Pokročilá přednáška ze systematické anorganické chemie zaměřená na prvky hlavních skupin periodické soustavy a jejich sloučeniny. Kurz vychází z periodických trendů ve stavbě atomů a vlastnostech prvků a sleduje, jak se tyto zákonitosti promítají do chemické vazby, struktury, stability a reaktivity anorganických sloučenin. Probírá chemii vodíku, s-prvků a prvků skupin 13–18, přičemž vedle základních typů sloučenin a obecných skupinových trendů věnuje pozornost i vybraným specializovaným tématům, jako jsou borany a jiné klastrové sloučeniny, fullereny, silikáty a siloxany, fosfazeny a organofosforové sloučeniny, homo- a heterokatenace chalkogenů, interhalogenové sloučeniny a sloučeniny xenonu. Součástí výkladu jsou rovněž způsoby přípravy a výroby prvků a jejich sloučenin, jejich praktické využití a souvislosti mezi strukturou a chemickým chováním.
Poslední úprava: Schulz Jiří, RNDr., Ph.D. (16.04.2026)
An advanced lecture course in systematic inorganic chemistry focused on the main-group elements and their compounds. The course is built around periodic trends in atomic structure and elemental properties and examines how these trends govern bonding, structure, stability, and reactivity in inorganic systems. It covers the chemistry of hydrogen, the s-block, and Groups 13–18, combining a systematic survey of the principal classes of compounds with selected specialised topics, including boranes and related cluster compounds, fullerenes, silicates and siloxanes, phosphazenes and organophosphorus compounds, homo- and heterocatenation in chalcogen chemistry, interhalogen compounds, and xenon chemistry. The course also addresses methods of preparation and industrial production, practical applications, and the broader relationship between structure and chemical behaviour.
Poslední úprava: Schulz Jiří, RNDr., Ph.D. (16.04.2026)
Literatura -
N. N. Greenwood, A. Earnshaw: Chemie prvků Informatorium, Praha 1993.
Z. Mička, I. Lukeš: Anorganická chemie I - Teoretická část, Praha 1998.
I. Lukeš, Z. Mička: Anorganická chemie II - Systematická část. Karolinum, Praha 1998.
C. E. Housecroft, A. G. Sharpe: Anorganická chemie, Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, Praha 2014.
Poslední úprava: Kubíček Vojtěch, doc. RNDr., Ph.D. (28.01.2019)
N. N. Greenwood, A. Earnshaw: Chemie prvků Informatorium, Praha 1993.
Z. Mička, I. Lukeš: Anorganická chemie I - Teoretická část, Praha 1998.
I. Lukeš, Z. Mička: Anorganická chemie II - Systematická část. Karolinum, Praha 1998.
C. E. Housecroft, A. G. Sharpe: Inorganic Chemistry, Pearson Education Ltd., Harlow 2008.
Poslední úprava: Kubíček Vojtěch, doc. RNDr., Ph.D. (08.06.2018)
Požadavky ke zkoušce -
Zkouška je kombinovaná – písemná a ústní v rozsahu daném sylabem.
Poslední úprava: Schulz Jiří, RNDr., Ph.D. (16.04.2026)
The exam is combined – oral and written form.
Poslední úprava: Schulz Jiří, RNDr., Ph.D. (16.04.2026)
Sylabus -
1. Periodicita a periodická soustava prvků. Historický vývoj periodického zákona a periodické soustavy. Periodické změny atomových a iontových poloměrů, ionizačních energií, elektronových afinit a elektronegativity. Oxidační čísla, kovový a nekovový charakter prvků, efekt inertního elektronového páru, relativistické efekty u těžších prvků a prvky s velmi vysokým protonovým číslem.
2. Vodík a hydridy prvků. Postavení vodíku v periodické soustavě, izotopy vodíku, příprava a výroba. Reaktivita molekulárního vodíku, acidobazické vlastnosti a vodíková vazba. Molekulové, iontové, intersticiální a koordinační hydridy; obecné trendy v jejich stabilitě a reaktivitě.
