Trinom - Kemija.pdf

TRINOM d.o.o.  pripreme za državnu maturu i prijemne ispite

1

URED i NASTAVA: Ulica Ruđera Boškovića 3, Zagreb TEL./FAX: 01/ 6672 404, GSM: 098 773 875

www.trinom.hr

 Karmen Holenda, prof., studeni 2010. Nijedan dio ove skripte ne smije se preslikavati niti umnožavati na bilo koji način, bez pismenog dopuštenja nakladnika.

Za internu upotrebu.

KEMIJA NA DRŽAVNOJ MATURI U RH Svrha ovog priručnika je pomod učenicima da se upoznaju s detaljima i provedbom mature iz kemije. Obrazovni ishodi Obrazovni ishodi koji de se ispitivati obuhvadaju gimnazijsko gradivo kemije svih četiri godina školovanja, a podijeljeni su u slijedede tematske cjeline: tvari, građa atoma, periodni sustav elemenata, kemijske veze, građa molekula, plinovi – tekudine – krutine, kemijska simbolika i temelji kemijskog računa, kemijska reakcija, otopine, kiseline – baze – soli, kemijska ravnoteža, termokemija, kinetika kemijskih reakcija, elektrokemija, eksperimentalne tehnike, interdisciplinarni sadržaji, deskriptivna kemija. Tematske cjeline su u skladu sa Ispitnim katalogom za kemiju. U zadadama kemije na maturi provjerava se poznavanje i razumijevanje kemijskih pojmova, kemijskih formula, jednadžbi, zakona i teorija te sposobnost korištenja kemijskog simboličkog jezika pri kvantitativnom i kvalitativom opisivanju tvari i kemijskih promjena. Traži se i sposobnost tumačenja tabličnih i grafičkih prikaza koji predstavljaju odnost među različitim veličinama, vrstama podataka i informacijama.

Struktura ispita Matura iz kemije polaže se pismenim putem. Ispit se sastoji od dva dijela: I. dio – zadatci višestrukog izbora, 90 minuta, 40 zadataka i II. dio – zadatci otvorenog tipa, 120 minuta, oko 10 zadataka. Tijekom rješavanja prvog dijela ispita nije dopuštena uporaba džepnog računala. Tijekom drugog dijela ispita dopuštena je uporaba džepnog računala, tablice periodnog sustava elemenata i crtadeg pribora (trokuti, ravnalo i sl.). Tablica PSE i tablica najčešdih prirodnih konstanti koje su potrebne u kemijskom računu, dobivaju se zajedno sa ispitom. Raspodjela ispitnih pitanja po kategorijama je: 20% zadataka pripada nižim kategorijama znanja prema Bloomovoj taksonomiji, 60% zadataka propituje razumijevanje i uporabu znanja, a posljednjih 20% zadataka su problemski zadatci. Zadaci s ponuđenim odgovorima (a, b, c zadaci) donose jedan bod i takvih je 40 zadataka u prvom dijelu ispita što znači da je ukupan broj bodova u prvom dijelu ispita 40 (četrdeset). Drugi dio ispita sadrži zadatke u kojima treba u potpunosti odgovoriti na postavljeno pitanje punom rečenicom, napisati jednadžbe kemijskih reakcija, izračunati neke vrijednosti, nacrtati strukture molekula, ispuniti tablice ili nacrtati grafičkim prikazom rezultate mjerenja. Takvi zadaci donose različit broj bodova, od jednog boda do šest bodova, a ukupno 60 (šezdeset) bodova. Suma bodova u prvom i drugom dijelu ispita je 100 (sto). Koliko bodova je potrebno da bi se položila matura iz kemije ovisi o rezultatima generacije. Preporuča se postidi najmanje 50% riješenosti testa ili 50 bodova. U 2010. godini bilo je potrebno ostvariti namanje 21 bod da bi se položila matura.

Kako se pripremiti za ispit Tijekom priprema za maturu učenici mogu rabiti sve kemijske udžbenike, prateda nastavna sredstva i materijale koje je tijekom njihova školovanja odobrilo MZOŠ RH. Korisno je pregledati i osnovnoškolske udžbenike jer sadrže mnoštvo pokusa, njihovih opisa, odgovarajude slike i zaključke. Također je dobro pogledati natjecateljske zadade s državnih natjecanja iz kemije koje se nalaze na Internetu : www.eskola.chem.pmf.hr, pri čemu treba obratiti pažnju na stil zadataka i oblik pitanja. Vedina zadataka za natjecanje je zahtjevna pa treba znati da se takvi zadaci ne koriste za potrebe mature. Na internetskoj stranici Nacionalnog centra za vanjsko vrednovanje : www.ncvvo.hr također postoje zadade iz kemije preko kojih maturanti mogu provjeriti svoje znanje. Detaljnjije informacije o Nastavnome planu i programu iz kemije za gimnazije mogu se pronadi na internetskoj stranici: http://dokumenti.ncvvo.hr/Nastavni_plan/gimnazije/obvezni/kemija.pdf.

«Nema lakog puta do uspjeha. Uz našu pomoć bit će manje teško.»


2


www.trinom.hr

I. CJELINA: TVARI, KEMIJSKA SIMBOLIKA Tvari Sve što je oko nas bilo da je u sastavu žive ili nežive prirode načinjeno je od tvari. Tvar je sve ono što ima masu i zauzima neki prostor. Tvari se međusobno razlikuju po svojstvima (fizikalnim, kemijskim i biološkim). Neka fizikalna svojstva tvari su: gustoda, masa, oblik, volumen, tvrdoda, lomljivost, savitljivost, istezljivost, točka tališta, točka vrelišta, električna provodnost, reakcija na privlačnu silu magneta. Neka kemijska svojstva tvari su: boja, zapaljivost, inertnost i reaktivnost. Neka biološka svojstva tvari su: ljekovitost, otrovnost, štetnost, zagušljivost. Neke najpoznatije prirodne tvari su: drvo, voda, zrak, sol, mramor, zlato, sumpor, dijamant. Neke umjetne tvari su: lijekovi, plastika, kozmetika, sredstva za pranje, čiste kemikalije. Suvremeni uređaji i metode omoguduju da se posredno ili neposredno vidi građa tvari. Danas se takvim uređajima može dokazati starogrčka ideja o čestičnoj građi. Zato kažemo da su tvari građene od malih čestica koje mogu biti atomi, ioni i molekule. Prema svojem sastavu (građi) tvari u prirodi su najčešde smjese, a vrlo je malo čistih tvari. Smjese tvari mogu biti heterogene i homogene. Heterogene smjese sadrže dvije ili više tvari, a čestice tvari se mogu razlikovati okom, povedalom ili mikroskopom po svojoj veličini, boji, obliku i drugim fizikalnim svojstvima. Heterogene smjese su najčešde krutog agregacijskog stanja ili imaju kombinaciju tvari krutog i tekudeg agregacijskog stanja. Za primjer heterogene smjese može se uzeti pijesak, granit ili vegeta. Heterogene smjese možemo razdvajati na sastojke metodom filtracije, sedimentacije ili centrifugiranja, pri čemu se čestice razdvajaju na temelju neke fizikalne osobine (npr. veličine). Homogene smjese sadrže dvije ili više tvari pri čemu su njihove čestice vrlo male i ne mogu se vidjeti nikakvim pomagalima. Čestice su međusobno pomiješane na molekularnoj razini. Homogene smjese su najčešde tekudeg agregacijskog stanja, ali ima i plinovitih i čvrstih smjesa, npr.: voda iz rijeke, zrak. Homogene tekude smjese možemo razdvojiti destilacijom na sastojke zbog osobine različite točke vrelišta pojedine tekudine. Ostale metode razdvajanja homogenih smjesa su npr. kromatografija i kristalizacija. Čiste tvari u prirodi su rijetke, ali ih ipak ima. Takve tvari sadrže samo jednu vrstu čestica. Neke prirodne čiste tvari su zlato, živa, sumpor. Kemikalije proizvedene u industriji vedinom su čiste tvari. Čiste tvari se dijele na elementarne tvari (npr.; klor, natrij) i kemijske spojeve (npr.; sumporna kiselina, natrijev bromid). Razlikujemo fizikalne i kemijske promjene tvari. Kod fizikalnih promjena, vrsta tvari ostaje ista, a mijenja se agregacijsko stanje, oblik ili neko drugo fizikalno svojstvo. Prilikom kemijskih promjena mijenja se vrsta tvari, od početne, jedne ili više tvari, nastaju nove tvari drugačijih svojstava. Više informacija o fizikalnim promjenama tvari govori se u cjelini broj VII.

Primjeri zadataka 1. Navedene tvari razvrstajte na elementarne tvari, kemijske spojeve, homogene i heterogene smjese. Znakom X označite kojoj vrsti pripada pojedina tvar. Tvar goveđa juha motorno ulja kvarcni pijesak dijamantni prah vodovodna voda platina kuhinjska sol magla

Homogena smjesa

Elementarna tvar

Kemijski spoj

Heterogena smjesa

2. Navedene tvari razvrstaj u pripadajude skupine tako da slovo koje se nalazi ispred tvari upišeš na odgovarajudu praznu crtu: A nafta D kalcijev karbid G ugljikov(II)oksid Elementarne tvari:______________ B dušik E morska voda H magnezij Kemijski spojevi:________________ C fuleren F sumpor I magla Smjese:________________________ 3. Koje svojstvo uzorka nije upotrebljivo za identifikaciju tvari: a) masa uzorka b) talište uzorka

c) gustoda uzorka

4. Metali imaju slijededa karakteristična svojstva: a) svi su metali krutine pri sobnoj temperaturi c) vedina metala dobro provodi toplinu i električnu struju

d) vrelište uzorka

b) svi metali imaju visoko talište d) vedina metala ima gustodu samo malo vedu od gustode vode

5. Koji od ponuđenih postupaka predstavlja fizikalnu promjenu? a) gašenje vapna b) termička razgradnja modre galice c) taljenje parafinske svijede d) dobivanje karamela zagrijavanjem šedera 6. Koju je od navedenih smjesa tvari mogude sublimacijom rastaviti na sastojke? a) pijesak i modru galicu b) naftalen i drvo c) pijesak i strugotine željeza d) smeđi i bijeli šeder



3


www.trinom.hr

7. Sedimentacija je izraz koji označava: a) taloženje, a potječe od latinske riječi sedere što znači sjesti ili sjedati b) sjedinjavanje, odnosno spajanje jednoga s drugim c) raspršivanje, na primjer sitnih čestica gline i pijeska u vodi d) vrsta kemijske reakcije 8. Magnetom se može razdvojiti smjesa: a) sumpora i cinka b) cinka i zlata

c) dijamanta i pijeska

d) pijeska i bakra

e) bakra i željeza

9. Nakon destilacije morske vode destilat sadržava: a) kristale kuhinjske soli b) otopinu čistog natrijeva klorida c) destiliranu vodu d) homogenu smjesu 10. Koju biste metodu predložili za dobivanje čistog natrijeva nitrata (čilske salitre)? Natrijev nitrat je topljiv u vodi. Primjenjuje se u proizvodnji dušične kiseline i u prehrambenoj industriji za konzerviranje mesa? a) filtriranje b) dekantiranje c) prekristalizacija d) destilacija e) centrifugiranje f) isparavanje Vježba 1. Nabrojene tvari razvrstajte na elementarne tvari, kemijske spojeve, homogene i heterogene smjese. Znakom X označite kojoj vrsti pripada pojedina tvar. Tvar bronca led bizmut granit kuhinjski ocat šeder zrak sumpor

Homogena smjesa

2. Od nabrojenih tvari elementarne tvari su: a) kruh, sol, ulje i šeder c) voda, zemlja, zrak i vatra

Elementarna tvar

Heterogena smjesa

b) vitamini, proteini, masti i ugljikohidrati d) grafit, helij, dijamant i rompski sumpor

3. Koju je tvar mogude sublimacijom odvojiti iz smjese s pijeskom? a) kuhinjsku sol b) jod c) željezo 4. Dekantiranje je izraz koji označava: a) postupak razdvajanja homogenih smjesa c) vrsta kemijske reakcije

Kemijski spoj

d) gips

b) odjeljivanje (otakanje) bistre tekudine iznad taloga d) postupak pripremanja suspenzije

5. Smjesu dviju tekudina koje se ne miješaju razdvojit demo: a) pomodu filtrirnog papira i lijevka za filtriranje c) centrifugiranjem

b) dekantiranjem d) pomodu lijevka za odjeljivanje

Kemijska simbolika Kemijska simbolika uključuje slijedede znakove: kemijski simbol, kemijska formula, formulska jedinka, znak strelice u desno i znak dvostruke nasuprotne strelice (za smjerove reakcija). Današnje kemijske simbole u upotrebi osmislio je znanstvenik J. J. Berzelius. Temelj kemijskog simbola je prvo slovo latinskog naziva za kemijski element. Ukoliko se početna slova podudaraju, uzima se još jedno slovo iz istog imena. Oznaka tvari usko je povezana sa građom tvari. Kemijskim simbolom označavaju se čiste tvari, elementarne tvari: metali, ugljik, silicij i plemeniti plinovi. Te su tvari građene od pojedinačnih atoma među kojima postoje veze ili ih uopde nema (npr.; Fe, C, Si, He). Kemijskom formulom prikazuju se čiste tvari, elementarne tvari i kemijski spojevi, tvari koji su građene od molekula. Unutar molekule je ostvarena kovalentna veza, a između molekula može i ne mora biti dodatnih veza, npr.; P4, S8, H2O, CH4. Formulskom jedinkom prikazuju se tvari građene od iona. Pri tome formulska jedinka prikazuje najmanji omjer kationa i aniona u ionskom spoju. Naboj kationa i aniona se međusobno poništava, npr.; NaCl, CuSO4(H2O)5. Empirijska formula je najmanji omjer atoma u nekoj molekuli. Molekulska formula je stvaran omjer atoma u molekuli. Strukturna formula spoja prikazuje sve atome i sve vrste kovalentnih veza u molekuli. Valencija kemijskih elemenata je svojstvo atoma koje pokazuje s koliko se atoma vodika može povezati. Vodik je jednovalentan. Postoje jednovalentni, dvovalentni, trovalentni i viševalentni kemijski elementi.



4


www.trinom.hr

1.Tablica: Valencije nekih kemijskih elemenata

Kemijski element

Valencija

Kemijski element

Valencija

kalij

I

vodik

I

kalcij

II

kisik

II

aluminij

III

ugljik

II, IV

bakar

I, II

fosfor

III, V

željezo

II, III

sumpor

II, IV, VI

dušik

I, II, III, IV, V

klor

I, III, V, VII

Primjeri zadataka 1. Od koliko se atoma najčešde sastoje molekule sumpora?

a) 5

b) 6

c) 7

d) 8

2. Koja je kemijska formula sumporaste (sulfitne) kiseline?

a) H2SO4

b) H2SO3

c) H2SO5

d) H2S2O8

3. Koja je kemijska formula kromovog(III) hidroksida?

a)Kr(OH)3

b)Kr(OH)6

c)Cr2(OH)6

d)Cr(OH)3

4. Napišite kemijske nazive navedenih spojeva: a) Mg(HSO4)2 _________________ b) AgClO4 _________________

c) BaSO3 _________________

5. Napišite kemijske nazive navedenih spojeva: a) Mg(NO3)2 __________________ b) NH4NO2 ________________

c) Fe3(PO4)2_______________

6. (Matura 2010.) a) Napišite odgovarajude kemijske nazive navedenih spojeva. K2HPO4 ___________________________________ CaC2 ___________________________________ CH3CH2CH2COOH ___________________________________ b) Napišite odgovarajude kemijske formule navedenih spojeva. 2-metilpropan-1-ol ____________________________________ amonijev nitrit ____________________________________ magnezijev perklorat ____________________________________ 7. Kolika je valencija fosfora u kalcijevom fosfatu, Ca3(PO4)2?

a) I

b)II

c)III

d)IV

e) V

8. Kemijska formula anorganske kiseline je HIO3 . Njezine soli su ___________________, a kemijska formula magnezijeve soli te kiseline je ____________________. 9. Kakva de biti kemijska formula spoja arsena s vodikom ukoliko arsen s kisikom tvori oksid čija je kemijska formula As2O3? a) As2H b) AsH2 c) As2H4 d) AsH3 Vježba 1. Ispravna kemijska oznaka za tvar fosfor je:

a) F

b) P

c) F2

d) P4

2. Koja je kemijska formula hipokloritne kiseline?

a) HCl

b) H2Cl

c) HClO

d) HClO2

a) CH3OH

b) NH3

c) CH4

3. Koja od navedenih kemijskih formula ne označava molekulu?

d) CaF2

4. Skupinu pravilno napisanih kemijskih formula predstavlja niz: a) HNO3, KO, MnO2, Fe2O3, H2S b) CuO, SrCl, HNO3, Na2S, CBr4 c) Ca(CN)2, KMnO4, S8, Fe(OH)3, CaCl2 d) Fe2SO4, CuCl, NH4, Mg2O, CsCl 5. Napišite odgovarajude kemijske formule navedenih spojeva: a) stroncijev oksid ___________

b) natrijev peroksid ____________ c) kalcijev karbid __________

6. Napišite odgovarajude kemijske formule navedenih spojeva: a) kalijev hidroksid ____________ b) dušikov (IV) oksid ___________ c) jodna kiselina ____________ 7. Napišite kemijske nazive navedenih spojeva: a) KMnO4 _________________

b) Na2S _________________ c) HCHO ______________________

8. Kemijski spoj nastaje kemijskom reakcijom jedne elementarne tvari iz 1. skupine (tvar X) i jedne elementarne tvari iz 16. skupine (tvar Y) periodnog sustava elemenata. Koja od navedenih empirijskih formula odgovara nastalome spoju? a) XY b) X2Y c) X2Y3 d) X3Y2



5


www.trinom.hr

II. CJELINA: GRAĐA ATOMA Atom je najmanja i neutralna građevna čestica tvari. Sastoji se od jezgre i elektronskog omotača. Jezgru čine elementarne čestice nukleoni (protoni i neutroni). Jezgra atoma je 104 puta manja od atoma, ali čini 99.95% mase atoma. Elektronski omotač sastavljen je od elektrona. Protonski broj, Z (atomski broj, redni broj) opisuje broj protona u jezgri i broj elektrona u omotaču atoma. Z = N(p+) = N(e-) Svi atomi istog protonskog broja čine kemijski element. Nukleonski broj, A (maseni broj) je suma svih protona i neutrona u jezgri. A = N(p+) + N(no) Vrsta tvari određena je brojem protona u jezgri. Promjenom broja protona nastaje nova tvar. Promjenom broja neutrona nastaju izotopi elementa. Promjenom broja elektrona nastaju ioni. Mononuklidni elementi - atomi tih elemenata imaju samo jednu vrstu jezgre, tj. nemaju izotopa u prirodi. Takvi elementi su npr.: Al, As, Be, Bi, Cs, F, P, I, Co, Mn, Na, Nb, Sc, Au i vedina umjetno stvorenih radioaktivnih elemenata. Polinuklidni elementi imaju izotope. Izotopi su atomi istog atomskog broja, ali različitog masenog broja. Izotopi imaju ista kemijska svojstva, ali su im neka fizikalna svojstva različita. Najpoznatiji su izotopi vodika: procij 1H, deuterij 2H i tricij 3H. Izobari su atomi različitih kemijskih elemenata, ali istog masenog broja. Primjer izobara: 124Sn, 124Te,124Xe. Maseni spektrometar – uređaj koji identificira vrstu čestica. Primjenom ovog uređaja otkriveni su izotopi i dokazano je da je vedina prirodnih elemenata smjesa nuklida. Na taj način su izračunate prosječne relativne atomske mase prirodnih elemenata. Elektronska konfiguracija atoma opisuje raspored elektrona u elektronskom omotaču atoma. Postoji sedam energetskih nivoa (ljusaka) koje se označavaju sa brojevima od 1 do 7 ili slovima K, L, M, N, O, P, Q. Ljuske se dijele na podljuske, a podljuske na orbitale. U jednoj orbitali mogu biti samo dva elektrona. Prema Bohrovoj teoriji elektron može u atomu zauzeti samo točno određene energetske nivoe. Za opis položaja elektrona u atomu koriste se četiri kvantna broja koji opisuju ljusku, podljusku, orbitalu i spin elektrona. Elektroni zadnje ljuske nazivaju se valentni elektroni i o njima ovise kemijska svojstva elemenata. Hundovo pravilo – popunjavaju se oni energetski nivoi koji imaju manju energiju.



6


www.trinom.hr

Spektri i građa elektronskog omotača  Kontinuirani spektar Spektar bijele svjetlosti sastoji se od sedam boja: crvene, narančaste, žute, zelene, plave, modre i ljubičaste koje neprekid no prelaze jedna u drugu. Disperziju svjetlosti prvi je istražio I. Newton i time je objasnio hipotezu da je bijela svjetlost sastavljena od spe ktralnih boja. Kako možemo rastaviti svjetlost Sunca ili žarulje tako možemo rastaviti svjetlost i drugih izvora, npr. usijanih kovina, soli, plinova itd. Proučavanjem spektara različitih tvari bavi se spektroskopija.  Emisijski spektar Krute ili tekude tvari usijane do bijelog žara emitiraju svjetlost koja daje spektar svih valnih dužina, odnosno boja, sličan Sunčevu spektru. Takav se spektar naziva kontinuirani ili neprekidni spektar jer kod njega jedna boja prelazi neprekidno u drugu. To znači da emisioni spektar može biti i kontinuirani spektar. Plinoviti izvori svjetlosti daju diskontinuirani spektar koji može biti linijski ili vrpčasti. Linijski spektri sastoje se od nekoliko oštrih crta. Takav je spektar karakterističan za pojedine elemente i služi za njihovo dokazivanje. Vrpčasti spektar daju spojevi koji se ni u užarenom plinovitom stanju ne raspadaju. To je spektar molekula. Od elemenata takav spektar imaju dušik i jod.  Apsorpcijski spektar Ako se promatraju zrake bijele svjetlosti koje su prošle kroz pare nekog elementa, vidjet de se da spektar više nije kontinuiran, ved da ima tamne linije. Te se linije nalaze na onom mjestu gdje bi inače bile svijetle linije u emisionom spektru. To znači da su se apsorbirale one valne dužine koje bi tvar emitirala kada bi sama davala spektar. Alotropija – pojava pri kojoj isti kemijski element gradi različite tvari. Takve tvari točno određenog elementarnog sastava imaju različita svojstva (samo fizička, samo kemijska ili i fizička i kemijska) jer postoje u različitim oblicima. Na primjer kisik postoji u dvije alotropske modifikacije koje se međusobno razlikuju i po kemijskim i po fizičkim svojstvima: obični kisik i ozon. Ostali primjeri alotropa ili alotropskih modifikacija : a) za ugljik: grafit, dijamant, fuleren. b) za fosfor: bijeli, crveni, crni. c) za kositar: nemetalna siva modifikacija i metalna bijela modifikacija. Polimorfija – pojava da se ista tvar pojavljuje u više kristalnih oblika. To je dakle alotropija kod koje se alotropi međusobno razlikuju po kristalnom obliku. Primjer za polimorfiju: a) sumpor - rompski i monoklinski, b) kalcijev karbonat – heksagonski kalcit i rompski aragonit. Primjeri zadataka 1. Maseni broj jednoga atoma ugljika je 14. Koliko neutrona ima u jezgri atoma toga ugljika? a) 9 b) 8 c) 7 d) 6 2. U prirodi su najbrojnije čestice: a) 13C, 18O2 b) 12C, 16O2

c) 13C, 16O2

d) 12C, 17O2

3. Koji je simbol aniona koji ima 45 neutrona i 36 elektrona, a naboj mu je -1? a) 45Br b) 80Br c) 35 Rh d) 90 Rh -

e) 12C, 18O2 e) 90 Br –

4. Elektroni:

a) iste orbitale imaju paralelne spinove b) u elektronskom omotaču zauzimaju najniže mogude energijske nivoe c) unutar jedne ljuske imaju jednaku energiju d) u L –ljusci smješteni su u devet orbitala e) u orbitale se raspoređuju tako da je broj sparenih spinova maksimala

5. Deuterij:

a) je izobar vodika b) ima jezgru koja se sastoji samo od jednog protona c) ima maseni broj 3 d) u prirodi se pojavljuje u smjesi sa 1H e) se razlikuje po kemijskim svojstvima od običnog vodika

6. (Matura 2010.) Što je zajedničko neutralnim atomima izobara? a) broj protona b) maseni broj c) broj elektrona

d) redni broj

-

7 . Elektronska konfiguracija iona klora, Cl je: a) 1s22s22p63s23p4 b) 1s22s22p63s23p5

c) 1s22s22p63s23p6

d) 1s22s22p63s23p7

8. (Matura 2010.)Koji niz prikazuje netočnu elektronsku konfiguraciju atoma u osnovnome stanju? a) [Ne] 3s1 3p3 b) [Ar] 3d10 4s2 4p2 c) [Kr] 4d3 5s2 d) [Xe] 6s1 9. (Matura 2010.)Koja elektronska konfiguracija odgovara osnovnome stanju atoma fosfora? a) [Xe] 6s1 b) [Kr] 4d3 5s2 c) [Ar] 3d10 4s2 4p2 d) [Ne] 3s2 3p3



7


www.trinom.hr

10. Elektronska konfiguracija atoma elementa X je 1s22s22p63s23p5. Kojoj skupini periodnoga sustava elemenata pripada element X ? a) 17 b) 16 c) 15 d) 18 11. Koja je elektronska konfiguracija Fe3+ iona?

a) [Ar] 4s2

b) [Ar] 3d6 4s2

c) [Ar] 3d4

d) [Ar] 3d5

12. Koja od navedenih elektronskih konfiguracija atoma, napisanih prema redoslijedu popunjavanja orbitala, pripada elementu koji se nalazi u 14. skupini periodnog sustava? a) 1s2 2s2 b) [Kr] 5s2 4d4 c) [Ar] 4s2 3d10 5p6 d) [Kr] 5s2 4d10 5p6 e) [Ne] 3s2 3p2 f) [Ar] 4s2 3d4 13. Koja tvrdnja nije točna: a) Proton i elektron su čestice jednake mase, ali suprotnog naboja. b) Atomski broj, Z, je broj koji određuje vrstu atoma i jednak je broju protona u atomskoj jezgri. c) Atom elementa s atomskim brojem 20 ima dvadeset elektrona. d) Elementi u istoj skupini periodnog sustava imaju jednak broj valentnih elektrona. e) Relativna atomska masa kemijskog elementa, Ar, je broj koji pokazuje koliko je puta prosječna masa atoma tog elementa veda od atomske jedinice mase, mu. 14. Prijelazu elektrona iz tredega u drugi energijski nivo u emisijskome spektru atoma vodika odgovara linija pri 656 nm, a prijelazu iz četvrtoga energijskog nivoa u drugi energijski nivo odgovara linija pri 486 nm. Kakva je razlika energijskih nivoa E2, E3, i E4 u atomu vodika? a) E3 - E2 > E4 - E3 b) E3 - E2 < E4 - E3 c) E3 - E2 ≈ E4 - E3

15. (Matura 2010.)Poslužite se periodnim sustavom elemenata i rabedi kemijske simbole odgovorite na pitanja. 15.1. Atomi kojeg kemijskoga elementa imaju najvedi elektronski afinitet? _________________ 15.2. Atomi kojeg kemijskoga elementa trede periode trebaju otpustiti 2 elektrona da postignu elektronsku konfiguraciju najbližega plemenitoga plina? _____________________ 15.3. Atomi kojega kemijskoga elementa druge periode imaju najvedi polumjer? ___________________ 15.4. Atomi kojega kemijskoga elementa trede periode imaju najvedu prvu energiju ionizacije? _____________ 15.5. Koji je metal najreaktivniji?__________________ 15.6. Atomi kojega kemijskoga elementa trede periode imaju u osnovnome stanju elektronsku konfiguraciju valentne ljuske 3s2 3p3? ___________________ Vježba 1. Jednak broj protona i neutrona u atomu ima:

a) 16O

b) 13C

c) 1H

d) 23Na

e) 7Li

2. Broj elektrona u valentnoj ljusci atoma 18Ar, 36Kr i 54Xe iznosi: a) 2 b) 6 c) 8 d) 2 za atom Ar, a 8 za atome Kr i Xe

e) 8 za atom Ar, 2 za atom Kr i 6 za atom Xe

3. Atome određenog atomskog i masenog broja nazivamo: a) nuklidima b) nukleonima c) nukleozidima

d) izomerima

e) izotopima

4. Polinuklidni element je:

c) aluminij

d) dušik

a) berilij

b) natrij

5 . Neutron: a) posjeduje električni naboj od 1.6x10-19C c) ima masu 1836 puta manju od atomske jedinice mase

b) je sastavni dio jezgre atoma 1H d) ima masu gotovo jednaku atomskoj jedinici mase

6. Ukupan broj orbitala u četvrtoj ljusci je:

b) 7

a) 4

7. Dušik ima u p-orbitalama 2. ljuske: a) tri sparena elektrona b) pet sparenih elektrona 2

2

6

2

c) 9

c) tri nesparena elektrona

d) 14

e) 16

d)pet nesparenih elektrona

3

8. Elektronska konfiguracija atoma elementa X je 1s 2s 2p 3s 3p . Kojoj skupini periodnoga sustava elemenata pripada element X ? a) 17 b) 16 c) 15 d) 18 9. Elektronska konfiguracija trede ljuske Fe3+ iona je:

a) 4s2

b) 3d64s2

c) 3s23p63d4

d) 3s23p63d5

10. Elektronsku konfiguraciju valentne ljuske 5s25p5 ima:

a) Sn

b) Sb

c) Te

d) I

11. Ako je «n» broj elektronske ljuske atoma, najvedi mogudi broj elektrona u određenoj ljusci atoma je: a) n b) 2n c) 2n-1 d) 2n2 e) 2n2-2


e) Sn4+


8


www.trinom.hr

12. Koja je tvrdnja točna: a) Kemijski elementi su smjesa jednakih udjela stabilnih izotopa. b) Izomeri su atomi istog elementa koji imaju različite mase. c) Nukleoni ne utječu na kemijska svojstva elementarnih tvari. d) Izobari su atomi jednakog masenog i atomskog broja. e) Atomski broj nekog atoma jednak je broju protona u atomskoj jezgri.

13. Točna je tvrdnja: a) izobari imaju jednaki broj elektrona b) izotope možemo izdvojiti kemijskim metodama c) M ljuska ima 9 orbitala d) iste orbitale imaju iste spinove e) ion natrija oksidacijom daje elementarni natrij

14. Broj svih čestica u jezgri naziva se: a) redni broj b) atomski broj c) oksidacijski broj d) nukleonski broj e) atomska težina

15. Proton: a) posjeduje negativan električni naboj b) određuje valenciju atom c) približno je iste mase kao i neutron d) nema električnog naboja e) iste je mase kao i elektron

16. Prijelazu elektrona iz tredega u drugi energijski nivo u emisijskome spektru atoma vodika odgovara linija pri 656 nm, a prijelazu iz četvrtoga energijskog nivoa u drugi energijski nivo odgovara linija pri 486 nm. Razlika energije pojedinih energijskih nivoa je: a) veda između tredega i drugoga nivoa b) veda između četvrtoga i tredega nivoa c) veda između četvrtoga i drugoga nivoa d) jednaka

17. Koji od ponuđenih iona su izoelektronski sa Na+ : a) K+ b) Mg2+ c) Cl – d) S2-

III. CJELINA: PERIODNI SUSTAV ELEMENATA Periodni sustav elemenata je tablica u kojoj su prikazani poznati kemijski elementi, do danas ih je poznato 112. Prvu tablicu je napravio ruski znanstvenik D. I. Mendeljejev u 19. stoljedu, a sadržavala je tridesetak tada poznatih elemenata. Vodoravni redovi – PERIODE – objedinjuju kemijske elemente koji imaju isti broj ljusaka u elektronskom omotaču. Perioda ima sedam i odgovaraju ljuskama u elektronskom omotaču atoma. Okomiti redovi – GRUPE ili SKUPINE – objedinjuju elemente sličnih kemijskih svojstava. Grupa ima osamnaest. Prva i druga grupa periodnog sustava obuhvadaju kemijske elemente koji popunjavaju s-orbitale. Od trede do dvanaeste grupe u periodnom sustavu nalaze se prijelazni elementi čiji atomi popunjavaju d-orbitale. Od trinaeste do osamnaeste grupe nalaze se elementi koji popunjavaju porbitale. U tablici su kemijski elementi poredani prema rastudoj vrijednosti protonskog (atomskog) broja. Veličine koje pokazuju periodičnost svojstava elemenata: a) Radijus atoma – raste unutar grupe porastom rednog broja (prema dolje). Unutar periode radijus atoma se smanjuje s lijeva na desno. b) Elektronegativnost – sposobnost atoma da oduzme elektrone drugog atoma s kojim se veže. Unutar periode raste na desno, a unutar grupe raste prema gore. c) Afinitet prema elektronu – energija koja se oslobađa kada se elektron doda neutralnom atomu ili pozitivnom ionu. Unutar pojedine periode afinitet prema elektronu raste na desno, a unutar grupe raste prema gore. d) Energija ionizacije – energija potrebna da se otrgne elektron od atoma u plinovitom stanju. Ukoliko atom ima više valentnih elektrona, mogude je odrediti njihov broj prema iznosima njihovih energija ionizacija. Jedinica za energiju je elektronvolt (eV). Jedan elektronvolt je promjena energije elektrona kada prođe razliku električnog potencijala od 1V (1eV = 1.602 x 10-19 J).

