Izdavac: lzdavaclat Iatca TlIgra

Za izdavaca: Nevzeta Mahmlltovic

Recenzenti: Mr. Dulsa Bajramovic Pro dr. Boio Banjanin

DTP: Selma Kukavica

Stampa: BEMUS1; Sarajevo

ISBN 9958-22-087-3

elP - Katalogizacija u publikaciji Nacionalna i univerzitetska-biblioteka Bosne i Hercegovine, Sarajevo

54(075.3)

LILIC, Mehmedalija Hcmija : za L razred gimnazije / Mehmedalija

Lilic. - 1. izd. - Sarajevo: Ljiljan, 2001. . 127 str. : ilu8tr. ; 24 em

ISBN 9958·22·087·3

COBISSIBiH·lD 9678598

Tirai: 1.000

Ministarstvo obrazovanja, nanke, kulture i spOlia Vlade Federacije Bosnc i Hercegovine rjesenjem broj UP -I- 03-38-9-2517/4 odobrilo je ovaj udzbenik za

upotrebu

Strollo je zabranjello svako umnviavanje j preI:tampavanje (lvog udtbenika bel, odobrellJa iu/avQca. Neavlasteno kopi­

ranje, ul1!lIoiav(1ltje i preJtampavaflje predstllv{ja krivicno djelo iz cl. 100. Zn/€on£l 0 autorskom pravil (SI. list RBiH br. 2192 i 13/94)_

Mehmedalija Lilic

HEMIJA za 1. razred gimnazije

Izdavacka kuca Tugra Sarajevo 2006.

5

H emija je nauka koja nudi odgovore kako Se neki prirodni materijali koji se ne mogu koristiti, mogu preraditi u proizvode koji !judima omogucavaju kvalite­tniji zivot Take S8 od kvarcnog pijeska, sode j kre-cnjaka dobiva staklo. Iz

morske vade, kamena i vazduha se dabivaju plasticne mase. Iz rude bokslta

se dobiva aluminij, iz rude pirita zeljezo i sulfalna kiselina. U procesima doblvanja korisnijih proizvoda nastaju i mnogl proizvodj kojt su nepotre­

bni. Oni se odbacuju. Ovi prolzvodi su cesto stetni i Dpasni po Ijudsko zdravlje. Ljudi tl~

me prirodnu sredinu cine manje kva!itetnom i ugrozavaju Ijudske zivote.

Hemija j8 nauka kOja nudi i odgovore sta treba uraditi da sporedni proizvodi ne pos­tanu opasnost. Tim i drugim problernima zagadivanja zivotne sredine danas se bavi eko­logija. U ekoloskim akcijama posebno js znacajno UOeSGe mladih. Aktivnosti mladih mo­gu biti vrlo raznovrsne. Svako moze odabrati onu aktivnost koja mu predstavlja posebno

zadovoljstvo j gdje se maze isl<azatL

Ucenici gimnazije steknu dovoljno znanja jz hemije, biologije, geografije, fizike j dru­gih nauka da se mogu uspjesno baviti istrazivackim posfovima. Danas postoje laborato­fjje za terensku analizu vode, zemljista i vazduha. Rad na ovim laboratorijama je vrlo je­dnostavan i svaki ucenik moze zadovoljiti svoju znatizelju da \spita nesta sto ga intere­suje. Mladi imaju bezbroj ideja pa se zbog toga organizuju takmitenja mladih istraziva­ca - ekologa. Mladi Bosne i Hercegovine su u poslijeratnom perfedu ucestvovali na evropskim j syjetskim takmicenjima. I\Ijihovi radov! su bili vrlo zapazeni. U buducnosti se

ocekuje ucesce ve6eg broja m!adih na o~im takmicenjima, jer je istrazivacki rad nasa sj­

gurna buducnost.

U{;enici I razreda gimnazije, Clanovi eko{oske sekcije, koriste terenske laboratorije za analizu vade

Uvod

1. UVOD

1. i. Porljeklo naziva hemija

Nazlv hemlja potice od staroeglpatske rijeei "hem'"

koja znaei Egipat. Ta rijee je takode oznaeavala i vjesti­nu obrade metala, dragog kamenja, pravljenje lijekova, boja ltd. Ove vjestine su u Starom Egiptu bile vrlo razvi~

jene. Neke od ovih vjestina od Egipcana preuzelj su Ara~, bljani. Nazivu hem dodaH su svoj gramaticki clan al i nastao je naziv alhemija ...

Arabljani su znatno usavrsili vjestine dobivanja meta­la i fijekova - unaprijedili su alhemiju. Kada su Arapi osvo-;

jili Pirinejski poluotok, prenijeli su i dostignuca alhemije. Odalle se alhemija prenijela u druge dijelove Evrope. U XVII vijeku napuiitena je ideja alhemije, nastala js nova nauka koja je nazvana hemija.

1.2. Predmet izucavanja hemije

Hemija j8 prirodna nauka kOja proucava gradu, sastav i osobine tvari. TVar ill supstanca je dio materije sa ta6no odredenim fizickim i hemijskim osobinama. Na primjer, tvar je voda (HP), zeljezo (Fe), kuhinjska so (NaCI) itd. Hemija takode prouCava reakcije izmedu tvari kao i uslo­ve potrebne za odvijanje reakcija.

Predmet izucavanja hemije su tvari.

Hemija kod tvari utvrduje: .. Postojanje

• Mjesto i obllk nalazenja u prirodi

• Nacin dobivanja iz prirodnih izvora ili nac!n vjestaekog dobivanja

• Sve bitne fizicke i hemijske osobine

• Mogucnost upotrebe Oa bi hemija mogla ispuniti postavljene zadatke, ve~

liku paznju poklanja proueavanju grade najsitniJih eesti~

ca tvari - aloma i molekula. Na osnovu grade atoma i , molekula, hemija objasnjava njihove osobine i njihovo medusobno djelovanje koje dovodi do raznolikosti tva­

ri u prirodi i uzroke njihovih promjena. Kada se utvrde uzroci promjena, onda se maze predvidjeti ponasanje tvari pri promjeni uslova. To prakticno znael da se neka

promjena tvari moze voditi u zeljenom praveu ako se

obezbijede potrebni uslovi.

7

Rijec "hem» kod Starih

Eglpcana u poeetku je ImBla zna6enje «cmo". Tako se nazi~

vafa zemija crnica u dofini Mia koja je bila izuzetno pfodna. Lju"

di su vjerovali da fa zemya Ima

u sebt nesta tajanstveno, nesta

fT!agicno, 6ega nama na drugim

mjestfma. Isla rijee "hem» se

kasnije koristila za naziv erne

iacke u ofw iii zjenice. 77me se

isticala tajna koju krije zjenica

aka. Taka se rijee «hem» karisti¥

la u svim sluca1'evima kada je trebalo istaCi ne,§to posebno,

nesto tajanstveno. KoriStena je

da se istakne posebno umijece

uzga1'anja nekih biijaka, dobiva­

nja keramike, baja, fijekova itd.

Materija 1'e sve sto postoji u prl­

rodi. Mater/fa se ispofjava u

obliku tvari iii supstanci i fi­

zickog polja (gravitaciono,

elelctriena, magnetna poije, te

topiotna, svjetlosna i drugi obli­

pi energije).

SI. 1. - Hemija je teorijska nauka.

, I

I I

8

1.3. Hemija u svakodneynom zivotu

Mnoge promjene u prirodi, industriji i domacinstvu nastaju odvijanjem hemijskih promjena, hemijskih reak­dja. Sve hemijske reakcije se mogu svesti na dva osno­

vna tipa: hemijske reakcije spajanja i hemijske rsa­kcije razlaganja.

Prj sagorijevanju dlVeta u peel nastaju nove tvari i oslobada se ioplota. Prlilkorn pripremanja hrane odvlja

S8 niz hemijskih reakcija. Iz brasna, vade i kvasca dabi­

va se kruh kojl js drugacljiil osoblna od pogace koja se dobiva sarno od vade i brasna. Zagrijavanjem mesa j ja­

jeta dolazi do bithih promjena. Iz, mlijeka S8 raznim pos­

tupcima mogu dobiti raznovrsni proizvodi; kiselo mlijeko,

jogurt, sir, maslac ltd.

U organizrnu covjeka i zivotinJa hrana se varenjem

pretvara u druge tvari od kojih organlzam stvara tkiva i sokove. Proces disanja je takode hemijski proces. Moze se reci da je zivot beskonacan niz hemijskih rea­

kcija. Po pres1anku zivota hemijske r~akcije se nastav­

Ijaju, !vari od kojlh je organlzamsaclnjen se rnljenj". U blljkama S6 takode odvijaju hemljske reakcije. Bllj­

ke iz zemljista uzimaju anorganske tvari od kojih po­

moc:u sun6eve svjet!osti fotosintezom stvaraju potre­

bne organske tvarL

U industriji se jz sirovina (polaznih tvari) hemijskim

reakcija dobivaju proizvodi. Na primjer od masti i sode

dobiva se sapun. Iz krompira se dobiva skrob, a iz skro­ba etanol. Iz kamenog uglja se dobiva svjetleCl plin,

arnonijak, katran. Iz I~atrana se dobivaju boje, lakovi, he­

mikalije za fototehniku.

Hemijske promjene su praeene izdvajanjem energi­je koja ima raznovrsnu primjenu. Toplotna energija se koristi za zagrijavanje, ali S8 maze koristiti i za meha­

nicki rad. Sagorljevanjern benzlna dobiva se energija

kojorn se pokretu automobili. Izdvojena energija se ko'

rlsti I kao svjetlost: parafinske I druge svljete, petrolejke

itd. Kod galvansklh elemenata I akumulatora se hemlj· ska eJiergija pretvara u e!ektricnu struju.

Iz navedenog se moze zakljuciti da se mnoge hemij­

ske promjene u prirodi desavaju kontrolom Ijudi. Potre­

bno je te promjene sto terneijitije upoznati da bi se njima

ovladalo i moglo koristi za dobrobit covjecanstva.

m jednaCme nemusKe reE,

2 V(CI2 ) InO )=-.--,M(KIV.

4 5 Vm

mCHC!) = 16 V(Cf')M 5 Vm

: Potrebno fe 282a KMnO 51. 2. - Hem/fa je egzaktna na­uka Pored teorijskog objasnje­nja u hemiji se koristi i izracunavanje.

81. 3. - Hemija je eksperimen­talna nauka. Sve sto se teorij­ski objasni i racunski potvrdi, mora se i eksperimentalno do­kazali.

Sf. 4. - Rezultati do kojih se dode u faboratoriji se koriste za industrijsku proizvodnju. Na pri­mjer, od krecnjaka sode i kvar­cnag pijeska dobiva se stakfa.

Uvod

1.4. Hemija i druge prirodne nauks

Promjene na tvarima mogu biti razli6ite, ali su poveza­ne sa hernijskim prornjenama. Te druge promjene pro­u6avaju druge nauke: flzika, biologija, medicina, farmacija,

agronomija ltd. Te promjene povezuju hemiju j druge na­uke I zajedno daju objasnjenja svih oblika promjena tvarL

Neke promjene tvari su takve da ih je tesko odvojiti pa ih proucavaju posebne granicne nauke kao sto su: medi­

clnska blohemlja, molekularna blologlja, geohemija ltd. Nauke kao S10 su: medicina, farmacija, poljoprivreda,

sumarstvo, svoj razvoj zasnivaju, pored ostalog, i na dos·

tignuCima hemije. U ljudskim, zivotinjskim i biljnim organi­zmima odvijaju S8 hemijski procesi prflikom disanja, meta-bolizma, djelovanja lijekova, iotosinteze itd. .

Hemija je pratilac mnogih grana industrrje kOje koriste njena dostignuea za dobivanje kvalitetnijih i jeftinijih proi­zvoda. Hemijske laboratorije se koriste za kontro!u sirovina i proizvoda u gotovo svim granama industrije. Hemija je ne­zaobilazna u rjesavanju pmblema zastite iivotne sredine.

Hemija proucava siroko podrucje promjena tvari, pa se U okviru hemije javlja potreba uze specijalizacije. Oijeli se na opeu, anorgansku, organsku, analiticku, biohemiju, fl­licku hemiju ltd.

1,5. Naucne metode

Oa bi hemija kao nauka mogla odgovoriti na pitanja koja joj se postavljaju, mora slijediti naucne metode. To su strege metode jer odgovori moraju biti istiniti. Naucne metode su opee i vrijede za sve nauke, ili posebne, jer svaka nauka ima svojih posebnosti. Naucne metode imaju sljedeCi razvojni put:

• Prikupljanje podatal~a iii cinjenica koje se odnose na odredeni problem I<oji treba rijesiti,

.. Svi podaci Illoraju biti v!sestruko provjereni i teme!jito

ispitanL Sarno se istiniti podaci iii cinjenice mogu ko­

ristiti. Po potrebi se vrsi klasifikacija (razvrstavanje) u grupe sa sto je moguee vise zajednickih elemenata,

• U toku razvrstavanja podataka iii cinjenica dolazi do misaonog skoka kojim se povezuje sve sto je zaje­dnicko za njih. Tada se vee uocavaju odredene zako­nitosti koje mogu dati potreban odgovor, nastaje ra­dna hipoteza,

Sf. 5. - Podjela nauka

Nauke se mogu slikovito predo

staviti kao neka velika zgrada

u kojo) fma mnogo prostorija.

Svaka ad tih prostonja pred­

stavlja jednu ad naukR Izmeau

prostorija nema vrata.

Do 1900. godine bifo je malo profesionalnih nau(;nika. Do fa­

da fe nauka Ima malu vainost u

drustvu. Razvojem naucne re­

vo/ueije, vainost nauke je bitno

paras{a. Zbog toga, a i zato sto

je naueni rad mnago zanimfjivi­

ji i uzbudfjiviji, broj prafesionaf­

nih nauenika se veoma po­

vecao. Izracunata je da je ad

svih nauenika kaji su Ikada

livje/I, devet desetfna iivi f radi

u nase vrijeme.

9

10

$ Radna hipoteza iii model provjerava se koristenjem potrebnih proracuna, a posebno eksperimentalno. Eksperimentalna provjera mora bitl razumljiva i visestruko izvodljiva,

@ Pashje eksperimentalne provjere radna hipoteza pos~ taje teorija. Teorija se mora uklapati u sve do tada poznate zakonitosli uz uzajamno dopunjavanje i objasnjenje,

• Dostignuta teorija iii zakonitost mora bitl upotrebljiva, mora Imati vrijednost koja se potvrduje kod pre­dvidanja novih podataka iii einjenica. Razvojni put naucnih metoda mora se postovati, ali

se mora ostvariti jedinstvQ eksperimenta, ideje, stvara­!acke vjestine i maste.

Kao lIustracija primjene naucnih metoda moze se uzeti primjer otkrica zakona hemijskog spajanja. Zakoni su slijedili jedan iz drugog, da bi se na osnovu njih doslo do novog saznanja tearije 0 atomima. To ce se detaljni­je obraditi u sljedecem poglavlju.

j.!t Podjela Ivari

Radi lakseg izucavanja tvari, hemija ih dijeli prema s!ozenosti na proste tvar! iii elemente i slozene tvari iii spojeve i smjese.

Element! su najjednostavnije tvari koje se ne mogu dalje razlagati. To su: cink (Zn), aluminij (AI), sumpor (8), karbon (C) i drugi. Elementi su sastavljeni od aloma iste vrsts.

Spojev; iii jedinjenja nastaju hemijskim spajanjem e!emenata. Elementi prj tome gUbe svoje osobine i oso­bine spojeva su drugaeije od osobina elemenata iz kojih su nastali. 8pojevi su: karbon(IV)-oksid (C02 ), magne­zij-sulfat (MgS04), ferum(lIl)-hlorid (FeCI3), natrij-hidro­genkarbonat (NaHC03) itd.

Smjese nastaju mehanickim mijesanjem dviju iii vise tvarL Te tvari zadrZavaju svoje osobine, pa osobine smjese zavise ad osobina i udjela tvari (komponenata) koje ulaze u saslav smjese. 8mjese su: vazduh. pijesak. obradiva zemljiste, vada za pice ltd.

1.7. Razdvajanje tvar;

T vari se u prirodi vrlo rijetko nalaze bez primjesa. A da bi se doslo do pouzdanih zakljueaka u proueavanju tvad, one moraju biti eiste, ne smiju imati primjesa.

51. 6. -Istraiivacki rad je popu~

laran kod om/adine. Posebno

interesovanje i uspleh imaju

rn/ad! u oblasti eka/agije.

Tvari iii supstance

/ \ srnjese ciste tvari

I I \ homogene spojevi elementi

heterogen! 1 anorgansl<.i Illetali organski nellletali

51. 6.8. - PodjeJa tvari ifi sup­

stanci

Uvod

Apsolulno eisle tvari se ne mogu dobil!, pa se hemi­ja zadovoljava tz. hemijskom cistocom tvari. Hemijska 6istoca je takav stepen cistoce tvari, kada se u nekoj

tvari raspolozivim metodama ne moze dokazati prisus­tvo druge tvari. Za odvajanje tvari u hemiji se koriste razlicile melode, a znacajnije su:

1.7.1. Filtriranje iii cijedenje

Filtriranjem S9 razdvajaju tvari ako su u smjesi u ra~

zlicitom agregatnom stanju (6vrsto j tecna). Smjesa cvrste j teene tvari propusti se kroz filter-papir, kroz. Cije pore prolazi tecnast-filtrat, a na filter-papiru zaostaje cvrsta tvar U obliku taloga:

Demonstracioni eksperiment

U tarioniku (SI.7) usitniti malo krede i pomijesatisa jednom kasikom kuhinjske soli. Smjesu prenijeti u s'ta­klenu casu od 100ml i dodatj aka 30ml destHavane vo­de. U vodi se kuhinjska so rastvara, a kreda se ne ras­tva Kruino izrezani filter~papir saviti dva puta, tako da kada se otvori ima oblik kupe. Filter papir staviti u lije­vak i nakvasiti destilovanom vodam da prione za zido~ ve lijevka (SI. B).

Ucvrstiti lijevak za stativ, a ispod fijevka staviti Cis~ tu casu taka da /ijevak grJi6em dodiruje unutrasnji zfd case. Smjesu krede soli j vade izlijevati niz stakient stapie (SI. 9).

Na filter papiru ostaje kreda u obliku taloga. Teenast iii

tilirat sadtii u sebi rastvorenu kuhinjsku so. Upariti filtrat i

gotovo do suha na vodenom kupatilu, a onda ahladiti.: ~ Hlaaenjem se izdvajaju kristali kuhinjske soli.

1.7.2. Destilacija

DestHacija se koristi za razdvajanje te6nosti koje su u snljesi, a raz!ikuju se u vrijednosti tacke kljucanja. Zagri­javanjem smjese prvo isparava tecnost nize tacke kljucanja i tako se odvaja. Dobivene pare se h!ade i do­

biva se eista teenost. Na ovaj nacin sa dobivaju derivalj nafte: benzin, petrolej, dizel-gorivo ltd. Oestilacija se ko­risli i za dobivanje jedne teenosli iz raslvora cvrslih Iva­ri. Na primjer, dobivanje destilovane vode.

11

SI.7. - Tarionik sa tuckom

Sf. 8. ~ Pripremanje fifter-papira

SI. 9. - Filtriranje

12

Pripremiti aparaturu kao na slici 4. U balon za destifaciju u/itl destifovane vode Iz vodovoda, dodati malo kuprum{J1)-suJlata (CuS04), voda se oboji pla­vorn bojam. U smjesu dadat; malo staklenih perli ra­dl ravnomjernijeg kljucanja. Pustlti vodu kroz Liblgo­vo (Liebig) hladiJo polako zagrijavat! balon preko

azbestne mreiice. Kada voda prokljuca, aCitati tem­peraturu na termometru. Pare nastale kljucanjem vade se kondenzuju I Iz hladnjaka kaplju blstre kapl destilovane vade. Ostate primjese ostaju u baJonu.

1.7.:1. Sublimacija

Neke tvari kao sto su: sumpor, jod, naftaien, kamfor ltd., lmaju osobinu da prj zagrijavanju prelaze direktno u gasovito stanje. Svaka tvar ima tacno odredenu vrije­doost sublimacije. To se koristi za njihova odvajanje od drugih tvarL Zagrijavanjem, takve tvari na temperaturi sublimadje prelaze iz cvrstog u gasQvito stanje i tako S8

odvajaju od ostalih tvar; koje zaostaju. Pare se hlade ; pri tom 1akode subHmuju, prelaze jz gasovitog u cvrsto agregatno stanje.

1_7.4. P,,,krislalizac:ija

Neka tvar A, koja sadrii manju kolitinu primjesa tva~ rf B, C ... rastvara S8 u sto je mogu6e manjoj kolicini vru6eg rastvarata. Hladenjem iz rastvora luistalise sa· rno tvar A, dok S8 primjese B, C ... zadriavaju u rastvo­ru. lzdvojeni kristali se odvajaju Hltriranjem. Po potrebi S8 posIupak ponavlja vise puta uz upotrebu 6istog ras­

tvaraca, Postoje i mnoge druge metode za pre6iscavanje u

hemiji i ucenici 6e ih upoznatL

S/. 10. - Oesti/acija vade

SI. 11. - Sublimacija

a b

c d

Sf. 12. - Prekristafizacija

Uvod.

Pitanja za ponavljanje

A • Zaokruzili slovo ispred tacnog odgovora

1. Porijeklo rijeCi hem je iz: a) Grcke

2. Porijeklo rijee; alkohol je iz: a) Egipta

b) Eglpta

b) Gr6ke

c) Arabije

c) Arabije

3. Filtriranje je: a) reakcija sinteze b) reakcija analize c) razdvajan}e tvari

4. Hemljsld element! su: a) natrlj-hldrogenkarbonat b) aluminij c) sumpor

d) lerum{IIJ)-hlorld e) karbon{IV)-oksld

B - Zaokruziti tacne odgovore

5. Tvar iii supstanca je dio materije:

6. Disanje organ;zama je hemijski proces:

7. Ene/gija nastaje pri hemijskim promjenama tva/t

8. Pri nastanku smjesa odvijaju se hemijske promjene:

9. Sublimacija je hemijski proces:

C - Dopuniti prazna mjesta

10. Hemija kod tvari utvrauje:

• Postojanje • Mjesto 1 ____ _ e· NaCin dobivanja iz

iii nacin. ___ _

" Sve bftne

• o - Spojiti iijevu i desnu stranu

11. a) fotosinteza b) clnk c) ferum{IIJ)-hlorld d) vazduh e) destilacija

f) element g) Ilzicka promjena Nsmjesa I) spoj j) hemijska promjena

f) cink

da

da

da

da

da

a i b I ci dl e I

ne

ne

ne

ne

ne

Napomena: Svaki lacan odgovor vrednuje se sa jedn;m bodom.

Gcjena se odreauje na osnovu jednaCine: oclena=fJ-· 5 o

N - ostvareni bra} bodova; No - moguc; bro} bodova

13

14

2. ZAKONI HEMIJSKOG SPAJANJA

Covjek je paceo svjesna koristiti hemijske reakcije on~ de kada je naucio koristiti vatru. Pomo6u vatre mogli su se neki prirodni materijali pretvoriti u proizvode kaji su se k<r risti1i za zadovoljenje odredenih Ijudskih potreba.

2.10 Period alhemije

Znacajniji rezuitati koristenja hemijskih reakcija za dobivanJe nekih proizvoda ostvareni su u periodu alhe~ rnijs. Smo.tra S8 do. je alhemija nastala u starom Egiptu eke: 250. godine prije nove ere.

Slar; Egipcani su poznava!i vjestine dobivanja mno~

gih vainih proizvoda. Neke od tih vjestina od Egip6ana

preuzeli su Arabijani. Oni su unaprijedili alhemiju. Iz tog periodD. poticu neki nazivi koji se j danas koriste (na pri­

mjer ~ alkohoi). Arapi su ideju i dostignu6a a!hemije pre-

81. 13. - Alhemijska iaboratorija

fdeje a/hem/cara bile su vr/o

primamljive za mnoge vladare

u srednjem vijeku, pa $U po­

znatij/m alhemicarima obezbje-

niJsii u drugc dijelove svijeta. Alhemija 58 poseba razvi~ divali sve potrebne usfolfe za jala od Hi do XVU vijeka. njihov rad, Uiivalf su takode i

Aihernicari su vjerovali da se sv! metali magu pretvo~ mnoge povlastice. Obecanja

riti u ziato, sarno je potrebno otkriti "kamen mudrosti". alhemicarl nisu mogJi fspuniti,

To su neks iRjne reakcije kaje treba otkriti. Takode su pa su mnogf stradalf.

smatrali do. postoji "eliksir zivota" J proizvod koji se mo~ ze dobiH nekirn jos nepoznatim reakcijama. "Eliksir zjvo~ t2" j8 iijek kojim 5e Hjece sve bolesti i obezbjeduje vjecna

rnladost. Alhernicari nisu poznavah sastav tvari i zakone pro­

mjen2, tvaii. Za svaki neuspjeh krivi!i su sebe, smatra!i su aa inlaju propusta u svom radu. Neke postupke su ponav~

Ijali bezbroj puta zbog cega su mnogi alhemicari postali wlo dobre zanaUljc. Usavrsili su metode destilacije, talo~ zenja, upamvanja, dobivanja j bajenja stakla ltd.

No. stecenirn iskustvima alhemije postav!jeni su te­malji moderne nauke ~ hemije. Za modernu hemiju su posebno znucajni zakoni hemijskog spajanja.

Engles!i naucnlk Bo]1 (Robert Boyle, 1627,1691) je Bojl

ut"m"ljl"3c modeme hemi]e, Radio je na odvajanju he, mije ad rnedidne i drugih nauka. Smatrao je da se hemija

mora bav!t! probiemom objasnjavanja sastava materije. Traiio je de hemicari abjasnjavaju svaje eksperimente, da koriste vagu. Uvea je u hemiju pojam eiementa.

2,2. Zakon 0 odrzanju masa

Francuski naucnik Lavoazije (Antoin Laurent Lavo~ isier. 1743,1794) je u svom radu koristio vagu. Odrecli, van je masu tvari prije i poslije hemijske reakcije. Pose­bno se bavio reakcijama sagorijevanja. Spa!jivanjem fostora dokazao je da se povecava masa dobivenog proizvoda. Zagrijavanjem (przenjem) opiljaka bakra do­bio je proizvod koji je imao vecu masu. SHena je bilo i ka­da je zario opiljke zeljeza na vazduhu.

Ovim i mnogim drugim reakcijama sagorijevanja po~ kazao je da je sagorijevanje spajanje elemenata sa oksi~ genom iz vazduha iii kako se tada nazivao "zivotni zrak". Nastajali su oksidi koji su imall vecu masu oego elementi koji su sagorijevali. Te hemijske reakcije sada mozema napisati sljedecim hemijskim jednaeinama:

2Cu + 02 -7 2CuO

Mnogim reakcijama sagorijevanja u zatvorenim po~ sudama, pokazao je da se masa tvari tokom sagorijeva~ nja ne smanjuje. Na primjer, sagorijevao je svijecu pod staklenim zvonom (SL 14). Produkti sagorijevanja su OS~ tali pod staklenim zvonom. Masa se nije mijenjala. Vaga je osta!a u ravnotezi lako je sagorio dio svijece, sto iz~ g!eda kao da je nestalo mase.

Do istih zak!jucaka d~sao je proucavanjem i drugih hemijskih reakcija, kao sto su reakcije alkoho!nog vrenja i druge.

Sva ta svoja saznanja formuHsao je 1789. godine u Zakon 0 odrzanJu mase koji glasi:

Ukupna masa tvari dobiven!h u hemijskoj reakcf~ j! jednaka je ukupnoj masi tvari kaje su stupile u he­mijsku reakciju.

Pored pomenutog, Lavozij~je mnogim drugim otkrici~ ma dao veliki doprinos razvoju hemije. Dokazao je da je voda spoj hidrogena i oksigena, do tada se smatralo da je voda elemenat.

Prvi je naplsao hemljsku jednaclnu reakclje alkoholnog vrenja, pretvaranje g!ukoze u eta no!. Uveo je nazive kiseli~ na prema njihovim solima (sulfatna kiselina, nitratna kiseli M

na ltd).

15

Lavoazije

Lavoazije je svojim radovima

opvrgao f/ogistonsku teoriju, po kojoj sve zapaljive tvari sa­

drie ffogiston "vatreni mat-ert·· jal", Kada tvar sagorijeva,

smatrala se, flog/stan iz nje

odlazi u vidu piamena.

Sf. 14. " Sagorijevanje svije6e

pod staklenim zvoom

, I i

! 1

! I

Ii ~ I

16

Prvi je uvea nomenklaturu (nazive) eiemenata, na primjer, naziv hidrogen izveden je iz grckih ri,ied hidor ~ voda i genae - stvaram.

