Pokud právě čteš první řádky této učebnice, pravděpodobně už máš za sebou předchozí díly Obecné chemie I a II. Obecná chemie je takovým základním kamenem k našemu dalšímu poznávání chemie a taky se od ní tak trochu odrazíme, protože se kromě nových věcí připomene spousta informací, které znáš z minulých dílů. Ale neboj, všechno postupně.

Jak to ale všechno začalo?

Před pro nás těžko představitelnými 13,8 miliardy let se událo něco, čemu říkáme velký třesk (tato teorie byla oficiálně uznána v 60 . letech 20. století). Velkým třeskem myslíme časový úsek, kdy se velmi hustý a horký vesmír začal rozpínat. Na počátku vesmíru ale ještě neexistovala hmota taková, jakou ji známe dnes. Na to se musel vesmír ještě víc zvětšit a zchladnout.

Zhruba několik stovek milionů let po třesku se začaly tvořit takzvané megahvězdy, v jejichž jádrech vznikaly termojadernou reakcí z vodíku a helia těžší prvky jako uhlík, kyslík, síra až po železo. Tyto megahvězdy moc dlouho nevydržely pohromadě a začaly explodovat, čímž daly vzniknout novým generacím hvězd. Postupně se tak tvořily prvky těžší než železo - například zlato, platina a podobně. Jakmile se začaly tyto shluky přitahovat, daly vzniknout gravitaci, která je stlačovala, až se začaly tvořit galaxie, hvězdy a ostatní útvary, které dnes můžeme pozorovat na obloze.

Po tak dlouhé době a složitým způsobem, kterému prozatím nedokážeme plně porozumět, došlo ke vzniku 118 částeček hmoty, kterým říkáme chemické prvky a které tvoří vše okolo nás, dokonce nás samotné. Všem těmto prvkům se věnuje anorganická chemie, a tudíž i část této knihy.

Periodická soustava prvků

Už od pradávna lidé znali některé prvky, ale s rozvojem vědy se objevovalo čím dál větší množství nových prvků. Postupem času si vědci začali všímat určité podobnosti mezi jednotlivými prvky. Podle podobnosti v chemickém chování nakonec v roce 1869 vytvořil ruský chemik D. I. Mendělejev tabulku, kterou zná každý.

Její obrovská výhoda spočívá nejen v tom, že už tenkrát k sobě přiřadila prvky s podobnými vlastnostmi, ale taky že dokázala předpovědět několik prvků, které ještě v době jejího vzniku nebyly objeveny. Nejznámějším příkladem je asi germanium, které Mendělejev nazval eka-silicium - tedy „podobný křemíku” - a předpověděl jeho vlastnosti překvapivě přesně, takže když pak byl tento prvek v roce 1886 objeven, nebylo pochyb, že Mendělejevova periodická soustava prvků je tím správným krokem vpřed.

Látka, prvek nebo sloučenina? A jak se v tom vyznat?

Chemicky čistá látka se skládá ze stejných částic, kterými můžou být atomy, molekuly nebo ionty. Vždy bude mít stejné charakteristické vlastnosti jako teplotu tání a varu či hustotu. Chemicky čistou látkou může být hromádka kuchyňské soli, ale i sklenice s molekulami sloučeniny vodíku a kyslíku - vody.

V „anorgáně” hrají významnou roli prvky. To jsou atomy se stejným protonovým číslem. Ty samozřejmě můžou mít svoje izotopy a tak podobně, ale tyto pojmy už jsme spolu probírali v předchozí Obecné chemii I, tam si je můžeš zopakovat v prvních dvou kapitolách.

Ovšem chemie samotných prvků by byla poněkud monotónní, už proto, že většina z nich jsou jen šedivě stříbrné kovy bez zajímavého zápachu nebo výrazné chuti. To, co způsobuje pestrost a komplexnost anorganické chemie, jsou sloučeniny. Ty jsou tvořené atomy minimálně dvou prvků a je jich neskutečné množství. V podstatě dnes je anorganická chemie především o objevování nových sloučenin nebo nových vlastností známých sloučenin.

Co je to teda ta „anorgána”?

Anorganická chemie je jedním z hlavních a nejširších oborů chemie. Studuje všechny chemické prvky periodické soustavy prvků, jejich sloučeniny, vlastnosti, chování a vzájemné reakce. Často se také uvádí, že anorganická chemie je chemie všech prvků vyjma většiny sloučenin uhlíku, které popisuje organická chemie.

Zmiňuji se tu o dělení chemie na anorganickou a organickou. Ale jak tato odvětví přesně vymezit? Organická chemie je obecně chemie většiny sloučenin uhlíku - uhlovodíků. Proto by se dalo říct, že pravidlo pro rozlišení „organiky” od „anorgány” je to, že je v molekule společně uhlík a vodík. Nastává ale otázka, kam zařadit třeba takovou kyselinu kyanovodíkovou, HCN. To je slabá, toxická kyselina, která voní po hořkých mandlích. Běžně tvoří anorganické soli, jako například KCN. Ale na druhou stranu se dá považovat za derivát organické kyseliny kyseliny mravenčí. Stejně tak možná ze základního názvosloví znáš chlorid uhličitý \mathrm{CCl}_{4}, ale v organickém názvosloví zjistíš, že se dá stejná molekula pojmenovat jako tetrachlormethan. Co je tedy správně? Kam takové molekuly zařadit?

Prostě se budeš muset smířit s tím, že některé sloučeniny spadají do obou kategorií, jsou na pomyslné hranici a ty s tím nic moc neuděláš. A občas i čistě organicky vypadající molekuly nesplňují pravidlo, že by měly obsahovat vazbu C-C nebo C-H. Příroda je totiž jenom jedna a ne vždycky jde tak přesně zařadit do škatulek, které jí dali lidé.