Primjeri zadataka 1. Poredaj po veličini od najmanjega do najvedega slijedede atome i ione:

Ne, Na+, O2-, Mg2+ ___________________________

2. Najmanju energiju ionizacije, od navedenih atoma ima: a) litij b) fluor c) jod

d) kalij

e) vodik

3. Koji je od navedenih atoma najelektronegativniji?

a) C

b) I

c) O

d) Sr

4. Navedene su elektronske konfiguracija nekoliko atoma. Koji od njih ima najvedu prvu energiju ionizacije? a) 1s2 b) 1s22s2 c) 1s22s1 d) 1s22s22p1 5. Kako smanjenje prve energije ionizacije utječe na reaktivnost atoma unutar prve skupine periodnoga sustava elemenata? a) povedava reaktivnost b) smanjuje reaktivnost c) ne utječe na reaktivnost



9


www.trinom.hr

6. Afinitet prema elektronu: a) jednak je za sve elemente iste grupe c) raste s povedanjem rednog broja iste grupe e) vedi je kod nemetala nego kod metala

b) jednak je za sve elemente iste periode d) pada s povedanjem rednog broja iste periode

7. Povedanjem rednog broja unutar pojedine grupe periodnog sustava: a) radius atoma se smanjuje b) raste elektronegativnost d) raste afinitet prema elektronu e) smanjuje se broj izotopa

c) pada energija ionizacije

8. Navedene su elektronske konfiguracije pet elemenata. Za koji element očekujete najvišu prvu energiju ionizacije: a) 1s1 b) 1s2 c) 1s2 2s1 d) 1s2 2s2 e) 1s2 2s2 2p1 9. Točna je tvrdnja: a) zemnoalkalijski metali su elementi 14. grupe periodnog sustava elemenata b) atom kalija elektronegativniji je od atoma litija c) svi atomi plemenitih plinova imaju oktet zadnje ljuske elektronskog omotača d) brom ima manju energiju ionizacije od fluora 10. Veličina atoma: a) raste unutar jedne periode s desna na lijevo c) je vede od pozitivnog iona istog elementa

b) ovisi o broju protona i elektrona d) pada unutar grupe od porastom rednog broja

Vježba 1. Koja od navedenih čestica ima najvedi polumjer? 2. Veličina atoma: a) raste unutar jedne periode s desna na lijevo c) je manja od pozitivnog iona istog elementa e) klora veda je od iona klora 3. Unutar periode od 1. do 18. grupe: a) energija ionizacije opada c) smanjuje se pozitivni naboj jezgre

a) Na+

b) N3-

c) F-

d) Ne

b) ovisi o broju protona i elektrona d) pada unutar grupe od porastom rednog broja

b) povedava se radijus atoma d) raste pozitivni naboj jezgre

4. U periodnom sustavu elemenata: a) elektronegativnost elemenata opada od I prema F b) elektronegativnost raste od klora prema natriju c) unutar pojedine grupe smanjuje se energija ionizacije s porastom rednog broja d) periode sadrže isti broj elemenata 5. Elementima prve grupe zajedničko je: a) ista tvrdoda b) ista građa atoma c) ista energija ionizacije d) isti broj elektrona u atomu e) isti broj elektrona u zadnjoj ljusci 6. Sličnost elemenata iste grupe uvjetovana je: a) jednakom elektronskom konfiguracijom vanjske ljuske

b) jednakim brojem protona

c) istim atomskim brojem

IV. CJELINA: KEMIJSKE VEZE Međuatomske veze – ionska, kovalentna i metalna Kemijske veze među atomima elemenata nastaju zbog težnje ka smanjenju energije sustava. Naime, vedina atoma elemenata nema popunjenu zadnju ljusku elektronskog omotača, pa želi postidi oktet zadnje ljuske (ili dublet kod vodika i helija). Ionska veza Ionsku veza nastaje između atoma metala i atoma nemetala. Pri tome metal gubi elektrone i postaje kation, a nemetal prima elektrone i postaje anion. Ionska veza je elektrostatske prirode. Zbog jakih privlačnih sila među ionima ionski kristali su tvrdi te imaju visoka vrelišta i tališta. Ionski su spojevi dobro topljivi u vodi jer imaju polaran karakter. Ionska veza je jača što je razlika elektronegativnosti elemenata veda, a isto tako ionska je veza jača što je vedi nabojni broj iona. Kovalentna veza Kovalentnu vezu ostvaruju međusobno atomi nemetala. Prilikom stvaranja kovalentne veze formira se zajednički elektronski par tako da svaki atom daje po jedan elektron u zajednički elektronski par. Ravnopravnost podjele zajedničkog elektronskog para ovisi o elektronegativnosti elemenata. Ovisno o broju zajedničkih elektronskih parova koji povezuju atome razlikujemo jednostruku, dvostruku i trostruku kovalentnu vezu. Duljina kovalentne veze je udaljenost između jezgara vezanih kovalentnom vezom.



10


www.trinom.hr

2. Tablica: Jakost i duljina nekih kovalentnih veza Veza C=O C–C C=C C ≡C H–H N ≡N

Energija veze u kJmol-1 725 344 615 812 436 946

Duljina veze u pm 121 154 133 120 73 110

Kovalentni polumjer atoma je polovica razmaka dvaju istovrsnih atoma vezanih kovalentnom vezom. Van der Waalsov polumjer je polovina udaljenosti između jezgara dvaju istovrsnih atoma koji su u dodiru, ali nisu povezani. Tvari nastale kovalentnom vezom sastoje se od molekula koje imaju određenu strukturu i geometrijski oblik te određeno usmjerenje u prostoru. Kutovi među vezama ovise o broju atoma u molekuli te broju zajedničkih i slobodnih elektronskih parova oko središnjeg atoma. Međusobno se odbijaju nepodijeljeni elektronski parovi, nepodijeljeni elektronski parovi i vezni parovi te vezni parovi međusobno. Molekule tvari s kovalentnom vezom međusobno su slabo povezane i mogu se lako odijeliti. Zato su takve tvari često plinovi i tekudine. Ako pak imaju kruto agregatno stanje, onda lako sublimiraju, mekane su i imaju nisko vrelište i talište. Nepolarne molekule s kovalentnom vezom nisu topljive u vodi, dok molekule koje su polarnog karaktera jesu topljive u vodi. Donorska (koordinativna) kovalentna veza Kovalentna veza kod koje zajednički elektronski par potječe od samo jednog atoma. Primjeri molekula u kojima postoji osim običnih kovalentnih veza i donorska kovalentna veza: ozon, O3, ugljikov monoksid, CO, dušikov (V) oksid, N2O5 , dušična kiselina, HNO3, sumporna kiselina, H2SO4 i dr. Polarnost kovalentne veze Ako su atomi u molekuli iste elektronegativnosti podjela zajedničkog elektronskog para je ravnomjerna te de molekula biti nepolarna. Ako su atomi u molekuli različite elektronegativnosti, zajednički elektronski par privlači se više jezgri elektronegativnijeg elementa pa je molekula polarna. Polarne molekule imaju dva pola, razdvojeno težište pozitivnog i negativnog pola. Polarnost molekule uzrokuju dva efekta: razlika u elektronegativnosti atoma u vezi i prostorna građa molekule. Odstupanje od pravila okteta Ukoliko centralni atom u molekuli nema oko sebe osam elektrona, kaže se da postoji odstupanje od pravila okteta. Primjeri: berilijev klorid, BeCl2, borov trifluorid, BF3, fosforov (V) klorid, PCl5, sumporov (VI) fluorid, SF6 . Metalna veza Ostvaruje se između atoma metala. U kristalnoj rešetki metala dolazi do preklapanja atomskih orbitala jer su bliske po energiji i stvaraju se molekulske orbitale. Tako se iz pojedinih vrsta atomskih orbitala stvaraju elektronske vrpce (zone). U kristalnoj rešetki metala ima više energijskih nivoa nego što ima elektrona da ih popune. Valentna vrpca – energetski nivoi koji su popunjeni elektronima. Vodljiva vrpca – prazni energijski nivoi. Oni omoguduju elektronima da pod utjecajem vanjskog električnog polja poprime vedi sadržaj energije i da putuju kroz kristal, pa metal provodi električnu struju. U metalima su valentna i vodljiva vrpca tako blizu (preklapaju se) da elektroni bez zapreke prelaze iz jedne u drugu. Ako između valentne i vodljive vrpce postoji određena energijska barijera koju elektroni moraju svladati da bi prešli iz jedne u drugu, električna vodljivost takve tvari se smanjuje. Takve se tvari zovu poluvodiči. Izolatori su tvari koje ne provode električnu struju jer je energetska barijera između valentne i vodljive vrpce toliko velika da je elektroni ne mogu svladati. Međumolekulske veze – vodikova veza, van der Waalsova sila Vodikova veza - elektrostatske prirode - nešto jača od van der Waalsovih sila, ali slabija od međuatomskih veza - spojevi među čijim molekulama postoje vodikove veze imaju mnogo viša tališta i vrelišta od očekivanih vrijednosti jer su i privlačne sile među molekulama jače - u sastavu molekule mora biti vodik i molekula mora biti polarne građe Van der Waalsove sile - slabije od međuatomskih veza - ovise o veličini čestica (što su čestice vede, to je među njima više dodira pa su i privlačne sile jače) - o jakosti ovih sila ovise tališta i vrelišta tvari pa i agregatno stanje tvari - vrelišta rastu porastom relativnih atomskih masa, odnosno porastom veličine atoma i molekula. Kristali – ionski, molekulski, atomski Ionski kristali - što je naboj iona vedi, privlačne sile su vede - što je razmak između iona suprotnog naboja manji (što je ion manji) privlačne sile su vede



11


www.trinom.hr

- primjerom: tališta fluorida uvijek su viša od tališta klorida, fluorid ion je manji od klorid iona pa može bliže dodi kationu, što je metalni ion manji može bliže dodi anionu pa je veza jača i talište više; oksidi imaju puno viša tališta i od klorida i od fluorida jer je vedi naboj aniona kisika. 3. Tablica: Vrijednosti tališta nekih tvari Talište/oC 44 113 327 660 1083

Tvar P4 S8 Pb Al Cu

Talište/oC 1535 801 768 715 997

Tvar Fe NaCl KCl RbCl NaF

Tvar KF RbF MgO CaO SrO

Talište/oC 857 760 2640 2580 2430

Molekulski kristali Među atomima su jake kovalentne veze, a među molekulama su slave van der Waalsove sile. Molekule ostaju stabilne u sva tri agregatna stanja. Tališta i vrelišta su niska zbog slabih van der Waalsovih sila. To su mekane tvari, netopljive ili slabo topljive u vodi, a dobro su topljive u organskim otapalima. Ne provode električnu struju jer nemaju slobodnih iona niti elektrona. U ovu vrstu kristala ubrajamo i kristale plemenitih plinova. Iako su kristali građeni samo od atoma među njima djeluju samo slabe van der Waalsove sile. Atomski kristali 1. Sa kovalentnim vezama među atomima - najpoznatiji primjeri su: grafit, dijamant i fuleren.

grafit 2.

dijamant

[5,6]fuleren-C60-Ih

Sa metalnim vezama među atomima - veze među atomima su jače što je razmak između atoma manji. Vedina metala tvori guste slagaline: plošno centrirana kubična slagalina (Ca, Ni, Pt, Cu, Ag, Au), volumno centrirana kubična slagalina (Fe, W, V, Cr) i heksagonska slagalina (Mg, Ti, Co, Zn, Cd).

Primjeri zadataka 1. (Matura 2010.)U kojem je od navedenih spojeva prisutna kovalentna veza?

a) CO2

b) BaO c) CaCl2 d) NaCl

2. (Matura 2010.) U kojem su nizu svi navedenih spojevi kovalentni? a) HF, Na2O, CO2, H2S b) PH3, CCl4, HCHO, H2S c) MgO, H2O2, C2H2, H2SO3 +

d) CO, NO2, CS2, K2O2

3. Molekula s polarnim obilježjem je:

a) H3O

b) Cl2

c) CH4

d) PH3

e) NH4+

4. Izdvojite najpolarniju vezu u nizu:

a) N – H u NH3

b) P – H u PH3

c) O – H u H2O

d) S – H u H2S

e) C – H u CH4

5. Kovalentna veza prisutna je u molekuli:

a) BeCl2

b) MgCl2

c) CaCl2

d) BaCl2

6. Dvostruka kovalentna veza je prisutna u molekuli: a) vodika b) dušika c) sumpornog dioksida

d) vode e

) amonijaka



12


www.trinom.hr

7. (Matura 2010.)U kojoj od navedenih jedinki za središnji atom nije zadovoljeno pravilo okteta? a) PH3 b) H2O c) SiH4 d) BF3 8. Ionski karakter veze najviše je izražen u:

a) PCl3

b) BiCl3

c) SbCl3

d) AsCl3

e) NCl3

a) LiF

b) LiI

c) LiBr

d) LiCl

10. (Matura 2010.) Koja od navedenih tvari im najviše talište? a) NaCl

b) CaO

c) Hg

d) He

11. S obzirom na građu molekula, koja od navedenih tvari ima najviše talište?

a) dušik

b) kisik

c) vodik d) ozon

12. Koja od navedenih tvari ima najniže talište?

b) magnezijev klorid

9. U kojem je od navedenih spojeva ionska veza najjača?

a) natrijev klorid

c) magnezijev oksid

13. Spojevi su navedeni ovim redom: NaBr, NaCl, MgO, NaI. U kojem su retku ispravnim redoslijedom navedene vrijednosti njihovih tališta? Sve su vrijednosti izražene u oC. a) 750, 801, 2 852, 661 b) 661, 750, 2 852, 801 c) 801, 750, 2 852, 661 d) 661, 801, 2 852, 750 14. Kakvim su vezama povezane molekule u kristalu joda? a) Van der Waalsovim b) vodikovim

c) kovalentnim

d) metalnim

15. (Matura 2010.) Molekule koje od navedenih tvari se povezuju vodikovim vezama? a) vodika b) fluorovodika c) metana

d) natrijeva hidrida

16. Koja vrsta međumolekulskih veza prevladava između molekula tetraklorugljika, CCl4? a) vodikove b) van der Waalsove c) kovalentne

d) ugljik – klor

17. Koja je tvrdnja točna? a) u molekuli vodikovog peroksida kisikovi atomi povezani su međusobno dvostrukom kovalentnom vezom b) dušične baze komplementarnih lanaca u DNA povezane su vodikovim vezama c) u amonijevom kloridu prisutne su isključivo kovalentne veze d) kod ukapljenog plina helija nema nikakvih međuatomskih privlačnih sila e) atomi berilija s atomima halogenih elemenata povezuju se ionskom vezom 18. Makroskopska svojstva tvari ovise o njezinoj unutarnjoj građi, odnosno interakcijama između njezinih građevnih jedinica. a) Navedite jedan od načina kako se može prepoznati da su molekule neke tvari povezane međumolekulskim vodikovim vezama. _____________________________________________________________________________________ b) Navedite koja svojstva molekula najviše pridonose jakosti van der Waalsovih veza. _________________________________________________________________________________________________________ 19. Dovršite slijededu tablicu. a) Predložite za svaku stupac po jednu tvar čije su građevne jedinke povezane ionskim, kovalentnim, van der Waalsovim ili metalnim vezama ( prvi redak u tablici). b) Za svaku predloženu tvar odredite koja od navedenih svojstava posjeduje ili ne posjeduje. Tablicu popunite znakovima koji de imati slijedede značenje: + (ako ima to svojstvo), - (ako nema to svojstvo) i ± ( ako ga ponekad ima). Svojstva određujte kao ona koja bi uzorak navedene tvari imao pri sobnoj temperaturi. Predložena tvar Tip veze; svojstvo tvari Vrlo je tvrda Dobro provodi struju Ima visoko vrelište Vodena otopina dobro provodi struju Može se kovati

Ionski (A)

Kovalentni (B)

Van der Waalsov (C)

Metalni (D)

20. (Matura 2010.)Koliki je broj atoma u elementarnoj deliji kubične guste slagaline? a) 1 b) 2 c) 4 d) 6 21. Kristali natrija su kubične simetrije, a jedinična delija te kristalne strukture prosječno sadrži dva atoma natrija. Kojemu od navedenih tipova kristalnih struktura pripada jedinična delija kristala natrija? a) plošno-centriranim strukturama b) prostorno-centriranim strukturama c) primitivnim strukturama d) tipu strukture natrijevog klorida 22. Kristalnu strukturu nekog metala predočava plošno centrirana kocka. Duljina brida kocke je 505 pm. Udaljenost između središta najbližih atoma je: a) 714.18 pm b) 357.07 pm c) 505,0 pm d) 437.34 pm Vježba 1. S koliko točkica mora biti okruženo slovo N u Lewisovome prikazu nitridnog iona? 2. U kojoj su od navedenih tvari prisutne samo kovalentne veze? a) u kalijevom hidroksidu b) u silicijevom dioksidu

a) 6

b) 2

c) u amonijevom kloridu


c) 5

d) 8

d) u natrijevom bromidu


13


www.trinom.hr

3. U kojoj je od navedenih tvari prisutna polarna kovalentna veza?

a) HF

b) CO2

c) CH4

4. Trostrukoj kovalentnoj vezi odgovara tvrdnja: a) jača je od tri jednostruke veze b) stabilnija je i jača od dvostruke veze d) krada je od dvostruke veze e) dulja je od dvostruke veze

d) KCl

c) dulja je od jednostruke veze

5. U kojem su nizu sve navedene molekule nepolarne? a) HCl, H2, CO2 b) CO2, NO, BeF2 c) CO2, N2, CCl4

d) CCl4, BeF2, HCl

6. U kojoj je od navedenih primjera molekula najjača kemijska veza?

a) H2

b) O2

c) N2

d) Cl2

7. (Matura 2010.)U kojem je od navedenih spojeva ionska veza najslabija?

a) LiF

b) LiI

c) LiBr

d) LiCl

8. Koja od navedenih tvari ima najviše talište?

a) dijamant

b) jod

c) šeder

d) bakar

9. Koja od navedenih tvari ima najniže talište?

a) helij

b) neon

c) argon

d) kripton

10. Spojevi su navedeni ovim redom: NaI, NaBr, Na2O, NaCl. U kojem su retku ispravnim redoslijedom navedene vrijednosti njihovih entalpija kristalne rešetke? Sve su vrijednosti entalpija kristalne rešetke (Δ krH) izražene u kJ mol-1. a) 736, 788, 686, 2 570 b) 2 570, 686, 788, 736 c) 686, 736, 2 570, 788 d) 788, 736, 2 570, 686 11. U kojoj su od navedenih tvari, u tekudem agregacijskom stanju, jedinke povezane vodikovim vezama? a) HF b) NaH c) CaH2 d) CH4 12. U kojem se od navedenih parova molekule ne mogu međusobno povezivati vodikovom vezom? a) molekula vode i molekula ugljikova dioksida b) molekula vodika i molekula kisika c) molekula vode i molekula etanola d) molekula amonijaka i molekula etanola 13. Koja je od slijededih tvrdnji točna? a) kristali joda su molekulski kristali b) u kristalu joda molekule su povezane vodikovim vezama c) jod je pri sobnoj temperaturi i normalnom tlaku ljubičasta tekudina d) nabojni broj jodidnoga iona je -2 14. Koja tvrdnja nije točna: a) jakost Van der Waalsovih sila ovisi o udaljenosti između čestica b) jakost Van der Waalsovih sila ovisi o mogudnosti deformiranja elektronskog oblaka c) o jakosti Van der Waalsovih sila ovisi agregatno stanje pri uobičajenim uvjetima d) što su molekule vede to su Van der Waalsove sile među česticama slabije e) o jakosti Van der Waalsovih sila ovise talište i vrelište tvari s molekulskom strukturom 15. Vrelište arsina (AsH3) je -65,5oC, vrelište fosfina (PH3) je -87,8oC, a vrelište amonijaka je -33,3oC. a)Zašto je vrelište amonijaka više od vrelišta arsina i fosfina? __________________________________________________________________________________________ b) Zašto je valentni kut u molekuli amonijaka vedi od valentnoga kuta u molekuli vode? __________________________________________________________________________________________ 16. Elementarna delija nekog metala je volumno centrirana kocka. Ako je prostorna dijagonala, D, za tu kocku duljine 600 pm,

koliko iznosi promjer atoma tog metala? ___________________________ 17. Kristalnu strukturu nekog metala predočava volumno centrirana kocka. Duljina brida kocke je 351 pm. Koliko iznosi udaljenost između središta najbližih atoma je: a) 714.18 pm b) 303.97 pm c) 423,70 pm d) 248,19 pm

V. CJELINA: GRAĐA MOLEKULA Vrlo je malo tvari građeno od izoliranih atoma. Takvi su samo plemeniti plinovi. Vedinu tvari izgrađuju molekule. Molekule nastaju pri međusobnom spajanju atoma nemetala pri čemu se ostvaruje kovalentna veza. Molekula sadrži dva ili više atoma istog elementa ili atome različitih kemijskih elemenata. Tako razlikujemo dvoatomne i višeatomne molekule. Od atoma istog kemijskog elementa nastaju dvoatomne molekule vodika, kisika, dušika, fluora, klora, broma i joda. Fosfor ima četveročlanu molekulu, a molekula sumpora ima osam atoma. Od atoma različitih elemenata nemetala građene su molekule velikog broja spojeva, oksida, hidrida, bromida, klorida, nitrida (npr.: HCl, NH3, CH4, OF2, CO2). S obzirom da je o kovalentnoj vezi bilo riječi u prethodnom poglavlju, ovdje de se zadržati samo na geometriji tih molekula. Kovalentna veza ima strogu usmjerenost u prostoru. Kada molekula ima više jednostrukih kovalentnih veza između centralnog atoma i susjednih atoma, kovalentne veze međusobno zatvaraju određeni kut. Dođe li do pomicanja atoma veza de puknuti. Elementi 14. grupe periodnog sustava su četverovalentni. U spojevima de ostvarivati četiri jednostruke kovalentne veze s jednovalentnim elementima. Kovalentne veze de međusobno zatvarati kut od 109,5o. Raspored veza u prostoru, tako da budu što dalje jedna od druge, daje uglove tetraedra. Takvu strukturu imaju molekule metana, CH4, silana SiH4, germana GeH4, stanana SnH4 i plumbana PbH4. Ostale molekule i ioni tetraedarske strukture: perklorat ion ClO4-, tiosulfat ion S2O32-, bijeli fosfor P4, amonijev kation NH4+, fosfatni ion PO43-.



14


www.trinom.hr

Elementi 15. grupe periodnog sustava elemenata su trovalentni. Osim tri nesparena elektrona u vanjskoj ljusci imaju još jedan nepodijeljeni elektronski par. Elementi 15. grupe ostvarivat de tri jednostruke kovalentne veze s jednovalentnim elementima. Oblik molekule u prostoru bit de sličan trostranoj piramidi. Zbog odbijanja nepodijeljenog elektronskog para sa ostvarenim kovalentnim vezama (podijeljeni elektronski par), valentni kut je nešto manji od tetraedarskog i iznosi 107 o. Takve su strukture molekule amonijaka NH3, fosfina PH3, arsina AsH3, stibina SbH3 i bizmutina BiH3. Iste de strukture biti ukoliko se vodik zamijeni atomom halogenog jednovalentnog elementa, npr. NCl3, NF3. S obzirom da atom 15.grupe elemenata ima tri valentna elektrona, još je u mogudnosti ostvariti kombinaciju dvostruke i jednostruke veze, ali se tada struktura mijenja. Ostale molekule i ioni koji imaju oblik trostrane piramide: kloratni ion ClO3-, sulfitni ion SO32-. Atomi elemenata 16. grupe periodnog sustava imaju šest valentnih elektrona. Do stabilne elektronske konfiguracije (oktet) nedostaje im dva elektrona. Od šest elektrona u zadnjoj ljusci dva su nesparena i oni ostvaruju kovalentne veze. Mogu nastati dvije jednostruke kovalentne veze s jednovalentnim elementima, H 2O, H2S, H2Se, H2Te, ili može nastati jedna dvostruka kovalentna veza, O2. Oblik molekule vode, H2O, i sličnih molekula (SnCl2, SO2), ovisi o suodnosu nepodijeljenih i podijeljenih elektronskih parova centralnog atoma u molekuli. Kut između kovalentnih veza je 105o, a oblik molekule je V-oblik. Ostale molekule V-oblika: dušikov dioksid NO2, klor(IV)oksid ClO2, ozon O3, nitritni ion NO2- . Kod molekula koje odstupaju od pravila okteta, centralni atom nije okružen sa osam elektrona, ved sa manjim ili vedim brojem. Linearne molekule de biti ostvarene ako centralni atom ima dva elektronska para, npr. BeCl 2. Kut između veza je 180o. Linearnu strukturu ima još molekula etina, C2H2 (H-C ≡C-H), ali to je zbog trostruke veze između atoma ugljika i njihovog tetraedarskog rasporeda. Molekula ugljikovog dioksida, CO2 linearne je građe zbog dvije dvostruke veze koje ostvaruje atom ugljika ( O=C=O). Ostale linearne molekule i ioni: ugljikov disulfid CS2, cijanovodik HCN, azidni ion N3-, dušikov(I)oksid N2O. Planarne de biti molekule koje imaju sve atome smještene u jednoj ravnini. Molekule BCl3 i BF3 su trokutaste i planarne građe pri čemu je atom bora u sredini, a atomi fluora ili klora u vrhovima trokuta. Planarna je molekula etena, C 2H4 zbog kombinacije jedne dvostruke i dvije jednostruke kovalentne veze koju ostvaruje svaki atom ugljika u molekuli. Zbog iste kombinacije veza, planarni je i svaki drugi dio molekule aldehida, ketona, karboksilne kiseline ili estera na mjestu dvostruke veze ugljika i kisika. Cijela je molekula planarna kod metanala (formaldehid) HCHO i benzena C 6H6, jer svaki ugljik ostvaruje jednu dvostruku i dvije jednostruke veze. Planarnu strukturu ima još: karbonatni ion, CO32-, sumporov trioksid, SO3. Kada centralni atom ima pet elektronskih parova, oni se razmještaju jedan od drugoga najdalje, u vrhove trigonske bipiramide. Takav razmještaj nalazimo u molekula PCl5, SF4, ClF3, PF5 i kod I3- iona. Molekule kod kojih je šest elektronskih parova oko centralnog atoma imat de kovalentne veze usmjerene prema vrhovima oktaedra. Takve su molekule SF6, IF5 te ion ICl4-. Sedam elektronskih parova, kao u molekuli IF7 razmješta se u vrhove pentagonske bipiramide. Ostali oblici molekula Vodikov peroksid, H2O2 - u jednoj ravnini su atomi kisika i jedan atom vodika. Drugi atom vodika strši iz ravnine pod kutom od 94o. Struktura liči na djelomično otvorenu knjigu pri čemu bi atomi kisika bili na spoju stranica, a atomi vodika na nasuprotnim listovima knjige. Molekula sumpora, S8 – prstenasta molekula neravne strukture. Četiri atoma su u donjoj ravnini, a preostala četiri atoma su iznad. Međusobno su spojeni gornji i donji atomi cik-cak linijom jednostrukih kovalentnih veza. Fosfor(III)oksid, P4O6 – odvodi se od tetraedarske strukture molekule P4 na taj način da se između svake veze fosfor-fosfor umetne jedan atom kisika. Fosfor(V)oksid, P4O10 – struktura ovog spoja odvodi se od strukture P4O6 ali se još na svaki atom fosfora veže jedan atom kisika. Hidrazin, N2H4 – molekula nije simetrična, atomi dušika spojeni su jednostrukom kovalentnom vezom, a svaki dušik veže dva vodika. Prikaže li se molekula pomodu Newmanove projekcijske formule vodikovi atomi jednog dušika sa vodikovim atomima na drugom dušiku tvorit de «nezgodnu» gauche (goš) konformaciju. Dva vodika na jednom dušiku međusobno zatvaraju kut od 120 o.

Primjeri zadataka 1. (Matura 2010.) Koja od navedenih molekula ima linearnu prostornu građu? 2. Kakve su građe molekule amonijaka?

a) planarne

a) BeF2

b) tetraedarske

3. Koji od navedenih parova ne predstavlja molekule podjednake geometrije? a) SiH4, CCl4 b) CO2, SO2 C) O3, NO2

b) H2S

c) H2O

c) piramidne

d) oktaedarske

d) PCl3, NF3


d) SO2


15


www.trinom.hr

4. U kojem od navedenih Lewisovih prikaza dolazi do odstupanja od pravila okteta?

│ ─ X─ │

│ :X─ │

A.

B.

5. Planarna molekula je: a) etan

│ ─X ─ C. b) eten

:X ≡ D.

c) etin

d) cikloheksan

6. U kojoj od navedenih tvari su sve veze oko svih atoma ugljika usmjerene prema kutovima tetraedra? a) metilcikloheksan b) 1,2,3-tripalmitoglicerol c) grafit d) alanin e) toluen

f) anilin

7.1. Masa dvoatomne molekule u plinovitoj fazi neke elementarne tvari je 1,0651 x 10-22 g. Odredite o kojoj je tvari riječ: _____________________ 7.2. Nacrtajte Lewisovu strukturnu formulu dvoatomnih molekula tvari iz zadatka 7.1. 7.3. Napišite jednadžbu kemijske reakcije gorenja elementarne tvari iz zadatka 7.1.i 7.2. u čistom kisiku. Obvezno naznačite agregacijska stanja. __________________________________________________________ 7.4. Katalitičkom oksidacijom produkta koji nastaje u zadatku 7.3. nastaje tvar koja reagira s vodom pri čemu nastaje jaka kiselina. Napišite kemijsko ime tvari koja nastaje katalitičkom oksidacijom produkta iz zadatka 7.3.___________________________ 7.5. Nacrtajte Lewisovu strukturnu formulu molekula tvari koja nastaje katalitičkom oksidacijom u zadatku 7.4.

Vježba 1. Koja je od navedenih jedinki planarne geometrije?

a) SO32-

2. Kako opisujemo građu molekule NCl3? a) trigonskom bipiramidom b) trigonskom piramidom 3. Građu trostrane piramide ima:

a) berilijev klorid

4. Svi atomi se nalaze u jednoj ravnini kod molekule: a) metan b) cikloheksan c) benzen 5. Molekula BF3 je: a) tetraedarske građe

c) CO32-

b) SiCl4 c) oblikom slova T

b) borov trifluorid d) metanol

b) planarne i trokutaste građe

d) H2O2

d) kao planarnu c) oksonijev ion

d) voda

e) etin

c) građom slična molekuli amonijaka

d) piramidalne građe

6. Nacrtajte Lewisove strukturne formule molekula navedenih spojeva i predvidite njihovu geometrijsku građu. a) fosforov(V) klorid b) klorov (III) fluorid c) ozon 7.1. Masa četveroatomne molekule neke elementarne tvari je 2,0572 x 10-22g, odredite koja je to tvar. ________ 7.2. Nacrtajte Lewisovu strukturnu formulu četveroatomne molekule te tvari. 7.3. Napišite jednadžbu kemijske reakcije gorenja te elementarne tvari u čistome kisiku. Obavezno napišite agregacijska stanja tvari ___________________________________________________________ 7.4. Napišite kemijski naziv produkta koji nastaje u zadat6ku 7.3. ____________________________________________ 7.5. Nacrtajte Lewisovu strukturnu formulu molekule produkta koji nastaje u zadatku 7.4.