3. Prvky 1. skupiny. Výskyt, příprava a výroba alkalických kovů. Jejich fyzikální a chemické vlastnosti, reaktivita a vývoj trendů ve skupině. Roztoky alkalických kovů v kapalném amoniaku. Oxidy, peroxidy, superoxidy, hydroxidy, halogenidy a další významné sloučeniny.
4. Prvky 2. skupiny. Výskyt, příprava a výroba kovů alkalických zemin. Chemická reaktivita, hlavní sloučeniny a trendy ve skupině. Oxidy, hydroxidy, halogenidy, hydridy, sírany a uhličitany. Zvláštní postavení beryllia a hořčíku.
5. Bor. Struktura a allotropie boru, příprava, výroba a čištění. Boridy, halogenidy boru, kyseliny borité a boritany. Borany, karborany a příbuzné klastrové sloučeniny; elektronově deficitní vazba a základní strukturní typy těchto sloučenin.
6. Hliník, gallium, indium a thallium. Výskyt, příprava a výroba prvků. Chemická reaktivita, oxidační stavy, hlavní sloučeniny a trendy ve skupině. Oxidy, halogenidy, hydroxosloučeniny a koordinační sloučeniny. Ternární a složitější oxidové fáze obsahující hliník.
7. Uhlík. Allotropické modifikace uhlíku. Diamant, grafit, interkalační sloučeniny grafitu, fullereny a fulleridy. Karbidy a sloučeniny uhlíku s dusíkem. Hydridy, halogenidy, oxidy a oxokyseliny uhlíku; uhličitany a hydrogenuhličitany.
8. Křemík. Výskyt, izolace a výroba. Chemické vlastnosti, hydridy a halogenidy křemíku. Oxid křemičitý, kyseliny křemičité, silikáty a hlinitokřemičitany, základní strukturní typy silikátů. Organokřemičité sloučeniny, siloxany a silikony.
9. Germanium, cín a olovo. Výskyt, příprava a výroba. Oxidační stavy a vliv efektu inertního elektronového páru. Chemická reaktivita, hlavní sloučeniny a trendy ve skupině. Halogenidy, oxidy, chalkogenidy a vybrané Zintlovy fáze a klastry.
10. Dusík. Výskyt, izolace a výroba. Vazebné zvláštnosti dusíku, nitridy a azidy. Amoniak a další hydridy dusíku. Halogenidy dusíku. Oxidy, oxokyseliny a oxoanionty dusíku; základy termodynamiky oxidačně-redukčních přeměn dusíkatých sloučenin.
11. Fosfor. Výskyt, izolace a výroba. Modifikace fosforu a jejich vlastnosti. Fosfidy, fosfiny a halogenidy fosforu. Oxidy, sulfidy, oxosulfidy a oxokyseliny fosforu. Fosfazeny, sloučeniny s vazbou P–N a vybrané organofosforové sloučeniny.
12. Arsen, antimon a bismut. Výskyt, příprava a výroba. Chemická reaktivita, hlavní sloučeniny a trendy ve skupině. Hydridy, halogenidy, oxidy, sulfidy a oxokyseliny; souvislost vlastností s efektem inertního elektronového páru.
13. Kyslík. Výskyt, příprava a výroba. Kyslík, ozon a jejich reaktivita. Voda, její struktura a vlastnosti, vodné roztoky a voda v hydrátech. Peroxid vodíku a další peroxosloučeniny. Oxidy prvků a jejich klasifikace.
14. Síra. Výskyt, příprava a výroba. Modifikace síry. Homo- a heterokatenace, vazba S–S a polysulfany. Sulfidy, halogenidy síry, oxidy, oxokyseliny a polythionáty. Vybrané sloučeniny síry s dusíkem.