Demonstracioni eksperiment

U jednu epruvetu sa cepom uliti 1-2ml rastvora natrij-sulfida (Na2S). U drugu epruvetu, takocfe sa cepom, uliti 1m! rastvora plumbum(II)-nitrata [Pb(NO;)). Zacepili epruvete i izvagati. Poslije loga iz prve epruvete dadat! u drugu oko 1 m! rastvora Nastaje emt talog. Panova zacepiti obadvije epruve­te ; izvagafi. Masa se nije promijenifa.

2.3. Zakon stainih omjera masa

Proucavanje hemijskih reakci.ja i{oje je zapoceo Lavoazi­je prihvatili su mnogi naucnici tog vremena. Jedan od njih je francuski naucnik: Prust (Josef Luis ProUSI, '1755-182(-),)

Prust je preciznim IYljerenjem je ulvrdio do 58 pri sagori­

jevanju 3 masena dijela karbona spaja sa 8 masenih dije!o· va oksigena,

Danas to mozemo napisati na sljedeCi naGin:

c: 0:;;;: 3: 8

Spajanjem zeljez3 i surnpora utvrdio je da S8 spajanje vrSi tako sto S8 7 masenih dijelova zeljeza (Fe) spaja sa 4 masena dijela sumpora (5). Moze se napisati:

Fe + S -j- FeS Fe: S:;;;: 7: 4

Na osnovu ovih j mnogih drugih real<cija, Prust je 1799. godine formuiisao Zakon stainirr masa

koj! g!asi:

Dva elementfA se uvijek spaJaJu u sta~n!m om1eri-rna maS8i, aka 1st! spo1.

2.3. Zakon umnoienih omjera mas"

Mijenjanjem uslova za odvijanje hemijskih reakcija, en­gleski naucnik Dalton (John Dalton, 1766-1844) je zaklju­Cia da se pojedini elementi mogu spajati i u razlicitlm maH

senim omjerima i da pri tom nastaju razliCiti spojevi.

Lavoazije se bavio i rjesava~ njem mnogih prakticnih proble­

ma. Na primjer, usavrsio je fa H

brikaciju baruta i time znatno

doprinio pobjedi Francuske re­

vo/ucije.

lako je Lavoazije jedna od naj­

znacajnijih licnosti u svjetskoj

historiji, revolucionarni sud ga

je osudio na smrt. Giljofiran je

8.5.1794. godine.

Prust

ProuCavanjem reakcija sagori­

jevanj£) pod staklenim zvonom.

Prust je utvrdio da pod veCim

stakfenim zvonom sagorijeva

vise svijece, a pod manjim sta­

klenim zvonom sagorijeva ma­nje svijece. Prust je to objasnio

na sljedeCf natin: ka rbon (C) iz

svije6e moze sagor/jevat; sarno

dok postojl oksigen (OJ u vaz­

duhu. Pod veCim staklenim

zvonom fma vise oksigena i vj~ 5e sagorijeva svijece. Pod ma~

njim staklenim zvonom ima

manje oks/gena pa 6e i manje

sagorijevati svijece.

Na primjer, zeljezo i sumpor se spajaju u pomenuw

tom omjeru 7:4, ali se mogu spajati i u omjeru 7:8 pri cemu nastaje spoj (Fe8,):

Fe + 8 -» Fe8

Fe + 28 -» Fe8,

Fe: 8 = 7: 4

Fe: 8 = 7: 8

(1x4)

(2x4)

Do istog zakljucka je dosao i kod proucavanja spaH

janja karbona i oksigena:

C + O2 -» CO2

2C + 0, -» 2CO

0:C=8:3

0:C=8:6

(1x3)

(2x3)

Prilikom spajanja nitrogena (N) i oksigena (0) nas­taje vise oksida, pri cemu se N i 0 spajaju u razlicitim omjerima masa:

i Oksidi nitrogen ~ ForfTILJla N:O - ---~.--.~--

Nitrogen(I)-oksid N,o 14 :8 1 x 8 f~···-·-

NO 14 : 16 2x8 : Nitrogen(II)-oksid ~,.--- ---i Nitrogen(III)-oksid N20 3 14 : 24 3x8

iNiirogen(IV)-oksid Nffi-32 4x8 ~-----

N,05 14: 40 ----,;---

I Nitrogen(V)-oksid ---- _ .. _-----

5x8 : ---,-.. ~.---I abela 1. - Masem omJen N IOU oksldlma

l\Ia osnovu ovih reakcija, naucnik Dalton je 1802. godine dosao do Zakona umnozenih omjera masa, koji glasi:

Akn spajanjem dva hemijska elementa nastaje vise razi!citih spojeva, onda razlicite mase jednog B:iementa koje sa spajaju sa istom masom drugog eiementa stoje U omeru prostih cijelih brojeva.

2.5. Zakon spojnih omjera masa

Njemacki naucnik Rihter (Jeremias Benjamin Ric­hter) i svedski naucnik Bercelijus (Jon Jakob Berzelli­us, 1779-1848) su nezavisno jedan od drugog prouca­vall hemijske reakcije razlicitih tvari, a dosli su do istih rezu!tata na osnovu kojih je formulisan Zakon spojnih omjera masa. Pojednostavljeno se njihovi radovi mo­gu sazeti u sljedeCim primjerima:

Dalton

,~

. r

Dalton je sa bratom osnovao

skolu u kojoj je LI sa 12 godina

po6eo raditi kao uCitelj. Bic je dan fifozofskog i kn/iievnog

kluba u Mancesteru. Jedno od

prvih njegov;h predavanja u tom drustvu bilo jr posvecena manJ­

kavosti vida u vezi sa bajama,

od 6ega je i sam bolov8o. Da­

nas je taj nedostatak poznat

pod nazivom daltonizam.

Aka se obrati painja na omj(~re masa u Kojima se spajaju Fe i

S, onda se uocava da se spaja­

ju, pri nastankLi FeS (l omjen I

7:4, a pri nastanku FeS2 11

omjeru 7:8, gdje je 8 umnozak masenog udjela 4 f broja 2. 1st!

je zakljucak i kod drugih primje­

ra (Tab. 1).

18

Karbon (C) I hldrogen (H) se spajaju u omjeru masa

3:1

C + 2H2 -7 CH4 C:H=3:1

Okslgen (0) I hldrogen (H) se spajaju u omjeru masa

8:1

0:H=8:1

Aka S8 i masen! dio H spaja sa 3 masena dijela C i

8 masenih dijelova 0, onda S8 C i 0 moraju spajati U

omjeru masa 3:8. To je eksperimelltalno i potvrdeno he­mijskom reakcijorn spajanja karbona i oksigena:

C + O2 -7 CO2 C:0=3:8

18to S8 ponavlja aka 58 ova tri elementa spajaju sa neklm cetvrtlm elementom, na primjer, hlorom (CI):

H : CI = 1 : 35,5

C : CI = 3 : 35,5

o : CI = 8 : 35,5

Svi elementi reaguju U omjeru istih masa:

H : C : 0 : CI = 1 : 3 : 8 : 35,5

Na osnovu bvih i mnogih drugih slicnih rezultata, 1789. godine formulisan je Zakon spojnih omjera ma­

sa koji glasl:

Mase dvaju elemenata koje reaguju sa istom ma­sam treceg elementa reaguju i medusobno, a isto ta­ka i sa masom nekog cetvrtog elements.

Mase elernenata s kojima oni ulaze u medusobne hemijske reakcije nazivaju S8 spojne mase iii raniji na­ziv ekvivalentne tezine. Ovaj zakon S8 moze formulisa­ti i na osnovu spojnih masa na sljedeCi nacin:

Element! se medusobno spajaju u omjeru njiho~ vih spojnih masa.

8erce/ijus

Spojne mase (ekviva/entne fe­

tine) dobivaju se kada se rela­

tivna atomska masa podJjefi sa

va/encJjom. Aka S8 uzme spoj­

na masa hidrogena kao jedini­

cna vrJjednost, da je jednaka 1,

onda je spojna masa karbona

3, oksigena 8, hfora 35,5.

2.6. Daltonova teorija atoma

Zakone hemijskog spajanja koji su nastali krajem XVIII i pocetkom XIX vijeka objasnio je engleski naucnik Dalton teorijom 0 atomima 1808. godine. Dalloova teori­

ja aloma moze se sazeti u 4 osnovna postulata (Iat. pos-

19

tulare - tvrdnja, pretpostavka koja je sama po sebi tako Kada isti elementi grade vise

oeita da je ne treba dokazivati): spojeva, onda u tim spojevima

1. Atomi su realne, veoma sitne cestice tvari koje se ne mogu dalje dijeliti prl hemijskoj reakciji.

2. Atomi istog eiementa su isti i jednaki su po masi. 3. Atomi razlicitih elemenata imaju razlicite osobi­

ne i razlicite ma.se. 4. Hemijski spojevi nastaju spajanjem eiemenata.

Prihvatanjem Daltonove teorije 0 atomirna paeel) su se rjesavati na pravi natin mnogi problemi savremene hemije.

U toku hemijske reakcije ostaje ish brej atoma. Ako 58 ne mijenja broj atoma, ooda se ne mijenja ni masa, sto objasnjava Zakon a odrzanju mase (2.2).

Ako u sastav nekog spoja uvijek u[aze lsti atomi, on­da moraju i njihovi omjeri masa biti isti,Sto objasnjava Zakon stalnih omjera masa (2.3).

Aka se atomi spajaju u omjeru prostih cijelih brojeva, onda su i njihove mase U omjeru prostih cijelih brojev3, ti­me se objasnjava Zakon umnozenih omjera masa (2.4).

Iz Daltonove teorije 0 atomima poticu i prva saznanj2 0

relativnim atomskim masama (atomskim tezinama)" Dalton je posao od toga da je atom hidrogena (Hi

najmanje rnase, pa je to uzeo kao jedinicu za odredivc' nje masa ostalih atoma.

Dalton je uvea oznake za pojedine elemenle (S!. i 5).

8 hidrogen Q) foslor (~ \.~! bakB.!

0 oksigen EEl sumpor {" h/ olavo

CD nitrogen 8 hlor @ srebro

0 karbon ® cink CD zeljezo

Sf. 15. - Oznake nekih efemenata po Oaftonu

postoje razliciti omjeri atoma, Ti

atomi mogu bitf samo u omjeru

prostih cijefih brojeva, kao sto

se U druslvu maze biti sa 3 iii 8

odnosno 15 osoba, a ne sa 2,7

f1i 8,4 osobe. Ista tako lo/wmo"

tiv[-i moze vuCi 12 iii 27 vagona,

a ne 14,3 iii 36,8 vagona.

Darton je napravio gresku kod

odredivanja reiativne atomske

mase oks/gena. Greska je po"

s/jedica njegove pretpostavke

da se voda sastoji ad jednog

atorna hidrogena (H) i jednog

atoma oksigena (0). Na osno~

vu toga je zakljuCio da se H i 0

spajaju u omjeru

10:0= 1 :8,

odnosno relathma afomska rna"

sa oksigena je 8, sto je netacno,

Zbog te greske pojavila se gre­

sica kod svih atoma koji se spa­

jaju sa oks/genom, odnos/lo, a­je su relativne atomske mase

odredene prema oksfgenu.

20

Koriste6i oznake za elemente, Dalton je uvea i for~ mule za hemijske spojeve (SI. 16).

CX) CD CCD voda karbon(II)-oksid karbon(IV)-oksid

CD CCD ~ bakar(11)-9ksid bakar(t)-oksid sumpor(IV)-oksid

crvenl crveni

SI. 16. - Daftonove formule nekih spojeva

U formulama je naznacen kvalitativni i kvantitativni sastav.

Teorijom 0 atomima, Dalton je postavio osnovu za dalle

izucavanje i mnoga otkri6a koja su kasnije uslijedila.

2.7. Zakon prostih zapreminskih omjera

Francuski naucnik Gej-Lisak (Gay·Lusssac, 1778· 1850) j8 proucavao zakonitosti spajanja gasova. Do Za­kona prostih zapreminskih omjera dosao je na osno­vu reakcija koje su ilustrovane primjerima na slid 8.

Spajanjem 1 zapremine hidrogena i 1 zapremine hlora dobio je 2 zapremine hidrogen-hlorida. U reakciji spajanja

hidrogena i oksigena, 2 zapremine hidrogena i 1 zaprem~ ina oksigena (ukupno 3 zapremine) daju 2 zapremine vo· dene pare. U reakciji nastanka amonijaka, spajaju se 3 zapremine hidrogena j 1 zapremina nitrogena ukupno 4 zapremine, a nastaju 2 zapremine amonijaka.

Na osnovu ovih reakcija Gej-Lisak j8 1808. godine for­mulisao Zakon prostih zapreminskih omjera, koji 9lasi:

Zapremine gasova koji stupaju u hemijsku rea­kciju ! zapremine gasova nastaiih reakcijom medu­sobno se odnose kao mali cijeti brojevL

2.8. Avogadrov zakon

Svedski naucnik Bercelijus (Jons Jakob Berselius, 1779·1848,) je eksperimentalno dokazao da iste zaprem­ine gasova (pri istoj temperaturi i pritisku) imaju isti braj cestica. Ako se primijeni ovaj dokaz, onda se Daltonovom teorijom ne moze objasniti Gej-Lisakov zakon.

Daltonova ideja 0 oznakama

elemenata je prihvacena u he­

miji. Kasnije su umjesto ovih

oznaka uvedeni simboli eleme­

nata koji se danas koiiste. Sim­

boli elemenata daju se prema

latinskim nazivima elemenata.

Uzima se PNO slovo latinskog

naziva, na primjer, latinski na­

ziv za karbon (ugljik) je carbo­

neum, pa je simbol C. Ako vise elemenata imaju nazi­

ve na latinskom jeziku koji poCi­

nju sa istim slovom, onda se

uzima prvo i neko karakteris N

ticno slovo, Na primjer, latinski

naziv za bakar je cuprum, pa

je simbo! Cu, za kadmij je ca­dmium I simbo' je Cd, za cezij

cesium j simbol je Cs itd.

1 zapremina (hidrogen)

2 zapremine (hidrogen)

3 zapremine (hidrogen)

1 zapremina (hlor)

1 zapremina (oksigen)

+

--

1 zapremina (nitrogen)

~' .' v'

/

2 zapremine (hidrogen-hlorid)

2 zapremine (vodena para)

~.···I05~(1 /' \...}-)

~. __ 1/

2 zapremine (am~nijak)

21

Sf. 17. N Spajanje gasova po zapreminama

Naime, po ovom zakonu dolazi do smanjenja zapremine gasova u toku hemijske reakcije, a time se smanjuje j broj cestiea (atoma) gasova koji reguje.

Ovu dilemu je razrijesio talijanski naucnik Avogadro (Amadeo Avogadro, 1776·1856), teoriJom 0 molekuli­rna gasova. On je objasnio da cestiee gasova nisu ne­zavisni atomi, nego grupice cvrsto povezanih atoma, koje je nazvao molekulirna.

Ako se primijeni ova teorija na Gej-Lisakov zakon. onda se dolazi do sljedeceg objasnjenja: iii Kod spajanja hidrogena i hlora, od dvoatomskih

molekula prije reakcije, nastaju dvoatomski moleku­Ii gasa poslije reakcije (81. 17). Obzirom da S8 ne mijenja velicina molekula, ne mijenja se ni broj mo­lekula, pa je zapremina ista. To danas mazema predstaviti hemijskom jednacinom:

2HCI

Avogadro

Molekuii mogu biti sastavijeni od

veceg broja atama. Molekuli

elemnta saCinjeni su ad islil? afo­

rna, a molekuff spoja sastavljenl

su ad razliCitih aloma. U jedna­

kim zapreminama razli6itih gaso­

va nalazl se isti braj mo/ekula

aka su Isti uslovl, aka je ista tem­

peratura i priUsak.

22

• Kod spajanja hidrogena i oksigena, od dvoatom­skih molekula hidrogena i oksigena nastaje tro­atomski molekul vade (SL 8). U ovoj reakciji od ve~ 6eg broja manjih molekula nastaje manji broj ve6ih molekula. Zbog smanjenja broja molekula smanju­je S8 i zapremina. Broj atoma ostaje isti. Jednaci­

na reakcije je:

Avogadro je teorijom 0 moleku­

lima gasova atk/onto mnoge di­

leme j nejasnoce U hemiji, po­

sfije 6ega je usfijedio niz vr{o znacajnih otkrica j objasnjenja.

Avogadro fe posebno posvetio

painju odreaivanju j izraiava­nju masa najsitnijih cestica tva­

ri, Nemjerljiv je njegov doprinos

u rjesavanju problema f poje~

dnostavljenju izra6unavanja u

hemiji.

•

2H2 + 02 ~ 2H20

Kod spajanja hidrogena i nitrogena (81. 8), od dvo­atomskih molekula hidrogena i nitrogena nastaje cetveroatomski molekul amonijaka. Od veceg bro­ja manjih molekula nastaje manji broj vecih mole­kula. Smanjuje se broj molekula, a time zapremi­na, dok broj atoma ostaje istL

Pitanja i zadaci:

A ~ Zaokruiiti slovo ispred tacnog odgovora

1. Covjek je svjesna paceo koristiti hemijske reakcije kada je nauCio koristiti:

a) vodu b) vazduh c) vatru

2. Gilj alhemicara je bio da otkriju:

a) e/emente b) spojeve c) kamen mudrosti

3. Bojl je od hemicara tratio da se bave prob/emom:

a) medicine b) sastava materije c) poljoprivrede

4. Za e/emente js Dalton uveo: a) simbole b) oznake c) va/enciju

5. Avogadro ie tvorae teonJe 0: a) simbolima b) mofekulima c) elementima

B ~ Zaokruziti tacne odgovore

6. Prust je tvorae atomske 1'eorije da ne

7. Avogadro ie uveo formule za spojeve da ne

8. Lavoazije je opovrgnuo flogistonsku teoriju da ne

9. Gej~Lisak ie tvorae teorije 0 molekuJima da ne

10. Dalton je uveo oznake za elemente da ne

c ~ Na osnovu Zakona umnoienih arnjers mass dopuni:

11. CO O:C=8: NO N:O= : 16

CO2 O:C= '6 N02 N: 0 = 14.

Np N: 0= 14: N20 S N:O=

D - Spojiti fijevu i desnu stranu

12. a) Prust

b) Dalton

c) Avogadro

d) Rihter

e) Gej-Lisak

f) Teorija o· mofekufima

g) Atoms/(a teorija

fI} Spojne mase

i) Zal<on prostil! voiumnih omjera

j) Zakon sta/nih omjera masa

E - Dopuniti receni;;;e:

13. Avogadro }e tvorac teorije 0 mofekulima pfinova

It cestice pJinova nisu nezavisnf atomi; nego __ _

• molekuli elementa sa6injen! su ad

. 40

a)i~

b)i~

c)i~

d)i~

• molekuli spoja sastavljeni su ad ____ ~_, ____________ _

• u jedakim volumenima raziicitih plinova nafazi se ist! __ ~.~ _____ _

.. __ ~ aka ie isla temperatura i pritisak.

11. Gej~LisakO\' zakon prostih volumnih omjera gfasi:

Volumeni ____ _ ______________ koji ..

u

plinov8 _____ .

se odnose kao _

23

24

3. MOlARNE VELICINE

3.1. Velicine koje odreduju stanje gasa

MolekuH gasova (plinova) su u neprestanom kreta­nju. Aka molekuH gasa medusobno ne uticu jedan na drugog, aka su potpuno nezavisni onda su to idealni gasovi. Mnogi gasovi imaju molekule koji odredenim si­lama djeluju jedni na druge, postoji zavisnost medu mo­lekulima. To utiee na stanje i osobine tih gasova. Ovakvi gasovi nazlvaju se realni gasovi.

Zakonltosti ponasanja gasova, koje ce se pom'lnjati,

odnose se na idealne gasove. Stanje gasa odredeno je sa tri velieine: zapremina (V),

pritisak (p) i temperatura (t). Ako se mijenja bilo koja vel'!-6[na mijenjaju se i ostaJe, mijenja se stanje gasa. Te pro­mjene objasnjavaju BojlwMariotov i Gej-lisakov zakon.

3.2. Bojl-Mariotov zakon

Bojl i Mariot (Boyle i Mariotte) su proucavall stanje gasa pri slalnoj temperaturi, brzina kretanja molekula gasa je ista.

Eksperimentalno su utvrdHi da se pritisak smanji ono­

liko, koliko se pove6a zapremina, i obrnuto, prilisak se pove6a onoliko, koHko se zapremina smanji. Na osnovu toga Bojl i Mariol su dosh do zakona koji glasi:

Aka je temperatura stalna, povecanjem pritiska smanjuje se zapremina. Za koUko se poveca priti­sak, za toliko se smanji zapremina, ali je njihov proi­

zvod staian.

Vrijedi l obrnuto, smanjenjem pritiska, povecava se zapremina.

Zakon se maze predstaviti grafieki (SI. 9) i matemati-

eki.

p = const. pV = const.

odnosno:

Zbog neprestanog kretanja mo­leku/a gasa, oni zauzimaju sav prostor koji fm stoji na raspola­ganju. Da bi upozna/i nek! gas, prostor u kome se gas nafazi

mora biti ogranicen, mora biU poznata zapremina iii volu~

men (V). koji zauzima taj gas. Mo/ekuli gasa pri svom kretanju nailaze na zidove posude, uda­raju u njih i predaju im odrede­nu kaliCinu energije, kOja se ispoljava kao pritisak ifi flak gasa (pi· Mo/ekuff gasa imaju energlju krelanja iii kineticku energiju. Ona se maze paveeali zagri­javanjem iii smanjitf hfaaenjem. Srednja vrijednost kineticke energije svih mo/ekula gasa je temperatura gasa (t).

Pove6anjem rastoja/1ja izmeau zidava posude u kojo) se nalazi gas, molekuli rjede udaraju u zidave posude, pa 5e smanjuje pritisak.

Smanjenjem zapremine, mo­fekuli cesce udaraju u zidove posude jer je manje rastojanje,

pa je pritisak veCi.

p

• V

51. 10. - Graficki prikaz Bojl-Mariotovog zakona

Molarne velicine

Primjer za izracunavanje:

Zapremina gasa je 5L, a pritisak 202600Pa. Koliki ce bit! pritisak aka se zapremina poveea na 20L?

Izracunavanie: Data je: V,=5L; p ,=202600Pa; V2=20L Trat; se: Pi"';;?

Za izracunavanje se koristi jednaCina za BOjf-Mariotov zakon:

. p,'V, Dalole: p,'V, = P2' V2 =;> P2 =-­

Zamjenom se dobiva: V2

P = 202600P~:!,L ~ 50560Pe = 50.56kPa 2 20L

Odgovor: pritisak je 50,56 kPa

3.3. Gej-Lisakov zakon

Gej-lisacov (Gay-Lussak) zal<on objasnjava pro­mjene stanja gasa prilikom promjene temperature.

Tada postoje dvije mogutnosti:

1. Promjene zapremine pri konstantnom pritisku 2. Promjene pritiska pri konstantnoj zaprern'lni

Gej-Usak je eksperimenta!no utvrdio:

Pri konstantnom pritisku, za svakl °C povecanp<i temperature, zapremina se povec8 za 1/273,15 din od zapremine koju gas ima na DOC, a sniite'''l''"' temperature zapremina se smanj! za !stl izn05,

To se maze izraziti jednacinom:

p, V

25

p :::: const. Sf. 11. ~ Grafi6ki prikaz

Gej~Li5akovog zakona

Gej-Usak je takode eksperimentaino dokazao da se

pri konstantnoj zapreminj, povecanjem temperature povecava i pritisak. Za svaki stepen Celzijusov poveca­nja temperature, pritisak se poveca za 11273,15 dio od pritiska koji je gas imao na O°C.

26

Sniienjem temperature pritisak se smanji za isti izn08, sto se moze izraziti jednacinom:

v = const.

PrimJer za izracunavanje

Na O"C gas ima zapremlnu 5L. Kolika tie biti zapremina gasa ako se temperatura pove­(;a na 100C

Izracunavanje: Data je: Vo ;:::- 5L; Traii se: V( :;:;; ?

Za izracunavanje S8 karisri jednaCina za Gej-Lisakovov zakon.

1 1 5.1QL Vi = V2(1+--·t);:=5L(1+ ---10°C)=5L+--""SL+O,18L::o:S,'18L

273,15 273,150 C 273,15

Odgovor: zapremina gasa fe 5,18L

3.4. Apsolutna temperatura

Ako se graficki predstavi Gej-Lisakov zakon (SI. 11), onda se vidi da je na 273, 15°C pritisak jednak nulL Ako se u jednacini:

1 Pt =Po(1+~----t), 273,15

uzme da je t = 273,15'C, onda je:

Pt = poC1- 27_~_) = p,(1-1) = p,,(O) = 0

273,15' --

Temperatura od -273, 15°C naziva se apsolutna nula i obiljezava se sa To' Ako se temperatura izrazava ska~ 10m Cija je nula To, onda se ta temperatura naziva apso­tutna temperatura i obiljezava se sa T. Apsolutna tempe­ratura izrazava se u Kelvinima (K).

Veza izmedu apsolutne temperature i obicne tempe­rature, odnosno izmedu Kelvinove i Celzijusove skale data ja na slid 11.

Veza izmedu stepeni Kelvinovih (K) i stepeni Celziju­

sovih (OC) data je jednaGinom:

T = To + t, odakle je:

Na -273, 1f?C gas nema pritis­

ka, nema udara cestica gasa u'

zidove posude. Prakticno se

cestice gasa ne krecu. 00 istog

zakljucka se dolazi koristenjem

matematickog izraza Gej-Lfsa­

kovog zakona (3.3).

K

373,1 -------- 100

273 1 --------- 0

I 0------ -273,15

51. 12. - Kelvinova i CelzijusoN va temperaturna skala

Molarne velicine 27

Primjer ZB izracunavanje:

Temperaturu od 400C izraziti u stepenirna Kelvinovim.

Izracunav8nje: Data je: t = 4if!C TraZi se: T == ?

Korist! S8 jednaCina: t = To + t == 273, 15K + 40 = 313, 15K

Odgovor: temperatura od 400C je 313, 15K

3.5. Opca jednacina 9asn09 stanja

Koristenjem matematicke jednacine gasnih zakona dobiva se:

1 1 1 pV "" PIV! :=po(1+--·t)·Vo(1+--·t)=PoVo(H--·t):=

273,15 273,15 273,15

= V (273,15-':1.) = V 1.. = P,V"T Po () 273,15 Po 0 To To

Kako su vrijednosti p V

Po' Vo iTo konstantne, to je: ~= const. = R To

Njenim uvrstavanjem dobiva se: pV ::: RT. sto vrijedl za 1 mol gasa, a za n molova je: pV:::nRT, kako je n:::::m/M, zamjenom se dobiva:

m pV= 'M-' RT

Ova jednacina S8 naziva opea jednacina gasn09 stanja, iii Klapejronova jednacina.

Napomena: Jednacina p V = IlL , RT se moze

napisati i ovako: pV=mfM' RT M

3,6. Mase najsitnijih cestica tvari

3,6.1. Unificirana atomska jedinica mase (u)

U hemiji se izrazavanje masa atoma, molekula, jona itd, pOjednostav!juje uvodenjem nove jedinice za masu. Ova jedinica se koristi kao standard iii elalon sa kojom se upo­reduju mase ostalih cestica. Naziva se unificirana atom­ska jedinica mase i oznacava se sa (u). Radi jednosta­vnosti, cesto se koristi sarno naziv - atomska jedinica ma­seT Oogovoreno je da vrijednost atomske jedinice mase bu­de jedna dvanaestina mase atoma karbona, izotopa 12:

"~.!. m (" C) ~.!:. -1992- 1 o-n g ~ 1660·1 O-"'g ~, 660- 10-"kg 12' 12 ' • ~

Meausobna zavisnost sve tri

velicine kojima je dato stanje

gasa izraiava se opcom jedna··

Ciom gasnog stanja, do koje S8

dofazi kombinacljom Bojf-Mari·

otovog i Gej-Lisakovog zakona.

Konstanta R se naziva Bolcmanova lconstanta i ima

vnjednost R"", 8,3143J/Kmoi

Vnj'ednost (M)}'e mofama masa

koja je brojcano jednaka reiati­

vnoj molekulskoj mas! (Mr). !z I(lapejronove jednaCine se mo­

ie izracunati (M), jer je:

mRT M=--­

pV

Stvama masa pOjedinacnih

atoma j6 veoma maia. Taka}0

masa atoma tJidrogena (Hr

dak fe mesa atoma !carbona:

Mase atoma i drugih e/emena­

ta su reda veliCine 1(/239.

Izratavanje masa atoma u 9 fir

kg je vrlo neprakticno.

28

3.6.2. Relativna atomska masa (Ar)

Relativna atomska masa se dobiva kada S8 stvarna masa atoma podijeH sa atomskom jedinicom mase: Ar(X) = marX)

u

Relativna atomska masa S8 definU3;e:

Relativna atomska masa je bioi koj; pokazuje ko­liko je puta masa atoma nekog eiementa veca od atomske jedinice mase.