VI. CJELINA: PLINOVI, TEKUDINE, KRUTINE Krutine, tekudine i plinovi međusobno se razlikuju po fizikalnim svojstvima. Pri proučavanju kemijskih reakcija često je važno znati agregacijsko stanje tvari koja u reakciji sudjeluje ili nastaje. Stoga se pri pisanju kemijske jednadžbe uz oznaku tvari piše i oznaka agregacijskog stanja na položaju desno dolje u zagradi. Znak «s» za kruto stanje, znak «l» za tekude stanje i znak «g» za plinovito stanje. Na primjer oznaka: H2O (s) označava kruto stanje vode, tj. led. Neke tvari su u prirodi prisutne samo u jednom agregacijskom stanju i ne mogu prelaziti u druga stanja promjenom temperature ili tlaka. Ukoliko se utječe na te tvari one se kemijski mijenjaju. Na primjer, brašno ima samo kruto agregacijsko stanje, a jod ima kruto i plinovito agregacijsko stanje. Voda je primjer tvari koja ima sva tri agregacijska stanja. Za različita agregacijska stanja karakterističan je različit razmještaj čestica. Istraživanja su pokazala da se u vedini krutih tvari čestice najgušde slažu i to tako da je njihov međusobni razmještaj strogo uređen na određenoj udaljenosti. Isti se razmještaj ponavlja u sva tri smjera u prostoru. Među česticama krute tvari vladaju jake privlačne sile. Uređeni razmještaj čestica zove se kristalna rešetka. U tekudini su čestice tvari također gusto složene, ali uređeni razmještaj održava se samo na maloj udaljenosti. Pojedini dijelovi međusobno su kaotično raspoređeni. Razmještaj čestica podložan je stalnim promjenama jer među njima djeluju slabije privlačne sile nego među česticama krute tvari. U plinu su čestice daleko jedna od druge. Volumen plina ovisi samo o volumenu posude u kojoj se nalazi. Čestice plina se kredu potpuno kaotično i sudaraju se sa stijenkama posude stvarajudi na taj način tlak. Među česticama plina djeluju vrlo slabe ili gotovo nikakve privlačne sile.



16


www.trinom.hr

Pri sobnoj temperaturi tvari se nalaze u jednom od navedenih agregacijskih stanja. Opdenito tvari mogu prijedi iz jednog agregacijskog stanja u drugo agregacijsko stanje zagrijavanjem ili hlađenjem. Zagrijavanjem krute tvari njezine čestica primaju energiju i time se povedava kinetička energija čestica. Mjera za prosječnu kinetičku energiju čestica je temperatura sistema. Taljenje Ako se kruta tvar zagrijava i mjeri se njezina temperatura, opaža se da odjednom prestaje daljnji rast temperature iako se i dalje dovodi toplina. To je zbog toga što se energija troši na rušenje kristalne rešetke tvari. Temperatura se nede povisiti sve dok se sva kruta tvar ne rastali. Pri taljenju kruta tvar prelazi u tekudinu. Tada čestice tvari počinju tako jako titrati da se više među njima ne može održati sređenost na vedoj udaljenosti koja je karakteristična za krute tvari. Čiste tvari tale se uvijek pri istoj temperaturi ako se tlak održava stalnim. Temperatura pri kojoj kruta tvar prelazi u tekudinu naziva se talište. Temperatura tališta jednaka je temperaturi skrudivanja. Isparavanje Kada se tekudina ostavi na zraku ona sama od sebe isparava. Iskustvo pokazuje da se pri tome tekudina hladi. U plinovito stanje mogu prijedi čestice tekudine koje se nalaze na njezinoj površini. U nekom vremenu te čestice nakupe dovoljno energije da mogu prevladati privlačne sile okolnih čestica tekudine. Pri tome se prosječna kinetička energija čestica u tekudini smanji jer su u plinovito stanje prešle čestice sa vedom kinetičkom energijom od prosječne. Zato se isparavanjem tekudina hladi. Pri višim temperaturama tekudina brže isparava. Iznad tekudine u posudi uvijek se nalazi određeni broj čestica u plinovitom stanju. Kaže se da tekudina pokazuje tlak para. Tlak para tekudine ovisi o temperaturi i uvijek raste s porastom temperature. Kada tlak para tekudine postane jednak atmosferskom tlaku tada tekudina proključa ( vrenje). Vrelište tekudine je temperatura pri kojoj je tlak para te tekudine jednak atmosferskom tlaku. Ako se tekudini koja ključa dovodi toplina, tekudina de isparavati, ali se njezina temperatura nede povisiti sve dok sva tekudina ne prijeđe u plinovito stanje. Snizi li se tlak iznad tekudine tako da se posuda s tekudinom evakuira, tekudina de proključati na nižoj temperaturi nego što je inače njezino vrelište. Isto tako ako se povisi tlak iznad tekudine ona de proključati na višoj temperaturi nego što je njezino vrelište. Sublimacija Tlak para pokazuju i krute tvari koje sublimiraju. To je zbog toga jer su privlačne sile između čestica jako male. Na primjer naftalen (naftalin), sredstvo protiv moljaca miriše po cijeloj prostoriji jer čestice naftalena prelaze iz krutog u plinovito stanje. Taj prijelaz agregacijskih stanja nazivamo sublimacija. Fazni dijagram Led, voda i vodena para su tri različite faze iste tvari. Faza je dio sistema koji su svakoj svojoj točki ima isti kemijski sastav i ista fizikalna svojstva. Bez obzira na isti kemijski sastav leda, vode i vodene pare to su tri različite faze jer imaju različita fizikalna svojstva. Fazni dijagram prikazuje agregacijsko stanje tvari pri određenom tlaku i određenoj temperaturi. Trojna točka u faznom dijagramu prikazuje vrijednost temperature i tlaka kada su u ravnoteži kruta, tekuda i plinovita faza. Svaka tvar ima samo jednu trojnu točku.

Primjeri zadataka 1. Svim tekudinama je svojstven: a) stalan oblik i volumen b) stalan oblik i promjenjiv volumen c) promjenjiv oblik i volumen d) promjenjiv oblik, ali i pod najvedim tlakom gotovo nepromjenjiv volumen 2. Uzorak neke tvari ima slijedede fizičke karakteristike: tekudina je pri sobnoj temperaturi, ima dobru električnu provodnost, visoko vrelište, slabo hlapi. Koja od navedenih tvari odgovara tom opisu? a) živa b) brom c) voda d) bizmut 3. Sublimacija je prijelaz tvari:

a) l → g

b) g → s

4. Jednadžba: H2O(s) → H2O(g) prikazuje:

a) taljenje leda

5. Pri normalnom tlaku sublimirati može:

a) kalcij

6. Točna je tvrdnja: a) tvari u prirodi dolaze u čistom stanju c) sublimacija je prijelaz tvari iz tekudeg u plinovito stanje e) sniženjem tlaka vrelište tvari se snižava

c) s → g

d) s → l

b) elektrolizu vode

b) amonijev klorid

e) l → s

c) sublimaciju vode

c) natrijev klorid

d) glicerol

b) smjesa tvari ima više talište od čistih tvari d) topla voda ima vedu gustodu od hladne


d) kristalizaciju vode e) toluen


17


www.trinom.hr

7. Prikazan je fazni dijagram ugljikovog (IV) oksida. Iz dijagrama slijedi da: tlak/Pa 1.5 x 105 1.26 x105 1.0 x 105

-80

-57

-20

temperatura/oC

a) povedanjem tlaka od 1.0 x 105 Pa do 1.5 x 105 Pa pri -20oC, ugljikov (IV) oksid prelazi iz tekudeg u plinovito agregatno stanje b) pri tlaku od 1.5 x 105 Pa, ugljikov (IV) oksid nije u tekudem agregacijskom stanju niti pri jednoj temperaturi c) pri tlaku od 1.4 x 105Pa, ugljikov (IV) oksid nije u plinovitom agregacijskom stanju niti pri jednoj temperaturi d) povedanjem temperature od -80oC pri tlaku 1.1 x 105 Pa, ugljikov (IV) oksid prelazi iz čvrstog u plinovito agregacijsko stanje e) povedanjem temperature od -70oC do -60oC pri tlaku od 1.5 x 105 Pa, ugljikov (IV) oksid prelazi iz čvrstog u plinovito agreg. stanje Vježba 1. Pri normalnom tlaku sublimirati može:

a) kamfor

b) voda

c) toluen

d) natrijev klorid

2. Vrelište je: a) temperatura pri kojoj neka tekudina vrije ili ključa pri bilo kojem tlaku b) temperatura pri kojoj neka tekudina vrije ili ključa pri normalnom atmosferskom tlaku c) temperatura pri kojoj neka tekudina isparava d) temperatura pri kojoj se pare kondenziraju u tekudinu 3. Navedena promjena: NH4Cl (s)  NH4Cl (g) opisuje: a) prijelaz iz tekude faze u plinovitu fazu c) taljenje kristala pri visokim temperaturama

b) sublimaciju čvrste faze bez među pojave tekude faze d) sakupljanje čestica tekude faze u čvrstu tvar pri niskim temp.

4. Pri sobnoj temperaturi tekudina je:

b) klor

a) fluor

5. Sublimacija je: a) isparavanje čvrste faze bez među pojave tekude faze c) temperatura pri kojoj je tlak para otopine 101 kPa e) sniženje temperature vrenja 6. U prirodi se u elementarnom stanju pojavljuju a) živa i sumpor b) živa i natrij

c) brom

d) jod

e) astat

b) temp. pri kojoj su kruta, tekuda i plinovita faza u ravnoteži d) temperatura pri kojoj vrije neka azeotropna smjesa

c) kalcij i srebro

d) kalij i srebro

e) magnezij i mangan

VII. CJELINA: TEMELJI KEMIJSKOG RAČUNA Masa atoma, masa molekule, relativna atomska masa, relativna molekularna masa Relativna atomska masa, Ar, vrijednost je koja iskazuje koliko puta prava masa atoma u sebi sadrži unificiranih atomskih jedinica mase. Unificirana atomska jedinica mase, u (mu) prirodna je konstanta koja iznosi jednu dvanaestinu mase atoma ugljika, 12C. (Novo ime je jedinica Dalton, Da)

u = 1.6605 x 10-27 kg ili 1.6605 x 10-24 g Masa atoma, ma, računa se množenjem relativne atomske mase i unificirane atomske jedinice mase, ma= Ar x u. Relativna molekularna masa, Mr, dobiva se zbrajanjem relativnih atomskih masa onih elemenata koji čine molekulu. Masa molekule, mf, umnožak je relativne molekularne mase i unificirane atomske jedinice mase: mf = Mr x u. Maseni udio elementa u spoju, maseni udio tvari u otopini, elementarna analiza spoja i određivanje formule spoja Maseni udio elementa u spoju jednak je omjeru relativne atomske mase elementa i relativne molekulske mase spoja (vodedi računa o zastupljenosti elementa u spoju). Maseni udio otopljene tvari u otopini jednak je omjeru mase tvari i mase otopine.

Ar(element) x N(element) w = ____________________________________ x 100% Mr (spoj)

m (otopljene tvari) w = ______________________________________ x 100% m(otopljene tvari) + m(otapala)



18


www.trinom.hr

Elementarnom analizom spoja određuje se vrsta kemijskog elementa u spoju i maseni udio tog elementa u spoju. Empirijska formula prikazuje najmanji brojevni omjer atoma kemijskih elemenata koji čine spoj. Molekulska formula prikazuje točan brojevni omjer atoma kemijskih elemenata koji čine kemijski spoj. Etape u računu određivanja empirijske formule:  postavi se omjer brojnosti svih elemenata u spoju  maseni udio elementa dijeli se s njegovom relativnom atomskom masom  dobivene vrijednosti se dijele sa najmanjom među njima  rezultati se zaokružuju na cijele brojeve  dobiveni brojevi su indeksi u empirijskoj formuli Određivanje molekulske formule mogude je jedino uz poznavanje vrijednosti relativne molekulske mase. Uspoređuje se vrijednost zadane relativne molekulske mase u zadatku sa relativnom molekulskom masom empirijske formule. Ponekad su empirijska i molekulska formula iste. Vedinom je molekulska formula nekoliko puta veda od empirijske formule. Množina tvari, molarna masa, molarni volumen plina Množina tvari , n (mol) → jedan mol neke tvari sadrži onoliko čestica koliko ima čestica u 0.012 kg ugljika = Avogadrov broj ( 6. 022x1023) Molarna masa, M (gmol-1) → je masa jednog mola neke tvari. Pošto atomi različitih tvari imaju različitu masu, i molarne de mase biti različite. Molarni volumen plina, Vmo (dm3mol-1) → je volumen koji zauzima jedan mol nekog plina pri standardnim uvjetima od 0 oC i 101 325 Pa i iznosi 22.4 dm3mol-1. Avogadrov zakon: plinovi jednakih volumena pri istoj temperaturi i tlaku sadrže jednak broj čestica. Definicija množine tvari poznatim veličinama:

m N V n= _______ = ________= ________ M NA Vmo

Stehiometrija kemijske promjene - račun u kemijskoj jednadžbi Za pravilno rješavanje zadataka ovog tipa prvo je potrebno ispravno napisati jednadžbu kemijske reakcije. Stoga treba poznavati oznake tvari i urediti jednadžbu prema zakonu o očuvanju mase. Tako demo dobiti omjere množina tvari reaktanata i produkata. Napišemo li neku kemijsku promjenu ovim znakovima: 2 A + 3 B → 5 C + D a) vidimo da je omjer množina tvari reaktanata 2:3, a kod produkata je 5:1. b) koeficijente u ovoj jednadžbi: 2,3,5, 1 možemo čitati kao množine tvari, kao broj molekula ili kao molarni volumen ukoliko je tvar u plinovitom agregatnom stanju. c) vrijednosti relativnih molekularnih masa reaktanata i produkata u stalne su veličine i mogu poslužiti u računanju mase ili množine tvari. Opda plinska jednadžba, plinski zakoni Plinovitom agregatnom stanju svojstvena je promjenjivost volumena i oblika. Stanje nekog plina određeno je njegovom temperaturom, volumenom, tlakom i množinom tvari koja se nalazi u tom sustavu. Te su veličine međusobno povezane. Jednadžba koja prikazuje povezanost tih veličina za sva stanja plina naziva se opda plinska jednadžba:

pV =nRT R je prirodna plinska konstanta koja iznosi 8.314 J K-1 mol-1 (vidi tablicu prirodnih konstanti na početku skripte) T je termodinamička temperatura koja je u ovakvom odnosu sa Celsiusovom temperaturom: T = t + 273.15 K p je oznaka za tlak koji se iskazuje SI jedinicom paskal (Pa). V je volumen plina koji se iskazuje u kubnim metrima (m3). n je množina tvari koja se iskazuje jedinicom mol. Boyle – Mariotteov zakon : umnožak tlaka i volumena stalne količine plina pri stalnoj temperaturi je konstantan.

p1V1 = p2 V2 Charles-Gay-Lussacov zakon : pri konstantnom tlaku volumen nekog plina proporcionalan je temperaturi.

V1 ______ T1

V2 = ______ T2

Ukoliko se za neki plin mijenja stanje tlaka i temperature, ta de se promjena odraziti i na volumen plina. Promjena bilo koje veličine utječe na promjenu ostalih dviju veličina.

p 1 V1 ________

T1

=

p 2 V2 _________ T2



19


www.trinom.hr

Primjeri zadataka 1. Koliki je maseni udio vodika u hidrazinu, N2H4?

a) 7,5%

b) 10,0%

c) 12,5 %

d) 15,0%

2. Izračunajte empirijsku formulu spoja u kojem je maseni udio vodika 2.44%, sumpora 39.02 % i kisika 58.54%. a) H2SO3 b) H2SO4 c) H2S2O7 d) H2S2O3 e) H2S2O5 3. Relativna atomska masa kisika je: a) 32 g

b) 32 g/mol

c) 32

d) 16 g

e) 16

4. Relativna molekulska masa magnezijevog fosfata tetrahidrata iznosi: a) 262,85 b) 334,84 c) 406,97 d) 298,84 5. Masa jednog atoma natrija iznosi: a) 3.82 x 10-20g b) 3.82 x 10-21g

c) 3.82 x 10-22g

6. (Matura 2010.)Koja je masa tri mola molekula vodika? 7. Masa od 2 g vodika pri s.u. zauzima volumen od: a) 11.2 cm3 b) 11.2 dm3

d) 3.82 x 10-23g a) 1,01 g

c) 22.4 dm3

8. (Matura 2010.)Kolika je brojnost atoma vodika u uzorku mase 17 g? a) 6 . 1023 b) 1,2 . 1024 c) 1,8 . 1024

e) 3.82 x 10-24g

b) 3,03 g

c) 4,04 g

d) 44.8 dm3

d) 6,06 g

e) 2.00 dm3

d) 2,4. 1024

9. (Matura 2010.)U jednoj ampulici nalazi se jedan gram vodika, a u drugoj jedan gram kisika. Kakav je odnos brojnosti atoma vodika i kisika u navedenim uzorcima? a) N(H) = N(O) b) N(H) < N(O) c) N(H) > N(O) 10. (Matura 2010.)Koji uzorak navedenih plinova ima, pri istim uvjetima tlaka i temperature, najmanju gustodu ukoliko su im množine jednake? a) butan b) ugljikov dioksid c) vodik d) amonijak 11. (Matura 2010.) Pri kojim de uvjetima tlaka i temperature uzorak plina zauzimati najmanji volumen? a) pri niskome tlaku i niskoj temperaturi b) pri visokome tlaku i niskoj temperaturi c) pri niskome tlaku i visokoj temperaturi d) pri visokome tlaku i visokoj temperaturi 12. Koji de od navedenih uzoraka plinova pri istim uvjetima zauzimati najvedi volumen? a) 1 g amonijaka b) 1 g kisika c) 1 g vodika

d) 1 g ugljikova dioksida

13. Koliki de, pri normalnim uvjetima ( t =0oC, p =101325 Pa), biti volumen vodika razvijenog elektrolizom 18 g vode? a) 11,2 L b) 22,4 L c) 5,06 L d) 33,6 L 14. Elektrolizom 54 g vode ukupni volumen nastalih plinova pri s. u. iznosi: a) 100.8 dm3 b) 44.8 dm3 c) 201.6 dm3

d) 67.2 dm3

e) 6 dm3

15.(Matura 2010.)Koja kemijska formula odgovara hidratnoj soli koja nastaje vezanjem 18,0 g vode na 10,6 g bezvodnoga natrijeva karbonata? a) Na2CO3 . H2O b) Na2CO3 . 5H2O c) Na2CO3 . 10H2O d) Na2CO3 . 2H2O 16.(Matura 2010.) Kemijskoj reakciji koja se zbiva pri temperaturi od 0oC i od 101 325 Pa, odgovara slijededa jednadžba kemijske reakcije: A (g) + 2 B (s) → 3 C (g). . Koliko de litara produkta nastati ako potpuno izreagiraju 2 mola jedinki plinovite tvari A? a) 33,6 L b) 44,8 L c) 67,2 L d) 134, 4 L 17. (Matura 2010.) S komadida tvari nepoznatoga identiteta nožem je odstranjen površinski sloj. Očišdeni komadid tvari ubačen je u vedu čašu s vodim kojoj je prethodno dodan fenolftalein. Ubačena tvar burno je reagirala i brzo kružila po površini vode. Fenolftalein se obojio. U jednome se trenutku zaostali dio komadida tvari zaustavio uz stijenku čaše i potom zapalio. Plamen je bio žute boje. 17.1. O kojoj je tvari riječ? ___________________________ 17.2. Napišite jednadžbu kemijske reakcije za kemijsku promjenu koja je opisana u ovom zadatku. __________________________________________________________________________________________ 17.3. Komadid tvari navedene u 5. zadatku reagirao je s vodom pri čemu je nastalo 1000 cm3 plina pri 17oC i 90 kPa. Kolika je masa navedene tvari koja je reagirala s vodom? 18. Lakohlapljiva tekudina, eter (C4H10O), nalazi se u boci pri 25oC i tlaku od 31064 Pa. Koja je gustoda para etera? Ar(C) =12,0; Ar(H) = 1,0; Ar(O) = 16,0 a) 1,05 g/dm3 b) 705 g/dm3 c) 22,1 g/dm3 d) 0,93 g/dm3 e) 253 g/dm3 19. Dva spoja imaju empirijsku formulu CH2. Jedan ima gustodu 1.25 g/dm3, a drugi 1.875 g/dm3 pri s. u. Molekulske formule tih spojeva su: a) C3H8 i C2H4 b)C2H4 i C4H8 c)C3H6 i C2H4 Vježba 1. Maseni udio pojedinih elemenata u etanolu je: a)w(C)= 0.52, w(O)= 0.35, w(H)= 0.13 c)w(C)= 0.55, w(O)= 0.32, w(H)= 0.13

b)w(C)= 0.49, w(O)= 0.36, w(H)= 0.15 d)w(C)= 0.51, w(O)= 0.36, w(H)= 0.13

2. Organski spoj empirijske formule CH2O relativne molekulske mase 90.08 ima molekulsku formulu: a) CH2O b) C2H4O2 c) C3H6O3 d) C4H8O4 e) C5H10O5


d) C2H6 i C4H8


20


www.trinom.hr

3. Relativna molekulska masa klora je:

a) 35. 45

b) 70. 9 g/mol

c) 35.35 g/mol

d) 70.9

e) 39.09

4. Koliko iznosi masa jednog atoma cirkonija izražena u gramima? __________________________________ b) 80 g/mol

c) 80 mol-1

5. Kolika je molarna masa sumporovog (VI) oksida?

a) 80 g

6. Gustoda uzorka neke tvari iskazuje se kao: a) omjer volumena i mase uzorka tvari c) omjer mase i volumena uzorka tvari

b) omjer težine i volumena uzorka tvari d) omjer težine i mase uzorka tvari

7. Koliko molekula sadrži 5 dm3 plina pri s.u.? a) 1.344 x 10 23 b) 1.443 x 10 23

c) 3.144 x 10 23

8. Koliko je potrebno odvagati kalijeva jodida za jedan mol te tvari? a) 126.90 g b) 205.10 g c) 166.00 g

d) 80

d) 3.414 x 10 23 d) 166.00 kg

e) 4.311 x 10-23 e) 39.10 g

15

9. Koliki volumen, pri normalnim uvjetima, zauzima 10 molekula nekog plina? a) 22,4 m3 b)1 m3 c) 0,003 72 m3

d) 3,73 .10-11 m3

10. Za standardni molarni volumen sve je točno osim: a) zauzima volumen od 22.4 L b) ovisi o tlaku c) sadrži Avogadrov broj čestica d) izražava se u mol- 1 pri 25oC i 101.3 Pa 11. Kvalitativnom analizom utvrđeno je da pola mola formulskih jedinki nekog minerala željeza ima masu 43,9 g. Koja je empirijska formula analiziranoga minerala željeza?. Molarna masa željeza je 55,85 g mol-1. a) FeS b) Fe2S3 c) Fe2S4 d) Fe3S4 12. Za izgaranje 2.4g magnezija troši se kisika: a) 3.2 g b) 1.6 g

c) 16 g

d) 32 g

e) 8 g

13. Smjesa dušika i vodika sadrži 0.48 mola vodika. Ako pri visokoj temperaturi i tlaku sav vodik prijeđe u amonijak, koja je minimalna množina dušika u početnoj smjesi i koja je najveda moguda množina dobivenog produkta? a) 0.16 mola N2 ; 0. 16 mola NH3 b) 0.16 mola N2 ; 0. 48 mola NH3 c) 0.08 mola N2 ; 0. 16 mola NH3 d) 0.16 mola N2 ; 0. 32 mola NH3 14. Reakcija 2NO(g) + Cl2(g) → 2NOCl(g) se događa u spremniku stalnog volumena pri stalnoj temperaturi. Ako je početni tlak plinske smjese 1 bar konačni tlak je: a) viši od početnog b) jednak početnom c) 1 bar d) 101 325 Pa e) niži od početnog 15. Klorovodičnu kiselinu HCl(aq) priređujemo uvođenjem klorovodika u vodu, a klorovodik možemo prirediti izravnom reakcijom klora i vodika. a) Napiši jednadžbu te kemijske reakcije: ______________________________________________ b) U prikladnoj posudi pomiješano je 10,08 g vodika i 425,4 g klora. Kemijska reakcija ostvarena je pomodu svjetlosti. Izračunaj kolika je masa tvari u posudi nakon reakcije. c) Izračunaj masene udjele tvari koje se nalaze u posudi po završetku reakcije. d) Koristedi se Lewisovom simbolikom prikaži strukturne formule molekula reaktanata.

VIII. CJELINA: KEMIJSKA REAKCIJA Kemijska se promjena događa kada iz jedne ili više tvari nastaje jedna ili više novih tvari posve drugačijih svojstva. Tvari koje ulaze u reakciju nazivaju se reaktanti, a tvari koje nastaju nazivaju se produkti. Kemijska se promjena prikazuje jednadžbom kemijske reakcije pri čemu su reaktanti na lijevoj strani, a produkti na desnoj strani jednadžbe. Ukoliko ima više tvari na strani reaktanata ili produkata, između oznaka tvari piše se znak plus. Između reaktanata i produkta stoji znak strelice usmjeren na desno. Primjer jednadžbe kemijske reakcije: 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2. Ovaj primjer ujedno predstavlja ireverzibilnu kemijsku reakciju, tj. reakciju koja teče samo u jednom smjeru. Povratne reakcije imaju znak dvosmjerne strelice i označavaju stanje dinamičke ravnoteže. Primjer povratne (reverzibilne) reakcije: NaOH + HCl ↔ NaCl + H2O . Jednadžba kemijske reakcije uvijek prikazuje najmanju količinu reaktanata i produkata za neki kemijski proces, tj. kaže se da jednadžba prikazuje jediničnu kemijsku pretvorbu. Koeficijenti u jednadžbi kemijske reakcije mogu se čitati kao množine tvari ili kao brojnost čestica. Jednadžba kemijske reakcije ujedno je napisana i prema zakonu o očuvanju mase, što znači da je masa reaktanata jednaka masi produkata. Prema vrsti kemijske reakcije možemo opdenito podijeliti na sinteze i analize. Kemijska sinteza je vrsta reakcije spajanja dvije ili više tvari u jednu novu tvar. Kemijska analiza je opdenito proces rastavljanja jedne tvari na dvije ili više novih tvari. S obzirom na uvjete pri kojima reakcija započinje ispred riječi sinteza i analiza dodaju se prefiksi, npr.: elektro- , foto- Tako je reakcija rastavljanja tvari uz pomod istosmjerne električne struje = elektroliza, a reakcija spajanja dvije tvari uz pomod svjetla = fotosinteza. Termička razgradnja ili termička dekompozicija je razgradnja tvari djelovanjem topline.



21


www.trinom.hr

Svaku kemijsku reakciju prati promjena topline sustava. Postoje kemijske reakcije koje u svojem tijeku oslobađaju toplinu i one koje je troše. Egzotermne i endotermne kemijske promjene detaljnije su opisane u XII. cjelini ovog priručnika. Za sve kemijske promjene karakteristično je stvaranje novih tvari, izmjena energije između reaktanata i okoline te stalan omjer masa reaktanata i produkata. Primjeri zadataka 1. Crtež prikazuje ovisnost množinske koncentracije dviju tvari u vremenu t u reakcijskoj smjesi stalna volumena. Koja je tvar u suvišku i koja je mjerodavni reaktant? U suvišku je tvar _______. Mjerodavni reaktant je tvar _____. 2. Metan, CH4, reagira s kisikom, O2, a produkti reakcije su voda i ugljikov dioksid. 2.1. Napiši jednadžbu kemijske reakcije gorenja metana:_________________________ 2.2. Ako imamo tri zatvorene posude (P) pri istim uvjetima tlaka i temperature: P1:2 molekule CH4 i 4 molekule O2 P2: 1 molekula CH4 i 4 molekule O2 P3: 4 molekule CH4 i 2 molekule O2 2.3. Po završetku reakcije, u kojoj posudi nalazimo najmanji ukupni broj molekula neizreagiranih reaktanata? 3. Dovršite jednadžbu kemijske reakcije fotosinteze koja se odvija u listovima biljaka: ___ CO2 (g) + ___ H2O(l) → ___________ + __________ 4. Napišite jednadžbu kemijske reakcije pirolize kalcijevog karbonata. Obvezno naznačite agregacijska stanja tvari. ___________________________________________________________________ 5.(Matura 2010.) Na stolu je pronađen uzorak bijele čvrste tvari za koju je pretpostavljeno da je natrijev klorid. Odgovorite na slijededa pitanja. 5.1. Kako je mogude dokazati da je čvrsta tvar ionski spoj?____________________________________________________________ 5.2. Kojom de bojom natrijev klorid obojiti plamen? ______________________________ 5.3. Imenujte reagens kojim dete, taložnom reakcijom, dokazati da su u vodenoj otopini prisutni kloridni ioni. ___________________________________________________ 5.4. Napišite jednadžbu kemijske reakcije iz zadatka 5.3. i naznačite u njoj agregacijska stanja reaktanata i produkata. ____________________________________________________________________ 5.5. Koji ion ima vedi polumjer, natrijev kation ili kloridni ion? _____________________ Vježba 1. Crtež prikazuje ovisnost množinske koncentracije četiriju tvari o vremenu u reakcijskoj smjesi stalna volumena. Napišite odgovarajudu jednadžbu kemijske reakcije. ______________________________________________ 2. Reakcija atoma elementa X (□) s atomima elementa Y (○) prikazana je crtežom na slici:

Koja jednadžba kemijske reakcije opisuje zadanu promjenu? a) 3X + 8Y → X3Y8 b) 3X + 6Y → X3Y6 c) X + 2Y → XY2

d) 3X + 8 Y → 3XY2 + 2Y

Obrazloži svoj odgovor: __________________________________________________________________ 3. Dovršite jednadžbu kemijske reakcije kalijevog permanganata i klorovodične kiseline: ___ KMnO4 (s) + ___ HCl(aq) → ______ + ______+ ______ + H2O(l)



22


www.trinom.hr

4. Napišite jednadžbu kemijske reakcije analize modre galice. Obvezno naznačite agregacijska stanja tvari. __________________________________________________________________ 5. Komadid kalcija ubačen je u toplu vodu. Zamijedeno je nastajanje bezbojnoga plina, a tekudina oboji fenolftalein. 5.1.Napišite odgovarajudu jednadžbu kemijske reakcije. Obavezno napišite i agregacijska stanja tvari. _________________________________________________________________________ 5 .2. Koliki je volumen razvijenoga plina, pri 0oC i 101 325 Pa, ako je cijeli komadid kalcija mase 200 mg izreagirao? ___________________________________________________________________________ 5.3. Kada se u tekudinu nastalu tijekom reakcije iz zadatka 3.1. uvodi bezbojni i neotrovni plin, nastaje bijeli talog i smanjuje se njezina lužnatost. Napišite odgovarajudu jednadžbu kemijske reakcije. Obavezno napišite i agregacijska stanja reaktanata i produkata. _________________________________________________________________________ 5.4. Nacrtajte Lewisovu strukturnu formulu aniona iz bijeloga taloga koji nastaje u zadatku 3.3!

