Izdavac:
lzdavaclat Iatca TlIgra
Za izdavaca:
Nevzeta Mahmlltovic
Recenzenti:
Mehmedalija Lilic
Mr. Dulsa Bajramovic
Pro dr. Boio Banjanin DTP:
Selma Kukavica
Stampa:
BEMUS1; Sarajevo
HEMIJA za 1. razred gimnazije ISBN 9958-22-087-3 elP -
Katalogizacija u publikaciji Nacionalna i univerzitetska-biblioteka Bosne i Hercegovine, Sarajevo
54(075.3)
LILIC, Mehmedalija Hcmija : za L razred gimnazije / Mehmedalija Lilic. - 1. izd. - Sarajevo: Ljiljan, 2001. . 127 str. : ilu8tr. ; 24 em ISBN 9958·22·087·3 COBISSIBiH·lD 9678598
Tirai: 1.000 Ministarstvo obrazovanja, nanke, kulture i spOlia Vlade Federacije Bosnc i Hercegovine rjesenjem broj UP -I- 03-38-9-2517/4 odobrilo je ovaj udzbenik za
upotrebu Strollo je zabranjello svako umnviavanje j preI:tampavanje (lvog udtbenika bel, odobrellJa iu/avQca. Neavlasteno kopiranje, ul1!lIoiav(1ltje i preJtampavaflje predstllv{ja krivicno djelo iz cl. 100. Zn/€on£l 0 autorskom pravil (SI. list RBiH br. 2192 i 13/94)_
Izdavacka kuca Tugra Sarajevo 2006.
5 emija je nauka koja nudi odgovore kako Se neki prirodni materijali koji se ne mogu koristiti, mogu preraditi u proizvode koji !judima omogucavaju kvalite-
H
tniji zivot Take S8 od kvarcnog pijeska, sode j kre-cnjaka dobiva staklo. Iz morske vade, kamena i vazduha se dabivaju plasticne mase. Iz rude bokslta
se dobiva aluminij, iz rude pirita zeljezo i sulfalna kiselina. U procesima doblvanja korisnijih proizvoda nastaju i mnogl proizvodj kojt su nepotrebni. Oni se odbacuju. Ovi prolzvodi su cesto stetni i Dpasni po Ijudsko zdravlje. Ljudi tl~ me prirodnu sredinu cine manje kva!itetnom i ugrozavaju Ijudske zivote. Hemija j8 nauka kOja nudi i odgovore sta treba uraditi da sporedni proizvodi ne postanu opasnost. Tim i drugim problernima zagadivanja zivotne sredine danas se bavi ekologija. U ekoloskim akcijama posebno js znacajno UOeSGe mladih. Aktivnosti mladih mogu biti vrlo raznovrsne. Svako moze odabrati onu aktivnost koja mu predstavlja posebno zadovoljstvo j gdje se maze isl
gurna buducnost.
U{;enici I razreda gimnazije, Clanovi eko{oske sekcije, koriste terenske laboratorije za analizu vade
7
Uvod
I
1. UVOD
I
1. i. Porljeklo naziva hemija Nazlv hemlja potice od staroeglpatske rijeei "hem'" koja znaei Egipat. Ta rijee je takode oznaeavala i vjestinu obrade metala, dragog kamenja, pravljenje lijekova, boja ltd. Ove vjestine su u Starom Egiptu bile vrlo razvi~ jene. Neke od ovih vjestina od Egipcana preuzelj su Ara~, bljani. Nazivu hem dodaH su svoj gramaticki clan al i nastao je naziv alhemija ... Arabljani su znatno usavrsili vjestine dobivanja metala i fijekova - unaprijedili su alhemiju. Kada su Arapi osvo-; jili Pirinejski poluotok, prenijeli su i dostignuca alhemije. Odalle se alhemija prenijela u druge dijelove Evrope. U XVII vijeku napuiitena je ideja alhemije, nastala js nova nauka koja je nazvana hemija.
Rijec
"hem»
kod
Starih
Eglpcana u poeetku je ImBla zna6enje «cmo". Tako se
nazi~
vafa zemija crnica u dofini Mia koja je bila izuzetno pfodna. Lju" di su vjerovali da fa zemya Ima u sebt nesta tajanstveno, nesta fT!agicno, 6ega nama na drugim mjestfma. Isla rijee "hem» se kasnije koristila
za naziv erne
iacke u ofw iii zjenice. 77me se isticala tajna koju krije zjenica
aka. Taka se rijee «hem» karisti¥ u svim sluca1'evima kada je
la
1.2. Predmet
izucavanja hemije
trebalo istaCi ne,§to posebno, nesto tajanstveno. KoriStena je
Hemija j8 prirodna nauka kOja proucava gradu, sastav i osobine tvari. TVar ill supstanca je dio materije sa ta6no odredenim fizickim i hemijskim osobinama. Na primjer, tvar je voda (HP), zeljezo (Fe), kuhinjska so (NaCI) itd. Hemija takode prouCava reakcije izmedu tvari kao i uslove potrebne za odvijanje reakcija. Predmet izucavanja hemije su tvari. Hemija kod tvari utvrduje: .. Postojanje • Mjesto i obllk nalazenja u prirodi • Nacin dobivanja iz prirodnih izvora ili nac!n vjestaekog dobivanja • Sve bitne fizicke i hemijske osobine • Mogucnost upotrebe Oa bi hemija mogla ispuniti postavljene zadatke, ve~ liku paznju poklanja proueavanju grade najsitniJih eesti~ ca tvari - aloma i molekula. Na osnovu grade atoma i , molekula, hemija objasnjava njihove osobine i njihovo medusobno djelovanje koje dovodi do raznolikosti tvari u prirodi i uzroke njihovih promjena. Kada se utvrde
da se istakne posebno umijece
uzga1'anja nekih biijaka, dobivanja keramike, baja, fijekova itd.
Materija 1'e sve sto postoji u prlrodi. Mater/fa se ispofjava u obliku tvari iii supstanci i fi-
zickog
polja
(gravitaciono,
elelctriena, magnetna poije, te topiotna, svjetlosna i drugi obli-
pi energije).
uzroci promjena, onda se maze predvidjeti ponasanje tvari pri promjeni uslova. To prakticno znael da se neka promjena tvari moze voditi u zeljenom praveu ako se obezbijede potrebni uslovi.
,
I
SI. 1. - Hemija je teorijska nauka.
8
Uvod
1.3. Hemija u svakodneynom zivotu Mnoge promjene u prirodi, industriji i domacinstvu nastaju odvijanjem hemijskih promjena, hemijskih reakdja. Sve hemijske reakcije se mogu svesti na dva osnovna tipa: hemijske reakcije spajanja i hemijske rsakcije razlaganja. Prj sagorijevanju dlVeta u peel nastaju nove tvari i oslobada se ioplota. Prlilkorn pripremanja hrane odvlja S8 niz hemijskih reakcija. Iz brasna, vade i kvasca dabiva se kruh kojl js drugacljiil osoblna od pogace koja se dobiva sarno od vade i brasna. Zagrijavanjem mesa j jajeta dolazi do bithih promjena. Iz, mlijeka S8 raznim postupcima mogu dobiti raznovrsni proizvodi; kiselo mlijeko, jogurt, sir, maslac ltd. U organizrnu covjeka i zivotinJa hrana se varenjem pretvara u druge tvari od kojih organlzam stvara tkiva i sokove. Proces disanja je takode hemijski proces. Moze se reci da je zivot beskonacan niz hemijskih reakcija. Po pres1anku zivota hemijske r~akcije se nastavIjaju, !vari od kojlh je organlzamsaclnjen se rnljenj". U blljkama S6 takode odvijaju hemljske reakcije. Blljke iz zemljista uzimaju anorganske tvari od kojih pomoc:u sun6eve svjet!osti fotosintezom stvaraju potrebne organske tvarL U industriji se jz sirovina (polaznih tvari) hemijskim reakcija dobivaju proizvodi. Na primjer od masti i sode dobiva se sapun. Iz krompira se dobiva skrob, a iz skroba etanol. Iz kamenog uglja se dobiva svjetleCl plin, arnonijak, katran. Iz I~atrana se dobivaju boje, lakovi, hemikalije za fototehniku. Hemijske promjene su praeene izdvajanjem energije koja ima raznovrsnu primjenu. Toplotna energija se koristi za zagrijavanje, ali S8 maze koristiti i za mehanicki rad. Sagorljevanjern benzlna dobiva se energija kojorn se pokretu automobili. Izdvojena energija se ko' rlsti I kao svjetlost: parafinske I druge svljete, petrolejke itd. Kod galvansklh elemenata I akumulatora se hemlj· ska eJiergija pretvara u e!ektricnu struju. Iz navedenog se moze zakljuciti da se mnoge hemijske promjene u prirodi desavaju kontrolom Ijudi. Potrebno je te promjene sto terneijitije upoznati da bi se njima ovladalo i moglo koristi za dobrobit covjecanstva.
m jednaCme nemusKe reE, 2 V(CI )
2 InO )=-.--,M(KIV. 4 5 Vm
mCHC!) = 16 V(Cf')M 5 Vm : Potrebno fe 282a KMnO 51. 2. - Hem/fa je egzaktna nauka Pored teorijskog objasnjenja u hemiji se koristi i izracunavanje.
81. 3. - Hemija je eksperimentalna nauka. Sve sto se teorijski objasni i racunski potvrdi, mora se i eksperimentalno dokazali.
Sf. 4. - Rezultati do kojih se dode u faboratoriji se koriste za industrijsku proizvodnju. Na primjer, od krecnjaka sode i kvarcnag pijeska dobiva se stakfa.
9
1.4. Hemija i druge prirodne nauks Promjene na tvarima mogu biti razli6ite, ali su povezane sa hernijskim prornjenama. Te druge promjene prou6avaju druge nauke: flzika, biologija, medicina, farmacija, agronomija ltd. Te promjene povezuju hemiju j druge nauke I zajedno daju objasnjenja svih oblika promjena tvarL Neke promjene tvari su takve da ih je tesko odvojiti pa ih proucavaju posebne granicne nauke kao sto su: mediclnska blohemlja, molekularna blologlja, geohemija ltd. Nauke kao S10 su: medicina, farmacija, poljoprivreda, sumarstvo, svoj razvoj zasnivaju, pored ostalog, i na dos· tignuCima hemije. U ljudskim, zivotinjskim i biljnim organizmima odvijaju S8 hemijski procesi prflikom disanja, metabolizma, djelovanja lijekova, iotosinteze itd. . Hemija je pratilac mnogih grana industrrje kOje koriste njena dostignuea za dobivanje kvalitetnijih i jeftinijih proizvoda. Hemijske laboratorije se koriste za kontro!u sirovina i proizvoda u gotovo svim granama industrije. Hemija je nezaobilazna u rjesavanju pmblema zastite iivotne sredine. Hemija proucava siroko podrucje promjena tvari, pa se U okviru hemije javlja potreba uze specijalizacije. Oijeli se na opeu, anorgansku, organsku, analiticku, biohemiju, fllicku hemiju ltd.
Sf. 5. - Podjela nauka 1,5. Naucne metode Nauke se mogu slikovito predo
Oa bi hemija kao nauka mogla odgovoriti na pitanja koja joj se postavljaju, mora slijediti naucne metode. To su strege metode jer odgovori moraju biti istiniti. Naucne metode su opee i vrijede za sve nauke, ili posebne, jer svaka nauka ima svojih posebnosti. Naucne metode imaju sljedeCi razvojni put: • Prikupljanje podatal~a iii cinjenica koje se odnose na odredeni problem I
staviti kao neka velika zgrada
u kojo) fma mnogo prostorija. Svaka ad tih prostonja predstavlja jednu ad naukR Izmeau prostorija nema vrata.
Do 1900. godine bifo je malo profesionalnih nau(;nika. Do fada fe nauka Ima malu vainost u drustvu. Razvojem naucne revo/ueije, vainost nauke je bitno paras{a. Zbog toga,
a i zato sto
je naueni rad mnago zanimfjivi-
ji i uzbudfjiviji, broj prafesionafnih nauenika se veoma povecao. Izracunata je da je ad svih nauenika kaji su Ikada livje/I, devet desetfna iivi f radi u nase vrijeme.
Uvod
10
$
@
11
Apsolulno eisle tvari se ne mogu dobil!, pa se hemija zadovoljava tz. hemijskom cistocom tvari. Hemijska
Radna hipoteza iii model provjerava se koristenjem potrebnih proracuna, a posebno eksperimentalno. Eksperimentalna provjera mora bitl razumljiva i
6istoca je takav stepen cistoce tvari, kada se u nekoj tvari raspolozivim metodama ne moze dokazati prisus-
visestruko izvodljiva, Pashje eksperimentalne provjere radna hipoteza pos~
tvo druge tvari. Za odvajanje tvari u hemiji se koriste razlicile melode, a znacajnije su:
taje teorija. Teorija se mora uklapati u sve do tada poznate zakonitosli uz uzajamno dopunjavanje i
SI.7. - Tarionik sa tuckom
objasnjenje,
• Dostignuta teorija iii zakonitost mora bitl upotrebljiva, mora Imati vrijednost koja se potvrduje kod pre-
dvidanja novih podataka iii einjenica. Razvojni put naucnih metoda mora se postovati, ali se mora ostvariti jedinstvQ eksperimenta, ideje, stvara!acke vjestine i maste. Kao lIustracija primjene naucnih metoda moze se uzeti primjer otkrica zakona hemijskog spajanja. Zakoni su slijedili jedan iz drugog, da bi se na osnovu njih doslo do novog saznanja tearije 0 atomima. To ce se detaljni-
1.7.1. Filtriranje iii cijedenje 51. 6. -Istraiivacki rad je popu~ laran kod om/adine. Posebno interesovanje i uspleh imaju rn/ad! u oblasti eka/agije.
Demonstracioni eksperiment
je obraditi u sljedecem poglavlju.
j.!t Podjela Ivari
Tvari iii supstance
Radi lakseg izucavanja tvari, hemija ih dijeli prema s!ozenosti na proste tvar! iii elemente i slozene tvari iii spojeve i smjese. Element! su najjednostavnije tvari koje se ne mogu
dalje razlagati. To su: cink (Zn), aluminij (AI), sumpor (8), karbon (C) i drugi. Elementi su sastavljeni od aloma iste vrsts. Spojev; iii jedinjenja nastaju hemijskim spajanjem e!emenata. Elementi prj tome gUbe svoje osobine i osobine spojeva su drugaeije od osobina elemenata iz kojih su nastali. 8pojevi su: karbon(IV)-oksid (C02 ), magnezij-sulfat (MgS0 4 ), ferum(lIl)-hlorid (FeCI3 ), natrij-hidrogenkarbonat (NaHC0 3 ) itd.
Filtriranjem S9 razdvajaju tvari ako su u smjesi u ra~ zlicitom agregatnom stanju (6vrsto j tecna). Smjesa cvrste j teene tvari propusti se kroz filter-papir, kroz. Cije pore prolazi tecnast-filtrat, a na filter-papiru zaostaje cvrsta tvar U obliku taloga:
/ \
srnjese
ciste tvari
I I \1
homogene spojevi elementi
heterogen!
Smjese nastaju mehanickim mijesanjem dviju iii vise tvarL Te tvari zadrZavaju svoje osobine, pa osobine smjese zavise ad osobina i udjela tvari (komponenata)
anorgansl<.i
Illetali
organski
nellletali
U tarioniku (SI.7) usitniti malo krede i pomijesatisa jednom kasikom kuhinjske soli. Smjesu prenijeti u s'taklenu casu od 100ml i dodatj aka 30ml destHavane vode. U vodi se kuhinjska so rastvara, a kreda se ne rastva Kruino izrezani filter~papir saviti dva puta, tako da kada se otvori ima oblik kupe. Filter papir staviti u lijevak i nakvasiti destilovanom vodam da prione za zido~ ve lijevka (SI. B). Ucvrstiti lijevak za stativ, a ispod fijevka staviti Cis~ tu casu taka da /ijevak grJi6em dodiruje unutrasnji zfd Smjesu krede soli j vade izlijevati niz stakient stapie (SI. 9).
1.7.2. Destilacija
T vari se u prirodi vrlo rijetko nalaze bez primjesa. A
nafte: benzin, petrolej, dizel-gorivo ltd. Oestilacija se ko-
da bi se doslo do pouzdanih zakljueaka u proueavanju
risli i za dobivanje jedne teenosli iz raslvora cvrslih Iva-
tvad, one moraju biti eiste, ne smiju imati primjesa.
ri. Na primjer, dobivanje destilovane vode.
51. 6.8. - PodjeJa tvari ifi supstanci
Pripremanje fifter-papira
Na filter papiru ostaje kreda u obliku taloga. Teenast iii tilirat sadtii u sebi rastvorenu kuhinjsku so. Upariti filtrat i gotovo do suha na vodenom kupatilu, a onda ahladiti.: ~ Hlaaenjem se izdvajaju kristali kuhinjske soli.
1.7. Razdvajanje tvar;
obradiva zemljiste, vada za pice ltd.
~
case.
DestHacija se koristi za razdvajanje te6nosti koje su u snljesi, a raz!ikuju se u vrijednosti tacke kljucanja. Zagrijavanjem smjese prvo isparava tecnost nize tacke kljucanja i tako se odvaja. Dobivene pare se h!ade i do-
koje ulaze u saslav smjese. 8mjese su: vazduh. pijesak.
Sf. 8.
biva se eista teenost. Na ovaj nacin sa dobivaju derivalj SI. 9. - Filtriranje
13
Uvod.
12
Pitanja za ponavljanje Pripremiti aparaturu kao na slici 4. U balon za destifaciju u/itl destifovane vode Iz vodovoda, dodati malo kuprum{J1)-suJlata (CuS04), voda se oboji plavorn bojam. U smjesu dadat; malo staklenih perli radl ravnomjernijeg kljucanja. Pustlti vodu kroz Liblgovo (Liebig) hladiJo polako zagrijavat! balon preko azbestne mreiice. Kada voda prokljuca, aCitati temperaturu na termometru. Pare nastale kljucanjem vade se kondenzuju I Iz hladnjaka kaplju blstre kapl destilovane vade. Ostate primjese ostaju u baJonu.
A • Zaokruzili slovo ispred tacnog odgovora
a) Grcke
b) Eglpta
2. Porijeklo rijee; alkohol je iz:
a) Egipta
b) Gr6ke
3. Filtriranje je: a) reakcija sinteze S/. 10. - Oesti/acija vade
b) reakcija analize
c) Arabije c) Arabije c) razdvajan}e tvari
4. Hemljsld element! su: a) natrlj-hldrogenkarbonat b) aluminij c) sumpor d) lerum{IIJ)-hlorld
e) karbon{IV)-oksld
f) cink
B - Zaokruziti tacne odgovore
1.7.:1. Sublimacija Neke tvari kao sto su: sumpor, jod, naftaien, kamfor ltd., lmaju osobinu da prj zagrijavanju prelaze direktno u gasovito stanje. Svaka tvar ima tacno odredenu vrijedoost sublimacije. To se koristi za njihova odvajanje od drugih tvarL Zagrijavanjem, takve tvari na temperaturi sublimadje prelaze iz cvrstog u gasQvito stanje i tako S8 odvajaju od ostalih tvar; koje zaostaju. Pare se hlade ; pri tom 1akode subHmuju, prelaze jz gasovitog u cvrsto agregatno stanje.
1. Porijeklo rijeCi hem je iz:
5. Tvar iii supstanca je dio materije:
da
ne
6. Disanje organ;zama je hemijski proces:
da
ne
7. Ene/gija nastaje pri hemijskim promjenama tva/t
da
ne
8. Pri nastanku smjesa odvijaju se hemijske promjene:
da
ne
9. Sublimacija je hemijski proces:
da
ne
C - Dopuniti prazna mjesta
SI. 11. - Sublimacija
10. Hemija kod tvari utvrauje: • Postojanje • Mjesto 1_ _ _ __
e· NaCin dobivanja iz
1_7.4. P,,,krislalizac:ija iii nacin. _ _ __
Neka tvar A, koja sadrii manju kolitinu primjesa tva~ rf B, C ... rastvara S8 u sto je mogu6e manjoj kolicini vru6eg rastvarata. Hladenjem iz rastvora luistalise sa· rno tvar A, dok S8 primjese B, C ... zadriavaju u rastvoru. lzdvojeni kristali se odvajaju Hltriranjem. Po potrebi S8 posIupak ponavlja vise puta uz upotrebu 6istog ras-
a
tvaraca, Postoje i mnoge druge metode za pre6iscavanje u hemiji i ucenici 6e ih upoznatL
c
b
" Sve bftne
• o - Spojiti iijevu i desnu stranu 11.
d
Sf. 12. - Prekristafizacija
a) fotosinteza b) clnk c) ferum{IIJ)-hlorld d) vazduh e) destilacija
Napomena:
f) element g) Ilzicka promjena Nsmjesa I) spoj j) hemijska promjena
ai bI ci dl eI
Svaki lacan odgovor vrednuje se sa jedn;m bodom.
Gcjena se odreauje na osnovu jednaCine: oclena=fJ-· 5 N - ostvareni bra} bodova; No - moguc; bro} bodova
o
15
14
2,2. Zakon
2. ZAKONI HEMIJSKOG SPAJANJA Covjek je paceo svjesna koristiti hemijske reakcije on~ de kada je naucio koristiti vatru. Pomo6u vatre mogli su se neki prirodni materijali pretvoriti u proizvode kaji su se k
2.10 Period alhemije Znacajniji rezuitati koristenja hemijskih reakcija za dobivanJe nekih proizvoda ostvareni su u periodu alhe~ rnijs. Smo.tra S8 do. je alhemija nastala u starom Egiptu eke: 250. godine prije nove ere. Slar; Egipcani su poznava!i vjestine dobivanja mno~ gih vainih proizvoda. Neke od tih vjestina od Egip6ana preuzeli su Arabijani. Oni su unaprijedili alhemiju. Iz tog periodD. poticu neki nazivi koji se j danas koriste (na primjer ~ alkohoi). Arapi su ideju i dostignu6a a!hemije preniJsii u drugc dijelove svijeta. Alhemija 58 poseba razvi~ jala od Hi do XVU vijeka. Aihernicari su vjerovali da se sv! metali magu pretvo~ riti u ziato, sarno je potrebno otkriti "kamen mudrosti". To su neks iRjne reakcije kaje treba otkriti. Takode su
smatrali do. postoji "eliksir zivota" proizvod koji se mo~ ze dobiH nekirn jos nepoznatim reakcijama. "Eliksir zjvo~ t2" j8 iijek kojim 5e Hjece sve bolesti i obezbjeduje vjecna rnladost. Alhernicari nisu poznavah sastav tvari i zakone promjen2, tvaii. Za svaki neuspjeh krivi!i su sebe, smatra!i su aa inlaju propusta u svom radu. Neke postupke su ponav~ Ijali bezbroj puta zbog cega su mnogi alhemicari postali wlo dobre zanaUljc. Usavrsili su metode destilacije, talo~ zenja, upamvanja, dobivanja j bajenja stakla ltd. No. stecenirn iskustvima alhemije postav!jeni su temalji moderne nauke ~ hemije. Za modernu hemiju su posebno znucajni zakoni hemijskog spajanja. Engles!i naucnlk Bo]1 (Robert Boyle, 1627,1691) je ut"m"ljl"3c modeme hemi]e, Radio je na odvajanju he, mije ad rnedidne i drugih nauka. Smatrao je da se hemija mora bav!t! probiemom objasnjavanja sastava materije. Traiio je de hemicari abjasnjavaju svaje eksperimente, da koriste vagu. Uvea je u hemiju pojam eiementa.
81. 13. - Alhemijska iaboratorija
fdeje a/hem/cara bile su vr/o primamljive za mnoge vladare u srednjem vijeku, pa $U poznatij/m alhemicarima obezbjedivali sve potrebne usfolfe za njihov rad, Uiivalf su takode i mnoge povlastice. Obecanja alhemicarl nisu mogJi fspuniti, pa su mnogf stradalf.
J
0
i
odrzanju masa
!
Francuski naucnik Lavoazije (Antoin Laurent Lavo~ isier. 1743,1794) je u svom radu koristio vagu. Odrecli, van je masu tvari prije i poslije hemijske reakcije. Posebno se bavio reakcijama sagorijevanja. Spa!jivanjem fostora dokazao je da se povecava masa dobivenog proizvoda. Zagrijavanjem (przenjem) opiljaka bakra dobio je proizvod koji je imao vecu masu. SHena je bilo i kada je zario opiljke zeljeza na vazduhu. Ovim i mnogim drugim reakcijama sagorijevanja po~ kazao je da je sagorijevanje spajanje elemenata sa oksi~ genom iz vazduha iii kako se tada nazivao "zivotni zrak". Nastajali su oksidi koji su imall vecu masu oego elementi koji su sagorijevali. Te hemijske reakcije sada mozema napisati sljedecim hemijskim jednaeinama:
2Cu + 02
-7
1
! I
Ii
~
I Lavoazije
Lavoazije je svojim radovima
2CuO
Mnogim reakcijama sagorijevanja u zatvorenim po~ sudama, pokazao je da se masa tvari tokom sagorijeva~ nja ne smanjuje. Na primjer, sagorijevao je svijecu pod staklenim zvonom (SL 14). Produkti sagorijevanja su OS~ tali pod staklenim zvonom. Masa se nije mijenjala. Vaga je osta!a u ravnotezi lako je sagorio dio svijece, sto iz~ g!eda kao da je nestalo mase. Do istih zak!jucaka d~sao je proucavanjem i drugih hemijskih reakcija, kao sto su reakcije alkoho!nog vrenja i druge. Sva ta svoja saznanja formuHsao je 1789. godine u Zakon 0 odrzanJu mase koji glasi:
opvrgao f/ogistonsku teoriju, po kojoj sve zapaljive tvari sadrie ffogiston "vatreni mat-ert·· jal", Kada tvar sagorijeva, smatrala se, flog/stan iz nje odlazi u vidu piamena.
Ukupna masa tvari dobiven!h u hemijskoj reakcf~ j! jednaka je ukupnoj masi tvari kaje su stupile u hemijsku reakciju.
Bojl
,I
Pored pomenutog, Lavozij~je mnogim drugim otkrici~ ma dao veliki doprinos razvoju hemije. Dokazao je da je voda spoj hidrogena i oksigena, do tada se smatralo da je voda elemenat. Prvi je naplsao hemljsku jednaclnu reakclje alkoholnog vrenja, pretvaranje g!ukoze u eta no!. Uveo je nazive kiseli~ na prema njihovim solima (sulfatna kiselina, nitratna kiseli na ltd). M
Sf. 14. " Sagorijevanje svije6e pod staklenim zvoom
16
,~
.r
Prvi je uvea nomenklaturu (nazive) eiemenata, na primjer, naziv hidrogen izveden je iz grckih ri,ied hidor ~ voda i genae - stvaram.
Na primjer, zeljezo i sumpor se spajaju u pomenu tom omjeru 7:4, ali se mogu spajati i u omjeru 7:8 pri cemu nastaje spoj (Fe8,): w
Lavoazije se bavio i rjesava~ njem mnogih prakticnih problema. Na primjer, usavrsio je fa brikaciju baruta i time znatno doprinio pobjedi Francuske revo/ucije. lako je Lavoazije jedna od najH
Demonstracioni eksperiment U jednu epruvetu sa cepom uliti 1-2ml rastvora natrij-sulfida (Na2 S). U drugu epruvetu, takocfe sa cepom, uliti 1m! rastvora plumbum(II)-nitrata [Pb(NO;)). Zacepili epruvete i izvagati. Poslije loga iz prve epruvete dadat! u drugu oko 1m! rastvora Nastaje emt talog. Panova zacepiti obadvije epruvete ; izvagafi. Masa se nije promijenifa.
znacajnijih licnosti u svjetskoj historiji, revolucionarni sud ga je osudio na smrt. Giljofiran je
-» Fe8 Fe + 28 -» Fe8, Fe + 8
Fe: 8 = 7: 4
(1x4)
Fe: 8 = 7: 8
(2x4)
Do istog zakljucka je dosao i kod proucavanja spa
H
janja karbona i oksigena:
-» CO2 2C + 0, -» 2CO C + O2
8.5.1794. godine.
0:C=8:3
(1x3)
0:C=8:6
(2x3)
Prilikom spajanja nitrogena (N) i oksigena (0) nastaje vise oksida, pri cemu se N i 0 spajaju u razlicitim
2.3. Zakon stainih omjera masa
omjerima masa:
Proucavanje hemijskih reakci.ja i{oje je zapoceo Lavoazije prihvatili su mnogi naucnici tog vremena. Jedan od njih je
i
francuski naucnik: Prust (Josef Luis ProUSI, '1755-182(-),) Prust je preciznim IYljerenjem je ulvrdio do 58 pri sagori-
Oksidi nitrogen ~ ForfTILJla N:O Nitrogen(I)-oksid
f~···-·-
Nitrogen(II)-oksid : ~,.----Nitrogen(III)-oksid
jevanju 3 masena dijela karbona spaja sa 8 masenih dije!o· va oksigena, Danas to mozemo napisati na sljedeCi naGin:
i
Fe: S:;;;: 7: 4
Na osnovu ovih j mnogih drugih real
rna maS8i, aka
sta~n!m
14 : 16
2x8
N 20 3
14 : 24
3x8
N f f i - 3 2 4x8 ----,;--N,05 14: 40 5x8 :- - - , -.. ---.. _----I abela 1. - Masem omJen N IOU oksldlma Nitrogen(V)-oksid
-
Spajanjem zeljez3 i surnpora utvrdio je da S8 spajanje vrSi tako sto S8 7 masenih dijelova zeljeza (Fe) spaja sa 4 masena dijela sumpora (5). Moze se napisati: FeS
1x8
NO
~----~.--
-j-
14 :8
iNiirogen(IV)-oksid
I
c: 0:;;;: 3: 8
Fe + S
---~.--.~--
N,o
om1eri-
1st! spo1.
2.3. Zakon umnoienih omjera mas" Mijenjanjem uslova za odvijanje hemijskih reakcija, en-
gleski naucnik Dalton (John Dalton, 1766-1844) je zakljuCia da se pojedini elementi mogu spajati i u razlicitlm ma senim omjerima i da pri tom nastaju razliCiti spojevi.
H
Prust
Dalton je sa bratom osnovao skolu u kojoj je LI sa 12 godina po6eo raditi kao uCitelj. Bic je dan fifozofskog i kn/iievnog kluba u Mancesteru. Jedno od prvih njegov;h predavanja u tom drustvu bilo jr posvecena manJkavosti vida u vezi sa bajama, od 6ega je i sam bolov8o. Danas je taj nedostatak poznat
pod nazivom daltonizam.
_
l\Ia osnovu ovih reakcija, naucnik Dalton je 1802. godine dosao do Zakona umnozenih omjera masa, koji glasi:
ProuCavanjem reakcija sagorijevanj£) pod staklenim zvonom. Prust je utvrdio da pod veCim stakfenim zvonom sagorijeva vise svijece, a pod manjim staklenim zvonom sagorijeva manje svijece. Prust je to objasnio na sljedeCf natin: ka rbon (C) iz
Akn spajanjem dva hemijska elementa nastaje vise razi!citih spojeva, onda razlicite mase jednog B:iementa koje sa spajaju sa istom masom drugog eiementa stoje U omeru prostih cijelih brojeva.
svije6e moze sagor/jevat; sarno dok postojl oksigen (OJ u vazduhu. Pod veCim staklenim
Njemacki naucnik Rihter (Jeremias Benjamin Ric-
zvonom fma vise oksigena i vj~ 5e sagorijeva svijece. Pod ma~ njim staklenim zvonom ima manje oks/gena pa 6e i manje sagorijevati svijece.
Dalton
2.5. Zakon spojnih omjera masa
Aka se obrati painja na omj(~re masa u Kojima se spajaju Fe i S, onda se uocava da se spajaju, pri nastankLi FeS (l omjen 7:4, a pri nastanku FeS2 11 omjeru 7:8, gdje je 8 umnozak masenog udjela 4 f broja 2. 1st! je zakljucak i kod drugih primjeI
ra (Tab. 1). hter) i svedski naucnik Bercelijus (Jon Jakob Berzellius, 1779-1848) su nezavisno jedan od drugog proucavall hemijske reakcije razlicitih tvari, a dosli su do istih rezu!tata na osnovu kojih je formulisan Zakon spojnih omjera masa. Pojednostavljeno se njihovi radovi mogu sazeti u sljedeCim primjerima:
19
18 2.6. Daltonova teorija atoma
Karbon (C) I hldrogen (H) se spajaju u omjeru masa
3:1 Zakone hemijskog spajanja koji su nastali krajem XVIII i pocetkom XIX vijeka objasnio je engleski naucnik Dalton teorijom 0 atomima 1808. godine. Dalloova teorija aloma moze se sazeti u 4 osnovna postulata (Iat. postulare - tvrdnja, pretpostavka koja je sama po sebi tako oeita da je ne treba dokazivati):
C:H=3:1
C + 2H2 -7 CH 4
Okslgen (0) I hldrogen (H) se spajaju u omjeru masa
8:1 0:H=8:1 Aka S8 i masen! dio H spaja sa 3 masena dijela C i 8 masenih dijelova 0, onda S8 C i 0 moraju spajati U omjeru masa 3:8. To je eksperimelltalno i potvrdeno hemijskom reakcijorn spajanja karbona i oksigena:
C + O 2 -7
1. 2. 3.
C:0=3:8
CO 2
18to S8 ponavlja aka 58 ova tri elementa spajaju sa neklm cetvrtlm elementom, na primjer, hlorom (CI):
4.
a ne 14,3 iii 36,8 vagona. 8erce/ijus
H : CI = 1 : 35,5
C : CI = 3 : 35,5
o : CI = 8 : 35,5 Svi elementi reaguju
U
omjeru istih masa:
H : C : 0 : CI = 1 : 3 : 8 : 35,5
Na osnovu bvih i mnogih drugih slicnih rezultata, 1789. godine formulisan je Zakon spojnih omjera masa koji glasl: Mase dvaju elemenata koje reaguju sa istom masam treceg elementa reaguju i medusobno, a isto taka i sa masom nekog cetvrtog elements. Mase elernenata s kojima oni ulaze u medusobne hemijske reakcije nazivaju S8 spojne mase iii raniji naziv ekvivalentne tezine. Ovaj zakon S8 moze formulisati i na osnovu spojnih masa na sljedeCi nacin:
Element! se medusobno spajaju u omjeru njiho~ vih spojnih masa.