Primjer za ;zracunavanje:

Stvarna masa Btomske jedinice

maseje:

Relativna vrijednost atomske

jedinice mase je 1.

Mass atoma he/ija je 6,64610'24g. Kolika je relativna atomska masa helija?

Izracunavanje: Data je: miHe) = 6,6461(t24g Trail se: Ar(He) ;; ?

Koristi se jednacina kojom se definise relativna atomska mass:

6646.10-24 -'-. _____ fL = 4 003 1,660 .10-24 9 ,

Odgovor: relativna atomska masa hefija je 4,003.

U ovom primjeru to zna6i: re!ativna atomska masa helija je 4.003, sto pokazuje da je masa atoma helija ve· ea 4,003 pula od alomske jedinice mase (u).

Relativna atomska masa S8 maze po potrebl prera­cunati u stvarnu masu. Po!azeei ad toga da je:

Ar(X) = m~(x) =;. m,(X) = Ar(X) . u

Primjer za izracunavanje:

Relativna atomska masa je ne­

imenovan broj. On ne gavori 0

stvarnoj masi atoma, nego samo

o njegovoj refativnoj vrlj'ednosti u

odnosu na uzeti standard (u).

Relativna atomska masa he/ija je 4,003. Kolika je stvarna masa atoma He izrazena u u gramima i kilogramima?

Izracunav8nje: Dato je: Ar(He) = 4,003. Traii se: miHe) "" ?

lzracunavanje se vrsi koriStenjem definicije AT, odakle je:

mo(He)=Ar(Heiu=4,0031,660 1 (t24g=6,646·1 (t24g=6,646·1 (t27kg

Odgovor: masa atoma helija fe: 6,646'1(J24g=6,646-1(J27kg

Molarne ve!iCine

3.6.3. Relativna molekulska masa (Mr)

Relativna molekulska masa S8 dobiva kada sa stvar~ na masa molekula podijeli sa atomskom jedinicom mase:

Mr(XY) = mm(XY) u

Relativna molekulska masa js neimenovan broj i de­finise S8 na sijeded nacin:

Relativna molekulska masa je broj koj; pokazuje koUko je puta masa nekog molekula veca ad atom­ske jedinice mase (u).

Molekuli S8 sastoje od atoma koji imaju svoje vrije­dnosti relativnih atomskih masa pa S8 moze reel:

29

Mafekuli nastaju spajanjem atoma. U sastav veGine mo­

lekula ulazi relativno mali bro}

atoma. Zbog toga su i rno/ekuli

veama mafih masa, reda veliCi·

ne masa atoma. Na primjer,

stvama masa rna/ekula \fade

(HP) je 2,9881&23g, do" je

masa rna/eku/a karbon(tV)­

oksida (C02) 7,216-1O·23g. SHena je i kod mnogih drugih

RelativnEt moiekulske mase sa dobivaju sabira- mo/ekula. Taka se i kod Izm-

nje-m reiativnih ai:omskih masa eiemenata koji ulaze iavanja masa mo/ekula susre~

ll. sastav spoja. cerno sa istirn problemom kao j

Opcenito se moze uzetl da je:

Mr(X,Y,) = aAr(X) + bAr(Y)

Primjer za izracunavanje:

kod atoma. To je razrijeseno,

kao i kod atoma, uvoaenjem re­lativne molekufske mase (Mr).

izracunati reiativnu molekulsku masu sulfafne kiseline (H2SOJ.

(zracunavanje: Relativna moleku/ska masa suffathe kiseline dob/va se sabiranjem relativnih atoms kim masa efemenata koji ulaze u njen sastav. Relativne atomske mase se nalaze u Perodnom sistemu e/emenata.

Mr(H2SQ,J = 2Ar(H) + Ar(S) + 4Ar(O)

= 21 + 132 + 416 =2+32+64

Mr(H2SO,J = 98

Odgovor; refativna molekulsl<a masa su/fatne kiseline]e Mr(H2SO,J = 98

3.7. f(oliclna iii mnozina tvari In)

Ko!lcina tvari oznacava se sa n, a predstav!ja kolicI­nu jedinki tvari (atomi, joni, mo!ekuH) iii kolicinu elemen­tarnih cestica (elektrani, protoni, neutroni).

Jedinlca za kolicinu tvari je mol.

30

Jedan mol je koliCina jedinki neke tvari, kOja od­govara kolicini atoma karbona u 12g karbona izoto­pa 12C.

Zakonska deffnicija ove jedinice glasi:

Mol je jedinica kolicine tvar! nekog sistema koji sadrzi toHka jedinki koUko ima atoma u O,012kg izo~ topa ugljika 12.

Mol S9 uklapa u dekadni sistem jedinica. Postoji ve­ta jedinica kilomol (kmol):

1kmol = 1000mol = 103mol

i manja jedinica milimol (mmol):

1mmol = 0,001 mol = iO·3rnol

Uvodenjem kolicine tvari, u hemiji se mnogi problemi pojednostavljuju. Kod pisanja hemljskih jednacina po­gresno je tumacenje da koeficijenti uz reaktante j produ­kte hemijske reakcije oznacavaju broj atoma, molekula itd. PravHno tumacenje je da koeficijenti predstav!jaju brojeve malava.

Primjer:

Zn +2HCI

JednaCina se pogresno tumaCt ovako:

Najsitnije cestice tvari tH jedinke

su atomi, joni, molekuli. Mora se

uvifek imati na umu da je nemo­

guce izdvojili 1, 10 iii bifo koji ra­zuman braj jedinki i onda po­

smatrati njihove promjene. Mo­

guce }e uzeti dovoljno jedinki da

se mote registravati nasim Gul/­

rna njihovo prisustvo, osobine ifi promjene. Tako se u praksi i ra­

di, pa je bilo neminovno da se

dovoljno najsitnijih cestica tvari

izrazi nekom, za te cest/ce, pra­

kticnom veliCinom. Taka se do-

1310 do jedne od sedam osno­

vl1ih vefiCina sistema. To je koli­

tina iii mnoiina tvar;.

KolfCina tvari se moie povezati sa drugim velieinama. Za to se

koriste mo/arne velicine:

mo/ama masa, mo/ame za­

premina i mo/ami braj.

1 atom Zn reaguje sa 2 mofekola Hel i nastaje 1 molekuf ZnCI2

i 1 mofekul H2 .

JednaCinu treba tumaciti na s/jedeci naCin:

tmol atoma In reaguje sa 2mol moiekula Hel, prj cemu nastaje 1mo! molekuJa ZnCI2 i 1 mof mofekula H 2'

iii jednaCinu:

treba lumaCiti ovako:

2mol jona H+ redukuju se sa 2mo/ e/ektrona i nastaje 1mol mo/eku/a H2"

Mclame veHCine

3.7.1. Molarns mass (M)

Mojarna masa je kojjcnik mase i kolicine tvari:

Molama mass (M) je konstantna vrijednost. Bmi' cano je jednaka relativnoj atomskoj masi (Ar) kod elemenata, i reiativnoj molekulskoI masi (Mr) kod spojeva.

Primjer:

Molama masa kafcija }e M(Ca)=40g/mai, jer }e relativna atams/w mass kaicija Ar(Ca)~40

Mo{ama masa vade je M(H20j.:;;;18g/mof, fer }e relativna molekulsiw masa vade

Mr(Hp)~18.

Primjer:

Koliko treba grama afuminija (AI) da se dabile :lmo! atoma aluminija?

Rjesavanje: Dato }e: n(AI);::;:3mol; M(Af)=27glmo! Traii se: m(Ai);:;.?

U izracunavanju se polazi ad definicije rna/arne mase:

m(AI) ~ M(AI) n(AI) ~ 27gimof 3mol~8 f 9

Odgovor: da bi se dabifo 3mof aloma AI treba 819 Ai.

3.7.2.Molarna zapremina (Molvolumen)~

Molarna zapremina je kolicnik zaprernine i koiicin8 tvari:

31

v =~::;,. V=Vm· n m n V m

StandardnEi lemperatura je (fJC

ifi 273, 15t{ a slancfardni prftisk

}e 10 1325Pa.

Jedan mol bilo kog gasa (plina) pri standardnim uslovima STP, zauzima zapreminu od 22,4L

V m=22,4L1mol.

32

Primjer:

Izracunati kolic;nu molekula sumpor(IV}-oksida (502) pri STP u 44,8L SO:;

Izracunavanje: Dato je: V(SOd=l4,8L; Vm=22,4Umol Trazi se: n(502)==-?

Polazi se ad jednacine za definiciju rno/arne zapremine:

V(SOd V(SO,) vm = -- ~n(S02)=

n(S02) vm

Vm je konstantna vrijednost i unosi se u podatke pod "Dato ]e". Uvrstavanjem podataka, da­b/va se:

V(SO,) n(SO,)= __

Vm

44,SL

22,4Umo! :;;;,2mola

Odgovor: u 44,BL 5°2 Ima 2mol molekula S02"

3,7.3. Molami broj, NA

Molami bro) )e kolicnik izmedu bra)a )edinki (N) i koli· cine tvar! (n):

Jedan mol bilo koje tva,l sadri! ist! bra) )edinkl i to 6,022045'1023•

N A=6,022045'1 023 jedinkifmol

Primjer za izracunavanje:

Koliko ;ma atoma ie/jeza (Fe) u 2moi atoma zeijeza Fe?

Izracunavanje: Dato 1'e: n(Fe)= 2 mola; NA=6,021Q23atomaimol

Po{az{ se od matematickog izraza za rno/ami broj:

N = N(Fe) N (F: ) A n(Fe) ~ N(Fe) = A·n e

Zam1'enom podataka u jednaCini, dobiva se:

Malam! bra] (iVA) naziva se i Avogadrova' konstanta i fma

vrijednost:

NA=6,02204S' 1(J23 jedinkilmol

iii NA=6.022045·10'3/mol

Avogadrov bra} (N) koristi se kod

izracunavanja, radi prakticnosti se

zaokruiuje f fma vrijednost:

N = 6,022 '10"

Traii se: N(Fe)=?

N(Fe) = NA-n(Fe)=6,021()28atoma/mol2mola=12,04-1Q23atoma

Odgovor; u 2 mol atoma Fe fma 1,2 '1(J24 atoma Fe

Molarne velitine 33

3.8. Izracunavanje procentnog sastava spoja

Sastav spoja moze S8 izraziti kao maseni udjo ele~ menta u spoju. Maseni udio elementa u spoju je kolicnik mase tog elementa i mase spoja. Mase elementa i spo­ja S8 mogu uzeti kao molarne mase elementa i spoja, pa je u opstern slucaju:

aM(X) w(X) = M(X Y I . 100

a be

Masen{ udio je neimenovan

broj i Ima vrijednost 0-1. Kada

se masen! udio pomnofi sa

100, dobija se masen! udia u

procentima i fma vrijednost D­

IDO.

Primjer za izracunavanje:

Izracunaff maseni udio hidrogena (H) i oicsigena (0) u vodf. fzrazitf sastav u proccnfi­mh

Izracunavanje:

Koristenjem iedaCine za ;zracunavanje masenog udjefa hidrogena (H) u procel;fima, dobiva se:

w(H) = 2M(H) . 100 = 21g/mo! M(H20) 18g/mof

100= 200_"" 11,11%, 18

Masen; Lldio o/(sfgena izracunava se na isti naCin

M(O) 16g/mol 1600 10/(0)= --- ·100= ---·100",,--.=.88.89%

M(H,o) 18g/mol 18

Procenat oksigena (0) maze se izra6unali i na sfjedeCi naGin: ad 100 se ocJuzrnc procenat hidrogena:

w(O)=100·w(H).~100·11, 11=88,89

3,9. Sastavljanje formule spoja na osnovu hemijskog sastava

Odnos broja molova elemenata u spoiu odgovara odnosu broja atoma tih elemenata u molekulu spoja.

To se koristi za sastavljanje formula spojeva.

34

Prlmjer:

Analizom nekog spoja utvroeno je da sadri; 11,11% hidrogena (H) i 88,89% oks/gena (0). Sastaviti formulu spoja ako Je Mr=18.

Procenat pojedinih elemenata se uzima kao vrijednost masa. Masa se preracuna u koliCinu tvari:

m(H) 11,llg n(H): -- :--: 11,11 mola

M(H) 191mol

m(O) 88,89g n(O): -- : - __ : 5,55 mola

M(O) 16g/mol

Odnos broja atoma i broja molova je isti, pa je:

n(H) : n(O) : H : 0 11,11 : 5,55 : H : 0

Odnos braja aloma mora biti odnos prostih cijelih brojeva, pa se dobivene vrijednosti za braj rn%va kofi ie U obliku decimafnih brajeva, moraju pomnoiiti iff podijeliti istim brojem da bi se dobio odnos najmanjih prostih cijelih brojeva. Ugfavnom fe to najmanji bra} molova. U ovom prim/eru se vrijednosti dijele sa 5,55:

11,11 5,55 =H 0 -- .--'

5,55 5,55

2 : H 0

Dak/e, na jedan atom oksigena (0) dolaze dva atoma hirogena (H), pa}e formula spoja H2 O.

Formula spoja odgovara i vrijednosti refativne molekufske mase spoja.

Pitanja i zadaci:

A - Zaokruii slovo ispred tacnog odgovora

1. Bojl-Mariotov zakon se odnosi na stanje gasa pri stalno}:

a) zapremini b) temperaturi cJ pritisku

2. Na apsolutnoj temperaturi molekuli gasa se:

a) ograniceno krecu b) krecu se ideafni gasovi c) ne krecu

3. aoc je: a) 273K b) lOOK c) 10K

4. JednaCina pV=nRT je: a) Avogadrova b) Bolcmanova c) Klapejronova

5. Alomskajedinica mase je: a) 1,992xlO'23g b) 1,660xlO'27kg c) 1,674x1O'24g

Molarne velicine

B" Zaokruiifi laean odgovor

6. Gasovi zauzimaju sav prostor koj! fm stoji na raspolagan}u 7. 1 kmol ima milion mala 8. Relativna atamska masa se moze prera6unatf u stvarnu 9. N je oznaka za kaliCinu tvari 10. KaliCina tvarf}e osnovna veliCina

c ~ Spojiti lijevu i desnu stranu

11. a) T I) Relativna rno/ekuska masa

b) Mr g) Malam; broj

c) 22,4Umol h) Bolcmanova konstanta

d) R i) IViolama zapremina

e) 6,02x1O"3 j) Apso/utna temperatura

da da da da da

a i

b i

ci

di

e i

o - Popuniti prazna mjesta u recenici i zadatku

ne ne ne ne ne

12. Refativna rnolekufska masa se ___ ~ _________ ._ relativnih

koji uJaze u sastav spoja.

13. Koliko ima aloma kaiciia (Ca) u O,2mola aloma kalcija?

Dato je: n(Ca) = _____ ~; N,=6,02x 1 ()23atomaimol Traii se: N(Ca)=?

Koristi se sijedeca. jednacina ..

N(Ca)=NA ' ---~ ------ -----.-.~-

14. E - Popuniti prazna mjesta u tabeli ~--- "--~-'-~'~'~- 1 -~--'-'"-T j-

Naziv ! Oznaka ,i ___ ~",r"JiJ",·e",d'."nost "~'~~---------'~'-'---1~

Unit/cirana aiornska I i

::~~~ mas~ _J.~_ .. y~ -",·~-·~~·-·-1 " _____ ==~= I

l 6,21Cf2:Jiedinkizlp~ i R ~m __ ~ -1 Apsofutna temeperatura J ___ ~~ ~,~-·-t . "mj

Svakl taean odgovor vrednuje se sa jednim bodom, N

Ocjena se odreauje na osnovu jednaCine: ocjena:;;- - . 5 N

N - ostvareni broj bodova; No - mogu6i broj bodova 0

Napomena:

35

36

4. STRUKTURA ATOMA

4.1. Pojam atoma

Naziv atom patiee ad grcke rijeci atomos sto znaci ne­djeijiv. Grcki filozofi Leukip i Demokrit (IV vijek p. n. e.) su prvi izrazili misao da je materija sacinjena od nerazor~ nih zrnaca razlicite velieine i oblika - od atoma. PosHje njih teorija atoma bila je duga zanemarivana.

l\jaucnik Dalton je 1804. godine uveo atomsku teoriju,

smatrao je atome nedjeljevim cesticama i dodao im masu

kao bitnu osobinu. Ovu teoriju su prlhvatlli mnogi naucni­

ci tog vremen8, ali su je i dopunjavali. flude. Boskovic (1711-1787), roden U Orahovu u

Hercegovini, a radio u Dubrovniku, Napulju, Parizu, Lon­je smatrao atome nevidljivim tackama koje su

sred!sie sila koje medusobno djeluju privlacno i odbojno. 'firne je unesena sumnja u nedjeljivost atoma.

Naucnik Tomson (Joseph J. Thomson, 1856-1940) je "1898. godine zastupao mlsljenje da S8 atomi, negativno nadektrisane Cestice, krecu u lopti pozitivnog na­eiekl:risanjs.

Francuski naucnik Bekerel (Henri Becquerel, 1852-

1908) je 1896. godine otkrio da ruda urana ispusta nepo~

?nate zrake. Marija Sklodovska-Kiri (Marie Sklodowska­

Cuire,1867-1934) i njen muz Pjer Kiri (Pierre Cuire, 1859-"906) su 1898. godine su konstatovali da je Bekerel otkrio novu pojavu koju su nazvaii radioaktivnost.

Otkricern radioaktivnosti i ispitivanjem osobina ra­dioaktivnih zraka, za koje je utvrdeno da su nosioci ra­zlicitog naelektrisanja, potvrda je da u atomu postoji po~ zitivno i negativno naelektrisanje

Engleski naucnik Radeford (Ernest Rutherford, IT;'-j-1937) je eksperimentalno dokazao da S8 atom sastoji od unutarnjeg dijela koji je pozitivno naelektrisan

i zauzima manji dio atoma ~ jezgra aloma i omotaca u kome se nalaze elektroni. Na osnovu toga Radeford je

predlozio planetarni model aloma. Ovaj model nije pri­

hvacen u nauei, jer se nije mogao rljesiti problem ener­

gij0 eiektrona. Naime, kru~enjem ako jezgra elektron mora gubiti energiju pa mora i pasti na jezgro. To se ne

desava, a odakle elektroni nadoknaduju energiju, nije mogla objasniti klasicna mehanika.

Oemokrit

R. Boskovi6

Marija Kiri

Radeford

Struktura atoma

Danski naucnik Bor (Niels Bol", 1885-1962) je 1913. godine postavio kvantnu teoriju 0 grad! atoma, prema kojoj se elektroni u atomu krecu po odredenim energet­skim nivoima. Prelaz elektrona iz jednog u drugi ener­getski nivo pracen je apsorpcijom j emisijom energije. Borav model atoma su dopunili i svojim radom otklonili neke nejasnoce francuski naucnik de Brolj (Luis Victor de Broglie, 1882-1987) i austrijski naucnik Sredinger (Ervin Schrodinger, 1887-1961) 1924. godine uvode­njem talasne mehanike.

U XX vijeku su rijesene mnoge dileme oka grade alo­ma, mnogo je naucnih otkrica ukazaio da ,ie atom sioze~ na cestica, da ima svoju strukturu. da su dijeiovl atoma

medusobno vezani posebnim silama. Svladavanjem tih sila dolazi do pretvaranja mase u energiju, 0 cemu gavo­ri Ajnstajnova (Albert Einstein, 1879··1955) teorija reiati­viteta. Cijepanjem iii fisijom i spajanjem ili tuzijom jezgara u atom[ma S6 izdvaja ogromna koliCina energije. Obzirom na veliki znacaj energije u nase vrijeme, proucavanje ato· ma nije sarno od teorijskog, nego [rna i ve!iku prakticnu vrljednost. Danas se 0 atomu dosta zna, ali ima jos dosta neistrazenog, pa je to jedno od najpopularnijih podrucja u

nauci. Na osnovu onog 5tO je nauka do sada utvrdila, mo­ze se reci:

Atomi su najsitnije cestice nekog elements. ito,!€}

imaju osobine toga elementa.

4·.2. Grada atoma

lako su atomi vrlo sitfle cestic8, to su slozene cesti­ee koje se mogu dalje dijeliti. Atom S8 sastoji od dva di· jela: jezgra i omotaca. Jezgro je unutrasnji dio atoma, dok je omotac spoljasnji dio atoma. Jezgro je mnogo manji dio atoma nego omotac (31. 14.). Prec:nil< JGzgra je od 10.000 do 100.000 puta rnanji oel samog atoma.

4.3. Dimenzije atoma

Atomi su vrlo sitne cestiee. Ne mogu 58 vidjeti nika­kvim mikroskopom. Dimenzije atoma se izrazavaju na­nometrima (nm).

Precnici atoma su reda velitine 0,1 nm.

37

SI. 13. - Radefordo\! eksperiment

O,1nm

0,0001 om

Sf. 14.-0imenziie atornE.

Nanometar je mifij"arditi dio me­

tra:

iii milioniti dio milfmetra:

38

4.4. Elementarne cestice

Cestlee od kojih je sastavljen atom nazivaju S8 e!e~ mentarne cestlee, to su: protoni (p+), neutroni (nO) i elektroni (e"). Protoni i neutroni ulaze u sastav jezgra, dok elektroni ulaze u sastav elektronskog omotac3.

4.4. t. Mase elementarnih cestica

Na osnovu vrijednosti masa elementarnih cestica S8

maze zakljuciti:

Masa protona i neutrona je priblizno ista. Mase: elektrona je oka 2000 iii tacna 1836 pula manja ad mase protona i neutrona"

Obzirom da je masa e!ektrona mnogo manja nego masa protona iii neutrona,

masa eiektrona sa zanemaruje, ne uzima se u uit:upnoJ masi atoma. Sva masa atoma je skoncentri­sana u jezgru stoma,

dok j8 elektronski omotac dio atoma eija S8 masa za­nemaruje.

4.4.2. Naelektrisanje elementarnih cestica

Protoni su naelektrisani pozitivno (+), pa se to istice i u oznaei za proton (p+). Neutroni su nenaelektrisane ill neutralne cestlee (nO). Elektroni su naelektrisani negati­

vno (e·). Na osnovu rasporeda elementarnih cestiea u atomu, zakljucuje se:

,jezgro atoma je pozltiVi10 ru.'u~lektrkHlnoo Elek­t!'onski ornotac je negativno naelektrisan.

U atomu ima ist! broj protona i elektrona pa je atom kao ejelina neutralna cestica, jer S8 pozitivno naelektri­sanje jezgra neutralise negativnim naeiektrisanjem elek­tronskog omotaca.

Eiementarne cestice imaju

sljedece vrijednosti masa:

m(e")"" 9, 10910·28g;::;:9, 1091031kg

Kolk5ina pozitivog naeiei<trisanja

protona jednaka je kolicini nega~

iivnog naelektrisanja efektrona:

10 je najmanja koHCina naelektri­

sanja i n8ziva se jedinicna ko/i+

cina naeiektrisanja iii jedinicni

naboj.

Struktura atoma

4.4.3. Kretanje elementarnih cestica

U okviru atoma, protoni i neutroni su cestlee koje se kre6u unutar jezgra. Elektroni se krecu u elektronskom omotacu velikom brzinom koja se priblizava brzini svje~

tlosti. Zbog toga elektroni imaju veHku energiju kretanja iii kineticku energiju. Ta energija je glavno obiljezje elektronskog omota6a.

4.5. Alomski iii redni broj (Z)

Atornski broj je bitno obiljezje atoma.

Atomskf atorrw,

predstavlja broj proton a u jezgru

kod elemenata oznacava njihovo U fl""'(Jd,'lOlm sistemu eiemennta {PSE), pa se

39

U jednoj sekundi e/ektron obfe~

tf atom oko sedam triHona puta.

Atomski broj se pise sa donje (i­

jeve strane simbola e/ementa:

Na osnovlJ ovih brojeva se za­

kljucuje: u jezgru atoma hidro-

Na osnovu toga S8 zakljucuje da je hidrogen na gena Ima 1p+, oksigena Bp",

prvorn, oksigen na os mom, magnezij da dvanaestom \ magnezija 12p' [ka/cija 20p!.

ka!cij na dvadesetom mjestu u PSE.

4.6. Mas",,; broj (A)

Masen; broj predstavlja zbir protona i neutrona u Jezgru aloma:

A = Z + N{nO) Gdje je: Z - broj pratona (atomski brai) N(nO) - broj neutrona

Maseni broj se piSe sa gomje /i-

Ako je poznat atornski i rnaseni broi, onda je poznat jeve strane sfmbola eiementa,

broj svih cestica u atomu, jer je:

4.7.lzotopi

izotopl su atoml koji imaju istl hroj protona (p+), a ra~ zHcil bro! neutrona (nO) u jezgru atoma, iii, to su ele--ment! imaju isti atomskil a razlicit maseni braj.

Svi elementi S8 pojavljuju u vise izotopa.

40

Kod hidrogena postoie tfi izotopa (81. 15) Obicni hidrogen u jezgru atoma ima 1 p+, teski hidrogen

ili deuterij Ima 1 p+ i 1 nO, a tricij iii superteski hidrogen i p+ i 2nO. I ked drugih elemenata postoje izotopi. To se uzima u

obzlr kod utvrdivanja vrijednosti relativnih atomskih masa. Relatlvne atomske mase su srednja vrijednost masa svih prirodnih izotopa.

Relativna atomska masa se izracunava na sljedeci nacin:

saberu se umnosci udjela izotopa u prirodl i vrt~ jednost njihovih masenih brojeva.

Primjer za izracunavanje'

'H 'H

51. 15. -Izotopi hidrogena

Bakar (eu) se u prirodl nalazi u dva izotopa: ;;Cu (w) =- 6!VJ9%:;;;: 0,6909 i

Kolika je relativna atomska masa bakra?

Izracunavanje S8 vrsi na sljede6i naein:

Ar (Cu) = w(~~Cu)· A(Cu) + w(!~Cu)· A(Cu)."" a,6909· 63 + 0,3901 - 65

= 43,5267 + 20,0917 = 63,5472

Odgovor: relativna atomska masa bakra je Ar(Cu);63,5472

Izotopi se cesto nazivaju nuklidi. U prirodi je otkrive­no 330, a u laboratorijama je priprernljeno jos oko 2000 nuklida.

4.8. Elektronski omotae

Elektronski omotac atoma ima poseban znacaj u he­miji. Sve hemijske promjene tvari su promjene kOj8 S8

desavaju u elektronskom omotacu atoma. Da bl S8 18 promjene rnogle razumjeti j pravHno tumaciti, neopho­

dno je poznavati osnovne zakonitosti ponasanja elektm­na u elektronskom omotaeu.

4.8.1. PIanetarni model atoma

Zakonitosti ponasanja elektrona u elektronskom omota­eu proueavali su i danas proucavaju mnogi naucnid. Prve znaeajnije rezultate imao je naucnik Radeford koji je predlo~ zio planelarni model aloma (81. 16).

Od 330 nuklida, 260 su slabi!­

nih jezgam. Osia/; nu/didi imaju

nestabi/na /ezgra, spontano se raspada/u i ta pojava se nazivA radioaktivnosf. Radioakfivni nu~

I<:lidi se Iwriste lJ medlcini, me­

ta/urgijf. poljoprivredi itd.

Sf. 16.- Planetarni mode!

Struktura atoma

Po Radefordu, atom S8 sastoji od pozitivno naelektriw sanog jezgra aka koga kruze elektroni, sHena kretanju planeta ako sunca.

Elektron zbog velike brzine kretanja mora gubiti energiju i taka slab! sila koja ga nastoji odvojiti od jezw

gra. Po tome bi elektron poslije odredenog vremena mo* rao pasti na jezgro. Da S8 to ne bi desilo, elektron bi ne­prestano morao nadoknadivati energiju sa strane, sto se ne desava. Zakoni klasicne mehanike nisu mogli obja~ sniti strukiuru elek1ronskog omotaca. Problem je razrije~ sen primjenom teorije kvanta energije na elektrone.

4.8.2. Kvantna leorij" elektromagnetnog zracenja

Njemacki naucnik Plank (Max Planck, 1858-1947) je dokazao da je energija elektromagnetnog zracenja dis~ kontinualne prirode. Energija se ne moze beskonacno usitnjavatL Postoji najmanja kolicina energije koju je Plank nazvao kvant energije.

Energija S8 predaje iii prima u iznosima koji predstav~ ijaju cjelo~upne umnoske kvanta.