IX. CJELINA : OTOPINE Disperzni sustavi, vrste otopina Disperzni sustav sastoji se od otopljene tvari (disperzne faze) i otapala (disperznog sredstva). Opdenito je otapalo ona tvar koje ima više u sustavu. Mogude su sve kombinacije agregacijskih stanja tvari osim plina u plinu, jer se plin sam po sebi širi. Neki disperzni sustavi: dim, pjena, aerosol, magla. Otopine su homogene smjese čistih tvari. U svakom svom dijelu homogene smjese imaju isti kemijski sastav i ista fizička svojstva. Prema količini otopljenih tvari otopine mogu biti nezasidene, zasidene i prezasidene. Prema veličini čestica otopljenih tvari otopine mogu biti prave otopine, koloidne otopine i suspenzije. Prave otopine imaju čestice otopljenih tvari manje od 1 nm. Koloidne otopine imaju veličinu čestica otopljenih tvari od 1 do 200 nm (od 10 -9 do 10-7 m), a suspenzije vede od 200 nm. Koloidne otopine se mogu odvojiti od pravih otopina procesom dijalize. Prema vrsti čestica otopljenih tvari otopine mogu biti elektroliti (sadrže ione) i neelektroliti (sadrže atome ili molekule). Topljivost tvari Tvari polarne građe (soli, kiseline, baze) dobro se otapaju u polarnim otapalima kao što je voda. Tvari nepolarne građe (vosak, ulje) dobro se otapaju u nepolarnim otapalima kao što su benzen, ugljikov disulfid i tetraklormetan. Ako je otapanje endoterman proces topljivost tvari raste s porastom temperature. Ako je otapanje egzoterman proces, topljivost tvari se smanjuje porastom temperature. Topljivost plinova u tekudinama ovisi o tlaku. Prema Henryjevom zakonu topljivost plinova u tekudinama proporcionalna je parcijalnom tlaku plina. Henryjev zakon ne vrijedi za plinove koji kemijski reagiraju sa otapalom (HF, HCl, H2S, SO2, SO3, CO2, NH3). Raoulov zakon: tlak para otapala proporcionalan je množinskom udjelu otapala u otopini. Drugim riječima, otopina ima više vrelište i niže ledište od čistoga otapala. Koligativna svojstva otopina (ovise o broju čestica otopljene tvari, a ne o njihovim kemijskim svojstvima): o Sniženje tlaka para otapala o Povišenje temperature vrelišta otapala o Snižavanje točke skrudivanja otapala o Pojava osmotskog tlaka Azeotropne smjese – otopine konstantnog vrelišta i sastava. Krioskopska konstanta – sniženje ledišta određenog otapala koje dobijemo kada se jedan mol neke tvari otopi u 1000 g otapala. (krioskopska konstanta vode je Kf (H2O)= 1.86 K kg mol-1) Eublioskopska konstanta – povišenje vrelišta određenog otapala koje dobijemo kada se jedan mol neke tvari otopi u 1000 g otapala. (eublioskopska konstanta vode je Kb (H2O)= 0.512 K kg mol-1) Iskazivanje sastava otopine: množinska koncentracija otopine, masena koncentracija otopine, molalitet, pH, osmotski tlak Fizička veličina

Oznaka

Definicija

Jedinica

Množinska koncentracija otopljene tvari B

cB

cB = nB : V

mol dm-3

Masena koncentracija otopljene tvari B

γB

γB = mB : V

g dm-3

Molalitet otopljene tvari B u otapalu A

bB

b B = n B : mA

mol kg-1

Maseni udio otopljene tvari B u otapalu A

wB

mB w B = _______________ m B + mA

------



23


www.trinom.hr

Vrijednost pH je negativan logaritam od koncentracije vodikovih (oksonij) iona u otopini. Ova veličina iskazuje kiselost otopina. Skala pH vrijednosti je od 1 do 14. Područje 7 je neutralno, od 1 do 6 je kiselo, a od 8 do 14 je bazično. Osmotski tlak neke otopine ovisi o koncentraciji čestica i temperaturi. Otopina ima vedi osmotski tlak ako je u njoj otopljen vedi broj čestica. Kada se dvije otopine različitih koncentracija odijele polupropusnom membranom, otapalo iz otopine manje koncentracije prelazi u otopinu vede koncentracije. Molekule otopljene tvari ne mogu prodi kroz membranu pa zato stvaraju pritisak na njezinu površinu. Između osmotskog tlaka i koncentracije otopine za otopine koje nisu elektroliti vlada ovaj odnos:

Π = c R T (Pa) Za elektrolitne otopine u formulu osmotskog tlaka valja uključiti koeficijent koji govori o količini iona oslobođenih disocijacijom molekula: Π = i c R T. Na primjer, pri disocijaciji molekule natrijeva klorida oslobađaju se dva iona pa je vrijednost konstante, i = 2 (NaCl → Na+ + Cl- ). Dvije otopine koje imaju isti osmotski tlak nazivamo izotonične otopine. Sa staničnom tekudinom izotonične su otopine 0,9% NaCl i 5,3% glukoze. Primjeri zadataka 1. Što je magla? a) tekudina raspršena u tekudini c) tekudina raspršena u čvrstoj tvari

b) plin raspršen u tekudini d) voda raspršena u zraku

2. Kakva je otopina bila u epruveti ukoliko je nakon mudkanja došlo do njezinoga zamudenja bez promjene temperature? a) prezasidena b) zasidena c) nezasidena d) pothlađena 3. Po 400 mL vode uliveno je u dvije odmjerne tikvice, jednu od 500 mL i jednu od 1000 mL. Tikvice su začepljene i ostavljene stajati na laboratorijskom stolu. Koliki je tlak para vode u tikvicama nakon 12 sati? a) vedi je u vedoj tikvici b) vedi je u manjoj tikvici c) jednak je u obje tikvice d) nije ga mogude predvidjeti 4. U laboratorijsku čašu nasuto je, naizmjence, nekoliko slojeva usitnjenoga leda i kuhinjske soli. U kojem de temperaturnome intervalu biti temperatura sadržaja čaše nakon 5 minuta? a) od -20oC do 0oC b) od 0oC do 10 oC c) od 10oC do 30oC 5. (Matura 2010.) Množinske koncentracije četiriju navedenih vodenih otopina su jednake i iznose 0,1 mol L-1. Koja de od njih najbolje voditi električnu struju? a) H2CO3 b) HNO3 c) H2S d) NH3 6.Crtež prikazuje temperaturnu ovisnost topljivosti bakrova(II) sulfata u vodi. Topljivost je izražena masenim udjelima zasidenih vodenih otopina (wsat). 6.1. Pri kojoj de temperaturi maseni udio soli u zasidenoj otopini biti 25%? _________ 6.2. Koliko se grama CuSO4 pri 50oC može maksimalno otopiti u 50 g vode?________ 6.3. Kako nazivamo otopinu čiji je maseni udio soli 33% pri 60oC? _______________ 7. Koja od navedenih otopina ima jednako vrelište kao i vodena otopina natrijeva klorida množinske koncentracije c(NaCl) = 0,6 mol/L ? a) FeCl3 (aq) c = 0,4 mol/L b) C6H12O6 (aq) c = 0,4 mol/L c) K2SO4 (aq) c = 0,4 mol/L d) KNO3 (aq) c = 0,4 mol/L 8. Načinjena je smjesa od 25 mL vode i 50 mL etanola. Koji od ponuđenih volumnih omjera izražava sastav priređene smjese? a) V(voda) : V(etanol) = 1:2 b) V(voda) : V(etanol) = 1:3 c) V(voda) : V(etanol) = 2:1 d) V(voda) : V(etanol) = 3:1 9. Koji od ponuđenih množinskih koncentracija odgovara vodenoj otopini priređenoj otapanjem 5,85 g natrijevog klorida u 100 mL vode? a) 0,1 mol L-1 b) 1,0 mol L-1 c) 0,01 mol L-1 d) 0,001 mol L-1 10. Izračunajte množinsku i masenu koncentraciju otopine dobivene miješanjem 50 mL vodene otopine HCl množinske koncentracije 2,0 mol/L i 150 mL vodene otopine HCl množinske koncentracije 0,10 mol/L. 11. (Matura 2010.) Kolika je u g dm-3 masena koncentracija 12%-tne vodene otopine octene kiseline čija gustoda iznosi 1,015 g cm-3? a) 0,122 g dm-3 b) 1,22 g dm-3 c) 12,2 g dm-3 d) 122 g dm-3 12. Maseni udio amonijaka u nekoj vodenoj otopini je 0,25, a njezina gustoda je 0,91 kg L -1.Koliko je volumen amonijaka pri 27oC i tlaku od 1013 hPa, potrebnoga za pripravu jedne litre te otopine? 13. Miješanjem pola litre vodene otopine kalijeva hidroksida, množinske koncentracije 0,02 mol/L i pola litre vodene otopine bromovodika jednake množinske koncentracije priređena je otopina Y. Kolika je koncentracija nastale soli u priređenoj otopini Y?



24


www.trinom.hr

14.(Matura 2010.) Pripremljena je vodena otopina saharoze u prostoriji temperature 20oC. Postignuta gustoda otopine je 1,02 g cm-3, a maseni udio saharoze u njoj je 0,05. Relativna molekulska masa saharoze je 342, a krioskopska konstanta vode 1,86 K kg mol -1. 14.1. Koliki je osmotski tlak ove otopine? 14.2. Izračunajte ledište te otopine. 15. Barijev sulfat je vrlo slabo topljiv talog. a) Napišite jednadžbu kemijske reakcije nastajanja barijeva sulfata reakcijom vodenih otopina natrijeva sulfata i barijeva klorida. Obavezno napišite i agregacijska stanja reaktanata i produkata. __________________________________________________________ b) Izračunajte masu natrijev sulfata potrebnu za taloženje barijeva sulfata iz 100 mL vodene otopine barijeva klorida čija je masena koncentracija 20,820 g L-1. 16. Iz dviju otopina natrijeva klorida, od kojih je prva masenoga udjela 0.9%, a druga masenoga udjela 14%, treba prirediti 600 g otopine masenoga udjela 5,0%. Koliko grama svake otopine treba uzeti?

Vježba 1. Prilikom izvođenja pokusa, za koji je potrebna otopina pripravljena otapanjem 2 g K 2Cr2O7 u 100 ml koncentrirane sumporne kiseline, iz kapaljke je na stol pala jedna kap te otopine. Što je najvažnije učiniti? a) obudi kutu i staviti zaštitne naočale b) staviti zaštitne rukavice c) odmah krpom obrisati stol d) kap odstraniti pomodu druge čiste kapaljke 2. Što de se dogoditi kada u prezasidenu vodenu otopinu limunske kiseline ubacimo kristalid limunske kiseline? a) kristalid de se otopiti b) počet de kristalizacija limunske kiseline c) sustav de se ohladiti 3. U tri epruvete priređene su otopine triju tvari (kalijeva nitrata, limunske kiseline i natrijeva tiosulfata). Svaka otopina priređena je na jednak način. U svakoj je epruveti pomiješano 5 mL vode i 2 g tvari. Nakon toga je sadržaj svake epruvete zagrijan te je dobivena bistra otopina. Epruvete su ostavljene na stalku da se, tijekom nodi, ohlade. Sutradan je utvrđeno da se talog pojavio samo u jednoj epruveti. Što možeš, sa sigurnošdu, redi na temelju takvog rezultata pokusa? a) dvije su otopine nezasidene b) jedna otopina je nezasidena c) jedna je otopina zasidena d) dvije su otopine zasidene 4. U čaši 1 se nalazi vodovodna voda, a u čaši 2 zasidena vodena otopina šedera. U kojoj čaši otopina ima niže ledište? a) u čaši 1 b) u čaši 2 c) ledišta otopina u čašama su jednaka 5. Jednaku vrijednost imaju: a) vrelišta vodene otopine NaCl i čiste vode b) tališta vodenih otopina jednakih množinskih koncentracija NaCl saharoze c) vrelišta vodenih otopina NaCl (c=0,6 mol/L)2SO4 ( c=0,4 mol/L) d) tališta čistog metala i njegove legure 6. Vrelište neke tvari pri standardnim uvjetima je: a) temperatura pri kojoj tvar prelazi iz krutog u tekude stanje b) temperatura koja je jednaka temperaturi očvršdivanja c) temperatura pri kojoj dolazi do rušenja kristalne rešetke d) jedno od mogudih agregatnih stanja tvari e) temperatura pri kojoj je tlak para tekudine jednak atmosferskom tlaku 7. Otopi li se 1 mol nekog neelektrolita u 1 kg nekog otapala, ledište takve otopine bit de: a) više od ledišta otopljene tvari za vrijednost ebulioskopske konstante dane otopljene tvari b) niže od ledišta otopljene tvari za vrijednost ebulioskopske konstante dane otopljene tvari c) više od ledišta otapala za vrijednost ebulioskopske konstante danog otapala d) niže od ledišta otopljene tvari za vrijednost krioskopske konstante dane otopljene tvari e) niže od ledišta otapala za vrijednost krioskopske konstante danog otapala 8. Koji maseni omjer izražava sastav 50%-tne vodene otopine šedera? a) 3:2

b) 2:3 c) 2:1

d) 1:1

9. Maseni udio klorovodika u koncentriranoj solnoj kiselini je 36%. Koliko puta treba razrijediti tu tekudinu da se pripravi 9%-tna otopina? a) 6 b) 5 c) 4 d) 3 10. Množinska koncentracija vodene otopine sumporne kiselina je 0,50 mol/L. Kolika je masena koncentracija te otopine? a) 0,50 g L-1 b) 98 g L-1 c) 490 g L-1 d) 49 g L-1 11. Pripremljeno je 100 g vodene otopine natrijeva klorida, masenoga udjela W= 0.050. Pripravljena je otopina razrijeđena s dodatnih 100 g vode. Koliko grama natrijeva klorida ima u 100 g tako dobivene razrijeđene otopine? 12. Otapanjem 92 g tvari u 100 g vode pripravljena je otopina X. Molarna masa otopljene tvari bila je 46 g/mol, a gustoda 1,085 g/ cm3. Kolika je približna množinska koncentracija pripravljene otopine X? 13. Otapanjem 2,2 g neke tvari dobiveno je 250 mL vodene otopine množinske koncentracije 0,020 mol/L. Izračunaj relativnu molekulsku masu otopljene tvari.



25


www.trinom.hr

14. a) Slike prikazuju čaše s vodenim otopinama. Svaka točkica predstavlja jednu česticu otopljene tvari.

...... .... .. 500 mL otopina A b) c)

. ... ... 500 mL otopina B

. .

.. .. ... ..

500 mL 500 mL otopina C otopina D

. . . .

250 mL otopina E

Množinska koncentracija otopljene tvari najmanja je u otopini _______. Dodamo li otopini A 500 mL vode, njena množinska koncentracija postat de jednaka koncentraciji otopine_____. Pomiješamo li otopine A i B, dobivena otopina imat de jednaku množinsku koncentraciju kao i otopina____.

15. Otapanjem 23,759 g neke tvari dobiveno je 250,0 mL vodene otopine množinske koncentracije 0,900 mol/L. 15.1. Izračunajte molarnu masu otopljene tvari. 15.2. Kojoj od ovih tvari: Na2CO3, NaClO3, H2SO4 ili H3PO4 odgovara izračunata molarna masa? ____________ 15.3. Nacrtajte Lewisovu strukturnu formulu aniona tvari izabrane u zadatku 15.2. 16. U tablici su dani maseni udjeli zasidenih otopina (wsat) kalijeva nitrata pri različitim temperaturama. t /oC wsat(KNO3)/%

10 17,6

20 24,2

30 31,3

40 38,6

Ako je u 120 g vode pri 50oC otopljeno 60 g kalijeva nitrata, koliko de se grama soli istaložiti kada se otopina ohladi do 20oC?

X. CJELINA: KISELINE I BAZE, pH, PUFERI Elektrolitička disocijacija je proces rastavljanja ionski građene tvari na slobodne ione u otopini. Pri tome su oslobođeni ioni okruženi molekulama vode ili drugog otapala. Brönstedova teorija kiselina i baza: kiseline su proton donori, a baze su proton akceptori. Lewisova teorija kiselina i baza: kiselina je svaka tvar koja može primiti elektronski par (elektron akceptor). Baza je svaka tvar koja može dati elektronski par (elektron donor).  Kiseline nastaju: - reakcijom oksida nemetala i vode, na primjer : P4O10 + 6 H2O → 4 H3PO4 - otapanjem hidrida nemetala u vodi, na primjer: HCl (g) + H2O (l) → H3O+ (aq) + Cl- (aq) Jakost kiselina ovisi o stupnju disocijacije molekula kiseline na ione. Najvedi broj oksonijevih iona višeprotonske kiseline otpuštaju u prvom stupnju disocijacije. Stupanj disocijacije se označava znakom alfa i iskazuje se u postocima. O broju disociranih molekula ovisi kiselost otopine i njezina množinska koncentracija oksonijevih iona, a time i pH vrijednost. Najjače kiseline su: HClO4 , HI, HBr, HCl, H2SO4, HNO3 Srednje po jakosti su kiseline: H2SO3, H3PO4, CH3COOH c = co x  Slabe kiseline su: H2CO3 , H2S, H2O Indikatori za kiseline su: - metiloranž, mijenja boju iz narančaste u crvenu - plavi lakmus, mijenja boju iz plave u crvenu - univerzalni indikator, mijenja boju iz žute u crvenu. Mjerenjem električne provodljivosti može se vidjeti da destilirana voda vrlo slabo provodi struju. Kroz otopinu struju provode samo ioni, pa stoga proizlazi da je čista voda slabo disocirana: H2O (l) + H2O (l) → H3O +(aq) + OH- (aq) Ionski produkt vode (Konstanta vode), Kw = [H3O+] [OH-] , pri 25oC ima vrijednost:

Kw = 1 x 10-14 mol2 dm-6

U vodenoj otopini koncentracije iona su međusobno zavisne. Ako se poveda koncentracija oksonijevog iona, smanjit de se koncentracija hidroksidnog iona i obratno. Na taj način je vrijednost konstante vode uvijek ista, bez obzira na pH otopine. Otopine u kojima je koncentracija oksonijevih iona jednaka koncentraciji hidroksidnih iona nazivamo neutralnim otopinama. Iz praktičnih razloga kemičari koriste skalu za izražavanje koncentracije oksonijevih iona koja je definirana slijededim izrazom: pH = - log ( [H3O+] mol dm-3). Baze Najčešde baze - vodene otopine hidroksida metala (lužine).



26


www.trinom.hr

a) b) c)

 Lužine nastaju: reakcijom metala 1. i 2. grupe s vodom : 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2 reakcijom oksida metala s vodom : CaO + H2O → Ca(OH)2 otapanjem hidroksida metala u vodi: NaOH (s) → Na+(aq) + OH-(aq)

Jakost lužina također ovisi o stupnju disocijacije baze u vodi. Jake baze su: CsOH, RbOH, KOH, NaOH, LiOH, Ba(OH)2, Sr(OH)2, Ca(OH)2 Slaba baza: NH4OH Indikatori za baze su: - fenolftalein, mijenja boju iz bezbojne u ljubičastu - crveni lakmus, mijenja boju iz crvene u plavu - univerzalni indikator, mijenja boju iz žute u plavu - metiloranž, mijenja boju iz narančaste u žutu Ravnoteža u otopinama kiselina i baza može se iskazati koncentracijskom konstantom ravnoteže, Kc . Ako je vrijednost konstante pozitivna i velika, onda je kiselina jaka – i obratno. Konstanta može imati različite fizikalne jedinice (ovisno o računu), a može biti i broj bez fizikalnih jedinica. HA + H2O → H3O+ + ABOH → B+ + OH-

Kc =

[ B+] [ OH-]

[ H3O +] [ A-] __________________

Kc =

__________________

[BOH]

[HA]

Puferi su otopine stalnog iznosa pH vrijednosti. Njihova pH vrijednost se značajno ne mijenja dodatkom kiseline ili baze. Pufer je smjesa slabe kiseline i njezine soli ili smjesa slabe baze i njezine soli. Neutralizacija Neutralizacija je reakcija između kiseline i baze kojom nastaje voda i sol. Neutralizacija je egzotermna promjena. Primjer: 2 KOH + H2SO4 → 2 H2O + K2SO4 U reakciji neutralizacije kiselinu može zamijeniti oksid nemetala, a bazu može zamijeniti oksid metala, na primjer: SO3 + CaO → CaSO4 Soli Metode dobivanja soli: 1. reakcija metala i nemetala : 2Na + Cl2 → 2 NaCl 2. reakcija metala i kiseline: Zn + 2 HCl → H2 + ZnCl2 3. reakcija metalnog oksida i kiseline: CuO + HNO3 → Cu(NO3)2 + H2O 4. reakcija hidroksida metala i kiseline: Mg(OH)2 + 2 HCl → MgCl2 + 2H2O Hidroliza soli podrazumijeva reakciju soli s molekulama vode. Prilikom hidrolize soli ponovno nastaje kiselina i baza, a pH otopine ovisi o jakosti kiseline i baze tj. o njihovom stupnju disocijacije. Tako otopine soli mogu pokazivati kiselu, neutralnu ili bazičnu reakciju. Primjer reakcije hidrolize soli: 1. kada nastaje neutralna otopina: NaCl + 2H2O → Na+ + Cl- + H3O+ + OH2. kada nastaje bazična otopina: Na2CO3 + 2H2O → 2Na+ + OH- + H2CO3 3. kada nastaje kisela otopina: (NH4)2SO4 +4H2O→ 2NH4OH + 2H3O+ + SO42Primjeri zadataka 1. Koja de od navedenih tekudina obojiti fenolftalein? a) solna kiselina b) natrijeva lužina

c) otopina kuhinjske soli d) tekudina iz akumulatora

2. Što je kiselo-bazni indikator?_____________________________________________________________ 3. Koja je od navedenih jedinki, prema Brønsted-Lowryevoj teoriji kiselina i baza, konjugirana baza hidrogensulfatnog iona? a) molekula sumporne kiseline b) sulfatni ion c) molekula vode d) hidroksidni ion 4. Koja je od navedenih jedinki, prema Brønsted-Lowryevoj teoriji kiselina i baza, konjugirana baza hidrogenkarbonatnog iona? a) karbonatni ion b) molekula karbonatne kiseline c) molekula vode d) hidroksidni ion 5. Koja de od navedenih tvari, ako se otopi u vodi, dati kiselu otopinu? a) kalcijev klorid b) natrijev karbonat

c) natrijev sulfat

d) amonijev klorid

6. Koje od navedenih jedinki uzrokuju promjenu pH-vrijednosti otopine tijekom otapanja natrijevoga cijanida u vodi? a) HCN b) H3O+ c) CNd) Na+ 7. Koja od navedenih otopina kalijevih soli može poslužiti za neutralizaciju uzorka solne kiseline? a) otopina sulfata b) otopina nitrata c) otopina bromida

d) otopina fosfata

-1

8. Pripravljena je solna kiselina množinske koncentracije 0.001 mol L . Uzet je dio te otopine i razrijeđen je sto puta. Kolika je pH vrijednost otopine dobivene razrjeđivanjem? a) 3 b) 4 c) 5 d) 6



27


www.trinom.hr

9. Priređena je vodena otopina natrijeva sulfata otapanjem soli u destiliranoj vodi. Priređena otopina ostavljena je stajati na laboratorijskom stolu. U kojem de području pH-vrijednosti biti pH- vrijednost te otopine nakon nekoliko sati? a) manjem od 5 b) između 5 i 7 c) između 7 i 9 d) vedem od 9 10. Pri 25oC pH-vrijednost vodene otopine neke tvari je 4. Koja od navedenih vrijednosti množinskih koncentracija hidroksidnih iona odgovara toj otopini? a) c(OH-) = 10-8 mol dm-3 b) c(OH-) = 10-9 mol dm-3 c) c(OH-) = 10-10 mol dm-3 d) c(OH-) = 10-11 mol dm-3 11. (Matura 2010.)Pri temperaturi od 25oC pH- vrijednost neke vodene otopine je 5. Kolika je , izraženo u mol dm-3, množinska koncentracija hidroksidnih iona u toj otopini? a) 10-14 b) 10-9 c) 10-5 d) 10-4 12. (Matura 2010.) Neka vodena otopina ispitana je plavim lakmusovim papiridem koji je u kontaktu s njom pocrvenio. U otopinu je uz miješanje dodan natrijev hidrogenkarbonat. U kontaktu s tako priređenom otopinom crveni je lakmusov papirid poplavio. Koju je tvar potrebno dodati kako bi dobivena otopina ponovno obojila lakmusov papirid u crveno? a) otopinu octa b) vodu vapnenicu c) otopinu lakmusa d) vodeno staklo 13. (Matura 2010.) Koliko je litara destilirane vode potrebno dodati dvjema litrama vodene otopine čija pH- vrijednost iznosi 2 kako bi se priredila otopina čija de pH-vrijednost iznositi 3? a) 2 b) 8 c) 18 d) 22 14. (Matura 2010.) Otapanjem koje od navedenih soli u vodi ne de dodi do promjene pH-vrijednosti? a) CH3COONa b) NaNO3 c) NaHCO3 d) NaCN 15. (Matura 2010.)Pri kojoj je od navedenih pH-vrijednosti vodena otopina najkiselija? a) 1

b) 3

c) 9

d) 11

16. Produkt topljivosti crvenoga srebrovoga kromata je Ksp(Ag2CrO4) = 7,8 .10-5 mol3L-3, a produkt topljivosti bijeloga srebrovoga klorida je Ksp(AgCl) = 1,1 . 10-10 mol2L-2. Što de se od navedenoga dogoditi s crvenim talogom kad u epruvetu koja sadrži otopinu i talog srebrovoga kromata dodamo otopinu natrijevoga klorida? a) ništa se nede dogoditi b) crveni talog de nestati c) povedat de se količina crvenoga taloga 17. (Matura 2010.)Natrijev fosfat dodaje se tvrdoj vodi, a služi za «omekšavanje» vode koja se rabi u tehničke svrhe. Viševalentni kationi prisutni u tvrdoj vodi povezuju se s fosfatnim anionima iz natrijeva fosfata pri čemu nastaju vrlo slabo topljivi spojevi koji se istalože. 17.1. Reagira li navedena otopina Na3PO4 kiselo, lužnato ili neutralno? _______________ 17.2. Napišite jednadžbu kemijske reakcije kojom dete objasniti odgovor na prethodno pitanje. ____________________________ 17.3. Napišite jednadžbe kemijskih reakcija kojima dete opisati zašto je otopina hidrogenfosfata lužnata, a otopina dihidrogenfosfata kisela. ______________________________________________________________ 17.4. Lewisovim simbolima prikažite strukturu molekule fosforne kiseline. 17.5. Kojim demo geometrijskim tijelom opisati prostornu građu molekule fosforne kiseline? 18. Kolika je pH-vrijednost otopine dobivene miješanjem 100 mL vodene otopine HCl množinske koncentracije 20 mmol/L i 200 mL vodene otopine Ca(OH)2 množinske koncentracije 10 mmol/L? 19. Kolika je pH-vrijednost vodene otopine kalcijeva hidroksida priređene otapanjem 3,7 g kalcijeva hidroksida u 2,0 L destilirane vode? 20. Pri istoj temperaturi vodena otopina kiselina HAx [c(HAx)= 1,0 mol dm-3] ima manju pH- vrijednost od vodene otopine kiselije HAy [c(HAy)= 1,0 mol dm-3]. Koji od navedenih izraza ispravno opisuje navedeni odnos? a) Ka (HAx) = Ka (HAy) b) Ka (HAx) < Ka (HAy) c) Ka (HAx) > Ka (HAy) 21.1. Što su, u smislu Brønsted-Lowryeve teorije kiselina i baza, molekule metiloranža u kiselome mediju? __________________________________________________________________________________________ 21.2. Kada u destiliranu vodu dodamo natrijev karbonat, on de se otopiti. Što su u smislu Brønsted-Lowryeve teorije kiselina i baza, u tom slučaju molekule vode? ________________________________________________ 22.3. Napišite jednadžbu kemijske reakcije kojom dete prikazati dobivanje amonijeve lužine. __________________________________________________________________________________________ 21.4. Pomiješano je 50 mL vodene otopine solne (klorovodične) kiseline čija je množinska koncentracija 0,2 mol L -1 i 50 mL amonijeve lužine iste množinske koncentracije. Je li dobivena otopina kisela, neutralna ili lužnata i hode li promijeniti boju plavoga lakmusova papira? __________________________________________________________________________________________ 21.5. Je li vodena otopina modre galice kisela, neutralna ili lužnata? Vježba 1. Koja de od navedenih vodenih otopina obojiti fenolftalein? a) otopina barijevoga klorida b) otopina natrijevoga nitrata c) otopina dušikovoga(II) oksida d) otopina natrijevoga karbonata 2. Kakve de boje biti metiloranž u otopini kalijevoga karbonata? a) žute b) crvene c) narančaste d) ružičaste 3. Navedite barem četiri kiselo-bazna indikatora osim fenolftaleina:_____________________________________________



28


www.trinom.hr

4. Što od navedenoga nastaje reakcijom sumporovog dioksida i vode? a) sumporasta (sulfitna) kiselina b) sumporna (sulfatna) kiselina c) sumporovodična kiselina d) pirosumporna kiselina 5. Koja je od navedenih jedinki, prema Brønsted-Lowryevoj teoriji kiselina i baza, konjugirana baza hidrogensulfitnog iona? a) H2SO4 b) SO4c) SO32d) H2SO3 6. Koja de od navedenih tvari otapanjem u vodi dati lužnatu otopinu? a) amonijev klorid b) kalcijev klorid c) kalijev cijanid

d) kalijev klorid

7. Koja de od navedenih tvari, ako ju se pomiješa s vodom, povedati njezinu pH-vrijednost? a) SO2 b) NH3 c) CH4 d) H2S 8. Što de nastati miješanjem jednakih volumena vodenih otopina natrijeva klorida i barijeva klorida čije su množinske koncentracije 0,1 mol L-1? a) kisela otopina b) lužnata otopina c) neutralna otopina d) mutna otopina 9. Koja od navedenih otopina kalijevih soli može poslužiti za neutralizaciju uzorka kalijeve lužine? a) otopina hidrogenkarbonata b) otopina hidrogensulfata c) otopina hidrogenfosfata d) otopina acetata 10. (Matura 2010.) Koja od navedenih jednadžbi kemijskih reakcija prikazuje neutralizaciju? a) 2 Ca + O2 → 2 CaO b) HNO3 + H2O → H3O+ + NO3c) Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2 d) C3H7COOH + NaOH → C3H7COONa + H2O 11. (Matura 2010.) Pretpostavimo da je stupanj disocijacije kiseline 1. Koliko de molekula te kiseline biti disocirano u 1L vodene otopine čija je množinska koncentracija 0,1 mol L-1? a) 1,20 . 1022 b) 3,01 . 1022 c) 6,02 . 1023 d) 1,20 . 1024 12. Pomiješano je 50 mL vodene otopine solne kiseline čija je množinska koncentracija 0,2 mol/L i 50 mL barijeve lužine iste množinske koncentracije. U dobro pomiješanu dobivenu otopinu dodano je nekoliko kapi fenolftaleina. Objasnite je li došlo do njegova obojenja? 13. Miješanjem vodenih otopina barijeva klorida i natrijeva sulfata nastaje bijeli talog. Koja od ponuđenih jednadžbi kemijske reakcije opisuje nastajanje bijeloga taloga? a) Na+(aq) + Cl- (aq) → NaCl (s) b) Na+(aq) + SO42- (aq)→ Na2SO4 (s) 2+ 2c) Ba (aq) + SO4 (aq)→ BaSO4 (s) d) Ba2+(aq) + SO32-(aq)→ BaSO3 (s) 14. Kada pomiješamo vodene otopine aluminijeva klorida i natrijeva karbonata, pojave se bijeli želatinozni talog i mjehuridi plina. Koja je od navedenih jednadžbi kemijske reakcije primjerena opisanoj kemijskoj promjeni? a) 2 AlCl3 + 3 Na2CO3 + 3 H2O → 6 NaCl + 2 Al(OH)3 + 3 H2 + 3 CO2 b) 2 AlCl3 + Na2CO3 + H2O → 2 NaCl + 2 Al(OH)3 + CO2 c) 2 AlCl3 + 3 Na2CO3 + 3 H2O → 6 NaCl + 2 Al(OH)3 + 3 O2 + 3 CO2 d) 2 AlCl3 + 3 Na2CO3 + 3 H2O → 6 NaCl + 2 Al(OH)3 + 3 CO2 15. Konstante disocijacije kiselina HAx i HAy imaju ove vrijednosti: Ka (HAx)= 1,0 . 10-2 mol L-1 i Ka (HAy) = 1 . 10-3 mol L-1 . Na temelju toga možemo redi : a) da HAx slabije disocira od HAy b) da HAx disocira sto puta jače od HAy c) da HAy disocira deset puta jače od HAx d) da HAy slabije disocira od HAx

XI. CJELINA: TERMOKEMIJA Energija kemijske reakcije Termokemija je dio kemije koji proučava oslobađanje, trošenje ili izmjenu energije pri kemijskim reakcijama. U termokemijskim jednadžbama navode se : a) agregacijska stanja tvari b) temperaturu pri kojoj se reakcija odvija c) promjena entalpije (ΔH) Entalpija je promjena toplinskog sadržaja u sustavu. To je toplina koja se tijekom fizikalne ili kemijske promjene oslobodi ili veže pri konstantnom tlaku. Ako se toplina dovodi sustavu entalpija ima pozitivan predznak i to je endoterman proces (ΔH > 0). Ako se toplina oduzima sustavu, entalpija ima negativan predznak i to je egzotermni proces (ΔH < 0). Standardne molarne entalpije nastajanja svih elementarnih tvari jednake su nuli. ΔfHm = molarna entalpija stvaranja ΔcHm = molarna entalpija sagorijevanja ΔbH = entalpija veze ΔsHm =molarna entalpija taljenja ΔlHm = molarna entalpija isparavanja Standardna molarna entalpija nastajanja spoja jednaka je toplini koja se oslobodi kad iz elemenata nastane 1 mol spoja. Hess-ov zakon: prirast entalpije u nekom procesu jednak je razlici standardnih molarnih entalpija produkata i standardnih molarnih entalpija reaktanata.