Atomi su realne, veoma sitne cestice tvari koje se ne mogu dalje dijeliti prl hemijskoj reakciji. Atomi istog eiementa su isti i jednaki su po masi. Atomi razlicitih elemenata imaju razlicite osobine i razlicite ma.se. Hemijski spojevi nastaju spajanjem eiemenata.
Kada isti elementi grade vise spojeva, onda u tim spojevima postoje razliciti omjeri atoma, Ti atomi mogu bitf samo u omjeru prostih cijefih brojeva, kao sto se U druslvu maze biti sa 3 iii 8 odnosno 15 osoba, a ne sa 2,7 f1i 8,4 osobe. Ista tako lo/wmo" tiv[-i moze vuCi 12 iii 27 vagona,
Spojne mase (ekviva/entne fetine) dobivaju se kada se relativna atomska masa podJjefi sa va/encJjom. Aka S8 uzme spojna masa hidrogena kao jedinicna vrJjednost, da je jednaka 1, onda je spojna masa karbona 3, oksigena 8, hfora 35,5.
Prihvatanjem Daltonove teorije 0 atomirna paeel) su se rjesavati na pravi natin mnogi problemi savremene hemije. U toku hemijske reakcije ostaje ish brej atoma. Ako 58 ne mijenja broj atoma, ooda se ne mijenja ni masa, sto objasnjava Zakon a odrzanju mase (2.2). Ako u sastav nekog spoja uvijek u[aze lsti atomi, onda moraju i njihovi omjeri masa biti isti,Sto objasnjava Zakon stalnih omjera masa (2.3). Aka se atomi spajaju u omjeru prostih cijelih brojeva, onda su i njihove mase U omjeru prostih cijelih brojev3, time se objasnjava Zakon umnozenih omjera masa (2.4). Iz Daltonove teorije 0 atomima poticu i prva saznanj2 0 relativnim atomskim masama (atomskim tezinama)" Dalton je posao od toga da je atom hidrogena (Hi najmanje rnase, pa je to uzeo kao jedinicu za odredivc' nje masa ostalih atoma. Dalton je uvea oznake za pojedine elemenle (S!. i 5).
8 hidrogen Q) foslor 0 oksigen EEl sumpor CD nitrogen 8 hlor 0 karbon ® cink
(~
\.~!
bakB.!
{" h/
olavo
@
srebro
CD
zeljezo
Sf. 15. - Oznake nekih efemenata po Oaftonu
Darton je napravio gresku kod odredivanja reiativne atomske mase oks/gena. Greska je po" s/jedica njegove pretpostavke da se voda sastoji ad jednog atorna hidrogena (H) i jednog atoma oksigena (0). Na osno~ vu toga je zakljuCio da se H i 0 spajaju u omjeru
10:0= 1 :8, odnosno relathma afomska rna" sa oksigena je 8, sto je netacno, Zbog te greske pojavila se gresica kod svih atoma koji se spajaju sa oks/genom, odnos/lo, aje su relativne atomske mase odredene prema oksfgenu.
20
21
Koriste6i oznake za elemente, Dalton je uvea i mule za hemijske spojeve (SI. 16).
CX) voda
CD karbon(II)-oksid
CD
CCD
bakar(11)-9ksid
bakar(t)-oksid
crvenl
crveni
for~
CCD karbon(IV)-oksid
~
sumpor(IV)-oksid
SI. 16. - Daftonove formule nekih spojeva U formulama je naznacen kvalitativni i kvantitativni
sastav. Teorijom 0 atomima, Dalton je postavio osnovu za dalle izucavanje i mnoga otkri6a koja su kasnije uslijedila.
2.7. Zakon prostih zapreminskih omjera Francuski naucnik Gej-Lisak (Gay·Lusssac, 1778· 1850) j8 proucavao zakonitosti spajanja gasova. Do Zakona prostih zapreminskih omjera dosao je na osnovu reakcija koje su ilustrovane primjerima na slid 8. Spajanjem 1 zapremine hidrogena i 1 zapremine hlora dobio je 2 zapremine hidrogen-hlorida. U reakciji spajanja hidrogena i oksigena, 2 zapremine hidrogena i 1 zaprem~ ina oksigena (ukupno 3 zapremine) daju 2 zapremine vo· dene pare. U reakciji nastanka amonijaka, spajaju se 3 zapremine hidrogena j 1 zapremina nitrogena ukupno 4 zapremine, a nastaju 2 zapremine amonijaka. Na osnovu ovih reakcija Gej-Lisak j8 1808. godine formulisao Zakon prostih zapreminskih omjera, koji 9lasi:
Zapremine gasova koji stupaju u hemijsku reakciju ! zapremine gasova nastaiih reakcijom medusobno se odnose kao mali cijeti brojevL
2.8. Avogadrov zakon Svedski naucnik Bercelijus (Jons Jakob Berselius, 1779·1848,) je eksperimentalno dokazao da iste zapremine gasova (pri istoj temperaturi i pritisku) imaju isti braj cestica. Ako se primijeni ovaj dokaz, onda se Daltonovom teorijom ne moze objasniti Gej-Lisakov zakon.
Daltonova ideja 0 oznakama elemenata je prihvacena u hemiji. Kasnije su umjesto ovih oznaka uvedeni simboli elemenata koji se danas koiiste. Simboli elemenata daju se prema latinskim nazivima elemenata. Uzima se PNO slovo latinskog naziva, na primjer, latinski na-
-1 zapremina (hlor)
1 zapremina (hidrogen)
'
~ .'
v'
/
2 zapremine (hidrogen-hlorid)
ziv za karbon (ugljik) je carboneum, pa je simbol C. Ako vise elemenata imaju nazive na latinskom jeziku koji poCinju sa istim slovom, onda se uzima prvo i neko karakteris ticno slovo, Na primjer, latinski naziv za bakar je cuprum, pa je simbo! Cu, za kadmij je cadmium I simbo' je Cd, za cezij cesium j simbol je Cs itd.
1 zapremina
2 zapremine (hidrogen)
2 zapremine (vodena para)
(oksigen)
N
~.···I05~(1
+
/'
~.
1 zapremina (nitrogen)
3 zapremine (hidrogen)
Sf. 17.
N
\...}-)
_ _1/
2 zapremine (am~nijak)
Spajanje gasova po zapreminama
Naime, po ovom zakonu dolazi do smanjenja zapremine gasova u toku hemijske reakcije, a time se smanjuje j broj cestiea (atoma) gasova koji reguje. Ovu dilemu je razrijesio talijanski naucnik Avogadro (Amadeo Avogadro, 1776·1856), teoriJom 0 molekulirna gasova. On je objasnio da cestiee gasova nisu nezavisni atomi, nego grupice cvrsto povezanih atoma, koje je nazvao molekulirna. Ako se primijeni ova teorija na Gej-Lisakov zakon. onda se dolazi do sljedeceg objasnjenja: iii Kod spajanja hidrogena i hlora, od dvoatomskih molekula prije reakcije, nastaju dvoatomski molekuIi gasa poslije reakcije (81. 17). Obzirom da S8 ne mijenja velicina molekula, ne mijenja se ni broj molekula, pa je zapremina ista. To danas mazema predstaviti hemijskom jednacinom: 2HCI
Avogadro Molekuii mogu biti sastavijeni od veceg broja atama. Molekuli elemnta saCinjeni su ad islil? aforna, a molekuff spoja sastavljenl su ad razliCitih aloma. U jednakim zapreminama razli6itih gasova nalazl se isti braj mo/ekula aka su Isti uslovl, aka je ista temperatura i priUsak.
23
22 •
2H2 + 02
•
c ~ Na osnovu Zakona umnoienih arnjers mass dopuni:
Kod spajanja hidrogena i oksigena, od dvoatomskih molekula hidrogena i oksigena nastaje troatomski molekul vade (SL 8). U ovoj reakciji od ve~ 6eg broja manjih molekula nastaje manji broj ve6ih molekula. Zbog smanjenja broja molekula smanjuje S8 i zapremina. Broj atoma ostaje isti. Jednacina reakcije je: ~
11.
2H20
Kod spajanja hidrogena i nitrogena (81. 8), od dvoatomskih molekula hidrogena i nitrogena nastaje cetveroatomski molekul amonijaka. Od veceg broja manjih molekula nastaje manji broj vecih molekula. Smanjuje se broj molekula, a time zapremina, dok broj atoma ostaje istL
Avogadro je teorijom 0 molekulima gasova atk/onto mnoge dileme j nejasnoce U hemiji, posfije 6ega je usfijedio niz vr{o znacajnih otkrica j objasnjenja. Avogadro fe posebno posvetio painju odreaivanju j izraiavanju masa najsitnijih cestica tvari, Nemjerljiv je njegov doprinos u rjesavanju problema f poje~ dnostavljenju izra6unavanja u
CO
O:C=8:
CO2
O:C=
Np
N: 0= 14:
'6
NO
N:O=
N02
N: 0 = 14.
N2 0 S
N:O=
: 16
. 40
D - Spojiti fijevu i desnu stranu
f) Teorija o· mofekufima
a)i~
b) Dalton
g) Atoms/(a teorija
b)i~
c) Avogadro
fI} Spojne mase
c)i~
d) Rihter
i) Zal
d)i~
e) Gej-Lisak
j) Zakon sta/nih omjera masa
12. a) Prust
hemiji.
Pitanja i zadaci: E - Dopuniti receni;;;e:
A ~ Zaokruiiti slovo ispred tacnog odgovora
13. Avogadro }e tvorac teorije 0 mofekulima pfinova
1. Covjek je svjesna paceo koristiti hemijske reakcije kada je nauCio koristiti: a) vodu
It
c) vatru
b) vazduh
cestice pJinova nisu nezavisnf atomi; nego _ __
2. Gilj alhemicara je bio da otkriju: a) e/emente
• molekuli elementa sa6injen! su ad
c) kamen mudrosti
b) spojeve
• molekuli spoja sastavljeni su ad ____ ~_, ____________ _
3. Bojl je od hemicara tratio da se bave prob/emom: a) medicine
b) sastava materije
4. Za e/emente js Dalton uveo: a) simbole
5. Avogadro ie tvorae teonJe
0:
• u jedakim volumenima raziicitih plinova nafazi se ist! _ _ ~.~ _____ _
c) poljoprivrede
a) simbolima
b) oznake
.. __ ~ aka
c) va/enciju
b) mofekulima
c) elementima 11.
B
~
Zaokruziti tacne odgovore
6. Prust je tvorae atomske 1'eorije
ne
7. Avogadro ie uveo formule za spojeve
da
ne
8. Lavoazije je opovrgnuo flogistonsku teoriju
da
ne
9. Gej~Lisak ie tvorae teorije 0 molekuJima
da
ne
da
ne
10. Dalton je uveo oznake
za elemente
Gej~LisakO\'
Volumeni
da
ie isla temperatura i pritisak.
zakon prostih volumnih omjera gfasi:
____
u plinov8_____.
se odnose kao _
_______________ koji ..
25
Molarne velicine
24
3. MOlARNE VELICINE 3.1. Velicine koje odreduju stanje gasa MolekuH gasova (plinova) su u neprestanom kretanju. Aka molekuH gasa medusobno ne uticu jedan na drugog, aka su potpuno nezavisni onda su to idealni gasovi. Mnogi gasovi imaju molekule koji odredenim silama djeluju jedni na druge, postoji zavisnost medu molekulima. To utiee na stanje i osobine tih gasova. Ovakvi gasovi nazlvaju se realni gasovi. Zakonltosti ponasanja gasova, koje ce se pom'lnjati, odnose se na idealne gasove. Stanje gasa odredeno je sa tri velieine: zapremina (V), pritisak (p) i temperatura (t). Ako se mijenja bilo koja vel'!6[na mijenjaju se i ostaJe, mijenja se stanje gasa. Te promjene objasnjavaju BojlwMariotov i Gej-lisakov zakon.
3.2. Bojl-Mariotov zakon Bojl i Mariot (Boyle i Mariotte) su proucavall stanje gasa pri slalnoj temperaturi, brzina kretanja molekula gasa je ista. Eksperimentalno su utvrdHi da se pritisak smanji onoliko, koliko se pove6a zapremina, i obrnuto, prilisak se pove6a onoliko, koHko se zapremina smanji. Na osnovu toga Bojl i Mariol su dosh do zakona koji glasi: Aka je temperatura stalna, povecanjem pritiska smanjuje se zapremina. Za koUko se poveca pritisak, za toliko se smanji zapremina, ali je njihov proizvod staian.
Primjer za izracunavanje:
Zbog neprestanog kretanja moleku/a gasa, oni zauzimaju sav prostor koji fm stoji na raspolaganju. Da bi upozna/i nek! gas, prostor u kome se gas nafazi mora biti ogranicen, mora biU poznata zapremina iii volu~ men (V). koji zauzima taj gas. Mo/ekuli gasa pri svom kretanju nailaze na zidove posude, udaraju u njih i predaju im odredenu kaliCinu energije, kOja se ispoljava kao pritisak ifi flak
Zapremina gasa je 5L, a pritisak 202600Pa. Koliki ce bit! pritisak aka se zapremina poveea na 20L? Izracunavanie: Data je: V,=5L; p ,=202600Pa; V2 =20L
Za izracunavanje se koristi jednaCina za BOjf-Mariotov zakon:
. p,'V, Dalole: p,'V, = P2' V2 =;> P2 = - V2 Zamjenom se dobiva: P2
Pove6anjem rastoja/1ja izmeau zidava posude u kojo) se nalazi gas, molekuli rjede udaraju u zidave posude, pa 5e smanjuje pritisak. Smanjenjem zapremine, mofekuli cesce udaraju u zidove posude jer je manje rastojanje, pa je pritisak veCi.
= 202600P~:!,L ~ 50560Pe =50.56kPa 20L
Odgovor: pritisak je 50,56 kPa
gasa (pi· Mo/ekuff gasa imaju energlju krelanja iii kineticku energiju. Ona se maze paveeali zagrijavanjem iii smanjitf hfaaenjem. Srednja vrijednost kineticke energije svih mo/ekula gasa je temperatura gasa (t).
Trat; se: Pi"';;?
3.3. Gej-Lisakov zakon Gej-lisacov (Gay-Lussak) zal
1. 2.
Promjene zapremine pri konstantnom pritisku Promjene pritiska pri konstantnoj zaprern'lni
p, V Gej-Usak je eksperimenta!no utvrdio:
Pri konstantnom pritisku, za svakl °C povecanp
Vrijedi l obrnuto, smanjenjem pritiska, povecava se zapremina. Zakon se maze predstaviti grafieki (SI. 9) i matemati-
p p :::: const.
eki. pV = const.
p = const. odnosno:
V
•
51. 10. - Graficki prikaz Bojl-Mariotovog zakona
Gej-Usak je takode eksperimentaino dokazao da se pri konstantnoj zapreminj, povecanjem temperature povecava i pritisak. Za svaki stepen Celzijusov povecanja temperature, pritisak se poveca za 11273,15 dio od pritiska koji je gas imao na O°C.
Sf.
11.
~
Grafi6ki prikaz
Gej~Li5akovog
zakona
26
Molarne velicine
27
Sniienjem temperature pritisak se smanji za isti izn08, sto se moze izraziti jednacinom:
Primjer ZB izracunavanje: Temperaturu od 400C izraziti u stepenirna Kelvinovim.
v = const.
Izracunav8nje: Data je: t = 4if!C
PrimJer za izracunavanje
Korist! S8 jednaCina: t = To + t == 273, 15K + 40 = 313, 15K
Odgovor: temperatura od 400C je 313, 15K
Na O"C gas ima zapremlnu 5L. Kolika tie biti zapremina gasa ako se temperatura pove(;a na 100C
3.5. Opca jednacina 9asn09 stanja
Izracunavanje: Data je: Vo ;:::- 5L;
Traii se: V( :;:;; ?
Za izracunavanje
S8
Koristenjem matematicke jednacine gasnih zakona dobiva se:
karisri jednaCina za Gej-Lisakovov zakon.
1 273,15
273,150 C
1 273,15
1 273,15
pV "" PIV! :=po(1+--·t)·Vo(1+--·t)=P oVo(H--·t):=
1 1 5.1QL Vi = V2(1+--·t);:=5L(1+ ---10°C)=5L+--""SL+O,18L::o:S,'18L
273,15
TraZi se: T == ?
273,15
= V (273,15-':1.) = V 1.. = P,V"T Po ()
273,15
Po
0
To
dofazi kombinacljom Bojf-Mari· otovog i Gej-Lisakovog zakona.
To
Odgovor: zapremina gasa fe 5,18L
Kako su vrijednosti p V Po' Vo iTo konstantne, to je: ~= const. = R
3.4. Apsolutna temperatura Ako se graficki predstavi Gej-Lisakov zakon (SI. 11), onda se vidi da je na 273, 15°C pritisak jednak nulL Ako se u jednacini:
1 Pt =Po(1+~----t), 273,15
Na -273, 1f?C gas nema pritiska, nema udara cestica gasa u' zidove posude. Prakticno se cestice gasa ne krecu. 00 istog zakljucka se dolazi koristenjem matematickog izraza Gej-Lfsakovog zakona (3.3).
Temperatura od -273, 15°C naziva se apsolutna nula i obiljezava se sa To' Ako se temperatura izrazava ska~ 10m Cija je nula To, onda se ta temperatura naziva apsotutna temperatura i obiljezava se sa T. Apsolutna temperatura izrazava se u Kelvinima (K). Veza izmedu apsolutne temperature i obicne temperature, odnosno izmedu Kelvinove i Celzijusove skale data ja na slid 11. Veza izmedu stepeni Kelvinovih (K) i stepeni Celzijusovih (OC) data je jednaGinom: T = To + t,
odakle je:
To
Njenim uvrstavanjem dobiva se: pV ::: RT. sto vrijedl
Konstanta R se naziva Bolcmanova lconstanta i ima vnjednost R"", 8,3143J/Kmoi
za 1 mol gasa, a za n molova je: pV:::nRT, kako je n:::::m/M, zamjenom se dobiva: m
pV=
'M-' RT
Ova jednacina S8 naziva opea jednacina gasn09 stanja, iii Klapejronova jednacina.
Vnj'ednost (M)}'e mofama masa koja je brojcano jednaka reiativnoj molekulskoj mas! (Mr). !z I(lapejronove jednaCine se moie izracunati (M), jer je:
Napomena: Jednacina p V = IlL , RT se moze
uzme da je t = 273,15'C, onda je:
Pt = p oC1- 27_~_) = p,(1-1) = p,,(O) = 0 273,15' -
Meausobna zavisnost sve tri velicine kojima je dato stanje gasa izraiava se opcom jedna·· Ciom gasnog stanja, do koje S8
K
napisati i ovako: pV=mfM' RT
3,6. Mase najsitnijih cestica tvari 373,1 -------- 100
273 1 --------- 0
I 0------
-273,15
51. 12. - Kelvinova i CelzijusoN va temperaturna skala
mRT pV
M=---
M
3,6.1. Unificirana atomska jedinica mase (u) U hemiji se izrazavanje masa atoma, molekula, jona itd, pOjednostav!juje uvodenjem nove jedinice za masu. Ova jedinica se koristi kao standard iii elalon sa kojom se uporeduju mase ostalih cestica. Naziva se unificirana atomska jedinica mase i oznacava se sa (u). Radi jednostavnosti, cesto se koristi sarno naziv - atomska jedinica maseT Oogovoreno je da vrijednost atomske jedinice mase bude jedna dvanaestina mase atoma karbona, izotopa 12:
"~.!. m (" C) ~.!:. -1992- 1o-n g ~ 1660·1 O-"'g ~, 660- 10-"kg 12' 12 ' • ~
Stvama
masa pOjedinacnih
atoma j6 veoma maia. Taka}0
masa atoma tJidrogena (Hr
dak fe mesa atoma !carbona:
Mase atoma i drugih e/emenata su reda veliCine 1(/239 . Izratavanje masa atoma u 9 fir kg je vrlo neprakticno.
28
29
Molarne ve!iCine
3.6.2. Relativna atomska masa (Ar)
3.6.3. Relativna molekulska masa (Mr) Stvarna masa Btomske jedinice
Relativna atomska masa se dobiva kada S8 stvarna masa atoma podijeH sa atomskom Ar(X) jedinicom mase: Relativna atomska masa
S8
maseje:
= marX) u
Relativna vrijednost atomske jedinice mase je 1.
definU3;e:
Relativna atomska masa je bioi koj; pokazuje koliko je puta masa atoma nekog eiementa veca od atomske jedinice mase.
Mr(XY) = mm(XY) u Relativna molekulska masa js neimenovan broj i definise S8 na sijeded nacin:
Relativna molekulska masa je broj koj; pokazuje koUko je puta masa nekog molekula veca ad atomske jedinice mase (u).
Primjer za ;zracunavanje: Mass atoma he/ija je 6,64610'24g. Kolika je relativna atomska masa helija? Izracunavanje: Data je: miHe) = 6,6461(t24g
Relativna molekulska masa S8 dobiva kada sa stvar~ na masa molekula podijeli sa atomskom jedinicom mase:
Trail se: Ar(He) ;; ?
Molekuli S8 sastoje od atoma koji imaju svoje vrijednosti relativnih atomskih masa pa S8 moze reel: RelativnEt moiekulske mase sa dobivaju sabiranje-m reiativnih ai:omskih masa eiemenata koji ulaze ll.
sastav spoja.
,
(HP) je 2,9881&23g, do" je masa rna/eku/a karbon(tV)oksida (C02 ) 7,216-1O· 23 g. SHena je i kod mnogih drugih mo/ekula. Taka se i kod Izmiavanja masa mo/ekula susre~
Mr(X,Y,) = aAr(X) + bAr(Y)
Odgovor: relativna atomska masa hefija je 4,003. Primjer za izracunavanje:
U ovom primjeru to zna6i: re!ativna atomska masa helija je 4.003, sto pokazuje da je masa atoma helija ve· ea 4,003 pula od alomske jedinice mase (u). Relativna atomska masa S8 maze po potrebl preracunati u stvarnu masu. Po!azeei ad toga da je: Ar(X) =
m~(x)
Relativna atomska masa je neimenovan broj. On ne gavori 0 stvarnoj masi atoma, nego samo o njegovoj refativnoj vrlj'ednosti u odnosu na uzeti standard (u).
=;. m,(X) = Ar(X) . u
izracunati reiativnu molekulsku masu sulfafne kiseline (H2 SOJ. (zracunavanje: Relativna moleku/ska masa suffathe kiseline dob/va se sabiranjem relativnih atoms kim masa efemenata koji ulaze u njen sastav. Relativne atomske mase se nalaze u Perodnom sistemu e/emenata. Mr(H2 SQ,J = 2Ar(H) + Ar(S) + 4Ar(O)
= 21 Primjer za izracunavanje: Relativna atomska masa he/ija je 4,003. Kolika je stvarna masa atoma He izrazena u u
gramima i kilogramima? Izracunav8nje: Dato je: Ar(He) = 4,003.
Traii se: miHe) "" ?
lzracunavanje se vrsi koriStenjem definicije AT, odakle je:
mo(He)=Ar(Heiu=4,0031,660 1(t24 g =6,646·1 (t24g =6,646·1 (t27kg Odgovor: masa atoma helija fe: 6,646'1(J24g =6,646-1(J27kg
j
kod atoma. To je razrijeseno, kao i kod atoma, uvoaenjem relativne molekufske mase (Mr).
Opcenito se moze uzetl da je:
=4 003
ne masa atoma. Na primjer, stvama masa rna/ekula \fade
cerno sa istirn problemom kao
Koristi se jednacina kojom se definise relativna atomska mass: 24 6646.10-'-. _____ fL 1,660 .10- 24 9
Mafekuli nastaju spajanjem atoma. U sastav veGine molekula ulazi relativno mali bro} atoma. Zbog toga su i rno/ekuli veama mafih masa, reda veliCi·
+ 132 + 416
=2+32+64 Mr(H2 SO,J = 98 Odgovor; refativna molekulsl
3.7. f(oliclna iii mnozina tvari In) Ko!lcina tvari oznacava se sa n, a predstav!ja kolicInu jedinki tvari (atomi, joni, mo!ekuH) iii kolicinu elementarnih cestica (elektrani, protoni, neutroni). Jedinlca za kolicinu tvari je mol.
31
Mclame veHCine
30
3.7.1. Molarns mass (M)
Jedan mol je koliCina jedinki neke tvari, kOja od-
govara kolicini atoma karbona u 12g karbona izotopa 12C.
Najsitnije cestice tvari tH jedinke
su atomi, joni, molekuli. Mora se
Mojarna masa je kojjcnik mase i kolicine tvari:
uvifek imati na umu da je nemo-
Zakonska deffnicija ove jedinice glasi:
guce izdvojili 1, 10 iii bifo koji razuman braj jedinki i onda po-
Mol je jedinica kolicine tvar! nekog sistema koji sadrzi toHka jedinki koUko ima atoma u O,012kg izo~ topa ugljika 12.
smatrati njihove promjene. Mo-
guce }e uzeti dovoljno jedinki da
Molama mass (M) je konstantna vrijednost. Bmi' cano je jednaka relativnoj atomskoj masi (Ar) kod elemenata, i reiativnoj molekulskoI masi (Mr) kod spojeva.
se mote registravati nasim Gul/Primjer:
rna njihovo prisustvo, osobine ifi
ta
Mol S9 uklapa u dekadni sistem jedinica. Postoji vejedinica kilomol (kmol):
1kmol
= 0,001 mol
di, pa je bilo neminovno da se
Molama masa kafcija }e M(Ca)=40g/mai, jer }e relativna atams/w mass kaicija Ar(Ca)~40
dovoljno najsitnijih cestica tvari
=1000mol =103 mol
i manja jedinica milimol (mmol): 1mmol
promjene. Tako se u praksi i ra-
izrazi nekom, za te cest/ce, pra-
Mo{ama masa vade je M(H2 0j.:;;;18g/mof, fer }e relativna molekulsiw masa vade
kticnom veliCinom. Taka se do-
Mr(Hp)~18.
1310 do jedne od sedam osno-
=iO·3rnol
Uvodenjem kolicine tvari, u hemiji se mnogi problemi pojednostavljuju. Kod pisanja hemljskih jednacina pogresno je tumacenje da koeficijenti uz reaktante j produkte hemijske reakcije oznacavaju broj atoma, molekula itd. PravHno tumacenje je da koeficijenti predstav!jaju brojeve malava.
vl1ih vefiCina sistema. To je kolitina iii mnoiina tvar;.
Primjer: Koliko treba grama afuminija (AI) da se dabile :lmo! atoma aluminija?
KolfCina
tvari se moie povezati
sa drugim velieinama. Za to se
koriste mo/arne velicine: mo/ama masa, mo/ame zapremina i mo/ami braj.
Primjer: Zn +2HCI
Rjesavanje: Dato }e: n(AI);::;:3mol;
Traii se: m(Ai);:;.?
M(Af)=27glmo!
U izracunavanju se polazi ad definicije rna/arne mase:
m(AI)
~
M(AI) n(AI)
~
27gimof
3mol~8 f 9
Odgovor: da bi se dabifo 3mof aloma AI treba 819 Ai.
JednaCina se pogresno tumaCt ovako: 1 atom Zn reaguje sa 2 mofekola Hel i nastaje 1 molekuf ZnCI2 i 1 mofekul H2 . JednaCinu treba tumaciti na s/jedeci naCin:
tmol atoma In reaguje sa 2mol moiekula Hel, prj cemu nastaje 1mo! molekuJa ZnCI2 i
3.7.2.Molarna zapremina (Molvolumen)~ Molarna zapremina je kolicnik zaprernine i koiicin8 tvari:
1mof mofekula H2' iii jednaCinu:
treba lumaCiti ovako:
2mol jona H+ redukuju se sa 2mo/ e/ektrona i nastaje 1mol mo/eku/a H2"
StandardnEi lemperatura je (fJC
v m =~::;,. n
V=V m · n
ifi 273, 15t{
Vm
Jedan mol bilo kog gasa (plina) pri standardnim uslovima STP, zauzima zapreminu od 22,4L Vm=22,4L1mol.
a slancfardni prftisk
}e 10 1325Pa.
32
Molarne velitine
3.8. Izracunavanje procentnog sastava spoja
Primjer: Izracunati kolic;nu molekula sumpor(IV}-oksida (502) pri STP u 44,8L SO:;
Izracunavanje: Dato je: V(SOd=l4,8L;
Vm=22,4Umol
33
Trazi se: n(50 2)==-?
Polazi se ad jednacine za definiciju rno/arne zapremine:
Sastav spoja moze S8 izraziti kao maseni udjo ele~ menta u spoju. Maseni udio elementa u spoju je kolicnik mase tog elementa i mase spoja. Mase elementa i spoja S8 mogu uzeti kao molarne mase elementa i spoja, pa je u opstern slucaju:
se masen! udio pomnofi sa
V(SOd V(SO,) v m = - - ~n(S02)= n(S02) vm
Vm
44,SL
100, dobija se masen! udia u
aM(X) w(X) = M(X Y I . 100
Vm je konstantna vrijednost i unosi se u podatke pod "Dato ]e". Uvrstavanjem podataka, dab/va se:
V(SO,) n(SO,)= _ _
Masen{ udio je neimenovan broj i Ima vrijednost 0-1. Kada
procentima i fma vrijednost D-
a be
IDO.
:;;;,2mola
22,4Umo! Primjer za izracunavanje:
Odgovor: u 44,BL 5°2 Ima 2mol molekula S02"
Izracunaff maseni udio hidrogena (H) i oicsigena (0) u vodf. fzrazitf sastav u proccnfimh Malam! bra] (iVA) naziva se i Avogadrova' konstanta i fma vrijednost:
3,7.3. Molami broj, NA Molami bro) )e kolicnik izmedu bra)a )edinki (N) i koli· cine tvar! (n):
N A =6,02204S' 1(J23 jedinkilmol
iii
Avogadrov bra} (N) koristi se kod
to 6,022045'1023 • NA=6,022045'1 023 jedinkifmol
izracunavanja, radi prakticnosti se zaokruiuje f fma vrijednost: N = 6,022 '10"
Primjer za izracunavanje:
za ;zracunavanje masenog udjefa hidrogena (H) u procel;fima, dobiva
2M(H) . 100 = 21g/mo! M(H2 0) 18g/mof
18
Masen; Lldio o/(sfgena izracunava se na isti naCin
M(O) 16g/mol 1600 10/(0)= - - - ·100= ---·100",,--.=.88.89% M(H,o) 18g/mol 18
w(O)=100·w(H).~100·11,
N A =6,021Q23atomaimol
100= 200_"" 11,11%,
Procenat oksigena (0) maze se izra6unali i na sfjedeCi naGin: ad 100 se ocJuzrnc procenat hidrogena:
Koliko ;ma atoma ie/jeza (Fe) u 2moi atoma zeijeza Fe? Izracunavanje: Dato 1'e: n(Fe)= 2 mola;
Koristenjem iedaCine se:
w(H) =
N A =6.022045·10'3/mol
Jedan mol bilo koje tva,l sadri! ist! bra) )edinkl i
Izracunavanje:
11=88,89
Traii se: N(Fe)=?
Po{az{ se od matematickog izraza za rno/ami broj:
N = N(Fe) A n(Fe)
~ N(Fe) =
N
A· n
(F: )
e
3,9. Sastavljanje formule spoja na osnovu hemijskog sastava
Zam1'enom podataka u jednaCini, dobiva se: N(Fe) = NA -n(Fe)=6,021()28 a toma/mol2mola=12,04-1Q23atoma
Odgovor; u 2 mol atoma Fe fma 1,2 '1(J24 atoma Fe
Odnos broja molova elemenata u spoiu odgovara odnosu broja atoma tih elemenata u molekulu spoja. To se koristi za sastavljanje formula spojeva.
34
Molarne velicine
35
Prlmjer:
B"
Analizom nekog spoja utvroeno je da sadri; 11,11% hidrogena (H) i 88,89% oks/gena (0). Sastaviti formulu spoja ako Je Mr=18. Procenat pojedinih elemenata se uzima kao vrijednost masa. Masa se preracuna u koliCinu
tvari:
6. Gasovi zauzimaju sav prostor koj! fm stoji na raspolagan}u 7. 1kmol ima milion mala 8. Relativna atamska masa se moze prera6unatf u stvarnu 9. N je oznaka za kaliCinu tvari 10. KaliCina tvarf}e osnovna veliCina
m(H) 11,llg n(H): - - : - - : 11,11 mola M(H) 191mol
c 11.
m(O) 88,89g n(O): - - : - __ : 5,55 mola M(O) 16g/mol Odnos broja atoma i broja molova je isti, pa je:
n(H) : n(O) : H : 0
11,11 : 5,55 : H : 0
Odnos braja aloma mora biti odnos prostih cijelih brojeva, pa se dobivene vrijednosti za braj rn%va kofi ie U obliku decimafnih brajeva, moraju pomnoiiti iff podijeliti istim brojem da bi se dobio odnos najmanjih prostih cijelih brojeva. Ugfavnom fe to najmanji bra} molova. U ovom prim/eru se vrijednosti dijele sa 5,55:
11,11
5,55
5,55
5,55
- - .--' =H 2
:
~
Spojiti lijevu i desnu stranu
a) T
I) Relativna rno/ekuska masa
ai
b) Mr
g) Malam; broj
bi
c) 22,4Umol
h) Bolcmanova konstanta
ci
d) R
i) IViolama zapremina
di
e) 6,02x1O"3
j) Apso/utna temperatura
ei
o -
Popuniti prazna mjesta u recenici i zadatku
13. Koliko ima aloma kaiciia (Ca) u O,2mola aloma kalcija? Dato je: n(Ca) = _____ ~;
Pitanja i zadaci:
N,=6,02x 1()23atomaimol
N(Ca)=NA ' ---~ - - - - - - -----.-.~-
14.