Energija kvanta zracenja data je izrazom:

E = h·v Gdje ie: h - Plankova konstanta (h=6,6210,--,34Js)

v- frekvencija zracenja

Svaka vrsta elektromagnetnog zracenja odlikuje se odredenom frekvencijom, a time i odredenom vrijednos-GU kvanta energije. -

Veza izmedu frekvencije i talasne duzine izrazava se na sljedeci nacin:

Gdieis :

Zamjenom vrijednosti za frekvenciju S8 dobiva:

c - brzina svjetla A - talasna duzina

c E=hT

Sto znaci da zracenje manje talasne duzine ima vecu

energiju i obrnuto. Kvant zracenja S8 krece kroz prostor

kao "paketic energije" sam~ u odredenom pavcu. Takvo

shvatanie energije omogucilo je Ajnstajnu (Albert Einste­

in) da dode do pojma svjetlosnog fotona. Ako se u Aj­

nstajnovoj jednacini ekvivalencije mase i energije (teorija

relatlviteta): E ;;;; mc2

41

Planetami model ne rjesava bi­

tan problem elektrona) a to je

njihova energi/a. Naime, poziti­vna jezgro priv/aei negativne

elektrone (Ku/onova priv/acna

sila). Ovoj siti se 5uprotstavlja

sUa koja nastoji odvojiti elektron

ad jezgra, a pojavljuje se kao

posljedica velike brzine kruie¥

nja eJektrona. Ove dvije sile 5U

u ravnafeii, pa ele/(tron kruii

oka jezgra vvijek na istam ras­

tojanju.

Piank

Kao sto fe atom najmanja ko/i­Cina e/ementa, a elektron iii

proton najmanja kofiana elek­

trieiteta, kvant je najmanja koli­

cina energije koja se mote

emitovati iii apsorbovati.

42

vrijednost E zamijeni odgovaraju6om vrijednos6u kvan~ ta energije, dobiva se:

h' ~=mc2 =!> h

m = CA. Time je dokazano da foton svjetiosti ima masu. Ova te­

orija ima eksperimentalnupotvrdu u pojavi fotoefekta.

4.8.3. Hidrogenov iinijski spektar

Naucnik Bar je, primjenom Plankove kvantne teorije, objasnio nastanak hidrogenovog spektra (81. 17). Oovo­denjem energije atomima hidrogena vrsi S8

" , 0

" "

SI. 17. '"- Hidrogenov apsorpcij"ski spektar

ekscitacija (Iat excitare ~ pobudivati). Pritom dolazi do apsorpcije kvanta energije sto se registruje pojavom [lni­je Hu ' odredene talasne duzine. Daljim dovodenjem energije apsorbuju se nove kolicine energije u kvantima koji su oznaceni linijama HI1 i Hr' Na taj nacin nastaje ap­sorpcioni linijski spektar H, koji j8 u oblasti vidljivog dije­la talasnih duzina.

Na osnovu Plankove kvantne tearije j hidrogenovog spektra, Bor dolazi do sljedecih zakljucaka: @ Elektroni se krecu u atomima po tacno odredenim pu··

tanjama za koje su karakteristicni odredeni nivoi ener~ gije. Dok se krecu po njima, elektroni niti emituju, niti apsorbuju energiju. U takvom stanju ne nastaje spe­ktaL (Prvi Borov postula!).

@ Energija se emituje iii apsorbuje samo kada elektroni prelaze lZ jednog u drug! energetski nivo i jednaka je raz!icl energija elektrona u tim nivoima. (Drugi Borav postulat).

Bar je to objasnio na sljedeci nacin: Posao je od toga da se elektron na!azi u energetskom

stanju L gdje ima odredenu vrijednost energije E1 (St 18). Dovodenjem energije elektron prelazi u energetski nivo M

gdje ima energiju E,. Pritom apsorbuje kvant energije E ~ E2~ E1, sto se registruje pojavom linije (Ha) sa talasnom du~ zinom 6S6,28nm.

Fotoefekat je pojava da se 05-

vjetqavanjem pfoCice nekih me­

tala oslobadaju elektroni. To se

objasnjava taka sto totoni ener­

gije, kada padnu na metal, iz

njega izbacuju elektrone.

Kada prestarw dovoaenje

energije, dotaz! do obrnutog

procesa. Ekscftovani atom! H otpustaju - em/tulu energiju.

Emitovana energija se pojavlju­

je u obfiku Iinija kale su identi­

cne emisionim linijama.

Sf. "8. - Bafmerova spektralna

serija aloma hidrogena

Struktura atoma

Apsorpcijom veceg kvanta energije elektron prelazi iz

energetskag nivoa L u energetskj nivo N u kame ima ener­

giju E3. Apsorbovani kvant energije je E ~ E3 . E, i pojavlju­je se u obliku elektromagnetskog talasa kao linija (Hil) ma­

nje talasne duzine 485,13nm, vete frekvencije. Na s!ican naCin nastaje linija (Hy ltd).

Vra6anje elektrona iz visih energetskih nivoa u ener­getski nivo L dolaz! do emisije - otpustanja energije u obli­ku elektromagnetskih talasa koji se registruju kao Hnije

Hu' H~ itd.

4.8.4. Borov model atoma

8m je objasnio linijski spektar atoma hidrogena kojl js najjednostavniji, jer je atom hidrogena najjednostavniji

atom. Na ish naCin je objasnio spektre drugih atoma. Do·· sao je do saznanja da svaki atom ima svoje spektre kOii 58

razlikuju od spektara drugih atoma. Svaki atom ima svoje

spektre, kao sto svaka osaba ima svoje otiske prsta. Na osnovu toga je Bor 1913. godine pred!oilo model

atoma koji je nauka prihvaWa. Kasni.je su vrsene dopu­ne i potrebne korekcije, ali je osnovna zamlsao ostala is­ta, a sastojl se u sljedecem:

1. E!ektronski omotac se sastoji od energetskih nivoa u kojima elektroni imaju stalnu vrijednost energije (81. 7)

Vrijednost energije e!ektrona zavisi ad udaljenosti ad jez­

gra. Ovi energetski nivoi nazivaju se eiektronske Ijuskeo

2. Razilka u vrijednosti energije elektrona u istom

energetskom nivou ne zavisi od udaljenosti ad jezgra

nego od oblika putanja po kojima kruze elektroni. Tako se energetski nivoi iii elektronske Ijuske dije!e na ener­getske podnivoe iii eiektronske podljuske.

3, Energetski podn[voi iii elektronske pod!juske mogu imati vise putanja koje se nazivaju orbitalni nivoi iii O!'­

bitale. Elektronske Ijuske se aijele na orbitals.

4.8.5. Energetski nivoi ~ elektronske Ijuske

U elektronskom omota6u moze biti 7 ijusaka i obilje­

zavaju se brojevima 1, 2, 3, 4, 5, 6 i 7 i slovima K, L, M, N, 0, P i Q. Ovaj redoslijed je istovremeno i redoslijed

povecanja energije. Kako je energija mjerifo stabilnosti,

43

Bor

51. 1 g. BJ)rov mode! atoma

U jednom energetskom nivou

e/ektroni mogu imati razffCite

vrijednosti energije. Postojf mi­

nimalna i maksirnalna vri­

jednost koju e/ek/roni mogu

imati a da ne napuste taj enet·

getski nivo. Svaki energetski ni­

va irna svoj raspon minima/ne

i maksimafne ene/gije

44

Slika 20. - Energetski nivai - elektranske ijuske

istovremeno je i redos!ijed smanjenja stabHnosti elektro-na (81. 20). 8to je ljuska dalje od jezgra, zauzima yeti prostor, pa moze primiti veei broj elektrona. Brej elektrona u Ijusci izracunava se koristenjem jednacine:

III = 2n' Gdje je: III - broj elektrona u Ijusei n - redni broj ljuske

Koristenjem jednacine dobiva se broj elektrona u Ijuskama:

K Ijuska (2e) n=1 N = 2n2 = 21' = 2 L (8e-) n=2 N = 2n2 = 2-2' = 8 M (18e-) n=3 N = 2n' = 232 = 18 N (32e-) n=4 N = 2n' = 2-4' = 32 .

Kod popunjavanja elektronskog omotaca vrljedi pra­vila: posijednja Ijuska maze primiti najvise osam eiektrona.

4.8.6. Energetski podnivoi - elektronske podljuske

Energetski podnivoi iii elektronske podljuske jz pra­

kticnih razloga zovu se podijuske. U podljuskama elek­troni imaju istu vrijednost energije koja zavisi od oblika pulanja u Kojima se elektroni krecu. U jednoj Ijusei mo­ze biti razlieit broj podljusaka. Obiljezavaju se slovima: s, p, d, I. Ovaj redoslijed je takode redoslijed slozenos­ti putanja, a time i redoslijed povecanja energije, odno­sno smanjenja stabilnosti. Pri popunjavanju podljusaka vrijede pravifa:

Energetske nivoe iii e/ektronske

ljuske zbog prakticnosfi zovemo

jednostavno ljuske. Kao sto je

objasnjeno (2.9.4), u Ijuskama

se nafaze elektroni ko}i imaju is­

tu vrijednost energije koja zavisi

od udaljenosti e/ektrona od jez­

gra aloma.

Materija uvijek teii da bude u stanju §to je moguce manje

energije, a vece stabi1nosti. Ta­

ko se ponasaju i elektroni. Ka­

da se popunjava elektronski

omotac, prvo se popuni K-fjus­

ka, zatim L -fjuska, potom M-

ljuska i tako redom.

Ako su jednostavnije putanje!

elektroni su stabilniji, manje su

energije. Ako su putanje sloie­

nijeg oblika, elektroni su manje

stabilni, vece su energije. (Ovo

se moze uporediti sa kretanjem

automobila na pravom putu i u krivinama prj isto} brzini, jer se

elektroni krecu istom brzinom).

Struktura atoma

e Popunjavanie sa vrsl redoslijedom: s, p, d , f. " d-podljuska predzadnje Ijuske popunjava se lek

kada S8 popunl s-podljuska ,adnje Ijuske. @i f-podijuska unutrasnje Ijuske popunjava se tek

kada se popun! s~podlJuska zadnje i 5 i p-podljus­ka predzadnje Ijuske_

U podljuske S6 maze smjestiti sljedeCi broj elektrona:

s - pod 2e-

p. 68' d - iDe' I - 14e'

4.8.7, Orbitain! nivo! - orbital€:

Orbltale predstavljaju oblik prostora vjerovatnoce naiaienja eiektrona u atomu, Prakticno S8 elektron u jednoj orbitaii nalazi u svakoj tack! u svakom trenutku.

Orbitale se obiljezavaju kao i podljuske slovirna: s, p, ct, if. To znaCi s-podljusku Cine s-orbitale, p-podljusku cine p­orbitals ita,

s-orbitaia je naHedostavnija. Sfernosimetricnog je oblika, ima oblik povrsinE~ iii kugle, a ako se nactra na pap;,-u, onda je to kruzniea (SI. 21).

p-orbitaie imaju obUk povrsina spojenih dviju iz­duzenih kugli (81. 22) jli aka se nacrta na papirL!, dobi­

ja S0 ob!ik izduzene osmic8. p-podljuska ima 3 p-orbitale kOje su rasporedene u

pravcu osa prostornog koordinatnog sistema. Oblljezavaju S8 sa:. Px koja se prostire u pravcu x-ose

(81. 22. a), Py S8 prostire u pravcu y-ose (SI. 22, b) i Pz prostire S8 u pravcu z-ose (81. 22c)_

d i f-orbitale su slozenljeg -oblika. d-podljuska ima 5 d-orbitala, a f-podljuska lme. 7 f-orbitala.

U jednu orbitaiu 58 moze smjestiti 1 ill 2e·. Ako je u orbitaii 1 cr, onda js to e!ektron sa nesparenim spinom

(Sf. 11). Aka 58 u orbitaii naiaze 2e- ani imaiu suprotne smjero­

ve obrtanj3, to su eiektroni sa sparenim spinom (81. 12). Rjjec spin js iz eng!eskog jezika i oznacava obrtanje. U he­mill se pojam spin odnosi na smjer magnetnog polja koje nastaje oko eleklrona koji se obr6e (rotira) pri linijskom kre­tanju (translaciji) oko jezgra.

Radi prakiicnosti, pri pisanju elektronske kofiguracije, orbitale S8 predstavljaju kUClcama (kvadratiCima) a eiek­

troni, radi isticanja spina, strelicom.

45

SI, 21. - Oblik s-orbitaie

(a-sfemosimetricni, b-kruinica)

a

b

Yl#.~ ___ Yk3~ 7!~x C7!~---x z;; I Z, i

c Sf, 22. - Oblici [)-orbitaia

(a-px' b-py' c-p)

Stika 23. - Elektroni U orliitaiama

sa nesparenim .spinom

SI. 24. - Elektroni sa sparenim spinom

46

Prilikorn pisanja rasporeda elektrona U orbitalarna vrijedi Hundovo pravilo;

dva eiektrona ne mogu zauzimati istu orbitalu dok Bve orbitale ta podljuske ne sadrze po jedan e!€ktrf)n~

4.8.8. Pisanje elektronske konfiguracije

Rasporedivanje elektrona u elektronskom omotacu zove S8 eiektronska konfiguracija. Dna S8 pise obje­dinjavanjem svih pravila popunjavanja Ijusaka, pod/jusa­ka i orbita!a koja su objasnjena.

Za pisanje rasporeda elektrona koristi S8 sljedeci na~ em:

i eita se: "dva pe tr;", gdje je: E·' 2 redni broj Ijuske

$; p podljuska u kojoj S8 nalaze elektroni ® 3 broj elektrona u podljusci

Primjer: iIla,ptsali eiektronsku konfiguraciju atoma nitro~ gena (7N),

Ijuske podljuske orbitale

L,5e' 2s22p3 [ill rllfm K- 20' 1s2 [ill

Na sliei 13. predstavljeno je kako se popunjavaju ijuske, podljuske j orbitale uz primjenu svih pomenutih pr8.vila.

Rad; iakseg snalaienja u pisanju elektronske konfi~ glJ18cije, koriste se razlicite seme. Na slicj 26. je serna dijagonaia, a na slid 27. serna spirale.

4.8Jt Kvantni brojevi

Vrijednost energije elektrona odredena je njegovim pofozajem u elektronskom omotacu, a izrazava se kvantnim brojevima. Postoje cetiri vrste kvantnih bra­leva ito:

N ,k· , 4 -t4fIHlll-ffil--'"

\ dllHll!-IllHll!--Iru- ,,'"

j ''-I.ID---------- .,' /

M .' 3 "-;,-lllI--ffH-1111--- 3p'

II ,~ffIHID--Illl-- 'p' , .L.

III \--{ffi- ... -.. --~.- 2s"

i ..!$... --{ffi .. ~----- h'

St. 25. - Elektronska

konfiguracija

K 'jS

o ';)$

SI. 26, - Serna dijagonala

SI. 27. - Serna spirale

Struktura atoma -~---.--..

n - glavni kvantoi broj

Odreduje energiju elektrona kOja se odnosi na Ijusku, Za K Ijusku n=1, za L Ijusku n=2 ltd

I - sporedni iii orbitalni kvantn! broj

Odnosi S8 na energiju podljusaka, odnosno orbitala koje cine tu podljusku. s~podljuska ima vrijednost ovog broja 0, p-podljuska 1, d-podljuska 2 i f-podljuska 3;

m t - magnetni kvantni broj

Odnosi se na orijentaciju orbitala u prostoru. Njego­va vrijednost zavisi od orbitalnog kvantnag braja j maze bitl od '/ do +/ ukljucujuCi I vrijednost O.

ms - spinski kvantni broj

Odnasi se na energiju e!ektrona kaja zaVls! od njegovoq rotacionog kretanja, ad rotacije oka sopstvene ase. Obziram da postoji obrtanje u smjeru kretanja kazaljke na satu i abrnuto, ovaj broj moze Imati vrijednosti + 1/2 i -1/2.

Koristenjem kvantnih brojeva moze S8 adrediti palo­zaj svakog elektrona u elektronskom omatacu pojedina­cno, ali j procijeniti ukupna energija svih elektrona. U po~ retku e!ektrana postaj! apso!utni red, 0 cemu govori Pa­ulijev princip iskljucenja, kaji g!asi:

U eiektronskom omotacu ne postoje rive. eiektJ."o~ na koji imaju istu vrijednost energlj2'; odnosno riC­

pastols dV8 etektrona koji imaju istu sva cetiri kvantna broja.

Pregled vrijednosti kvantnih brojeva dat je u tabeii 2.

Tabela 2. - Vrijednosti kvantnih brojeva

U tabell SU, radi prastora, umjesto vrijednosti za spin~ ski kvantni broj + 1/2 i ,112 koristene strelice.

47

n::: 1, 2, 3, ... 7

1:::0, 1,2, ... n~t

m i !:: od - i do +!

ms = +112 i -112

Na osnovu pravila mugu se na~

pisati kvantni brojevi biio kog

ele/drona u atomu. Na primjer,

Iwd atoma 1H:

Atom helija (He) [rnfi :2 efektro·

na. Ptvi elel(trvn irna isie I<van·

Ine brvjeve kao elektron atoma

H, a drugi efektron se razlikuje

u vrijednostf spinskog kvantnog

broja, cija je vrijednos! - tl2.

I elektron

If efekiron

n

0

0

mj m, 0 +112 0 ~112

48

4.8.10. Elektronska konfiguraeija i osobine elemenata

Oktet elektrona imaju atomi plemenitih plinova: neon (Ne), argon (Ar), krlpton (Kr), ksenon (Xe) I radon (Rn), Njihovl atomi ne mogu preci u stanje veGe stabi!nosti ~

manje energije nego sto jesu. Atomi svlh ostalih elemenata imaju takvu elektronsku

konfiguraciju da S8 njenom promjenom maze postiei sta~ nje manje energlje - ve6e stabllnost!. Izmjene su usmje· rene na to da se u posljednjoj Ijusel postigne oktet elek· trona, Lakota sa kojom se to postize uzima se kao mje­rHo hemijske reaktlvnosti elementa. Aka se oktet elek­trona postize iakse, elemenat je reaktivniji, a aka se oktet

elektrona postize teze, eiement je manje reaktivan. Oktet elektrona atomi mogu postlei na dva nacina:

$ Otpustanjem elektrona iz posljednje ljuske, pri cemli pretposljednja Ijuska postaje posljednja lima oklet elektrona. Prj tome ad atoma (nenaelektrisanih ces­tlea) nastaju pozitivno nalektrisane cestice.

• Primanjem eiektrona u posljednju Ijusku do okteia elektrona. Pri tome nastaju negativno naelektrisane cestice.

Energija potrebna da se udaljl jedan elektron Iz po· sljednje Ijuske aloma nazlva se energija jonizacije. Energija jonizacije se izracava elektronvoltima (eV) iii kJ/moL

Primanjem elektrona oslobada se energija.

Elektronska konfiguracija

atoma elementa odreduje 050-

bine e/ementa. Atomi imaju

maksima/nu stabilnost ako u

posljednjoj Ijusci imaju oldet (Be-) elektrona_ Ovo pravilo ne

vrijedi za elemente koji imaju

jednostavne atome kod koj;h

se popunjava prva i kod nekih druga ljuska: hidrogen (H), he/ij

(He), litij (Li), berilij (8e).

Otpu.stanje elektrona ie kara­

kteristicno za atome meta/a, pa se energija jonizacije koristi za

istjeanje re~ktivnosti metala.

Ako je potencijal jonizacije ma­

nji, meialie reaktivniji.

Primanje elektrona je kara­

kteristicno za atome nemetafa.

Alw je koliCina osfoboaene energije veca, nemetafi su rea­

ktivniji.

A - Zaokruziti siovo ispred lac"og odgovora

1. Jedinicni nabo} je: a) 1,6xW'9C c) 6,25xl0 18p+

2. Mass protona je: b) 1,673)(10-27kg c) 1,660x10-24g

3. Maseni bra} se pise simbo/u elementa sa:

aj gomje lijeve b) gornje desne c) donje IJjeve strane

4. p-orbitala moze primitf: a) 2e- b) 6e

5. Energija elektrona u podljusci zavisi ad:

a) udaljenosti ad jezgra b) oblika putanje c) smjera obrtanja

Struktura atoma

B ~ Zaokruiiti taean odgovor

6. Izotopi su atom; koji imaju isti bra} protona i efektrona: da 7. Osnivac kvantne teorije je Ajnastajn: da 8. U elektronskom omotacu mote biti 7ljusaka: da 9. s-orbitala je sfemosimetricnog oblika: da 10. sporedn; kvantni bra} se odnosi na orijentaciju orbitala: da

c ~ Dopuniti prazna mjesta u zadacima

11. Koliko fma protona u 1 kg protona:

Dato je: m(protona)=lkg; m(p+)=1,673x1lJ27kg Tral: sec N(p+).~?

D ~ Spojiti lijevu i desnv strarar

12. a) K;r; f) Kvantni brojevi b) deuterij gj maseni broj c) Pauli h) izotop; d) energija jonizacije i) radioaktillnost ejA j) metali

E - Popuniti prazna mjesta

13. Napisati eJektronsku konfiguraciju atoma

N-2e"

M·

L - Be'

~DD--D~ LJ ' i U

F - Popuniti prazna mjesta u tabe!!

a i b i c i d, e i

14. Napisati kvantne brojeve M-ijuske atoma mangana (25Mn):

3SIITJ 3Prn:I!IIllJ

ne ne ne ne ne

49

50

5. PERIODNI SISTEM ELEMENATA

Krajem XVIII vijeka Lavoazije je sastavio tablicu u kojoj je bilo 30 elemenata. U prvoj polovini XIX vijeka bi· 10 je poznato aka 60 elemenata. Tada S8 razvrstavanju elemenata poklanjala posebna paznja. PNa znacajnija podjela elemenata je bila podjela na metale i nemetaie. Ova podjela S8 koristl i danas. Ovo je gruba podjela i ne moze zadovoljiti potrebe hemije. Potrebno je razvrstava~ nje u manje grupe sa vise zajednitkih osobina. Bilo je mnogo pokusaja razvrstavanja Glemenata i koristeni su razliCiti kriteriji.

5.1. Pry! pokusaji klasifikacije eleme",,,ta

Njemacki naucnik Deberajner (Jotlan Wolgang Do~ bereiner) je 1829. godine dosao do pravile Dv­kazao je da elementi imaju sHene osobine ako S6 rnogu svrstati u grupe po tri elementa, ali taka da relativna atomska masa srednjeg elementa bude aritme1!cka sre­dina relativnih atomskih masa krajnjih elemenata.

Kao prirnjer S8 mogu uzeti elementi:

Li Na K

Ar(Na)

Ar(Li) = 7 Ar(Na) = 23 Ar(K) = 39

Ar(Li) + Ar(K) = 7 + 39 = 23 2 2

Osabine litija (Li), natrija (Na) i kalija (K) su vrlo sli· ene.

Slicno je kod berilija (Be), magnezija (Mg) i kalei;a (Ca).

Engleski naucnik Njuiends (J. A. R. Newlanas) js do­sao do pravila oktave. Redanjem elemenata po rastu~ tim "atomskim teiinama" dobiva S8 niz u kome su prvi i osmi e!emenat s!icnih osobina.

Na primjer:

7 9 10 12 14 16 19 23 24 27 28 31 32 35 39 40 li Be B C N 0 F Na Mg AI Si P S CI K Ca

(Iznad simbola oznacene su vrijednosti relativne atofn~ ske mase).

U prou6avanfu elemenata pIVO

je potrebno izvrsiti klasifikaciju,

razvrstati eiemente u grupe sa

sta je moguce vi.5e zajednickih

osobina. To se u hemiji radi od njenog pocetim.

Kada je u hemiji prifwacena

Daltonov8 ai'omska teorija i te­

orija 0 "atomskim teiinama ",

kakn se danas nazivafu relati~

vne atomskB mase. One BU se

u razvrstavanju eiemenata ko­

ristile law NIno obi/leije e{eme~

naia. Uoceno jt) do. izmeau

"alomskin lezfrw" i osobina ele­

menata pos[oji zavisllOsi.

Deborajnel

Deberajnerovo praviio {nj"ade

se moglo prilmj'enitf sarno na

manji braj e/emenata.

Pravito oktave vnjedi za samo

neke e/emente.

Periodni sistem elemenata

5.2. Zakon periodicnosti

Ruski naucnik Mendeljejev (Dmitrij Ivanovi6 Mende­Ijejev, 1834·1907.) je nastavio rjesavanje problema koje su zapoceli Deberajner Njulens I mnogi drug! naucnici tog vremena. Rezultate svoga rada 1869. godine sateo je u zakon periodicnosti, koji g!asi:

aka se elementi redaju po rastucim relativnim atomskim masama, osobine eiemenata kao i 050-

bine i oblici njihovih spojeva. pravilno sa mije­njaju i periodicno ponavljaju.

Ovaj problem u hemiji je rijesen kasnlje, kada js ut­vt'deno da bitno obiljeije elementa nije relativna atom~ ska masa nego atomski i!i redni broj. Zbog toga je zakon periodicnosti izmijenjen i danas g[asi:

Osobine eiemenat.n kao j osob!ne ! oblici njihovih spojevCi. j pravilno se i periodicno ponavlja-iu, aKO se element! po rastuc-im atolnskim. brojovimu.

5.3. Tablica periodnog sistema elemenata

1869. godine bila su poznata 63 elementa. Njih je Mendeljejev razvrstao u tabHcu koju je nazvao tablica periodnog sistema elemenala (PSE). Kasnije atkriveni elementi su imali svoje mjesto u tOj tablici, pa se i danas koristL Postoji vise mogu6nosti obiljezavanja nizova i razvrstavanja elemenata.

Mendeljejev je, koriste6i zakon periodicnosti, do tablice PSE dosao na sljedeCi naCtn. Redao je elemente po ras­tu6im "atomskim tezinama". Elemente sa slicnim osobina­rna stavljao je jedne ispod drugih. Mendeljejev se strego pridrzavao zakona periodicnosti. Osobinama e!emenata js davao prednost prilikom smjestanja u tabHci, jer je bio SI­guran da se osobine e!emenata pravilno mijenjaju i peri­odicno ponavljaju.

Mendeljejev je, pored ostalih, ostavio slobadno mjes' to u tablici PSE ispod silicija (Si). Elementu je dao naziv ekasilicij i simbol (Es). Na asnovu zakona periodicnos· ti predvidio mu je i asabine. Kasnije je otkriven taj ele~ ment i nazvan je germanij (Ge), Gije su osabine date u tabeli 3.

51

Pravilo trijade i pravifo oktave

su ukaza/f da izmedu osobina e/emenala i relativniti atom­

skih masa postoji povezanost.

Menedeljejev

Primjenom zakona periodi­

cnosti fwd nekih efemenata se

javljaju nefogicnostL Tako je

Mende/jejev stavio argon (AI)

ispred ka/fja (K), fako je

Ar(Ar)=39,95 veea od

Ar(K)=39,01. Mendeljejev je

sma/rao da je ovo odstupanje

posljedica neprecizno odrede­

nih relativnih atomskih masa.

Otkrivanjem novih elemenata

utvrdeno 1e da ovakvih odstu­

panja fma jOs.

52

Osobine Predvidio Eksperimentalno

Mendeljev utvrdene

Baja Siva 8ivobijela

Ret atom. masa 72 72,6

Gustina 5,5g/cm' 5,47g/cm'

Gustina oksida 4,7g/cm3 4,703g/cm3

Tabela 3. - Predvidene i utvrdene osobine germanija (Ge)

5.4. Grupe i periode u PSE

U tablici PSE raztikujemo dvije vrste redova iii nizo­va, to su: perlode i grupe (81. 28).

1

fa f _ ,--,

~ t "OO'f/'>' t "',lIl:~

lfa

G-Iavni etem€toH a-podgrupe

Itt. IVa v.

U tablici PSE pojaviJa su se i prazna mjesta, Mendeljejev je

ostavljao neka mjesta prazna, jer je bio siguran da mnogi ele­menti nisu otkriveni. Za te ele­mente koje je predvidio i osobi­

ne se bitno ne razlikuju ad ut­

vrdenih osobina elemenata ko­

ji su kasnije otkriveni.

SI. 28. - Razdvojene grupe u PSE

Periodni sistem elemenata - --- -- --- --- ---- .. -~~

Periode su horizontaini nizovi u kojima su pore­dani elementi po ra-stucim atomskim brojevima.

53

Svaka perioda poeinje alkalnim

metalom, a zavrSava halogenim

elementom. Posfije halogenih

U tablici PSE ima 7 perioda i oznacavaju S8 brojevima elemenata su plemeniti gasovi.

1, 2, 3, 4, 5, 6 i 7. Periode se dijele na male, to su 1, 2 I 3. Velika periode su 4, 5 i 6. Sedma perioda je nepopunjena. Elementi podgrupa A, nazivaju

Grupe su uspravni nizovi u kojlma sa nalaze efe­menti sa siicnim osobinama.

Grupe se dijele u podgrupe: A, B i C (81. 28). Kod atoma glavnih elemenata popunJava se poslje­

dnja Ijuska i to s i p-podljuska.

Kod prelaznih elemenata popunjava S8 u atomima d­podljuska predzadnje Ijuske.

Unutrasnji prelazni elementi imaju atoms kod kojlh se popunjava f-podljuska unutrasnje Ijuske.

Cj:f'

~ l:-• fN,; ~g

,.