ΔrH = ΔfH (produkti) – ΔfH (reaktanti)



29


www.trinom.hr

Entropija i Gibbsova energija Spontano se događaju one promjene koje uzrokuju povedanje nereda (kaotičnosti). Stupanj nereda ili kaotičnosti mjeri se fizikalnom veličinom koja se zove entropija, a označavamo je znakom «S». Entropija je funkcija stanja sustava i ne ovisi o putu kojim su reaktanti prešli u produkte. Drugi zakon termodinamike: pri svakome realnom spontanom procesu entropija izoliranog sustava uvijek raste. Spontane egzotermne promjene pokrede velik porast entropije koji stvaraju u okolini. Spontane endotermne promjene pokrede velik porast entropije koji stvaraju u samoj reakcijskoj smjesi. Gibbsova energija je dio entalpije sustava koji se može koristiti za povedanje entropije, odnosno za obavljanje rada. Gibbsova energija daje kriterije o spontanosti kemijskih reakcija.

ΔG = ΔH – TΔS Ako je vrijednost ΔG negativna, reakcija se odvija spontano od reaktanata prema produktima. Ako je vrijednost ΔG jednaka nuli, reakcija se nalazi u stanju ravnoteže. Ako je vrijednost ΔG pozitivna, reakcija se ne odvija spontano. Ako je ΔH < 0 i ΔS > 0 promjena se odvija spontano pri svakoj temperaturi. Ako je ΔH < 0 i ΔS < 0 promjena se odvija spontano samo pri niskoj temperaturi Ako je ΔH > 0 i ΔS > 0 promjena se odvija spontano samo pri visokoj temperaturi Ako je ΔH > 0 i ΔS < 0 promjena nije spontana pri bilo kojoj temperaturi Primjeri zadataka 1. Entalpija kondenzacije za promjenu H2O (g) → H2O (l) je: a) negativna te je promjena endotermna b) negativna te je promjena egzotermna c) pozitivna te je promjena endotermna d) pozitivna te je promjena egzotermna 2. Entalpije isparavanja vode, benzena i etera iznose 40.7kJ/mol, 30.7 kJ/mol i 25.9 kJ/mol. Koja tvrdnja nije točna: a) vrelište vode je pri atmosferskom tlaku najviše b) eter ima više vrelište od benzena c) benzen ima više vrelište od etera d) vrelište vode je više od vrelišta benzena e) vrelišta vode, etera i benzena ovise o atmosferskom tlaku 3. (Matura 2010.)Koja je od navedenih promjena egzotermna? a) taljenje leda b) kondenzacija vode c) vrenje propanola

d) sublimacija kamfora

4. Odredite reakcijsku entalpiju za proces C2H4(g) + H2O(l) → C2H5OH (l) ako su : ΔfH (H2O)= -285.8 kJmol-1 ΔfH (C2H4)= -277.6 kJmol-1 ΔfH (C2H5OH)= + 52.3 kJmol-1 -1 -1 -1 a) +615.7 kJmol b) – 615,7 kJmol c) + 567.1 kJ mol d) – 567.1 kJmol-1 5. Za koji od slijededih procesa ΔS ima negativan predznak? a) Br2 (l) → Br2 (g) b) O2 (g) → 2 O (g) c) N2 (g; 10 bar) → N2 (g; 1 bar) d) N2 (g) + 3 H2 (g) → 2NH3 (g) e) C (s) + H2O (g) → CO (g) + H2 (g) 6. Za entropiju je točna tvrdnja: a) Prirast entropije ovisi o putu pretvorbe. b) Jednaki prirast entalpije uzrokuje isti prirast entropije u različitim okolnostima. c) Prirast entropije okoline razmjeran je temperaturi. d) Entropija raste ekspanzijom plina. e) Molarna entropija izražava se jedinicom kJ/mol 7. Neki je proces egzoterman i praden je porastom entropije. Navedeni proces: a) nije spontan, ΔG < 0 b) je spontan, ΔG > 0 c) nije spontan, ΔG > 0 d) je spontan, ΔG < 0 e) je spontan, ΔG=0 8.(Matura 2010.) Termičkom razgradnjom kalcijeva karbonata nastaju ugljikov dioksid i kalcijev oksid. Graf prikazuje ovisnost mase razvijenoga ugljikova dioksida o vremenu žarenja. 8.1.Kolika je masa ugljikova dioksida razvijenoga tijekom 80 minuta žarenja kalcijeva karbonata? ___________________ 8.2. Napišite jednadžbu kemijske reakcije iz zadatka 8.1. ________________________________ 8.3. Rabedi vrijednosti standardnih entalpija stvaranja spoja izračunajte reakcijsku entalpiju za reakciju termičkog raspada kalcijeva karbonata pri temperaturi od 25oC i tlaku od 101 kPa. ΔfH(CaO) = - 635,5 kJ mol-1 ΔfH(CO2) = - 393,5 kJ mol-1 -1 ΔfH(CaCO3) = - 1206,9 kJ mol 8.4. Kako se naziva proces koji ima pozitivnu vrijednost reakcijske entalpije? _____________________________ 8.5. Nacrtajte entalpijski dijagram za zadatak 8.3.



30


www.trinom.hr

Vježba 1. Standardna entalpija stvaranja elemenata: a) ima karakterističnu vrijednost za svaki element c) više je od nule za sve elemente e) iznosi jedan za sve elemente

b) manje je od nule za sve elemente d) iznosi nula za sve elemente

2. Što znači tvrdnja da reakcijska entalpija stvaranja dušikova (IV) oksida iznosi 33,2 kJmol -1 ? a) da je reakcija stvaranja egzotermna b) da se zbiva pri temperaturi od 33,2oC c) da je za nastajanje 1 mola tvari potrebno 66,6 kJ energije d) da je reakcija stvaranja endotermna 3. Entropija sustava raste pri: a) taljenju b) smrzavanju

c) kondenzaciji

d) kristalizaciji

e) hlađenju

4. Za entropiju vrijedi tvrdnja: a) što je manja vrijednost entropije, vedi je stupanj nereda sustava b) što je veda vrijednost entropije, veda je vjerojatnost napredovanja procesa c) entropija ne ovisi samo o stanju sustava d) prirast entropije ovisi o putu pretvorbe e) povedava se pri prijelazu tvari iz tekudeg u čvrsto stanje 5. ΔS > 0 vrijedi za reakciju: a) sublimaciju snijega d) smrzavanje vode u led

b) kondenzaciju vodene pare e) niti jedan odgovor nije točan

c) kristalizaciju prezasidene otopine soli

6. Ako je pri konstantnom tlaku neki proces nespontan pri svakoj temperaturi, onda je on: a) egzoterman i praden povedanjem entropije b) endoterman i praden smanjenjem entropije c) egzoterman i praden smanjenjem entropije d) endoterman i praden povedanjem entropije e) endoterman uz nepromijenjenu entropiju 7. Neka je reakcija spontana pri niskim, a nespontana pri visokim temperaturama ako je: a) ΔrH< 0 i ΔrS < 0 b) ΔrH > 0 i ΔrS > 0 c) ΔrH< 0 i ΔrS > 0 d) ΔrH> 0 i ΔrS < 0 8. Za proces opisan slikom uz navedene uvjete, promjena entropije okoline: a) veda je od nule b) manja je od nule c) jednaka je nuli A B

VA = VB

d) ne može se predvidjeti

T okolina > T sustav

stijenke sustava su dijatermičke, tj. dozvoljavaju prijenos topline

XII. CJELINA: Kemijska ravnoteža Neki sustav je u ravnoteži ako ne dolazi do izmjene tvari ili energije s okolišem. Konstanta ravnoteže kemijske reakcije definirana je pri stalnoj temperaturi, omjerom umnoška koncentracije produkata i reaktanata potenciranih njihovim stehiometrijskim koeficijentima. Opda formula konstante ravnoteže za reakciju: aA + bB ↔ cC + dD glasi : Na položaj ravnoteže može se utjecati djelovanjem na sustav izvana: - promjenom koncentracije neke tvari - promjenom tlaka (ukoliko je barem jedna tvar plin) - promjenom temperature

[C]c Kc =

[D]d

______________

[A]a [B]b

Le Chatelier-ovo načelo glasi: kada se na neki sustav u ravnoteži djeluje izvana on de reagirati tako da se to djelovanje smanji. Utjecaj promjene temperature na ravnotežu u kemijskoj reakciji: a) egzotermna reakcija – smanjenje temperature pomiče ravnotežu na stranu produkata, a povedanje na stranu reaktanata. b) endotermna reakcija – povedanje temperature pomiče ravnotežu na stranu produkata, a smanjenje temperature na stranu reaktanata. Utjecaj promjene tlaka na dinamičku ravnotežu u kemijskoj reakciji: a) ako se tijekom reakcije smanjuje volumen plinovitih produkata povedanje tlaka pomiče ravnotežu na stranu produkata ( i obratno) b) ako se tijekom reakcije povedava volumen plinovitih produkata onda smanjenje tlaka pomiče ravnotežu na stranu produkata ( i obratno).



31


www.trinom.hr

Primjeri zadataka 1. Navedite kako konstanta ravnoteže egzotermne reakcije ovisi o slijededim fizikalnim veličinama: a) o tlaku __________________________________________________________ b) o temperaturi ____________________________________________________ c) o koncentracijama reaktanata____________________________________ d) o koncentracijama produkata ____________________________________ 2. Na položaj ravnoteže ne može se djelovati: a) promjenom temperature d) povedanjem koncentracije reaktanata

b) promjenom tlaka e) uporabom katalizatora

c) odvođenjem jednog od produkata

3. Ako se poveda tlak, u kojem de procesu pomak ravnoteže biti na stranu produkata? a) 2NO2 (g) ↔ 2NO(g) + O2(g) b) H2(g) + I2(g) ↔ 2HI(g) c) PtO2(s) + 2 Cl2 (g) ↔PtCl4(s) + O2(g) d) 2HCl(g) ↔ H2(g) + Cl2(g) 4. Za sustav u ravnoteži A + B→C, ravnotežne koncentracije su c(A)=0.01; c(B)=0.02; c(C)=0.03. Konstanta ravnoteže ima vrijednost: a) 150 mol dm-3 b) 15 mol dm-3 c) 150 mol-1 dm3 d) 15 mol-1 dm-3 e) 150 5.Veliko povedanje tlaka u reakcijskome sustavu zaustavilo je neku kemijsku reakciju. Što se na temelju toga može zaključiti o toj kemijskoj reakciji? a) da je katalitička b) da se zbiva u tekudoj fazi c) da se usporava porastom temperature d) da je barem jedan od produkata plinovit 6. Slika prikazuje ovisnost koncentracije dviju tvari u reakcijskoj smjesi stalna volumena o vremenu t. 6.1. Napišite odgovarajudu jednadžbu kemijske reakcije. ___________________________________________ 6.2. Izračunajte konstantu ravnoteže.

7. Slika prikazuje ovisnost koncentracije triju tvari u reakcijskoj smjesi stalna volumena o vremenu t. 7.1. Napišite odgovarajudu jednadžbu kemijske reakcije. ____________________________________________ 7.2. Izračunajte konstantu ravnoteže. 8. (Matura 2010.)U kojem se primjeru promjenom tlaka ne može djelovati na kemijsku ravnotežu? a) CH4 (g) + 2 O2 (g) → CO2 (g) + 2 H2O (g) b) 2 O (g) + 2 O2 (g) → 2 O3 (g) c) 2 BaO2 (s) → 2 BaO (s) + O2 (g) d) 4 NH3 (g) + 5 O2 (g) → 4 NO (g) + 6 H2O (g) 9. (Matura 2010.) Nastajanje klorovodika zbiva se prema slijededoj jednadžbi kemijske reakcije: H2 (g) + Cl2 (g) → 2 HCl (g). Koja de od navedenih promjena povedati udio molekula produkta u reakcijskoj smjesi? a) povedanje tlaka b) sniženje tlaka c) dovođenje klora d) odvođenje vodika 10. (Matura 2010.)Za nastajanje sumporovodika vrijedi slijededa jednadžba kemijske reakcije: H 2 (g) + S (s) → H2S (g) ; Δr H <0. Koja de od navedenih promjena povedati ravnotežnu koncentraciju molekula produkta u reakcijskoj smjesi? a) povedanje tlaka b) smanjenje tlaka c) sniženje temperature d) povišenje temperature

Vježba 1. Neka tvar nastaje prema reakciji: 2A(g) → B(g). Kakav je utjecaj smanjenja tlaka u reakcijskom sustavu na tu kemijsku promjenu? a) povedanje množinskog udjela produkta b) nema utjecaja na ovu kemijsku promjenu c) smanjenje množinskog udjela produkta 2. Brojčana vrijednost konstante ravnoteže neke kemijske reakcije ovisi samo o: a) koncentraciji reaktanata b) tlaku komponenata u reakcijskoj smjesi c) upotrebljenom katalizatoru d) temperaturi 3. Izdvojite reakciju u kojoj se ravnoteža pomiče u desno povedanjem temperature, a promjena tlaka nema utjecaja na ravnotežu: a) 3H2 (g) + N2 (g) ↔ 2 NH3 (g) ΔH= - 92 kJ/mol b) N2O4 (g) ↔ 2 NO2 (g) ΔH= + 92 kJ/mol c) 2SO2 (g) + O2 (g) ↔ 2SO3 (g) ΔH= + 57 kJ/mol d) SO2(g) +NO2(g) ↔NO(g) +SO3(g) ΔH= - 78 kJ/mol e) H2 (g) + I2 (g) ↔ 2HI (g) ΔH= + 61 kJ/mol



32


www.trinom.hr

4. Koja tvrdnja vezana za kemijsku ravnotežu nije točna: a) Na položaj kemijske ravnoteže može se djelovati promjenom koncentracije reakcijskih komponenata, tlaka i temperature. b) Zagrijavanjem se smanjuje iskorištenje endotermnim reakcijama. c) U toku kemijske reakcije uspostavlja se dinamička ravnoteža. d) Dodatkom katalizatora ne može se utjecati na položaj ravnoteže. e) O smjeru pomaka ravnoteže pod utjecajem vanjskih činilaca govori Le Chatelierov princip. 5. Standardna reakcijska entalpija za reakciju: C2H2(g) + 5/2 O2(g) → 2CO2(g) + H2O(l), iznosi ΔrH= -1300 kJ/mol. Što de pogodovati pomicanju ravnoteže u smjeru nastajanja produkata, a nakon uspostavljanja ravnoteže sustava u zatvorenoj reakcijskoj posudi pri 25oC? a) zagrijavanje b) smanjenje tlaka c) povedanje volumena reakcijske posude d) dodatak katalizatora e) odvođenje vode f) dodatak inhibitora 6. (Matura 2010.) Zadana je kemijska reakcija : 2 SO2 (g) + O2 (g) → 2 SO3 (g) ; Δr H <0. Kako na njezinu kemijsku ravnotežu, prema Le Chatelierovome načelu, utječe porast temperature reakcijskoga sustava? a) pomiče ravnotežu prema reaktantima b) pomiče ravnotežu prema produktima c) ne utječe na kemijsku ravnotežu 7. Slika prikazuje ovisnost koncentracije dviju tvari u reakcijskoj smjesi stalna volumena o vremenu t. 7.1. Napišite odgovarajudu jednadžbu kemijske reakcije. ____________________________________________ 7 .2. Izračunajte konstantu ravnoteže.

8. Crtež prikazuje ovisnost množinske koncentracije triju tvari o vremenu t u reakcijskoj smjesi stalna volumena. 8.1. Napišite odgovarajudu jednadžbu kemijske reakcije. _________________________________________ 8.2. Izračunajte konstantu ravnoteže.

XIII. CJELINA: KINETIKA KEMIJSKIH REAKCIJA Brzina kemijske reakcije je brzina promjene koncentracije reaktanata i produkata. Odnosno, to je brzina kojim se reaktanti troše, a produkti nastaju. Mjeri se množinom reaktanata ili produkata utrošenih ili nastalih u jedinici vremena. Iskazuje se jedinicom mol s-1. Brzina kemijske reakcije ovisi o energiji aktivacije, međusobnoj orijentaciji molekula u trenutku sudara, koncentraciji reaktanata, temperaturi, dodirnoj površini reaktanata i prisutnosti katalizatora. Na promjenu brzine kemijske reakcije utječe promjena koncentracije tvari, promjena tlaka kod plinovitih smjesa, promjena temperature, agregatno stanje tvari i građa molekula. Matematička zakonitost (jednadžba) kojoj se pokorava brzina neke kemijske reakcije može se odrediti samo eksperimentom. Na osnovi stehiometrijske jednadžbe reakcije ne može se ništa zaključiti o brzini kemijske reakcije. Vedina kemijskih reakcija događa se u više koraka, a svaki korak najčešde uključuje raspad jedne čestice ili međusobnu reakciju dviju čestica. Najsporija reakcija u nizu određuje brzinu ukupne reakcije. Reakcije za koje je brzina proporcionalna koncentraciji jednog reaktanta zovu se reakcije prvog reda. Opdenito vrijedi da povedanje koncentracije reaktanata dovodi do povedanja brzine kemijske reakcije. U reakcijama među plinovima povedanje tlaka proizvodi isti učinak. Kada brzina reakcije ovisi o koncentraciji dvaju reaktanata onda se takva reakcija naziva reakcija drugog reda. Kada ima više od dva reaktanata, tada suma njihovih stehiometrijskih koeficijenata daje red reakcije. Elektroliza je primjer reakcije koja se zbiva stalnom brzinom i ne ovisi o koncentraciji reaktanata. Takve se reakcije nazivaju reakcijama nultog reda. Utjecaj temperature na brzinu kemijske reakcije – pri vedini kemijskih reakcija brzina se podvostruči kad temperatura poraste za 10 oC. Energija aktivacije Da bi došlo do kemijske reakcije, čestice tvari se moraju sudariti. U plinovima i tekudinama se čestice brže gibaju, a prosječna brzina njihovog gibanja ovisi o temperaturi. Pojedine čestice imaju različite brzine u jednom trenutku. Sudar između čestica vede brzine bit de bogatiji energijom. Ako je energija dovoljna da pokida kemijsku vezu među molekulama reaktanata, dodi de do kemijske reakcije. Međutim, svaki sudar nužno ne dovodi do kemijske reakcije. Da bi došlo do kemijske reakcije, molekule se moraju sudariti povoljnim smjerom uz odgovarajudi minimum kinetičke energije na pravcu njihova sudara. Taj minimum kinetičke energije pri sudaru čestica je energija aktivacije. Energiju aktivacije možemo zamisliti kao energijsku barijeru koja sprječava čestice s manjom energijom da stupe u



33


www.trinom.hr

kemijsku reakciju. Povisi li se temperatura reakcijske smjese, poveda se udio čestica s energijom vedom od energije aktivacije, zato se povišenjem temperature poveda brzina kemijske reakcije. Katalizator je tvar koja povedava brzinu kemijske reakcije, ali ne utječe na ravnotežu. To znači da de u ravnotežnom stanju omjer koncentracija produkata i reaktanata biti jednak, bez obzira na to je li se reakcija događala uz prisutnost katalizatora ili bez prisutnosti katalizatora. Katalizatori podjednako ubrzavaju kemijsku reakciju u oba smjera. U živim organizmima ulogu katalizatora imaju enzimi. Svaka vrsta enzima specifična je samo za jednu ili dvije kemijske reakcije. Zato živa stanica sadrži tisude raznih enzima, npr.: pepsin, ptijalin, katalaza, lipaza, tripsin. Inhibitor je tvar koja smanjuje brzinu kemijske reakcije. Djeluju tako da reagiraju s međuproduktima osnovne reakcije prekidajudi tako lanac reakcija koje dovode do produkata. Primjer inhibitora su antioksidansi u prehrambenim proizvodima koji sprečavaju njihovu oksidaciju.

Primjeri zadataka 1. Na brzinu kemijske reakcije ne utječe: a) koncentracija reaktanata b) tlak 2. Za katalizatore vrijedi tvrdnja: a) utječu na položaj ravnoteže c) smanjuju energiju aktivacije

c) temperatura

d) agregatno stanje

e) volumen reakcijske smjese

b) mijenjaju se tijekom reakcije d) povedavaju energiju aktivacije

3. Što od navedenog nije točno? Brzina kemijske reakcije se povedava: a) povedanjem koncentracije reaktanata b) povedanjem tlaka u plinovitim smjesama c) neovisno o dodirnoj površini između čestica d) dodatkom katalizatora 4. (Matura 2010.) Kada je brzina kemijske reakcije H2 (g) + I2 (s) → 2HI(g) u smjeru stvaranja produkta najveda? a) na početku reakcije b) u stanju ravnoteže c) pred kraj reakcije 5. (Matura 2010.) Na što od navedenoga utječe katalizator? a) na kemijsku ravnotežu b) na reakcijski mehanizam c) na temperaturu reakcijske smjese d) na množinu reaktanata 6.(Matura 2010.) Pretpostavimo da se kemijska reakcija zbiva točno prema navedenoj jednadžbi kemijske reakcije: 3A + B → 2C + 4D. Koji je izraz za brzinu kemijske reakcije ispravan? 1 c( D) 1 c(C ) 1 c( A) 1 c( A) a) b)  c) d)  2 t 3 t 2 t 3 t 7. (Matura 2010.) Što de od navedenoga ubrzati kemijsku reakciju? a) smanjenje koncentracije reaktanata b) sniženje temperature

c) povedanje koncentracije reaktanata

8. Koja od navedenih tvrdnji nije točna? a) kod stupnjevitih (uzastopnih) reakcija brzinu određuje najbrži stupanj reakcije b) brzina reakcije može se promijeniti promjenom temperature c) brzina vedina reakcija mijenja se tijekom reakcije d) katalizator ubrzava reakciju sniženjem energije aktivacije 9. (Matura 2010.) Koji dijagram, A, B, C ili D, ispravno prikazuje odnos između brzine unapredne reakcije (v→) i brzine unazadne (v←) reakcije u stanju dinamičke ravnoteže?

10. U tablici su dani podatci ovisnosti koncentracije reaktanata R o vremenu pri dvjema temperaturama T1 i T2. 10.1. Nacrtajte grafički prikaz ovisnosti množinske koncentracije o vremenu pri danim temperaturama. Pri T2 cR/mmol L-1 Pri T1 cR/mmol L-1 t/min

74

53

37

16

7

3

0,5

0

57

46

37

23

14

8

3

0,5

1

5

10

20

30

40

60

100



34


www.trinom.hr

10.2. Koja od navedenih matematičkih funkcija opisuje vremenske ovisnosti množinske koncentracije u grafu iz zadatka 10.1.? a) cR = cR,0 – k t ( gdje je k pozitivna konstanta) b) cR = cR,0 – k t2 ( gdje je k pozitivna konstanta) -kt c) cR = cR,0 e (gdje je k pozitivna konstanta) d) cR = cR,0 -ekt (gdje je k pozitivna konstanta) 10. 3.Procijenite vrijeme polureakcije. ___________________ 10 .4. Procijenite početne koncentracije.__________________ 10 .5. Koji je niz podataka prikupljen pri višoj temperaturi?_______________________________________ 10 .6. Usporedite (<,> ili =) brzine kemijskih reakcija v1 i v2 pri temperaturama T1 i T2 u vremenima 0, 25 i 50 minuta nakon početka reakcije. t=0 t = 25 min t = 50 min v1 v2 v1 v2 v1 v2 Vježba 1. Brzina kemijske reakcije računa se : a) v = C / T b) v = c / t c) v = c / ΔT d) v = Δc/ Δt e) v = c / Δt 3. O katalizatorima nije točna tvrdnja: a) ubrzavaju kemijsku reakciju b) povedavaju energiju aktivacije c) kemijski ne sudjeluju u reakcijama d) enzimi su biokatalizatori

5. Brzina kemijske reakcije raste s povišenjem temperature zbog: a) povedanja udjela čestica s vedom kinetičkom energijom od energije aktivacije b) povedanja udjela čestica s kinetičkom energijom manjom od energije aktivacije c) povedanja kinetičke energije produkata d) smanjenja koncentracije reaktanata e) smanjenja brzine Brownova gibanja

2. Koje se od ponuđenih molekula prosječno najbrže gibaju pri sobnoj temperaturi? a) H2 b) O2 c) H2O d) N2 4. Za enzime je točna tvrdnja: a) pri kemijskoj se reakciji troše b) egzotermnu reakciju pretvaraju u endotermnu c) mijenjaju mehanizam reakcije pri čemu smanjuju energiju aktivacije d) ne mijenjaju mehanizam reakcije ali smanjuju energiju aktivacije e) ne utječu na brzinu kemijske reakcije 6. Vrlo često kemijske promjene zbivaju se u više odvojenih koraka: a) pri tome je prvi korak uvijek najbrži b) pri tome je posljednji korak uvijek najbrži c) brzina kemijske promjene ne ovisi o brzini pojedinih koraka d)brzinu kemijske promjene određuje najsporiji korak



35


www.trinom.hr

7. Enzimom katalizirana reakcija ima: a) nižu energiju aktivacije b) višu energiju aktivacije c) istu energiju aktivacije d) promijenjeni položaj ravnoteže

8. Brzina kemijske reakcije: a) je konstantna tijekom trajanja reakcije b) se mijenja s temperaturom c) ne ovisi o prirodi reaktanata d) ne ovisi o površini reaktanata

9. Proces hidrolize masti ubrzava se dodatkom: a) kiselina b) vode c) glicerola d) sapuna e) natrijeva klorida

10. Koja je posljedica dodatka jednog reaktanta u smjesu koja reagira po zakonu prvoga reda s obzirom na svaki reaktant? a) ubrzanje kemijske reakcije b) usporenje kemijske reakcije c) brzina kemijske reakcije se ne mijenja d) trenutni prestanak kemijske reakcije

11. Brzina trošenja plinovitog klora u reakciji: 2P(s) + 3Cl2(g) → 2PCl3(l), iznosi 1,2 mol dm–3 s–1. Odredite brzinu nastajanja tekudeg PCl3: a) 0,8 mol dm–3 s–1 b) 0,2 mol dm–3 s–1 -3 -1 c) 0,8 mol dm min d) 1,2 mol dm–3 s–1 e) 1,8 mol dm–3 s–1 12. U reakciji esterifikacije mjerene su koncentracije nastalog estera s vremenom (vidi sliku). Kolika je približna srednja brzina prirasta koncentracije estera u vremenskom intervalu između 16 i 28 s? a) 0.90 mol L-1 s-1 b) 0.74 mol L-1 s-1 c) 0.16 mol L-1 s-1 d) 0.046 mol L-1 s-1 e) 0.032 mol L-1 s-1 f) 0.013 mol L-1 s-1

XIV. CJELINA: OKSIDACIJSKI BROJ, REDOKS REAKCIJE, ELEKTROKEMIJA Oksidacijski broj, redoks reakcije Oksidacijski broj je veličina koja opisuje broj valentnih elektrona koji su u nekoj reakciji došli u elektronski omotač atoma ili su iz njega otišli. Metali otpuštaju elektrone pa de njihove vrijednosti oksidacijskih brojeva biti pozitivne. Nemetali primaju elektrone i njihovi su oksidacijski brojevi negativne vrijednosti. Oksidacijski brojevi označavaju se rimskim brojevima iznad simbola elementa. Pravila određivanja oksidacijskog broja: 1. oksidacijski broj svih tvari u elementarnom stanju je nula 2. oksidacijski broj vodika u spojevima je +I, osim u hidridima metala prve i druge skupine periodnog sustava gdje je -I. 3. oksidacijski broj kisika u spojevima je -II, osim u peroksidima gdje je -I. 4. oksidacijski broj jednostavnih iona jednak je nabojnom broju iona. 5. suma oksidacijskih brojeva elemenata u složenom ionu jednaka je nabojnom broju iona. 6. suma oksidacijskih brojeva elemenata u formulskoj jedinki spoja mora biti nula. 7. oksidacijski brojevi elemenata u organskim spojevima određuju se tako da elektronegativniji element dobiva za svaku privučenu kovalentnu vezu po -1, a elektropozitivan element +1. To znači da ugljikovi atomu u organskim spojevima dobivaju +1 za svaku vezu s elektronegativnijim atomom, -1 za svaku vezu s elektropozitivnijim atomom i nulu za svaku vezu s drugim ugljikovim atomom. Kod dvostrukih i trostrukih veza vrijednosti se množe sa 2 odnosno sa 3. Proces oksidacije podrazumijeva otpuštanje elektrona. Tvar koja se oksidira, dakle otpušta elektrone, tim procesom utječe na drugu tvar da te elektrone primi. Dakle, možemo redi da tvar koja se oksidira djeluje na druge tvari kao reducens (redukcijsko sredstvo). Tvar koja se reducira, znači prima elektrone, djeluje na druge tvari tako da im oduzima elektrone. Takve tvari su oksidansi (oksidacijska sredstva). Redoks reakcije, reakcije disproporcioniranja U kemijskoj reakciji oksidacijsko-redukcijskog tipa (redoks reakcija), jedna tvar otpušta elektrone, a druga ih prima. To znači da de u kemijskoj jednadžbi reakcije na strani reaktanata i na strani produkata po dva elementa mijenjati svoj oksidacijski broj. Reakcija disproporcioniranja je redoks reakcija u kojoj jedan element mijenja svoje oksidacijsko stanje na dva nova (istovremeno se oksidira i reducira). Elektroliza Elektroliza je kemijski proces proizvodnje tvari ili proces pročišdavanja tvari pomodu istosmjerne električne struje. Elektrolitska delija se sastoji od elektrolita i dvije vrste elektroda (pozitivne i negativne) te treba izvor istosmjerne struje. Elektrolit je vodena otopina ili talina ionske tvari. Elektroliti se ubrajaju u vodiče drugog reda jer struju provode slobodni ioni.