1. Bojl-Mariotov zakon se odnosi na stanje gasa pri stalno}:
E - Popuniti prazna mjesta u tabeli ~--- "--~-'-~'~'~-
cJ
aoc je:
a) 273K
b) krecu se ideafni gasovi b) lOOK
4. JednaCina pV=nRT je: a) Avogadrova 5. Alomskajedinica mase je: a) 1,992xlO'23g
::~~~ mas~
c) ne krecu
b) 1,660xlO'27kg
. J___~~
_J.~_ y~ -",·~-·~~·-·-1 i
c) 10K
b) Bolcmanova
Apsofutna temeperatura
c) Klapejronova
c) 1,674x1O'24g
-~--'-'"-T
1
! I
Naziv Oznaka ,i _ _ _~",r"JiJ",·e",d'."nost "~'~~---------'~'-'---1~ Unit/cirana aiornska i
pritisku
2. Na apsolutnoj temperaturi molekuli gasa se:
3.
Traii se: N(Ca)=?
Koristi se sijedeca. jednacina ..
A - Zaokruii slovo ispred tacnog odgovora
a) ograniceno krecu
da
spoja.
Formula spoja odgovara i vrijednosti refativne molekufske mase spoja.
b) temperaturi
da
ne ne ne ne ne
koji uJaze u sastav
0
Dak/e, na jedan atom oksigena (0) dolaze dva atoma hirogena (H), pa}e formula spoja H2 O.
a) zapremini
da da da
12. Refativna rnolekufska masa se _ _ _~_________ . _ relativnih
0
H
Zaokruiifi laean odgovor
Napomena:
R
l
~m _ _ ~
~,~-·-t
j-
"_____==~=
I
6,21Cf2:Jiedinkizlp~ -1
Svakl taean odgovor vrednuje se sa jednim bodom, N Ocjena se odreauje na osnovu jednaCine: ocjena:;;- - . 5 N N - ostvareni broj bodova; No - mogu6i broj bodova 0
.
"mj
36
Struktura atoma
4. STRUKTURA ATOMA 4.1. Pojam atoma Naziv atom patiee ad grcke rijeci atomos sto znaci nedjeijiv. Grcki filozofi Leukip i Demokrit (IV vijek p. n. e.) su prvi izrazili misao da je materija sacinjena od nerazor~ nih zrnaca razlicite velieine i oblika - od atoma. PosHje njih teorija atoma bila je duga zanemarivana. l\jaucnik Dalton je 1804. godine uveo atomsku teoriju, smatrao je atome nedjeljevim cesticama i dodao im masu kao bitnu osobinu. Ovu teoriju su prlhvatlli mnogi naucnici tog vremen8, ali su je i dopunjavali. flude. Boskovic (1711-1787), roden U Orahovu u Hercegovini, a radio u Dubrovniku, Napulju, Parizu, Lonje smatrao atome nevidljivim tackama koje su sred!sie sila koje medusobno djeluju privlacno i odbojno. 'firne je unesena sumnja u nedjeljivost atoma. Naucnik Tomson (Joseph J. Thomson, 1856-1940) je "1898. godine zastupao mlsljenje da S8 atomi, negativno nadektrisane Cestice, krecu u lopti pozitivnog naeiekl:risanjs. Francuski naucnik Bekerel (Henri Becquerel, 18521908) je 1896. godine otkrio da ruda urana ispusta nepo~ ?nate zrake. Marija Sklodovska-Kiri (Marie SklodowskaCuire,1867-1934) i njen muz Pjer Kiri (Pierre Cuire, 1859"906) su 1898. godine su konstatovali da je Bekerel otkrio novu pojavu koju su nazvaii radioaktivnost. Otkricern radioaktivnosti i ispitivanjem osobina radioaktivnih zraka, za koje je utvrdeno da su nosioci razlicitog naelektrisanja, potvrda je da u atomu postoji po~ zitivno i negativno naelektrisanje Engleski naucnik Radeford (Ernest Rutherford, IT;'-j-1937) je eksperimentalno dokazao da S8 atom sastoji od unutarnjeg dijela koji je pozitivno naelektrisan
Oemokrit
R. Boskovi6
SI. 13. - Radefordo\! eksperiment
ze
O,1nm
Atomi su najsitnije cestice nekog elements. ito,!€}
imaju osobine toga elementa.
4·.2. Grada atoma
Marija Kiri
i zauzima manji dio atoma ~ jezgra aloma i omotaca u kome se nalaze elektroni. Na osnovu toga Radeford je predlozio planetarni model aloma. Ovaj model nije prihvacen u nauei, jer se nije mogao rljesiti problem energij0 eiektrona. Naime, kru~enjem ako jezgra elektron mora gubiti energiju pa mora i pasti na jezgro. To se ne desava, a odakle elektroni nadoknaduju energiju, nije mogla objasniti klasicna mehanika.
Danski naucnik Bor (Niels Bol", 1885-1962) je 1913. godine postavio kvantnu teoriju 0 grad! atoma, prema kojoj se elektroni u atomu krecu po odredenim energetskim nivoima. Prelaz elektrona iz jednog u drugi energetski nivo pracen je apsorpcijom j emisijom energije. Borav model atoma su dopunili i svojim radom otklonili neke nejasnoce francuski naucnik de Brolj (Luis Victor de Broglie, 1882-1987) i austrijski naucnik Sredinger (Ervin Schrodinger, 1887-1961) 1924. godine uvodenjem talasne mehanike. U XX vijeku su rijesene mnoge dileme oka grade aloma, mnogo je naucnih otkrica ukazaio da ,ie atom sioze~ na cestica, da ima svoju strukturu. da su dijeiovl atoma medusobno vezani posebnim silama. Svladavanjem tih sila dolazi do pretvaranja mase u energiju, 0 cemu gavori Ajnstajnova (Albert Einstein, 1879··1955) teorija reiativiteta. Cijepanjem iii fisijom i spajanjem ili tuzijom jezgara u atom[ma S6 izdvaja ogromna koliCina energije. Obzirom na veliki znacaj energije u nase vrijeme, proucavanje ato· ma nije sarno od teorijskog, nego [rna i ve!iku prakticnu vrljednost. Danas se 0 atomu dosta zna, ali ima jos dosta neistrazenog, pa je to jedno od najpopularnijih podrucja u nauci. Na osnovu onog 5tO je nauka do sada utvrdila, mose reci:
37
lako su atomi vrlo sitfle cestic8, to su slozene cestiee koje se mogu dalje dijeliti. Atom S8 sastoji od dva di· jela: jezgra i omotaca. Jezgro je unutrasnji dio atoma, dok je omotac spoljasnji dio atoma. Jezgro je mnogo manji dio atoma nego omotac (31. 14.). Prec:nil< JGzgra je od 10.000 do 100.000 puta rnanji oel samog atoma.
4.3. Dimenzije atoma
0,0001 om Sf. 14.-0imenziie atornE.
Nanometar je mifij"arditi dio metra:
Atomi su vrlo sitne cestiee. Ne mogu 58 vidjeti nikakvim mikroskopom. Dimenzije atoma se izrazavaju na-
nometrima (nm). Radeford
Precnici atoma su reda velitine 0,1 nm.
iii milioniti dio milfmetra:
38
Struktura atoma
4.4. Elementarne cestice
4.4.3. Kretanje elementarnih cestica
Cestlee od kojih je sastavljen atom nazivaju S8 e!e~ mentarne cestlee, to su: protoni (p+), neutroni (nO) i elektroni (e"). Protoni i neutroni ulaze u sastav jezgra, dok elektroni ulaze u sastav elektronskog omotac3.
U okviru atoma, protoni i neutroni su cestlee koje se kre6u unutar jezgra. Elektroni se krecu u elektronskom omotacu velikom brzinom koja se priblizava brzini svje~ tlosti. Zbog toga elektroni imaju veHku energiju kretanja iii kineticku energiju. Ta energija je glavno obiljezje elektronskog omota6a.
4.4. t. Mase elementarnih cestica Eiementarne
Na osnovu vrijednosti masa elementarnih cestica maze zakljuciti:
39
S8
cestice
U jednoj sekundi e/ektron obfe~ tf atom oko sedam triHona puta.
imaju
4.5. Alomski iii redni broj (Z)
sljedece vrijednosti masa:
Atornski broj je bitno obiljezje atoma.
Masa protona i neutrona je priblizno ista. Mase: elektrona je oka 2000 iii tacna 1836 pula manja ad mase protona i neutrona"
predstavlja broj proton a u jezgru
Atomskf
atorrw,
Atomski broj se pise sa donje
(i-
jeve strane simbola e/ementa:
m(e")"" 9, 10910·28g;::;:9, 10910 31 kg
Obzirom da je masa e!ektrona mnogo manja nego masa protona iii neutrona,
kod elemenata oznacava njihovo U fl""'(Jd,'lOlm sistemu eiemennta {PSE), pa se
Na osnovlJ ovih brojeva se za-
masa eiektrona sa zanemaruje, ne uzima se u uit:upnoJ masi atoma. Sva masa atoma je skoncentrisana u jezgru stoma,
Na osnovu toga S8 zakljucuje da je hidrogen na prvorn, oksigen na os mom, magnezij da dvanaestom \ ka!cij na dvadesetom mjestu u PSE.
dok j8 elektronski omotac dio atoma eija S8 masa zanemaruje.
kljucuje: u jezgru atoma hidrogena Ima 1p+, oksigena Bp",
magnezija 12p' [ka/cija 20p!.
4.6. Mas",,; broj (A)
4.4.2. Naelektrisanje elementarnih cestica
Masen; broj predstavlja zbir protona i neutrona u
Jezgru aloma: Protoni su naelektrisani pozitivno (+), pa se to istice i u oznaei za proton (p+). Neutroni su nenaelektrisane ill neutralne cestlee (nO). Elektroni su naelektrisani negativno (e·). Na osnovu rasporeda elementarnih cestiea u atomu, zakljucuje se: ,jezgro atoma je pozltiVi10 ru.'u~lektrkHlnoo Elekt!'onski ornotac je negativno naelektrisan. U atomu ima ist! broj protona i elektrona pa je atom kao ejelina neutralna cestica, jer S8 pozitivno naelektrisanje jezgra neutralise negativnim naeiektrisanjem elektronskog omotaca.
Kolk5ina pozitivog naeiei
A
= Z + N{nO)
Gdje je: Z - broj pratona (atomski brai) N(nO) - broj neutrona
nega~
Maseni broj se piSe sa gomje /i-
iivnog naelektrisanja efektrona:
Ako je poznat atornski i rnaseni broi, onda je poznat broj svih cestica u atomu, jer je: 10 je najmanja koHCina naelektrisanja i n8ziva se jedinicna ko/i+
cina naeiektrisanja iii jedinicni naboj.
4.7.lzotopi izotopl su atoml koji imaju istl hroj protona (p+), a ra~ zHcil bro! neutrona (nO) u jezgru atoma, iii, to su ele-ment! imaju isti atomski l a razlicit maseni braj.
Svi elementi
S8
pojavljuju u vise izotopa.
jeve strane sfmbola eiementa,
40
Struktura atoma
Kod hidrogena postoie tfi izotopa (81. 15) Obicni hidrogen u jezgru atoma ima 1p+, teski hidrogen ili deuterij Ima 1p+ i 1nO, a tricij iii superteski hidrogen i p+ i 2nO. I ked drugih elemenata postoje izotopi. To se uzima u obzlr kod utvrdivanja vrijednosti relativnih atomskih masa. Relatlvne atomske mase su srednja vrijednost masa svih prirodnih izotopa.
'H
'H
Relativna atomska masa se izracunava na sljedeci nacin:
saberu se umnosci udjela izotopa u prirodl i jednost njihovih masenih brojeva.
vrt~
41
Po Radefordu, atom S8 sastoji od pozitivno naelektriw sanog jezgra aka koga kruze elektroni, sHena kretanju planeta ako sunca. Elektron zbog velike brzine kretanja mora gubiti energiju i taka slab! sila koja ga nastoji odvojiti od jez gra. Po tome bi elektron poslije odredenog vremena mo* rao pasti na jezgro. Da S8 to ne bi desilo, elektron bi neprestano morao nadoknadivati energiju sa strane, sto se ne desava. Zakoni klasicne mehanike nisu mogli obja~ sniti strukiuru elek1ronskog omotaca. Problem je razrije~ sen primjenom teorije kvanta energije na elektrone. w
4.8.2. Kvantna leorij" elektromagnetnog zracenja Njemacki naucnik Plank (Max Planck, 1858-1947) je dokazao da je energija elektromagnetnog zracenja dis~ kontinualne prirode. Energija se ne moze beskonacno usitnjavatL Postoji najmanja kolicina energije koju je Plank nazvao kvant energije. Energija S8 predaje iii prima u iznosima koji predstav~ ijaju cjelo~upne umnoske kvanta. Energija kvanta zracenja data je izrazom:
Bakar (eu) se u prirodl nalazi u dva izotopa: ;;Cu (w) =- 6!VJ9%:;;;: 0,6909 i
Kolika je relativna atomska masa bakra? Izracunavanje S8 vrsi na sljede6i naein: Ar (Cu) = w(~~Cu)· A(Cu) + w(!~Cu)· A(Cu)."" a,6909· 63 + 0,3901 - 65 = 43,5267 + 20,0917 = 63,5472
E = h·v
Odgovor: relativna atomska masa bakra je Ar(Cu);63,5472
Izotopi se cesto nazivaju nuklidi. U prirodi je otkriveno 330, a u laboratorijama je priprernljeno jos oko 2000 nuklida.
Od 330 nuklida, 260 su slabi!nih jezgam. Osia/; nu/didi imaju nestabi/na /ezgra, spontano se
4.8. Elektronski omotae Elektronski omotac atoma ima poseban znacaj u hemiji. Sve hemijske promjene tvari su promjene kOj8 S8 desavaju u elektronskom omotacu atoma. Da bl S8 18 promjene rnogle razumjeti j pravHno tumaciti, neophodno je poznavati osnovne zakonitosti ponasanja elektmna u elektronskom omotaeu.
raspada/u i ta pojava se nazivA radioaktivnosf. Radioakfivni nu~
I<:lidi se Iwriste
lJ
medlcini, me-
Zakonitosti ponasanja elektrona u elektronskom omotaeu proueavali su i danas proucavaju mnogi naucnid. Prve znaeajnije rezultate imao je naucnik Radeford koji je predlo~ zio planelarni model aloma (81. 16).
ad jezgra, a pojavljuje se kao nja eJektrona. Ove dvije sile 5U u ravnafeii, pa ele/(tron kruii oka jezgra vvijek na istam rastojanju.
Svaka vrsta elektromagnetnog zracenja odlikuje se odredenom frekvencijom, a time i odredenom vrijednosGU kvanta energije. Veza izmedu frekvencije i talasne duzine izrazava se na sljedeci nacin: Piank
Gdiei s : Zamjenom vrijednosti za frekvenciju S8 dobiva:
c - brzina svjetla A - talasna duzina
c
E=hT
Sto znaci da zracenje manje talasne duzine ima vecu energiju i obrnuto. Kvant zracenja S8 krece kroz prostor kao "paketic energije" sam~ u odredenom pavcu. Takvo shvatanie energije omogucilo je Ajnstajnu (Albert Einste-
Sf. 16.- Planetarni mode!
sila). Ovoj siti se 5uprotstavlja sUa koja nastoji odvojiti elektron
Gdje ie: h - Plankova konstanta (h=6,6210,--,34Js) v- frekvencija zracenja
ta/urgijf. poljoprivredi itd.
4.8.1. PIanetarni model atoma
njihova energi/a. Naime, pozitivna jezgro priv/aei negativne elektrone (Ku/onova priv/acna
posljedica velike brzine kruie¥
51. 15. -Izotopi hidrogena
Primjer za izracunavanje'
Planetami model ne rjesava bitan problem elektrona) a to je
in) da dode do pojma svjetlosnog fotona. Ako se u Ajnstajnovoj jednacini ekvivalencije mase i energije (teorija relatlviteta): E ;;;; mc2
Kao sto fe atom najmanja ko/iCina e/ementa, a elektron iii proton najmanja kofiana elektrieiteta, kvant je najmanja kolicina energije koja se mote
emitovati iii apsorbovati.
42
43
Struktura atoma
vrijednost E zamijeni odgovaraju6om vrijednos6u ta energije, dobiva se:
h' ~=mc2
=!>
kvan~
Apsorpcijom veceg kvanta energije elektron prelazi iz energetskag nivoa L u energetskj nivo N u kame ima ener-
h
m
= CA.
Time je dokazano da foton svjetiosti ima masu. Ova teorija ima eksperimentalnupotvrdu u pojavi fotoefekta.
4.8.3. Hidrogenov iinijski spektar Naucnik Bar je, primjenom Plankove kvantne teorije, objasnio nastanak hidrogenovog spektra (81. 17). Oovodenjem energije atomima hidrogena vrsi S8
Fotoefekat je pojava da se 05vjetqavanjem pfoCice nekih metala oslobadaju elektroni. To se objasnjava taka sto totoni energije, kada padnu na metal, iz njega izbacuju elektrone.
,"
0
"
"
SI. 17. '"- Hidrogenov apsorpcij"ski spektar
ekscitacija (Iat excitare
~
pobudivati). Pritom dolazi do
apsorpcije kvanta energije sto se registruje pojavom [lnije Hu ' odredene talasne duzine. Daljim dovodenjem energije apsorbuju se nove kolicine energije u kvantima koji su oznaceni linijama HI1 i Hr' Na taj nacin nastaje apsorpcioni linijski spektar H, koji j8 u oblasti vidljivog dijela talasnih duzina. Na osnovu Plankove kvantne tearije j hidrogenovog spektra, Bor dolazi do sljedecih zakljucaka: @ Elektroni se krecu u atomima po tacno odredenim pu·· tanjama za koje su karakteristicni odredeni nivoi ener~ gije. Dok se krecu po njima, elektroni niti emituju, niti apsorbuju energiju. U takvom stanju ne nastaje spektaL (Prvi Borov postula!). @ Energija se emituje iii apsorbuje samo kada elektroni prelaze lZ jednog u drug! energetski nivo i jednaka je raz!icl energija elektrona u tim nivoima. (Drugi Borav postulat). Bar je to objasnio na sljedeci nacin: Posao je od toga da se elektron na!azi u energetskom stanju L gdje ima odredenu vrijednost energije E1 (St 18). Dovodenjem energije elektron prelazi u energetski nivo M gdje ima energiju E,. Pritom apsorbuje kvant energije E ~ E2~ E 1, sto se registruje pojavom linije (Ha) sa talasnom du~ zinom 6S6,28nm.
Kada prestarw dovoaenje energije, dotaz! do obrnutog procesa. Ekscftovani atom! H otpustaju - em/tulu energiju. Emitovana energija se pojavljuje u obfiku Iinija kale su identicne emisionim linijama.
giju E3 . Apsorbovani kvant energije je E ~ E3 . E, i pojavljuje se u obliku elektromagnetskog talasa kao linija (H il) manje talasne duzine 485,13nm, vete frekvencije. Na s!ican naCin nastaje linija (H y ltd). Vra6anje elektrona iz visih energetskih nivoa u energetski nivo L dolaz! do emisije - otpustanja energije u obliku elektromagnetskih talasa koji se registruju kao Hnije
Bor
Hu' H~ itd. 4.8.4. Borov model atoma
8m je objasnio linijski spektar atoma hidrogena kojl js najjednostavniji, jer je atom hidrogena najjednostavniji atom. Na ish naCin je objasnio spektre drugih atoma. Do·· sao je do saznanja da svaki atom ima svoje spektre kOii 58 razlikuju od spektara drugih atoma. Svaki atom ima svoje spektre, kao sto svaka osaba ima svoje otiske prsta. Na osnovu toga je Bor 1913. godine pred!oilo model atoma koji je nauka prihvaWa. Kasni.je su vrsene dopune i potrebne korekcije, ali je osnovna zamlsao ostala ista, a sastojl se u sljedecem: 1. E!ektronski omotac se sastoji od energetskih nivoa u kojima elektroni imaju stalnu vrijednost energije (81. 7) Vrijednost energije e!ektrona zavisi ad udaljenosti ad jezgra. Ovi energetski nivoi nazivaju se eiektronske Ijuskeo 2. Razilka u vrijednosti energije elektrona u istom energetskom nivou ne zavisi od udaljenosti ad jezgra nego od oblika putanja po kojima kruze elektroni. Tako se energetski nivoi iii elektronske Ijuske dije!e na energetske podnivoe iii eiektronske podljuske. 3, Energetski podn[voi iii elektronske pod!juske mogu imati vise putanja koje se nazivaju orbitalni nivoi iii O!'bitale. Elektronske Ijuske se aijele na orbitals.
Sf. "8. - Bafmerova spektralna serija aloma hidrogena
4.8.5. Energetski nivoi
~
elektronske Ijuske
U elektronskom omota6u moze biti 7 ijusaka i obiljezavaju se brojevima 1, 2, 3, 4, 5, 6 i 7 i slovima K, L, M, N, 0, P i Q. Ovaj redoslijed je istovremeno i redoslijed povecanja energije. Kako je energija mjerifo stabilnosti,
51. 1g. BJ)rov mode! atoma
U jednom energetskom nivou e/ektroni mogu imati razffCite vrijednosti energije. Postojf minimalna i maksirnalna vrijednost koju e/ek/roni mogu imati a da ne napuste taj enet· getski nivo. Svaki energetski niva irna svoj raspon minima/ne i maksimafne ene/gije
45
Struktura atoma
44
e Popunjavanie sa vrsl redoslijedom: s, p, d , f. " d-podljuska predzadnje Ijuske popunjava se lek kada S8 popunl s-podljuska ,adnje Ijuske. @i f-podijuska unutrasnje Ijuske popunjava se tek kada se popun! s~podlJuska zadnje i 5 i p-podljuska predzadnje Ijuske_ U podljuske S6 maze smjestiti sljedeCi broj elektrona: s - pod
p. dISlika 20. - Energetski nivai - elektranske ijuske istovremeno je i redos!ijed smanjenja stabHnosti elektrona (81. 20). 8to je ljuska dalje od jezgra, zauzima yeti prostor, pa moze primiti veei broj elektrona. Brej elektrona u Ijusci izracunava se koristenjem jednacine:
III = 2n'
Gdje je:
III - broj elektrona u Ijusei n - redni broj ljuske
Koristenjem jednacine dobiva se broj elektrona u Ijuskama:
K Ijuska L M N
(2e) (8e-) (18e-) (32e-)
n=1 n=2 n=3 n=4
N= N= N= N=
2n2 = 21' = 2n2 = 2-2' = 2n' = 23 2 = 2n' = 2-4' =
2 8 18 32 .
Kod popunjavanja elektronskog omotaca vrljedi pravila: posijednja Ijuska maze primiti najvise osam eiektrona.
Energetske nivoe iii e/ektronske ljuske zbog prakticnosfi zovemo jednostavno ljuske. Kao sto je objasnjeno (2.9.4), u Ijuskama se nafaze elektroni ko}i imaju istu vrijednost energije koja zavisi od udaljenosti e/ektrona od jezgra aloma. Materija uvijek teii da bude u stanju §to je moguce manje energije, a vece stabi1nosti. Tako se ponasaju i elektroni. Kada se popunjava elektronski omotac, prvo se popuni K-fjuska, zatim L -fjuska, potom Mljuska i tako redom.
4.8.6. Energetski podnivoi - elektronske podljuske Energetski podnivoi iii elektronske podljuske jz prakticnih razloga zovu se podijuske. U podljuskama elektroni imaju istu vrijednost energije koja zavisi od oblika pulanja u Kojima se elektroni krecu. U jednoj Ijusei mo-
ze biti razlieit broj podljusaka. Obiljezavaju se slovima: s, p, d, I. Ovaj redoslijed je takode redoslijed slozenosti putanja, a time i redoslijed povecanja energije, odnosno smanjenja stabilnosti. Pri popunjavanju podljusaka vrijede pravifa:
Ako su jednostavnije putanje! elektroni su stabilniji, manje su energije. Ako su putanje sloienijeg oblika, elektroni su manje stabilni, vece su energije. (Ovo se moze uporediti sa kretanjem automobila na pravom putu i u krivinama prj isto} brzini, jer se elektroni krecu istom brzinom).
SI, 21. - Oblik s-orbitaie (a-sfemosimetricni, b-kruinica)
2e-
68' iDe' 14e'
4.8.7, Orbitain! nivo! - orbital€: Orbltale predstavljaju oblik prostora vjerovatnoce naiaienja eiektrona u atomu, Prakticno S8 elektron u jednoj orbitaii nalazi u svakoj tack! u svakom trenutku. Orbitale se obiljezavaju kao i podljuske slovirna: s, p, ct, if. To znaCi s-podljusku Cine s-orbitale, p-podljusku cine porbitals ita, s-orbitaia je naHedostavnija. Sfernosimetricnog je oblika, ima oblik povrsinE~ iii kugle, a ako se nactra na pap;,-u, onda je to kruzniea (SI. 21). p-orbitaie imaju obUk povrsina spojenih dviju izduzenih kugli (81. 22) jli aka se nacrta na papirL!, dobija S0 ob!ik izduzene osmic8. p-podljuska ima 3 p-orbitale kOje su rasporedene u pravcu osa prostornog koordinatnog sistema. Oblljezavaju S8 sa:. Px koja se prostire u pravcu x-ose (81. 22. a), Py S8 prostire u pravcu y-ose (SI. 22, b) i Pz prostire S8 u pravcu z-ose (81. 22c)_ d i f-orbitale su slozenljeg -oblika. d-podljuska ima 5 d-orbitala, a f-podljuska lme. 7 f-orbitala. U jednu orbitaiu 58 moze smjestiti 1 ill 2e·. Ako je u orbitaii 1cr, onda js to e!ektron sa nesparenim spinom (Sf. 11). Aka 58 u orbitaii naiaze 2e- ani imaiu suprotne smjerove obrtanj3, to su eiektroni sa sparenim spinom (81. 12). Rjjec spin js iz eng!eskog jezika i oznacava obrtanje. U hemill se pojam spin odnosi na smjer magnetnog polja koje nastaje oko eleklrona koji se obr6e (rotira) pri linijskom kretanju (translaciji) oko jezgra. Radi prakiicnosti, pri pisanju elektronske kofiguracije, orbitale S8 predstavljaju kUClcama (kvadratiCima) a eiektroni, radi isticanja spina, strelicom.
a
b
Yl#.~ ___ Yk3~
7!~x z;;
I
C7!~---
Z,
x
i
c Sf, 22. - Oblici [)-orbitaia (a-px' b-py' c-p)
Stika 23. - Elektroni U orliitaiama sa nesparenim .spinom
SI. 24. - Elektroni sa sparenim spinom
46
Struktura atoma -~---.--
Prilikorn pisanja rasporeda elektrona U orbitalarna vrijedi Hundovo pravilo;
n - glavni kvantoi broj N
,k·
,
-t4fIHlll-ffil--'"
4
dva eiektrona ne mogu zauzimati istu orbitalu dok Bve orbitale ta podljuske ne sadrze po jedan
3
II
®
podljuska u kojoj S8 nalaze elektroni broj elektrona u podljusci
, .L.
--~.-
2s"
..!$... --{ffi.. ~-----
h'
St. 25. - Elektronska
konfiguracija K
podljuske
L,5e'
2s 2 2 p 3
K- 20'
1s2
orbitale
[ill [ill
rllfm
o
Odnosi S8 na energiju podljusaka, odnosno orbitala koje cine tu podljusku. s~podljuska ima vrijednost ovog broja 0, p-podljuska 1, d-podljuska 2 i f-podljuska 3;
m t - magnetni kvantni broj Odnosi se na orijentaciju orbitala u prostoru. Njegova vrijednost zavisi od orbitalnog kvantnag braja j maze bitl od '/ do +/ ukljucujuCi I vrijednost O.
';)$
U eiektronskom omotacu ne postoje rive. eiektJ."o~ na koji imaju istu vrijednost energlj2'; odnosno riCpastols dV8 etektrona koji imaju istu sva cetiri kvantna broja. Pregled vrijednosti kvantnih brojeva dat je u tabeii 2.
Na sliei 13. predstavljeno je kako se popunjavaju ijuske, podljuske j orbitale uz primjenu svih pomenutih pr8.vila.
SI. 26, - Serna dijagonala
Rad; iakseg snalaienja u pisanju elektronske konfi~ glJ18cije, koriste se razlicite seme. Na slicj 26. je serna dijagonaia, a na slid 27. serna spirale.
4.8Jt Kvantni brojevi
Vrijednost energije elektrona odredena je njegovim pofozajem u elektronskom omotacu, a izrazava se kvantnim brojevima. Postoje cetiri vrste kvantnih bra-
leva ito:
n~t
Tabela 2. - Vrijednosti kvantnih brojeva SI. 27. -
Serna spirale
m i !:: od - i do +!
ms = +112 i -112
Na osnovu pravila mugu se
na~
pisati kvantni brojevi biio kog ele/drona u atomu. Na primjer,
ms - spinski kvantni broj Odnasi se na energiju e!ektrona kaja zaVls! od njegovoq rotacionog kretanja, ad rotacije oka sopstvene ase. Obziram da postoji obrtanje u smjeru kretanja kazaljke na satu i abrnuto, ovaj broj moze Imati vrijednosti +1/2 i -1/2. Koristenjem kvantnih brojeva moze S8 adrediti palozaj svakog elektrona u elektronskom omatacu pojedinacno, ali j procijeniti ukupna energija svih elektrona. U po~ retku e!ektrana postaj! apso!utni red, 0 cemu govori Paulijev princip iskljucenja, kaji g!asi:
'jS
Primjer: iIla,ptsali eiektronsku konfiguraciju atoma nitro~ gena (7N), Ijuske
3p'
,~ffIHID--Illl-- 'p'
\--{ffi- ...-.. i
em:
$;
M .' "-;,-lllI--ffH-1111---
III
Za pisanje rasporeda elektrona koristi S8 sljedeci na~
E·'
1:::0, 1,2, ...
.,'
/
eita se: "dva pe tr;", gdje je: redni broj Ijuske
n::: 1, 2, 3, ... 7
I - sporedni iii orbitalni kvantn! broj j ''-I.ID----------
4.8.8. Pisanje elektronske konfiguracije
i 2 p 3
Odreduje energiju elektrona kOja se odnosi na Ijusku, Za K Ijusku n=1, za L Ijusku n=2 ltd
\ dllHll!-IllHll!--Iru- ,,'"
e!€ktrf)n~
Rasporedivanje elektrona u elektronskom omotacu zove S8 eiektronska konfiguracija. Dna S8 pise objedinjavanjem svih pravila popunjavanja Ijusaka, pod/jusaka i orbita!a koja su objasnjena.
47
..
U tabell SU, radi prastora, umjesto vrijednosti za spin~ ski kvantni broj + 1/2 i ,112 koristene strelice.
Iwd atoma 1H:
Atom helija (He) [rnfi :2 efektro· na. Ptvi elel(trvn irna isie I
u vrijednostf spinskog kvantnog broja, cija je vrijednos! - tl2.
n I elektron If efekiron
m,
0
mj 0
+112
0
0
~112
48
Struktura atoma
49
4.8.10. Elektronska konfiguraeija i osobine elemenata
B ~ Zaokruiiti taean odgovor
Oktet elektrona imaju atomi plemenitih plinova: neon (Ne), argon (Ar), krlpton (Kr), ksenon (Xe) I radon (Rn), Njihovl atomi ne mogu preci u stanje veGe stabi!nosti ~ manje energije nego sto jesu. Atomi svlh ostalih elemenata imaju takvu elektronsku konfiguraciju da S8 njenom promjenom maze postiei sta~ nje manje energlje - ve6e stabllnost!. Izmjene su usmje· rene na to da se u posljednjoj Ijusel postigne oktet elek· trona, Lakota sa kojom se to postize uzima se kao mjerHo hemijske reaktlvnosti elementa. Aka se oktet elektrona postize iakse, elemenat je reaktivniji, a aka se oktet elektrona postize teze, eiement je manje reaktivan. Oktet elektrona atomi mogu postlei na dva nacina: $
•
Otpustanjem elektrona iz posljednje ljuske, pri cemli pretposljednja Ijuska postaje posljednja lima oklet elektrona. Prj tome ad atoma (nenaelektrisanih cestlea) nastaju pozitivno nalektrisane cestice. Primanjem eiektrona u posljednju Ijusku do okteia elektrona. Pri tome nastaju negativno naelektrisane cestice.
konfiguracija Elektronska atoma elementa odreduje 050bine e/ementa. Atomi imaju maksima/nu stabilnost ako u posljednjoj Ijusci imaju oldet (Be-) elektrona_ Ovo pravilo ne
jednostavne atome kod koj;h
se popunjava prva i kod nekih druga ljuska: hidrogen (H), he/ij
da da da da da
c ~ Dopuniti prazna mjesta u zadacima
vrijedi za elemente koji imaju
11. Koliko fma protona u 1kg protona: Dato je: m(protona)=lkg; m(p+)=1,673x1lJ27kg
Tral: sec
N(p+).~?
(He), litij (Li), berilij (8e).
D
12. Otpu.stanje elektrona ie karakteristicno za atome meta/a, pa istjeanje
re~ktivnosti
~
Spojiti lijevu i desnv strarar
a) K;r; b) deuterij
c) Pauli
se energija jonizacije koristi za
d) energija jonizacije ejA
metala.
ai
f) Kvantni brojevi gj maseni broj h) izotop; i) radioaktillnost j) metali
bi
ci d, ei
Ako je potencijal jonizacije ma-
E - Popuniti prazna mjesta
nji, meialie reaktivniji. Primanje elektrona je kara-
Energija potrebna da se udaljl jedan elektron Iz po· sljednje Ijuske aloma nazlva se energija jonizacije. Energija jonizacije se izracava elektronvoltima (eV) iii kJ/moL Primanjem elektrona oslobada se energija.
6. Izotopi su atom; koji imaju isti bra} protona i efektrona: 7. Osnivac kvantne teorije je Ajnastajn: 8. U elektronskom omotacu mote biti 7ljusaka: 9. s-orbitala je sfemosimetricnog oblika: 10. sporedn; kvantni bra} se odnosi na orijentaciju orbitala:
kteristicno
13.