K ell: I I ""

Rb $, .' s-p""-' I; Fe I Cs Sa 'i ;; .. 1;, /;'I'·0'1 8ml'·I·j,I.III+,I, . i· I····,

e, ,,,'+,·,V I:;", IF. i"l,; ,,,.J,>,,hd·,I··I.. I, I·; "

I,.

S8 glavni elementi.

Element; B-podgrupa nazivaju prelazni elementi.

Elementi C-podgrupa nazivaju

se unutrasnji prefazni element/.

U PSE ovi elementi se pose­bno izdvajaju pod nazivom lan­

tanidi i aktinidi

He'

Be N 0' F N,

AI i P S C! Ar

.. Cia Ge 1\ , S, Sr Kr

I", (i- I, I···· In n b Te- J , , i;~- I, '" I I" , p o·

0 t,Rn

I, ',M

SI. 29. - Tab/iea PSE sa objedinjenim podgrupama

5.5. PSE i elektronska konfiguracija

Izmedu tablice PSE j e!ektronske konfiguracije pos­toji podudarnost - identicnost. To se moze zak!juciti iz sljedeceg: • U PSE ima 7 perioda, u elektronskom omoiacu ima 7

Ijusaka • U periodama moze biti: 2, 8, i 8 i 32 elementa, a u Ijus~

kama 2, 8, 18 i 32 elektrona.

Detaljnijim uporedivanjem podudarnost je jos uoc!ji~ vlja (81. 29).

Hidrogenom (H) pocinje prva perioda, a kod atoma H se poeinje popunjavatl prva Ijuska (1s1). Helijem se za­vrsava prva perioda, a kod aloma He je popunjena prva Ijuska (1s2).

Utijem (U) pocinje druga perioda, kod atoma Li se po­elnje popunjavati prva Ijuska. Poslije Li dolazi berillj (Be)

Element; kod cijih se aloma po­

punjava s-podljuska zadnje ljuske Cine e/emnte s-bloka .

Elementi p-bloka imaju atome kod kojih se popunjava p-po­dljuska zadnje ljuske.

Kod elemenata d~bloka u ato­

mima se popunjava d-podljus­

ka predzadnje ljuske. f-blok ci­

ne element; kod kojih se u ato­

mima popunjava f-podljuska unutamje ljuske.

54

s-blok p-blok (oslm He)

1

~ ~ He

2 2s • • 2p LiISe d-blok B I C I N I 0 I FINe

3 3s 3s

NalMg AI I SI I PiS I CII Ar 4 4s 3d 4p

K ICa Sci TI I V I Cr IMnl Fe I Col Ni I CulZn GalGel AsTserSrTKr 5 5s 4d 5p

RblSr Y I Zr INblMol TciRulRhlPdlA9ICd In ISnlSbl Tel J IXe 6 6s 5d 6p

Csi Ba Lui HfiTalWIRelOsl Ir IPtlAulHg TI I Phi BI I Pol At I Rn 7 7s 6d 7p

FrlRa lrIRfIDE~l~~~MTI- r- I I I I I I

+-------~f-blok --------+.

5f

lLa , __ -- 4f Ilantanidi aktin'idi JAe ,

SI. 30. ~ PSE i efektronska konfigllracija

kod koga je popunjena s-podljuska. Poslije Be dolazi niz ad 6 elemenata (B, C. N, 0, FiNe) kod cijih se atoma popunjava p-podljuska druge Ijuske, Kod atoma neona (Ne) je popunjena druga Ijuska, a neonom S8 zavrsava druga perioda.

Natrijem (Na) zapoCinje treca perioda. a kod aioma Na S8 potinje popunjavati treca Ijuska. Zatim S8 ponav­Ija sve ono sto je pomenuto ked druge periods,

KaHjem (K) zapocinje cetvrta perioda, a kod atoma K S8 pocinje popunjavati s-podljuska cetvrte Ijuske. Nare­dni elemenat je kaleij (Ca), kod cijeg je atoma popunje, na s-podljuska. Iza Ca dolazi niz od 10 elemenata kod cijih S8 atoma popunjava 3d~podljuska. Poslije toga do­lazi niz od 6 elemenata ked cijih S8 atoma popunjava 4s­podljuska,

Kriptonom (Kr) S8 zavrsava cetvrta perioda, a kod aloma Kr je popunjena cetvrta Ijuska.

Rubidijem (Rb) pocinje peia perioda. a kod aioma Rb S6 pocinje popunjavati peta Ijuska. Dalie S9 ponavlja sve

ana sto je reeeno kod cetvrte periode.

Cezijem (Cs) poeinje sesta peri"

ada, kod atoma Cs se poeinje

popunjavati sesta Ijllska. Pos/ije

Cs dalazi barij (8a) kod koga je

popunjena 6s"podljuska. Iza ba­

rija slijed! niz ad 14 elemenata

lantanida kod kojih se u atomi"

ma popunjava 4f-podljus«a. Po­tom sfijedi niz ad 10 elemenata

kod kojih se u atomima popunja­

va 5d-padljuska. Zatfm dalaz/ niz

ad 6 elemenata kod CiPh se ato­ma popunjava 6-podljusl<a. Ses­

fa per/ada se zavrsava radanam

(Rn), a kod atoma Rn je popu­

njena sesta ljuska.

Francijem (Fr) zapoeinje sedma

pedoda, a kod atoma Fr se poc;­

nje popunjavati sedma I}uska.,

Ponavlja se ana sta }e reeena

kad elemenata seste per/ode, S

tim sto }e sedma perioda nepo­

punjena.

Periodni sistem eiemenata

5.6. PSE i osobine elemenata

Poznavanjem PSE umnogome s6 olaksava proucava­nje e!emenata. Na osnovu polozaja elementa u PSE mo­ze S6 zakljuCiti koje su mu bitne osobine. Za sada 68 biti objasnjene promjene meta!nih i nemetalnih osobina, ali je to Isto taka znacajno kod objasnjenja tipova veza koje gra­de atomi pojedinih elemenata, tipova spojeva, valencije, oksidacionog broja itd. To ce biti objasnjeno kasnije.

8itne veHcine atoma, koje odreduju osobine eleme~ nata su: precnik atoma, potencijal jonizacije i koeficijent elektronegativnosti po Polingovoj (Linus Pauling, 1901~ 1994) skalL Za glavne elemente (osim plemenitih plino-

va) ove veHcine date su u pregledu (SI. 31).

55

Poling

~li----rO'6910'07-~~1 O,07~- f 0,07 -~:(Y-!'-; Be 1.:; I II 2.0 C 2.5 N 3.0 I 0 3.5 I ~ 4,0 I 9,32 j 8,3() _ .. 11,~" ___ 14,54 __ , ! 15,~ ,,_1 17.4,, __

0.]6 1 0,12 O.ll : O,ll To.JO i 0,09 I MIl, l.~ ,Ali 1,5 Si 1,8 'P 2,' : S 2.5 1 CI 3,0 ,

.7'64_~J.-'~~' 8,15 1110.55 "10,36 _.J 13~Ol "

0,15--I 2 Li 1,0

5.39 I 0.18

3 Na 0.9

0,19 10,12 0,12 0,]2 10,11 1 0 ,11 .

Ca l.() i Gale 1.6 Ge l,'l I As 2,() I 5e 2.4 I Br 2.8 ,

5.14

O.2~ 4 K 0.8

6.11 I 6.0 8,13 i 10,0 "19.75 1}~88 -~--~'15 0.14 ! 0,14 0,13 10.13

Sr 1,0 ,In 1.7 Sn 1.7 i Sb 1.8 Te 2.1 I ,J 2,4

! 4,18 15,69 _15,79 7,33 _____ .I_~ __ l~y~~ ____ 1 10.44 ~.~_I

r- ,:!,3l4 . 0.24 I

, 5 Rb 0.8

6 0.26 0.22 I 0.15 0,15 1 0.15.. 1 0 .,5 1. ' Cs 0.7 Bill OS I TI 1,8 Ph 1,8 i Bi 1,9 Po 2.0 I At 2,2 I 3,89 5,21 f.6,11 7,j:2 _~,O: ___ I'L8".-:,4",.3,--_-". __ --

SI. 31. - Precnici atoma, potencijafi jonizacije i koeficijenti elektronegativnosiI gfavnih elemenata

!znad simbo!a efement3 je oznacen precnik atoma u nanometrima (nm). ispod simbo!E.l je oznacen potencijai jonizacije u eV, a sa desne stn3J1E',; je vrijednost ~,oefi6-jenta elektronegativnos1!.

PrecnH{ _. venCina atoma zavhi od atornskog broia. Na osnovu podataka (Si. 3'1) u jednoj grupi PSE pove­canjem atomskog braja pov8c;ava se precnik atoma. U jednoj periodi PSE povecanjern atomskog breja smanju­je se precnik atoma.

POjednostavljeno i siikovito, za glavne elemente je to vidljivo iz slike 32, Na osnovu podataka (SI. 31) moze se zakljuciti: poveca> njem atomskog broja u jednoj periodi iPSE, smanjuje S8

Poling je dobio Nobelovu na­

gradu za ilemiju 1954. godine,

a i 962. godine je dobio Nobe­

lovu nagradu za miL

, .

.*#:"'''' i@

•• ~IIi;·~;""". ., .' .. " "." " ;II! •• ,$ .. fI,"". SI. 32. - Velieina atoma gfavnih

elemenafa

56

precnik atoma, povecava se potencijal jonizacije, pove­cava se koeficijent elektronegativnosti. Metalne osobine slabe, a nemetalne osobine rastu (81. 34).

Pry! potencijal jonizacije je potrebna energija da se udalji prvi elektron iz posljednje Ijuske atoma. Poteneijal jonizacije zavisi od precnika atoma, odnosno atomskog broja. U jednoj grupi P8E, poveGanjem atomskog broja, smanjuje S8 potencijal jonizacije, metalne osobine su izratenije (81. 35).

U jednoj periodi P8E porastom atomskog broja po­tencijal jonizacije raste. Metaine osobine elemenata su slabije izratene (81. 34).

Poling je uveo koeficijente elei<tronegativnosti, napravio je skalu u kojoj fluor (F) ima najveGu vrijednost 4, a francij (Fr) najmanju 0,7.

Vrijednosti koeficijenta elektronegativnosti po Polin~ gavoj skali za glavne elemente date su u pregledu na sliei 31.

Na osnovu podataka (81. 31) mote se zakljuCiti: po­veGanjem atomskog broja u jednoj periodi P8E, smanju­je se precnik atoma, povecava S8 foeficijent elektrone­gativnosti, nemetalne osobine su izraienije.

U Jednoj grupi PSE povecanjem atomskog broja, smanjuje S8 vrijednost koeficijenta elektronegativnosti, nemetalne osobine su slabije izratene (81. 36).

U tabliei P8E linija: B, SI, As, Te i At dijeli elemente na metale i nemetale. Ujevo od ave linije su metali a de­sno su nemetali. Elementi u liniji iii neposredno ako lini­je ponasaju se i kao metali i kao nemetalL

Elementi koji su dalje ad ave linije imaju izrazitije me­talne osobine. Kod francijuma (Fr) najizrazitije su metal­ne osobine.

8to su elementi dalje udesno od pomenute linije, to su izra.zenije nemetalne osobine. Najizrazitije nemetalne osobine ima fluor (F).

Nemetalne osotdne

Metalne osoblne

SI. 33. - Metali i nemetali u PSE

9 t F

~ 8·1 f/ 71' N

~ ! VJ 6 -: ,c ~ sj B < 4~ )e

3 L_~lr_~. ~~ o 5 10 15 20

Potencijai jonizacije u eV

Sf. 34. - Zavisnost potencijala

jonizacije od atomskog

broja u period; PSE

60~ 0 501 Cs

D

401 I Rb ~

30~ w E

I

0 20~

101 K « oL ..

3,5 4,0 4,5 5,0 5,5

Potencijal jonizacije u eV

SI. 35- Zavisnast potencijala

jonizacije ad atomskog

broja u grupi PSE

, 60i

0 501

J

"' ! \

401 , ,

! ,

-" Br w 30t \ E

20~ 0

101 CI

« . -. F oj ~~~,

" t "'---r-2,0 2,5 30 3,5 4,0

elektronegatlvnost

Sf. 36. Efekronegativnost

u grupi PSE

A ~ Zaokruiiti slovo ispred tacnog odgovora

1. Do pravila trijade dosaoje: aj Deberajner bj POling c) Mendeljejev

2. Grupe sue a) horizontaini b) vertlkalnl c) dijagonalni nizovi

3. Kod atoma elemenata B-podgrupa popunjava se: a) d-podljuska b) p-podljuska c) s-podijuska

4, U jednoj grupi PSE povecanjem atomskog braja preenik atoma se: a) povecava b) smanjuje c) ne mijenja 58

5. U jednoj period; PSE porastom atomskog braja nemetaine osobine:

a) rastu b) opadaju c) stagniraju

B ~ Zaokruiiti i£lcan odgovor

6. Mendeljejev je u radu koristio atomske brojeve:

7. Velike periode su 3, 4, 5 :

8. Eiementi f-bloka SLI prelazni elementi:

9. Koeficijent elektronegativnostf izraiava se u e\l:

10. Metali S8 nalaze na lijevoj stram' PSE

C - Popuniil prazna mjesta

II. Nikl ima atomskl braj 28 (28M).

da ne

da ne.

da ne

da ne

da ne

Efektronska konfiguracija ja: N __ _

Na osnovu eJektronske konfiguracije se zakljucuje:

12.

11/1 ____ _ Nikf spada u "~~_ periodu, ~~~

podgrupu, ~ ___ . b/ok, ~~~ __ _

efemente, a po osobinama je:

aj meta! b) nemetaf

D -- SpojW lijevu i desnu slranu

a) Nju/ends f) horizontalni nizovi a

b) aktinidi g) pravilo oktave b i

c) periode h) prelazni elementi c

d) Poling i) elektronegativnost d I

e) B - podgrupe j) f -- blok e i

57

58

E - Dopunitiprazna,mjesta u recenicama

13. Kee! atoma eiemenata B~podgrupa -_____ ______ popunjava se

_____ ~ ____ u jednoj periodi PSE ___ _

__ . _____ aloma, ______ se' _____ ~ jonizacije ____ _

se ... elektronegativnosti. Metalne asobine _____ ~_____' a

F - Popunitl tabe/u

~-

/';[O:TiSki Podgrupa

bmi EiBl<tronska konfiguracija po podljuskama

12 1s22s22pp3s23pp3d"4s2 3,

--B

53

I ---,-

j,?2s22pR3s23{i'3d104s24{i'4d'°4f'5s25{i'6s2

------

S\/aki ta6an odgovor vrednuje se sa jednim bodom.

58 odreduje na osnovu jednaCine: ocjena= Z ·5 o

N _. ostavreni bra} bodova; No -'inoguc; bro} bodova

Hemijske v~ze

6. HEMIJSKE VEZE

Atomi plemenitih gasova imaju u posljednjoj ljusci (osim He) osam elektrona - oktetnu elektronsku konfigu­raciju. Atomi ovih elemenata su stabilni. Atomi svih osta­lih elemenata imaju u posljednjoj ljusci manje elektrona od oktetne elektronske konfiguracije. Svi ovi atomi mo­gu postiCi stanje veGe stabilnostl - manje energlje. U te2-nji da S8 postigne veGa stabHnost, izmedu atoma se vrsi razmjena ili novi razmjestaj elektrona sto uzrokuje pro­mjene, zbog kojih S8 atomi udruzuju iii povezuju. Taka

dolazi do ostvarivanja hemijskih veZB .

6.1. Jonska veza

Jonskom vezom povezuju se atomi metala i atomi

nemetala. Metali imaju mali potencijat jonizacije, pa se iz atoma

metala moze udaljiti elektron koristenjern relativno male kolicine energije. Udaljavanjem elektrona iz atoma meta­la nastaje pozitivno naelektrisani jon iii kat jon.

Nemetali imaju veliku vrijednost koeficijenta elektro­negativnosti, pa atomi nemetala mogu primiti elektrone, imaju izrazen afinitet prema elektronima. Primanjem elei<trona, od atoma nemetala nastaju negativni jonl iii

anjonL Izmedu raznoimeno naelektrisanih jona djeiuju pri­

vlacne Kulonove (Coulomb) sile, ostvaruje S8 veza. Obzirom da S8 veza ostvaruje preko jona, naziva se jon­

ska veza. Kao primjer se mOle uzeti v8zivanje atoma natrija

(Na) i hlora (CI), pri cemu nastaje natrij-hlorid (NaCI) iii kuhinjska so. Oa bi S8 objasnilo vezivanje atoma ovih elemenata, treba nap'lsati nj"lhovu elektronsku konflgura­

clju:

Na ~."--- Na+ + 1e=l 2.6.1 2 6 [' \~._-.J

C!+1e· --~¥ C! I 2,8,7 2,8,6 J

59

Postoji vise mogucnosti veziva­

nja aloma iii vise tipova hemij­

skih veZl1, a to su:

Jonska veza - vezuju se atom!

metaia i nemetaia

Kovaientna veza - vezuJu 5e

medusobno atomi nemetala

Metalna veZEl - vezuju se me­

dusobno atomE meta/a

Kada atomi nemetala prime

elektrone, osiobaoa se energij2.

Osfoboaena energija is veea OG'

energije kojn je uirosenD d{1 Sf'

efektron oavoji od atoma rneta­

lao Ukupna. energija je manjc

sto je i osnovni uzrol( prefaska

elektrona sa atornn metals. tla

atom nemetala. Qktetna elel<­

tronska konfiguracija posfjednje

Ijuske nastaiih jona js posljedica

tog preiaska.

Udaljavanjem Ie iz [reee (/Vl)

ljuske, atom Na gUbi tu /jus/G.!.

pa mu je druga (L) ljuska sada

posljednja ijusiw koja ima okte·

tnu elektronsku konfiguraciju

(8e). U eie}(tronskorn omotacu

sada ima 100··, a L! jczgru

je l1p~, pa je ad neuimlnoy ati)­

rna nastao pozitivan ,ion (Na' j.

Primanjem 1 e od alOma N2,

atom CI popunjAva svoju tteeu

(M) ljusku do o/<tetne efektron­

ske konfiguracije. U eiektron·

skarn omatacu atoma CI sada

{rna 18e", doleje ujezgru 17pi.

pa je ad neutra/nog atoma nas­

tao negativan jon (et J-

60

Spajanje atoma Na i atoma GI se Luisovim formula­rna pise na sljede6i nacin:

Broj elektrona koje otpustaju atomi metala i broj elek­trona koje primaju atomi nemeta!a moze biti razlieit. Ra~ di toga u nastajanju jonske veze moze ucestvDvati razH~ Cit braj atoma, Kao primjer S8 moze uzeti spajanje ato­ma kalija (K) i sumpora (S).

Atom S moze primiti 2e- do postizanja oktetne konfi­guracije. Atom K moze primiti 1 e'. Zbog toga se sa 1 ato­mom S vezuju 2 atoma K.

I 2K --~ 2K+ + 2e-'

2,8.8,1

--~~ I S + 2,,-

2,8,6 s2-1

2,8,8 -.J

K~.Sr+\"K ••

Promjenorn elektranske konfiguraclje pri nastanku hemijsklh veza bltno S8 mijenjaju osobine e!emenata. Na primjer, natrij (Na) je vrlo reaktivan metal, nepostojan na vazduhu a sa vodom reaguje vrlo burno. Hlor (GI) je gas j jedan od najopasnijih otrova. Njihovim spajanjem nasta­je kuhinjska so, kaju svakodnevno koristimo u ishrani. SHeno se desava kada se spajaju i drugi elementL

6.1.1. Jonska kristalna resetka

Naein na ko]t je objasnjeno povezivanje atoma Na i CI, kao i atoma K i S je pOjednostavljena. U procesu nastanka hemijskih veza izmedu atoma, nemogu6e je izdvojiti 1 atom Na i 1 atom GI. U tom procesu ucestvu­je ogroman broj atoma Na i GI i nastaje ogroman broj jo­na Na+ i C!-.

Izmedu njih djeluju Kulonove sile. Istoimeni joni se odbijaju, a raznoimeni se privlace. Zbog toga u prostoru

Americki hemicar Luis (Gilbert

Newton Lewis, 1875-1946)

uveo je oznake iii formule koie

se i danas koriste kod pisanja

nastanka hemijskih veza i nazi­

vaju se Luisove formule. Luis

je jezgro atoma i dio elektron­

skog omotaca koji se ne mijenja

kod ostvarivanja hemijskih veza

oznaeio simllolom efementa

Efektrone iz poslijednje Ijuske iii

valentne eJektrone koji ucestvu­

ju U ostvarivanju hemijske Veze

oznaCio je tackicama oko sim­

bola e/ementa.

Hemijsko vezivanje atoma nije

prosto mehanic/w povezivanje

atoma, nego proces u kame se desavaju bitne promjene tvar!,

vrse se hemijske promjene

tvari iii hemijske reakcije.

81. 37. - Presjek jonske

kristalne resetke

gdje nastaju joni, dalazi do pravilnog prostornog raspore­

da tih jona. Tako nastaje kristalna resetka. Obzirom da resetku cine jonl, naziva se jonska kristalna resetka.

Aka S8 u jonskoj kristalnoj raseci posmatra stanje bi-10 kog jona, anda S8 vidi da je svaki jon okruien sa svih strana jonima suprotnog naelektrisanja. Radi toga S8 jon nalazi na jednom mjestu, adnosno vibrjra aka jedne ta­cke, ali 58 ne moze odatle udaljiti. Kada se najsitnije cestlee tvar! ne krecu, onda je to Gvrsto agregatno sta­nje. Jonski spojevi su cvrste tvarl.

Razlika medu jonskim spojevima potite od razlika u gradi jonske kristalne resetke. Tipovi kristalnih resetki se

odreduju prema elementarnoj celiji kristalne resetke. To je najmanji dio kristalne resetke ad kaje se maze izgraditi ei­

tava kristalna resetka periodicnim ponavljanjem. Elemen­

tarna celija NaCI je kocka. Ivice kocke su ujedno i smjero­vi u kojima se ponavljaju elementarne cellje j nazivaju se ase kristalne resetke. Na mjestu gdje se sijeku ose, nala­ze se jani, i ito je evor kristalne resetke (81. 38).

Postjl sedam kristalnih sistema, kod kojih su ose razli­cite j sijeku se pad razlicitim uglovima. Kristalna resetka NaC! spada u kubicne sisteme. U avam sistemu su sve ase iste i sijeku se pod uglam ad 900

• U kubicnam siste­mu postoje 3 vrste elementarnih celija: jednostavna, plosno centrirana I prostarna centrirana (81.38). Elemen­

tarna telija NaGI je plosno centrirana (51. 39).

Jedan jon Na+ je okruzen sa sest jona GI', takode je je­dan jon CI" okruzen sa sest jona Na+. Braj jona koji okru­

iuju jedan jon suprotnog naelektrisanja naziva se koordi­nacijski braj. U kristalu NaGI koordinacijski broj Na+ i n jona je sest

Pored tlpa kristalne resetke, na cvrstocu kristala uticu i drug! faktori, kojt pojacavaju iii slabe privlacne sile izmedu jo­na. To su vellclna jona i kolicina elektriciteta jona.

" e '" Utl' Qe,,&" 1i\IS'. \\40®® c H,;W- ox;" f!'i'"

G>Q)~ -' MyIM,g,. N(N'.

~@@@ So pI!"" Sift" Clf(;r • ~'

@ ..., • Sf. 40. - Odnos preM cnika aloma i jona gJavnih elemenata ..

a

~ !/ / -~~~5;'

b

c

Sf. 38. - Efementarnc r:efUc

kubicnog sistema

SI. 39 - Elementarna tarija

NaC!

Joni metala su manji ad atoma

ad kojih su nastali, dak su }oni

nemeta/a veCi ad atoma neme­

tala ad kojih su nastaii (Sf. 40).

62

Aka su joni manji, kristalna resetka j8 tvrsca, i obrnuto. Ako je kolicina naelektrosanja jona veea, veGe su i privJa" cne sile izmedu jona, kristalna resetka je cvrsca. Mjefilo cvrstoee kristalne resetke je tacka topljenja. Aka je tacka topljenja visa, kristalna resetka je cvrsca.

Spo} Tac.1.

Spo} Tad.

Spo} Tac·1.1 uOC uOC u °C I

NaC! 801 NaF 998 MgO I 2640 I KC! 768 KF 857 CaO 2580 I

RbC! 715 RbF 750 SrO ,

2430 I I I

Tabe/a 4. H Tacke topljenja nekih jonskih spojeva

Jonski spojevi su krhti, !omljivi. Dalazi do pucanjEi krista!ne resetke djeJovanjem spo!jne mehanicke sile (81. 41).

Sf. 41. - Djefovanje spa/jne site na jonsku kristalnu re" setku

6.2. Kovalentna veza

6.2.1. Jednostruka kavalen!na veza

Aka u spajanju atoma ucestvuje po jedna orbitala It:

svakog atoma, onda je to jednostruka iii sigma n veztl. Najjednostavniji je primier spajanie dva atoma i'~roge­na (H) u molekul Ilidrogena (H,).

Prvo ie potrebno napisati elektronsku konfinuraciju atoma H da bi se utvrdilo koliko ima orbitala sa nesp8-

renim spinom, jer samo te orbitale grade kovaientnu vezu,

Aka se uporede ta6ka topljenja

fluorida j hlorida alkalnih metafa

(TabeJa 4), vid! se da fluoridi

imaju vise taake topljenja, jer su

ffuoridni joni manji ad hloridnih

jana. Isti uticaj ima i velitina ka­

(jana. Taka RbCI ima niiu taaku

tapljenja ad KG!, jer je jon manji

ad jana Rb·. NaCI fma najvisu

tacku topljenja, jer je jon Na+

najmanji. Uticaj kaliCine naelek­

trisanja jona na GvrstoGu kristal­

ne resetke vidi se iz vrijednosti

tacke topljenja oksida meta/a

113 grupe PSE. Joni: Mq?+, en""·, S/2T, ; 0 2- imaju dva jedi­

nicna naboja naelektrisanja, pa

SU, Kulol7ove sife vece, ktista/~

na resetlw je vece Cvtstoce, vi­

se SU tacke topijenja,

Krista/na resetka puca jer su ra­

zf10irneni jon! jedan naspram

drugog. Djelovanjem spoijne si­

Ie pomjemju S8 slojevi kristalne

reselke, pa {stoimenfjoll! dolaze

iedal? naspram drugog, prf i5e­

niL! djeluju odbojne site i puca

kristafn<:l resetka.

i<ovalentnom vezom vezuju 58

atomi nemetala. Ovi atomi u po~

sfjednjoj ijusci ima/v neke elek~

trone U orbitatama sa nespa~

nmirn spinom. Ove orbitale

atom! udruzuju. Nastaje vezna

moieJw/ska orbitaJa u ko}a}

elektroni fmaju manju energiju -

vecu stabiinos!. Na oval naCin

dolazi do smanjenja energije

efeklrona u oba atoma, sto je I

uzrok udruiivania oruita/a. Ve­

zna fT/olekulska orbitala je zaje­

dnicka za oba atoma - nastaje

kovaientna veZ8.

Hemljske veze

Spajanje atoma S9 moze objasniti na vise nacina:

a) Nastajanje molekulske vezne orbitale u molekulu (H2) maze se objasniti koristenjem na6ina oznacavanja orbitala (4.8.7):

H 15 ITJ H is tf H is OJ H is IT]

b) najispravnije je nasianak veze predstaviti pomo­cu elektronskih oblaka (4.8.7):

cr(5-5)

+

c) Elektronski oblaci S2 rnogu oznaciti pojednostav­Ijeno (4,8.7), pa se v8zivanje atoma H moze predstaviti na s!jedeci nacin:

0"(5 - S )

o d) Pomocu Luisbvih formula (6.1.) najjednostavnije

S8 maze predstaviti povezivanje atoma H:

, ..... r-, H' 'H ~.~ H:H --- H - H .... ~ Hz

Povezivanje atoma Ci u rno!ekul Cl<.> objasnjavR se na isti nacin kaa i kod povezivanje atoma H u molekul H2 ·

a)

CI 35lTIJ 3~ t *It tiL]

CI

i CI

63

Efektronski oblak vezne mole­

kulske orbitale prostire se

simetricno oko ase koja spaja

dva jezgra u mofekulu i ova ve­

za se zove sigma (u) veza.