Co můžu od anorganické sloučeniny čekat?

Lidé jsou hodní, zlí, tvrdohlaví, trpěliví... Zkrátka mají různé vlastnosti a povahy. Podobně je tomu u chemických sloučenin.

Jednou z nejvýznamnějších vlastností, kterou můžou mít jak prvky, tak jejich sloučeniny, je jejich skupenství. Zajímavé přitom je, že u sloučenin a samotných prvků se může výrazně lišit. Samozřejmě skupenství vždycky záleží na teplotě nebo tlaku. Například sodík je za běžných podmínek pevný, měkký kov, chlor je žlutozelený plyn těžší než vzduch, ale jejich kombinací vzniká bílý krystalický chlorid sodný, který najdeš i ve své kuchyni jako sůl kamennou.

Samotné pevné látky ještě můžeš rozdělit na amorfní a krystalické.

Amorfní látky jsou takové, které ve své struktuře neobsahují pravidelné uspořádání na dlouhou vzdálenost. Délky vazeb mezi jednotlivými prvky jsou různé, a proto u nich nenajdeš přesný bod tání. Krásným - i když organickým - příkladem amorfní látky je například vosk, který ti najednou nezkapalní, ale při zahřívání postupně měkne. Toto můžeš pozorovat například u svíček. Anorganickým příkladem typické amorfní látky je sklo, které je v podstatě ztuhlou taveninou oxidu křemičitého a dalších příměsí.

Krystalické látky oproti tomu mají své atomy a molekuly zasazeny do pravidelné krystalové mřížky. Díky tomu se nám v makroskopickém světě jeví jako krásné krystaly s pravidelnými křivkami a tvary. Díky tomu mají krystalické látky speciální optické vlastnosti, například umějí rozložit paprsek bílého světla na různé barvy, a to třeba obyčejné sklo v okně určitě nezvládne. Taky tyto látky s pravidelnou krystalickou strukturou mají velkou estetickou hodnotu, tedy vypadají moc pěkně. Jen si představ třeba křišťály nebo ametysty, což je mimochodem rovněž hlavně oxid křemičitý, ale tentokrát vykrystalizovaný.

V neposlední řadě rozdíl v typu struktury může významně ovlivnit i vlastnosti, jako je tepelná nebo elektrická vodivost. Jeden příklad za všechny: u uhlíku najdeš několik přírodních modifikací; mimo jiné elektricky vodivý grafit s pravidelnou strukturou a amorfní uhlí, které proud nevede. Existuje spousta dalších vlastností. Většinu - jako třeba homogenitu nebo heterogenitu směsi látek - znáš už z prvního dílu Obecné chemie. Všechny je ale můžeš zjistit pomocí pokusu, pozorování nebo měřicího přístroje.

Co pro tebe ještě mám?

Dokazování toho, že je ve vzorku přítomna jedna nebo druhá sloučenina a kolik jí tam případně je, tvoří základ analytické chemie. Toto odvětví chemie je v podstatě postaveno na pokusech, pozorování, chemických reakcích a měření na vhodných přístrojích. I když nemusíš hned vědět, k čemu všemu se může analytika hodit, je toho hodně. Neobešly by se bez ní různé testy potravin a kosmetiky, a možná tomu nebudeš věřit, ale analytická chemie dokonce může učinit přítrž některým typům zločinů. Z detektivek nebo třeba z Maryši možná znáš otravu arzenikem - oxidem arzenitým \mathrm{As}_{2} \mathrm{O}_{3}.

To byl dřív celkem běžný způsob, jak někoho otrávit, protože arzenik (utrejch) byl součástí jedu na krysy a v těle oběti se dal dokázat dost těžko, protože ho stačilo jen málo. Nejprve tedy byl vymyšlen pokus, při němž arzenik z tělní hmoty oběti reagoval se sulfanem a srážela se charakteristická žlutá sloučenina sulfidu arsenitého. Ta se ale mohla do soudu rozpustit, a tak jeden chytrý forenzní analytik vymyslel mnohem lepší a sofistikovanější test a vraždy arzenikem měly utrum.

Podobné příběhy najdeš i v oblasti chemického průmyslu. Zde ale často průmysloví chemici musejí řešit nejen otázku, z čeho danou sloučeninu připraví, ale taky jak, aby byla výroba výhodná. Můj oblíbený příklad je třeba Haberova-Boschova syntéza amoniaku. Na papíře tato reakce vypadá strašně lehce, v podstatě necháš jen zreagovat jednu molekulu dusíku se třemi molekulami vodíku, a dostaneš dva amoniaky. Ovšem, když smícháš tyto látky takto v laboratoři za laboratorní teploty, nic se nestane, protože jsou potřeba pro její průběh ještě vhodné podmínky. Těch se podařilo dosáhnout až na začátku minulého století v Německu. V té době probíhala první světová válka, a protože amoniak se dá použít k výrobě kyseliny dusičné a ta ke spoustě různých výbušnin, právě průmyslové zvládnutí téhle výroby nejspíš prodloužilo válku alespoň o dva roky. Na druhou stranu ale amoniak slouží taky jako výchozí látka (prekurzor) pro spousty hnojiv, a tak zároveň jeho průmyslová výroba v podstatě ukončila světový hladomor.

Jak můžeš vidět, nejen vítězové, ale i nové objevy v chemii často můžou psát dějiny. Zkrátka, chemie a přírodní vědy nejsou jen nějaký osamocený koníček několika vědátorů, ale jsou propojeny se vším okolo nás. A pokud tedy chceš porozumět světu kolem sebe, musíš porozumět chemii a to nepůjde bez té anorganické.