15. Selen, tellur a polonium. Výskyt, příprava a výroba. Chemická reaktivita, hlavní sloučeniny a trendy ve skupině. Hydridy, halogenidy, oxidy, oxokyseliny a srovnání jejich chemie s chemií síry.
16. Halogeny. Výskyt, příprava a výroba. Chemická reaktivita, oxidační stavy a trendy ve skupině. Halogenovodíky. Interhalogenové sloučeniny, polyhalogenidy, oxidy, oxokyseliny, oxoanionty a oxyfluoridy halogenů; vzájemné redoxní přeměny halogenových sloučenin.
17. Vzácné plyny. Výskyt, izolace, fyzikální vlastnosti a využití. Chemická inertnost a její meze. Sloučeniny xenonu, jejich typy, struktura a reaktivita.
Poslední úprava: Schulz Jiří, RNDr., Ph.D. (16.04.2026)
1 Periodicity and the periodic table. Historical development of the periodic law and the periodic table. Periodic variation of atomic and ionic radii, ionization energies, electron affinities, and electronegativity. Oxidation states, metallic and non-metallic character, the inert pair effect, relativistic effects in heavier elements, and elements with very high atomic numbers.
2. Hydrogen and hydrides. Position of hydrogen in the periodic table, isotopes, preparation and industrial production of hydrogen, reactivity of H₂. Acid–base behaviour and hydrogen bonding. Molecular, ionic, interstitial, and coordination hydrides; general trends in hydride stability and reactivity.
3. Group 1 elements. Occurrence, preparation, and production of the alkali metals. Physical and chemical properties, reactivity, and group trends. Solutions of alkali metals in liquid ammonia. Oxides, peroxides, superoxides, hydroxides, halides, and other important compounds.
4. Group 2 elements. Occurrence, preparation, and production of the alkaline earth metals. Chemical reactivity, principal compounds, and group trends. Oxides, hydroxides, halides, hydrides, sulfates, and carbonates. Special features of beryllium and magnesium.
5. Boron and the chemistry of Group 13: boron. Structure and allotropy of boron, preparation, production, and purification. Borides, boron halides, boric acids, and borates. Boranes, carboranes, and related cluster compounds; electron-deficient bonding and the main structural types.
6. Aluminium, gallium, indium, and thallium. Occurrence, preparation, and production of the elements. Chemical reactivity, oxidation states, principal compounds, and trends within the group. Oxides, halides, hydroxo compounds, and coordination compounds. Ternary and more complex oxide phases containing aluminium.
7. Carbon. Allotropy of carbon. Diamond, graphite, graphite intercalation compounds, fullerenes, and fullerides. Carbides and carbon–nitrogen compounds. Hydrides, halides, oxides, and oxoacids of carbon; carbonates and hydrogencarbonates.
8. Silicon. Occurrence, isolation, and production. Chemical properties, silicon hydrides, and halides. Silicon dioxide, silicic acids, silicates, and aluminosilicates, including the main structural classes of silicates. Organosilicon compounds, siloxanes, and silicones.
9. Germanium, tin, and lead. Occurrence, preparation, and production. Oxidation states and the inert pair effect. Chemical reactivity, principal compounds, and trends within the group. Halides, oxides, chalcogenides, and selected Zintl phases and clusters.
10. Nitrogen. Occurrence, isolation, and production. Bonding peculiarities of nitrogen, nitrides, and azides. Ammonia and other nitrogen hydrides. Nitrogen halides. Oxides, oxoacids, and oxoanions of nitrogen; fundamentals of the thermodynamics of redox transformations of nitrogen compounds.
11. Phosphorus. Occurrence, isolation, and production. Allotropes of phosphorus and their properties. Phosphides, phosphines, and phosphorus halides. Oxides, sulfides, oxosulfides, and oxoacids of phosphorus. Phosphazenes, nitrogen–phosphorus compounds, and selected organophosphorus compounds.
12. Arsenic, antimony, and bismuth. Occurrence, preparation, and production. Chemical reactivity, principal compounds, and trends within the group. Hydrides, halides, oxides, sulfides, oxoacids, and the role of the inert pair effect.