36


www.trinom.hr

Elektrode :

ANODA (+) na njoj se odvija reakcija OKSIDACIJE KATODA (-) na njoj se odvija reakcija REDUKCIJE

Na elektrodama se odvijaju oni procesi koji zahtijevaju manji utrošak energije. Elektroda prema kojoj su određeni elektrodni potencijali svih ostalih elektroda je standardna vodikova elektroda. Njezin potencijal dogovorno iznosi nula volti. Elementi koji reduciraju vodik, a sami se oksidiraju imaju negativan elektrodni potencijal (mogu istisnuti vodik iz kiselina). Primjer: alkalijski metali, Zn, Al, Fe. Elementi koji oksidiraju vodik, a sami se reduciraju imaju pozitivan elektrodni potencijal. Primjer: plemeniti metali, Ag, Au, Hg, Cu. Na katodi de se reducirati prije vodika svi kationi elemenata pozitivnog elektrodnog potencijala. Alkalijski metali (1. grupa) i zemnoalkalijski metali (2. grupa) mogu se dobiti samo procesom elektrolize taline svojih soli. Faradayevi zakoni elektrolize: 1. Količina tvari koja se tijekom elektrolize izluči na elektrodama proporcionalna je proteklom naboju. 1 mol e - = 96 500 C 2.Jednaka količina elektriciteta protekla kroz elektrolite izlučit de ekvivalentne količine tvari. Na+ + 1e- → Na 1 mol e- daje 1 mol Na 2+ Mg + 2e → Mg 1 mol e daje ½ mol Mg Al3+ + 3 e- → Al 1 mol e- daje 1/3 mol Al

(C=A . s)

Primjer: elektroliza vodene otopine bakar(II)klorida Elektrolit: CuCl2 + H2O → Cu2+ + 2Cl- + H+ + OHU otopini su prisutni ioni bakra, klora, vodika i hidroksidni ion. Anione privlači pozitivna anoda, a katione privlači negativna katoda. Na svaku elektrodu konkuriraju dva iona. Na elektrodama se odvijaju oni procesi koji zahtijevaju manji utrošak energije: Oksidacija , A(+): 2 Cl- - 2 e- → Cl2 Redukcija, K(-): Cu2+ + 2 e- → Cu Primjer: elektroliza vodene otopine natrijevog klorida Elektrolit: NaCl + H2O → Na+ + Cl- + H+ + OHU otopini su prisutni ioni natrija, klora, vodika i hidroksidni ion. Manje energije za redukciju na elektrodi traži vodikov ion nego što treba natrijevom ionu. Za oksidaciju na anodi pak manje energije traži kloridni ion nego hidroksidni ion. Stoga su reakcije na elektrodama slijedede: Oksidacija, A(+):2 Cl- - 2 e- → Cl2 Redukcija, K(-): 2H+ + 2 e- → H2 Pošto klor i vodik izlaze iz elektrolitske delije, u otopini ostaju ioni natrija i hidroksidni ion, što je ustvari tredi proizvod ove elektrolize – natrijev hidroksid. Elektrolizom soli koja ima kation metala 1. ili 2. grupe periodnog sustava, na katodi se uvijek događa redukcija vodika. Elektrolizom soli koja ima složeni anion – sulfatni, fosfatni, nitratni i sl., na anodi se uvijek događa oksidacija molekula vode tj. nastaje kisik. Na primjer, elektrolizom vodene otopine natrijevog sulfata produkti su: vodik na katodi, kisik na anodi. Galvanski članak Galvanski članak je uređaj u kojem se kemijska reakcija može odvijati tako da se vedi dio kemijske energije pretvori u električnu energiju. Galvanski članak se sastoji od dva polučlanka. Svaki polučlanak je sastavljen najčešde od metala i otopine u kojoj su ioni tog metala. Polučlanci su odvojeni polupropusnom membranom. Između dva metala u članku postoji razlika u elektrodnim potencijalima pa u članku teče struja od negativnog pola prema pozitivnom polu. Struju prenose elektroni. Anoda je onaj dio galvanskog članka koji se oksidira. Anoda je uvijek onaj dio članka koji ima negativniji elektrodni potencijal. Napon članka se iskazuje voltima (V). Napon članka je razlika u elektrodnim potencijalima katode i anode. Reverzibilni galvanski članci imaju povratne kemijske procese i mogu se puniti kada se potroše (olovni akumulator). Ireverzibilni galvanski članci su potrošni i ne mogu se ponovno napuniti (baterije). Primjer: galvanski članak između olova i bakra Obje elektrode su uronjene u otopine svojih soli. Otopine su međusobno povezane elektrolitnim mostom. Elektrodni potencijali su Eø(Cu2+/Cu) = +0.337 V, Eø (Pb2+/Pb) = - 0.126 V. Olovo ima negativniji potencijal pa je stoga anoda koja de se u ovoj reakciji oksidirati. Bakar je katoda i on se reducira. Struja u ovom galvanskom članku teče od olova do bakra tako dugo dok se olovo ne potroši. Oksidacija, A(-): Pb – 2 e- → Pb2+ Redukcija, K(+): Cu2+ + 2 e- → Cu Napon ovog članka možemo izračunati kao razliku elektrodnih potencijala katode i anode: U = Eø(Cu2+/Cu) - (Pb2+/Pb) = + 0.337 V – (-0.126 V) = + 0.337 V + 0.126 V = 0.463 V



37


www.trinom.hr

Građa obične džepne baterije ili Leclancheovog članka:

Reakcije metala s kiselinama i vodenim otopinama soli Vrijednosti elektrodnog potencijala mogu nam pomodi pri zaključivanju hode li se neka kemijska reakcija dogoditi ili ne. a) Najčešde se traži zaključak hode li neki metal modi istisnuti vodik iz kiseline. U Voltinom nizu elektrodnih potencijala vodikova elektroda ima vrijednost nula jer je odabrana za standardnu elektrodu prema kojoj su mjereni elektrodni potencijali svih ostali elemenata. Svi metali koji imaju pozitivniji elektrodni potencijal od vodika nede modi istisnuti vodik iz kiseline jer za to nemaju dovoljno energije (npr. Cu, Ag, Au, Pt). Ovi metali mogu reagirati s kiselinama jakim oksidansima, ali među produktima tada nema vodika. Metali negativnog elektrodnog potencijala mogu istisnuti vodik iz kiseline (npr. Na, Mg, Zn, Fe, Al) b) Reakcije metala s kiselinama U dodiru s koncentriranom HNO3 i koncentriranom H2SO4 inertni su Fe i Al. Bakar ne reagira s HCl, a u reakciji s HNO3 i H2SO4 ne istiskuje vodik ved daje odgovarajudu sol, vodu i oksid nemetala. c) Reakcije metala s vodenim otopinama soli Prema vrijednostima elektrodnih potencijala elemenata popuni slijededu tablicu: Metali Mg Fe Pb Cu

FeSO4 istiskuje Fe ne reagira ne reagira ne reagira

Vodene otopine soli Pb(NO3)2 CuSO4

Primjeri zadataka Oksidacijski broj, redoks procesi 1. Koliki je oksidacijski broj atoma dušika u nitratnoj kiselini?

a) VI

2. Koliki su oksidacijski brojevi atoma olova u miniju, Pb3O4?

b) V

a) I i IV SO32-

→ SO4

AgNO3

2-

c) IV

b) I i III b)

CO32- →

3. Koja od navedenih promjena predstavlja oksidaciju?

a)

4. Koja od navedenih promjena predstavlja redukciju? a) permanganat u manganat b) sulfit u sulfat

c) hidrogenkarbonat u karbonat 2+

CO2

d) III

c) III i IV c)

5. Što nastaje redukcijom permanganatnih iona u kiseloj sredini?

a) Mn

6. U navedenom procesu: Cu + HNO3  Cu(NO3)2 + H2O +NO a) bakar se reducirao b) kisik je primio elektrone e) vodik je reducens

c) dušik je primio elektrone

ClO3-

→ Cl

-

d) II i IV 2+

d) Cu → Cu

d) klorid u hipoklorit

b) MnO2

c) MnO42-

d) MnO

d) bakar je oksidans

7. Što je od navedenoga redukcijsko sredstvo u reakciji cinka i razrijeđene dušične kiseline? a) dušična kiselina b) cink c) dušikov monoksid

d) voda

8.Što nastaje termičkim raspadom amonijeva nitrita? a) kisik b) dušik

d) dušikov (IV) oksid

c) amonijak

9. S kojim od navedenih metala treba žicom spojiti čeličnu šipku da ju zaštiti od korozije? a) s bakrom b) s cinkom c) sa srebrom

d) sa zlatom

10.(Matura 2010.) U epruvetu u kojoj je bila narančasta otopina zakiseljena sumpornom kiselinom dodana je sumporovodična kiselina. Došlo je do promjene boje. Reaktanti i produkti navedeni su u slijededem prikazu: K2Cr2O7 (aq) + H2SO4 (aq) + H2S (aq) → Cr2(SO4)3 (aq) + S (s) + K2SO4 (aq) + H2O (l) 10.1. Što daje narančastu boju početnoj otopini? __________________________________ 10.2. Koju de boju poprimiti otopina u epruveti iz 6. zadatka nakon reakcije?___________ 10.3. Parcijalnim jednadžbama oksidacije i redukcije izjednačite jednadžbu navedene kemijske reakcije. 10.4. U kojem stehiometrijskom omjeru reagiraju K2Cr2O7 i H2S ?



38


www.trinom.hr

10.5. U kojem masenom omjeru reagiraju K2Cr2O7 i H2S? Vježba 1. Koliki je oksidacijski broj atoma sumpora u sulfatnom ionu?

a) VI

b) V

c) III

d) IV

2. Koliki su oksidacijski brojevi atoma željeza u magnetitu, Fe3O4?

a) II i IV

b) I i III

c) III i IV

d) II i III

3. Koji od navedenih zapisa predstavlja oksidaciju? a) Fe3+ → Fe2+ b) C(III) → C(IV)

c) Cl2 → 2Cl-

d) S(VI) → S(IV)

4. Koja od ponuđenih jednadžbi kemijskih reakcija ne opisuje oksidacijsko-redukcijsku promjenu? a) CaCO3 → CaO + CO2 b) 2 Na + 2H2O → 2NaOH + H2 c) Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 d) 2ZnS + 3O2 → 2 ZnO + 2SO2 5. Koji je od navedenih oksida redukcijsko sredstvo?

a) CuO

b) Al2O3

6. Što je od navedenoga u prikazanoj kemijskoj reakciji redukcijsko sredstvo? 3 C2H5OH(aq) + 2Cr2O72-(aq) + 16H+ → 3CH3CO2H(aq) + 4 Cr3+(aq) + 11 H2O(l) a) molekula etanola b) bikromatni ion c) oksonijev ion

c) CO

d) CO2

d) molekula octene kiseline

7. Ubacimo li malo kalijeva manganata u vodu, iz njega de istovremeno nastajati kalijev permanganat i manganov (IV) oksid. Što se tijekom te kemijske promjene odgađa s manganatnim ionima? a) istovremena redukcija i oksidacija b) samo redukcija c) samo oksidacija d) to nije redoks reakcija Primjeri zadataka Elektroliza i galvanski članci 1.Koja se od navedenih promjena događa na anodi tijekom elektrolize vodene otopine kalcijeva klorida? a) redukcija kloridnih iona b) izlučivanje molekula klora c) oksidacija vodikovih iona

d) redukcija vode

2. Elektrolizom vodene otopine natrijevog sulfata: a) na anodi se izlučuje vodik b) na katodi se izlučuje vodik c) na katodi se izlučuje kisik d) na katodi se izlučuje elementarni natrij e) na anodi se reduciraju molekule vode 3. (Matura 2010.) Što se zbiva na anodi tijekom elektrolize vodene otopine bakrova (II) klorida? a) redukcija kloridnih iona b) izlučivanje molekula klora c) redukcija molekula vode d) izlučivanje elementarnog bakra 4. Za izlučivanje jednog mola molekula vodika na katodi potrebna je količina elektrike od: a) 96 500 C b) 144 750 C c) 193 000 C d) 289 000 C

e) 386 000 C

5. Koliko de se kisika izlučiti na anodi ako se tijekom elektrolize vodene otopine modre galice na katodi izlučilo 31,775 g elementarnog bakra? a) 11,2 L b) 22,4 L c) 2,80 L d) 5,60 L 6. Pri elektrolitičkome rafiniranju (pročišdavanju) bakra iskorištenje struje bilo je 92%. 6.1. Koliki je naboj bio potreban za izlučivanje 100 kg čistoga bakra? 6.2. Koliko je vremena trebao trajati taj postupak ukoliko je jakost uporabljene struje bila 1 kA? (rezultat vremena u satima i minutama) 7. Na osnovu standardnih elektrodnih potencijala odredite ispravno napisanu redoks reakciju: Eo (Zn2+ /Zn)= - 0.763V Eo (Cu2+ /Cu) = + 0.337 V 2+ 2+ a) Zn + Cu Zn + Cu b) Zn2+ + Cu  Zn + Cu2+ c) Zn + Cu2+  Zn2+ + Cu 2+ 2+ d) Zn + Cu + 4H2O Zn(OH)2 + Cu(OH)2 + H2 e) Zn + Cu  Zn2+ + Cu2+ 8. Galvanski članak se sastoji od cinkove pločice uronjene u otopinu ZnSO4, koncentracije 1 moldm-3 i niklene pločice uronjene u otopinu NiSO4, iste koncentracije. Standardni elektrodni potencijali su: Eo(Zn2+/Zn) = - 0.76V i Eo (Ni2+/Ni)= - 0.25 V. Napon članka iznosi: a) – 1.01 V b) – 0.76 V c) 1. 01 V d) 0.51 V e) 0.25 V 9. (Matura 2010.) Načinjen je galvanski članak s elektrodama od cinka i željeza. Redukcijski potencijali tih elektroda su: Eo(Zn2+/Zn) = - 0,76V i Eo(Fe2+/Fe) = - 0,44 V. 9.1.Napišite jednadžbu kemijske reakcije u cinkovome polučlanku.__________________________ 9.2. Napišite jednadžbu kemijske reakcije u željezovu polučlanku.________________________________ 9.3. Što je reducens u navedenome galvanskome članku? _____________________ 9.4. Kakav naboj ima elektroda na kojoj se zbiva oksidacija u galvanskome članku?________________ 9.5. Kako se nazivaju elektrode na kojima se zbiva oksidacija u elektrokemijskim člancima?__________ 9.6. Izračunajte napon galvanskoga članka iz ovog zadatka. 10. (Matura 2010.) Olovni akumulator koji se rabi u automobilu sadrži sumpornu kiselinu. Maseni udio sumporne kiseline u novome akumulatoru je od 33% do 39%. Starenjem i radom akumulatora smanjuje se koncentracija kiseline u njemu. Maseni udio kiseline u otopini može se jednostavno provjeriti mjerenjem gustode otopine areometrom. Miješanjem otopina različitih koncentracija može se prirediti otopina željene koncentracije.



39


www.trinom.hr

10.1. Hode li se miješanjem 200 g 56%-tne otopine H2SO4 s 300 g 31%-tne otopine H2SO4 prirediti kiselina primjerenoga masenoga udjela za primjenu u akumulatoru? 10.2. Hode li se miješanjem predloženih volumena navedenih početnih otopina prirediti sumporna kiselina dobroga masenoga udjela? 10.3. Jednadžbama kemijske reakcije predložite stupnjeve disocijacije molekula sumporne kiseline u vodenome mediju. Vježba 1. Što de se izlučiti na grafitnoj elektrodi tijekom elektrolize vodene otopine barijeva klorida? a) elementarni klor b) elementarni vodik c) elementarni barij

d) elementarni kisik

2. Koja se od navedenih promjena događa na anodi tijekom elektrolize vodene otopine kalcijeva klorida? a) redukcija kloridnih iona b) oksidacija vodikovih iona c) redukcija molekula vode d) izlučivanje molekula klora 3. Kod elektrolize vodene otopine bakrovog (II) klorida: a) na katodi dolazi do redukcije molekula vode b) na anodi dolazi do oksidacije kloridnog iona c) na anodi dolazi do oksidacije molekula vode d) ioni bakra se oksidiraju u elementarni bakar e) elektroni putuju od katode prema anodi 4. Za izlučivanje jednog mola molekula vodika na anodi je potrebna količina elektrike od: a) 96 500 C b) 144 750 C c) 193 000 C d) 289 500 C 5. Potencijal standardne vodikove elektrode iznosi:

a) 100 000 bar

b) 1 mol L

-1

e) 386 000 C

c) 0 A ø

d) 0 V 3+

e) 0 C ø

2+

6. Koji je napon članka sastavljenog od olova i kroma ako su njihovi elektrodni potencijali: E (Cr /Cr)= - 0.74 V E (Pb /Pb)= - 0.13 V a) 0.35 V b) – 0.87 V c) 1.09 V d) 0.61 V e) – 1.87 V 7. Napon galvanskog članka s metalnim elektrodama A i B izmjeren je digitalnim voltmetrom. Kada je crvena žica voltmetra (ozn ačena +) spojena na elektrodu A, a crna žica na elektrodu B, očitanje je bilo 1,56 V. Metali od kojih su bile načinjene elektrode A i B su srebro i cink. 7.1. Odredite od kojega je materijala načinjena elektroda A, a od kojeg elektroda B. Objasnite odgovor. 7.2. Napišite jednadžbu kemijske reakcije opisanog članka ___________________________________ 7.3. Napišite shemu opisanog galvanskog članka_____________________________________________

XV. CJELINA: ORGANSKA KEMIJA Skupine organskih spojeva Najjednostavniji organski spojevi su ugljikovodici jer su sastavljeni samo od atoma ugljika i vodika. Složenije molekule organskih spojeva sadrže i druge atome poput kisika, dušika i sumpora. U građi takvih molekula razlikujemo ugljikovodični dio molekule i tzv. funkcionalnu skupinu molekule. Funkcionalna skupina molekule je reaktivni dio molekule i ona sudjeluje u kemijskim promjenama. Naziv spoja Alkil-halogenidi Alkoholi Eteri Amini Nitrili Amidi Naziv spoja Ugljikohidrati Proteini Nukleinske kiseline

Opda formula R–X R – OH R–O–R R – NH2 R - CN R – CO – NH2

Naziv spoja Aldehidi Ketoni Karboksilne kiseline Anhidridi kiselina Esteri Acil – halogenidi

Opda formula R – CHO R – CO – R R - COOH (R – CO)2O R – COO- R R – CO – X

Funkcionalna skupina polihidroksialdehidi ili polihidroksiketoni Amino – skupina i karboksilna skupina Složena struktura od nukleotida: fosforne kiseline, dušične baze i ugljikohidrata

Formule organskih spojeva: a) empirijske – prikazuju najjednostavniji omjer atoma u molekuli b) molekulske – prikazuju stvaran broj atoma u molekuli c) strukturne – pokazuju povezanost atoma u molekuli d) stereokemijske – pokazuju prostorni raspored atoma u molekuli Izomerija - Dvije ili više tvari iste molekulske formule, a različite u prostorne građe međusobno su izomeri. 1) Strukturna izomerija: a) izomerija niza – tvari imaju istu molekulsku formulu, ali različit raspored ugljikovih atoma u prostoru. Primjer: C4H10 butan CH3CH2CH2CH3 i 2-metil-propan CH3CH(CH3)CH3 b) izomerija položaja – u molekulama ista funkcionalna skupina zauzima različite položaje. Primjer: C3H8O 1-propanol CH3CH2CH2OH i 2-propanol CH3CH(OH)CH3 c) izomerija funkcionalne skupine – tvari imaju isti broj atoma različitih elemenata (npr. C, H, O), ali su oni drugačije raspoređeni u molekulama (alkohol, aldehid, keton). Primjer: C3H6O 2-propenol CH2=CH-CH2OH, propanal CH3CH2CHO i propanon CH3COCH3



40


www.trinom.hr

2) Stereoizomerija: a) geometrijska izomerija (cis/trans izomeri) – javlja se kod spojeva s dvostrukom kovalentnom vezom zato jer oko nje nema rotacije. Stoga se radikali na ugljikovim atomima koji su povezani dvostrukom vezom mogu složiti na dva načina i to ukoliko su oba radikala na ugljikovim atomima različiti. A

H3C

H

H3C

Br

B

nema izomerije

H3C

H

Cl

Br

cis – 1-brom-2-klor-propen

U molekuli A nema cis-trans izomerije jer su na jednom ugljikovom atomu dvije iste skupine. U molekuli B postoji cis-trans izomerija jer svaki ugljikov atom (koji su povezani dvostrukom vezom) ima različite skupine. b)

optička izomerija – ukoliko se dvije molekule iste molekulske formule i istog slijeda kovalentnih veza u prostoru razlikuju samo po prostornom rasporedu atoma ili atomskih skupina, tada se one odnose kao predmet i slika u ogledalu.

Stereoizomerija je vrsta izomerije uzrokovana različitim prostornim rasporedom atoma ili skupina atoma u molekuli. Stereoizomeri imaju isti način i slijed povezivanja atoma ili skupina u molekuli, ali se razlikuju po usmjerenosti tih atoma ili skupina u prostoru. Izomeri koji su jedan drugom zrcalne slike zovu se enantiomeri. Enantiomeri imaju ista fizikalna svojstva osim smjera zakretanja ravnine polarizirane svjetlosti. Zakretanje polarizirane svjetlosti u smjeru kazaljke na satu, tj. udesno, označava se znakom plus (+), a takva konfiguracija se označava slovom R (lat. rectus = desno). Zakretanje polarizirane svjetlosti u lijevo označava se znakom minus (-), a takva konfiguracija se označava slovom S (lat. sinister = lijevo). O

H3C

OH

O

H NH2

H2N

S -alanin

OH

H CH3

R -alanin

Ugljikovodici ALKANI Lančani i zasideni ugljikovodici; u molekuli su jednostruke kovalentne veze; spojevi koji imaju do četiri ugljikova atoma su plinovi, spojevi do 17 ugljikovih atoma su tekudine, spojevi sa 18 i više atoma su krutine; nepolarne molekule. Opda formula : CnH2n+2 Oko jednostrukih veza u molekuli mogude su rotacije, stoga su mogude konformacije – različiti oblici jedne molekule. H

CH CH H3 3

HH

H

H H H H

HH

butan

H

CH3

H H

H H H

H H

CH3

H

Newman-ove projekcije butana

Izomerija niza alkana: n – alkan je molekula ravnog lanaca izo – alkan ima molekulu razgranatog lanaca, dva ogranka iste duljine na osnovnoj molekuli sek – alkan ima molekulu razgranatog lanaca, s dva ogranka različite duljine terc – alkan ima molekulu razgranatog lanaca, s tri ogranka iste duljine Dobivanje alkana: a) iz zemnog plina i nafte – frakcijskom destilacijom b) Wurtzova sinteza = alkil-halogenid + Na → alkan c) Grinjarov reagens u reakciji s vodom : CH3CH2CH2 MgBr + H2O → CH3CH2CH3 + MgBrOH Reakcije alkana: a) supstitucija – zamjena ugljikovih atoma u molekuli, npr. kloriranje metana, CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl b) oksidacija - Potpunom oksidacijom ugljikovodika nastaju voda i ugljikov dioksid. - Nepotpunom oksidacijom nastaje voda i ugljikov monoksid. c) piroliza – reakcija zagrijavanja alkana bez prisutnosti zraka pri čemu se alkani razlažu na ugljik i vodik. Cikloalkani – prstenasti zasideni ugljikovodici; zbog tetraedarske usmjerenosti kovalentnih veza ugljika, prsten koji je najstabilniji ima šest ugljikovih atoma. Cikloalkani sa tri, četiri i pet atoma u prstenu imaju jako napete veze pa im je stabilnost manja.



41 www.trinom.hr


Konformacije – različiti oblici molekula koji nastaju rotacijom atoma oko jednostrukih veza. Cikloheksan ima dvije konformacije, u obliku stolca i kolijevke. U konformaciji kolijevke najbliži vodikovi atomi udaljeni su samo 183 pm pa je za cikloheksan konformacija stolca povoljnija. U čistom cikloheksanu omjer ovih konformacija je 10 000 : 1.

konformacija stolca konformacija kolijevke ALKENI Nezasideni ugljikovodici s barem jednom dvostrukom vezom u molekuli – sp2 hibridizacija (Π –veza). Fizikalna svojstva alkena slična su svojstvima alkana. Vrelišta alkena niža su od odgovarajudih alkana. Opda formula: CnH2n Prvi član homolognog niza alkena ima dva ugljikova atoma jer se dvostruka kovalentna veza ne može ostvariti između vodika i ugljika nego tek između dva ugljikova atoma. Tako je prvi član homolognog niza ETEN, C 2H4. Zbog toga što nema rotacije oko dvostruke veze, molekule alkena mogu imati geometrijske izomere (cis – trans izomeri). Na svakom ugljikovom atomu mogu biti dva atoma ili dvije skupine atoma. Ukoliko su one iste nema cis-trans izomerije. Ukoliko kroz dvostruku kovalentnu vezu zamislimo jednu ravninu, cis izomer ima na istoj strani ravnine smještene primarne skupine na oba ugljika. U molekuli alkena dvostruke kovalentne veze mogu biti kumulirane, što znači da dolaze jedna iza druge. Primjer: CH2 = C = C = CH2 Konjugirane veze su naizmjenično raspoređene jednostruke i dvostruke kovalentne veze u molekuli. Npr.: CH2 = CH– CH = CH – CH2. Prisutnost nezasidenih veza u molekulama ugljikovodika mogude je dokazati test reakcijama – obezbojenja vodene otopine kalijeva permanganata (KMnO4) ili bromne vode. Kod ovih reakcija dolazi do reakcija adicije na dvostruku vezu pri čemu test otopina gubi svoju boju. Dobivanje alkena: a) dehidratacija alkohola uz prisutnost sumporne kiseline (kiselina je dehidratacijsko sredstvo). Pri tome se od jedne molekule alkohola oduzima jedna molekula vode: CH3CH2OH → CH2 = CH2 + H2O b) reakcija alkil-halida i natrijeva hidroksida: CH3CH2Cl + NaOH→ CH3 CH = CH2 + NaCl + H2O Reakcije alkena: a) adicija - pucanje dvostruke veze pri čemu nastaje jednostruka veza i na ugljikove atome se vežu nove čestice. Ukoliko se adiraju čestice koje imaju vodik u svojem sastavu, adicija na dvostruku vezu uglavnom slijedi Markovnikovljevo pravilo = vodik se veže na onaj ugljik koji ima više vodika. Primjer: adicija bromovodika na propen : CH3 – CH = CH2 + HBr → CH3 – CHBr – CH3 b) oksidacija – gorenje alkena pri čemu nastaju ugljikov dioksid i voda c) polimerizacija – molekule malih alkena idealni su monomeri, njihovim povezivanjem nastaju dugačke lančane molekule, makromolekule, polimeri, koje poznajemo kao različite plastične mase. Primjer: polimerizacija kloretena (vinil-klorida ): CH2 = CHCl → (CH2 – CHCl ) n ALKINI Nezasideni ugljikovodici s barem jednom trostrukom kovalentnom vezom u molekuli. Reaktivniji su od alkana i alkena jer je trostruka kovalentna veza najnestabilnija. Alkeni mogu imati izomere niza (ugljika) i položaja (trostruke veze). Opda formula: CnH2n-2 Dobivanje etina: reakcija kalcijevog karbida i vode : CaC2 + H2O → HC ≡ CH + Ca(OH)2 Reakcije alkina - adicije a) adicija vodika : alkin → alken → alkan CH ≡ CH + H2 → CH2 = CH2 CH2 = CH2 + H2 → CH3 – CH3 b) adicija halogenih elemenata CH ≡ CH + Cl2 → CHCl = CHCl 1,2-dikloreten CHCl = CHCl + Cl2 → CHCl2 - CHCl2 1,1,2,2-tetrakloretan c) adicija halogenovodika – suprotno od Markovnikovljeva pravila CH3 – C ≡ CH + H – Cl → CH3 – CH = CHCl ARENI Prstenasti ugljikovodici s konjugiranim vezama. Temeljni prsten ima šest ugljikovih atoma. Zbog konjugiranih veza svi su atomu molekule smješteni u jednoj ravnini pa je stoga molekula planarna. Spojevi ugodnog mirisa – aromatični, najčešde tekudine, otrovne, ne miješaju se s vodom. Najpoznatiji aren je benzen, C6H6. Dobivanje benzena: a) iz nafte b) suhom destilacijom kamenog ugljena – u tekudem produktu, katranu je smjesa aromatskih spojeva c) dehidrogenacijom cikloheksana Izomerija arena Prstenasta struktura sama po sebi nema izomera jer se krug može nacrtati samo na jedan način. Izomeri postoje tek kod supstituiranih arena. Primjer: dimetil-benzen (ksilen) u orto, meta i para položaju.



42


www.trinom.hr

Homologni niz arena počinje sa spojem koji ima jedan aromatski šesteročlani prsten – benzen, C6H6. Drugi član u nizu ima dva takva prstena, tredi tri prstena, itd. Ukoliko na benzenskoj jezgri ved postoji jedna skupina koja je supstituirala vodik, pri slijededoj supstituciji ona de točno određivati mjesto supstitucije: a) ortho- i para- usmjeravajude skupine: -NH2, -OH, -OCH3, -CH3, alkilne skupine, - Cl, -Br, -I b) meta- usmjeravajude skupine: -CN, -SO3H, -NO2, -COOH, -N+(CH3)3 Ostali poznati aromatski spojevi: a) toluen (metilbenzen), C6H5 - CH3 b) ksilen ( dimetilbenzen) C6H4 – (CH3)2 c) stiren (fenileten) C6H5 – CH=CH2 d) benzen karboksilna kiselina C6H5 -COOH e) ftalna kiselina ( orto-dikarboksilna kiselina) C6H4 – (COOH)2 f) fenol (hidroksibenzen) C6H5 –OH

benzen

naftalen

antracen CH3

OH

CH3

pyren

COOH COOH

CH3

toluen

fenol

ksilen

ftalna kiselina

Primjeri zadataka 1. Opda formula cikloalkana je:

a) CnH2n

b) CnH2n+2

c) CnH2n-2

d) CnHn

2. Oblik valjka ima molekula:

a) etanal

b) eten

c) etanol

d) etin

e) etan

3. Koji spoj nastaje adicijom vodika na propen:

a) propanol

b) propanon

c) propan

d) propin

4. Koji spoj može postojati kao cis i trans izomer: a) 2-metil-2-buten b) 2-klor-2-buten

c) 1,1-dibrom eten

5. Metan nastaje reakcijom : a) natrijevog acetata i natrijevog oksida c) etina i vode 6. Butan:

d) 1,1,2-tribrom eten

b) natrijevog acetata i natrijevog hidroksida d) metanola i vodika

a) se javlja u dva izomera

b) nema izomera

e) aluminijevog karbida i ugljikovog dioksida

c) ima tri izomera

d) izomeran je s butadienom

7. Ugljikovodici opde formule C2H2n ulaze u reakcije: a) adicije b) supstitucije c) esterifikacije

d) hidrolize

e) redukcije

8. Aromatsku strukturu ima:

c) oksalna kiselina

d) stiren

a) cikloheksan

b) kloroform

9. Rotacija oko veze ugljik-ugljik moguda je kod: a) alkena b) alkina c) alkana

d) cikličkih ugljikovodika

10. Adicijom broma na 1-buten nastaje: a) 1,2-dibrompropan b) 2-brombuten

c) 1,2-dibrombutan

e) aromatskih ugljikovodika d) 2,3-dibrombutan

e) 1-brombutan

11. Koja je tvrdnja točna? a) oktan je pri sobnoj temperaturi plin b) etan ima više vrelište od pentana c) što je broj ugljikovih atoma vedi , vrelište je niže d) svi alkani su plinovi e) razgranati alkani imaju niža vrelišta od nerazgranatih s istim brojem ugljikovih atoma 12. Koje od navedenih tvari imaju jednaku empirijsku formulu? a) dušik i kisik b) benzen i etan c) benzen i etin

d) kisik i ozon

13. Koja je najjednostavnija molekulska formula ugljikovodika u čijem je molekulama brojevni omjer atoma ugljika i vodika 1:3? a) CH4 b) C2H2 c) C2H6 d) C2H8



43


www.trinom.hr

Vježba 1. Za alkane je karakteristična reakcija: a) polimerizacija b) adicija

c) supstitucija

d) redukcija

e) esterifikacija

2. Koji od navedenih ugljikovodika troši za izgaranje najviše kisika: a) butan b) eten c) etan d) propan 3. Cikloheksan je: a) spoj izomeran benzenu d) nezasideni spoj 4. Heksan; a) je plin bez boje

e) propin

b) jedan od ugljikovodika e) spoj formule C6H10.

c) aromatski spoj

b) reagira s kiselinama i lužinama

c) ima pet strukturnih izomera

5. Navedeni spoj je: a) cis izomer 3-heptena b) trans izomer 3-heptena c) trans izomer 2-heksena d) cis izomer 4-propil-3-butena e) cis izomer 5-etil-4-pentena

H

H H H

H

d) miješa se s vodom

H

H H

H H

H H H

H

6. Aromatski ugljikovodik je: a) adenin b) antracen

c) alanin

d) A vitamin

7. Izomeri su mogudi kod:

b) propena

c) etena

d) cikloheksana

a) 1

b) 2

c) 3

a) propana

8. Broj mogudih izomera kod butadiena je:

e) ciklopropana d) 4

9. Najvedu temperaturu vrelišta ima:

a) propan

b) metan

c) butan d) heksan

10. U strukturi freona nalazimo:

a) C, N, Cl

b) C, H, Cl

c) C, F, Cl

e) 5

e) 2-metil-propan

d) C, Br, Cl

e) C, H, S

11. Metilbenzen (tj. toluen) mogude je pripraviti: a) reakcijom fenola i metanola b) reakcijom benzojeve kiseline i metanola uz kiseli katalizator c) reakcijom benzena i klormetana uz AlCl3 d) reakcijom benzilnog alkohola e) reakcijom mravlje kiseline i fenola uz sumpornu kiselinu 12. Eten može nastati: a) reakcijom etanola i sulfatne kiseline c) redukcijom etanola

b) reakcijom etana i sulfatne kiseline d) hidrolizom etina

ALKOHOLI Spojevi ugljika, vodika i kisika s najjednostavnijom funkcionalnom skupinom: -OH skupina. Opda formula: R – OH. Pri imenovanju alkohola dodaje se nastavak –ol na korijen riječi imena alkana (propan –ol). Ukoliko alkoholna skupina nije primarna u organskom spoju, dobiva prefiks hidroksi- . Fizikalna svojstva: tekudine bez boje, lako hlapljive, pare su zapaljive, karakterističnog su mirisa, otrovne, poznata su polarna otapala. Imaju visoka vrelišta, viša od alkana istog broja ugljikovih atoma zbog ostvarivanja vodikovih veza među molekulama. Alkoholi do deset ugljikovih atoma se miješaju s vodom jer polarnost alkoholne skupine dolazi do izražaja. S vedim brojem ugljikovih atoma alkoholi nisu topljivi u vodi jer prevladava nepolarni dio molekule – ugljikovodični lanac. U molekuli alkohola postoji izomerija niza (ugljikovih atoma) i položaja (funkcionalne skupine): a) prema položaju –OH skupine razlikujemo primarne, sekundarne i tercijarne alkohole. b) prema broju –OH skupina razlikujemo jednovalentne, dvovalentne, trovalentne i viševalentne alkohole. Dobivanje alkohola: a) reakcija alkil-halogenida i natrijeva hidroksida, R-X + NaOH → R –OH + NaX b) reakcija alkil-halogenida i vode, R-X + H2O → R –OH + HX c) adicija vode na alkene, CH2=CH2 + H-OH → CH3 – CH2-OH d) reakcija alkena i otopine kalijeva permanganata, 3 R2 C=CR2 + 2KMnO4 + 4H2O → 3R2 C(OH) –C(OH)R2 + 2MnO2 + 2KOH Reakcije alkohola: a) reakcijom alkohola i natrija nastaju alkoksidi i vodik, 2 R – OH + 2 Na → 2 R – ONa + H2 b) reakcijom alkohola i halogenovodika nastaju alkilhalogenidi i voda, R – OH + HX → R – X + H2O c) dehidratacija alkohola (uz konc. H2SO4) – oduzimanjem jedne molekule vode od jedne molekule alkohola nastaju alkeni, R – CH2 – CH3 → R – CH = CH2 + H2O . Oduzimanjem jedne molekule vode od dvije molekule alkohola nastaju eteri, 2 R – OH → R – O – R + H2O d) oksidacijom alkohola nastaju karbonili, i to - oksidacijom primarnih alkohola nastaju aldehidi, R – CH2 –OH → R – CHO + H2 - oksidacijom sekundarnih alkohola nastaju ketoni, R – CH(OH) – R → R – CO – R + H2