Napisati eJektronsku konfiguraciju atoma
za atome nemetafa.
Alw je koliCina osfoboaene energije veca, nemetafi su reaktivniji.
N-2e"
~DD--D~ LJ ' U
M·
i
L - Be'
A - Zaokruziti siovo ispred lac"og odgovora F - Popuniti prazna mjesta u tabe!! 1. Jedinicni nabo} je:
a) 1,6xW '9C
c) 6,25xl0 18p+ b) 1,673)(10-27 kg
2. Mass protona je:
c) 1,660x10-24 g
3. Maseni bra} se pise simbo/u elementa sa:
aj gomje lijeve 4. p-orbitala moze primitf:
b) gornje desne
c) donje IJjeve strane
b) 6e
a) 2e-
5. Energija elektrona u podljusci zavisi ad:
a) udaljenosti ad jezgra
b) oblika putanje
c) smjera obrtanja
14. Napisati kvantne brojeve M-ijuske atoma mangana (25Mn):
3SIITJ 3Prn:I!IIllJ
ne ne ne
ne ne
50
Periodni sistem elemenata
5. PERIODNI SISTEM ELEMENATA Krajem XVIII vijeka Lavoazije je sastavio tablicu u kojoj je bilo 30 elemenata. U prvoj polovini XIX vijeka bi· 10 je poznato aka 60 elemenata. Tada S8 razvrstavanju elemenata poklanjala posebna paznja. PNa znacajnija podjela elemenata je bila podjela na metale i nemetaie. Ova podjela S8 koristl i danas. Ovo je gruba podjela i ne moze zadovoljiti potrebe hemije. Potrebno je razvrstava~ nje u manje grupe sa vise zajednitkih osobina. Bilo je mnogo pokusaja razvrstavanja Glemenata i koristeni su razliCiti kriteriji.
5.1. Pry! pokusaji klasifikacije eleme",,,ta Njemacki naucnik Deberajner (Jotlan Wolgang Do~ bereiner) je 1829. godine dosao do pravile Dvkazao je da elementi imaju sHene osobine ako S6 rnogu svrstati u grupe po tri elementa, ali taka da relativna atomska masa srednjeg elementa bude aritme1!cka sredina relativnih atomskih masa krajnjih elemenata. Kao prirnjer S8 mogu uzeti elementi: Li Na K Ar(Na)
5.2. Zakon periodicnosti
U prou6avanfu elemenata pIVO je potrebno izvrsiti klasifikaciju, razvrstati eiemente u grupe sa sta je moguce vi.5e zajednickih osobina. To se u hemiji radi od njenog pocetim.
Kada je u hemiji prifwacena Daltonov8 ai'omska teorija i teorija 0 "atomskim teiinama ", kakn se danas nazivafu relati~ vne atomskB mase. One BU se u razvrstavanju eiemenata koristile law NIno obi/leije e{eme~
2
Ruski naucnik Mendeljejev (Dmitrij Ivanovi6 MendeIjejev, 1834·1907.) je nastavio rjesavanje problema koje su zapoceli Deberajner Njulens I mnogi drug! naucnici tog vremena. Rezultate svoga rada 1869. godine sateo je u zakon periodicnosti, koji g!asi:
aka se elementi redaju po rastucim relativnim atomskim masama, osobine eiemenata kao i 050bine i oblici njihovih spojeva. pravilno sa mijenjaju i periodicno ponavljaju.
Pravilo trijade i pravifo oktave su ukaza/f da izmedu osobina e/emenala i relativniti atomskih masa postoji povezanost.
Ovaj problem u hemiji je rijesen kasnlje, kada js utvt'deno da bitno obiljeije elementa nije relativna atom~ ska masa nego atomski i!i redni broj. Zbog toga je zakon periodicnosti izmijenjen i danas g[asi:
naia. Uoceno jt) do. izmeau "alomskin lezfrw" i osobina elemenata pos[oji zavisllOsi.
Osobine eiemenat.n kao j osob!ne ! oblici njihovih spojevCi. pravilno se i periodicno ponavljaiu, aKO se element! po rastuc-im atolnskim. brojovimu. j
Menedeljejev
5.3. Tablica periodnog sistema elemenata
Ar(Li) = 7 Ar(Na) = 23 Ar(K) = 39 Ar(Li) + Ar(K)
51
=7 + 39 = 23 2
Osabine litija (Li), natrija (Na) i kalija (K) su vrlo sli·
ene. Slicno je kod berilija (Be), magnezija (Mg) i kalei;a (Ca). Engleski naucnik Njuiends (J. A. R. Newlanas) js dosao do pravila oktave. Redanjem elemenata po rastu~ tim "atomskim teiinama" dobiva S8 niz u kome su prvi i osmi e!emenat s!icnih osobina. Na primjer:
Deborajnel
Deberajnerovo praviio {nj"ade se moglo prilmj'enitf sarno na
7 9 10 12 14 16 19 23 24 27 28 31 32 35 39 40 li Be B C N 0 F Na Mg AI Si P S CI K Ca
manji braj e/emenata. Pravito oktave vnjedi za samo
(Iznad simbola oznacene su vrijednosti relativne atofn~ ske mase).
neke e/emente.
1869. godine bila su poznata 63 elementa. Njih je Mendeljejev razvrstao u tabHcu koju je nazvao tablica periodnog sistema elemenala (PSE). Kasnije atkriveni elementi su imali svoje mjesto u tOj tablici, pa se i danas koristL Postoji vise mogu6nosti obiljezavanja nizova i razvrstavanja elemenata. Mendeljejev je, koriste6i zakon periodicnosti, do tablice PSE dosao na sljedeCi naCtn. Redao je elemente po rastu6im "atomskim tezinama". Elemente sa slicnim osobinarna stavljao je jedne ispod drugih. Mendeljejev se strego pridrzavao zakona periodicnosti. Osobinama e!emenata js davao prednost prilikom smjestanja u tabHci, jer je bio SIguran da se osobine e!emenata pravilno mijenjaju i periodicno ponavljaju. Mendeljejev je, pored ostalih, ostavio slobadno mjes' to u tablici PSE ispod silicija (Si). Elementu je dao naziv ekasilicij i simbol (Es). Na asnovu zakona periodicnos· ti predvidio mu je i asabine. Kasnije je otkriven taj ele~ ment i nazvan je germanij (Ge), Gije su osabine date u tabeli 3.
Primjenom zakona periodicnosti fwd nekih efemenata se javljaju nefogicnostL Tako je Mende/jejev stavio argon (AI) ispred ka/fja (K), fako je Ar(Ar)=39,95
veea
od
Ar(K)=39,01. Mendeljejev je
sma/rao da je ovo odstupanje posljedica neprecizno odredenih relativnih atomskih masa. Otkrivanjem novih elemenata utvrdeno
1e da
panja fma jOs.
ovakvih odstu-
Periodni sistem elemenata ---- --- --- ---- ..
52
-
Osobine
Predvidio Mendeljev
Baja
Siva
8ivobijela
Ret atom. masa
72
72,6
Periode su horizontaini nizovi u kojima su poredani elementi po ra-stucim atomskim brojevima.
Eksperimentalno utvrdene
Gustina
5,5g/cm'
5,47g/cm'
Gustina oksida
4,7g/cm 3
4,703g/cm 3
Tabela 3. - Predvidene i utvrdene osobine germanija (Ge)
U tablici PSE pojaviJa su se i prazna mjesta, Mendeljejev je ostavljao neka mjesta prazna, jer je bio siguran da mnogi elementi nisu otkriveni. Za te elemente koje je predvidio i osobine se bitno ne razlikuju ad utvrdenih osobina elemenata koji su kasnije otkriveni.
5.4. Grupe i periode u PSE U tablici PSE raztikujemo dvije vrste redova iii nizova, to su: perlode i grupe (81. 28). G-Iavni etem€toH a-podgrupe
fa f _ ,--,
1
~
t
"OO'f/'>'
t
"',lIl:~
lfa
Itt.
IVa
53
-~~
v.
Svaka perioda poeinje alkalnim metalom, a zavrSava halogenim elementom. Posfije halogenih elemenata su plemeniti gasovi.
U tablici PSE ima 7 perioda i oznacavaju S8 brojevima 1, 2, 3, 4, 5, 6 i 7. Periode se dijele na male, to su 1, 2 I 3. Velika periode su 4, 5 i 6. Sedma perioda je nepopunjena.
Elementi podgrupa A, nazivaju glavni elementi.
S8
Grupe su uspravni nizovi u kojlma sa nalaze efementi sa siicnim osobinama.
Element; B-podgrupa nazivaju prelazni elementi.
Grupe se dijele u podgrupe: A, B i C (81. 28). Kod atoma glavnih elemenata popunJava se posljednja Ijuska i to s i p-podljuska. Kod prelaznih elemenata popunjava S8 u atomima dpodljuska predzadnje Ijuske. Unutrasnji prelazni elementi imaju atoms kod kojlh se popunjava f-podljuska unutrasnje Ijuske.
Elementi C-podgrupa nazivaju se unutrasnji prefazni element/. U PSE ovi elementi se posebno izdvajaju pod nazivom lantanidi i aktinidi
Cj:f'
He'
~ l:-
•
Be N 0' F N,
,.
fN,; ~g ell:
I,.
..
AI
i
II I; Fe I I", I, I···· In n Cs Sa ' i ;; . 1;, /;'I'·0'1 8m l'·I·j,I.III+,I, .i· I····, I, I I" , p e, i"l,; ,,,.J,>,,hd·,I··I.. I, I·; I, '" " ,,,'+,·,V I:;", IF. K
Rb $,
""
.'
s-p""-'
(i-
,
P S C! Ar
Cia Ge 1\ , S, Sr Kr
i;~-
b Te- J o·
0
, t,Rn
',M
SI. 29. - Tab/iea PSE sa objedinjenim podgrupama
5.5. PSE i elektronska konfiguracija Izmedu tablice PSE j e!ektronske konfiguracije postoji podudarnost - identicnost. To se moze zak!juciti iz sljedeceg: • U PSE ima 7 perioda, u elektronskom omoiacu ima 7 Ijusaka • U periodama moze biti: 2, 8, i 8 i 32 elementa, a u Ijus~ kama 2, 8, 18 i 32 elektrona.
SI. 28. - Razdvojene grupe u PSE
Detaljnijim uporedivanjem podudarnost je jos uoc!ji~ vlja (81. 29). Hidrogenom (H) pocinje prva perioda, a kod atoma H se poeinje popunjavatl prva Ijuska (1s 1 ). Helijem se zavrsava prva perioda, a kod aloma He je popunjena prva Ijuska (1s2 ). Utijem (U) pocinje druga perioda, kod atoma Li se poelnje popunjavati prva Ijuska. Poslije Li dolazi berillj (Be)
Element; kod cijih se aloma popunjava s-podljuska zadnje ljuske Cine e/emnte s-bloka . Elementi p-bloka imaju atome kod kojih se popunjava p-podljuska zadnje ljuske.
Kod elemenata
d~bloka
u ato-
mima se popunjava d-podljuska predzadnje ljuske. f-blok cine element; kod kojih se u atomima popunjava f-podljuska unutamje ljuske.
55
Periodni sistem eiemenata
54
1 2
3 4
5
6
7
5.6. PSE i osobine elemenata
p-blok (oslm He)
s-blok
~
~
He
2s • • d-blok LiISe 3s NalMg 3d 4s K ICa Sci TI I V I Cr IMnl Fe I Col Ni I CulZn 4d 5s RblSr Y I Zr INblMol TciRulRhlPdlA9ICd
2p B I C I N I 0 I FINe 3s AI I SI I PiS I CII Ar 4p GalGel AsTserSrTKr
5p
In ISnlSbl Tel J IXe 6p 6s 5d Csi Ba Lui HfiTalWIRelOsl Ir IPtlAulHg TI I Phi BI I Pol At I Rn 7s 6d 7p FrlRa
lrIRfIDE~l~~~MTI-
r- I
I
I
I
I
I
Poznavanjem PSE umnogome s6 olaksava proucavanje e!emenata. Na osnovu polozaja elementa u PSE moze S6 zakljuCiti koje su mu bitne osobine. Za sada 68 biti objasnjene promjene meta!nih i nemetalnih osobina, ali je to Isto taka znacajno kod objasnjenja tipova veza koje grade atomi pojedinih elemenata, tipova spojeva, valencije, oksidacionog broja itd. To ce biti objasnjeno kasnije. 8itne veHcine atoma, koje odreduju osobine eleme~ nata su: precnik atoma, potencijal jonizacije i koeficijent elektronegativnosti po Polingovoj (Linus Pauling, 1901~ 1994) skalL Za glavne elemente (osim plemenitih plinova) ove veHcine date su u pregledu (SI. 31).
2
0,15--~li----rO'6910'07-~~1 O,07~- f 0,07 -~:(Y-!'-; N 3.0 0 3.5 ~ 4,0 Li 1,0 I Be 1.:; I II 2.0 C 2.5 I 9,32 j 8,3() _ . . 11,~" ___ 14,54__, ! 15,~ ,,_1 17.4,, __ 5.39
3
Na
I
0.18 +-------~f-blok
lLa , __--
Ilantanidi aktin'idi SI. 30.
JAe , ~
--------+.
PSE i efektronska konfigllracija
kod koga je popunjena s-podljuska. Poslije Be dolazi niz ad 6 elemenata (B, C. N, 0, FiNe) kod cijih se atoma popunjava p-podljuska druge Ijuske, Kod atoma neona (Ne) je popunjena druga Ijuska, a neonom S8 zavrsava druga perioda. Natrijem (Na) zapoCinje treca perioda. a kod aioma Na S8 potinje popunjavati treca Ijuska. Zatim S8 ponavIja sve ono sto je pomenuto ked druge periods, KaHjem (K) zapocinje cetvrta perioda, a kod atoma K S8 pocinje popunjavati s-podljuska cetvrte Ijuske. Naredni elemenat je kaleij (Ca), kod cijeg je atoma popunje, na s-podljuska. Iza Ca dolazi niz od 10 elemenata kod cijih S8 atoma popunjava 3d~podljuska. Poslije toga dolazi niz od 6 elemenata ked cijih S8 atoma popunjava 4spodljuska, Kriptonom (Kr) S8 zavrsava cetvrta perioda, a kod aloma Kr je popunjena cetvrta Ijuska. Rubidijem (Rb) pocinje peia perioda. a kod aioma Rb S6 pocinje popunjavati peta Ijuska. Dalie S9 ponavlja sve ana sto je reeeno kod cetvrte periode.
10,12
0.]6
0.9
MIl, l.~ ,Ali
O.ll 1,5
Si
1,8
4
Cezijem (Cs) poeinje sesta peri" ada, kod atoma Cs se poeinje popunjavati sesta Ijllska. Pos/ije Cs dalazi barij (8a) kod koga je popunjena 6s"podljuska. Iza barija slijed! niz ad 14 elemenata lantanida kod kojih
se u atomi"
ma popunjava 4f-podljus«a. Potom sfijedi niz ad 10 elemenata kod kojih se u atomima popunjava 5d-padljuska. Zatfm dalaz/ niz ad 6 elemenata kod CiPh se atoma popunjava 6-podljusl
r, 5
Rb
0.8
3,89
1,0
15,69
0.26
Cs
I-~--~'15 Sr ,In Sn
:
S
2.5
I
i 0,09
I
1 CI 3,0
,
0.22 0.7
Bill 5,21
OS
1.7 _15,79
I 0.15 I TI 1,8 f.6,11
1
! 0,14
0.14
0.24 ! 4,18
6
To.JO
: O,ll 'P 2,' 55 1 0,]2
I
.7'64_~J.-'~~' 8,15 "10,36 _.J 13~Ol" 110. 0 ,11 0,19 10,12 0,12 10,11 . O.2~ K 0.8 Ca l.() i Gale 1.6 Ge l,'l I As 2,() I 5e 2.4 IBr 2.8 , ,:!,3l4 . 6.11 I 6.0 8,13 i 10,0 "19.75 1}~88 5.14
4f 5f
Poling
i
0,15
Ph
10.13
0,13
1.7 Sb 1.8 7,33 _____ .I_~
Te
I ,J
2.1
2,4
__ l~y~~____ 1 10.44 ~.~_I ,5 0.15.. 1 0. 1. '
1i Bi
I
1,9 Po 2.0 At 2,2 7,j:2 _~,O: _ _ _I'L8".-:,4",.3,--_-"._ _- 1,8
I
SI. 31. - Precnici atoma, potencijafi jonizacije i koeficijenti elektronegativnosiI gfavnih elemenata !znad simbo!a efement3 je oznacen precnik atoma u nanometrima (nm). ispod simbo!E.l je oznacen potencijai jonizacije u eV, a sa desne stn3J1E',; je vrijednost ~,oefi6jenta elektronegativnos1!. PrecnH{ _. venCina atoma zavhi od atornskog broia. Na osnovu podataka (Si. 3'1) u jednoj grupi PSE povecanjem atomskog braja pov8c;ava se precnik atoma. U jednoj periodi PSE povecanjern atomskog breja smanjuje se precnik atoma. POjednostavljeno i siikovito, za glavne elemente je to
vidljivo iz slike 32, Na osnovu podataka (SI. 31) moze se zakljuciti: poveca> njem atomskog broja u jednoj periodi iPSE, smanjuje S8
Poling je dobio Nobelovu nagradu za ilemiju 1954. godine,
a i 962. godine je dobio Nobelovu nagradu za miL
,
.
.*#:"''''
••
i@
~IIi;·~;""".
. , . ' ..
"
• • ,$
..
"."
"
;II!
fI,"".
SI. 32. - Velieina atoma gfavnih
elemenafa
56
57
precnik atoma, povecava se potencijal jonizacije, povecava se koeficijent elektronegativnosti. Metalne osobine slabe, a nemetalne osobine rastu (81. 34). Pry! potencijal jonizacije je potrebna energija da se udalji prvi elektron iz posljednje Ijuske atoma. Poteneijal jonizacije zavisi od precnika atoma, odnosno atomskog broja. U jednoj grupi P8E, poveGanjem atomskog broja, smanjuje S8 potencijal jonizacije, metalne osobine su izratenije (81. 35). U jednoj periodi P8E porastom atomskog broja potencijal jonizacije raste. Metaine osobine elemenata su slabije izratene (81. 34). Poling je uveo koeficijente elei
osotdne
t
9
VJ
f/ !
1. Do pravila trijade dosaoje:
N
,c B
6 -:
~ sj <
A ~ Zaokruiiti slovo ispred tacnog odgovora
F
~ 8·1 71' ~ 4~
2. Grupe sue
)e
3 L_~lr_~.~~ o 5 10 15 20 Potencijai jonizacije u eV
Sf. 34. - Zavisnost potencijala jonizacije od atomskog broja
u period; PSE
POling
c) Mendeljejev
c) dijagonalni nizovi
b) vertlkalnl
3. Kod atoma elemenata B-podgrupa popunjava se: a) d-podljuska b) p-podljuska
c) s-podijuska
4, U jednoj grupi PSE povecanjem atomskog braja preenik atoma se: a) povecava b) smanjuje c) ne mijenja 58 5. U jednoj period; PSE porastom atomskog braja nemetaine osobine: a) rastu b) opadaju c) stagniraju
B 0 D
1
40 ~
Cs
501 I
~
Zaokruiiti i£lcan odgovor
0
20~
«
101
6. Mendeljejev je u radu koristio atomske brojeve:
da
ne
7. Velike periode su 3, 4, 5 :
da
ne.
8. Eiementi f-bloka SLI prelazni elementi:
da
ne
9. Koeficijent elektronegativnostf izraiava se u e\l:
da
ne
10. Metali S8 nalaze na lijevoj stram' PSE
da
ne
Rb
w 30~ I E
K
oL .. 3,5
4,0 4,5
5,0
5,5
C - Popuniil prazna mjesta
Potencijal jonizacije u eV
SI. 35- Zavisnast potencijala jonizacije ad atomskog broja u grupi PSE
II. Nikl ima atomskl braj 28 (28M). Efektronska konfiguracija ja:
N _ __
, 60i 0
"'
501
11/1 _____ J
\,
,,
!
401
! -" w 30t E 0
20~
«
101
Nikf spada
u "~~_ periodu,
podgrupu,
~ ___.
b/ok,
se
~~~
~~~_ __
aj meta!
\
CI
"
Na osnovu eJektronske konfiguracije zakljucuje:
efemente, a po osobinama je: Br
30 3,5 4,0
elektronegatlvnost
Sf. 36. Efekronegativnost
u grupi PSE
b) nemetaf
D -- SpojW lijevu i desnu slranu
. -.
F ~~~, t "'---r-
2,0 2,5
SI. 33. - Metali i nemetali u PSE
a) horizontaini
bj
60~
oj
Metalne osoblne
aj Deberajner
12.
a) Nju/ends
f) horizontalni nizovi
a
b) aktinidi
g) pravilo oktave
b i
c) periode
h) prelazni elementi
c
d) Poling
i) elektronegativnost
d I
e) B - podgrupe
j) f -- blok
e i
Hemijske
58
6. HEMIJSKE VEZE
E - Dopunitiprazna,mjesta u recenicama 13. Kee! atoma eiemenata
B~podgrupa
- _ _ _ _ _ ______ popunjava se
_____ ~_ _ _ _ u jednoj periodi PSE _ _ __ __._____ aloma, ______ se' _____~ jonizacije _____
... elektronegativnosti. Metalne asobine _____ ~_____'
se
59
v~ze
a
Atomi plemenitih gasova imaju u posljednjoj ljusci (osim He) osam elektrona - oktetnu elektronsku konfiguraciju. Atomi ovih elemenata su stabilni. Atomi svih ostalih elemenata imaju u posljednjoj ljusci manje elektrona od oktetne elektronske konfiguracije. Svi ovi atomi mogu postiCi stanje veGe stabilnostl - manje energlje. U te2nji da S8 postigne veGa stabHnost, izmedu atoma se vrsi razmjena ili novi razmjestaj elektrona sto uzrokuje promjene, zbog kojih S8 atomi udruzuju iii povezuju. Taka dolazi do ostvarivanja hemijskih veZB .
Postoji vise mogucnosti vezivanja aloma iii vise tipova hemijskih veZl1, a to su: Jonska veza - vezuju se atom! metaia i nemetaia Kovaientna veza - vezuJu 5e medusobno atomi nemetala
Metalna veZEl - vezuju se medusobno atomE meta/a
6.1. Jonska veza Kada atomi nemetala prime
Jonskom vezom povezuju se atomi metala i atomi
F - Popunitl tabe/u
~-
/';[O:TiSki
bmi
Podgrupa
EiBl
12
3,
1s22s22pp3s23pp3d"4s2
-B
53 I
---,-
j,?2s2 2p R3s23{i'3d104s24{i'4d'°4f'5s25{i'6s2
elektrone, osiobaoa se energij2.
nemetala.
Osfoboaena energija is veea OG'
Metali imaju mali potencijat jonizacije, pa se iz atoma metala moze udaljiti elektron koristenjern relativno male kolicine energije. Udaljavanjem elektrona iz atoma metala nastaje pozitivno naelektrisani jon iii katjon. Nemetali imaju veliku vrijednost koeficijenta elektronegativnosti, pa atomi nemetala mogu primiti elektrone, imaju izrazen afinitet prema elektronima. Primanjem elei
energije kojn je uirosenD d{1 Sf'
anjonL
tog preiaska.
Izmedu raznoimeno naelektrisanih jona djeiuju privlacne Kulonove (Coulomb) sile, ostvaruje S8 veza. Obzirom da S8 veza ostvaruje preko jona, naziva se jon-
Udaljavanjem Ie iz [reee (/Vl)
ska veza. Kao primjer se mOle uzeti v8zivanje atoma natrija (Na) i hlora (CI), pri cemu nastaje natrij-hlorid (NaCI) iii kuhinjska so. Oa bi S8 objasnilo vezivanje atoma ovih elemenata, treba nap'lsati nj"lhovu elektronsku konflguraclju:
------
efektron oavoji od atoma rneta-
lao Ukupna. energija je manjc sto je i osnovni uzrol( prefaska elektrona sa atornn metals. tla atom nemetala. Qktetna elel
ljuske, atom Na gUbi tu /jus/G.!. pa mu je druga (L) ljuska sada posljednja ijusiw koja ima okte· tnu elektronsku konfiguraciju (8e). U eie}(tronskorn omotacu sada ima
100··, a
L!
jczgru
je l1p~, pa je ad neuimlnoy ati)rna nastao pozitivan ,ion (Na' j.
Primanjem 1e od alOma N2, atom CI popunjAva svoju tteeu
S\/aki ta6an odgovor vrednuje se sa jednim bodom. 58
odreduje na osnovu jednaCine: ocjena=
Z
·5
Na ~."--- Na+ + 1e=l 2.6.1
o
N _. ostavreni bra} bodova; No
-'inoguc; bro} bodova
\~._-.J
C!+1e· 2,8,7
2 6
--~¥
C! 2,8,6
['
(M) ljusku do o/
J
I
{rna 18e", doleje ujezgru 17pi. pa je ad neutra/nog atoma nastao negativan jon (et J-
60 Spajanje atoma Na i atoma GI se Luisovim formula-
gdje nastaju joni, dalazi do pravilnog prostornog rasporeda tih jona. Tako nastaje kristalna resetka. Obzirom da
rna pise na sljede6i nacin:
resetku cine jonl, naziva se jonska kristalna resetka. Aka S8 u jonskoj kristalnoj raseci posmatra stanje bi10 kog jona, anda S8 vidi da je svaki jon okruien sa svih
Broj elektrona koje otpustaju atomi metala i broj elektrona koje primaju atomi nemeta!a moze biti razlieit. Ra~ di toga u nastajanju jonske veze moze ucestvDvati razH~
Cit braj atoma, Kao primjer S8 moze uzeti spajanje atoma kalija (K) i sumpora (S).
Americki hemicar Luis (Gilbert Newton Lewis, 1875-1946) uveo je oznake iii formule koie se i danas koriste kod pisanja nastanka hemijskih veza i nazivaju se Luisove formule. Luis
Atom S moze primiti 2e- do postizanja oktetne konfiguracije. Atom K moze primiti 1e'. Zbog toga se sa 1 ato-
je jezgro atoma i dio elektron-
mom S vezuju 2 atoma K.
skog omotaca koji se ne mijenja
I
kod ostvarivanja hemijskih veza oznaeio simllolom efementa
2K
--~
2,8.8,1
2K+ + 2e-'
--~~
I
s2-1
S + 2,,-
2,8,6
2,8,8 -.J
Efektrone iz poslijednje Ijuske iii valentne eJektrone koji ucestvuju U ostvarivanju hemijske Veze oznaCio je tackicama oko simbola e/ementa.
K~.Sr+\"K ••
Promjenorn elektranske konfiguraclje pri nastanku hemijsklh veza bltno S8 mijenjaju osobine e!emenata. Na primjer, natrij (Na) je vrlo reaktivan metal, nepostojan na vazduhu a sa vodom reaguje vrlo burno. Hlor (GI) je gas j jedan od najopasnijih otrova. Njihovim spajanjem nastaje kuhinjska so, kaju svakodnevno koristimo u ishrani. SHeno se desava kada se spajaju i drugi elementL
Hemijsko vezivanje atoma nije prosto mehanic/w povezivanje atoma, nego proces u kame se desavaju bitne promjene tvar!, vrse se hemijske promjene tvari iii hemijske reakcije.
strana jonima suprotnog naelektrisanja. Radi toga S8 jon nalazi na jednom mjestu, adnosno vibrjra aka jedne tacke, ali 58 ne moze odatle udaljiti. Kada se najsitnije cestlee tvar! ne krecu, onda je to Gvrsto agregatno stanje. Jonski spojevi su cvrste tvarl. Razlika medu jonskim spojevima potite od razlika u gradi jonske kristalne resetke. Tipovi kristalnih resetki se odreduju prema elementarnoj celiji kristalne resetke. To je najmanji dio kristalne resetke ad kaje se maze izgraditi eitava kristalna resetka periodicnim ponavljanjem. Elementarna celija NaCI je kocka. Ivice kocke su ujedno i smjerovi u kojima se ponavljaju elementarne cellje j nazivaju se ase kristalne resetke. Na mjestu gdje se sijeku ose, nalaze se jani, i ito je evor kristalne resetke (81. 38). Postjl sedam kristalnih sistema, kod kojih su ose razlicite j sijeku se pad razlicitim uglovima. Kristalna resetka NaC! spada u kubicne sisteme. U avam sistemu su sve ase iste i sijeku se pod uglam ad 900 • U kubicnam sistemu postoje 3 vrste elementarnih celija: jednostavna, plosno centrirana I prostarna centrirana (81.38). Elementarna telija NaGI je plosno centrirana (51. 39). Jedan jon Na+ je okruzen sa sest jona GI', takode je jedan jon CI" okruzen sa sest jona Na+. Braj jona koji okruiuju jedan jon suprotnog naelektrisanja naziva se koordinacijski braj. U kristalu NaGI koordinacijski broj Na+ i n jona je sest Pored tlpa kristalne resetke, na cvrstocu kristala uticu i drug! faktori, kojt pojacavaju iii slabe privlacne sile izmedu jona. To su vellclna jona i kolicina elektriciteta jona.
a
~ !/ /
-~~~5;' b
c Sf. 38. - Efementarnc r:efUc
kubicnog sistema
6.1.1. Jonska kristalna resetka
" e '" \\40®®
Naein na ko]t je objasnjeno povezivanje atoma Na i
Utl'
CI, kao i atoma K i S je pOjednostavljena. U procesu
1i\IS'.
G>Q)~
nastanka hemijskih veza izmedu atoma, nemogu6e je izdvojiti 1 atom Na i 1 atom GI. U tom procesu ucestvuje ogroman broj atoma Na i GI i nastaje ogroman broj jona Na+ i C!-. Izmedu njih djeluju Kulonove sile. Istoimeni joni se odbijaju, a raznoimeni se privlace. Zbog toga u prostoru
Qe,,&"
• -'
•
MyIM,g,.
N(N'.
c
H,;W-
f!'i'"
~@@@ So
pI!""
~'
81. 37. - Presjek jonske kristalne resetke
ox;"
Sf. 40. - Odnos preM cnika aloma i jona gJavnih elemenata
Sift"
SI. 39 - Elementarna tarija NaC!
Clf(;r
@ ...,
Joni metala su manji ad atoma
..
nemeta/a veCi ad atoma nemetala ad kojih su nastaii (Sf. 40).
ad kojih su nastali, dak su }oni
62
63
Hemljske veze
Aka su joni manji, kristalna resetka j8 tvrsca, i obrnuto. Ako je kolicina naelektrosanja jona veea, veGe su i privJa" cne sile izmedu jona, kristalna resetka je cvrsca. Mjefilo
Aka se uporede ta6ka topljenja
cvrstoee kristalne resetke je tacka topljenja. Aka je tacka topljenja visa, kristalna resetka je cvrsca.
imaju vise taake topljenja, jer su
Spo}
Tac.1. uOC
Spo}
Tad. uOC
Spo}
NaC!
801
NaF
998
MgO
KC!
768
KF
857
CaO
RbC!
715
Tabe/a 4.
H
RbF
750
SrO
I
I
(TabeJa 4), vid! se da fluoridi
Tac·1.1
u °C
tapljenja ad KG!, jer je jon manji
I
2430
I
Tacke topljenja nekih jonskih spojeva
(81. 41).
tacku topljenja, jer je jon Na+
H
15
ITJ
H
is
H
is
OJ
H
is
na GvrstoGu kristalse iz vrijednosti
ne resetke vidi
se
tfIT]
dva jezgra u mofekulu i ova ve-
za se zove sigma (u) veza.
tacke topljenja oksida meta/a
cr(5-5)
113 grupe PSE. Joni: Mq?+, S/2T, ;
0
2-
imaju dva jedi-
Model mo/e/wla H;:
+
nicna naboja naelektrisanja, pa SU,
Aka
Kulol7ove sife vece, ktista/~
c) Elektronski oblaci S2 rnogu oznaciti pojednostavIjeno (4,8.7), pa se v8zivanje atoma H moze predstaviti na s!jedeci nacin:
p-orbitale. Na primjer, spajanje
o
Ie pomjemju S8 slojevi kristalne reselke, pa {stoimenfjoll! dolaze
aloma hlora (Cf) u moleku! hlora (CI2 ), Elektranska kontigura-
cija atoma CI vee 1e pisana kod
iedal? naspram drugog, prf i5edjeluju odbojne site i puca
kristafn<:l resetka.
S8
6.2.1. Jednostruka kavalen!na veza
fentne cfte, dob/vaju se stru' kturne formule, Oslm s-orbitala, (l'-vezu grade i
0"(5 - S )
drugog. Djelovanjem spoijne si-
niL!
se umjesto zajednickih
elektronskih parova korisie va- _
na resetlw je vece Cvtstoce, vi-
Krista/na resetka puca jer su ra-
d) Pomocu Luisbvih formula (6.1.) najjednostavnije maze predstaviti povezivanje atoma H:
, . . . r-,
H'
i
Aka u spajanju atoma ucestvuje po jedna orbitala It: svakog atoma, onda je to jednostruka iii sigma n veztl. Najjednostavniji je primier spajanie dva atoma i'~roge na (H) u molekul Ilidrogena (H,). Prvo ie potrebno napisati elektronsku konfinuraciju atoma H da bi se utvrdilo koliko ima orbitala sa nesp8renim spinom, jer samo te orbitale grade kovaientnu vezu,
orbitale prostire
b) najispravnije je nasianak veze predstaviti pomocu elektronskih oblaka (4.8.7):
zf10irneni jon! jedan naspram
6.2. Kovalentna veza
kulske
najmanji. Uticaj kaliCine naelektrisanja jona
se SU tacke topijenja,
Sf. 41. - Djefovanje spa/jne site na jonsku kristalnu re" setku
Efektronski oblak vezne molesimetricno oko ase koja spaja
ad jana Rb·. NaCI fma najvisu
en""·, Jonski spojevi su krhti, !omljivi. Dalazi do pucanjEi krista!ne resetke djeJovanjem spo!jne mehanicke sile
Spajanje atoma S9 moze objasniti na vise nacina: a) Nastajanje molekulske vezne orbitale u molekulu (H 2 ) maze se objasniti koristenjem na6ina oznacavanja orbitala (4.8.7):
ffuoridni joni manji ad hloridnih jana. Isti uticaj ima i velitina ka(jana. Taka RbCI ima niiu taaku
I 2640 I 2580 I
,
fluorida j hlorida alkalnih metafa
'H
abjasnjenja jonske veze (6." j Kod.pisEmja e/ektronske konfiguracije po orultalama dovo-
~.~
H:H --- H - H .... ~ Hz
/jno je napisati sarno konfigura-
atomi nemetala. Ovi atomi u po~
dju posijednje ljuske. Atom CI
sfjednjoj ijusci ima/v neke elek~
Povezivanje atoma Ci u rno!ekul Cl<.> objasnjavR se
u posl/ednjoj /jusci irna jednu p-
nespa~
na isti nacin kaa i kod povezivanje atoma H u molekul
orbitalu sa nesparenirn spi-
H2 ·
nom. Sa drugim atomom CJ
trone
U
orbitatama sa
nmirn spinom. Ove orbitale atom! udruzuju. Nastaje vezna
lIdruiuje tu orbitahl,
a)
moieJw/ska orbitaJa u ko}a} elektroni fmaju manju energiju -
vecu stabiinos!. Na oval naCin
CI
dolazi do smanjenja energije efeklrona u oba atoma, sto je I uzrok udruiivania oruita/a. Vezna fT/olekulska orbitala je zajednicka za oba atoma - nastaje
kovaientna veZ8.