13. Oxygen. Occurrence, preparation, and production. Oxygen, ozone, and their reactivity. Water, the structure and properties of water, aqueous solutions, and water in hydrates. Hydrogen peroxide and related peroxo compounds. Oxides of the elements and their classification.
14. Sulfur. Occurrence, preparation, and production. Allotropes of sulfur. Homo- and heterocatenation, S–S bonding, and polysulfanes. Sulfides, sulfur halides, oxides, oxoacids, and polythionates. Selected sulfur–nitrogen compounds.
15. Selenium, tellurium, and polonium. Occurrence, preparation, and production. Chemical reactivity, principal compounds, and trends within the group. Hydrides, halides, oxides, oxoacids, and comparison with sulfur chemistry.
16. Halogens. Occurrence, preparation, and production. Chemical reactivity, oxidation states, and trends within the group. Hydrogen halides. Interhalogen compounds, polyhalides, oxides, oxoacids, oxoanions, and oxyfluorides of the halogens; mutual redox interconversions of halogen compounds.
17. Noble gases. Occurrence, isolation, physical properties, and uses. Chemical inertness and its limits. Xenon compounds, their types, structures, and reactivity.
Poslední úprava: Schulz Jiří, RNDr., Ph.D. (16.04.2026)
Výsledky učení -
Po absolvování předmětu student:
rozumí periodickým trendům ve stavbě a vlastnostech prvků hlavních skupin a dovede je využít k vysvětlení chemického chování prvků a jejich sloučenin;
orientuje se v systematické chemii vodíku, s-prvků a prvků skupin 13–18, včetně jejich nejdůležitějších typů sloučenin, způsobů přípravy a charakteristických reakcí;
dovede popsat souvislosti mezi elektronovou strukturou, typem chemické vazby, molekulovou či krystalovou strukturou a stabilitou anorganických sloučenin;
vysvětlí obecné skupinové trendy v acidobazických, redoxních a strukturních vlastnostech sloučenin prvků hlavních skupin;
zná chemické a strukturní zvláštnosti vybraných důležitých tříd sloučenin, jako jsou borany a další klastrové sloučeniny boru, fullereny, silikáty a siloxany, fosfazeny, sloučeniny se vazbou S–S, interhalogenové sloučeniny a sloučeniny xenonu;
dovede srovnat chemii jednotlivých skupin periodické soustavy a zdůvodnit podobnosti i rozdíly mezi prvky na základě jejich postavení v periodické soustavě;
je schopen odborně a terminologicky správně interpretovat a formulovat poznatky týkající se systematické anorganické chemie prvků hlavních skupin.
Poslední úprava: Schulz Jiří, RNDr., Ph.D. (16.04.2026)
Upon completion of the course, the student:
understands periodic trends in the structure and properties of the main-group elements and is able to use them to explain the chemical behaviour of the elements and their compounds;
is familiar with the systematic chemistry of hydrogen, the s-block elements, and the elements of Groups 13–18, including their most important classes of compounds, methods of preparation, and characteristic reactions;
is able to describe the relationships between electronic structure, the type of chemical bonding, molecular or crystal structure, and the stability of inorganic compounds;
can explain general group trends in the acid–base, redox, and structural properties of compounds of the main-group elements;
is familiar with the chemical and structural features of selected important classes of compounds, such as boranes and other boron cluster compounds, fullerenes, silicates and siloxanes, phosphazenes, compounds containing S–S bonds, interhalogen compounds, and xenon compounds;
is able to compare the chemistry of individual groups of the periodic table and to account for both similarities and differences between elements on the basis of their position in the periodic table;
is able to interpret and formulate concepts related to the systematic inorganic chemistry of the main-group elements correctly and using appropriate scientific terminology.
Poslední úprava: Schulz Jiří, RNDr., Ph.D. (16.04.2026)