Model mo/e/wla H;:

Aka se umjesto zajednickih

elektronskih parova korisie va- _

fentne cfte, dob/vaju se stru'

kturne formule,

Oslm s-orbitala, (l'-vezu grade i p-orbitale. Na primjer, spajanje

aloma hlora (Cf) u moleku! hlo­

ra (CI2), Elektranska kontigura­

cija atoma CI vee 1e pisana kod

abjasnjenja jonske veze (6." j

Kod.pisEmja e/ektronske konfi­

guracije po orultalama dovo­

/jno je napisati sarno konfigura­

dju posijednje ljuske. Atom CI

u posl/ednjoj /jusci irna jednu p­

orbitalu sa nesparenirn spi­

nom. Sa drugim atomom CJ

lIdruiuje tu orbitahl,

[ilJ WP 1m 35 I 3p, Uj

35 [tJJ 3p I t ~ I t mn

64

b) pomoou orbitala

cr(p-p)

C><J ~~

c) pomocu Luisovih formula

•• •• :CPCI: ----..-

$0 0$

s i p-orbitale se mogu spajati i nastaje jednostruka si­gma (a) veza. Kao primjer se moze uzet! spajanje ato­ma H i CI u molekulu HeL Elektronske konfiguracije i oblici orbitala su vee objasnjeni:

a)

H 15m H I

-""".~ I

[ill 3p [[][ITEI] ,

35 [II CI 35 CI

b)

H CI H - CI

8+(>Cl H CI H - CI

c)

•• -->-- H :CI: H - CI ••

Model mofekula Cf2

Ci - CI-~ CI 2

1sI!l.1 ,-:--+-i

[llJfTIT" 3p :: ~J ~J

Madei moiekula He!

Hel

3.2.2. Dvostruka kovalentna veza

U spajanju dva atoma nemetaia mogu ucestvQvati po dvije atomske orbitale jednog atoma koji imaju elektrone sa nesparenim spinom. Nastaju dvije zajednicke vezne molekulske orbitale sa sparenim spinovima. Taka se spa!a!u dva atoma oksigena (0).

a)

o [llJ2PrnIJ[]] o

II 0 o

b)

Aka sa veza objasnjava pomo6u Luisovih 'formula,

onda nastaju dva zajednicka elektronska para izmedu aloma.

65

Iz do sada navedenih primjera

vidf se da atom hidrogena posti­

ie stabilnu efektronsku konfigu­

raciju sa dva elektrona, jer atom

H Ima samo K~ljusku. Ostali ala­

mi postiiu oktetnu eJektronsku

konfiguraciju.

Napomena: Oksfgen je para­

magnetican, a to znaGi da u mo­

lekufu 02 fma i nesparenih eiek­

trona. Oval problem prevazf!azi

okvire ovog udibenika, pa 6e se korfstitf dvostruka veza.

25 [ill2P[f][IJ[] <' "

25 [ill 2P[ffiI][J]

Modef mofekufa O2

:0::0: -- 0 =0 -0 2 IiUll ••

66

3.2.3. Trostruka kovalentna veza

N 7

a)

N

N

b)

c)

35 [JJ 3p [JITIIJ ---

3s [ill 3p eLi t 111]

"Ii v • • : N~-)!,.·..o{{-e N! • • "N··· N" '" ... .

~--j

N

III N

Trostruka veza nastaje kada atom; udruiuju po tri orbitaJe u kojima su elektroni sa nespare­nim spinom, pri cemu nastaju tff zajednicke vezne mo/eku/­ske orbitale sa sparenim spino­virna. Taka se spajaju atom! ni~ trogena (N).

35 [ll] 3p [Jlt : till 35 [ill 3p ~[]ITJJ

Mode! mofekufa N2

6.3. Hibridizacija orbital a

Proces promjene orbitala naziva S8 hibridizacija or­bitala, a nastale orbitale nazivaju se hibridizovane Of­

bitale. Kod hibridizovanih orbitala elektronski oblak je pomjeren na jednu stranu jezgra, nije simetricno raspo­reden aka jezgra (SI. 42):

s-orbitala hibridizovana orbitala

Slika 42. - Hibndizacija orbitala

Kod atoma karbona (C) u hibridizaciji mogu ucestvova­Ii jedna s i iri p-orbilale iz druge Ijuske (SL 43). to je Sp3 (ei­ta se "es pe tri") hibridizacija". Nastaju 4 petpuno iste orbi­tale sa po jednim elektronom sa nesparenim spinom, Orbi­tale su tetraedarski rasporedene, ugao izmedu njih je 109°28'. Ova i druge hibridizacije atoma karbona biee de­taljnije objasnjene kod proucavanja organskih spojeva.

SI. 43. - Hibridizacija orbitala atoma C

Hibridizaci.ia orbitala atoma nitrogena (N) vrsi S8 talm sto orbitale iz druge Ijuske (622) mijenjaju svoj oblik. Od jedne s i tri p-orbitaie nastaju cetiri hibridizovane or­bitale (SL 44):

SI.44. - Hibridizacija orbitala atoma N

67

Orbitale se cesto mijenjaju pri

gradenju hemijskih veZ8. Od

orbitala, ciji sma oblik do sada

upoznali, nastaju orbitaie dru­

gacijeg oblike., ali pogodnije u

datom slueaju za gracJenje ne­

kih hemi]skih veza.

p-orbitala

Model molekula CH4

Model molelcuta NHs

Jedna od nastalih flibridizova­nih orbitala ima dva e{ektrona

(spareni spin), ne ucestvuje u

gradenju hemijskil1 veza pa S8

zove nevezuju6a orbitafa.

Ova orbitala je stabilnija i potlS­

kuje elektronske oblake astalit!

orbitata, remeti se tetraedarski

raspored, Izmedu orbiiala ]e

ugao od 10SOS'. Taj ugao osta~

je istl i u spojevima nitrogena,

na primjer, u molekufu amo(JIja­

ka (NH,).

68

Kod aloma oksigena se takode vrSi sp3-hibridizacija, pri cemu nastaju4 hibridizovane orbitale (SI. 45). Od lih or­bitala dvije orbitale imaju po 2e'(nevezuju6e orbilale), ko­je su stabilnije i potiskuju preostale dvije orbitale Cime se remeti tetraedarski raspored. Ugao izmedu ovih arbitala je 10405', Isti ovaj ugao je i izmedu veza koje stvara atom oksigena, na primjer, u molekulu vode.

SI. 45 - Hibridizacija orbitala atoma 0

6.4, Koordinativna veza

Kod vezivanja atoma nemetala, T da bi se postigla oklelna elektronska konfiguracija posljednje Ijuske, neki atomi sami ulazu elektronske parov8. Na primjer, kod vezivanja atoma C i 0 u molekul karbon(U)-oksida iii ugljicnog monoksida (CO):

Model rno/ekula H2 0

Koorriinativna veza naziva S8

donorska veza. U moleku/Il

CO, atom 0 je donor iii dona­

tor (davafae) elektronskog pa­

ra, atom C je akcepior iii pri­

ma/ae elektronskog para.

C . >E-:O: --,.. :C:::O: ~ ....... C :"-0 •• ry0. ~ .. . , U '''-..../.

Atomi C i 0 ulaZu .2e' i nastaju 2 zajednicka elektronska para, ali sa ne posliZe oktetna eleklronska konfiguracija kod atoma C, Zbog toga atom 0 ulaZe 2e' (eleklronski par) i nastaju 3 zajednicka elektronska para pa tako i atom 0 i atom C postizu oktetnu elektronsku konfiguraciju,

Atomi bakra (Cu) i. hlora (Cl) S8 vezuju jonskom vezom i nastaje kuprum(II)-hlorid (CuCI,). Alomi hidrogena (H) i nitrogena (N) spajaju se kovalenlnom vezom i nastaje amonijaka (NH3). Atom N u NH3 ima jedan slobodan elek­

lronski par (nevezujuCa orbilala). Taj elektronski par atom

N ulaZekodnastanka'koordinativne veze. Spajanjem CuCl, i NH3 nastaje kompleksni spoj:

CUClz + 4NH3 [Cu(NH')4JCI,

U strukturnoj fannuli se ufoieni

elektroflski par oznacava stre/i­

com, umjesto vafentne crUce,

Strelica je usmjerena ad dono­

ra (atom 0) prema akceptoru

(atom C).

K oordinativna veza }e posebno

znacajna kod nastanka kom­

pfeksnih spojeva. Kao primjer

se maze uzeti nastanak tetra­

minokuprum (f I) -hforida

[Cu(NHolJCI2 ·

Veze u molekulu ovog spoja nastaju na sljedeci na­(5in: atom N iz NH3 daje elektronski par (donor elektrona) jonu Cu2+. Takvu vezu ostvaruju 4 moiekula amonijaka i jon Cu2+, koji ostvaruje oktetnu elektronsku konfiguraci­ju posljednje Ijuske:

I '

69

NH3 , NH • I

•• 3 , CI H N: Cll! NH ' CI --~ i 3.. 3i

I I , CiH N~Cu~~NH I CI ,3 , 3,

, NH3_J

Kod kompleksnih spojeva u moiekuiu postoji centralni atom Gon). U ovom primjeru jo eu;:;'" i grupE; kaje S8 veZl! za taj atom, a nazivaju se IigandL Ugandi su U ovorn pri­mjeru mo!ekuli NH3 . Broj liganda, koii S8 veiL: za centra!ni atom Gon) je njegov koordinacijski or01.

6.5. Polarnost molekula

Nepolarni moiekuii nastaju spajanjem atoma iste vrste: H2, 02' N2 itd. Kod ovih molekula zajednicki eiek~ tronski parovi S8 nalaze na istom rastojanju od jezgara oba atoma, jer ih isti atomi privlace istim priviacnim siia­ma. Zbog toga je naelektrisanje. u tim molekuiima ravno­rnjerno rasporedeno u titavom molekuili. lVloieku! je ne­polaran:

4- '

IVlole/w!! nastafi kova/entnom

vezom cine zasebnu cjefinu.

Tvari sa kovalentnirn veZ8ma

mogu biti: piinov! (N:). C 2" N 2'

NH3 itd.), tecnosti (H20,

CH30H itd.) i cvrste tvari (J2 ,

38

, Ps itd.). Ove razlike su po­

sljedica nepOlnjeranja iii po­

mjeranjR zajednickih elei<tron­

s/(ih parova prema nekim ato­

m/ma koji grade kovafentnu ve­

zu. Pri tom nastaju nepoiarnf i

po/ami mo/ekuli.

l I

--------------------~~ Nepolarni molekuli ne djeJuju nikakvifTi jakim niti privla"

cnim, niti odbojnim 5ilama jedan na drugi. Molekuli se kre-6u nesmetano bez ogranicenja u cijeiorn prostoru koji im starl na raspolaganju. Tvari kod kojih 58 najsitni.ie cestiee

slobodno krecu su plinovi. Takvi su: H2 , 02' N2 , CI2

itd. Kod molekula sastavJjenih od razlicitih atoma, zaje­

dnicki eJektronski par se pomjera prema elektronegati~ vnijem atamu u molekulu.

70

H :CI H :0: H

Pomjeranje zajednickog eiektronskog para u jedan dio molekula cini da taj dio molekula postaje parcijalno (djelimlcno) negatlvan. Drugl dlo molekula, gdje je ma­nj8 elektronegativan atom, postaje parcijalno pozitivan. U ITloiekuiu ]8 dosio do razdvajanja naelektrisanja, POM javljuju S8 dva pal a, pa su to dipolarni l1i jednostavno poiami moiekuIl.

U moiekulu He!, zajedni6ki elektronski par pomjera

S8 pn3ma utornu C, jer j8 mnogo eiektronegativniji nego atoni H. Taj dia molekulaje parcijalno negativno naelek­j.riSL1f i S8 sa (6) i cita se "delta minus". Dio rYiuiSi<.UlU gdiu je atorn H, siromasniji je elektronima i on js parcijalno pozitivno naeiektrisan, obiljezava se sa

) i cita sc "delta pius" (SL 46. a). U rnoiekuiu vade atom oksigena (0) je mnogo elek­

lronegatilfniii od atoma hidrogena (H), pa dolazi do raz­dV:'lial"" naelektrisanja, rnoleku! vade je dipolaran (SL 42" 1))' !2: pmkticnih razloga poiarni molekuli se pred­stavijaju pOjednostavljeno (81. 46. c). Ovako pojednos-

nacin predstavljanja polarnih moleku!a o!aksava :"'D,iasnjenje ponasanja mole kula i njihove osobine. Po­ziti van db jednog molekula privlaci negativan dio dru­gog rno!ekula i tako redom (31. 47).

Sf. 47. - Asocljacija mofekula

tvlolekuli nisu potpuno slobodni, dolaz! do udruziva~ nja asociJacije moiekula. Ova udruzivanje utice na osobine tvarL Molekuh S8 krecu, ali su u svom kretanju ograniceni. Ovakvo stanje tvari u kome najsitnije cestive

irnaju ograniceno kretanje je tecno agregatno stanje.

<&tl (3-)

H-CI a

(Ii-)

/0, H H (1Hj (&tl

b

(&+) (&-)

c

SI. 46, ~ Polarnost molekula

6.6. Hidrogenova (vodikova) veza

Proces udruzivanja - asocijaclje molekula vode moze S8 predstaviti na sljedeci nacin (81. 48).

Molekuli se udruzuju preko atoma hidrogena pa se ova veza naziva hidrogenova veza iii hidrogenov most. Hidrogenova veza je fizicka veza jer se ostvaruje djelovanjem Kulonovih privlacnih sila. Jacina hidrogeno­ve veze je razlicita kod razli6itih moleku!a.

( 8-) (o+)H (5-) ./ 0 ''', .. 0

// ~ ~"., H H 0(8-)

(0+) (8+)

'" H (0+)

71

Asocijacija mofekufa vade mo­

ze se predstaviti i pamo6u mo­

dela mofekula.

wo+)

H (0 "J ,/

/ H( 5tj .. 0(8-)

" \ H (6+)

SI. 48. - Asocijacija molekula vode (hidrogenova veza)

6,7. Atomske kristalne resetke

U nekim sluca:jevima kovalentnim povezivanjem ato­ma nastaju "dzinovski moleku!i", kao i kod jonske veze. Dobiva se kristalna resetka koju cine atomi i love se atomska kristalna resetka. Te tvari su u cvrstom agre~ gatnom stanju.

Atom! karbona (C) grade dvije vrste kristala: dijamant (SL 49) i gram. Atomske kristalne resetke imaju silicij (SI), germanlj (Ge) I drugi.

6.8. Molekulske kristalne resetke

Medusobno djelovanje izmedu molekula moze bit! ta­ko jako da se molekuli ne mogu kretati, zauzimaju tacno odredeni polozaj u prostoru. Pri tom nastaje kristalna re­setka koju cine molekuli, pa se naziva molekulska kris~ lalna resetka. Jednostavnl oblik ove resetke je kod le­da (81. 50. a).

SI. 49. - Krista! dijamanta

72

Snlzenjem temperature vode u tecnom stanju pokre~ tljivQst mOlekula vode je sve manja j na OOC molekuli za~

uzimaju odredeni polozaj u prostoru, gdje mogu sarno vi~ brirati oko tog polozaja. Nastaje kristalna resetka, voda pre!azi u evrsto agregatno stanje - u led. U kristalu leda znacajnu ulogu ima hidrogenova veza, koja bitno utice na strukturu kristalne resetke. Mofekulske kristalne reset­ke imaju jod (50.b), sumpor. fostor itd.

6.9. Metalna veza

6.9.1. Valentna i vod1,Bv«'1 vr~ca

Metalnom vezom se medusobno povezuiu atom! !l1(,

tala. Metalna' veza je b!iska kova!entnoi vezi atom2 nt,·

metala (6.2).

Kod mole kula nemet&Ja atomi se medusobno pove zuju veznom molekulskorn orbila!om. Kod spajanj2 dVe atoma H, od dvlje iste atonlske orbitale nastaju dvije rnc'­lekulske orbitale ~ dva energetska nivoa. Jedan .Ie enE)j··

gtski nivo nize, drugi vise energije. Elektroni u moiekulu H2 zauzimaju nivo nize energij8, vezna molekulska orbi·· tala (81. 51) i zato se pri nastajanju moleku!a H2 i~;: ato­rna H oslobada energija.

Kod spajanja atoms Na desava se isto. Dva atoma Na udruzuju dvije atomske orbitaie, nastaju dvije moit::­kulske orbitale kOje se maio razlikuju u vrijednosii enel"· gije.

Ako veei broj atoma (x 8toma) Na udtuzuJu siloje atomske orbitale nastajf} x molekulskih orbitaiEl.

Svaka molekulska orbitala moze primiti 2 elektrona. Kako je braj molekulskih orbiiala i elektrona jedak, sarno ce polovlna molekulskih orbitala biti popunjena. Tako S8

formiraju dva energetska nivoa bliska po energiji_ Nazi­vaju se vrpce nivoa iii zon@;e

Energetski nivoi koji su popunjeni elektronima zovu se vaientne vrpce. a prazni energetski niVDi zovu S8

vodijive vrpce (SL 53). \/alentne i vOdijive vrpcf; kod kristala metala su toliko bllzu jedna drugoj do. elektroni bez prepreka pre!aze iz valentne u vodljivu vrpclL Vodlji .. va vrpca omogu6uje eiekll"Ollirna da, pod uticajern spo­!jasnjeg elektricnog polja, prime veGi sadrzaj energjje i da se krecu kroz metal. Metaii su provodnici elektricne struje (81. 54).

Izmedu va!entne j vod!jive vrpce maze postojatl ener­getska barijera (E). Aka je eoergetska barijera mala,

,'.i ". <-"

a b

Sf. 50. - Molekulske kristalne

resetke: a) led b) fod

Et-rrD rn ]L..J~j i-------L--J

,

1

~t~nSk;!W/ at~~stw !ormtala 'H orbitala

2 molekulska

orbitaJa

Sf. 51, Vezivanje aloma H

SI. 52_ - Vezivanje atome Na

~

E ~------------.-h--:=:­r--~--------It :a 1------------ . 1---... ------:.. t valentlJ&

Hl>----e---It "'PC. r~---®-------

i

Si. 53." Valentna i vodijiva vrpca

E L-e------fr--;;c-! vodliwB t·----.... - : wpCe

t~~.~= t valenfna , .

t .. ---e-- vrpca ----111---

Sf. 54. - Valentna ivodljiva vrpca

provodnika

onda tvar slabo provod] elektricnu struju. Manji broj elektrona moze savladati energetsku barijeru i pre6i iz valentne u vodljivu vrpcu. Kako u provodenju struje ucestvuje manj; broj elektrona, i elektricna provodlji­vast takve tvari je manja. Takve tvari su poluprovodni­ci (81. 55).

Ako je energetska barijera velika, elektroni ne mogu prelaziti iz valentne u vodljivu vrpcu. Takve tvari su Izo­latori (81. 56).

Mijesanjem orbjtala atoma metala nastaje zajednicka ,ezonantna orbitala koja okruzuje sve atome metala,

povezuje ih, nastaje metalna veza (81. 57).Otpustanjem elektrona iz vodliive u valentnu vrpcu atomi metala pos­

taju pozitivno naelektrisani. Medu njima dje!uju odbojne

Kulonove sHe koje ih prisiljavaju da zauzmu sto je mo~ guce pravilniji raspored. Nastaje kristalna resetka koju

cine atomi rnetala pa se naziva metalna kristaina re­setka.

0.9.2. Metalna kristalna resetka

Vee je objasnjeno da atomi Na prilikom spajanja udruzuju valentne elektrone u zajednicki elektronski oblak (6.9.1). Prj tom od atoma Na nastaju joni Na+. Me­

du jonima djeluju odbojne Kulonove sile, zbog cega se

u prostoru joni Na+ pravilno rasporeduju, grade kristalnu resetku. Resetku cine joni metala pa se naziva metalna

k,istaloe reselka. Zajednicki elektronski oblak povezu­

je sve atome (jone) metala pa se ova veza naziva me~ talna veza.

E!ementarna celija kristalne resetke natrija (Na) je kocka, natrij ima kubicni kristalni sistem (6.1.1). Jedan atom Na okruzen je sa osam istih atoma, pa je to pros­torno centrirana kristalna struktura (SL 58).

Heksagonalnu kristalnu strukturu (81. 60) imaju: ma­gezij (Mg), titan (Ti), kobalt (Co), cink (Zo), kadmij (Cd) itd.

6.9.S. Osobine metala

U meta!noj kristalnoj resetki ima vise orbitala nego

sto ima elektrona da ih popune. lato elektroni nepresta­

no prelaze iz jedne raspolozive orbitale u drugu. Ove or­bitale su u rezonanciji Oat. resonare - razlijegati se).

73

Sf. 55. - Valentna ; vodljiv8 vrpca

poluprovodn;kE

SI. 56. - Valentna f \fodijiv(j >Jrp;,,-;

izolatora

vadijiva wpce

Sf. 57. - Metafna veZ2

Sf. 58. - Kubicno centrtranfi '

Sf. 59. ~ Plosno centriran3

Sf. 60. ~ Heksagonafna

74

U kristalu metala rezonancija se protete u cijeloj kris~ talnoj resetki. Elektroni postaju de'okalizovani, nisu ve­zani za odredeni atom u kristalu.

Kada Se na kristal metala djeluje spoljnom silom, po­cinje «kHzanje» slojeva atoma metala (81. 61). Klizanje neprekidno prati pokretljivi elektronski oblak, pa se ne raskida veza. Zbog toga se metali mogu kavati, valjati u !imave i follje, izvlaciti u zice ltd.

51. 61. - Ojelavanje spaljne mehanioke sile na krista! metala

6.9.4. Legure metal.

Aka se bakar istopi zajedno sa cinkom, ta dva meta­la se medusobno mijesaju. Pri hladenju dolazi do oc­vrscavanja, formifa Se metalna kristalna resetka. U kris­talnu resetku bakra (6.9.2) "ubacuju" se atomi cinka (81.

62) umjesto atoma bakra. Atom cinka bltno utice na oso­bine kristalne resetke, a time j na osobine dobivenog profzvoda koji se naziva iegura (tal. legatura ~ spajanje, vezanje).

Postoji bezboroj mogucnosti mijesanja razlicitih me­

tala, a time i bezbroj legura sa specificnim osobinama. Legure se mnogo vise koriste nego cisti rnetali.

6.10. Valencija

Valencija Oat. valentia ~ moe, kapacitet) je sposo­bnost atoma nekog elementa da se spaja sa odre­denim brojem atoma drugog jednovalentnog ele­menta.

Valencija glavnih elemenata PSE moze se odreditf pomocu elektronske konfiguraCije posljednje !juske i Lu­isovih formula koje su date na slici 63.

Prazne orbitale omoguGuju ne­

smetana ubrzavanje elektrona

pod uticajem spoljasnjeg elek­

tricnog polja, sto je osnovni uslov za provodenje eiektricne

struje_ Metaii su provodnici

eiektricne struje.

Sf_ 62. - Legura hakra i cinka.

U jonskorn spoju vafencija eje~

menta jednaka je broju ale/;;­

irol13 ka}e jf? .atorn meta/,'S'

otpustio iff atom nemetaia

primio. Tako su Na { Cf u NaC!

jednavalentni, dok je u K2S, K

jednovaientan, a S dvovalen­

tan (6.1). Valencija nema predznak.

75

Valenaja U III IV J III{V) 111(111, VI)

51. 63. ~ Valencija i elektronska IwnfigurBcija aloma gfavnih e/emenata

Atomi elemenata IA podgrupe imaju 1 F u p05!jednjoj IjuseL Taj e!ektron otpustaju pri gradenju hernijskih veza pa su jednovalentnL Atomi elemenata itA podgrupe imaju 2e- u posljednjoj ljusef, koje otpustaju pri gradenju hemij­skih veza, pa su dvova!entni. Atomi elemenata IliA pod~ grupe imaju 3e" u posljednjoj Ijusei oni su trovalentnL

Atomi elemenata IVA podgrupe imaju 4e- u pos!je­dnjej Ijusci, kOje u!azu ked nastanka kevalentne veze iii ih otpustaju prj gradenju jonske veze (Sn i Pb), pa su ce­tverovalentni.

Atomi elemenata V A podgrupe imaju 58· u poslj8dnjoj Ijusei. Kovalentne veze grade elektroni sa nesparenim spinom iz p-podljuske posljednje Ijuske (3e.) pa su trD­

va!entni.

Atomi elemenata VIA podgrupe ima 6e- u posljednjoj !jusei. Mogu primiti 2e", iii 2e- sa nesparenim spinom iz p~podljuske mogu graditi kovalentne veze pa su dvova­lentni.

Atom! e!emenata VilA podgrupe u posljednjoj Ijusei irnaju 7e". Mogu primiti 1e- pri gradenju jonske veze, iii udruziti 1 e- pri gradenju kova!entne veze pa su iedno~ valentnL

6.11. Oksidacioni broj

Oksidaeioni broj predstavlia broi pomjerenih elek­trona od jednog ka drugom atomu pri gradenju hemij­skih veza. Atomi od kojih 5e udaljavaju elektroni imaju pozitivan oksidacioni broj.

U spojevima nastalim kava/en"

tnom vezom va/encija je odre­

dena brojem orb;tala sa ne~

sparenim spinom koje atom daje za stvaranje zajednicke

vezne molekulske amita/e. Ato­

m! H i Cf U H2! CI2' He! su /e­dnovalentni< Oksigen u O2 je

dvovalentan Nitrogen u N2 je

trova/entan.

Kod atoma elemenata VA pod~

~ grupe u gradenju veza moze ucestvovati svih 5e-, pa su u nekim spojevima petovalenlni.

Kod aloma efemenata ViA pod­

grupe Ii gradenju kovalentnih

veza mogu Ucestvovati sva 6e~ tiri efektrona jz p-podlji.lske, pa

mogu bit!' 6etverovalentni. U

gradenju kovalentnih veza mo~

ie ucestvovatf svih sest elek­

trona, pa mogu bitl i sesterova­

lentni.

76

Atom! prema kojima S8 pomjeraju elektroni imaju ne~ gativan oksidacioni broj.

Kod kovalentne veze, atom od koga S8 udaljava za­jednicki elektronski par, ima pozitivan oksidacioni braj. Koliko je elektrona atom uloZIO u zajednicke elektronske parove, toliki mu je pozitivan oksidacioni broj. U moleku­lu Hel (3.2.1) od aloma H se udaljava jedan zajednicki elektronskl par u koji j8 atom H ul02io 1 e", pa mu je oksi­dadoni broj +1 (H"l

Negativan oksidacioni broj imaju atomi koj! privlace zajednicki elektronski par. Koliko je atom ul02io elektro­na u zajednfcke elektronske parove koje privla6i, toliko mu ie negativan oksidacioni broi. U molekulu Hel, CI ie ul02io 1e- u zajedni6ki elektronski par koji privlaci, pa mu je oksidacioni broj ·1 (el').

Zajednicki e!ektronski parov! S8 pomjeraju prema atamu nemetala koji ima veti atinitet prema elektronima ¥ ve6i koehcijent elektronegativnostL

Kod kovaientne veze, gdje se spajaju atomi iste vrste, kao j kod metalne veze, ne dolazi do pomjeranja elektrona pa je oksidacioni broj nula. Oksidacioni broj 0 imaju atomi u molekuHma: H2o, 02°, N2°,

Primjeri za izracunavanje:

I(oliki je oksidac;oni broj N u HN03?

Korislenjem navedenih praviJa dobiva se:

(+1) x (·2) 3

(+1) + x + (-2) 3 e:: 0

1+x-6~O

Odgovor: oksidacioni bra) N ja +5

Kofiki ie oksidacioni broj S u 50/-?

x (-2) 4

SO 2-4

x + (·2) 4 = ·2

x·8=-2

x = 6

Odgovor: oksidacioni bra) S fe +6.

Kod jonske veze, atom; meta/a

imaju onoliko pozitivan oksidaci­

on; bra} koliko otpustaju elektro¥

na. Atomi nemetafa imaju ono¥

liko negativan oksidacioni broi

koliko elektrona prima}u, U K2S,

K fma oksidacioni bro} + 1 (K'), a Sima oksidacioni broj -2 (52J

.. U molekulima}e zbir oksidacf­

onih brojeva uvij'ek jednak nulf.

.. U jonima }e zbir oksidacionih

brojeva aloma }ednak n8-

efektrisanju jona

e Oksidacioni broj hidrogena

(H) U spojevima fe + 1, osim u

hidridima (spojevi meia/a i Iii,

drogena (NaH, AIH3), gdje Jf)

oksidacioni bra} -1

.. Oksidacioni braj oksigena (0)

u spojevima fe -2, osim u SI)­

pero/(sidima iii peroksidima

(H20:!, Na20 p), gdje je oksida­

ciani braj ~2.

x - 5 == 0

x :;:; 5

_~_~mijske veze._" 77

Pltani" I zadaci za ponav/janje

Zaokruiiti slovo ispred tacnog odgovora

1. Jonskom vezom spajaju se atomi: a) H 10 b) C 10 c) K iO

2. Krista/na resetka kod dijamnata je: a) jonska b) atomska c) mo/ekulska

3, Hidrogenove veze 58 ostvaruju izme6u mo/ekula: a) N2

4. Hibrid/zacija orbitala aloma oks/gena (0) vrs/ se u: a) H20 b) CaO c) 02

5. Elt~menti Va podgrupe su:

a) trovalentni f petovaientni b) jednovaientn/

fI Zaokruiitf tacan odgovor

6 Atom! nemetaia primaju efektrone j nastaju anjoni:

7. Jod ima atomsiw krista/rlu resetku

B_ I\/1g0 ima visu tacku topfjenja nego Gao,:

9. I-fidrogenollu vez/J grade mofekulf vade (H20):

10. Oksidacioni bra} H u H20 je nula (0):

1/1 Spo/iti lijevu i desnu stranu

a) N2 I) po/ami malekuli

b) hibridizacija g) trostruka veza

c) asocijacija h) kompJeksni spojevi

cf) koordinativna veza i) lednostruka veza

e) j) orbITale

IV Popuniti prazna mlesta u zadafku

12. f(ofik! fe oksidacioni bra! 5 u H2S04 ?