CI 35lTIJ 3~
t *It tiL]
[ilJ 3 WP p , Uj
35
[tJJ 3p It~ It
i CI
1m
35
I
mn
64
65 b) pomoou orbitala
3.2.2. Dvostruka kovalentna veza
cr(p-p)
~~
C>
Model mofekula Cf2
Iz do sada navedenih primjera vidf se da atom hidrogena postiie stabilnu efektronsku konfigu-
U spajanju dva atoma nemetaia mogu ucestvQvati po dvije atomske orbitale jednog atoma koji imaju elektrone sa nesparenim spinom. Nastaju dvije zajednicke vezne molekulske orbitale sa sparenim spinovima. Taka se spa!a!u dva atoma oksigena (0).
Napomena: Oksfgen je paramagnetican, a to znaGi da u mo-
c) pomocu Luisovih formula
•• ••
:CPCI: ----..$0
0$
Ci -
CI-~
15m
CI
35
[ill
3p
a)
o
1sI!l.1
H I
-""".~
,-:--+-i
,I
[[][ITEI]
CI
35
lekufu 02 fma i nesparenih eiektrona. Oval problem prevazf!azi okvire ovog udibenika, pa 6e se korfstitf dvostruka veza.
CI 2
s i p-orbitale se mogu spajati i nastaje jednostruka sigma (a) veza. Kao primjer se moze uzet! spajanje atoma H i CI u molekulu HeL Elektronske konfiguracije i oblici orbitala su vee objasnjeni: a)
H
raciju sa dva elektrona, jer atom H Ima samo K~ljusku. Ostali alami postiiu oktetnu eJektronsku konfiguraciju.
[II
[llJfTIT"
3p :: ~J ~J
[llJ2PrnIJ[]]
o
25 [ill2P[f][IJ[] <'
"
II 25 [ill 2P[ffiI][J]
o
0 b)
b)
H
CI
H - CI
Modef mofekufa O2
8+(>Cl H
CI
H - CI
Madei moiekula He!
Aka sa veza objasnjava pomo6u Luisovih 'formula,
onda nastaju dva zajednicka elektronska para izmedu
aloma.
c)
-->--
•• ••
H :CI:
H - CI
Hel
:0::0: -- 0 =0 - 02 IiUll
••
66
67 3.2.3. Trostruka kovalentna veza
6.3. Hibridizacija orbital a Trostruka veza nastaje kada atom; udruiuju po tri orbitaJe u kojima su elektroni sa nesparenim spinom, pri cemu nastaju tff zajednicke vezne mo/eku/ske orbitale sa sparenim spinovirna. Taka se spajaju atom! ni~ trogena (N).
7N
a)
N
35
N
3s
[JJ 3p [JITIIJ [ill 3p
--eLi t 111]
N
35
[ll] 3p [Jlt : till
35
[ill 3p ~[]ITJJ
III N
Proces promjene orbitala naziva S8 hibridizacija orbitala, a nastale orbitale nazivaju se hibridizovane Ofbitale. Kod hibridizovanih orbitala elektronski oblak je pomjeren na jednu stranu jezgra, nije simetricno rasporeden aka jezgra (SI. 42):
s-orbitala
orbitala, ciji sma oblik do sada upoznali, nastaju orbitaie drugacijeg oblike., ali pogodnije u datom slueaju za gracJenje nekih hemi]skih veza.
hibridizovana orbitala
p-orbitala
Slika 42. - Hibndizacija orbitala Kod atoma karbona (C) u hibridizaciji mogu ucestvovaIi jedna s i iri p-orbilale iz druge Ijuske (SL 43). to je Sp3 (eita se "es pe tri") hibridizacija". Nastaju 4 petpuno iste orbitale sa po jednim elektronom sa nesparenim spinom, Orbitale su tetraedarski rasporedene, ugao izmedu njih je 109°28'. Ova i druge hibridizacije atoma karbona biee detaljnije objasnjene kod proucavanja organskih spojeva.
b)
Orbitale se cesto mijenjaju pri
gradenju hemijskih veZ8. Od
Model molekula CH4
Model molelcuta NHs
Mode! mofekufa N2
SI. 43. - Hibridizacija orbitala atoma C Hibridizaci.ia orbitala atoma nitrogena (N) vrsi S8 talm sto orbitale iz druge Ijuske (622) mijenjaju svoj oblik. Od jedne s i tri p-orbitaie nastaju cetiri hibridizovane orbitale (SL 44):
c)
"Ii
v
• • : N~-)!,.·..o{{-e N! • •
Jedna od nastalih flibridizovanih orbitala ima dva e{ektrona (spareni spin), ne ucestvuje u gradenju hemijskil1 veza pa S8 zove nevezuju6a orbitafa. Ova orbitala je stabilnija i potlSkuje elektronske oblake astalit! orbitata, remeti se tetraedarski raspored, Izmedu orbiiala ]e
... .
"N··· N" '"
~--j
ugao od 10SOS'. Taj ugao
osta~
je istl i u spojevima nitrogena,
SI.44.
- Hibridizacija orbitala atoma N
na primjer, u molekufu amo(JIja-
ka (NH,).
68
69 Veze u molekulu ovog spoja nastaju na sljedeci na(5in: atom N iz NH3 daje elektronski par (donor elektrona) jonu Cu2+. Takvu vezu ostvaruju 4 moiekula amonijaka i jon Cu 2+, koji ostvaruje oktetnu elektronsku konfiguraciju posljednje Ijuske:
Kod aloma oksigena se takode vrSi sp3-hibridizacija, pri cemu nastaju4 hibridizovane orbitale (SI. 45). Od lih orbitala dvije orbitale imaju po 2e'(nevezuju6e orbilale), koje su stabilnije i potiskuju preostale dvije orbitale Cime se remeti tetraedarski raspored. Ugao izmedu ovih arbitala je 10405', Isti ovaj ugao je i izmedu veza koje stvara atom oksigena, na primjer, u molekulu vode.
NH3 ' , NH • 3 , I I , CI H N: Cll! NH ' CI --~ CiH N~Cu~~NH I CI ,3 , 3, I
••
I
i 3..
,
3i
4-
NH3_J
'
Model rno/ekula H2 0
SI. 45 - Hibridizacija orbitala atoma 0 Koorriinativna veza naziva S8 donorska veza. U moleku/Il CO, atom 0 je donor iii dona-
6.4, Koordinativna veza Kod vezivanja atoma nemetala, da bi se postigla
tor (davafae) elektronskog pa-
oklelna elektronska konfiguracija posljednje Ijuske, neki atomi sami ulazu elektronske parov8. Na primjer, kod vezivanja atoma C i 0 u molekul karbon(U)-oksida iii ugljicnog monoksida (CO):
ra, atom C je akcepior iii pri-
T
.
•• C ry0. . >E-:O: --,.. :C:::O: ,
..U
ma/ae elektronskog para.
~
....... C :"-0~
'''-..../.
Atomi C i 0 ulaZu .2e' i nastaju 2 zajednicka elektronska para, ali sa ne posliZe oktetna eleklronska konfiguracija kod atoma C, Zbog toga atom 0 ulaZe 2e' (eleklronski par) i nastaju 3 zajednicka elektronska para pa tako i atom 0 i atom C postizu oktetnu elektronsku konfiguraciju, Atomi bakra (Cu) i. hlora (Cl) S8 vezuju jonskom vezom i nastaje kuprum(II)-hlorid (CuCI,). Alomi hidrogena (H) i nitrogena (N) spajaju se kovalenlnom vezom i nastaje amonijaka (NH3). Atom N u NH3 ima jedan slobodan eleklronski par (nevezujuCa orbilala). Taj elektronski par atom N ulaZekodnastanka'koordinativne veze. Spajanjem CuCl, i NH3 nastaje kompleksni spoj: CUClz + 4NH3
[Cu(NH')4JCI,
Kod kompleksnih spojeva u moiekuiu postoji centralni atom Gon). U ovom primjeru jo eu;:;'" i grupE; kaje S8 veZl! za taj atom, a nazivaju se IigandL Ugandi su U ovorn primjeru mo!ekuli NH3 . Broj liganda, koii S8 veiL: za centra!ni atom Gon) je njegov koordinacijski or01.
K oordinativna veza }e posebno znacajna kod nastanka kompfeksnih spojeva. Kao primjer se maze uzeti nastanak tetraminokuprum (f I) -hforida [Cu(NHolJCI2 ·
zasebnu cjefinu.
sljedica nepOlnjeranja iii pomjeranjR zajednickih elei
m/ma koji grade kovafentnu ve-
zu.
Pri
tom nastaju nepoiarnf i
po/ami mo/ekuli.
l
I
com, umjesto vafentne crUce,
(atom C).
cine
3 8 , P s itd.). Ove razlike su po-
Nepolarni moiekuii nastaju spajanjem atoma iste vrste: H2, 02' N2 itd. Kod ovih molekula zajednicki eiek~ tronski parovi S8 nalaze na istom rastojanju od jezgara oba atoma, jer ih isti atomi privlace istim priviacnim siiama. Zbog toga je naelektrisanje. u tim molekuiima ravnornjerno rasporedeno u titavom molekuili. lVloieku! je nepolaran:
U strukturnoj fannuli se ufoieni
ra (atom 0) prema akceptoru
vezom
Tvari sa kovalentnirn veZ8ma mogu biti: piinov ! (N:). C2" N2' NH3 itd.), tecnosti (H20, CH3 0H itd.) i cvrste tvari (J2 ,
6.5. Polarnost molekula
elektroflski par oznacava stre/iStrelica je usmjerena ad dono-
IVlole/w!! nastafi kova/entnom
--------------------~~
Nepolarni molekuli ne djeJuju nikakvifTi jakim niti privla" cnim, niti odbojnim 5ilama jedan na drugi. Molekuli se kre6u nesmetano bez ogranicenja u cijeiorn prostoru koji im starl na raspolaganju. Tvari kod kojih 58 najsitni.ie cestiee slobodno krecu su plinovi. Takvi su: H2 , 02' N 2 , CI 2 itd. Kod molekula sastavJjenih od razlicitih atoma, zajednicki eJektronski par se pomjera prema elektronegati~ vnijem atamu u molekulu.
70
71
H :CI
H :0: H
<&tl
(3-)
H-CI a
Pomjeranje zajednickog eiektronskog para u jedan dio molekula cini da taj dio molekula postaje parcijalno (djelimlcno) negatlvan. Drugl dlo molekula, gdje je manj8 elektronegativan atom, postaje parcijalno pozitivan. U ITloiekuiu ]8 dosio do razdvajanja naelektrisanja, POM javljuju S8 dva pal a, pa su to dipolarni l1i jednostavno poiami moiekuIl. U moiekulu He!, zajedni6ki elektronski par pomjera S8 pn3ma utornu C, jer j8 mnogo eiektronegativniji nego atoni H. Taj dia molekulaje parcijalno negativno naelekj.riSL1f i S8 sa (6) i cita se "delta minus". Dio rYiuiSi<.UlU gdiu je atorn H, siromasniji je elektronima i on js parcijalno pozitivno naeiektrisan, obiljezava se sa ) i cita sc "delta pius" (SL 46. a). U rnoiekuiu vade atom oksigena (0) je mnogo eleklronegatilfniii od atoma hidrogena (H), pa dolazi do razdV:'lial"" naelektrisanja, rnoleku! vade je dipolaran (SL 42" 1))' !2: pmkticnih razloga poiarni molekuli se predstavijaju pOjednostavljeno (81. 46. c). Ovako pojednosnacin predstavljanja polarnih moleku!a o!aksava :"'D,iasnjenje ponasanja mole kula i njihove osobine. Poziti van db jednog molekula privlaci negativan dio drugog rno!ekula i tako redom (31. 47).
(Ii-)
/0,
H
H
6.6. Hidrogenova (vodikova) veza Proces udruzivanja - asocijaclje molekula vode moze S8 predstaviti na sljedeci nacin (81. 48). Molekuli se udruzuju preko atoma hidrogena pa se ova veza naziva hidrogenova veza iii hidrogenov most. Hidrogenova veza je fizicka veza jer se ostvaruje djelovanjem Kulonovih privlacnih sila. Jacina hidrogenove veze je razlicita kod razli6itih moleku!a.
b
(&+)
wo+)
(&-)
(5-) (o+)H ''', .. 0
( 8-) 0
// c ~
dela mofekula.
(&tl
(1Hj
SI. 46,
Asocijacija mofekufa vade moze se predstaviti i pamo6u mo-
Polarnost molekula
H
(0+)
~
./
H (0 "J ,/
~".,
H
0(8-)
/
H( 5tj ..
0(8-)
"
(8+)
\
'" H (0+)
H (6+)
SI. 48. - Asocijacija molekula vode (hidrogenova veza)
6,7. Atomske kristalne resetke U nekim sluca:jevima kovalentnim povezivanjem atoma nastaju "dzinovski moleku!i", kao i kod jonske veze. Dobiva se kristalna resetka koju cine atomi i love se atomska kristalna resetka. Te tvari su u cvrstom agre~ gatnom stanju. Atom! karbona (C) grade dvije vrste kristala: dijamant (SL 49) i gram. Atomske kristalne resetke imaju silicij (SI), germanlj (Ge) I drugi.
Sf. 47. - Asocljacija mofekula tvlolekuli nisu potpuno slobodni, dolaz! do udruziva~ nja asociJacije moiekula. Ova udruzivanje utice na osobine tvarL Molekuh S8 krecu, ali su u svom kretanju ograniceni. Ovakvo stanje tvari u kome najsitnije cestive irnaju ograniceno kretanje je tecno agregatno stanje.
6.8. Molekulske kristalne resetke Medusobno djelovanje izmedu molekula moze bit! tako jako da se molekuli ne mogu kretati, zauzimaju tacno odredeni polozaj u prostoru. Pri tom nastaje kristalna resetka koju cine molekuli, pa se naziva molekulska kris~ lalna resetka. Jednostavnl oblik ove resetke je kod leda (81. 50. a).
SI. 49. - Krista! dijamanta
72
73
Snlzenjem temperature vode u tecnom stanju pokre~ tljivQst mOlekula vode je sve manja j na OOC molekuli za~ uzimaju odredeni polozaj u prostoru, gdje mogu sarno vi~ brirati oko tog polozaja. Nastaje kristalna resetka, voda pre!azi u evrsto agregatno stanje - u led. U kristalu leda znacajnu ulogu ima hidrogenova veza, koja bitno utice na strukturu kristalne resetke. Mofekulske kristalne resetke imaju jod (50.b), sumpor. fostor itd.
". <-"
,'.i
a
b
Sf. 50. - Molekulske kristalne resetke: a) led b) fod
6.9. Metalna veza 6.9.1. Valentna i vod1,Bv«'1
vr~ca
Metalnom vezom se medusobno povezuiu atom! !l1(, tala. Metalna' veza je b!iska kova!entnoi vezi atom2 nt,· metala (6.2). Kod mole kula nemet&Ja atomi se medusobno pove zuju veznom molekulskorn orbila!om. Kod spajanj2 dVe atoma H, od dvlje iste atonlske orbitale nastaju dvije rnc'lekulske orbitale ~ dva energetska nivoa. Jedan .Ie enE)j·· gtski nivo nize, drugi vise energije. Elektroni u moiekulu H2 zauzimaju nivo nize energij8, vezna molekulska orbi·· tala (81. 51) i zato se pri nastajanju moleku!a H2 i~;: atorna H oslobada energija. Kod spajanja atoms Na desava se isto. Dva atoma Na udruzuju dvije atomske orbitaie, nastaju dvije moit::kulske orbitale kOje se maio razlikuju u vrijednosii enel"· gije. Ako veei broj atoma (x 8toma) Na udtuzuJu siloje atomske orbitale nastajf} x molekulskih orbitaiEl. Svaka molekulska orbitala moze primiti 2 elektrona. Kako je braj molekulskih orbiiala i elektrona jedak, sarno ce polovlna molekulskih orbitala biti popunjena. Tako S8 formiraju dva energetska nivoa bliska po energiji_ Nazivaju se vrpce nivoa iii zon@;e Energetski nivoi koji su popunjeni elektronima zovu se vaientne vrpce. a prazni energetski niVDi zovu S8 vodijive vrpce (SL 53). \/alentne i vOdijive vrpcf; kod kristala metala su toliko bllzu jedna drugoj do. elektroni bez prepreka pre!aze iz valentne u vodljivu vrpclL Vodlji .. va vrpca omogu6uje eiekll"Ollirna da, pod uticajern spo!jasnjeg elektricnog polja, prime veGi sadrzaj energjje i da se krecu kroz metal. Metaii su provodnici elektricne struje (81. 54). Izmedu va!entne j vod!jive vrpce maze postojatl energetska barijera (E). Aka je eoergetska barijera mala,
Et-rrD rn ]L..J~j
i-------L--J
~t~nSk;!W/ at~~stw !ormtala
'H
orbitala 2
molekulska orbitaJa
onda tvar slabo provod] elektricnu struju. Manji broj elektrona moze savladati energetsku barijeru i pre6i iz valentne u vodljivu vrpcu. Kako u provodenju struje ucestvuje manj; broj elektrona, i elektricna provodljivast takve tvari je manja. Takve tvari su poluprovodnici (81. 55). Ako je energetska barijera velika, elektroni ne mogu prelaziti iz valentne u vodljivu vrpcu. Takve tvari su Izolatori (81. 56). Mijesanjem orbjtala atoma metala nastaje zajednicka ,ezonantna orbitala koja okruzuje sve atome metala, povezuje ih, nastaje metalna veza (81. 57).Otpustanjem elektrona iz vodliive u valentnu vrpcu atomi metala postaju pozitivno naelektrisani. Medu njima dje!uju odbojne Kulonove sHe koje ih prisiljavaju da zauzmu sto je mo~ guce pravilniji raspored. Nastaje kristalna resetka koju cine atomi rnetala pa se naziva metalna kristaina re-
Sf. 55. - Valentna ; vodljiv8 vrpca poluprovodn;kE
SI. 56. - Valentna f \fodijiv(j >Jrp;,,-; izolatora
setka.
Sf. 51, Vezivanje aloma H
,
0.9.2. Metalna kristalna resetka
1 SI. 52_ - Vezivanje atome Na ~
E
~------------.-h--:=: r--~--------It
1------------
:a
t.
1---...------:.. valentlJ& Hl>----e---It "'PC. r~---®-------
i Si. 53." Valentna i vodijiva vrpca
E
L-e------fr--;;c! vodliwB
t·----....- : wpCe ,t~~.~= t valenfna t ..---e-----111---
vadijiva wpce
Sf. 57. - Metafna veZ2
Sf. 58. - Kubicno centrtranfi '
Sf. 59.
~
Plosno centriran3
6.9.S. Osobine metala
.
vrpca
Sf. 54. - Valentna ivodljiva vrpca provodnika
Vee je objasnjeno da atomi Na prilikom spajanja udruzuju valentne elektrone u zajednicki elektronski oblak (6.9.1). Prj tom od atoma Na nastaju joni Na+. Medu jonima djeluju odbojne Kulonove sile, zbog cega se u prostoru joni Na+ pravilno rasporeduju, grade kristalnu resetku. Resetku cine joni metala pa se naziva metalna k,istaloe reselka. Zajednicki elektronski oblak povezuje sve atome (jone) metala pa se ova veza naziva me~ talna veza. E!ementarna celija kristalne resetke natrija (Na) je kocka, natrij ima kubicni kristalni sistem (6.1.1). Jedan atom Na okruzen je sa osam istih atoma, pa je to prostorno centrirana kristalna struktura (SL 58). Heksagonalnu kristalnu strukturu (81. 60) imaju: magezij (Mg), titan (Ti), kobalt (Co), cink (Zo), kadmij (Cd) itd.
U meta!noj kristalnoj resetki ima vise orbitala nego sto ima elektrona da ih popune. lato elektroni neprestano prelaze iz jedne raspolozive orbitale u drugu. Ove orbitale su u rezonanciji Oat. resonare - razlijegati se).
Sf. 60.
~
Heksagonafna
74
75
U kristalu metala rezonancija se protete u cijeloj kris~ talnoj resetki. Elektroni postaju de'okalizovani, nisu vezani za odredeni atom u kristalu. Kada Se na kristal metala djeluje spoljnom silom, pocinje «kHzanje» slojeva atoma metala (81. 61). Klizanje neprekidno prati pokretljivi elektronski oblak, pa se ne raskida veza. Zbog toga se metali mogu kavati, valjati u !imave i follje, izvlaciti u zice ltd.
Prazne orbitale omoguGuju nesmetana ubrzavanje elektrona pod uticajem spoljasnjeg elek-
Valenaja
6.9.4. Legure metal. Aka se bakar istopi zajedno sa cinkom, ta dva metala se medusobno mijesaju. Pri hladenju dolazi do ocvrscavanja, formifa Se metalna kristalna resetka. U kristalnu resetku bakra (6.9.2) "ubacuju" se atomi cinka (81. 62) umjesto atoma bakra. Atom cinka bltno utice na osobine kristalne resetke, a time j na osobine dobivenog profzvoda koji se naziva iegura (tal. legatura ~ spajanje, vezanje).
Valencija Oat. valentia ~ moe, kapacitet) je sposobnost atoma nekog elementa da se spaja sa odredenim brojem atoma drugog jednovalentnog elementa. Valencija glavnih elemenata PSE moze se odreditf pomocu elektronske konfiguraCije posljednje !juske i Luisovih formula koje su date na slici 63.
IV
J
III{V) 111(111,VI)
struje_ Metaii su provodnici
51. 63.
6.10. Valencija
III
eiektricne struje.
51. 61. - Ojelavanje spaljne mehanioke sile na krista! metala
Postoji bezboroj mogucnosti mijesanja razlicitih metala, a time i bezbroj legura sa specificnim osobinama. Legure se mnogo vise koriste nego cisti rnetali.
U
tricnog polja, sto je osnovni uslov za provodenje eiektricne
Sf_ 62. - Legura hakra i cinka.
U jonskorn spoju vafencija eje~ menta jednaka je broju ale/;;irol13 ka}e jf? .atorn meta/,'S' otpustio iff atom nemetaia
~
Valencija i elektronska IwnfigurBcija aloma gfavnih e/emenata
Atomi elemenata IA podgrupe imaju 1F u p05!jednjoj IjuseL Taj e!ektron otpustaju pri gradenju hernijskih veza pa su jednovalentnL Atomi elemenata itA podgrupe imaju 2e- u posljednjoj ljusef, koje otpustaju pri gradenju hemijskih veza, pa su dvova!entni. Atomi elemenata IliA pod~ grupe imaju 3e" u posljednjoj Ijusei oni su trovalentnL Atomi elemenata IVA podgrupe imaju 4e- u pos!jednjej Ijusci, kOje u!azu ked nastanka kevalentne veze iii ih otpustaju prj gradenju jonske veze (Sn i Pb), pa su cetverovalentni. Atomi elemenata VA podgrupe imaju 58· u poslj8dnjoj Ijusei. Kovalentne veze grade elektroni sa nesparenim spinom iz p-podljuske posljednje Ijuske (3e.) pa su trDva!entni. Atomi elemenata VIA podgrupe ima 6e- u posljednjoj !jusei. Mogu primiti 2e", iii 2e- sa nesparenim spinom iz p~podljuske mogu graditi kovalentne veze pa su dvovalentni. Atom! e!emenata VilA podgrupe u posljednjoj Ijusei irnaju 7e". Mogu primiti 1e- pri gradenju jonske veze, iii udruziti 1 e- pri gradenju kova!entne veze pa su iedno~ valentnL
primio. Tako su Na { Cf u NaC! jednavalentni, dok je u K2 S, K
Valencija
nema
tnom vezom va/encija je odrene~
dena brojem orb;tala sa
sparenim spinom koje atom daje za stvaranje zajednicke vezne molekulske amita/e. Atom! H i Cf
U
H2! CI2' He! su
/e-
dnovalentni< Oksigen u O2 je dvovalentan Nitrogen u N2 je trova/entan. Kod atoma elemenata VA ~
grupe
pod~
u gradenju veza moze
ucestvovati svih 5e-, pa su u nekim spojevima petovalenlni. Kod aloma efemenata ViA podgrupe
Ii
gradenju kovalentnih
veza mogu Ucestvovati sva
6e~
tiri efektrona jz p-podlji.lske, pa
6.11. Oksidacioni broj
jednovaientan, a S dvovalen-
tan (6.1). predznak.
U spojevima nastalim kava/en"
mogu bit!' 6etverovalentni. U gradenju kovalentnih veza
Oksidaeioni broj predstavlia broi pomjerenih elektrona od jednog ka drugom atomu pri gradenju hemijskih veza. Atomi od kojih 5e udaljavaju elektroni imaju pozitivan oksidacioni broj.
mo~
ie ucestvovatf svih sest elek-
trona, pa mogu bitl i sesterovalentni.
76
77
_~_~mijske veze._"
Atom! prema kojima S8 pomjeraju elektroni imaju ne~ gativan oksidacioni broj. Kod kovalentne veze, atom od koga S8 udaljava zajednicki elektronski par, ima pozitivan oksidacioni braj. Koliko je elektrona atom uloZIO u zajednicke elektronske parove, toliki mu je pozitivan oksidacioni broj. U molekulu Hel (3.2.1) od aloma H se udaljava jedan zajednicki elektronskl par u koji j8 atom H ul02io 1 e", pa mu je oksidadoni broj +1 (H"l Negativan oksidacioni broj imaju atomi koj! privlace zajednicki elektronski par. Koliko je atom ul02io elektrona u zajednfcke elektronske parove koje privla6i, toliko mu ie negativan oksidacioni broi. U molekulu Hel, CI ie ul02io 1e- u zajedni6ki elektronski par koji privlaci, pa mu je oksidacioni broj ·1 (el'). Zajednicki e!ektronski parov! S8 pomjeraju prema atamu nemetala koji ima veti atinitet prema elektronima ve6i koehcijent elektronegativnostL Kod kovaientne veze, gdje se spajaju atomi iste vrste, kao j kod metalne veze, ne dolazi do pomjeranja elektrona pa je oksidacioni broj nula. Oksidacioni broj 0 imaju atomi u molekuHma: H 2o, 02°, N2 °, ¥
Kod jonske
veze, atom; meta/a
Pltani" I zadaci za ponav/janje
imaju onoliko pozitivan oksidacion; bra} koliko otpustaju elektro¥
Zaokruiiti slovo ispred tacnog odgovora
na. Atomi nemetafa imaju ono¥ liko negativan oksidacioni broi koliko elektrona prima}u, U K2 S,
K fma oksidacioni bro} + 1 (K'), a Sima oksidacioni broj -2 (52 J
1. Jonskom vezom spajaju se atomi:
c) K iO
b) C 10
a) H 10
2. Krista/na resetka kod dijamnata je: a) jonska
b) atomska
c) mo/ekulska
3, Hidrogenove veze 58 ostvaruju izme6u mo/ekula: a) N2 .. U molekulima}e zbir oksidacfonih brojeva uvij'ek jednak nulf.
4. Hibrid/zacija orbitala aloma oks/gena (0) vrs/ se u: a) H2 0
c) 02
b) CaO
.. U jonima }e zbir oksidacionih brojeva aloma }ednak n8-
5.
Elt~menti
Va podgrupe su:
efektrisanju jona e
Oksidacioni broj hidrogena (H)
U
spojevima fe + 1, osim u
u spojevima fe -2, osim u SI)pero/(sidima iii peroksidima (H2 0:!, Na2 0 p), gdje je oksidaciani braj ~2.
cJ
dvova/entni
fI Zaokruiitf tacan odgovor
hidridima (spojevi meia/a i Iii, drogena (NaH, AIH3 ), gdje Jf) oksidacioni bra} -1 .. Oksidacioni braj oksigena (0)
b) jednovaientn/
a) trovalentni f petovaientni
6 Atom! nemetaia primaju efektrone j nastaju anjoni:
da
ne
7. Jod ima atomsiw krista/rlu resetku
da
ne
B_ I\/1g0 ima visu tacku topfjenja nego Gao,:
da
ne
9. I-fidrogenollu vez/J grade mofekulf vade (H2 0):
da
ne
10. Oksidacioni bra} H u H2 0 je nula (0):
dB
oe
1/1 Spo/iti lijevu i desnu stranu
Primjeri za izracunavanje: I(oliki je oksidac;oni broj N u HN03? Korislenjem navedenih praviJa dobiva (+1)
x
se:
(·2) 3
(+1) + x + (-2) 3
e::
0
1+x-6~O
Odgovor: oksidacioni bra) N ja +5 Kofiki ie oksidacioni broj S u 50/-?
x
x + (·2) 4 = ·2
(-2) 4
SO
4
2-
Odgovor: oksidacioni bra) S fe +6.
x·8=-2
x= 6
x - 5
x :;:; 5
==
0
a) N2
I) po/ami malekuli
b) hibridizacija
g) trostruka veza
b i __
c) asocijacija
h) kompJeksni spojevi
c i __
cf) koordinativna veza
i) lednostruka veza
d)i _ _
e)
j) orbITale
eli __
IV Popuniti prazna
mlesta u zadafku
12. f(ofik! fe oksidacioni bra! 5 u H 2 S04 ?
(+I)2+x+. _ _ __ ~+x+
____~~=O
x·. ____ .~O x~
78
79
7. DISPERZNI SISTEMI
V Papuniti prazna mjesta 13. Veza izme6u atoma kalcija (Ga) i sumpora (S) moze Prvo se napise elektronska konfiguracija:
L -. __ 2s22p 6
se objasniti ovako:
L-8e- _ _ __
U svakodnevnom i:ivotu, idustriji i iaboratorijama mijesaju se tvarL Pri tome S8 jedna iii vise tvar! rasporeduju iii disperguju (Iat. dispergere - rasprsi!i, razdijeliti) u drugoj tvari, dobija S8 disperzni sistem. Tvar koja S8 rasp.o~ reduje u drugoj tvari zove se disperzna faza. Tvar u kOJoj se rasporeduje neka tvar je disperzno sredstvo.
Prema veliCini cestica disperzne faze, disperzni sistemi se dfje!e na: ~ Grubo disperzne ~ Koloidno disperzne fI Fino disperzne
7.1. Gruba disperzn; sislemi - suspenzije 4s2
N -
...,..
t
fa~8
2c
Cestiee disperzne faze grubo disperznog sistema ve~ ce su ad 100nm i vidljive su goiim okorn. Ove 6esti~ ce S6 poslije odredenog vremena izdvajaju na dna iii lebde. Dalazi do razdvajanja disperzne faze i disperznog
+T-[ 1---
S +2e-
_____ --- GaS
J
2,8,6
sredstva. Nastaje heterogeni (gI"6. eterogenes - druge vrste) sistem. Disperzna faza S8 moze odvojiti od dispel'znog sredstva filtriranjem. .. .. Gruba disperzni sistemi mogu S8 debltl mlJ8sanJem disperzne faze i disperznog sredstva (usitnjena kreda i voda). v
14. Objasniti vezu u molekulu .amonijaka (NHsJ koristenjem Luisovih formula EJektronska kant/guraeifa NiH }e:
7N K-
,H 1s2
K- _ _
....
-H 3
Prvo se napise elektronska konfiguracija
, 16S
i aD: 2, _ _ )
Koriste se Luisove formule:
N~pomJma:
Svaki taean odgovor vrednuje se sa jednim bodom.
Ocjena se odreduje na osnovu jednaCine: oc/ena=
Z·5 a
N - ostvareni braj badova; No - moguCi bra} bodova
koji sa tecnascu Cini disperzni sistem. Cestice taloga su dovaljno krupne, vidljive su golirn okom i mogu se odvojiti fi/triranjem. Ovi sistemi su znacajni, mnog{ pro{zvodi u fJemijskoj industriji se dobivaju u tom obfiku.
7.2. Koloidni disperzni "'stem; - koloid;
L-
15. Objasniti koordinativnu vezu u molekufu 8°
'
U mnogim hemijskim reakcijarna dolazi do nastanka taloga
Cestiee disperzne faze koloidnih disperznih sistema su precnika ad 1 do 100nm. Ove cestiee se mogu v.!dieti pomo6u ultramikroskopa. Ultramikroskop mdl na principu Tindalovog (Tyndall) ten omena. , Koloidi su vr!o rasprostranjeni i znacajni. U obllku ko!oida su hranljive tvari u mlijeku, sokovima, SUP!, j~ jetu itd. Tee-nasti u celijarna zivih organizama su koloidL Kaloidi su: magla, sprejevi, boie, naki lijakovi. mno· ga kozmeti6ka sredstva, dim, sapunica itd. Koloidi se mogu dobiti usitnjavanjern tvari do veHcine cestica koje odgovaraju koloidima, a vesi se u tz. kOii~ni,m .mlinovima. Druga mogu6nosl js ukrupnjavanJe II! KOIldenzacija sitnijih jona, atom a iii molekula do velieine koloida. Metode kondenzacije su mnogo prakticnije cesce se koriste. Kod nekih metoda nastanka koloida ne vrs8 S8 hemijske reakcije - nastanak magle. Ve6ina kondenzacionih metoda su hemijske reakcije. Na primjer:
Tindaiov renomen je pojava da cestiee odbijaju svjet!osne zrake. Pojava 77nda/ovog renomena susre6e se u zamracenoj prostoriji, kada ulazi uzak snap svjet/osti. U snopu se vide cestiee pras/ne u vazdufJu.