44


www.trinom.hr

ETERI Organski nepolarni spojevi, lako hlapljive tekudine, niskog vrelišta, izvrsna otapala, zapaljivi, na žive organizme djeluju omamljujude. Kemijski su inertni. Opda formula: R – O – R U nomenklaturi etera obično se imenuju radikali koji se nalaze vezani na atom kisika. Ova nomenklatura je prihvatljivija za lančane etere koji mogu biti simetrični i mješoviti. Primjer: CH3 – O – CH3 metil-metil-eter ili dimetil-eter ( simetrični eter) CH3 – CH2 – O – CH3 etil-metil-eter ( mješoviti eter). Dobivanje etera: a) dehidratacija alkohola, 2 R – OH → R – O – R + H2O b) Williamsonova sinteza, R – X + NaO – R → R – O – R + NaX

Primjeri zadataka 1. Alkoholi: a) reagiraju sa NaOH b) oduzimanjem vode prelaze u estere c) pokazuju lužnata svojstva d) s halogenidnim kiselinama daju alkilhalide e) s više od 11 ugljikovih atoma su tekudine topljive u vodi 2. Glicerol je: a) halogeni derivat propana d) jedan od fenola

b) hidroksilni derivat propana e) jaki eksploziv

3. Spojevi formule R-ONa : a) nastaju reakcijom kiselina s NaOH c) čuvaju se u suhoj atmosferi

b) ne reagiraju s vlagom iz zraka d) u reakciji s alkilhalidima daju estere

4. Alkoksidi nastaju: a) alkoholnim vrenjem šedera d) reakcijom alkohola i alkalijskih metala

b) reakcijom alkohola i kiselina c) reakcijom alkohola i lužina e) reakcijom alkohola i halogenih elemenata

5. Aromatski jednovalentni alkohol je:

a) cikloheksanol

6. Broj izomera butanola je:

a) 2

b) fenol b) 3

7. Etanol : a) je otrovniji od metanola c) proizvodi se sintezom CO i H2 pri 400oC i tlaku od 300 bara e) pokazuje reakcije adicije

Vježba 1. Racionalno ime spoja CH3CH2C(CH3)(OH)CH3 je: a) 2-metil-2-butanol b) 2-hidroksibutan d) 2,2-dimetil-2-hidroksipropan e) butil-hidroksid

3. Alkoholi se ne mogu pripraviti reakcijom: a) alkilhalogenida s hidroksidima d) alkena sa KMnO4

c) glikol c) 4

d) metanol d) 5

d) aromatizacija

c) metil-propil-eter

c) 3-metil-2-butanol

b) alkilhalogenida s vodom e) alkilhalogenida s alkoksidima

d) 2- butanol

e) 2,2-dimetil -1-propanol

c) alkena s vodom

4. Oduzimanjem jedne molekule vode od jedne molekule etanola nastaje: a) acetaldehid b) etan c) eten d) etin

e) eter

5. Alkohol neutralnih masti je: a) etanol b) glikol

c) 1,2 –propandiol

d) 1,2,3-propantriol

6. Izomer 1-butanola je:

b) metil-etil-eter

a) dietileter

7. Eterima odgovara slijededa tvrdnja: a) kemijski su vrlo aktivni b) izrazito su zapaljivi d) vrelišta su im viša od vrelišta odgovarajudih alkohola

e) 1

c) sa zrakom daje eksplozivnu smjesu e) ima vrelište iznad 100oC

9. Koja je vrsta kemijske reakcije pretvorba alkohola u alken? a) adicija b) eliminacija c) supstitucija

b) ciklopentanol

e) su sapuni

b) nastaje hidrolizom etilacetata d) s octenom kiselinom daje dietileter

8. Spoj formule CH3CH2OCH2CH3: a) je kruta tvar b) je keton d) međusobno povezivanje molekula ostvaruje vodikovim vezama

2. Tercijarni alkohol je: a) 2-metil-2-butanol

c) smjesa parafina

c) etil-acetat

d) n –butanol

e) propanol e) glicerol

c) burno reagiraju s natrijem e) asimetrični eteri nastaju oduzimanjem vode iz istog alkohola



45


www.trinom.hr

8. Koji od spojeva u paru nisu konstitucijski izomeri? a) 4-hidroksibutanal, 2-metilpropionska kiselina c) 3-heksanon, dipropil-eter e) 2-metilbutan, 2,2-dimetilpropan

b) etil-metil-eter, propil-alkohol d) 2-metilbutanal, 2-penten-1-ol

Karbonili –aldehidi i ketoni Naziv «karbonil» je zajednički naziv za aldehide i ketone jer su ovi spojevi kemijski vrlo slični. Funkcionalna aldehidna skupina je R – CHO gdje su ugljik i kisik povezani dvostrukom kovalentnom vezom. U nomenklaturi aldehida dodaje se nastavak –al na osnovno ime alkana (metanal, etanal..). Funkcionalna skupina ketona je R – CO – R gdje je također kisik povezan sa ugljikom dvostrukom kovalentnom vezom. U imenovanju ketona nastavak u imenu je –on (pentanon, heksanon..). Kako je u molekuli ketona atom ugljika (nosioc kisikovog atoma) povezan sa još dva druga atoma ugljika, najmanji keton ima tri ugljikova atoma. Tako je prvi član homolognog niza ketona propanon. Test reakcije na aldehide prema kojima ih možemo razlikovati od ketona i drugih organskih spojeva su: a) Fehlingova test reakcija – plava boja reagensa potječe od modre galice u kojoj je dvovalentni bakrov kation. Oksidacijom aldehida reducira se Cu2+ kation u Cu+ kation pri čemu otopina mijenja boju iz plave u crvenu. 2Cu2+ + RCHO + 4OH- → Cu2O + RCOOH + 2H2O b)

Tollensova test reakcija – bezbojna otopina reagensa, koja sadrži diaminsrebro(I) kation, mijenja boju izlučivanjem elementarnog srebra na stjenke posude. Zato se još ova test reakcija naziva reakcija srebrnog ogledala. RCHO + 2 [ Ag(NH3)2]OH → RCO2NH4 + 2Ag + 3NH3 + H2O

Dobivanje aldehida i ketona: a) oksidacija primarnih alkohola daje aldehide, a oksidacija sekundarnih alkohola daje ketone. b) adicija vode na alkine – ukoliko je trostruka veza na kraju molekule nastat de aldehid, a ukoliko je trostruka veza u sredini molekule nastat de keton. Reakcije aldehida i ketona: a) nastajanje acetala ( poluacetala) i ketala ( polukatala) Reakcijom jedne molekule aldehida i jedne molekule alkohola nastaje poluacetal: R – CHO + R – OH → R – CH(OH)– O – R. Reakcijom poluacetala i molekule alkohola nastaje acetal, R – CH(OH)– O – R + R – OH → R – C(O-R) – O – R + H2O b) c) d) e)

f)

nastajanje cijanhidrida (nitrila): R - CHO + CN- → R – CH(OH) – CN nastajanje hidrata (diola): R – CHO + H –OH → R – CH(OH) –OH aldolna kondenzacija: CH3 – CHO + - :CH2 – CHO + H2O → CH3CH(OH) – CH2- CHO + OHoksidacija aldehida i ketona u karboksilne kiseline: oksidacija aldehida: R – CHO prelazi u R – COOH oksidacija ketona: CH3CH2COCH2CH3 prelazi u CH3CH2COOH i CH3COOH redukcijom aldehidi i ketoni prelaze u odgovarajude alkohole

Primjeri zadataka 1. Aldehidi nastaju: a) redukcijom primarnih alkohola d) oksidacijom primarnih alkohola 2. HCHO je formula za: a) metanal b) acetaldehid 3. Etanal:

b) oksidacijom sekundarnih alkohola e) redukcijom sekundarnih alkohola c) mravlju kiselinu

a) je plin oštrog mirisa d) nije topljiv u vodi

d) aceton

c) destilacijom fenola

e) mliječnu kiselinu

b) ne reagira s Fehlingovim reagensom e) nastaje oksidacijom metanola

4. Pozitivan test s Tollensovim reagensom daje:

a) alanin

b) eter

c) se dobiva iz etina c) aceton

d) metanal

5. Metanal: a) s natrijem daje alkoksid d) dobiva se iz etina

b) nastaje reakcijom CO i vodika e) je plin topljiv u vodi

c) s vodikom daje mravlju kiselinu

6. Poluacetali nastaju reakcijom: a) alkohola i aldehida d) dehidratacije alkohola

b) alkohola i ketona e) aldehida i amina

c) alkohola i organskih kiselina

7. Gliceraldehid: a) je spoj glicerola i aldehida d) ima 4 stereoizomera

b) ne reagira na Fehlingov reagens e) je kiralni spoj

c) spada u ketoze


e) propanon


46


www.trinom.hr

8. U reakciji s bakrovim (II) ionima u lužnatom mediju, aldehid se: a) prevodi u odgovarajudu bakrovu sol b) reducira do odgovarajudeg alkohola c) oksidira do odgovarajude karboksilne kiseline d) izomerizira u odgovarajudi keton e) prevodi u odgovarajudi acetal 9. Spoj koji na istom C atomu ima alkilnu skupinu, vodik, alkoholnu skupinu i etersku skupinu je: a) poluacetal b) ketal c) ester d) aldol Vježba 1. Formaldehid nastaje: a) destilacijom metanola b) redukcijom metanola d) destilacijom mravlje kiseline e) hidrolizom metil-metanoata 2. Metanal: a) se dobiva iz etina d) polimerizacijom daje ciklički trimer 3. Formalin je vodena otopina: 4. Aldehidi:

c) oksidacijom metanola

b) je bezbojna tekudina c) nije topljiv u vodi e) upotrebljava se za izradu bakelita

a) etanala

b) metanala

a) se dobivaju redukcijom primarnih alkohola c) reduciraju bakar(II) ione u bakar(I) ione e) dehidratacijom daju etere

c) fenola

d) propanola

e) paraldehida

b) su kemijski inertni spojevi d) s kiselinama daju estere

5. Etanal: a) pri sobnoj temperaturi je plin intenzivna mirisa b) ne pokazuje pozitivan teste na Fehlingov reagens c) ima dva kiralna C atoma d) dobiva se oksidacijom etanola e) industrijski se dobiva adicijom vode na eten uz katalizator živin sulfat 6. Aceton:

a) se može dobiti oksidacijom propanola c) oksidacijom daje octenu kiselinu e) slabo se miješa s vodom

7. Oksidacijom formaldehida nastaje: 8. Skupinu – CHO sadrži molekula:

b) daje pozitivan test na Tollensov reagens d) u reakciji s LiAlH4 daje 2-propanol

a) HCOOH d) CH2=CH-COOH

a) glukoze

b) fruktoze

b) CH3COOH e) CH3OH

c) CH3CH2COOH

c) saharoze

d) acetona

e) fenola

Karboksilne kiseline Funkcionalna skupina : R – COOH. Ova skupina je reaktivnija od karbonilne, alkoholne i eterske. U molekuli može biti jedna, dvije ili više karbokslinih skupina. U nomenklaturi ovih spojeva imenu alkana dodaje se riječ kiselina. Tako je prvi član homolognog niza monokarboksilnih kiselina metan kiselina, HCOOH. U homolognom nizu dikiselina, molekula sa dvije karboksilne skupine, prvi član je etan-dikiselina, HOOC-COOH. Prema građi molekule karboksilne kiseline mogu biti zasidene, nezasidene, lančane, prstenaste i aromatske. Mogu sadržavati i neke druge funkcionalne skupine: alkoholnu, aldehidnu, etersku, keto skupinu, amino kupinu. Aminokiseline sadrže pored karboksilne funkcionalne skupine (-COOH) i bazičnu amino (-NH2) skupinu. Aromatske kiseline imaju u sastavu molekule benzensku jezgru na koju je vezana karboksilna funkcionalna skupina. Formula HCOOH CH3COOH

Naziv metanska kiselina etanska kiselina

Stari naziv mravlja kiselina octena kiselina

Naziv soli metanoati/formijati etanoati/acetati

CH3CH2COOH CH3(CH2)2COOH CH3(CH2)3COOH

propanska kiselina butanska kiselina pentanska kiselina

propionska kis. maslačna kiselina valerijanska kis.

propanoati butanoati/butirati pentanoati

Formula HOOC-COOH HOOC-CH2-COOH

Naziv etandikiselina propandikiselina

Stari naziv oksalna kiselina malonska kiselina

Naziv soli oksalati malonati

HOOC-(CH2)2- COOH

butandikiselina

jantarna kiselina

sukcinati

Broj «C» atoma 14 16 18 18 18

Formula CH3(CH2)12COOH CH3(CH2)14 COOH CH3(CH2)16 COOH CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH

Naziv miristinska palmitinska stearinska oleinska linoleinska



47


www.trinom.hr

Ostale poznate karboksilne kiseline: MLIJEČNA KISELINA (2-hidroksipropan kiselina) CH3 – CH(OH) – COOH VINSKA KISELINA (2,3-dihidroksi-butandikiselina) HOOC - CH(OH) – CH(OH) –COOH JABUČNA KISELINA ( 2-hidroksi-butandikiselina) HOOC – CH2 – CH(OH) –COOH LIMUNSKA KISELINA (3-hidroksi-1,3,5- heksantrikiselina)

COOH │ HOOC – CH2 – C – CH2 – COOH │ OH

Dobivanje metan kiseline (mravlje): a) oksidacijom metanola ili metanala, b) sintezom ugljikovog monoksida i natrijevog hidroksida CO + NaOH → HCOONa 2 HCOONa + H2SO4 → 2 HCOOH + Na2SO4 Dobivanje etan kiseline (octene): Oksidacijom etanola, CH3CH2OH → CH3COOH Alkoholnim vrenjem, CH3CH2OH + O2 → CH3COOH + H2O

Reakcije karboksilnih kiselina: a) reakcija s metalima pri čemu nastaju soli i vodik, 2 CH3COOH + Mg → Mg(CH3COO)2 + H2 magnezijev etanoat b) neutralizacija, CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O natrijev etanoat c) esterifikacija – reakcija kiseline i alkohola pri čemu nastaju esteri i voda CH3COOH + HO-CH3 → CH3COOCH3 + H2O etan kiselina metanol metil-etanoat DERIVATI KARBOKSILNIH KISELINA: R–C=O R – CO – O – CO – R │ anhidrid karboksilne kiseline X acil-halogenid

R – COO – R ester

R – CO – NH2 amid

Esteri Esteri su derivati karboksilnih kiselina, nepolarne molekule, uglavnom nisu topljivi u vodi. Opda formula: R – COO –R Esteri s manjim brojem ugljikovih atoma su lako hlapljive tekudine ugodnog mirisa – mirisne komponente voda i cvijeda. Esteri s mnogo ugljikovih atoma su čvrste tvari. Najpoznatiji prirodni esteri su: voskovi, masti i ulja. Reakcija esterifikacije: kiselina + alkohol ↔ ester + voda R – COOH + HO – R ↔ R – COO – R + H2O Kiselina koja ulazi u reakciju esterifikacije ne mora biti karboksilna kiselina, ved može biti i mineralna kiselina (najčešde poznata dušična kiselina HNO3. U tom slučaju najmanji ester ima samo jedan ugljikov atoma koji potječe od alkohola.) CH3OH+HNO3 → CH3–O–NO2+H2O Kisela hidroliza estera: ester + voda ↔ alkohol + kiselina Ovom reakcijom se iz molekule estera oslobađa alkohol glicerol i masne kiseline koje su činile ester. Lužnata hidroliza estera: ester + lužina → glicerol + sol masne kiseline (sapun) Neki poznatiji esteri: Pčelinji vosak, CH3(CH2)24COO(CH2)27CH3 Detergenti, R – O – SO3H ( kiseli esteri viših alkohola i sulfatne kiseline) Nitroglicerin, CH2 – O – NO2

│ CH – O – NO2 │ CH2 – O – NO2

Primjeri zadataka 1. Karboksilnu skupinu sadrži:

a) adenin

b) alanin

c) timin d) formalin

2. Spoj formule CH3CH(OH)COOH je: a) primarni alkohol b) sekundarni alkohol

c) mliječna kiselina

3. Citrati su: a) soli citozina

c) soli limunske kiseline

4. Laktati su soli:

b) esteri citidina

a) 2-hidroksipropan kiseline

b) jabučne kiseline

5. Octena kiselina: a) je jača od trikloroctene kiseline b) je optički aktivan spoj d) se oslobađa iz kalcijevog acetata djelovanjem natrijevog hidroksida

e) karbamid

d) octena kiselina

c) 2-oksopropanske kiseline

e) aceton d) vitamin C d) octene kiseline

c) je hidroksikiselina e) se dobiva iz metanola i ugljikovog (II) oksida



48


www.trinom.hr

6. Koja od navedenih kiselina je najjača: a) H2CO3 b) CH3COOH

c) CH2ClCOOH

7. Mravlja kiselina nastaje: a) oksidacijom acetona d) hidrogeniranjem acetilena

b) oksidacijom metanola e) oksidacijom etana

d) CHCl2COOH

e) CCl3COOH

c) oksidacijom acetilena

8. U derivate karboksilnih kiselina ne ubrajamo: a) aspirin b) acetanhidrid c) masti

d) propanamid

e) formalin

9. Reakcijom etanola i octene kiseline nastaje: a) CH3COCH3 b) CH3CH2OCOCH3 c) CH3CHO

d) C2H5OC2H5

e) HOOC-CH2-CH2-COOH

10. Esteri nastaju: a) djelovanjem vode na alkilhalide d) djelovanjem lužina na kiseline

b) hidrolizom masti c) reakcijom adicije e) djelovanjem alkohola na kiseline

11. Skupini estera ne pripada: a) fenolftalein b) etil-acetat

c) acetilsalicilna kiselina

d) gliceril-tristearat

e) amilopektin

12. Hidrolizom molekule HCOOCH3 nastaje: a) metanal i metanol b) mravlja kiselina i metanol c) metanol i formaldehid d) metanal i mravlja kiselina e) dvije molekule mravlje kiseline 13. Hidrolizom etilestera propan kiseline u kiselom mediju nastaje: a) octena kiselina i propanol b) propan kiselina c) etilpropileter d) propan kiselina i etanol e) etilpropilketon 14. Što su konačni produkti (B i C) nastali u slijededem nizu reakcija: CrO3 HNO3 2-propanol A B + C H2SO4 (zagrijavanje) a) HCOOH , CH3COOH b) CH3CH2CH2OH, H2O d) CH3CH2CH2NO2, H2O e) CH3COOH, CH3NO2 Vježba 1. Funkcionalna skupina -COOH nije u strukturi: a) aminokiselina b) nukleinskih kiselina

c) CH3CH2COOH, NO2 f) CH3COCH2NO2, H2O

c) masnih kiselina

d) aromatskih kiselina

2. Acetati su: a) otopina acetona u vodi d) soli octene kiseline

b) nezasideni ugljikovodici e) soli mravlje kiseline

c) soli mliječne kiseline

3. Octena kiselina se dobiva: a) oksidacijom metanola d) redukcijom metanola

b) redukcijom etanola e) adicijom vode na etin

c) oksidacijom etanola

4. Oleinska kiselina: a) je spoj formule CH3(CH2)14COOH d) hidriranjem prelazi u palmitinsku kiselinu 5. Mliječna kiselina: a) je alifatska dikarboksilna kiselina c) ima 4 stereoizomera

e) dikiselina

b) je aminokiselina c) kuhanjem sa NaOH daje sapun e) niti jedna od navedenih tvrdnji nije točna b) s fenolftaleinom daje crveno obojenje d) stvara se u mišidnom tkivu e) stvara kisele i neutralne soli

6. Koji od navedenih spojeva nije topljiv u vodi: a) alanin b) HOOC-COOH c) glukoza

d) (RCOO)2Ca

e) HCOOH

7. Koji od navedenih spojeva ima inhibitorsko djelovanje na rast mikroorganizama: a) C6H5COONa b) Ca(H2PO4)2 c) albumin d) saharoza

e) glicerolpalmitat

8. Esteri su:

d) ulja

e) svi navedeni spojevi

d) alkoksida

e) halogenalkana

a) voskovi

b) masti

c) gliceridi

9. Slobodna karboksilna kiselina oslobađa se iz svoje soli djelovanjem: a) jake lužine b) jake anorganske kiseline c) alkohola 10. Koji odgovor nije točan? Vinska kiselina: a) je hidroksi-kiselina b) je slaba kiselina d) tvori soli koje zovemo tartarati 11. Voskovi su: a) jedna vrsta sapuna c) esteri viših alkohola i nižih karboksilnih kiselina e) spojevi poput C15H31COOC31H63

c) ima četiri optička aktivna izomera e) je dikarboksilna kiselina b) esteri glicerola i viših masnih kiselina d) spojevi koje svrstavamo u fosfolipide



49


www.trinom.hr

Organski spojevi s dušikom Amini Amini su organski spojevi koji u svojoj strukturi sadrže amino skupinu, -NH2, pa se ovi spojevi mogu shvatiti i kao organski derivati amonijaka. S obzirom da je dušik u amonijaku trovalentan, postoji više kombinacija organskih spojeva s dušikom. Neki od tih spojeva prikazani su u slijededoj tablici: Amonijak Primarni amin Sekundarni amin Tercijarni amin Amid

NH3 RNH2 R2NH R3N RCONH2

N-alkilamid N-dialkilamid Imid Aldimin Ketimin

RCONHR RCONR2 RCONHCOR RCHNH R2CNH

Amine dijelimo na lančane i prstenaste spojeve. Amini su bazični organski spojevi jer se na atomu dušika nalazi nepodijeljeni elektronski par koji može adirati proton. Lančani (alifatski) amini su jače baze od amonijaka, a aromatski amini su slabije baze od amonijaka. Amini manjih relativnih molekulskih masa su tekudine svojstvena mirisa ( na amonijak, ribu, trulo meso). Dobivanje amina: a) reakcijom halogenalkana i amonijaka nastaju alifatski amini: R – X + 2 NH3 → R – NH2 + NH4X b) dobivanje aromatskih amina (fenilamin) – redukcija nitrobenzena: C6H5 -NO2 → C6H5 –NH2 Kemijske reakcije amina: a) svi amini s kiselinama daju soli (neutralizacija) b) primarni i sekundarni amini s halogenidima kiselina, anhidridima i esterima daju amide (tercijarni ne) c) u reakciji primarnih amina i dušikaste kiseline nastaje dušik Heterociklički organski spojevi Heterociklički organski spojevi su takvi spojevi koji u prstenastoj strukturi molekule sadrže i druge atome osim ugljika, najčešde atome dušika, kisika i sumpora. Od svih poznatih organskih spojeva polovica su heterociklički spojevi. Ovoj skupini spojeva pripadaju na primjer, mnogi lijekovi, antibiotici, alkaloidi i vitamini. Heterociklički spojevi su najčešde prstenasti spojevi od pet ili šest članova. U prstenu može biti i više od jednog heteroatoma. Molekula heterocikličkog spoja može se sastojati od jednog prstena ili od više sraslih prstenova. Neki jednostavni heterociklički spojevi: H N

N

O furan

N H

S tiofen

N

pirol

N

pirimidin

O

piridin

piran

indol

Alkaloidi: nikotin, kafein, kinin, morfin, heroin, kokain. Vitamini: nikotinamid (niacin), tiamin, riboflavin, folna kiselina, cijanokobalamin. Antibiotici: penicilin, azitromicin. CH3

O H3C

N N nikotin

CH3

O

N

nikotinamid

Primjeri zadataka 1. Funkcionalna –NH2 skupina nalazi se u molekuli: a) toluena b) uracila c) piridina

CH3

N

N

NH2

N H

kafein

S

NH

O O

O

N

N HO

CH3 O

penicilin G

d) stirena

e) anilina

2. Poredajte spojeve prema porastu bazičnosti: a) C6H5NH2, NH3, CH3NH2, NaOH b) NH3, C6H5NH2, CH3NH2, NaOH d) NaOH, CH3NH2, C6H5NH2, NH3 e) NH3, C6H5NH2 , NaOH, CH3NH2

c) C6H5NH2, NH3, NaOH, CH3NH2

3. S kemijskog stajališta –CO-NH- skupina je: a) amin

b) imin

c) ketimin

4. Za amine je netočna tvrdnja: a) kadaverin i putrescin su otrovni spojevi neugodnih mirisa c) nastaju reakcijom nitrospojeva s vodikom e) s kiselinama daju soli

b) nastaju adicijom vodika na trostruku vezu nitrila d) tercijarni amini s esterima kiselina daju amide

d) N- alkilamid


e) amid


50


www.trinom.hr

5. Koji od navedenih spojeva u reakciji s amonijakom ne daje amid: a) brometan b) propanoil klorid c) acetanhidrid

d) etilacetat

e) benzojeva kiselina

6. U heterocikličke spojeve ubraja se:

c) benzen

d) tirozin

7. Purinske baze su:

a) alanin

a) adenin i gvanin

Vježba 1. Spoj čija je formula (CH3CH2)2NCH3 je: a) primarni amin b) sekundarni amin

b) furan

e) heksaklorcikloheksan

b) piridin i timin

c) pirimidin i imidazol

d) citozin i uracil

c) tercijarni amin

d) amid

e) alkaloid

2. Sekundarni amin ima: a) dvije amino skupine na dva različita ugljika c) dvije amino skupine na istom ugljikovom atomu e) tri alkilne ili arilne skupine vezane na isti dušikov atom

b) dvije alkilne ili arilne skupine vezane na dušik d) pozitivno nabijen dušikov atom

3. U reakciji halogenalkana s amonijakom u suvišku nastaje:

a) amin

b) amid

4. Koliko dušikovih atoma sadrži molekula gvanina:

a) 1

b) 2

5. Pirol je naziv za a) peteročlani prsten s kisikom c) šesteročlani nezasiden spoj s kisikom

b) peteročlani prsten s dušikom d) šesteročlani nezasiden spoj s dušikom

6. U heterocikličke spojeve ne ubraja se:

a) celuloza

b) prolin

c) imin c) 3

d) nitril

e) NH4+

d) 4

e) 5

e) šesteročlani zasiden spoj s dušikom

c) ksilen

d) histidin

e) pirol

Lipidi Lipidi su heterogena skupina organskih spojeva koji nemaju zajedničkih obilježja. Mnogi su lipidi sastojci staničnih membrana te određuju njihova svojstva. Glavni kriterij da se neki spoj uvrsti u lipide je njegova topljivost. Lipidi su netopljivi u vodi, ali su topljivi u nepolarnim organskim otapalima. U vodi lipidi tvore koloidne ili micelarne otopine. Osnovni sastojak vedine lipida su monokarboksilne kiseline s parnim brojem ugljikovih atoma i s ravnim lancem. Najrašireniji lipidi u prirodi su derivati glicerola. Fosfolipidi su mješoviti esteri glicerola u kojima je jedna hidroksilna skupina esterificirana fosfornom kiselinom, a druge dvije s masnim kiselinama. Sfingolipidi sadrže umjesto glicerola dvovalentni aminodialkohol, sfingozin. Tipičan predstavnik je ceramid. Glikolipidi su spojevi koji sadrže jedan lipidni dio i jedan ugljikohidratni dio (šeder). Lipidni dio je hidrofobni, a šeder je hidrofilni dio molekule. Ostali najčešdi prirodni lipidi: masti, ulja, voskovi. U sastav molekule masti i ulja obavezno ulaze: alkohol glicerol (1,2,3-propantriol) i masne kiseline. Mast = glicerol + zasidene masne kiseline ( palmitinska, stearinska) Ulje = glicerol + pretežito nezasidene masne kiselina (oleinska, linoleinska)

Primjeri zadataka 1. Masti su: a) eteri

b) soli

c) topljive u vodi

2. Formula kalcijevog stearata je: a) C17H35COOCa b) (C17H35COO)2Ca 3. Kiselom hidrolizom masti nastaju: a) glicerol i sapun b) glicerol i masne kiseline

d) esteri

c) C15H31COOCa

e) derivati glikola d) (C15H29COO)2Ca

c) samo glicerol

4. Za masne kiseline točna je tvrdnja: a) topljive su u vodi b) vedinom su razgranatih lanaca d) oslobađaju se kiselom hidrolizom iz ulja

d) samo masne kiseline

e) samo sapun

c) optički su aktivne e) sa lužinama daju alkokside

5. Hidrolizom 3 mola gliceril-tripalmitata s NaOH nastaje: a) 1 mol glicerola b) 3 mola glicerola i 3 mola palmitinske kiseline c) 3 mola palmitinske kiseline d) 3 mola natrijevog palmitata 6. Saponifikacija masti je reakcija: a) između sapuna i vode d) bazne hidrolize estera

e) (C15H31COO)2Ca

e) 9 molova natrijevog palmitata

b) oksidacija eterske veze c) kiselo katalizirane esterifikacije e) između masti i kiseline



51


www.trinom.hr

UGLJIKOHIDRATI Organski spojevi sastavljeni od ugljika, vodika i kisika. Naziv ugljikohidrati ovi su spojevi dobili zato jer im molekulska formula ima isti omjer vodika i kisika kao što je to u vodi. Podjela ugljikohidrata: a) jednostavni (monosaharidi) b) složeni ( disaharidi i polisaharidi) Monosaharidi U čistom stanju su krute tvari bijele boje, topljive u vodi i slatkoga okusa. U čvrstom stanju imaju lančanu strukturu, a pri otapanju u vodi struktura postaje prstenasta. Tada se povezuju aldehidna (ili keto) skupina i jedna od alkoholnih skupina te nastaje poluacetal ili poluketal. Opda formula: CnH2nOn U imenovanju ovih spojeva koristi se nastavak – oza (glukoza, riboza). Sadrže od 3 do 9 ugljikovih atoma u molekuli. Po kemijskom sastavu su polihidroksialdehidi ili polihidroksiketoni. Molekule sa aldehidnom skupinom nazivaju se ALDOZE, a sa keto skupinom KETOZE. Monosaharide sa tri ugljikova atoma nazivamo trioze, sa četiri ugljikova atoma - tetroze, sa pet – pentoze, sa šest – heksoze, itd. Najpoznatiji monosaharidi su: glukoza (aldoheksoza), fruktoza (ketoheksoza), riboza (aldopentoza) i deoksiriboza (aldopentoza). OH H