(+I)2+x+. ___ _

cJ dvova/entni

da

da

da

da

dB

ne

ne

ne

ne

oe

b i __

c i __

d)i __

eli __

~+x+ ____ ~~=O

x·. ____ .~O

x~

78

V Papuniti prazna mjesta

13. Veza izme6u atoma kalcija (Ga) i sumpora (S) moze se objasniti ovako: Prvo se napise elektronska konfiguracija:

L -. __ 2s22p6

N - 4s2

t ...,.. fa~8 2c +T-[

1---S +2e-

2,8,6 J

L-8e- ___ _

_____ --- GaS

14. Objasniti vezu u molekulu .amonijaka (NHsJ koristenjem Luisovih formula

EJektronska kant/guraeifa NiH }e:

,H 7N K- 1s2 K- __

L -

--.... H

15. Objasniti koordinativnu vezu u molekufu 8°3

,

Prvo se napise elektronska konfiguracija 16S i aD:

2, __ )

Koriste se Luisove formule:

N~pomJma: Svaki taean odgovor vrednuje se sa jednim bodom.

Ocjena se odreduje na osnovu jednaCine: oc/ena= Z ·5 a

N - ostvareni braj badova; No - moguCi bra} bodova

7. DISPERZNI SISTEMI

U svakodnevnom i:ivotu, idustriji i iaboratorijama mije­saju se tvarL Pri tome S8 jedna iii vise tvar! rasporeduju iii disperguju (Iat. dispergere - rasprsi!i, razdijeliti) u dru­goj tvari, dobija S8 disperzni sistem. Tvar koja S8 rasp.o~

reduje u drugoj tvari zove se disperzna faza. Tvar u kOJoj se rasporeduje neka tvar je disperzno sredstvo.

7.1. Gruba disperzn; sislemi - suspenzije

Cestiee disperzne faze grubo disperznog sistema ve~ ce su ad 100nm i vidljive su goiim okorn. Ove 6esti~ ce S6 poslije odredenog vremena izdvajaju na dna iii leb­

de. Dalazi do razdvajanja disperzne faze i disperznog sredstva. Nastaje heterogeni (gI"6. eterogenes - druge vrste) sistem. Disperzna faza S8 moze odvojiti od dispel'-

znog sredstva filtriranjem. .. .. v '

Gruba disperzni sistemi mogu S8 debltl mlJ8sanJem disperzne faze i disperznog sredstva (usitnjena kreda i

voda).

7.2. Koloidni disperzni "'stem; - koloid;

Cestiee disperzne faze koloidnih disperznih sistema su precnika ad 1 do 100nm. Ove cestiee se mogu v.!die­ti pomo6u ultramikroskopa. Ultramikroskop mdl na principu Tindalovog (Tyndall) ten omena. ,

Koloidi su vr!o rasprostranjeni i znacajni. U obllku

ko!oida su hranljive tvari u mlijeku, sokovima, SUP!, j~­jetu itd. Tee-nasti u celijarna zivih organizama su kolo­idL Kaloidi su: magla, sprejevi, boie, naki lijakovi. mno· ga kozmeti6ka sredstva, dim, sapunica itd. Koloidi se mogu dobiti usitnjavanjern tvari do veHcine cestica ko­

je odgovaraju koloidima, a vesi se u tz. kOii~ni,m .mli­novima. Druga mogu6nosl js ukrupnjavanJe II! KOIl­

denzacija sitnijih jona, atom a iii molekula do velieine koloida. Metode kondenzacije su mnogo prakticnije cesce se koriste. Kod nekih metoda nastanka koloida

ne vrs8 S8 hemijske reakcije - nastanak magle. Ve6ina kondenzacionih metoda su hemijske reakcije.

Na primjer:

79

Prema veliCini cestica disper­zne faze, disperzni sistemi se

dfje!e na:

~ Grubo disperzne

~ Koloidno disperzne

fI Fino disperzne

U mnogim hemijskim reakcija­

rna dolazi do nastanka taloga

koji sa tecnascu Cini disperzni

sistem. Cestice taloga su dova­

ljno krupne, vidljive su golirn

okom i mogu se odvojiti fi/trira­

njem. Ovi sistemi su znacajni, mnog{ pro{zvodi u fJemijskoj in­

dustriji se dobivaju u tom obfiku.

Tindaiov renomen je pojava da

cestiee odbijaju svjet!osne zra­

ke. Pojava 77nda/ovog renome­

na susre6e se u zamracenoj

prostoriji, kada ulazi uzak snap svjet/osti. U snopu se vide ces­

tiee pras/ne u vazdufJu.

Rastvor NaCi Rastvor Agel

SI, 64 -77ndalov (enomen

80

'Demonstracioni eksperiment I:,

~ U casu nasuti destilovane vode, dodati malo deterdienta i promijesati staklenim stapiCem. ~i Kroz dobiveni rastvor propustiti snop svjetJosti. Vide se 6estice ko{oida - 77ndalov {enomen r (Sf. 54). Aka se umjesfo rasfvora deterdZenta uzme rastvor seeera, neee se vidjeti Cesti­~ ce, nema Tindalovog fenomena, kaie se da}e rastvor opficki prazan.

Fe(OH), + 3HCI

Nastat molekull ferum(III)-hidrokslda [Fe(OH),] me­dusobno S8 vezu ·do velicine --koloidnih cestica. Od tih <5estk::8 S8 zarnuti rastvor. S1icnc s;:,;· c1esava ako se u vodu iz vodovoda doda ras­ivo' SSei)i'CHlltrala (AgNO,):

+ HCI AgCI + HNO,

vod' :e vodovoda ima hloridnih jona (CI-) koji sa jo­'liIT;<,' slet>:s (Ag') daju AgCL Molekuli AgCI S8 udruiuju Of' velicin",: koloida i do/azi do zamucenja vode.

holo!c!ne cestice stvaraju tzV. -miCE!lu. To je jezgro ko­loidnt.- cestlce koja na povrsini ima zastitni slo], koji cuva rnicelu od djelovanja sredine u kojoj se nalaz1. Micele lTioQu bit:' hidrofHne (vezu vodu) pa je voda zastitni sloj rr;iceie 65.8.). Hidrofilna micela-je kod zelatina.

i\kn micela koloida ne veze vodu, ako je hidrofobna, ondr: Sf' :Zclstitni sloj stvara ad jona koji ulaze u sastav mi::cis, takvc1 .ie micela Agel, gdje zastitni sloj moze biti od iom, iii CI- (SL 55_b)_

I<oloidi mogu bltl u dva oblika: sol I gel stanje, Sol sta­iG takav obl1k koloida kada se cestlce slobodno kre~

b i kn:::" disperzllo sredstvo. Gel stanje je mrezaste stru­kturp , lads js l; micelu uklopljeno dosta cestica disper~ =no:~; src:dstv(}. Kod nekih koloida prelazak sol stanja u gel stanjn i obrnuto vrsi se-Iako ~ pfories je povratan. Kod

nekih koioioa to nije moguce. Na primjer, protoplazma iz sol staniE\ na visokim temperaturama prelazi u gel stanje. U tom obiiku u ceHji se ne mogu odvijati potrebni proce­sL ceilje ugibaju, dolazi dq smrtL

1.,30 Fino disperzni sistemtRastvori iii otopine

Fino disperzni sistemi imaju cestice disperzne faze cd i nln. Ove cestiee su nevidljive. Fino disper­

zni s(stemi S9 jos nazivaju rastvor. iii otopine.

Cestice k%ida proJaze kroz filter-papir. Za njihovo odvaja~ nfe potreban se specijalni cela­fan koji S6 koristi kod dija/ize.

H,D H,O

H,O

HP/ H,O

I i.tatil\a H;C)\ H,O ,

,,;0 ,0

,0

a

b Sf. 65 .. Kolaidne micefe

2astitni slo;" micefs k%ida odreduje oosobine k%ida. Razbijanjem zaslitnog sJoja cestice se udruzuju i nastaje grubo disperzni sistem. Ovaj proces 5e naziva koagulacija koioida. Koagulacija se maze vrSiti na vi­se naana. Zagrijavanjem jajeta dofazi do razbijanja micela kola­ida, sadrzaj jajeta oGvrScava, vrsi se koagufaeya koloida u jaje­tIL Dodavanjem kiseline u mlije~ ko, dofazi do razbijanja zastitnog sloja mieele, nastaje sir, Vfsi se koagulaeija k%ida iz m/ijeka.

Disperzno sredstvo se naziva rastvarac iii otapalo, a disperzna faza supslanca kOja sa rastvara iii topljiva. tvar. Rastvor! imaju izuzetan znacaj kako u hemiji tako i u svakodnevnom zivotu.

7.3.1. Rastvaranje iii otapanje

Proces nastanka rastvora iii otopina naziva S8 rastva~

ranje iii otapanje. Pri rastvaranju dje!uje rastvarac na sup·· stancu koja se rastvara, tako da je usitnjava do najsitnijih cestica jana iii moleku!a, koji se rasporeduju (disperguju) u citavoj zapreminL Vrsi se jonska iii molekuiska disperz!~ ja. U svlm dljelovima rastvora je ist! sastav, dab·lva Sf) ho­

mogeni (grc. omogenos - iste vrste) sistem. Molekulska disperzija moze S8 objasniti na primjen'

rastvaranja saharoze (obicnog se6era) u vodi (81 66)

Seter ima formulu C12H220'1. U svom sastavu ima vise hidroksilnih grupa ("C)-H) ko··

je su izrazito polarne. Ove hidroksilne grupe sa rnoiekuli­

rna vode uspostavljaju hidrogenove veze. Moiekufi seGers sa povrsine vezu S8 sa molekullma vode. Kako S8 mole· kuli vade krecu, oni sa sobom nose i moiekule secera. Po­slije odvajanja prvog sioja molekula secera. isto S8 desa­

va sa drugim slojem i tako redom dok 58 sav secer ne cJi·· sperguje U obliku molekula u citavoj zapremini rastvora.

Rastvaranjem hemija dolazi do najsitnijih CEistica tva· ri cije osobine i ponasanje proucava.

Molekulska disperzija nepolarnih tvari vrsi se nepolm· nim rastvaracima. Izmedu molekula rastvaraca I rnoiekula nepolarne tvari uspostavljaju S8 veze pomocu van de;- Vai­sovih (J. D. van der Wals) sila. To su sile koje 5e uspostav~

/jaju izmedu indukovanih dipola. Proces rastvaranja se de.­Ije odvija kao i kod polarnih rastvaraca

7.4. Sastav rastvo,a

Za iZraZavanje sastava rastvora koriste 50:' Koncentr2-

cije (kolicinska, masena, volumna) i udjeli (masen:, vo!u­

mni itd,),

7A.1.Masena koncenlracija (1)

Masena koncentraclja ie kolicnik izmedu !nas" rastvorene tvari I zepromlne reslvors,

81

Rastvarac moze usitn;"avaU

(ras/varati) neku tvar samo 8/-(0

se izmedu tih tvari mogu

uspostaviti odgovarajuce veZ8.

Tako se poiarne tvad mogu ras­

tvarati sarno u po/arnim rastv3-

r£lama, jer se po/arne cestice

medusobno privlace i (161)OS­

tElvfjaju vaze, Nepoiarne tvar!

se rastvaraju u nepo/amim ras­

tvamCima, jer nepa/ami mole­

kuii rastvaraca mogu usposta··

viti veze samo sa nerJOiarnim

ceslfcama tvari

Sf. 66 - Rastvaranje se6era

u vodi

U fabomtorijama, idustriji i sva­

Imdnevnom Zivotu pripremaju

se rastvori odredenog Iwntitati­

vnog sastava. Prije priprema­

nja rastvora mora se znati ma­

sa iii koficina tvari koja treba bi­

ti rastvorena U odredeno;" za­

premini iIi masi rastvora.

82

m(A). meA) 'yeA) = -~ =::> m(A) = y(A)· V =::> V = --v . yeA)

Za pripremanje rastvora u !aboratorijama najprakticni­je je izrazavati masu u gramima (g) a zapreminu u Htrima (L). Po potrebi S8 mogu koristiti i druge jedinice.

Primjer za izracunavanje:

Koliko treba g natrijum-karbonata (NazCO;) za pripremanje 250m! rastvora

eila je koncentracija 10Dn1L?

tzracunavanje: Dato je: l/:::::.250mkO,25L; Trazi set m(NaP0o!=?

Za izra6un[1vanjc; S6 /wrisii jodnaCina za definiciju masene koncentracije:

Odgo\lor: Za pripremanje 250m! rasfvora Na2C03 koncentracije 100g/L treba

uzeU 25g Nap03.

7,.4.2. Koiicinsita koncentracija (c)

.oIE;;; (),i'~<.~ H~ filnDiinskL'_ !(tJl"""ltnlcijB je kolicnik tB£;tvon;':t)c tV8r~ ras-

Primjer za izracunavanje:

Koliko treba uzetJ mOiO'llB magnezijum~hiorida (Mgel2) da se pripremi 400mi

!zracunavanje,' Oatu i8: c(MgC!2)=O,2mo/IL; V=400ml=O,4L

Za izracunavanje se {wrist! jednaCina /(ojom je defin/sana koliCinska koncentracija:

n(MgCf2)=c(MgCf2) x V=O,2mo/lL-x O,4L=O,OBmo/

Odgo'llor: Za pripremanje 400m! rastvora, koncentracije O,2moIIL, treba uzeti O,OBmol MgCI2 .

Kod pripremanja rastvora potrebno je umjesto kolicine tvari uzimati masu, jer se masa moze odvagati na vagi.

Primjer za izracunavanje:

Koliko treba uzeti 9 natrijum~hidroks;da (NaOH) da se pripremi O,5L rastvora koncentrac;je 3moUL?

fzracunavanje: Data fe: V=0,5L; c(NaOH)=3maIIL; Trazi set m(NaOH)=?

M(NaOH)=40gIL

83

Polazi se od matemati6kog izraza za koliCinsku koncentraciju u kame se umjesto n uzi­

c(NaOH) ~ n(NaOH) = m(NaOHL V M(NaOH)·V

mamlM:

Rjesavanjem jednacine po m, dobiva se:

m(NaOH) = c(NaOH)M(NaOH) V = 3mallL40glmaiO,5L

m(NaOH) = 60g

Odgovor: Za pripremanje O,5L rastvara NaOH koncentracije 3mollL, potrebno je 60g NaOH,

7.4.3, Mase"i udio (w)

Maseni udio neke tvari u rastvoru je kolicnik ma.¥ se te tvari j zbira mass; svih tvari koje ulaze u sastav

mS!VQra<

\V(A) = mC1) .100 = meA) 100 m(A)+m(8) meR)

Primjer za izracunavanje:

Maseni udio je nefmenovan bra]. Aka se vrijednost masenog

udje/a pomnoii sa 100, dobiva

se maseni udio u procentima.

Zbir masa svih tvari koje ulaze U sastav rastvora je maSEl ras­tvora.

Koliki je maseni udio natrijum-hiorida (NaCI) u rastvoru ko}i se dobiva ra$­tvaranjem 20g NaCI u 80g vade?

Izracunavanje: Data jet m(NaCI)=20g; mIHp)=80g Trazi se: w(NaCI)=?

Izracunavanje se vrsi prema jednaCini za definiciju masenog udjela:

w(NaCl) m(NaCl) .100= 109 .100=20% m(NaCl) + m(H2()) 109 + SOg

Odgovor: Maseni udlo NaCI u rastvoru je 0,2 iii 20%.

84

Primjer za izracunavanje:

Koliko treba 9 seeers da se dobije 600g rastvora u kome je maseni udio se~ cera 8%?

Izracunavanje: Oala je: m(R)=600g; w(sec.)=8%=0,08

Polazi se ad definicije masenog udjela, odakle je

m( sec. )=w( sec.)· m(R)=600g 0.08=48g

Trail se: m(se6.)::c:?

Odgovor: Za pripremanje 600g 8% rastvora se6era potrebno je 48g secera.

Maseni udio je praktican nacin izrazavanja sastava tvari pa se 6esto koristi. Vee je koristen kod izra6unava~ nja sastava hemijskih spojeva. Koristi se kod izrazavEl­nja sas1ava legura i na drugim rnjestima.

7.4.4. Volumni (zapreminski) udio (<p)

Volumni utilo tvari u rastvoru je kolicnik voiume-­na te tvari i volumena rastvora. Aka se dobivena vri­jednost pomnozi sa 100, dobiva se volumni udio u procentima.

(p(A) = VeAl .100 = veAl .100 veAl + V(B) VCR)

Primjer za izracunavanje.:

Volumni udlo S8 rjeae koristi

nego maseni udio. Zbog toga 58 mora naznaciti kada su vo~

iumni procenti. U praksi se to

oznacava na sljedeci naCin:

Kolika je koncenfracija metanoia (CH30H) u procentima~ ako}o 200mi CH30H

rastvoreno u 300ml vade.

!zra{;unavanje: Oalo je: V(CHPH)=200ml; V(Hp)=300ml

Polazi S8 od definicije voJumnog udje/a:

V(CHPH) 200 ml '1 00z: -~--- ·1 00z: 40%

200 ml + 300ml <p(CHPH)=

Odgavor: koncentracija rastvora metanoia je 40%

7.5. Rastvaranje cvrstih tvari u tecnoslima

Rastvaranje cvrstih tvari u tecnostima je proces ram zaranja kristalne resetke tvari koja se rastvara pomo­eu molekula rastvaraC8. U ovom procesu tvar mijenja stanje, sto j8 praceno promjenom energije.

Promjena entalpije pri rastvaranju jednaka je:

L\.H = H, - H2

Gdje je: b.H - promjena entalpije Hl - entalpija tvari prije rastvaranja H2 - entalpija tvari poslije rastvaranja

Pri rastvaranju S8 desavaju dva procesa kojima se mijenja entalpija. MolekuH rastvarac razaraju kristalnu resetku tvari koja S8 rastvara i za to je potrebna odrede~ na kolic!na energiie (S!. 67).

;J};

,~ ,it.

SI. 67. - Promjena entalpije pri rastvaranju NaC!

Na primjer, kod mstvaranja kuhinjske soli (NaG!):

NaCI -7 Na J, + Ci' /\H raz. :::;: 788kJ/mol

Kolicina toplote od 788kJ/moi je energij8 razaranja kristalne resetke Naei, toliko se trosi, odnosno, toliko je potrebno dovesti top!ote.

Nastall joni S8 vezu za molekuie rastvaraca (vade) ~

vrsi se hidratacija jana. Pri hidrataciji se izdvaja ~ oslo~

bada taplata:

CI' +aq -7 CI'(aq)

L\.Hhid,= -784kJ/mal

85

Ukupna energija neke tvari,

prf odredenoj vrijednosti pritis­

ka (p) i temperature (t), naziva se entalpija tvari. Promjenom stanja tvari mijenja se i ental­

pija.

86

KoliCina ioplote od 784kJ/moi je energija hidralael­je, toliko S6 izdvaja energije pri hidrataciji.

Ukupna promjena entalpije pri rastvaranju NaC! je:

bH,", + bHhid,. = 788kJ/moi - 784kJ/mol = 4kJ/moi

Natrij-hlorid, NaCI Olovo(II)-nilrat, Pb(N03),

Kalij~nitrat, KN03

20°C 1000C 369 40g 52g 127g

319 2479

Tabela 5. - Zavisnost rastvorljivosti od temperature

Pri rastvaranju nekih tvari dolazi do smanjenja ental­p!Je te tvari. Na primjer, pri rastvaranju natrij-hidroksida (i\laOH) dobija S8 rastvor u kame NaOH lma manju en­talpiju, pa S8 visak energije izdvaja U obliku toplote, vrsi S8 zagrljavanje rastvora.

NaOH + aq ~ Na'(aq) + CI-(aq) l>.H=-42kJ/mol

Da bi S8 olaksalo rastvaranje, potrebno je ukloniti izdvo­jenu toplotu, zbog Gega je potrebno vrsiti hladenje pri rastva­ranju NaOH. Ovdje se rastvorljivost poveCava hladenjem.

7.6. Rastvaranje tecnosti u tecnosti

Fi.astvori S8 mogu dobiti mijesanjem dviju iii vise te­cnosti. Rastvarac je ona tecnost kOje- ima vise, dok je lVC1,;- koja se rastvara ona koje ima manje.

Ovi rastvori mogu nastati aka su molekuli tecnosti sH­bl(~ grade pa se rnogu mijesati. I ovdje vrijedi pravilo da Sf: polarne tecnosti moraju rastvarati u polarnim tecnos·· tim~;" £; nepolarne u nepolarnim. Metana! (CH30H) S8 la­ka raStvara u vodl, zbog paJamast! hidroksilne grupe ko­je_ 88. rno!ekulima vode, koji su takode polarni, stvaraju ilicil0geflOVG veze (SI. 68).

Rastvaranjem kuhinjske soli

povecava se entaipija sistema.

Kuhin]ska so u obffku rastvora

fma vecu energlju, koju uzima

ad okofine, zbag cega dofazi do

snfienja temperature rastvora,

dolazi do hladenja. Zagrijava­

njern se nadokna6uje top/ota i

povecava se rastvorljivost. To

se desava ph rastvaraniu \!e6i~

ne tvari, povecanjem tempera­

ture povecava S('" ratvorijivosf

(Tabe/a 5):

Rastvorfjivost ne{(e tva,-i pred­

stavtja masu fe tvan' u 9 koja se rastvara u 100p rastvaraca

(najCesce vode) na odredenoi

temperaturi.

H--­/

_0 , H_

SI. 68 - Hidrogenova veza izmedu molekula vode i metanola

Isla se desava kod rastvaranja drugih polarnih t8-cnostL

Mijesanje nepolarnih tecnasti moguce je zbog djelo­vanja van der Valsovih sila izmedu molekula tvari koja S6 rastvara i rastvaraca.

7.7. Rastvaranje gasova u tecnostima

Rastvori se mogu dobit! rastvaranjem gasava u te~ cnostima. Rastvorljivost gasova zavisi ad grade moleku­la gasa i tetnosti, temperature i pritiska.

Rastvorljivosl nekih gasova u vodi data je u labeli 6_

I Gas (plin) H, 0, CO, NH3

I ~~rIJiVost 0,018 i 0,031 0,878 702

u UL pn STP

Tabeia 6. " Rastvorlj"ivost nekih gasova u vodi

Izmedu moiekula gasova koji se rastvaraju i moleku~ !a rastvaraca privlacne sile slabs aka se povecava tem~ peratura. Zbog toga se zagrijavanjem smanjuje rastvOf­!jivost gasova u tecnastima. Gasov! se bolje rastvaraju

aka je temperatura nita. Izmedu moiekula gasa iznad rastvora i moiekula ga~

sa u rastvoru postoji dinami6ka ravnoteza. Aka se pove­ta pritisak, rastvoreni malekuli teze napustaju tecnost, povecava se brej moleku!a koj'1 se rastvaraju. Pove6a­

njem prltlska povecava se rastvorljivost gasova u te­

cnostima.

7. 8. Povisenje tack" kljucanja i snizenj" tacke mrznjenja rastvora

Ako S8 tecnost nalazi u zatvorenoj posudi, koncen­tracija para S9 povecava. izvjesno vrijeme, a onda se us­tall. Naime, neki molekuli pare u toku svog kretanja uda­raju u povrsinu tecnosti, teenost ih zadrzava pod dej~ stvom privlacnih sila. Tako S8 uporedo sa isparavanjem vrsi i i kondenzovanje. Kada 5e braj molekula koji u jedi~ nld vremena napuste teenost izjednaci sa brojem rna!e­kula koji se u nju vra6aju, kada 5e brzina isparavanja izjednaci sa brzinom kondenzacije, nastaje dinamicka

ravnoteza.

87

Polarne i nepofame tecnosti se

ne mijesa]u. Teenost manje

gustine pliva nB tecnosti vece

gustine.

Ako izme6u mo/ekufa gasa i

rastvaraca dolazi do hemijske

reakcije, gasovi se bolje rastva­

raju (rastvaranje NHs i He! u

vodi). Aka se molekuli gasa i

rastvaraca razfikuju po gradi, I

izme6u njih ne dolazi do hemij­

skih veza, oni se sfabije ras/va­

raju (rastvaranje H2 i 02 u vodi).

Hfadne planinske rijeke bogata

su ribom. U hladmjoj vodi fma

viSe rastvorenog oksigena.

U tecnosti se molekufi krecu ra­

zliCitom brzfnom. Na biio kojo]

temperaturi neki mo/e/wfi fmaju

dovaljno kineUcke energije da

sav/adaju privlacne sile i na­

puste tee-nasi. Taka dolazi do

isparavanja.

Kada je teenost u otvorenaj po~

sudi, njene pare se gube u

aka/nom prostoru, pa se ispa­

ravanje vrs; do kraja.

88

Para koja je u ravnotezi sa tecnos4u-naziva se,zasi~ cena para, a njen pritisak - napon, naziva se napon za~ sleens pare.

Napon pare S8 poveeava pri porastu temperature. Kada u toku zagrijavanja napon pare dostigne vrijednost spoijasnjeg pritiska, nastupa kljucanje, To je burna ispa­ravanje koje zahvata i unutrasnje siojeve teenosti.

U rastvoru, u parnoj fazj S8 na!aze moiekulj rastvara­ca i rastvorene tvari. Napon pare rastvaraca j rastvore­ne tvari je nizt nego kada su u cistorn stanju na istoj tem­peraturi. Ako je rastvorena tvar u (:vrstom stanlu~_ gnda ana veoma malo isparava. pa 1e napon pare-rastvora je­dnak naponu pare rastvaraca, a on -je nizi nego kada je rastvarac u cistorn stanju.

Francuski naucnik Raul (F. M. Raoult) je utvrdio da

snizenje napona pare rastvora zavisi od kolicine rastvo­rene tvari, a ne zavisi od prirode tvari:

P ;;;: Pc1( Gdje je: p - napon pare rastvora Po- napon pare 61st09 rastvaraca x - koli6inski udio rastvaraca- u

rastvoru Da bi S8 dostigao napon pare rastvaraca, rastvor~ se

mor2 dovoditi toplota. Radi toga rastvor! imaju vise ta­cke kljucanja.

tsta pojava je i kod tacke mri:njenja, prelazak tecnos­ti u cvrsto agregatno stanje. Rastvor ima nizu ta6ku mrznjenja nego cist rastvarac.

Povisenje tacke kljucanja i snizenje tacke mrinjenja je proporeionalno kolicini rastvorene tvari u rastvoru. Ek­sperimentaino je utvrdeno da je:

11! ~ kb Gdje je: il.t - povisenje tacke kljucanja iii snizenje tacke mr.znjenja

k - konstanta (krioskopska iii ebulioskopska)

b - molalna koncentracija MolainG koncentracija je koliCnik koliCine tvan (n) i mase

rastvaraca (L): b:::::nlL, a koli6ina tvan kolicnik mase (m) i rno­lame rnass (M): n:::::m/M, pa se zamjenom dobiva:

L1t n rn

k,b=k--=k-~ L M·L

Krioskopska (snizenje tacke rnrinjenja) i ebulioskop­ska (povisenje tacke kljucanja) konstanta se racuna na 1000g rastvaraca, pa se zamjenom dobiva:

L1t=k, m,1000 =:oM k·m,1000 M,L L1t,L

SI. 69. - U Cistom rastvaracu

molekuli mogu napustiti te­

enost i vraNti se ponovo u fe­

enost na svakom mjestu na po­

vr,sini.

Sf. 70, - U rasivorima dio po­

vrsine zauzimaju cestice ras­

tvarene ivari sto ufice da manji

braj eestica moze isparavati iii

se vracati u teeno stanje

Disperzni sistemi

Snizenje tacke kljucanja i povisenje tacke kljucanja rastvora S8 koristi za odredivanje relativne molekulske

mase rastvorene tvari.

Demonstracioni ekspriment

U dvije Ga5ice ad 1 GDm! nasuti vade. Potom u jednu casicu staviti nekoliko kapi rastvora kuprum(I/)-sulfa­ta (euSO 4) U drugu cas;cu staviN nekofiko kapi tinte.

Tinta i CuS04

SU obojenf. Njihova boja se postepeno

siri j ako promijesarno staklenim stapicem vada u obadvije case 6e se obojiti u Citavoj zaprmini.

7,g, Dituzija

/\1..;0 su najsitnije castiee tvari pokretljive one se mije­saiu, dolazi do difuzi,e (lat. difiunciere - rasprsiti). Difu­ziji su naroeita podlozni gasovi sirenje miris8. Difuzija

S8 susrece i ked tecnosti.