Rastvor NaCi
Rastvor Agel
SI, 64 -77ndalov (enomen
80
81
'Demonstracioni eksperiment I:,
~
U casu nasuti destilovane vode, dodati malo deterdienta i promijesati staklenim stapiCem. ~i Kroz dobiveni rastvor propustiti snop svjetJosti. Vide se 6estice ko{oida - 77ndalov {enomen r (Sf. 54). Aka se umjesfo rasfvora deterdZenta uzme rastvor seeera, neee se vidjeti Cesti~
ce, nema Tindalovog fenomena, kaie
Nastat molekull ferum(III)-hidrokslda [Fe(OH),] medusobno S8 vezu ·do velicine --koloidnih cestica. Od tih <5estk::8 S8 zarnuti rastvor. S1icnc s;:,;· c1esava ako se u vodu iz vodovoda doda rasivo' SSei)i'CHlltrala (AgNO,):
+ HCI
7.3.1. Rastvaranje iii otapanje
se da}e rastvor opficki prazan.
Fe(OH), + 3HCI
AgCI + HNO,
Cestice k%ida proJaze kroz filter-papir. Za njihovo odvaja~ nfe potreban se specijalni celafan koji S6 koristi kod dija/ize.
H,D
I
1.,30 Fino disperzni sistemtRastvori iii otopine Fino disperzni sistemi imaju cestice disperzne faze cd i nln. Ove cestiee su nevidljive. Fino disperzni s(stemi S9 jos nazivaju rastvor. iii otopine.
H,O
H,O H,O
HP/ I
i.tatil\a
H,O
H;C)\
,
,,;0
vod' :e vodovoda ima hloridnih jona (CI-) koji sa jo'liIT;<,' slet>:s (Ag') daju AgCL Molekuli AgCI S8 udruiuju Of' velicin",: koloida i do/azi do zamucenja vode. holo!c!ne cestice stvaraju tzV. -miCE!lu. To je jezgro koloidnt.- cestlce koja na povrsini ima zastitni slo], koji cuva rnicelu od djelovanja sredine u kojoj se nalaz1. Micele lTioQu bit:' hidrofHne (vezu vodu) pa je voda zastitni sloj rr;iceie 65.8.). Hidrofilna micela-je kod zelatina. i\kn micela koloida ne veze vodu, ako je hidrofobna, ondr: Sf' :Zclstitni sloj stvara ad jona koji ulaze u sastav mi::cis, takvc1 .ie micela Agel, gdje zastitni sloj moze biti od iom, iii CI- (SL 55_b)_
Disperzno sredstvo se naziva rastvarac iii otapalo, a disperzna faza supslanca kOja sa rastvara iii topljiva. tvar. Rastvor! imaju izuzetan znacaj kako u hemiji tako i u svakodnevnom zivotu.
,0
,0
a
b Sf. 65 .. Kolaidne micefe
2astitni slo;" micefs k%ida odreduje oosobine k%ida. Razbijanjem zaslitnog sJoja cestice se udruzuju i nastaje grubo disperzni sistem. Ovaj proces 5e naziva koagulacija
koioida. Koagulacija se maze vrSiti na vi-
se naana. Zagrijavanjem jajeta dofazi do razbijanja micela kolaida, sadrzaj jajeta oGvrScava, vrsi se koagufaeya koloida u jajetIL Dodavanjem kiseline u mlije~ ko, dofazi do razbijanja zastitnog sloja mieele, nastaje sir, Vfsi se koagulaeija k%ida iz m/ijeka.
Proces nastanka rastvora iii otopina naziva S8 rastva~ ranje iii otapanje. Pri rastvaranju dje!uje rastvarac na sup·· stancu koja se rastvara, tako da je usitnjava do najsitnijih cestica jana iii moleku!a, koji se rasporeduju (disperguju) u citavoj zapreminL Vrsi se jonska iii molekuiska disperz!~ ja. U svlm dljelovima rastvora je ist! sastav, dab·lva Sf) homogeni (grc. omogenos - iste vrste) sistem. Molekulska disperzija moze S8 objasniti na primjen' rastvaranja saharoze (obicnog se6era) u vodi (81 66) Seter ima formulu C 12 H 220'1. U svom sastavu ima vise hidroksilnih grupa ("C)-H) ko·· je su izrazito polarne. Ove hidroksilne grupe sa rnoiekulirna vode uspostavljaju hidrogenove veze. Moiekufi seGers sa povrsine vezu S8 sa molekullma vode. Kako S8 mole· kuli vade krecu, oni sa sobom nose i moiekule secera. Poslije odvajanja prvog sioja molekula secera. isto S8 desava sa drugim slojem i tako redom dok 58 sav secer ne cJi·· sperguje U obliku molekula u citavoj zapremini rastvora. Rastvaranjem hemija dolazi do najsitnijih CEistica tva· ri cije osobine i ponasanje proucava. Molekulska disperzija nepolarnih tvari vrsi se nepolm· nim rastvaracima. Izmedu molekula rastvaraca I rnoiekula nepolarne tvari uspostavljaju S8 veze pomocu van de;- Vaisovih (J. D. van der Wals) sila. To su sile koje 5e uspostav~ /jaju izmedu indukovanih dipola. Proces rastvaranja se de.Ije odvija kao i kod polarnih rastvaraca
Rastvarac
moze
usitn;"avaU
(ras/varati) neku tvar samo 8/-(0 se
tih
izmedu
tvari
mogu
uspostaviti odgovarajuce veZ8. Tako se poiarne tvad mogu ras-
tvarati sarno u po/arnim rastv3r£lama, jer
se po/arne cestice
medusobno privlace i (161)OStElvfjaju vaze, Nepoiarne tvar!
se rastvaraju u nepo/amim rastvamCima, jer nepa/ami molekuii rastvaraca mogu usposta·· viti veze samo sa nerJOiarnim
ceslfcama tvari
Sf. 66 - Rastvaranje se6era
u vodi
7.4. Sastav rastvo,a Za iZraZavanje sastava rastvora koriste 50:' Koncentr2cije (kolicinska, masena, volumna) i udjeli (masen:, vo!umni itd,),
U fabomtorijama, idustriji i sva-
Imdnevnom Zivotu pripremaju se rastvori odredenog Iwntitati-
7A.1.Masena koncenlracija (1)
vnog sastava. Prije pripremanja rastvora mora se znati ma-
Masena koncentraclja
ie
kolicnik izmedu !nas"
rastvorene tvari I zepromlne reslvors,
sa iii koficina tvari koja treba biti rastvorena
U
odredeno;" za-
premini iIi masi rastvora.
82
83
'yeA)
m(A).
Kod pripremanja rastvora potrebno je umjesto kolicine tvari uzimati masu, jer se masa moze odvagati na vagi.
meA) yeA)
= -~ =::> m(A) = y(A)· V =::> V = - -
v
.
Primjer za izracunavanje:
Za pripremanje rastvora u !aboratorijama najprakticnije je izrazavati masu u gramima (g) a zapreminu u Htrima (L). Po potrebi S8 mogu koristiti i druge jedinice.
Koliko treba uzeti 9 natrijum~hidroks;da (NaOH) da se pripremi O,5L rastvora koncentrac;je 3moUL?
Primjer za izracunavanje:
Koliko treba
g natrijum-karbonata (NazCO;) za pripremanje 250m! rastvora
eila je koncentracija
10Dn1L?
tzracunavanje: Dato je: l/:::::.250mkO,25L;
Za izra6un[1vanjc;
S6
Trazi set m(NaP0o!=?
/wrisii jodnaCina za definiciju masene koncentracije:
fzracunavanje: Data fe: V=0,5L; c(NaOH)=3maIIL; Trazi set m(NaOH)=?
M(NaOH)=40gIL
Polazi se od matemati6kog izraza za koliCinsku koncentraciju u kame se umjesto n uzimamlM: c(NaOH) ~ n(NaOH) = m(NaOHL V M(NaOH)·V Rjesavanjem jednacine po m, dobiva se:
m(NaOH) = c(NaOH)M(NaOH) V = 3mallL40glmaiO,5L m(NaOH) = 60g Odgo\lor: Za pripremanje 250m! rasfvora Na2 C03 koncentracije 100g/L treba
uzeU 25g Nap03.
Odgovor: Za pripremanje O,5L rastvara NaOH koncentracije 3mollL, potrebno je 60g NaOH,
7,.4.2. Koiicinsita koncentracija (c)
Maseni udio je nefmenovan
7.4.3, Mase"i udio (w)
bra]. Aka se vrijednost masenog
Maseni udio neke tvari u rastvoru je kolicnik ma.¥ se te tvari j zbira mass; svih tvari koje ulaze u sastav
.oIE;;;
(),i'~<.~ H~ filnDiinskL'_
!(tJl"""ltnlcijB je kolicnik
tB£;tvon;':t)c
tV8r~
mS!VQra<
ras-
\V(A) =
mC1)
m(A)+m(8)
.100 = meA) 100 meR)
udje/a pomnoii sa 100, dobiva se maseni udio u procentima.
Zbir masa svih tvari koje ulaze U sastav rastvora je maSEl ras-
tvora.
Primjer za izracunavanje: Koliko treba uzetJ
mOiO'llB magnezijum~hiorida
!zracunavanje,' Oatu i8: c(MgC!2)=O,2mo/IL;
Primjer za izracunavanje:
(Mgel2) da se pripremi 400mi
V=400ml=O,4L
Za izracunavanje se {wrist! jednaCina /(ojom je defin/sana koliCinska koncentracija: n(MgCf2 )=c(MgCf2 ) x V=O,2mo/lL-x O,4L=O,OBmo/
Odgo'llor: Za pripremanje 400m! rastvora, koncentracije O,2moIIL, treba uzeti O,OBmol MgCI2 .
Koliki je maseni udio natrijum-hiorida (NaCI) u rastvoru ko}i se dobiva ra$tvaranjem 20g NaCI u 80g vade? Izracunavanje: Data jet m(NaCI)=20g; mIHp)=80g Trazi se: w(NaCI)=? Izracunavanje w(NaCl)
se vrsi prema jednaCini za definiciju masenog udjela:
m(NaCl) .100= 109 .100=20% m(NaCl) + m(H 2()) 109 + SOg
Odgovor: Maseni udlo NaCI u rastvoru je 0,2 iii 20%.
84
85 Primjer za izracunavanje:
7.5. Rastvaranje cvrstih tvari u tecnoslima
Koliko treba 9 seeers da se dobije 600g rastvora u kome je maseni udio se~
Rastvaranje cvrstih tvari u tecnostima je proces ram zaranja kristalne resetke tvari koja se rastvara pomoeu molekula rastvaraC8. U ovom procesu tvar mijenja stanje, sto j8 praceno promjenom energije. Promjena entalpije pri rastvaranju jednaka je:
cera 8%? Izracunavanje: Oala je: m(R)=600g;
w(sec.)=8%=0,08
Trail se: m(se6.)::c:?
L\.H
Polazi se ad definicije masenog udjela, odakle je Gdje je:
m(sec. )=w(sec.)· m(R)=600g 0.08=48g Odgovor: Za pripremanje 600g 8% rastvora se6era potrebno je 48g secera.
=H, - H2
b.H - promjena entalpije Hl - entalpija tvari prije rastvaranja H2 - entalpija tvari poslije rastvaranja
Pri rastvaranju S8 desavaju dva procesa kojima se mijenja entalpija. MolekuH rastvarac razaraju kristalnu resetku tvari koja S8 rastvara i za to je potrebna odrede~ na kolic!na energiie (S!. 67).
Maseni udio je praktican nacin izrazavanja sastava tvari pa se 6esto koristi. Vee je koristen kod izra6unava~ nja sastava hemijskih spojeva. Koristi se kod izrazavElnja sas1ava legura i na drugim rnjestima.
7.4.4. Volumni (zapreminski) udio (
Volumni utilo tvari u rastvoru je kolicnik voiume-na te tvari i volumena rastvora. Aka se dobivena vrijednost pomnozi sa 100, dobiva se volumni udio u
Volumni udlo
procentima.
nego maseni udio. Zbog toga
,~
58
(p(A) =
S8 rjeae
,it.
koristi
mora naznaciti kada su
vo~
iumni procenti. U praksi se to
VeAl .100 = veAl .100 veAl + V(B) VCR)
oznacava na sljedeci naCin: SI. 67. - Promjena entalpije pri rastvaranju NaC! Na primjer, kod mstvaranja kuhinjske soli (NaG!):
Primjer za izracunavanje.:
NaCI -7 Na + Ci' J
,
Kolika je koncenfracija metanoia (CH3 0H) u procentima~ ako}o 200mi CH3 0H rastvoreno u 300ml vade. !zra{;unavanje: Oalo je: V(CHPH)=200ml;
V(Hp)=300ml
Polazi S8 od definicije voJumnog udje/a:
V(CHPH)
-~---
200 ml + 300ml
Odgavor: koncentracija rastvora metanoia je 40%
:::;:
788kJ/mol
Kolicina toplote od 788kJ/moi je energij8 razaranja kristalne resetke Naei, toliko se trosi, odnosno, toliko je potrebno dovesti top!ote. Nastall joni S8 vezu za molekuie rastvaraca (vade) ~ vrsi se hidratacija jana. Pri hidrataciji se izdvaja ~ oslo~ bada taplata:
200 ml '1 00z:
/\H raz.
CI' +aq -7 CI'(aq)
·1 00z: 40%
L\.H hid
,= -784kJ/mal
Ukupna energija neke tvari,
prf odredenoj vrijednosti pritiska (p) i temperature (t), naziva se entalpija tvari. Promjenom stanja tvari mijenja se i entalpija.
86
87
KoliCina ioplote od 784kJ/moi je energija hidralael-
Isla se desava kod rastvaranja drugih polarnih t8-
je, toliko S6 izdvaja energije pri hidrataciji. Ukupna promjena entalpije pri rastvaranju NaC! je:
bH,", + bH hid ,.
=788kJ/moi - 784kJ/mol =4kJ/moi
Natrij-hlorid, NaCI Olovo(II)-nilrat, Pb(N03 ), Kalij~nitrat,
KN0 3
20°C 369 52g
319
1000C 40g 127g 2479
Tabela 5. - Zavisnost rastvorljivosti od temperature Pri rastvaranju nekih tvari dolazi do smanjenja entalp!Je te tvari. Na primjer, pri rastvaranju natrij-hidroksida (i\laOH) dobija S8 rastvor u kame NaOH lma manju entalpiju, pa S8 visak energije izdvaja U obliku toplote, vrsi S8 zagrljavanje rastvora.
NaOH + aq
cnostL Mijesanje nepolarnih tecnasti moguce je zbog djelovanja van der Valsovih sila izmedu molekula tvari koja S6 rastvara i rastvaraca.
~
Na'(aq) + CI-(aq) l>.H=-42kJ/mol
Rastvaranjem kuhinjske soli povecava se entaipija sistema. Kuhin]ska so u obffku rastvora fma vecu energlju, koju uzima ad okofine, zbag cega dofazi do snfienja temperature rastvora, dolazi do hladenja. Zagrijavanjern se nadokna6uje top/ota i povecava se rastvorljivost. To se desava ph rastvaraniu \!e6i~ ne tvari, povecanjem temperature povecava (Tabe/a 5):
S('"
ratvorijivosf
Da bi S8 olaksalo rastvaranje, potrebno je ukloniti izdvojenu toplotu, zbog Gega je potrebno vrsiti hladenje pri rastvaranju NaOH. Ovdje se rastvorljivost poveCava hladenjem.
7.7. Rastvaranje gasova u tecnostima Rastvori se mogu dobit! rastvaranjem gasava u te~ cnostima. Rastvorljivost gasova zavisi ad grade molekula gasa i tetnosti, temperature i pritiska.
Rastvorljivosl nekih gasova u vodi data je u labeli 6_
I
Gas (plin)
H,
I
~~rIJiVost
u UL pn STP
0,018
0,
i 0,031
CO,
NH3
0,878
702
Tabeia 6. " Rastvorlj"ivost nekih gasova u vodi
Ako izme6u mo/ekufa gasa i rastvaraca dolazi do hemijske reakcije, gasovi se bolje rastvaraju (rastvaranje NHs i He! u vodi). Aka se molekuli gasa i rastvaraca razfikuju po gradi, I izme6u njih ne dolazi do hemijskih veza, oni se sfabije ras/varaju (rastvaranje H2 i 02 u vodi).
7.6. Rastvaranje tecnosti u tecnosti Fi.astvori S8 mogu dobiti mijesanjem dviju iii vise tecnosti. Rastvarac je ona tecnost kOje- ima vise, dok je lVC1,;- koja se rastvara ona koje ima manje. Ovi rastvori mogu nastati aka su molekuli tecnosti sHbl(~ grade pa se rnogu mijesati. I ovdje vrijedi pravilo da Sf: polarne tecnosti moraju rastvarati u polarnim tecnos·· tim~;" £; nepolarne u nepolarnim. Metana! (CH 30H) S8 laka raStvara u vodl, zbog paJamast! hidroksilne grupe koje_ 88. rno!ekulima vode, koji su takode polarni, stvaraju ilicil0geflOVG veze (SI. 68).
Polarne i nepofame tecnosti se ne mijesa]u. Teenost manje gustine pliva nB tecnosti vece gustine.
Rastvorfjivost ne{(e tva,-i predstavtja masu fe tvan' u 9 koja se rastvara u 100p rastvaraca (najCesce vode) na odredenoi temperaturi.
Izmedu moiekula gasova koji se rastvaraju i moleku~ !a rastvaraca privlacne sile slabs aka se povecava tem~ peratura. Zbog toga se zagrijavanjem smanjuje rastvOf!jivost gasova u tecnastima. Gasov! se bolje rastvaraju aka je temperatura nita. Izmedu moiekula gasa iznad rastvora i moiekula ga~ sa u rastvoru postoji dinami6ka ravnoteza. Aka se poveta pritisak, rastvoreni malekuli teze napustaju tecnost, povecava se brej moleku!a koj'1 se rastvaraju. Pove6anjem prltlska povecava se rastvorljivost gasova u tecnostima.
Hfadne planinske rijeke bogata su ribom. U hladmjoj vodi fma viSe rastvorenog oksigena.
7. 8. Povisenje tack" kljucanja i snizenj" tacke mrznjenja rastvora
H--_0
/
,H_
SI. 68 - Hidrogenova veza izmedu molekula vode i metanola
Ako S8 tecnost nalazi u zatvorenoj posudi, koncentracija para S9 povecava. izvjesno vrijeme, a onda se ustall. Naime, neki molekuli pare u toku svog kretanja udaraju u povrsinu tecnosti, teenost ih zadrzava pod dej~ stvom privlacnih sila. Tako S8 uporedo sa isparavanjem vrsi i i kondenzovanje. Kada 5e braj molekula koji u jedi~ nld vremena napuste teenost izjednaci sa brojem rna!ekula koji se u nju vra6aju, kada 5e brzina isparavanja izjednaci sa brzinom kondenzacije, nastaje dinamicka ravnoteza.
U tecnosti se molekufi krecu razliCitom brzfnom. Na biio kojo] temperaturi neki mo/e/wfi fmaju dovaljno kineUcke energije da sav/adaju privlacne sile i napuste tee-nasi. Taka dolazi do isparavanja. Kada je teenost u otvorenaj po~ sudi, njene pare se gube u aka/nom prostoru, pa se isparavanje vrs; do kraja.
89
88
Disperzni sistemi
Para koja je u ravnotezi sa tecnos4u-naziva se,zasi~ cena para, a njen pritisak - napon, naziva se napon za~ sleens pare.
Snizenje tacke kljucanja i povisenje tacke kljucanja rastvora S8 koristi za odredivanje relativne molekulske mase rastvorene tvari.
Napon pare S8 poveeava pri porastu temperature. Kada u toku zagrijavanja napon pare dostigne vrijednost spoijasnjeg pritiska, nastupa kljucanje, To je burna isparavanje koje zahvata i unutrasnje siojeve teenosti. U rastvoru, u parnoj fazj S8 na!aze moiekulj rastvaraca i rastvorene tvari. Napon pare rastvaraca j rastvorene tvari je nizt nego kada su u cistorn stanju na istoj temperaturi. Ako je rastvorena tvar u (:vrstom stanlu~_ gnda
ana veoma malo isparava. pa 1e napon pare-rastvora jednak naponu pare rastvaraca, a on -je nizi nego kada je rastvarac u cistorn stanju. Francuski naucnik Raul (F. M. Raoult) je utvrdio da snizenje napona pare rastvora zavisi od kolicine rastvorene tvari, a ne zavisi od prirode tvari: P ;;;: Pc1( Gdje je: p - napon pare rastvora Po- napon pare 61st09 rastvaraca x - koli6inski udio rastvaraca- u rastvoru Da bi S8 dostigao napon pare rastvaraca, rastvor~ se mor2 dovoditi toplota. Radi toga rastvor! imaju vise tacke kljucanja. tsta pojava je i kod tacke mri:njenja, prelazak tecnosti u cvrsto agregatno stanje. Rastvor ima nizu ta6ku mrznjenja nego cist rastvarac. Povisenje tacke kljucanja i snizenje tacke mrinjenja je proporeionalno kolicini rastvorene tvari u rastvoru. Eksperimentaino je utvrdeno da je: 11! ~ kb Gdje je: il.t - povisenje tacke kljucanja iii snizenje tacke mr.znjenja k - konstanta (krioskopska iii ebulioskopska) b - molalna koncentracija MolainG koncentracija je koliCnik koliCine tvan (n) i mase rastvaraca (L): b:::::nlL, a koli6ina tvan kolicnik mase (m) i rnolame rnass (M): n:::::m/M, pa se zamjenom dobiva: L1t
n
rn
L
M·L
Demonstracioni ekspriment U dvije Ga5ice ad 1GDm! nasuti vade. Potom u jednu casicu staviti nekoliko kapi rastvora kuprum(I/)-sulfata (euSO 4) U drugu cas;cu staviN nekofiko kapi tinte. Tinta i CuS04 SU obojenf. Njihova boja se postepeno SI. 69. - U Cistom rastvaracu molekuli mogu napustiti teenost i vraNti se ponovo u fe-
siri j ako promijesarno staklenim stapicem vada u obadvije case 6e se obojiti u Citavoj zaprmini.
enost na svakom mjestu na po-
vr,sini.
Sf. 71 - Difuzija
7,g, Dituzija /\1..;0 su najsitnije castiee tvari pokretljive one se mijesaiu, dolazi do difuzi,e (lat. difiunciere - rasprsiti). Difuziji su naroeita podlozni gasovi sirenje miris8. Difuzija S8 susrece i ked tecnosti.
war) "
II
,
braj eestica moze isparavati iii se vracati u teeno stanje
k,b=k--=k-~
Krioskopska (snizenje tacke rnrinjenja) i ebulioskopska (povisenje tacke kljucanja) konstanta se racuna na 1000g rastvaraca, pa se zamjenom dobiva: L1t=k, m,1000 =:oM
M,L
k·m,1000 L1t,L
ulaziti sarno ceflj! potrebne tvar;
lavna zmca pJivaju u pfazmi i obavijena su polupropusnom membranom koja regufise uJazak i izfazak tvari jz zmaca u pla.zmu i obmuto.
cestice rnstvaraca
Cestice ragtvorene
tvarene ivari sto ufice da manji
vijene polupropusnom memo branam, f
potrebne minerale tvari. Crvena
Osmoza (grt. osmos - guranje, tiskanje, udarac) je pojava difuzije molekula rastvaraca kroz polupropustljivu semioermeabilnu membranu iz rastvora manje koncentracij~ u rastvor vece i(oncentracije u cilju izjednacavanja koncentraclje rastvora (S1. 72),
Sf. 70, - U rasivorima dio po-
vim ce/ijama. Sve ce/ije su oba-
Tako Viljke uzimaiu vodu ; neke
7.10,Osmoza
vrsine zauzimaju cestice ras-
Osmoza fma velikf znacaj u fJ-
SI. 72. - Osmoza
;,
90
91
Cestice rastvorene tvari se krecusa,m,olekulima ras~ tvaraca i kada naidu na polupropusnu.membranu, onda u nju udaraju i taka vrse pritisak. Ovaj_pritisak:se naziva
Kao ilustracija se moze uzeti rastvaranje kuhinjske soli (NaC!) , pri cemu nastaju pozitivni natrijevi (Na+) i negativni hloridni (CI-) joni (SI. 74).
osmotski pritisak. Osmotski pritisak S8 moze mjeriti po-
mocu osmometra (SL 73). Osmornetar Se sastoji od staklenog ,zvana koje je na
donjern kraju zatvoreo semipermeabilnom rriembranom, a na gornjern kraju je staklena cijev. U stakleno zvana se stavi rastvor secera, a onda se to sve uroni u posudu sa destilovanom vodom. Nakan nekog vremena u staklenoj cijevi se poene dizati nivo-teeno9ti. _~JiJ~_~~i,:je_ qoslo_do_spu~
zvonu]e
stanja nivoa vode. U staklenom doslo do pove6anja zaprel11ine rastvora. To je zbog toga sto u stakleno zvono difunduju molekuli vode, a iz staklenog zvona ne rnogu difundovati molekuli seeera"pa vrse pritisak na semiperrneabi!nu membranu. Na 'osnovu -eksperimenata j8 utvrdeno da je osmotski pritisak (n) j6dnak
rastvor W(Jrll.
,
. . ~
• s. 51, 73. - Osmametar
+1111 molekull vade
10 ~ c·RT Cidje j8: C - kolicinska koncentracija R - gasna konstanta T - apsolutna temperatura
7. i 1.2" Elektroliticka disocijacija Elektroliticka disocijacija je pr~es nastajanja siobodnih jona u rastvoru razaranjem jonske kristalne resetke 1 djelovanjem molekula rastvaraea.
natrijevl joni _ _ _ _ _ _.------.1
I
Sf. 74, - Ra.stvaranje NaG! u vodf
1,1'1.1. Rastvori neelektrolita i elektrolita Flastvori neelektrolita ne provods,,_,elektri6nu struju. To SU tvar~ koje rastvaranjem daju molekule kao najsitnije c;esiicE:, Molekuli su neutralne cestiee, na njih ne djeluje 0iektricno polje. Ne krecu se djelovanjem elektricnog polja, pC\. n8ma provodenja elektricne -struje. Taka se ponasaju rastvori secera, alkohola ltd. Hastvori elektrolita provode, elektricnu struju. Ovi rastvori nastalu taka sto rasvararac-usitnjava tvar do najsitnijih cesl1ja - jona. Pozitivno naelektrisani jonl nazivaju Sf::: [«Il.ioni, a negativno naelktrisani joni su anjoni. Joni u rastvorima elektrolita nastaju elektrolitickom disocijacijom i jonizadjom.
hloridni Jon~
Aka se u rastvor jona urone elektrode vezane za izvor i5to5mjerne struje, onda se prema negativnoj elektradi katodi (-) krecu pozitivni jon; katjoni (+), a prema pozitivnoj elektrodi anodi (+) krecu se negativni joni anjoni (-). Dolazi do usmjerenog kretanja jona. Rastvori eiektrolita su provodnici drugog reda. Kroz metale 5e u vodljivoj vrpci usmjereno kretu eJektroni djefovanjem eiektricnog polja i metafi 5U provodnic/ prvog reda.
Molekuli vode se krecu, a sa njima i joni koji se ravnomjemo rasporeduju i citavoj zapreminl rastvof3.. Oko ovih jona okupljaju se sa svih strana molekuli vode, dolazi do stvaranja zastitnog sloja, vrsi 5e hidrataci}a jane. Zbog zastitnog sloja slabe privlacne sile izmedu jona. To slabljenje privlacnih sila zavisi ad ra5tvaraca i izrazava 58 dielektricnom konstantom rastvaraca. Dielektricna konstanta rastvaraca pokazuje koliko su puta privlacne siie izmedu jona slabije u razblazenom rastvoru oego u praznom prostmu. Die!ektricna konstanta vade je 80. To znaci da su priviacne sHe izmedu jona u vodi 80 puta slabije nego u vakuurnu. Dielektricne konstante nekih rastvaraca su: etanol 25, aceton 21, hlorofonn 5, benzen 2 itd.
7.3.11. Jonizacija Jonizacija Ie proces nastanka slobodnih jona IX molekula djelovanjem rastvaraca. Kao primjer se maze uzeti nastanak slobodnih jona H; i CI- iz HCI djelovanjem vode. Oko negativnog pola molekula He! okupljaju se moleuli vode okrenuii pozitivnim po10m (SL 75), a oko pozitivnog pola Hel okupljaju S6 moiekuli vade okrenuti negativnim polom.
Stavfjanjem
kuhinjske
soli
(NaCt) u vodu (SI. 74), jone na
povrsini okrutuju malekuli vade. Pazitivni pol mo!efwla vade vele 58 za negativni hforidni jon (et). Negaiivni pol molekula vode vele 58 za pozitivni natrijev jon (Na-!). Pri tome slabe privlacne sHe izmedu Na' iii Ct jona, jon! se razdvajaju i odlaze sa l7Iolekufima vade, postaju sfobodnf. Poslije skidanja prvog sioja jana, skida 5e drugi sloj i lako redom, dok se ne razor! Cilavo. jOf)ska kristaina reselka.
92
93 7.11.5. Kiseline
.. ••
..
!
." ~~.
:CI: H
-I- Y
:0: H •• H
~---
~
Kiseline su hemijski spojevi koj! Ima;u klseo okus. Lakmus pap!. boje crvenom bojom. Kiseline u svom sastavu imaju hidrogen. Neke kiseline navedene u tabeli 7:
.··1<±> .
H. O. H
L ••
H
'
I
I
.J
-I-
IUS
:CI: ••
He!
Pravilan naziv
Uobicajeni naz;v
H 2 SO4
Sulfatna kiselina
Sumporna kiselina
HCI
H!oridna kiselina
Sana, hlorovodicna kiselina
HN03
Nttratna kiselina
Azotna, dusicna kiselina
H3 P04
Fosfatna kiselina
Fosforna kiselina
H2GO,
Karbonatna kiseHna
Ugljena, ugljicna kiselina
CH 3COOH
Acetatna kiselina
Sircetna, oetena
Tabela 7.
Atomi H j Cf jz Hel vezuju se za mo!ekul vade, a time slabe sile kojima su veznL Kada te sile dovoljno oslabe, dolazi do raskidanja veze. U tom raskidanju zajednicki elektronski par ostaje sa atomom CI (vise je elektronegativan) i nastaje negalivan hloridni jon (Gil Atom H ostajs bez svog elektrona kojeg je ulozio u zajednicki elektronski par (manje je elektroegalivan) i nas· taje pozitivan jon hidrogena (W):
-7
sulfatna kiselina
I
I
kjselin~i
. - VaZnljB I(lselme
nitratna kisefina
HCI-7 W+CINastali jon (H+) je nepostojan u vodenom rastvoru, jer je to proton (p+). Veza se za rnoiekul vode: H+ + H2 0 -7'"
karbonatna kiselina
H30+
Jon H30+ naziva se hidronij jon. PravH~ije
W + CI"
51- 76, - Modeli molekula nekih id3efina
je tumacenje da:
kiseline rastvaranjern u vodi daju hidroni; jane (H30+) i jone klsellnskog oslatka;
7.11.4. Slepen disocijacij" Pri rastvaranju se najcesce ne vrsi potpuna jonlzacija svih rastvorenih mOieku!a, niti potpuna disocijacija pri razaranJu jonske krista!ne resetke. Za kvantitativno izrazavanje .ionizacije i disocijacije koristi se stepen disocijac;je (a). Slepen disocijacije je kolicnik izmedu broja disosovanih Uonizovanih) molekula (N) i ukupnog breja mole kula (No). Stepen disocljacije je neimenovan braj i ima vrijednost 0-1. Aka S8 ova vrijednost pomnoli sa 100, onda S8 dobiva stepen disocijacije u procentima i ima vrijednost 0·100.
I
Kiseline rastvaranjem u vodi jonizuju i pri tom nastaju joni hidrogena (W) i jon! klselinskog oslatka;
Sf. 75. - Jonizacija molekula Hel
HG!
Formula
Na osnovu vrijednosti stepena disocijacije elektrofiti se dljeie fiB jake i s/abe elektrolite.
Jaki elektrolitf imaju stepen
HGI + H2 0
-7 H,o+ + CI·
Kiseline mogu biti anorganske i organsi
i
H2 S04 + 2H,o -7 2H,o· + SO,'·
dfsocijacije veCi ad 30%.
Hidronij jon (H30+) odreduje sve zajednicke bine kiselina, pa je to g!avno kiseiina.
Siabi efektroliti imaju stepen disocijacije manji ad 30%.
Ako kiseline lmaju u sastavu vise atoma hidrogena (Hi onda se jonizacija vrsi u vise stupnjeva:
O'$(}"
Jake kiseline Hloridna (He!) Nitratna (HNO..,) Suffatna (H250,J Siabe kiseline
H2 S04 + H20 -7 H,O+ + HSO,· 2·
HSO; + H2 0 -7 H,o+ + S04
·--o2·~~
H2S04 + 2H 20 -7 H,o+ + S04
Fosfatna (HsPO)
Acelalna (CH.,COOH.) Karbonatna (H2 CO,,J
95
94 7.11.6. Baze Iii luilne Baze IIIluzlne su hemllski spolevi koii Im.ill luzat okus, lakmus papir boje plavom bOjorn: SV0 baze il svom sastavu imsJu hidroksilnu grupu ("011). <
Rastvaranjem baza u vodi dolazi do pove6anja koncentracije -OH jana, jer baze disocijacijom daju jone -OH i jone metala: NaOH -7Na+ + -OH
Ca(OH)2 -C>
Ca2 +
Najvainije i najja6e baze su baze: alkalnih metala natrij-hidroksid (NaOH)
+ 2-0H
kalij-hidroksid (KOH)
Slicne osobine irnaju i amlni (organske baze), koje se dobijaju iz amonijaka. Ove baze 6e biti obradene u organskoj hemiji. Kiseline i baze su vrlo reaktivni spojevi, kada su ve!ike koncentracije razaraju mnoge tvari pa j kozu, posebno s[uzokozu. U radu sa ovim tvarima treba bib vrlo oprezan. U pocetku, dok se ne upoznaju dobro osobine i djelovanje, uvijek se radi sa razblazenim kise!inama i bazama. Aka S8 zadobiju ozljede od kiselina iii baza treba brzo intervenisati: ozlijedeno mjesto ispirati sa dos-
Ozljede uzrokovane kisefjna~ rna treba ispirati razblazenim
rastvorom slabih baza (na
pri~
mjer, rastvorom sode bikarbone,
NaHCO:).