H OH H

HO

OH OH

H

OH

OH

α-D-glukopiranoza

HO

OH

H

HO

OH

OH O H HO

H OH H

OH

H

H

OH H

α-D-fruktofuranoza

OH

α-D-galaktopiranoza

Disaharidi Ugljikohidrati sastavljeni od dva monosaharida povezanih glikozidnom vezom. Glikozidna veza može imati dva tipa: alfa – glikozidna veza i beta-glikozidna veza. S obzirom da enzimi u organizmu čovjeka mogu prepoznati samo alfa-glikozidne veze, sve molekule s betaglikozidnim vezama ne možemo iskoristiti u prehrani. Najpoznatiji disaharidi: saharoza (glukoza + fruktoza) maltoza (glukoza + glukoza) laktoza (glukoza + galaktoza) celobioza (glukoza + glukoza, ali su povezane beta-glikozidnom vezom) U povezivanju dvije molekule monosaharida glikozidnom vezom izdvaja se molekula vode. Polisaharidi Polisaharidi imaju duge lančane molekule sastavljene od mnogo molekula nekog monosaharida koje su međusobno povezane glikozidnom vezom. Stoga ih nazivamo prirodni polimeri. Najpoznatiji polisaharidi u prirodi su: a) CELULOZA – biljni polisaharid, građevni element staničnih stijenki u biljnim stanicama. Netopljiva u vodi, nema slatki okus, izrazito čvrste strukture. Molekule monosaharida glukoze povezane su beta-glikozidnom vezom. b) ŠKROB – biljni polisaharid, rezervna hrana u stanici. Sastoji se od dva različita polimerna lanca: amiloze i amilopektina. Djelomično je topljiv u vodi. Monomerna molekula je glukoza, u škrobu su alfa-glikozidne veze. c) GLIKOGEN – životinjski polisaharid, rezervna hrana u stanici. d) INULIN – polimer sastavljen od fruktoze Složeni polisaharidi sastoje se od molekula monosaharida i nekih drugih komponenata. Primjeri: HITIN - polimer glukoze, beta-glikozidne veze, N-acetil-glukozamin AGAR - polimer galaktoze i drugih sastojaka. Primjeri zadataka 1. Monosaharid je aldehid ili keton koji u svojem sastavu ima hidroksilne skupine i to najmanje: a) 1 2. Fruktoza je:

a) aldopentoza d) enantiomer glukoze

a) aceton

c) smjesa glukoze i galaktoze

5. Deoksiriboza: a) je prostetična skupina nukleoproteina d) daje karakterističnu biuret reakciju 6. S glukozom je izomerna: a) saharoza

c) 2

d) 6

e) 4

b) ketopentoza c) ketoheksoza e) disaharid izgrađen od glukoze i saharoze

3. Pozitivan test s Fehlingovim reagensom daje: 4. Invertni šeder je: a) saharoza b) L-glukoza

b) 3

b) saharoza

c) metanol

d) smjesa glukoze i fruktoze

d) glukoza

e) smjesa galaktoze i fruktoze

b) ima formulu C5H10O5 c) spada u aldoze e) daje negativan test s Fehlingovim reagensom b) maltoza

c) fruktoza

d) laktoza

e) deoksiriboza


e) celuloza


52


www.trinom.hr

7. Navedena Harworthova formula prikazuje: a) β-L-Fruktofuranozu b) α-D-Galaktopiranozu c) α –D-Glukopiranozu d) β-D-Fruktofuranozu e) β –D-Glukopiranozu 8. Disaharid nije: a) maltoza

HO

H OH

b) laktoza

9. Amiloza: a) ima razgranatu strukturu c) sadrži β (1-4) glikozidno povezane molekule glukoze 10. Ugljikohidrati: a) se mogu denaturirati c) dolaze samo u ravnim lancima

OH O H HO

c) saharoza

OH

H

d) celobioza

e) celuloza

b) sadrži α (1-4) glikozidno povezane molekule glukoze d) sadrži α (1-6) glikozidno povezane molekule glukoze

b) dokazuju se biuret reakcijom d) dolaze u glikoproteinima

11. U molekuli celuloze monosaharidi se povezuju: a) α (1-4) glikozidnom vezom b) β (1-4) glikozidnom vezom d) α (1-6) glikozidnom vezom e) β )1-6) glikozidnom vezom

c) (α1 – β2) glikozidnom vezom

12. Glikogen je: a) biljni polisaharid. b) po strukturi sličan amilozi c) izgrađen iz molekula glukoze povezanih alfa(1,4) i alfa(1,6) glikozidnim vezama d) trovalentni alkohol. e) ester glicerola i viših masnih kiselina Vježba 1. Fruktoza je: a) razgradni produkt glukoze b) važan monosaharid c) disaharid d) aromatski ugljikovodik e) aldehid

2. Saharoza: a) pokazuje reakcije na aldehide b) je formule (C6H10O5)n c) je građena od glukoze i galaktoze d) hidrolizom s kiselinama daje invertni šeder e) je netopljiva u vodi

3. D - glukoza ima: a) jedan asimetrični C- atom b) dva asimetrična C-atoma c) tri asimetrična C-atoma d) četiri asimetrična C-atoma e) pet asimetričnih C-atoma

4. Slijededa Harworthova strukturna formula prikazuje: a) β-D-glukopiranozu OH b) β-D-glukofuranozu OH c) α-D-glukopiranozu H H d) α-D-glukofuranozu OH H e) α-D-galaktofuranozu HO OH 6. Škrob: a) ne pokazuje reakcije na aldehide b) ne reagira s jodom c) hidrolizom daje invertni šeder d) topljiv je u hladnoj vodi e) niti jedna od navedenih tvrdnji nije točna

5. Cikličku strukturu ima: a) glicerolpalmitat b) alanin c) glukoza d) globulin e) vosak

H

OH

7. Poznavajudi građu i svojstva ugljikohidrata, odlučite se za točnu tvrdnju: a) škrob je polisaharid koji u ljudskom organizmu služi za pohranjivanje glukoze b) saharoza je nereducirajudi šeder c) laktoza je disaharid građen od glukoze i fruktoze d) glukoza u otopini tvoru poluacetalni glukofuranozni prsten e) u lancima škroba i celuloze molekule glukoze povezane su α(1,4) glikozidnim vezana

8. Točna je tvrdnja: a) amiloza je enzim koji razgrađuje škrob b) amilopektin nije topljiv u vodi c) amiloza je polisaharid u kojem su molekule glukoze povezane α(1-6) glikozidnom vezom d) amiloza je topljiva u vodi e) amilopektin je po strukturi sličan glikogen

9 . Ciklički oblik molekule fruktoze nastaje tako da u molekuli s ravnim lancem reagiraju: a) aldehidna skupina i –OH skupina prvog C atoma b) aldehidna skupina i sve hidroksilne skupine c) keto skupina i –OH skupina petog C atoma d) aldehidna skupina i –OH skupina petog C atoma

10. Glukoza: a) sastavni je dio maltoze b) ravninu polarizirane svjetlosti zakrede na lijevo c) u molekuli ima keto-skupinu d) spada u pentoze



53


www.trinom.hr

11. Koja tvrdnja nije točna: a) glukoza je monosaharid koji biljke mogu sintetizirati fotosintezom b) polimerizacijom glukoze nastaje celuloza d) razgradnjom šedera u organizmu dobiva se energija

c) fruktoza je disaharid izgrađen od glukoze i saharoze e) svi jednostavni šederi topljivi su u vodi

BJELANČEVINE Bjelančevine ili proteini su makromolekule – dugačke, lančane, polimerne molekule sastavljene od mnogo aminokiselina. Opda formula aminokiseline:

Neke aminokiseline:

H │ H2N – C – COOH │ R O

O H3 C

OH

OH

O

O OH

HS

NH2

NH2 alanin (jednostavna)

H N

fenilalanin (aromatska)

OH NH2

prolin (heterociklička)

cistein (sadrži sumpor)

Svaka aminokiselina ima bazičnu amino-skupinu ( -NH2), kiselinsku Karboksilnu skupinu (-COOH) i radikal R po kojem se međusobno aminokiseline razlikuju. Postoji dvadesetak različitih aminokiselina. Aminokiseline su amfoterne molekule jer mogu reagirati i kao kiseline i kao baze. Pri sobnoj temperaturi aminokiseline su krutine bijele boje, topljive u vodi. U kiseloj otopini vedina aminokiselina je u kationskom obliku, a u lužnatoj otopini u anionskom obliku. Pri nekom karakterističnom pH svaka se aminokiselina pretežito nalazi u obliku dipolarnih iona. Ta je vrijednost karakteristična za svaku pojedinu aminokiselinu i naziva se izoelektrični pH ili izoelektrična točka. U izoelektričnoj točki topljivost aminokiselina je najmanja. Aminokiseline su dvojni ioni jer se disocira karboksilna skupina, a tim protonom se protonira amino-skupina. Tada molekula ima opdu formulu: H3N+ - CH(R) –COO-. U kiselom mediju aminokiseline su pozitivni ioni (kationi) jer se protonira amino-skupina, a karboksilna skupina ostane nepromijenjena. Molekula aminokiseline u kiselom mediju ima opdu formulu: H3N+ -CH(R) –COOH. U lužnatom mediju aminokiseline su negativni ioni (anioni) jer hidroksilni ioni iz lužine oduzmu sve protone iz molekule aminokiseline. Opda formula aminokiseline u lužnatom mediju je: H2N –CH(R)- COO-. Esencijalne aminokiseline – one koje čovjek ne može proizvoditi u svojem tijelu pa ih mora unositi hranom (valin, leucin, isoleucin, fenilalanin, treonin, metionin, triptofan, arginin, histidin). Aminokiseline se povezuju peptidnom vezom u lančane molekule: dipeptide, tripeptide, tetrapeptide, oligopeptide i polipeptide (proteine). Pri tome se povezuju amino-skupina jedne molekule i karboksilna skupina druge molekule te se izdvaja molekula vode. Peptidna skupina atoma je – CO-NH-. U molekuli peptida je jako važan redoslijed vezanja aminokiselina što određuje primarnu strukturu proteina i po čemu se živa bida razlikuju. Sekundarna struktura proteina određuje oblik molekule u prostoru, a učvršduje se vodikovim vezama, disulfidnim mostovima, ionskim privlačenjem ili van der Waalsovim silama. Najčešde sekundarne strukture su naborana ploča i zavojnica (alfa-helix). Složene bjelančevine osim aminokiselina u svojem sastavu imaju i druge komponente (npr. ione metala). Neke važne bjelančevine: INZULIN, PENICILIN, HEMOGLOBIN, KERATIN, KOLAGEN. Denaturiranje je proces narušavanja strukture bjelančevina, a može se uzrokovati smrzavanjem, zagrijavanjem iznad 44 oC, djelovanjem jakih kiselina i lužina ili djelovanjem otopina soli teških metala. Test reakcije na proteine: a) BIURET reakcija – dokaz peptidnih veza u molekuli proteina. Plava boja reagensa mijenja se u karakterističnu ljubičastu boju. b) KSANTOPROTEINSKA reakcija – dokaz aromatskih aminokiselina u molekuli proteina. U uzorak proteina dodaje se koncentrirana dušična kiselina te se zagrijava. Karakteristična promjena boje je u limun-žutu koja potječe od nitriranih aromatskih spojeva. Enzimi Enzimi ili fermenti su po kemijskom sastavu globularni proteini relativne molekulske mase od 10 000 do 100 000. Neki enzimi osim proteinskog dijela sadrže i prostetsku skupinu. Metabolizam tijela odvija se djelovanjem enzima jer imaju ulogu katalizatora. Za razliku od običnih kemijskih katalizatora, enzimi djeluju vrlo specifično. Svaki enzim reagira samo sa jednim točno određenim produktom metabolizma. Također enzimi djeluju stereospecifično, što znači da se reakcija može provoditi samo na jednom od dva moguda enantiomera.



54


www.trinom.hr

Katalitička aktivnost enzima može se regulirati što je nemogude kod jednostavnih kemijskih katalizatora. Svaki enzim sadrži aktivno mjesto na koje se veže molekula supstrata vodikovim vezama, ionskim ili van der Waalsovim silama. Enzimi su biološki aktivni samo pri optimalnoj temperaturi, od 30 do 60oC i pri optimalnom pH koji najčešde odstupa najviše 2 do 3 pH jedinice od neutralne vrijednosti. Ako se enzim ugrije na višu temperaturu od 60oC ili se na njega djeluje jakim kiselinama i lužinama, na njegovoj molekuli dolazi do nepovratnih promjena – denaturacije proteina. Ovisno o funkciji enzimi se dijele u više skupina, a iz imena skupine vidljiva je funkcija enzima: oksidoreduktaze, transferaze, hidrolaze, izomeraze, ligaze. Neki važni enzimi su: katalaza, ureaza, tripsin, pepsin, renin, alfa-amilaza. Primjeri zadataka 1. Aminokiseline se u kiseloj otopini ponašaju kao: a) jaki oksidansi b) antiseptično 2. Hidrolizom dipeptida nastaju: a) jednostavni proteini d) masne kiseline i glicerol 3. Alanin: a) je sastojak DNA

c) baze

d) neutralno

b) aminokiseline e) samo masne kiseline

b) nije topljiv u vodi

4. Sve esencijalne aminokiseline sadrži:

c) jednostavni šederi

c) ima –CO-NH- vezu

a) krumpir

e) kiseline

b) špinat

d) se u kiseloj otopini ponaša kao baza c) grah

d) soja

e) brokula

5. Izoelektička točka je pH vrijednost pri kojoj : a) je topljivost aminokiselina najveda i za vedinu aminokiselina iznosi 7 b) se aminokiselina nalazi u obliku dipolarnog iona c) aminokiselina ima L-konfiguraciju d) se određuje sekvenca aminokiselina u proteinima e) je aminokiselina u svojoj trojnoj točki 6. Peptidna veza se nalazi kod: a) aldehida b) amina

c) aminokiselina

d) proteina

7. Aminokiseline: a) uvijek u svojoj strukturi sadrže samo -COOH i -NH2 skupine b) su sve optički aktivne d) su sve esencijalne 8. Enzim nije: a) pepsin

b) amilaza

c) ureaza

9. U kiselom mediju, pH=2, alanin je u obliku: a) R-CH(NH2)-COOH b) R-CH(NH3+)-COO10. Amino skupinu ne sadrži:

c) su u bazičnoj sredini u kationskom obliku e) su kristalne krutine visokog tališta d) kolagen

c) R-CH(NH2)-COO-

a) alanin

11. Proteini koji posjeduju kvaternu strukturu moraju: a) sadržavati pretežito bazične aminokiseline c) sadržavati prostetičku skupinu e) sadržavati pretežito kisele aminokiseline

e) primarnih alkohola

b) citozin

e) laktaza d) R-CH(NH3+)-COOH c) anilin

d) DNA

e) R-CH(NH2-)-COOH e) aspirin

b) imati cistein u svojoj primarnoj strukturi d) imati najmanje dva polipeptidna lanca

Vježba 1. Aminokiselina koja u strukturi pobočnog lanca sadrži sulfidrilnu (-SH) skupinu je: a) asparagin b) cistein c) glutamin d) lizin 2. Aminokiselinama odgovara slijededa tvrdnja: a) u čistom stanju su tekudine b) u čistom stanju su krutine d) topljive su u organskim otapalima e) ulaze u sastav polisaharida

e) treonin

c) u vodi se ne otapaju

3. Točna je tvrdnja: a) 2-aminopropanska kiselina je naziv za glicin b) denaturiranje proteina znači promjenu primarne strukture proteina c) topljivost proteina u vodi povedava se udjelom hidrofobnih aminokiselina d) proteini su poliamidi e) α-uzvojnica je struktura koja nastaje stvaranjem vodikovih veza između dva polipeptidna lanca 4. Glicin, H3N+- CH2- COOH se u ovom obliku nalazi: a) kod pH = 7 b) kod pH < 7 c) kod pH > 7

d) kod pH = 14

e) u izoelektričnoj točki

5. Pozitivnu reakciju na ksantoproteinsku reakciju daje:

a) dekstrin

b) škrob

c) celuloza

6.Hormon inzulin je po kemijskom sastavu:

b) oligosaharid

c) peptid

d) steroid

a) glikozid

7. Denaturacija proteina: a) je promjena primarne strukture proteina c) je stabilizacija globularnog proteina u nativnoj konformaciji e) povedava topljivost proteina u vodi

d) inzulin

b) podrazumijeva razaranje tercijarne strukture proteina d) uzrokovana zagrijavanjem je reverzibilan proces



55


www.trinom.hr

8. Izbacite uljeza! : a) inzulin

b) tripsin

9. Koja od navedenih tvari ne sadrži dušik?

c) amilaza a) glicin

10. Proteini su izgrađeni od: a) - aminokiselina 11. Koji od enzima ne ubrzava naznačenu reakciju? a) pepsin razgrađuje bjelančevine c) tripsin razgrađuje trigliceride

d) ureaza

b) pepsin

e) katalaza

c) propanol

b)  -aminokiselina

d) anilin

c)  - aminokiselina

b) lipaza razgrađuje lipide d) ureaza razgrađuje ureu do amonijaka

e) glukozamin d) ,  -aminokiselina

e) fosfataza hidrolizira fosfatne estere

12. Koja je tvrdnja o aminokiselinama točna? a) Sve aminokiseline posjeduju nepolarne bočne ogranke b) Naboj aminokiseline mijenja se ovisno o pH vrijednosti otopine c) Kod čovjeka, sve aminokiseline koje grade proteine sintetiziraju se u organizmu d) Aminokiseline se povezuju u peptide esterskom vezom e) Aminokiseline su građevni elementi deoksiribonukleinske kiseline (DNA)

NUKLEINSKE KISELINE Nukleinske kiseline su lančane makromolekule sastavljene od mnogo nukleozida međusobno povezanih fosfodiesterskim vezama. Nalaze se u jezgri stanica svih živih bida te još nekim staničnim organelima i imaju ulogu nosioca nasljednih osobina organizama. Nukleozidi se sastoje od molekule šedera i dušične baze (purinska ili pirimidinska baza). Molekula šedera može biti D-riboza ili D-deoksiriboza i na osnovu njih se nukleinske kiseline dijele u dvije skupine: a) ribonukleinske kiseline – sadrže šeder ribozu b) deoksiribonukleinske kiseline – sadrže šeder deoksiribozu

adenin

HO

O

OH

Baze koje ulaze u sastav nukleinskih kiselina su purinske (adenin i gvanin) ili pirimidinske (citozin, timin, uracil).

O

NH2 N

N

NH

NH adenin

NH

N

O

NH2

N

N

NH2

gvanin

H3C

N NH

citozin

O NH

NH

O timin

NH

O

NH

O

uracil

Nukleotidi se sastoji od molekule fosforne kiseline, šedera i dušične baze. Jedan lanac nukleinske kiseline nastaje međusobnim spajanjem nukleotida fosfodiesterskim vezama preko –OH skupina na 3´ i 5´ položaju riboze. Sekvencija baza čita se od 5´ kraja prema 3´ kraju.

OH HO P O O

Kao i kod proteina tako i kod nukleinskih kiselina razlikujemo primarnu, sekundarnu i tercijarnu strukturu. Primarna struktura molekule DNA (deoksiribonukleinska kiselina) je sekvencija nukleozida koji se razlikuju po dušičnim bazama. U toj se sekvenciji pohranjuje nasljedna informacija koju prenosi ova molekula.

adenin O

OH

Sekundarna struktura definirana je načinom sparivanja baza, a tercijarna struktura podrazumijeva poznavanje položaja svih atoma u prostoru. Međusobno su komplementarne baze A i T te C i G. Baze A i T se međusobno povezuju sa dvije vodikove veze, a baze C i G se međusobno povezuju sa tri vodikove veze. Molekula DNA sastoji se od dva lanca nukleotida, međusobno povezanih i spiralno uvijenih. Dušične baze jednog lanca povezane su sa dušičnim bazama drugog lanca vodikovim vezama. Molekula RNA sastoji se od jednog lanca nukleotida. Prema svojim ulogama u stanici dijelimo ih na tri skupine: a) informacijska RNA (mRNA) b) ribosomska RNA (rRNA) c) transfer RNA (tRNA) Transkripcija je proces u kojem se informacije sadržane u DNA prepisuju sustavom sparivanja baza tako da se dobije komplementarna sekvencija baza na mRNA lancu. Valja upamtiti da u molekuli RNA dolazi uracil umjesto timina. Slijed od tri baza na mRNA zove se kodon i on određuje aminokiselinu potrebnu za sintezu proteina koja se odvija u ribosomima stanice. Primjeri zadataka 1. Baza nukleinskih kiselina je:

a) alanin

b) adenin

c) riboza

d) globin

e) glicin

2. Komplementarni par baza je:

a) A, C

b) A, G

c) A, U

d) G ,U

e) C, U

3. Kemijski spoj izgrađen od jedne baze (purina ili pirimidina), riboze i fosfata naziva se: a) gvanin b) nukleozid c) oligonukleotid d) nukleotid 4. Komplementarne baze u molekuli DNA povezane su: a) vodikovim mostovima b) ionskim interakcijama d) kovalentnim vezama e) disulfidnim mostovima

c) peptidnim vezama



56


www.trinom.hr

5. Koliko dušikovih atoma sadrži molekula gvanina?:

a) 1

b) 2

c) 3

d) 4

e) 5

6. Nukleinske kiseline: a) su molekule u kojima je različit odnos baza A/T i G/C b) građene su od osnovne strukturne jedinice nukleozida c) su molekule u kojima su baza i šeder glikozidnom vezom povezani preko šesteročlanog prstena purina d) su molekule u kojima je monosaharid u piranoznom obliku e) su molekule u kojima su šeder i fosfat povezani esterskom vezom 7. Nukleozid u molekuli DNA je spoj: a) b)

c)

d)

OH

O

HO

adenin O

HO P O

HO

HO P O

uracil

P

O citozin

O

adenin

O

O

e)

OH uracil

HO

O

O

O

OH OH OH

OH

OH OH

OH

8. Netočna je tvrdnja: a) nukleotidne baze su heterociklički spojevi c) adenin i timin se sparuju u dvostrukoj uzvojnici DNA e) timin i citozin su pirimidinski amini

OH

b) timin sadrži tiolnu skupinu d) gvanin sadrži 5 dušikovih atoma

Vježba 1. U sastav molekule DNA ne ulazi:

a) adenin

b) fosforna kiselina

c) timin

d) riboza

e) nukleoproteini

2. Pirimidinska baza je:

a) piridin

b) pirol

c) adenin

d) uracil

e) valin

3. Ako je slijed lanca kalupa DNA 3'... CGCGATATCCG ...5', slijed u mRNA bit de: a) 3'... GCGCTATAGGC ...5' b) 3'... GCGCUAUAGGC ...5' c) 5'... GCGCTATAGGC ...3'

d) 5'... GCGCUAUAGGC ...3'

4 .Proces u kojem se informacije sadržane u DNA prepisuju sustavom sparivanja baza tako da se dobije komplementarni slijed baza na lancu mRNA naziva se: a) denaturacija b) transkripcija c) translacija d) replikacija 5. Pirimidinska baza koja sadrži metilnu skupinu je: 6. Ribonukleinska kiselina ne sadrži:

a) adenin

a) uracil

7. Ribonukleinska kiselina ne sadrži: a) pentozu c)

HO

O

HO P O

O

O

e) uracil

b) citozin

c) gvanin

d) adenin

e) timin

d) glukozu

e) fosfat

c) pirimidinsku bazu d)

HO

HO P O

uracil

d) timin

e)

OH

OH

O

c) gvanin

b) purinsku bazu

8. Nukleotid u molekuli DNA je spoj: a) b)

adenin

b) citozin

adenin O

P O

O citozin O

uracil

HO

O

OH

OH

OH OH

OH

OH OH

OH

Kiralnost i optička aktivnost Za ugljikov atom na kojega su vezana četiri različita atoma ili skupine kaže se da je kiralan ili asimetričan. To znači da se ta četiri atoma ili skupine mogu na ugljiku složiti na dva različita načina. Odnose se međusobno kao predmet i slika u ogledalu i ne mogu se međusobno preklopiti. Da bi neki kemijski spoj bio optički aktivan treba u svojoj strukturi imati barem jedan asimetričan ugljikov atom. Optička aktivnost Svjetlost ima svojstva elektromagnetskog vala. U običnoj svjetlosti titranje električnog polja je okomito na smjer širenja svjetlosti. S obzirom da se svjetlost širi iz jednog centra u svim smjerovima, ima bezbroj ravnina koje se mogu postaviti u smjeru širenja svjetlosti. U običnoj svjetlosti električno polje titra u svim tim ravninama. Svjetlost koja titra samo u jednoj od mogudih ravnina zove se linearno polarizirana svjetlost. Posebna prizma, načinjena od dva kristala kalcita (Nicolova prizma), ima svojstvo da propušta samo jedan snop linearno polarizirane svjetlosti dok drugi otklanja tako da se apsorbira zacrnjenim dijelom prizme. Od dvije takve prizme (polarizator i analizator) sastoji se polarimetar, uređaj u kojem se može odrediti optička aktivnost kemijskog spoja. Optička aktivnost kemijskog spoja očituje se u zakretanju ravnine linearno polarizirane svjetlosti u desno ili u lijevo. Zakretanje ravnine polarizirane svjetlosti u smjeru kazaljke na satu, odnosno udesno, označava se znakom (+). Zakretanje ravnine polarizirane svjetlosti u lijevo, suprotno od kazaljke na satu, označava se znakom (─). Neku šederi, npr. dekstroza i levuloza, dobili su ime upravo prema smjeru zakretanja ravnine polarizirane svjetlosti. Vedina tvari prirodnog podrijetla ima asimetrični ugljikov atom pa pokazuje optičku aktivnost u otopini. Tako se, na primjer, može odrediti koncentracija šedera u zrelom vodu.



57


www.trinom.hr

Svaka molekula ima svoju zrcalnu sliku. Molekula koja nema ravninu simetrije ne može se preklopiti sa svojom zrcalnom slikom. Za molekule koje su u zrcalnom odnosu, tj. koje se odnose kao predmeti zrcalna slika, pa se ne mogu međusobno preklopiti, kažemo da su enantiomeri. Smjesa jednakih količina enantiomera zove se racemična smjesa ili racemat. Racemat je optički inaktivan. Prostorni razmještaj skupina atoma oko centralnog kiralnog atoma zove se konfiguracija. Dva enantiomera imaju različite konfiguracije. Da bi se znalo o kojem se enantiomeru radi dogovorena su pravila određivanja apsolutne konfiguracije: a) Četiri atoma vezana na kiralni centar označe se brojevima tako da atom s najvedim rednim brojem u periodnom sustavu dobije broj 1, a atom s najmanjim rednim brojem dobije broj 4. b) Ako su na kiralni centar vezana dva ista atoma, prednost se određuje prema slijededem atomu u skupini c) atom vezan dvostrukom ili trostrukom vezom smatra se jednako vrijedan kao dva, odnosno tri jednostruko vezana atoma. d) molekula se promatra kroz kiralni centar tako da je skupina s najmanjom prednošdu usmjerena od nas. Ako su skupine 1,2 i 3 poredane tako da slijede smjer kazaljka na satu, onda se takva konfiguracija označava slovom R (lat. rectus =desno). Ako su skupine 1,2 i 3 poredane u smjeru suprotnom od kazaljki na satu, onda je konfiguracija enantiomera S ( lat. sinister= lijevo). R i S su oznake za apsolutnu konfiguraciju, a (+) i (-) su oznake smjera zakretanja ravnine polarizirane svjetlosti. Ne smije se miješati apsolutna konfiguracija i zakretanje ravnine polarizirane svjetlosti. To su dvije različite i neovisne stvari. Primjer: R(-) mliječna kiselina = molekula koja ima jedan kiralni centar, apsolutna konfiguracija tog kiralnog centra je R što znači desna, oznaka (-) znači da se radi o enantiomeru koji de zakretati ravninu polarizirane svjetlosti u lijevo. Primjeri zadataka 1. Asimetrični atom ugljika sadrži:

a) HCHO

2. D - glukoza ima: a) jedan asimetrični C- atom d) četiri asimetrična C-atoma

b) CH3CH(OH)COOH

c) (CH3)2CHOH

d) CH3COCH3

b) dva asimetrična C-atoma e) pet asimetričnih C-atoma

c) tri asimetrična C-atoma

3. Kojim biste redoslijedom numerirali supstituente na kiralnom C-atomu u molekuli alanina? a) –CH3, -NH2, -COOH b) –CH3, -COOH, -NH2 c) –COOH, -CH3, -NH2 d) –NH2, -COOH. –CH3 e) –NH2, -CH3, -COOH 4. Za mliječnu kiselinu netočna je tvrdnja: a) R(-) mliječna kiselina zakrede ravninu polarizirane svjetlosti u smjeru kazaljke na satu b) mliječna kiselina ima jedan asimetričan C atom c) mliječna kiselina je α – hidroksi propanska kiselina d) jača je od propionske kiseline e) ispravan redoslijed skupina vezanih na kiralnom centru je: 1. –OH, 2. –COOH, 3.-CH3, 4. -H 5. Koji od navedenih spojeva ne zakrede ravninu polarizirane svjetlosti? a) 2-hidroksipropanska kiselina b) 2-propanol d) 2-hidroksi-2-klorpropanska kiselina e) 2-hidroksi-3-klor-1-propanol 6. Racemat je:

c) 2-klor-1-propanol

a) smjesa reagensa Fehling I i Fehling II b) sol vinske kiseline d) prostorni razmještaj atoma oko kiralnog centra

c) optički inaktivan e) spoj s više kiralnih centara

7. Koliki je broj mogudih stereoizomera lijeka ibubrufena (ibuprofena)? a) 0 b) 2 c) 4 d) 8 e) 16 8. Koliko kiralnih centara, a koliko optički aktivnih stereoizomera ima spoj formule HOOC-CHOH-CHOH-COOH? a) 2 kiralna centra i 2 optički aktivna stereoizomera b) 4 kiralna centra i 4 optički aktivna stereoizomera c) 2 kiralna centra i 4 optički aktivna stereoizomera d) 2 kiralna centra, ali 3 optički aktivna stereoizomera e) molekula ne sadrži kiralne centre 9. Broj asimetričnih atoma ugljika u lančanoj molekuli fruktoze je:

a) 1

b) 2

c) 3

d) 4

Vježba 1. Koji dete atom označiti brojem 1 prilikom određivanja apsolutne konfiguracije mliječne kiseline? a) kisik b) ugljik karboksilne kiseline c) vodik d) klor e) kiralni ugljik 2. Optičku aktivnost pokazuje: 3. Optički izomeri:

a) mravlja kiselina d) natrijev etoksid

a) imaju različit broj atoma d) su mliječna i propanska kiselina

4. Relativna konfiguracija monosaharida: a) određuje se usporedbom s molekulom (+)-gliceraldehida c) obilježava se znakovima l i d e) svi šederi koji dolaze u prirodi imaju L konfiguraciju

b) mliječna kiselina e) glicin

c) dihidroksiaceton

b) su cis-trans izomeri c) imaju različite vrste atoma e) niti jedna od navedenih tvrdnji nije točna b) obilježava se znakovima R i S d) određuje se usporedbom s molekulom (+)-dihidroksiacetona



58


www.trinom.hr

5. Invertni šeder je:

a) saharoza d) smjesa glukoze i fruktoze

b) L-glukoza e) smjesa galaktoze i fruktoze

c) smjesa glukoze i galaktoze

6. Enantiomeri su: a) stereoizomeri koji su jedan drugome zrcalne slike b) opdenito svi spojevi koji zakredu ravninu linearno polariziranog svjetla c) optički inaktivni d) spojevi istih apsolutnih konfiguracija e) derivati karboksilnih kiselina 7. Tri kiralna atoma nalaze se u molekuli: a) glukoze 8. (S)-konfiguraciju ima: a)

CH3 –CH(Br)-OH

b)

c)

CH3 –CH(Br)-OH

CH3-CH(OH)-COOH

b) fruktoze

c) gliceraldehida

d)

CH3-CH(NH2)-COOH

d) acetona

e)

CH3- CH(Br)-OH

Korištena literatura: 1. Sikirica M.(2002) Kemija s vježbama 1, Školska knjiga, Zagreb 2. Sikirica M.(2002) Kemija s vježbama 2, Školska knjiga, Zagreb 3. Sikirica M. , Korpar-Čolig B. (2000) Organska kemija, Školska knjiga, Zagreb 4. Kovačevid LJ., Žugaj I. (1996) Kemijski elementi, leksikonski priručnik, Media SCI, Zagreb 5. Herak M., Krušec LJ., Markovid M., Petreski A.,Škorid K.,Galas D.(1993) Osnove fizikalne kemije, Školska knjiga, Zg 6. Sikirica M. (2001) Stehiometrija, Školska knjiga, Zagreb 7. Nacionalni ispiti u tredim razredima srednjih škola, šk. god. 2007./2008. 8. Probna matura za učenike tredih razreda srednjih škola, 2008. godine 9. Matura iz kemije 2010. godine 10. Holenda K. (2008) Repetitorij za prijemni ispit na Medicinskom fakultetu, Farmaceutsko-biokemijskom fakultetu i drugim srodnim fakultetima, ur. Brozovid D., izdavač «Trinom d.o.o.», Zagreb



59 www.trinom.hr



Trinom - Kemija.pdf

Recommend Documents