Oz/ijedena
mjesta bazom treba ispirati razblaienim rastvorom sfabe kiseline (na primjer, sircetnom kiselinam, Cf-I3 COOH).
ta vode_
ZaJednlcke osobl,,<; baz" jon I glavno obilieij(0 svih
tH~zn.
zemnoalkafnih metafa
Baze kaje imaju vise -OH grupa disosuiu u vise slup· njeva: Mg(OH), Mg(OH)-
-)
Mg(OHr + ·OH
-7 !lAg2- +-OH
kBlcij-hidroksid [Ca(OH),J barij-hidroksid [Ba(OH)) Baze veCine ostafih metala su slabe baze, Osim ovih baza postoje ; mnoge druge, koje 6e
Mg(OH)2
-C> !lAg2+ + 2-0H
biti obraoene hemiji.
Znacajnija baza, koja u svorn sastavu nema atoma metala, Ie arnonij-hidroksid (I\lHPH)_ Spada u grupu slabih Daza. Nastaje rastvaranjern amonijaka (NH3) u vod: (Si. 77):
+
u anorganskoj
7.11.7. Teorija
0
kiselinama i bazama
Arenius (Arhenius) je 1884. godine obznanio teoriju elektrolitic-ke disocijacije i objasnio elektrolite i neelektrolite. Na osnovu ave teorije razvi!a se teorija 0 kiselinama, kao eiektrolitima koji u vodenom rastvoru pove6ava~ ju koncentraciju jana hidrogena (H+), i bazama, I(oje rastvaranjem u vodl povecavaju koncentraciju hidroksilnih (OH) jona. Brensted (Bronsted) je i 923. godine objavio protoliticku teoriju kiselina i baza. Po ovaj teoriji svaka hemij~ ska tvar koja moze dati proton (Hl') je kiselina (donor protona). Baza je svaka tvar koja moze primiti proton (akceptor protona). Da bi baza mogla primiti proton, mora postojati slobodan elektronski par. Ovom teorijom se uspostavlja uzajamna zavisnost kiselina i baza. Da bi neka tvar reagova!a kao kiseiina, mora biti druga tvar koja 6e reagovati kao baza. Da bi donor dao proton, mora biti akceptor da ga primL Pri reakciji kise!lna i baza nastaje nova kisetina i baza, s tim sto od prvobitne kisellne nastaje bazB, a od prvobitne baze nastaje kisetina:
Razvaj hemije kao nauke pm,· cen je razvojem i usavrsavanjem tearije
0
kisefinama / ba-
zamB. Pojedini hem/carf
su
imali paseban znacaj u tome, od kojih su znacajniji: Bo}f (Bayile) je 1663. godine je konstatovao da sve kiseline rastvaraju kamenac i neke
tva-
ri plave boje biljnog porijekla prevode u pfavu boju. Lavoazije (Lavoisier) je 1777. godine dokazao da oksidi meta/a rastvoreni
ne~
u vodi daju
kiseline. fz toga je zaklju{;io da sve kiseline u svom sastavu imaju oksigen Dejvi (Davy) je 1810. yodfne
kisefina 1 + baza 1 -7 kiselina 2 + baza 2
H
time dokazao da kiseline ne
. -.
•• '0·".' ••
00
H
H
+
dobio hforidnu kiselinu (Hef) f rnoraju imat; u sastavu oksigen.
.,
..
Ubig (Liebig) je 1838. godine
H:CI:
+
Hel
+
H:O:H
utvrdio da mnogf metali reaguju sa kiselinama zbog djefovanja jona hidrogena. Na osnovu toga je utvrdio da sve kisefine u svom
SI. 77. ~ Rastvaranje amonijaka u vodi
B,
sastavu imaju hidrogen (H).
96
97
f::I.emiJ(1 za I razre~ ~imnazije
Luis (Lewis) je predlozio teoriju kiselina i baza zasnovanu na elektronskoj teoriji. Po Luisu, kiseline su sve tvari koje mogu primiti elektronski par - elektronakceptorl, a baze su sve tvari koje mogu dati elektronski par elektrondonatori. Na primjer: CI
Aka ne reaguju svi atomi hidrogena iz kiseline pri
neutralizaciji onda nastaju kisele iii hidrogen soli: Po Luisovoj teorij! kiseJine mogu bit! bez flidrogenovih ala·· rna, a [Jaze bez hidroksilnih grupa.
H2 C03 + NaOH
CI
B:CI
Na':CW
+
Na+
CI
kiseHna
-+
Ako sve hidroksilne grupe jz baze ne reaguju pri neutraHzaciji, onda nastaju bazne iii hidroksi soli:
CI
baza
-+
Mg(OH), + HCI 7.11.8. Soli Soli su hemijski spojev; ko]; raslvaranjem u vod: daju pozitivne Jane metala i negalivn" Jone kisali", skog ostatka. NaCI
-+
Na+ + CI-
MgSO 4
-+
Mg2+ +
NaOi" + HCI
~
pisali: + Ct·
-+
reaguju kise/o, povecava se
NH 4 CI + H2 0 Soli
SLi
vrla raznofikf
j
raspror,·
lranieni spojevf. Pastoji bezbroj mogu6nosti .k:ombinacfja jona meta/a i kiseiinsKog oSlat-
Soli koje se rastvarajy u rastvoru su u jonskom obllku. Vodeni rastvori jakih elektro!lta su takode u jonskom obliku. Neelektro!itl t slabi elektroliti su u molekulskom obllku:
~
CaSO4 + 2H 2 0
Soli nastale neutrafizacijom ja~ kih kiselina i jakih baza ne hidrolizuju, njihovi rastvori su
neutraini KNOi
Jon! C!" nalaze se i na lijevo! i na oesnoj strani jednacine, oni ne ucestvuju u reakel)i pa js:
NaGI + Hp
(NaC!,
-+
K2 SO 4'
NaOH + HGI
Aka se meta! javlja u vise oksidacionih stanja, to se u nazivu mora israei:
FeCls t'erum(I/f)-hforid
Aka se raekcija napise u jon-
Zbog nastanka H+ (H30+) jona rastvor NH 4 Cl reagu}e kiselo. son nastale oel slablh I'(!sel"lna i jakin baza rastvaranjem u vadi hidroiizuju:
skam obJiku,
-t CH 3 COOH + NaOH
CH 3 COONa + H 2 0
vidi se da se Na+ i Ct pojavljuju i prije i pos/ije reakcije, sta
CaSO4 kalcij-sulfat
Ako pri reakciji neutralizacije, nastanka soli,svi atomi hidrogena iz kiseline i sve hidoksilne grupe iz baze reaguju, onda nastaju neutralne soli:
neki reaguju bazno, povseava se koncentracija -OH jona,
bina fona meta/a i kiselinskog
se!inskog ostatka:
Ca(OH)2 + H2 S04
NH 4 0H + He!
kancentracija H+ (H3 Q+) jona, a
ostatka.
FeCI2 fe{u/Ti(!!)-hforid
NaCl natrij-hlorid
-7
ka. Osobin6 soli zavise ad 050-
Na' + CI- +
Nazivi soli daju se na osnovu naziva jona meta!a ! ki-
Reakcija vade sa nekom tvari je reakcija hidroJize. Neke soli reaguju so. vodam ~ hidroUzuju. Pri hidrolizi neki rastvari
Soli nastale neutralizacijom jaklh kisel\na 1slabih baza hidrolizuju ! njihovi rastvori reaguju klselo:
NaCI +
Joni Na+ 'I C!- pojavljuju se i na lljevoj i na desnoj strani, oni ne ucestvuju u reakciji, pa S8 jednacina moze na-
H2 0 + Mg(OH)CI magnezij-hidroksi-h!orid
7.11.9. Hiclroliza soli
sal'
Soli nastaju reagovanjem kiseHna i baza. U ovim reakcijama joni hidrogena iz kiseline reaguju sa hidroksiinim jonima iz baze. Prj tom nestaje H+ (H30)+ jona iz rastvora, a time nestaje i kiselih osobina. Reagovanjem -OH jona nestaje i baznih osobina. Pri tom nastaje voda. koja je neutralni spoj, pa S8 ave reakcije nazivaju rea~ kCije neutralizacije.
H2 0 + NaHC03 natrij-hidrogen-karbonat
'irCI:B'.. :CI ,
H3 PO 4 + NaOH ~ H,o + NaH,PO4 nafrii-dihidrogen-fosfat
Soli fmaju ogroman znacaj i
CH 3 COO' + H,o
-+
CH,COOH + 'OH
mnoge soli riB se pominjati u
organskoj i anorganskoj hemiji.
Rastvor CH 3 COONa reaguje bazno, jer se njegovim rastvaranjem u VOdl povecava koncentracija -OH jona.
znaci da se reakcija ne odvija nema hidroJize.
99
98 Soli nastale reakcijom slabih kiselina i slabih baza narocito hidro!izuju: CH 3 COONH, + H 2 0 CH3COC~
~
+ NH4' + H 2 0
IV - Dopuniti prazna mjesta u zadacima
CH 3 COOH + NH 4 0H
-:>
14. Kolika treba grama natrij-hidroksida (NaOH) da se pripremi O,5L rastvara koncentracije 3mollL?
CH,COOH + NH 4 0H
Izracunavanje: Dato }e: V ~ _ _;
Katjoni i anajoni nastali rastvaranjem amonij~acetata (CH 3 COONH,,) u vodi reaguju sa vodom.
TraZi 5e: m(NaOH)
M(NaOH)
~
c(NaOH)
~
_ _~
40glmol
x M(NaOH)
~
3molll x _ _ x 40glmol ~_
~?
Pitanja i zadaci za panav/janje m(NaOH)
~
c(NaOH)
,~~_~_~
J - Zaokruiiti siovo ispred tacnog odgovora 15. Koliko treba se6era da se pripremi 600g rastvora u kome 1'e maseni udlo secera 8%? 1.
Cestice dLsperzne faze grubo disperznog sistema su: a) manje ad 1nm
2. ,JonskD o'iSf)erZJja vrsi S8 kod: 3. Kod iacke kljucanja je:
fl) suspenzija
b) koloida
Izracunavanje: Dato }e: m(R): ~ 600g; wi';) = _ _ _ ~ =~ ___ Traii se:
c) 1-1DOnrn
b) veGe od 100nm
c) rastvora
mrs) = ~~ ____ x m(R) = _ _ _ _ x 600g = _ _ _ 9
a) napon pare veci od v8zdusnog pritiska b) napon pare fe jednak vazdusnom pdtisku c) napon pare}e manji ad vazdusnog pritiska
4. Osrnolski prilisak zavisi od: a) broja cestiea
v .- Spojiti lijevu i desnu stranu
b) veNcine cestica c) vrsle cestica
16.
a) snizenjem temperature b) povisenjem temperature c) temperatura ne utice fla rastvorfjivost
5. RastvorfjivDsl gasova u tecnostiima se povecava:
6. Katjoni su:
a) negativni
7. Dleiektri(:na konstanta atanola }e:
b) pozitivni
c) neutralni
a) 80
b) 25
8. Slaba kise/ina fe:
!'1) hidronij feme
10. RastvO! Cf-!3COONa reaguje."
b) jone hidrogena c) hidroksifne jane
a) kiselo
b) bazno
u
12. Soli su hermjski spojevi koji
L~
bi ci_,_ di ei
Mg(OH)2
-:> ___
+ _____
neutralnc
VII - Dopuniti prazna. mjesta u tabeii 18~
rastvor_~~~ _~~~_
~_~~~_u
ai
f} rastvaranje g) e/ektroliti h) hidroksi soli i) baze j) koloidi
17. JednaCina disocijaci}e magnezij-hidroksida, Mg(OH)2}e:
"f 1. Osrnoza je pojava difuzije mo/ekufa _~ ... ~~____ kroz pofupropusnu membranu _~~_
gel stanje promjena entalpi}e vodiCi drugag reda hidroksilna grupa Mg(OH)CI
VI - Dopuniti jednacinu reakcije
II - Dopuniti prazna mjesta u recenicama
iz raslvora
s) b) c) d) e)
c) 21 c) HS P04
9. Baze dfsocljacljom daju:
mrs) =
Naziv
!
Hloridna kiselina
vodi daju poziUvne ______._~
Van der Varsove sile dje/uju izmedu po/amih mo/ekula: Solvataclja fe okruzivanje jona molekulima rastvaraca: Hidronij jon nastaje spajanjem jana hidrogena i molekula vode: Rastvor NH4 NO s reagu1'e neutralno:
da da da da da
ne ne ne ne
ne
Ba(OH)2
H3 P04 Ka/cij-sulfat
III - Zaokruiiti taean odgovor
Formula
Naziv Amonij-hidroksid
f negativlle jane _~_~~~~~__~~~~~_
1g Tindalov fenomen je karakteristican za grubo disperzne sisteme:
Formula
Natrij-fosiat
i
I
NaHC0 3
Hi)'
fohmomena:_ Svaki laean odgovor vrednuje se sa jednim bodom. Oejena se odreauje na osnovu jednaCine: ocjena;;:;
fj-. 5
N - ostvareni braj bodova,' No - moguci broj bodova
0
?
iOO
i01 nazivaju 59 produkti iii proizvodi hemijske reakcije. Hemljske reakelje S8 predstavljaju hemijskim jednacinama. Od reaktanata se 5trelicom oznacava nastanak produkata hemi,iske reakcije.
8. HEMIJSKE REAKCIJE 8.1. Pojam hemijske reakcije
ta i hemijskim formulama spo-
Prillkom spajanja natrlja (Na) I hlora (CI) nastaje kuhlnjska so III natrij-hlorld (NaCI): 2Na + CI 2
Zn + 2HC! reaki:anti
produkti
Kod pisanja hemijskih iednacina mora se poStivati sljede6e pravilo: SI. 78. - Natrij
onda se od vode kOja S8 korlstl za gasenje pozara doblva hldrogen (H 2 ). koj; je jedno ad boljlh gasovitih goflva i oksigen (02), bez koga nema sagorijevanja. Mljesanjem dva rastvora: srebro-nltrata (AgN0 3 ) i hloridne kiseline (He]) nastaje talog srebro-hlorida (Agel):
jeva predstavljaju se reaktantf f produkti hemijske reakcije. Reaktanti se nalaze na Ifjevoj strani hemijske jednacine, a produkti na desnoj strani.
BroI j vrsta atoms fiB dHsnoj strani mora bitl je~ dnak broJu ( vrsti atoms rw strani hemiJske je-
R
AgN0 3 + HCI
-7 ZnCI 2 + H2
-7 2NaCI
Ovdje su se atomi Na spojili sa atomima CI u'NaCL Atomi Na su iz metairie resetke koja se -morala razoritL Atomi Ci su iz mole kula C!21 gdje S8 morala raskinuti ve Z8 izmedu dva atoma CI. Prj tom se desila bitna promje~ na i natrija i hlora. Natrij je meta! vrlo reaktivan i opasan, 8 hIm j8 ,jedan ad najotrovnijih gasova, dok S6 nastala kuhinjska so koris!i svakodnevno u ishrani. ,/'\ko 5e izvrsi elektroliza vade:
Hemijskim simbolima elemena-
ctnaCin€L 8.3. Tok hemijske H,.,kc:ijB
SI. 79. - Hlor
-7 AgCI +HN03
Do hemijske reakcije. ce doci aka najsitnije cestiee reaktanata (atomt, joni, !TIOiekuli) dodu u neposredan dodir. Tal<:ode je potrebna odredena koliCina energije da reaktanti predu u a~rtiviran0 - prelazno stanje u kome se moze desiti hemijska reakeija, to je energija aktivacije. Kao primjer semoze uzti reakcija spajanja hidrogena (H 2) i oksigena (02)· Hidrogen i ok5igen (SL 81) iz odvojenih balona treba pomisati u jedan balon. Potorn upaljenom siblcom zagrijati balan pri cemu doiazi do hemijske reakcije j nastaje voda.
HazmjeStanjem jona, odnosno atoma u AgN0 3 j Hel, do{;ro je do hemijske promjene ovih tvari. U svim ovim pomenutim i mnogim drugim procesima dos!o ]8 do suStinske promjene osobina tvan. Takve promj811e su hemijske reakcije. Oakle,
hHmi]ske reakcije su svako nastajanje hemijskih veza) .svako raskidanje veza, svako raskidanje pos~ flovih veza, kao i svako razmjesta~ njB atoma u moiekulima iii jona u jonskim tvarima.
SI. 80. - Natrij-hlorid
8.2. Jednacine hemijskih reakcija" Da bl doslo do hemljske reakelje, moraju postoj~ti tvari kOJa slupaju u hemljsku reakelju, to su reaktanli iii polazne tvari. Tvari koje nastaju u hemijskoj reakciji
Sf. 81. - Spajanje hidrogena i oksigena
U ovoj hemljskoj reakcij; S8 (SI. 81) u molekulima H2 i 02 raskidaju veze i nastaju atom! H i O. Za to je potrebna
103
102
kolicina toplote od 1370kJlmoi. To je energija aktivacije (,6.E). Atomi H i 0 su sarno meduproizvodi u toku hemijske reakcije. Atomi S8 spajaju i nastaje moleku! vade (H2 0). Malekul vade je stabilniji, lma manju energiju pa S8 oslo~ bada top iota od 1856kJlmoi.
.®
@--@
---potrebnoje
1310kJtm01
U casu nasuti malo vode. Izmjeriti temperaturu. U vodu dadati kalclj-oksid
(GaO) iii iivog kreca, promijesati staklenim stapicem i panavo izmjeriti temperaturu. Temperatura fe viSa pas/ije rastvaranja GaO. Ovo je egzotermna reakcija:
®
@
odvaja se
®
•
Demonstracioni eksperiment
•
®
/e, ® ®
CaO + H20
'-'i<
dovest! energiju. Kao primjer endotermne reakcije moze S8 uzet! dobi~ vanje zivog kreca iii kalcij-oksida (CaO) iz krecnjaka iIi kalcij-karbonata (CaCO,):
c
Sf 8::.> " Tok hemijske reakcije spajanja H2 i 02
a) reaktanti
b) meduproizvod
Ca(OH)2
Endotermne (gr6. endom - unutra) hemijske reakcije su takve hemijske reakcije za cije je odvijanje potrebno
1B65kJlmo; f.';\
b
~
CaCO,
c) produkti
Ova reakcija 58 maze predstaviti i graficki (81. 83):
~
CaO + CO,
ll.H "" + i 78kJ/rno!
Iz grafika (81. 84) se vidi da je energija reaktanata manja od energije produkata hemijske reakcije. Taj visak energije S8 mora dovesti i obiljezava se sa +ll.H. Enedotermne reakcije su eeste u industriji, posebno u metalurgiji, gdje se dobijaju metal!. Metali u spojevima (rudama) imaju manju energiju nego u elementarnom stanju.
E 1-
Sf. 84, - Grafik endotermne reakcije
Demonstarcioni eksperiment U casu uliti malo vade. Izmjeriti temperaturu. U vodu ciodati Gvrstog amonij~hlori· da (NHPI). Promijesati staklenim stapi6em. Kada 5e NH,CI ra5tvori, izmjeriti ponova temperaturu. Temperatura}e niia. Rastvaran}e NI-f4 Cf je egzoterman proces.
---Sf. 83. - Graffk hemJjske reakcije spajanja H2 i 02
Entalpija moiekula vade (H2 0) je manja ad entalpije rnolekuia H2 i 21 razlika j8 ~H;:::-486kJ/mol. Ovaj dio topict8 58 izdvaja u toku hemijske reakcije. Ovakve reakcije, U
°
Kojima se oslobada toplota, nazivaju S8 egzotermne (grt. ekso - vani, thermens - topic) hemijske reakcije. Kolicina toplate koja S8 izdvaja pise se na sijedeCi nacin: AH = - 486kJlmoi
•
Katalizatori su tvari koje potpomazu odvijanje hemij~ ske reakcije, smanjuju energiju aktivacije (SL 85)Jnhibi~ tori su tvari koje usporavaju odvijanje hemijske reakcije, povecavaju energiju aktivacije (SI. 85)
8.4. Izracunavanje na osnOVll hemijskih jednacina Na osnovu hemijskih jednacina moze se izracunati koliko je potrebno uzeti reaktanata da bi se dobila odredena kolicina produkata iii koliko nastaje produkata ako reaguje odredena koli6ina reaktanata u hemijskoj reakciji.
S1. 85.
~
Grafik hemijs/<8
reakcije uz djelovanje kataifzatora i inhibitora
105
104 Vm f N su konstantne vrijednosti, zamjenom
Primjer za izracunavanje:
A
Koliko grama hlorldne klseline (HCI) reaguje sa kalielj-karbonatom (CaCa,), ako u reake/jt nastaje 55g kalelj-hlorlda (CaCI2 )?
CaCI2 + H2 0 + CO2
~
m=?
m=55g
U jednaCini se podvuce sfo }e Ntno, sfo se pominje u zadatku, a ispad se naznaCi fifa }e po::..nalO, :1 sta treba izra6unati,
'-' . . d _... n(HCI) 2 2 Odnos k OIClna / tvan, prema J8 (Jacm! J8: n(CaC!2) = 1":::::: Poznate vrijednosti se prebacuju nB desnu stranu:
2 5.6L ...-'--·6,02· 10" rno1c kul a / mo1 ~,", 10" rno1ek-u1a 3 5,6L1mol
n(NH~.) ~ ~. ~.,~
,
Odgovor: U reakciji nastaje 10:13 mo/ekula NH3"
Rjesavanje: Prvo je potrebno napisati jednaCinu hemijske reakcije: GaGO s + 2HGf
se dobiva:
8.S. Reakeije oksiciacije i redukcije Oksidacija je svaki proces otpustanja eiektrona. Redukcija je svaki proces primanja elektrona.
Pri odvljanju mnogih hemjjskih reakcija dolazi do oksidacije i redukcije. Na primjer (SI. 86):
n(HC~k2-n-{CaCf2)
Umjesto ko/iCine tvari (n) uzlma se odgovarajuca vrijednost mlM, jer je po~
Fe + CuSO,
~
FeS0 4 + Cu
trebno izracunati masu: m(HCi) = 2. m(CaCI,) M(NC!)
M(CaCI,)
oksidacija
M(HCf) se prebacuje na desnu stranu jer je to poznata vrijednost M(HCI)=36,5glmol, M(GaCI2 =1IOglmol, pa je:
m(CaCl,) M(CaCl,)
m( HCl)." ~-----·2·
.
_ M(RCI)
SSg ·236,5g =}ri5g llOg/mol
Odgovor: Potrebno je uzeti 36,5g He/,
redukcija
Demonstracioni eksperiment U casu uliti ra5tvora kuprum(II)-5ulfata (GuSO,J i uroniti ieljezn; predmet (ekser), tako da je jedan dio u rastvoru,a drugi dio van rastvara. Poslije odre6e~ nag vremena na dijelu zeljeza koji je uronje~ u ras~ tvor CuSO izdvaja 5e bakar (Cu) crvene boje. 4
Primer za izracunavanje: !\fa O$novu jednacine: tzracunaii koiiko
-7
3H2 + N2
2NH3
ce nastati mofekula amonijaka~ aka reaguje 5,6L H2 pri ST?
(zracunavanje: Na osnovu uputstava u prethodnom primjeru, rad; se nB sljedeci nac;n:
3H2 + No V=5,6L niNFL) 2
2,,!'i, N~?
_ 2 ntH,) ~ 3=> n(NH) ~ 3' n(H,)
Umjesto KoliCine Ivari n(NH} uzima se vrijednost N(NH)INN a umjeslo n(H2 ) vrijednost V(H2 )/Vm, pa je:
N(NH1 ) NA
2 1/(NH j )=:, N(NH,) ~2:..v(NH3 )N A 3 Vm . 3 Vm
Oksidacija i redukcija vrse se istovremeno. Ook se jedna tvar oksiduje druga se mora redukovatL Elektron8, koje otpusta jectna tvar, mora primiti druga tvar. Zbog toga se ovi procesi nazivaju jednim imenom r~dok~ proces ! iii redoks~reakciie. Nazlv redoks nastajs saZ!manjem naziva REDukcija I OKSidacIJ8. Redoks reakcije se predstavljaju redoks jednacina·· rna. Koeficijenti uz tvari koje ucestvuju u hemijskoj reakciji odreduju se na osnovu otpustenih i prim!jenih elektrona. U redoks reakciji:
H2 S + HN0 3 ~
NO + S + H2 0
potrebno je prvo odrediti koji 5e atomi oksiduju, a koji redukuju:
SL 86. - Reakcija teijeza i bakar(//)-suffata
Oa bi dosio do redukcije. moraju postojati tvar! koje 6e dati
elektrone. Tal
106 • Oksidaciono stanje oksigena i hidrogena 5e ne mijenja • S U H 2S ima oksidacioni broj (-2), a prelazi u elementame stanje i oksidacioni broj je 0 • N U HN0 3 ima oksidacioni broj (+5) i prelazi u NO gdje je oksidacioni broj za N (+2)
S-2 -7
107
Hemljske reakcIJ8
SO + 2e-
2
3 6
3
2
K 4[Fe(CN)61 00 oksidaclje ce doci aka pos~ toje tvari kale mogu primiti elektrone i nazivalu se oksidadona sredstvs. To su nemetaIi. Najbo/fa oksidaciona sred* stva su oksigen i halogeni ele*
[Ag(NH3M' + 2H'
Fe4[Fe(CN)6], + 12KCI
plav
-) Ag' + 2NH 4 '
Nastajanje i reakcije komp!eksnih spojeva imaju znacaj u analitickoj hemijl, sto ce biti obradeno u 1/ razredu. Poseban znacaj imaju kompieksni spajevi metala, koji cine prstenaste iii helatne komplekse (h!orofil, he~ moglobin). Detaljnije 6e biti obradeni u IV razredu_
SI. 89. - Talo9 AgCI
8.7. Hemijske reakcije nastanka taloga
St. 87. - Rastvor CuS04
Joni i molekuli u rastvorima medusobno reaguju i daju spojeve razlicitih osobina. U tim reakcijama cesto nastaju teska rastvorni spojevi, pa S8 kao rezultat hemij* ske reakcije pojavljuje talog. Ako 58 pomijesa natrij-hlorid (NaCI) i srebro-nitrat (AgNO,) nastaje bijeli talog srebro-hlorida (AgCl): AgNO, + NaCI
-7
Agel + NaN0 3
Mijesanjem rastvora ferum(!!!)~h!orida (FeC!3) i natrij~ hidroksida (NaOH) nastaje crvenosmjedi talog ferum(III)-hidroksida [Fe(OH)31 :
[Cu(NH 3 )J S0 4
Nastali tetraamino-bakar(II)~su[fat je indigo plave boje. Jon [Cu(NH 3 )J2 + S8 ponasa kao zasebna cjelina, kao i drugi joni. Spajanjem sa razlicitim jonirna daie spojeve razlicitih osobina. Vodeni rastvor kalij-heksacijano-ferat(II), K4 [Fe(CN)61 je bezbojan, sto znaGi da je heksacijano-ferat(ll) jon [Fe(CN)61 4' bezbojan:
3K [Fe(CN),l + 4FeCI 3 -) 4 bezbojan
S8 raspada:
Kompleksni spojevi nastaju ostvarivanjem koordinativne veze centra!nog atoma i liganadH. Veza izmedu centralnog atoma (jona) i liganada je stabilna, pa taj dio mole kula cini cjelinu. U vodenim rastvorirna dlsosuju, a jedan od jona je u obliku kompleksa. Reakcijom bakar(II)-sulfata i amonijaka nastaje Korn· pleksni spoj tetraamino-bakar(II)-sulfat: -)
Sa ferum(III)-hloridom (FeCI,) reaguje i nastaje spoj plave boje ferum(III)-heksacijano-ferat(lI) (Fe4 [Fe(CN).JJ:
Kompleksni joni se mogu razoritL Diamino-argentum(l) jon [A9(NH')21 u kiseloj sredini
Stehiometrijski koeficijentj na desnoj strani jednaCine odreduju se na osnovu broja atoma no. iijevoj srrani, jer broj atoma na lijevoj strani mora biti jednak broju atoma na desnoj strani.
CuS0 4 + 4NH3
4K+ + [Fe(CN),l'" bezbojan
menti.
Broj otpustenih elektrona j broj primljenih eiektrona mora biti jednak. Sa strane 5e pise broj primljenih ! otpustenih elektrona. Najmanji zajednicki sadrzalac za bro) primljenih i otpustenih elektrona U ovoj reakciji je 6, Dalje se radi ovako: za S je 2 u 6 je 3 puta i to se pise u pro· duzetku, za N je 3 u 6 je 2 puta i to 5e pisE:! u produietku. To znaci da U ovoj reakeiji moraju ucestvQvati 3 atoma S, a oni se nalaze u 3 mole kula H 2 S i 2 atorna N. 8 oni se nalaze u 2 mole kula HN03 " To se pise:
8.6. Hemijske reakcije kompleksnih spojeva
-)
FeCI 3 + 3NaOH
-7
Fe(OH)3 + 3NaCI
Hemijske reakcije, cijim odvijanjem nastaju talozi, su vrlo ceste i znacajne reakcije.
Sf, 88. - Nastajanje komplek* snag spoja [CuINH:;!.JS04
SI. 90. - Talog FeIOH) 3
108
109
8.8. Hemijske reakcije razgradnje cvrstih wari
Koristi se jednaCina hemijske reakcije. Na osno~u jed~acin~ se p?~tavlja ~d~os ~~oja ma/ova nastaiog oksigena (02) i kalij-hlorata kOJl reguje. Iz Jednacme se Vldl da je.
Ako se na kamen kreenjak iii kaleij·karbona1 (CaC0 ) 3 djeluje rastvorom hloridne kiseline (HCI), dolazi do hemijske reakcije u kojoj se razgraduje kristalna reSetka CaC03 : CaC03 + 2HCI
n(02) _ =;I co> n(0 )=;I n(KGIO) 2 nIKGIO) 2 2 .. . . _. zamjenom vrijednosti n sa odgovaraju6im vrijednostima I sredlvanjem jednacme dob;va se:
-7 CaCl, + Hp + CO,
V(02)~
Aka se na cink-oksid (ZnO) djeluje rastvorom sulfatne kiseline (H2 S04 ) dolazi do razgradnje eink.oksida. Pri tom se odvija sljedeca hemijska reakcija: ZnO + H2 S04
-7
:2 . -M(KC!0 3)
-7
Hemijske reakcije razgradnje cvrstih tvari su znacajne reakcije i imaju raznovrsnu primjenu u hemijskim laboratorijama i industriji.
4. Oksidaciona sredstva:
a) daju e-
b) primaju e-
+2 -2
~
MgO
Mg2+ + 2e·
2
-7 2MgO
13. Tetraamin-kuprUm(U):sulfat (__._-----1 disosuje," ____ ~ __'"'_ + S04 2 -
1_ Hemijska reakcija je: a) topljenje NaGI b) nastanak NaGI c) rastvaranje NaC!
b) otpustanje e-
= 0,27 L
D - Popunitf prazna mjesta u hemijskim jednacinama
A ~ Zaokruziti slavo ispred tacnog odgmfora
a) udruzivanje e-
-122,55glmol . 22,4Umol
2Mg + O2
Pitanja i zadaci za ponsv/jan/e
3. Oksidacija je:
= -2
o + O2
Rjesavanje:
Sf. 91 - Rastvaranje Caco.} sa He!
a) element!
. Vm
12. Napisati stehfometrijske koeficijente u redoks-jednaCini: Mg + 02 -7 MgO
ZnS0 4 + Hp
2. Hemijskim formulama se predstavliaiu:
M(KGIO) = 122,55glmol
Izracunavanje: Dato je: m(KcI03)=lg; Trazi sec V(02) =?
U 10ku nekih hemijskih reakeija dolazi do razgradnje kristalne resetke tvari koje reaguju. Od tvari U Gvrstom stanju nastaje rastvor.
b) spojev;
14. Cink-oksid reaguje
sa sulfatnom kiselinom: _ _ + H 2 S04
+ H2 0
IE - Spojiti /ijevu i desnu stranu
c) reakci.jE!
c) primanje e-
~ __
15.
c) usmjeravaju e-
5. Izmecfu nikl·sulfata (NiSO"J i natrij-hidroksida (NaOH) odvija se reakcija: a) nastanka kompleksa b) redukcije c) nastanka taioga
a) oksidacija b) redukcija c) egzotermna reakcija d) endotermna reakcija e) energija aktivacije
f) otpustanje elektrona g) prelazno stanje h) izdvajanje toplote i) primanje elektrona j) dovocfenje toplote
al bi ci
dl ei
B - Zaokruiiti tacan odgovor Naziv
Formula
6. Reaktanti nastaju u hemijskoj reakciji: 7. DH u egzotermnim reakcijama fma znak ( % ):
8_ Kompleksni spoj KJFe(GN!J je bezbojan: 9. Oksidacioni broj S u H2 S je (+2): 10. Reakcija: N5+ + 3e- -7 fV2+ je redukcija:
da
ne
da da
ne fie
da
ne
da
ne
Diamino-argentum(!)-jon PbS
~
__________~~____________-t__________~N~ik~l-h~;d~'O~k=S=;d AlGI:.>
C • Dopuniti prazna mjesta u zadacima 2KGI0:3.._ -7 2KGI + ~92m=lg v=" Izracunati zapreminu nastalog oksigena (0 ) aka reaguje Ig KG/Os.
11. Na osnovu jednaCine hemijske reakcije:
2
lYimomena:
Svaki tacan odgovor vrednuje se sa jedni~ bodom.
Dejena se odreauje na osnovu jednaCine: oCjena= N . 5 N - ostvareni bra] bodoV8,' No - moguci bra] bodova 0
i
I
__________1 •
i 10
\/Jezbe
VJEZBE Vjezba broj 1. Destiiacija i filtriranje Destilacija i filtriranje su objasnjeni u dijelu 1.7, kao i aparatura kOja 5e pri tom koristL Da bi svi iii ve6ina uce~ nika magli uradjti ave vjezbe, moze se raditj i jednostavnijorn aparaturom koja 5e lakse obezbjeduje.
SI. 92. - Dest/lac/ja vode
Potrebne nemikalije: veda, tinta, rastver bakar(II)suUata (CuS0 4 ). Polreban priber: zeljezni stalak, hvataljka, epruveta z,.~. odsisavanje, gumeni eep, staklene cjevcice, gumena CnjGVEl, epruveta, casa od 250ml, plamenfk. izvodenje vjezbe; u epruvetu za odsisavanje staviti ~.rn! ra~~vora tinte l!i rastvora bakar(II)-sutfata (CuSO4)' 0as~W.HI aparaturu kao kao na slid 92. Zagrijavati polako "~adrzaJ. u epruveti za odsisavanje. U obicnoj epruveti koja J8 urorljena u haladnu vodu sakuplja S8 bezbojna tocnost. Objasnjenje: destilacija je objasnjena u dijelu 1.7.
a
b) Filtrinmje b
Polrebne hemikallje: samljevena kreda, veda. , Potreban pribor: lijevak, filter·papir, erlenmajer, casa, stakleni slapici. ~ . Izvoa"nie vjezbe: izrezati filter papir (SI. 93. a), u liJENak staviti Hlter~papir (SI. 93. b), a onda lijevak staviti roa .atvor erlenmajera. Iz case niz stakleni stapic sipati smjesu vode i krede(SI. 93. c). Objasnjenje: filtriranje je detaljno objasnjene u dijeiu 1.7, Vjezba broj 2. 0
odrzanju mase
a) Aeakcija zeljeza i bakar(II)-hlarida (CuCl ) z Potrebne (CuGI,)
hemikallje:
Izvodenje vjezbe: u cep se zabije ekser duzine oko 113 duzine epruvete. U epruvetu se stavi rastvor CuCl 2 (aka 1/3 zapremine epruvete). Zatvori se epruveta cepom sa ekserom (St. 94 ) i onda 58 izvaga. Epruveta se okrene take da ekser bude u rastvoru GuCI 2 . Postije odredenog vremena na ekseru se izdvaja sloj bakra. Epruvetu sa cepom i ekserom ponovo izvagati. Masa se nije promijenila. Objasnjenje: ovdje vrijedi Zakon 0 odrzanju mase koji je objasnjen u dijelu 2.1. b) Odredivanje sastava ziva(lIj-oksida (HgO)
a) Deslilacija vade
Pmvjera zakona
111
rastvor bakar(ll)-hlorida
Potreban pribor: epruveta, gumeni eep, zeljezni ckser, vaga.
c SI. 93. -Filtriranje a) priprema filter~papira b) postavljanje filter papira u lijevak c) fI1tnranje
Potrebne hemikalije: Ziva(ll)-oksid (HgO), veda. Potreban pribor: epruveta, reagens~boca, casa, 2 tepa, staktene cijevi, gumena crijeva, stezaljka, grija!ica. izvodenle vjezbe: u epruvetu staviti 29 ziva(II)-oksi~ da. Priprerniti aparaturu prema sUci 95. Puhnuti u djev koja treba da ide Ll epruvetu da bi se cljev koja ide iz reagens~boce u casu napunila vodom, a onda se steza!icom zatvori gumeno crijevQ, Prijs spajanja aparature treba izvagati: 1. epruvetu zajedno sa 2g HgO, 2. bocu sa vodom, 3. praznu casu u koju 6e se hvatati istisnuta voda. Grijatlcom se zagrijava HgO u epruveti, s tim da se stezalica otvori. Reagens~boca S8 puni izdvajenim oksi~ genom (02) i potiskuje vodu u casu. Reakcija je zavrsena kada prestane prelaziti voda iz reagens~boce u casu i kada 58 izdvoji tiva u epruvetL Poslije toga se saceka da se epruveta ohladi a onda se vaga: I. epruveta sa zivom - iz razlike mase epruvete sa zivorn I prazne epruvete izracuna se masa zive; 2. boca sa vodom i eksigenom, 3. casa sa vodom - iz razlike mase case sa YOCom i mase prazne case izracuna S8 masa lstisnute vode. 4. masa oksigena (02) nastalog zagrijavanjem HgO izracuna S8 take slo S8 od ukupn8 mase vode U feagens-boci zajedno sa oksigenom (02) ! masom istlsnute vode oduzme masa reagens-boee sa vodom prije do~ vodenja oksigena (02). Kod dobra uradene vjezbe rezul~ tati bi trebali biti sljedeti: od 2g HgO nastaje 1,85g Hg (92,6%) i 0,15g 0, (7,4%).
SI. 94. - Reakcija ieljeza i bflkar(II)-oksida
Sf. 95. ~ Odredivanje sastava iiva(II)-oksida
112
113
Objasnjenje: vjezbom se dokazuje Zakon 0 odrianju mase kojl je objasnjen u dljelu 2.1. Ovdje se koristila reakcija: 2HgO
Vjezba broj 4. Bojenje plamena
2Hg + 02
-i'
Vjetba broj3. Odredivanje molarnog volumena oksigena (02) Polrebne hemikalije: kalijum-hlorat (KeIO,), mangan(IV)-oksid (MnO) Potreban pribor: meta!ni stalak sa hvata!jkom, epruveta sa cepom, graduisana epruveta, staklena cijev, gu-
mena crijevo, pneumatska kada, grijalica. izvodenje v,lezbe: u epruvetu staviti KCI0 3 i Mn02 u omjeru 4:1 i izvagati epruvetu sa smjesom. Aparaturu sastavitl prema slici 96. Graduisanu epruvetu napuniti sa vodom i drzati zatvorenu prstom dok se ne smjesti iznad diev! I
oksigena (0).
Objasnjenje: vjezba se zasniva na reakciji:
,.. 2KGI + 30 2
\
21
M(O,)
c.
,,-,,(°2 ) Vm
ti sarno sa zastitnim naocalima. Ova smjesa laka ekspladira.
Natrij (Na)
Dobivanje olovo(II)··jodid"
Eksperirnentaino se odreduje masa i zapremina oksigena i
niO. \ ~ m(O,)
PAZNJA: KCI03 i Mn02 moraju bit; Gisti. Vjeiba se moze izvodi-
Utij (U)
Vjezba bmj 5
iVln02 2KCIOo
SI. 96. - Dobivanje oksigena
Potreban pribor: platinska iica (moze se koristiti zamjena grafitni stapiei iii "mine" za grafitnu oiovku, bunzenov plamenik i sahatno staklo. Potrebne hemikalije: koriste se rastveri iii soli u cvrstom tanju: natrijum-hlarid (NaGI), kalcijum-hlorid (GaGI?), litijum· hlorid (LiGI), kalijum-hlorid (KGI), bakar(II)-hiorid (GuCI2 ), barijum-hlorid (BaClz) i koncentrovana HCi. Izvodenje vjezbe: aka u laboratoriji postoje p!atinske ilee onda se prjpremaju ovako: u sahatno stal\lo se uHje malo koncentrovane kisennE:l j uroni se piatlnska zieB. a onda se unese u plamen bunzenove grijallce (redukcioni dio). Aka se plamen oboji bilo kakvom bo!orn to se ponavIja dok unesena platinska fica ne boji plamei-;' Tado. 5e plB: tinska zica uroni u rastvor NaG! : ovlazena unese u plamen. P!amen 6e se obojiti zutom bojom (81 97'). Piatinsku zicu ponovo treba oc:istiti sa Hei. a onda ponoviti eksperi~ ment sa rastvorom CaeL,. Pia me!) C8- bitt obojen cigla crvenom bojom. Daljim po~avljanjem postupka plamen (:8 bojiti Lie! karmin-crvenom bojom, takode i SrCI: daje karmincrvenu boiu dok CuCL. i BaCL) boje pia men zelenom bojom. KCI b~ji' plamen Iju'bk:astorn bO!OlTL Baja se bolje uocava aka se posmatra kroz koba!tno stai<;io Ako u laboratoriji nema platinskih iiea, Dnda S8 ova vjezba moze radjti sa grafitnim '·minama". Ako se OCiSC8na grafitna mina ovlazi destilovanom vodom i stavi se u cvrste soli, onda 6e se zalijepiti I~rista!i tE:; soi: koji S8 mogu unositi u plamen grijaiics-.
""
M(O ) ~ Vm· m(O,) 2
V(O,)
Vrn je konstantna vrijednost i iznosl 22,4Umal. Kad dobro uradene vjezbe rezulta! !reba da bude aka 32gimol.
Potrebne hemikatije; olovo u granuic±rna i jod (~j2). Potreban pribor: epruveta, pia men!!;, metaini stalak sa hvataljkama za epruvetu. NAPOMENA: Vjezba: se- radi U olgesteitL Izvodenje vjezbe: u epruvetu 88 stavi gramJia olova j otprilike isto toliko joda_ Epruveta 5e pricvrsti uspravno na sta!ak (SL 98.). Oprezno se zagrijava dol< ne nastanu zuti kristali u obliku listica. Ako S8 nastaii PbJ 2 rastvo~ ri u malo destilovane vode (treba paziti da 56 ne dada previse vode - potreban je zasi6en ra5tvor). To S8 prelije u drugu suhu epruvetu.
KaJij (K)
SI. 97. - Bojenje p/amena
115
114 c) U epruvetu staviti malo natrij-hlorida (NaCI) i dodati vade da se rastvori. U rastvor uroniti lakmus~papir. Ba-
Prilikom hiadenia nastaju lijepi iglicastikristali bqje ziat&. Objasnjenje: vjezbom je pokazano kako se odvija reakcija: Pb + J 2
~
ja papira se ne mjjenja. Objasnjenje: rastvori soli reaguju neutral no. d) U epruvetu staviti malo natrijumMhidrogen-karbonata (NaHCO ) (sode bikarbone) i dodati vode da se • , I rastvarL U rastvor uroniti lakmus·papiL NastaJ8 p ava
PbJ2
izmedu Pb i J 2 nastala je jonska veza (6.1.).
boja lakmus-papira. Objasnjenje: NaHCO. rastvaranjem u vodi hidrolizu-
Vjezba broj 6. Prip,'emanje rastvora zadane koncentracije Napnmena: vjezbu treba prilagoditi uslovima u -Iabo· Tmba dati vise zadataka, na primjer: pripremiti 200t'n; r.cE:;tvorD natrijum·hlorida (NaGI) koncentracije Ci''''',i}ocU,CrnOlliC. Ucenik treba da izracuna koliko je to ~Jromf-Y- !\IaCL onda 10 treba izvagati i rastvoriti u menzuri. LJrUq~ z8datak moze biti da S8 pripremi 150ml 5% rastvor8_ sescrn itt1.. konste S8 one hemikalije kajih ima u labo-t-atoriji ciclVoijno da svaki ucenik pripremi rastvor. Ne treba kmist!i: normaine posude, jer 6e se 0 tome detaljnije raditi U okviru analititicke hemije u II razredu.
Vjezba broj 7. Kil;eiimL baze, soli
Pelreone hemikalije: rastvori hloridne (HCI).sulfaiii nekih drugih kiselina, natrijum~hidroksida amol1ljum-hidroksida (NH4 0H) iii nekih drugih bfE('~. fenolftaleina, NaCI i NaHC03 u evrstom stanju. _ r~otreban pribor: stalak sa epruvetama, ea'sa ad 100mi 200mi, stakleni staple, lakmus papir. IZ'Jo,:leinie vjezbe: 8.) U dvij(;; epruvete nalit! vade. U jednu epruvetu staviii nekoilko kapi h!oridne kiseline, a u drugu sulfatne ki~ seiins. U prvu epruvetu umn!ti lakmus papir. Lakmuspap:: js postao Cl"vene boje. U drugu epruvetu staviti iakrnus~papir. on takode ima crvenu boju. Objasnjenje: rastvori kiselina boje lakmus-papir crvenom bojom. b) U dvije epruvete uzetl vade j dadati nekoliko kapi NaOH i NH,:OH. U rastvore epruveta uroniti lakmUS7papirS'. Nastaje playa boja. Objasnjenje: rastvori baza boje lakmus-papir plavam bojom.
SI. 98.
~
Dobivanje
olovo(II)-jodida (PbJ2J
je, rastvor reaguje bazno. e) U menzuru ad 100mi uliti 1ml rastvora natrijum-hidroksida, c(NaOH)=0,1 moUL i dopuniti vodom do 100ml. Rastvor prenijeti u casu od 150ml. Dodati nekoliko kapi fenolftaleina . Rastvor posiaje ijubicaste boje (81. 99), U rastvor kapalicom dodavati HCI, uz mijesanje staklenim stapi6em, dok se rastvor ne obezboji. Srojati koliko je kapi HCi dodato do obezbojenja rastvora (81. 100). Na osnovu toga izracunatJ kancentraciju He!, uzimaju6i da 1 kap zauzima zapreminu od O,05rnL
Sf. 99. - Baja fenolttafeirw.
L
baznom rastvoru
Primjer za izracunavanje Prilikom rada vjeibe 7 (e) za neutraiizaciju je utroseno 25 kapi HCI. Izracunavanje: c(NaOH) = O,lmoVL; N(kapi HCI) ~ 25;
3
V(NaOH) = 1m! = 0,001L = 1O-- L V(HCI)
=25
0,05ml
= 1,25'
to-3L
Sf. 100.
~
Baja feno/fta/eina
kise/om rastvoru
c(HC!) = ? Izmedu NaOH i Hel odvija s.e reakcija neutrafizacije: HCI + NaOH ~ NaCI + H2 0 U baznoj sredini fenofftafein Ima Ijubicastu boju. 00davanjem Hel reaguje NaOH, obezbojavanje rastvora ukazuje da u rastvoru nema NaOH. Tada je: n(HCI) = n(NaOH) Ako se umjesto n uzme C· \I, onda se dabiva: c(HCI) . V(HCI) = c(NaOH) . V(NaOH) odakle je: Q,OSmol / L
u
.117
116
Potreban pribor za izradu vjezbi
n
Stalak sa epruvetama
J
Casa
Epruveta
Epruveta (odsisna)
Staklene cijevi
Porculanska posuda Erlenmajer
Erlenmajer (odsisni)
Menzura
Ujevak
Stakleni iitapie
Porculanska teglica
Posuda Z8 destilovanu vodu
Cepav; i gumena crijeva
Kapa/ica
\ Pneumatska kada
Boce za evrste tvari
Sahatno stakfo
Reagens-boce
SpriG-boca
Bunzenov plamenik
Porculanski trokut
Spiritusna lampa
Metain; tranoine
Azbestna mreiica
118
119
Cetkfca
za pranje epruveta
Pinceta
Kasike
za hemikalije
Drvena stipaljka
fv!asice Anafiticka vaga
Tehnicka vaga
Klema
Hvataljka
Radni sfa u skolskoj hemlj"skoj faboratoriji Hvataljka sa klemom
IJ:[J.".~. . •. ~ Otrovno Metalni prsten sa kiemom
Metalni sta/ak
Nagrizajuce
EkSplozivno
Zapaljivo
Oznake za opasne hemikalije
Opasno
Radioaktivno
120
121
ODGOVORI NA PITANJA I RJESENJA ZADATAKA UVOD 2. c
I.b
3. c
4. b, c, f
5. da
2,
I.b
6. da
7, da
9. ne
8. ne
C
11. a i);
3, a
4,c
5,b
6. de.
b if;
c i i;
di h;
e ig
12. Refativna molekulska masa se dobiva elemenata koji ulaze u sastav spoja.
10. Hemija kod tvari utvrduje:
7.
ne
8. da
§abiraniem
9. ne
reaftivnih
10. da
1l1Qffi1!fmL mflsa
13. Koliko fma atoma ka/cija (Ca) u G,2mo/a atoma kafcija?
" Postojanje
• Mjesto I
MOLARNE VELICINE
obllk
Da/aienia
u prirodf
Dato ]e: n(Ca) ;;;;: ---p..,gmol
;
NA =6,02x1(J23atoma/mo!
Trail se; N(Ca)=?
Koristi se sljedeca jednaGrna:
14. Naziv
Oznaka
Vrijednost
u
1,660' 1([24g
Molama zapremina
Vm
22,4Umo!
Avogadrov broj
N
6,022 1[J2'''jedinkilmol
Solcmanova konstanta
R
8,3143JfKmol
Apsolutna nula
To
273,15"C (OK)
moqucnost
e
Unificirana atomska jedinica
mase
ail; bir" cil; dih; eig
11.
ZAKONI HEMIJSKOG SPAJANJA I.e
2. c
3. b
11.
CO
4. b
6. ne
7. ne
8. da
a: C=8: ~
NO
N: 0= _1£
16
CO2
O' C= ~
N02
N: 0= 14:
.
~.z...
Np
N: 0= 14: --.L
N2 0 S
N: O='_.J!L. 40
5. b
6
9. ne
10, da
STRUKTURA ATOMA 2, b
1. a
3, a
4, a
5, b
6. ne
7. ne
8. da
9. da
11, Koliko frna protona u 1kg profona:
12. a i j;
big;
elf;
dlh;
Dato je:
ef;
m(protona)=1kg:
m(p-l)= 1,673x1{r27kg
13. Avogadro je tvorae teorije 0 molekulima plinova. On je objasnio da: @
cestice plinova nisu nezavisni atomi, nego ._9Il1Ri£c~ evrsto JJ.9.J!.lZzanih
malekuli elementa saCinjeni su ad
ill
malekuli spaja s8stavljenf su ad razliiHtih
Istih
.ilJgma
• u jedakim volumenima razliCitlh plinova nalazi 5e 1st{ broi
atom.r 12,
atoma,
13.
a if;
b i h;
11. Gej-Usakov zakon prostih volumnih omjera g/asi:
volumeni plinova 111fJfi
ciieli
koji
_~J!.iu.
u
helJliiskQ...
nastalift reakeijom _lPedusobno se odnose kao
!:mJjevi ,
eig
Napisati elektronsku konfiguraciju atoma
N-2e _ plinovtl
d i j;
!]Jofg,!fyl&
ako je ista temperatura i pritisak.
Va/umen;
c if:
M·
4s'
12e- 3s'3p'3tf'
L ~ 8e'
2s22p6
K
1s'
~2e'
:-A';--!
L+!.i
[If] [!][IIffIl
rm
W:J flTl LLu
IITlJJJ[Il]
TraB 5e: N(p+)=?
10. ne
I
I
123 122
HEMiJSKE VEZE
14. Napisati kvantne brojeve M~Jjuske atoma mangana (2SMn): r\-Le
L·8e M-13e
3dITlDJJTOm
3SlfJ]
N,2e
,,
f n
3
I3
I0 Imi'f-t·o I "{ .. I "
I 0
1
1
1
-I
r
t II
1m
L'
"-
3
~ 3
3
..." "3 ."i 3 3 j'
-dJ±]
I
1
I
1 1
. .
331 3
1
." 3
I
'
1
31
,
I
-~'r't-J-t+Ti
-:2
' -'JlJLWTi t 11 I t I
PERIODNI SISTEM ELEMENATA 1. a
2. b
4.
6. ne
a
7. ne
8. ne
2. b
3. b
4. a
5. a
6. da
11.
aig
b ij
elf
dih
e ii
T
(1-1)2
x
(+1)2+x+
(-2)4
8. de
g, da
J-2;4 =0
H2 S04 -13. Veza izmedu atoma ka/cija (Ca) i sumpora (5)
moie sa objasniti ovako:
Prvo S8 napise ele/
K-2e- 1s2
K-2e 9. ne
ne
12, Koliki je oksidacioni bro] S u H2 S0 4 ?
2---n'-mT21
1
7
.. " -
1. c
L - 8e-
L - Boer 2s2p6 10. da ft/;-
8e
2s'2p'_
M - 6Er 3s23p4
~_S2$~
11. Nikl fma atomski bra] 28 (zsNi). Elektronska (wnfiguracija ]e:
N 2.-
M
4s' 3s'3p'3c!'
16.-
Na osnovu elektronske konfiguracije
S8
zakljucuje:
C£ii
Nikf spada u __4~_. periodu,
2s'2p'
2,8,8,2
s
+ 2e-
Ca
2+
+
2.8.8
CaS
~
padgrupu, _5_ blak, elemente,
-
JJrela4D~ ..
-;--
2,8,6
2.8.8
a po osobinama je:
a) metal
14. Objasniti vezu u mo!ekuiu amonijaka (NH) koristenjem Luisovih formula
b) nemetal
Eleiltronslm Iwnfiguracija NiH je:
a i g;
12.
c if;
b i j;
d ii;
eih
13. Kod atoma eiemenata B-podgrupa - ------BL.~/azni
7A1 K - £ifL
~mmffJJ1tL~_ popunjava S8
1~-2
d - pod/iuska
14. Povecanjem
atomskog
_-"o"-,,,oc£-nu.,,,-k,--_ atoma, se
koeficii~!)L
nemetalne osobfne
__l1rgj~ u }edna} period; PSE ___ £manilJle~ se
H-.-tf .. H
1+ -1;1 • • /-!
----Ij~.----.~-
.~l!ovecava
elektronegativnosti. Metalne osobine
1D. Objasniti Koordmativnu vezu u molekulu 50::1' Prvo se napise eiu/(Uonsi
ra5ft!.
15_ Atomski broj
Elektronska konfiguracija po pod/juskama
Podgrupa
Perioda
12
1s'2s'2p'3s"
A
3_
25
1s22s22p'3s23p6 3d'4s2
B
4.
53
1s'2s'2P'3s'3p6 3d,04s'4p6 4d,o5s'5P'
A
5.
60
1s22s22p6 3s23p'3d"4s24p'4d"4f'5s25p6 6s2
C
6_
2, _?_ 6) f{orisie se Luisove formule: ~o::s!o: H
:o~
4<
...
---p
0'
r""
o
10,
ne
124
125
DISPERZNI SISTEMI 2. c
1. b
Koristi se jednaCina hemijske reakcije. Na osnovu jednaCine se postavlja odnos braja mo{ova nastalog oksigena (02) i kalij-hJorata koji reguje. Iz jednaCine se vidl da je:
3.b
4. a
5. a
6. b
11. Osmoza je pojava difuzije mo/ekuJa
7. b
rastvaraca
8. c
9. c
10. b
koncentraciie _ u rastvor
vece
-----.!111ltala .. __ i negativne jane _kiselin~
ne
14.
ne
15. da
16. da
2 => n(O 2
2
)=
2
2-
n(KGIO,)
zam/enom vrijednosti n sa odgovara/u6im vrijednostima i sredfvanjem jednai5ine dob/va se:
osta,~.
VIO2.) = :> 2_ .
. _ _1_"__._ . 22 4Umal = 67,2L = 027 L 122,55glmol' 245,1'
17. ne
12, Napisali stehiometrijske koeficijenle u redoks-iednaCini'
18. I
Date ie: V = _.QJR_;
=
koncentraciie
12. Soli su hemijski spojevi koji -----.-Lastvaranie~ u vodi daju pozitivne _ _-J;",o",n"e_
13.
n(O) n(I(GIO)
kroz polupropusnu membranu
c(NaOH) = _ 3mo/IL;
.(Iff.sfi
Riesavanje:
M(NaOH) = 40glmol
-I-
o 02
1-2
-2
1_4_
2
m(NaOH) C~ a(NaOH) ___L
M(NaOH) ~ 3moll' .. O,5L_ 40glmol = .
.!iIl!L..
__4_1
19. /{o/iko treba secera da se pripremf 600g rastvora u kome je maseni udio secera 8%?
~ _ _--,,-I_~. _ _ _ _
- - - _..... _ . _ - -
-1
2Mg +
fzracunavanje: ~
600g;
MgO
-:;, fvlgO
Trazi se: m(NaOH) =?
Daio je: m(R):
Mg+02
Traii se: mrs) :::;;; ?
2MgO
13. Tetraamin-Iwprum(ff}-sulfat ~rCu(NH31\>S04flj dfsosu/e: [Cu(NH:J2S0J -7 [Cu(NH3 Ji2 +
+S0<1 2 20.
a ij
bit
cig
dii
eth
21. Jednacina disocijacije magnezij-hidroksida, Mg(OH)2je: Mg(OH)2
~
Mg"
+
15.
2-0H
22
I I L
eil!
bii
eig
di/
16. Naziv
Formula
Naziv
Formula
Hloridna ki-r;elina
Hel
Amonij-hidroksid
NHpH
Fosfatna klsellna
H 3P04
Barii~hidroksid
8a(OH)2
CaS04
Natrij-fosfat
Nal'°4
NaHCq,
Hidronij-jon
HP'
I'-----.. Kalcij··sulfat !, NatriJ-hidrogenkarbonat
HEMIJSKE REAKCIJE i.b
aft
2. b
3. b
I
~ormUI£
-+_~______
N_"_Z_h_' _ _ _ _ _ _l_,
.. ' _____
,
~~.--_.---.-~- ~._~ _ _~--I~~~m(III)-heksaCljanO-ferat(ll) IP',",'
'Y2'
i
! II
, - argentum(!) jon Diamtno ~
5. c
11. Na osnovu jednacine hemijske reakcije:
6. ne
7. da
,?'!5.QIQ3 -? m~lg
8. da
9. ne
PbS
2KCI + .:}Qg
V=?
izracunati zapreminu nasta/og oksigena (02) ako reaguje 19 KCf0
Izracunavanje: Data je: m(KcIO,,!=lg; Trail sec V(02) =?
10. da
MIKeIO,,! = 122,55g1mol
3
i
I
I
4.b
--I
Olovo(I/)-sulfid
Ni(OH),
Nikl-hidroksid
AICI 3
Aluminij-hlorid
.
4.4. Elementarne cestiee ...
SADRZAJ 1. UVOD 1. i. Porijeklo naziva hemija. 1.2. Predmet izuc3vanja hemije.
i .3. Hemija u svakodnevnom zivotu . 1.4. Hemija i druge prirodne nauke . 1.5. Naucne metode. 1.6, Podjela tvari 1_7. Razdvajanje tvari 1.7.1. Filtriranje iii cijedenje.
1.7.2. Destiiacije 1.7.3. Subfimacija . 1.7.4. Piokristalizacija .. 2. Z/\XON1 HEMiJSKOG SPAJANJA 2.1. Period air·!emi.ie . 2.2. Zakon 0 odrz.anju mase 2.3, ZakOl"I stalnih ornjera masa. 2.4. Zakon umnozenih omjem masa. 2.5. Zakon spojnih omjera masa . 2,6. Daltonov3 teorija aloma.
2.7. Zakon prostih volumnih omjera. 2.8. Avogadrov zakon ;3,
,.",,7 """",,7 ,.""".,.8
"".9 , , . , , , . , , ,. ... , , 9 " " . " " " .... ,,10 , 10
, , . , , , . , , , , , , , , , , , , , , , , 11 , . , , , , , . , , , , 11 , 12 , . , , , , , 12
. , , , , . , , .. , ,.,., ....... ,
14 15 16 16
,··,17 , 19
,..20 ,. ,. ,. . 20
".,.24
32. 8ojl-Mariolov zakon ".,.24 3.3. Gej-Lisakov zakon , .. , . " . " " , . " " , ,.25 3.4. Apsolutnn temperatura> ., ., ,. .. 26 3.5. Opca jednacina gasnog stanja . ,27 3,6. fv'IasE' najsitnijih testiea tvari, 27 3.6.1. Unificifana atomska jedinica mase (u) " ,27 3.6.2. Helativna atomska masa (Ar) . 28 3.6.3. Reiativna molekulska masa (Mr). ....... 29 3.7. Koiicina iii rrlllOzina tvari (n) . . , .. 29 3.7."1. Molama masa (M). , " , . , , ...... , , , , , , , , . , ,. . , , . , , 31 3.7.2, h/loiarne, zaplemina (Molvolumen), V m . , , , .31 3.7.3. iVialami (Avogadrov) broj, N A • " " " 32 3.2 izracunavanje procentnog sastava spoja .. " " " " 33 3.9. Sastavljanje formule spoja na osnovu hemijskog sastava. , , , , , , , , . , ,. , , , . , . 33 4. STRUKTURA ATOMA 4.1. Pojam atoma. 4.2. Grada atoma .. Lj .3. Dimenzlje atoma .
4.8.3. Hidrogenov linijski spektar 4.8.4. Borov model atoma. 4.8.5. Energetski nivoi - elektronske Ijuske. 4.8.6. Energetski podnivoi - eiektronske podljuske ..... 4.8.7. Orbltalni nivoi - orbitale. 4,8.8. Pisanje elektronske konfiguracije . 4.8.9. Kvantni brojevi ........ 4,8.10. E!ektronska kontiguracija i osobine e!ernenata- .. >
MOLARNE VEUCINE
3.1. VeiiCine koje odreduju stanje gasa .
4.4.1. Mase elementarnih cestiea . 4.4.2. Nae!ektrisanje e!ernentarnih cestlea .. 4.4.3. Kretanje elementarnih cestiea. 4,5. Atomski broj (2). 4.6. Maseni broj (Am) 4.7. Izotopi . 4.8. E!ektronski omotac . 4.8.1. Planetarni model atoma 4.8.2. Kvantna teorija elektromagnetnog zracenja ....... .
, .. , .. , , . , , .. , .36 ,. ,. 37
.."."".37
••••••••••
,
,. 38 ,. 39 , , , 39 .39 .39 ,40 ..40
,. 41 ,42
.43 ,43 ,44
,45 , ,46 ,46
••••••••••
5 PERIODNI SlSTEM ELEMENATA 5.1. Pry! pokusaji klasifikacije elemenata 5.2. Zakon periodicnosti. 5.3. Tabliea periodog sistema elemenata
. .48
" . 50 .5i
.51 .52
5.4. Grupe i periode u PSE . 5.5. PSE i elektronska konfiguracija . , 5.6. PSE i osabine elemenata .
.53 . . 55
6. HEMIJSKE VEZE 6.1. Jonska veza . 6,1.1. Jonska kristalna resetka ... 6.2. Kovalentna veza . 6.2.1. Jednostruka kovalentna veza . 6.2.2. Dvostruka kovalentna veza. 6.2.3. Trostruka kovalentna veza 6.3. Hibridizacija orbitala . 6A. Koordinativna veza . 6.5. Palamost molekula . 6.6. Hidrogenova (vodlkova) veza. 6.7. Atomske kristalne resetke. 6.8. Molekulske kristalne resetke 6.9. Metalna veza. 6.9.1. Valentna i vodljiva vrpea . 6.9.2. Metalna kristalna resetka 6.9.3. Osobine metala. 6,9.4. Legure metala . 6.10. Valencija . 6.11. Oksidadonl broj.
,38 .38
,59
,60 ,62 ., 62
65 ., 66 ,67 ,68
.69 ,7'1
.71 .7-1
.. 72 ..,72
" 73
...........
. . 73 ,74 ,74
.75
7, DISPERZNI SISTEMI 7,1. Gruba disperzni sistemi • suspenzije .. 7.2. Koloidni disperzni sistemi • koloidi .... 7.3. Fino disperzni sistemi. Rastvori iii otopine . 7.3.1. Rastvaranje motapanje. 7.4. Sastav rastvora. 7.4.1. Masena koncentracija (g) .. 7.4.2. Kolicinska koncentracija (c). 7.4.3. Maseni udio (w). 7.4.4. Volumni (zapreminski) udio (v) .. 7.5. Rastvaranje cvrstih tvari u tecnostima . 7.6. Rastvaranje tecnosti u tecnosti .. 7.7. Rastvaranje gasova u tecnostima. 7.8. Povisenje tacke kljucanja i sniienje tacke mrinjenja rastvora. 7.9. Difuzija 7.10. Osmoza .. 7. i i. Jonski disperzni sistemi 7.11.1. Rastvori neelektrolita i elektrolita. 7.11.2. Elektroliticka disocijacija 7.11.3. Jonizacija. 7.11.4. Stepen disocijacije. 7.11.5. Kiseline 7.11.6. Baze ili iuzine. 7.11.7. Teorija 0 kiselinama i bazama. 7.11.B. Soli. 7:11.9. Hidroiiza soli 8. HEMIJSKE REAKCIJE 8. i. Pojam hemijske reakcije. 8.2. Jednacine hemijskih reakclja .. 8.3. Tok hemijske reakcije . 8.4. \zracunavanje na osnovu hemijskih jednaCina .. 8.5. Reakcije oksidacije i redukcije . 8.6. Hemijske reakcije kompleksnih spojeva. 8.7. Hemijske reakcije nastanka taloga. 8.8. Hemijske reakcije razgradnje Gvrstih tvari
VJEZBE broj 1. Destilacija i filtriranje .. broj 2. Provjera zakona a odrzanj\~ mase broj 3. Odredivanje molarnag volumena oksigena (° 2 ), broj 4. Bojenje plamena ..
Vjeiba Vjeiba Vjezba Vjezba Vjezba Vjezba Vjezba
broj 5. Dobivanje olovo(Il)-jodida (PbJ 2 )
bro) 6. Pripremanje rastvora zadane koncentracije .. bra] 7. Kiseline, baze, soli .
.79 . .. 79
.80 . .. 81 ..81 .81 .82 ..83 .84 . ... 85 . .. 86 . .. 87
..87 .89 .89 .. 90 ..90 .. 90 · . 91 ..92 .. 93 ..94 . .. 95 .96 .97
.100 .100 · . 101 · . 103 · . 105 .106 .107 .. 108 · . 110 .110 · . 112 . ... 113 ....... 113 . .. 114 . .. 114
POTRE6AN PRIBOR ZA IZRADU VJEZ61 .
· 116
ODGOVORI NA PITANJA I RJESENJA ZADATAKA
· 120