7.10,Osmoza

Osmoza (grt. osmos - guranje, tiskanje, udarac) je po­java difuzije molekula rastvaraca kroz polupropustljivu -semioermeabilnu membranu iz rastvora manje koncen­tracij~ u rastvor vece i(oncentracije u cilju izjednacava­nja koncentraclje rastvora (S1. 72),

Cestice ragtvorene

89

Sf. 71 - Difuzija

Osmoza fma velikf znacaj u fJ­vim ce/ijama. Sve ce/ije su oba­

vijene polupropusnom memo branam, f<roz kaju u ceiiju mogu

ulaziti sarno ceflj! potrebne tvar;

Tako Viljke uzimaiu vodu ; neke

potrebne minerale tvari. Crvena

lavna zmca pJivaju u pfazmi i obavijena su polupropusnom

membranom koja regufise uJa­

zak i izfazak tvari jz zmaca u

pla.zmu i obmuto.

cestice rnstvaraca

; war) "

II , ,

SI. 72. - Osmoza

90

Cestice rastvorene tvari se krecusa,m,olekulima ras~ tvaraca i kada naidu na polupropusnu.membranu, onda u nju udaraju i taka vrse pritisak. Ovaj_pritisak:se naziva osmotski pritisak. Osmotski pritisak S8 moze mjeriti po­mocu osmometra (SL 73).

Osmornetar Se sastoji od staklenog ,zvana koje je na

donjern kraju zatvoreo semipermeabilnom rriembranom, a na gornjern kraju je staklena cijev. U stakleno zvana se stavi rastvor secera, a onda se to sve uroni u posudu sa destilovanom vodom. Nakan nekog vremena u staklenoj

cijevi se poene dizati nivo-teeno9ti. _~JiJ~_~~i,:je_ qoslo_do_spu~ stanja nivoa vode. U staklenom zvonu]e doslo do pove6a­nja zaprel11ine rastvora. To je zbog toga sto u stakleno zvono difunduju molekuli vode, a iz staklenog zvona ne rnogu difundovati molekuli seeera"pa vrse pritisak na se­miperrneabi!nu membranu. Na 'osnovu -eksperimenata j8 utvrdeno da je osmotski pritisak (n) j6dnak

10 ~ c·RT

Cidje j8: C - kolicinska koncentracija R - gasna konstanta T - apsolutna temperatura

1,1'1.1. Rastvori neelektrolita i elektrolita

Flastvori neelektrolita ne provods,,_,elektri6nu struju. To SU tvar~ koje rastvaranjem daju molekule kao najsitnije

c;esiicE:, Molekuli su neutralne cestiee, na njih ne djeluje 0iektricno polje. Ne krecu se djelovanjem elektricnog polja, pC\. n8ma provodenja elektricne -struje. Taka se po­nasaju rastvori secera, alkohola ltd.

Hastvori elektrolita provode, elektricnu struju. Ovi ras­tvori nastalu taka sto rasvararac-usitnjava tvar do najsi­tnijih cesl1ja - jona. Pozitivno naelektrisani jonl nazivaju Sf::: [«Il.ioni, a negativno naelktrisani joni su anjoni.

Joni u rastvorima elektrolita nastaju elektrolitickom disocijacijom i jonizadjom.

7. i 1.2" Elektroliticka disocijacija

Elektroliticka disocijacija je pr~es nastajanja siobodnih jona u rastvoru razaranjem jonske kristal­ne resetke1 djelovanjem molekula rastvaraea.

rastvor W(Jrll.

, . ~ . • s.

51, 73. - Osmametar

Aka se u rastvor jona urone

elektrode vezane za izvor i5to-

5mjerne struje, onda se prema

negativnoj elektradi katodi (-)

krecu pozitivni jon; katjoni (+),

a prema pozitivnoj elektrodi

anodi (+) krecu se negativni jo­

ni anjoni (-). Dolazi do usmje­

renog kretanja jona. Rastvori

eiektrolita su provodnici

drugog reda. Kroz metale 5e

u vodljivoj vrpci usmjereno kre­

tu eJektroni djefovanjem eiek­

tricnog polja i metafi 5U provo­

dnic/ prvog reda.

Kao ilustracija se moze uzeti rastvaranje kuhinjske

soli (NaC!) , pri cemu nastaju pozitivni natrijevi (Na+) i negativni hloridni (CI-) joni (SI. 74).

+1111 molekull vade

hloridni Jon~

natrijevl joni

91

I ______ .------.1

Sf. 74, - Ra.stvaranje NaG! u vodf

Molekuli vode se krecu, a sa njima i joni koji se ravno­mjemo rasporeduju i citavoj zapreminl rastvof3.. Oko ovih jona okupljaju se sa svih strana molekuli vode, dolazi do stvaranja zastitnog sloja, vrsi 5e hidrataci}a jane. Zbog za­stitnog sloja slabe privlacne sile izmedu jona. To slabljenje

privlacnih sila zavisi ad ra5tvaraca i izrazava 58 dielektri­cnom konstantom rastvaraca. Dielektricna konstanta ras­tvaraca pokazuje koliko su puta privlacne siie izmedu jona slabije u razblazenom rastvoru oego u praznom prostmu. Die!ektricna konstanta vade je 80. To znaci da su priviacne sHe izmedu jona u vodi 80 puta slabije nego u vakuurnu. Di­elektricne konstante nekih rastvaraca su: etanol 25, aceton

21, hlorofonn 5, benzen 2 itd.

7.3.11. Jonizacija

Jonizacija Ie proces nastanka slobodnih jona IX molekula djelovanjem rastvaraca.

Kao primjer se maze uzeti nastanak slobodnih jona H; i CI- iz HCI djelovanjem vode. Oko negativnog pola mole­kula He! okupljaju se moleuli vode okrenuii pozitivnim po-10m (SL 75), a oko pozitivnog pola Hel okupljaju S6 moie­kuli vade okrenuti negativnim polom.

Stavfjanjem kuhinjske soli

(NaCt) u vodu (SI. 74), jone na

povrsini okrutuju malekuli va­

de. Pazitivni pol mo!efwla vade

vele 58 za negativni hforidni

jon (et). Negaiivni pol moleku­

la vode vele 58 za pozitivni na­

trijev jon (Na-!). Pri tome slabe

privlacne sHe izmedu Na' iii Ct

jona, jon! se razdvajaju i odla­

ze sa l7Iolekufima vade, posta­

ju sfobodnf. Poslije skidanja

prvog sioja jana, skida 5e drugi

sloj i lako redom, dok se ne ra­

zor! Cilavo. jOf)ska kristaina re­

selka.

92

..

! ." ~~.

~ ··1<±> IUS •• -I- Y :0: H :CI: H . . ' :CI: ~--- H. O. H I -I-.. •• L •• I • •

H H

He!

Sf. 75. - Jonizacija molekula Hel

Atomi H j Cf jz Hel vezuju se za mo!ekul vade, a ti­me slabe sile kojima su veznL Kada te sile dovoljno oslabe, dolazi do raskidanja veze. U tom raskidanju za­jednicki elektronski par ostaje sa atomom CI (vise je elektronegativan) i nastaje negalivan hloridni jon (Gil Atom H ostajs bez svog elektrona kojeg je ulozio u za­jednicki elektronski par (manje je elektroegalivan) i nas· taje pozitivan jon hidrogena (W):

HG! -7 W + CI"

7.11.4. Slepen disocijacij"

Pri rastvaranju se najcesce ne vrsi potpuna jonlzaci­ja svih rastvorenih mOieku!a, niti potpuna disocijacija pri razaranJu jonske krista!ne resetke. Za kvantitativno izra­zavanje .ionizacije i disocijacije koristi se stepen disoci­jac;je (a). Slepen disocijacije je kolicnik izmedu broja disosovanih Uonizovanih) molekula (N) i ukupnog breja mole kula (No).

Stepen disocljacije je neimenovan braj i ima vrije­dnost 0-1. Aka S8 ova vrijednost pomnoli sa 100, onda S8 dobiva stepen disocijacije u procentima i ima vrije­dnost 0·100.

.J

Na osnovu vrijednosti stepena

disocijacije elektrofiti se dljeie

fiB jake i s/abe elektrolite.

Jaki elektrolitf imaju stepen

dfsocijacije veCi ad 30%.

Siabi efektroliti imaju stepen

disocijacije manji ad 30%.

7.11.5. Kiseline

Kiseline su hemijski spojevi koj! Ima;u klseo okus. Lakmus pap!. boje crvenom bojom. Kiseline u svom sastavu imaju hidrogen. Neke kiseline navedene u tabeli 7:

Formula Pravilan naziv Uobicajeni naz;v I H2SO4 Sulfatna kiselina Sumporna kiselina I

HCI H!oridna kiselina Sana, hlorovodicna kiselina I HN03 Nttratna kiselina Azotna, dusicna kiselina

H3P04 Fosfatna kiselina Fosforna kiselina

H2GO, Karbonatna kiseHna Ugljena, ugljicna kiselina

CH3COOH Acetatna kiselina Sircetna, oetena kjselin~i

. Tabela 7. - VaZnljB I(lselme

Kiseline rastvaranjem u vodi jonizuju i pri tom nastaju joni hidrogena (W) i jon! klselinskog oslatka;

HCI-7 W+CI-

Nastali jon (H+) je nepostojan u vodenom rastvoru, jer je to proton (p+). Veza se za rnoiekul vode:

H+ + H20 -7'" H30+

Jon H30+ naziva se hidronij jon.

PravH~ije je tumacenje da:

kiseline rastvaranjern u vodi daju hidroni; jane (H30+) i jone klsellnskog oslatka;

HGI + H20 -7 H,o+ + CI·

H2S04 + 2H,o -7 2H,o· + SO,'·

Hidronij jon (H30+) odreduje sve zajednicke O'$(}"

bine kiselina, pa je to g!avno kiseiina.

Ako kiseline lmaju u sastavu vise atoma hidrogena (Hi onda se jonizacija vrsi u vise stupnjeva:

H2S04 + H20 -7 H,O+ + HSO,·

2· HSO; + H20 -7 H,o+ + S04 ·--o2·~~

H2S04 + 2H20 -7 H,o+ + S04

93

sulfatna kiselina

nitratna kisefina

karbonatna kiselina

51- 76, - Modeli molekula nekih

id3efina

Kiseline mogu biti anorganske i

organsi<e.

i<iseline se prema stepenu jo­

nizacije dijefe na jake i slahe:

Jake kiseline

Hloridna (He!)

Nitratna (HNO..,)

Suffatna (H 250,J

Siabe kiseline

Fosfatna (HsPO)

Acelalna (CH.,COOH.)

Karbonatna (H2 CO,,J

94

7.11.6. Baze Iii luilne

Baze IIIluzlne su hemllski spolevi koii Im.ill luzat okus, lakmus papir boje plavom bOjorn: SV0 < baze il svom sastavu imsJu hidroksilnu grupu ("011).

Rastvaranjem baza u vodi dolazi do pove6anja ko­ncentracije -OH jana, jer baze disocijacijom daju jone -OH i jone metala:

NaOH -7Na+ + -OH Ca(OH)2 -C> Ca2+ + 2-0H

ZaJednlcke osobl,,<; baz" jon I glavno obilieij(0 svih tH~zn.

Baze kaje imaju vise -OH grupa disosuiu u vise slup· njeva:

Mg(OH), -) Mg(OHr + ·OH

Mg(OH)- -7 !lAg2- +-OH

Mg(OH)2 -C> !lAg2+ + 2-0H

Znacajnija baza, koja u svorn sastavu nema atoma me­tala, Ie arnonij-hidroksid (I\lHPH)_ Spada u grupu slabih Da­za. Nastaje rastvaranjern amonijaka (NH3) u vod: (Si. 77):

H

00

H

+

•• '0· ".' . -. •• H

Najvainije i najja6e baze su

baze:

alkalnih metala

natrij-hidroksid (NaOH)

kalij-hidroksid (KOH)

zemnoalkafnih metafa

kBlcij-hidroksid [Ca(OH),J

barij-hidroksid [Ba(OH))

Baze veCine ostafih metala su

slabe baze, Osim ovih baza

postoje ; mnoge druge, koje 6e

biti obraoene u anorganskoj

hemiji.

+

SI. 77. ~ Rastvaranje amonijaka u vodi

Slicne osobine irnaju i amlni (organske baze), koje

se dobijaju iz amonijaka. Ove baze 6e biti obradene u organskoj hemiji.

Kiseline i baze su vrlo reaktivni spojevi, kada su ve!i­

ke koncentracije razaraju mnoge tvari pa j kozu, pose­bno s[uzokozu. U radu sa ovim tvarima treba bib vrlo oprezan. U pocetku, dok se ne upoznaju dobro osobine i djelovanje, uvijek se radi sa razblazenim kise!inama i bazama. Aka S8 zadobiju ozljede od kiselina iii baza tre­ba brzo intervenisati: ozlijedeno mjesto ispirati sa dos­ta vode_

7.11.7. Teorija 0 kiselinama i bazama

Arenius (Arhenius) je 1884. godine obznanio teoriju elektrolitic-ke disocijacije i objasnio elektrolite i neelektro­lite. Na osnovu ave teorije razvi!a se teorija 0 kiselina­ma, kao eiektrolitima koji u vodenom rastvoru pove6ava~ ju koncentraciju jana hidrogena (H+), i bazama, I(oje ras­tvaranjem u vodl povecavaju koncentraciju hidroksilnih (­OH) jona.

Brensted (Bronsted) je i 923. godine objavio protoli­ticku teoriju kiselina i baza. Po ovaj teoriji svaka hemij~ ska tvar koja moze dati proton (Hl') je kiselina (donor protona). Baza je svaka tvar koja moze primiti proton (akceptor protona). Da bi baza mogla primiti proton, mo­ra postojati slobodan elektronski par. Ovom teorijom se uspostavlja uzajamna zavisnost kiselina i baza. Da bi neka tvar reagova!a kao kiseiina, mora biti druga tvar koja 6e reagovati kao baza. Da bi donor dao proton, mo­ra biti akceptor da ga primL

Pri reakciji kise!lna i baza nastaje nova kisetina i ba­za, s tim sto od prvobitne kisellne nastaje bazB, a od prvobitne baze nastaje kisetina:

kisefina 1 + baza 1 -7 kiselina 2 + baza 2

., H:CI: + H:O:H .. Hel +

B,

95

Ozljede uzrokovane kisefjna~

rna treba ispirati razblazenim

rastvorom slabih baza (na pri~

mjer, rastvorom sode bikarbo­

ne, NaHCO:). Oz/ijedena

mjesta bazom treba ispirati

razblaienim rastvorom sfabe

kiseline (na primjer, sircetnom

kiselinam, Cf-I3COOH).

Razvaj hemije kao nauke pm,·

cen je razvojem i usavrsava­

njem tearije 0 kisefinama / ba­

zamB. Pojedini hem/carf su imali paseban znacaj u tome,

od kojih su znacajniji:

Bo}f (Bayile) je 1663. godine je

konstatovao da sve kiseline

rastvaraju kamenac i neke tva­ri plave boje biljnog porijekla

prevode u pfavu boju.

Lavoazije (Lavoisier) je 1777.

godine dokazao da oksidi ne~

meta/a rastvoreni u vodi daju

kiseline. fz toga je zaklju{;io da

sve kiseline u svom sastavu

imaju oksigen

Dejvi (Davy) je 1810. yodfne

dobio hforidnu kiselinu (Hef) f

time dokazao da kiseline ne

rnoraju imat; u sastavu oksigen.

Ubig (Liebig) je 1838. godine

utvrdio da mnogf metali reaguju

sa kiselinama zbog djefovanja

jona hidrogena. Na osnovu toga

je utvrdio da sve kisefine u svom

sastavu imaju hidrogen (H).

96

Luis (Lewis) je predlozio teoriju kiselina i baza za­snovanu na elektronskoj teoriji. Po Luisu, kiseline su sve tvari koje mogu primiti elektronski par - elektronakcepto­rl, a baze su sve tvari koje mogu dati elektronski par -elektrondonatori.

Na primjer:

CI CI

B:CI + Na':CW

CI

Na+ 'irCI:B' :CI .. , CI

kiseHna baza

7.11.8. Soli

Soli su hemijski spojev; ko]; raslvaranjem u vod: daju pozitivne Jane metala i negalivn" Jone kisali", skog ostatka.

NaCI -+ Na+ + CI- MgSO 4 -+ Mg2+ + sal' Soli nastaju reagovanjem kiseHna i baza. U ovim rea­

kcijama joni hidrogena iz kiseline reaguju sa hidroksii­nim jonima iz baze. Prj tom nestaje H+ (H30)+ jona iz rastvora, a time nestaje i kiselih osobina. Reagovanjem -OH jona nestaje i baznih osobina. Pri tom nastaje voda. koja je neutralni spoj, pa S8 ave reakcije nazivaju rea~ kCije neutralizacije.

NaOi" + HCI ~ NaCI +

Joni Na+ 'I C!- pojavljuju se i na lljevoj i na desnoj stra­

ni, oni ne ucestvuju u reakciji, pa S8 jednacina moze na­

pisali:

+ Ct· -+ Na' + CI- +

Nazivi soli daju se na osnovu naziva jona meta!a ! ki­

se!inskog ostatka:

NaCl natrij-hlorid CaSO 4 kalcij-sulfat

Ako pri reakciji neutralizacije, nastanka soli,svi atomi hidrogena iz kiseline i sve hidoksilne grupe iz baze re­

aguju, onda nastaju neutralne soli:

Ca(OH)2 + H2S04 ~ CaSO 4 + 2H20

f::I.emiJ(1 za I razre~ ~imnazije

Po Luisovoj teorij! kiseJine mo­

gu bit! bez flidrogenovih ala··

rna, a [Jaze bez hidroksilnih

grupa.

Soli SLi vrla raznofikf j raspror,·

lranieni spojevf. Pastoji bez­

broj mogu6nosti .k:ombinacfja

jona meta/a i kiseiinsKog oSlat­

ka. Osobin6 soli zavise ad 050-

bina fona meta/a i kiselinskog

ostatka.

Aka se meta! javlja u vise oksi­

dacionih stanja, to se u nazivu

mora israei:

FeCI2

fe{u/Ti(!!)-hforid

FeCls t'erum(I/f)-hforid

Soli fmaju ogroman znacaj i

mnoge soli riB se pominjati u

organskoj i anorganskoj hemiji.

Aka ne reaguju svi atomi hidrogena iz kiseline pri neutralizaciji onda nastaju kisele iii hidrogen soli:

H3PO 4 + NaOH ~ H,o + NaH,PO 4

nafrii-dihidrogen-fosfat

H2C03 + NaOH -+ H20 + NaHC03

natrij-hidrogen-karbonat

Ako sve hidroksilne grupe jz baze ne reaguju pri neu­traHzaciji, onda nastaju bazne iii hidroksi soli:

Mg(OH), + HCI -+ H20 + Mg(OH)CI magnezij-hidroksi-h!orid

7.11.9. Hiclroliza soli

Soli nastale neutralizacijom jaklh kisel\na 1 slabih ba­za hidrolizuju ! njihovi rastvori reaguju klselo:

NH4CI + H20 -7 NH40H + He!

Soli koje se rastvarajy u rastvoru su u jonskom obll­ku. Vodeni rastvori jakih elektro!lta su takode u jonskom obliku. Neelektro!itl t slabi elektroliti su u molekulskom

obllku:

Jon! C!" nalaze se i na lijevo! i na oesnoj strani jedna­cine, oni ne ucestvuju u reakel)i pa js:

Zbog nastanka H+ (H30+) jona rastvor NH4Cl reagu­}e kiselo.

son nastale oel slablh I'(!sel"lna i jakin baza rastvara­njem u vadi hidroiizuju:

CH3COONa + H20 -t CH3COOH + NaOH

CH3COO' + H,o -+ CH,COOH + 'OH

Rastvor CH3COONa reaguje bazno, jer se njegovim

rastvaranjem u VOdl povecava koncentracija -OH jona.

97

Reakcija vade sa nekom tvari

je reakcija hidroJize. Neke so­

li reaguju so. vodam ~ hidroU­

zuju. Pri hidrolizi neki rastvari

reaguju kise/o, povecava se kancentracija H+ (H3Q+) jona, a

neki reaguju bazno, povseava

se koncentracija -OH jona,

Soli nastale neutrafizacijom ja~

kih kiselina i jakih baza ne hi­

drolizuju, njihovi rastvori su

neutraini (NaC!, K2 SO 4'

KNOi

NaGI + Hp -+ NaOH + HGI

Aka se raekcija napise u jon­

skam obJiku,

vidi se da se Na+ i Ct pojavlju­

ju i prije i pos/ije reakcije, sta

znaci da se reakcija ne odvija -

nema hidroJize.

98

Soli nastale reakcijom slabih kiselina i slabih baza narocito hidro!izuju:

CH 3COONH, + H20 ~ CH 3COOH + NH40H

CH3COC~ + NH4' + H20 -:> CH,COOH + NH40H

Katjoni i anajoni nastali rastvaranjem amonij~acetata (CH3COONH,,) u vodi reaguju sa vodom.

Pitanja i zadaci za panav/janje

J - Zaokruiiti siovo ispred tacnog odgovora

1. Cestice dLsperzne faze grubo disperznog sistema su:

a) manje ad 1 nm b) veGe od 100nm c) 1-1DOnrn

2. ,JonskD o'iSf)erZJja vrsi S8 kod: fl) suspenzija b) koloida c) rastvora

3. Kod iacke kljucanja je: a) napon pare veci od v8zdusnog pritiska b) napon pare fe jednak vazdusnom pdtisku c) napon pare}e manji ad vazdusnog pritiska

4. Osrnolski prilisak zavisi od: a) broja cestiea b) veNcine cestica c) vrsle cestica

5. RastvorfjivDsl gasova u tecnostiima se povecava: a) snizenjem temperature b) povisenjem temperature

c) temperatura ne utice fla rastvorfjivost

6. Katjoni su: a) negativni c) neutralni

7. Dleiektri(:na konstanta atanola }e:

8. Slaba kise/ina fe:

b) pozitivni

a) 80 b) 25 c) 21

c) HSP04

9. Baze dfsocljacljom daju: !'1) hidronij feme b) jone hidrogena c) hidroksifne jane

10. RastvO! Cf-!3COONa reaguje." a) kiselo b) bazno L~ neutralnc

II - Dopuniti prazna mjesta u recenicama

"f 1. Osrnoza je pojava difuzije mo/ekufa _~ ... ~~ ____ kroz pofupropusnu membranu

iz raslvora _~~_ u rastvor_~~~ _~~~_

12. Soli su hermjski spojevi koji ~_~~~_u vodi daju poziUvne ______ ._~

f negativlle jane _~_~~~~~ __ ~~~~~_

III - Zaokruiiti taean odgovor

1 g Tindalov fenomen je karakteristican za grubo disperzne sisteme: da ne Van der Varsove sile dje/uju izmedu po/amih mo/ekula: da ne Solvataclja fe okruzivanje jona molekulima rastvaraca: da ne Hidronij jon nastaje spajanjem jana hidrogena i molekula vode: da ne Rastvor NH4NOs reagu1'e neutralno: da ne

IV - Dopuniti prazna mjesta u zadacima

14. Kolika treba grama natrij-hidroksida (NaOH) da se pripremi O,5L rastvara koncentracije 3mollL?

Izracunavanje: Dato }e: V ~ __ ; c(NaOH) ~ __ ~ M(NaOH) ~ 40glmol

TraZi 5e: m(NaOH) ~?

m(NaOH) ~ c(NaOH) ,~~_~_~ x M(NaOH) ~ 3molll x __ x 40glmol ~_

15. Koliko treba se6era da se pripremi 600g rastvora u kome 1'e maseni udlo secera 8%?

Izracunavanje: Dato }e: m(R): ~ 600g; wi';) = ___ ~ =~ ___ Traii se: mrs) = ?

mrs) = ~~ ____ x m(R) = ____ x 600g = ___ 9

v .- Spojiti lijevu i desnu stranu

16. s) gel stanje f} rastvaranje a i b) promjena entalpi}e g) e/ektroliti bi c) vodiCi drugag reda h) hidroksi soli ci_,_ d) hidroksilna grupa i) baze di e) Mg(OH)CI j) koloidi ei

VI - Dopuniti jednacinu reakcije

17. JednaCina disocijaci}e magnezij-hidroksida, Mg(OH)2}e:

Mg(OH)2 -:> ___ + ____ _

VII - Dopuniti prazna. mjesta u tabeii 18~

Naziv ! Formula Naziv

Hloridna kiselina Amonij-hidroksid

H3P04

Ka/cij-sulfat i Natrij-fosiat

I NaHC03

fohmomena:_ Svaki laean odgovor vrednuje se sa jednim bodom.

Oejena se odreauje na osnovu jednaCine: ocjena;;:; fj-. 5

N - ostvareni braj bodova,' No - moguci broj bodova 0

Formula

Ba(OH)2

Hi)'

99

iOO

8. HEMIJSKE REAKCIJE

8.1. Pojam hemijske reakcije

Prillkom spajanja natrlja (Na) I hlora (CI) nastaje ku­hlnjska so III natrij-hlorld (NaCI):

2Na + CI2 -7 2NaCI

Ovdje su se atomi Na spojili sa atomima CI u'NaCL Atomi Na su iz metairie resetke koja se -morala razoritL Atomi Ci su iz mole kula C!21 gdje S8 morala raskinuti ve R

Z8 izmedu dva atoma CI. Prj tom se desila bitna promje~

na i natrija i hlora. Natrij je meta! vrlo reaktivan i opasan,

8 hIm j8 ,jedan ad najotrovnijih gasova, dok S6 nastala kuhinjska so koris!i svakodnevno u ishrani.

,/'\ko 5e izvrsi elektroliza vade:

onda se od vode kOja S8 korlstl za gasenje pozara doblva hldrogen (H2). koj; je jedno ad boljlh gasovitih go­flva i oksigen (02), bez koga nema sagorijevanja.

Mljesanjem dva rastvora: srebro-nltrata (AgN03) i hloridne kiseline (He]) nastaje talog srebro-hlorida (Agel):

AgN03 + HCI -7 AgCI +HN03

HazmjeStanjem jona, odnosno atoma u AgN03 j Hel, do{;ro je do hemijske promjene ovih tvari.

U svim ovim pomenutim i mnogim drugim procesima dos!o ]8 do suStinske promjene osobina tvan. Takve pro­mj811e su hemijske reakcije. Oakle,

hHmi]ske reakcije su svako nastajanje hemijskih veza) .svako raskidanje veza, svako raskidanje pos~

flovih veza, kao i svako razmjesta~ njB atoma u moiekulima iii jona u jonskim tvarima.

8.2. Jednacine hemijskih reakcija"

Da bl doslo do hemljske reakelje, moraju postoj~ti tvari kOJa slupaju u hemljsku reakelju, to su reaktanli iii polazne tvari. Tvari koje nastaju u hemijskoj reakciji

SI. 78. - Natrij

SI. 79. - Hlor

SI. 80. - Natrij-hlorid

nazivaju 59 produkti iii proizvodi hemijske reakcije.

Hemljske reakelje S8 predstavljaju hemijskim jedna­cinama. Od reaktanata se 5trelicom oznacava nastanak

produkata hemi,iske reakcije.

Zn + 2HC! -7 ZnCI2 + H2 reaki:anti produkti

Kod pisanja hemijskih iednacina mora se poStivati

sljede6e pravilo:

BroI j vrsta atoms fiB dHsnoj strani mora bitl je~ dnak broJu ( vrsti atoms rw strani hemiJske je-

ctnaCin€L

8.3. Tok hemijske H,.,kc:ijB

Do hemijske reakcije. ce doci aka najsitnije cestiee

reaktanata (atomt, joni, !TIOiekuli) dodu u neposredan dodir. Tal<:ode je potrebna odredena koliCina energije da reaktanti predu u a~rtiviran0 - prelazno stanje u kome se moze desiti hemijska reakeija, to je energija aktiva­cije. Kao primjer semoze uzti reakcija spajanja hidroge­

na (H2) i oksigena (02)· Hidrogen i ok5igen (SL 81) iz odvojenih balona treba

pomisati u jedan balon. Potorn upaljenom siblcom zagri­jati balan pri cemu doiazi do hemijske reakcije j nastaje

voda.

i01

Hemijskim simbolima elemena­

ta i hemijskim formulama spo­

jeva predstavljaju se reaktantf f

produkti hemijske reakcije.

Reaktanti se nalaze na Ifjevoj

strani hemijske jednacine, a produkti na desnoj strani.

Sf. 81. - Spajanje hidrogena i oksigena

U ovoj hemljskoj reakcij; S8 (SI. 81) u molekulima H2 i 02 raskidaju veze i nastaju atom! H i O. Za to je potrebna

102

kolicina toplote od 1370kJlmoi. To je energija aktivacije (,6.E).

Atomi H i 0 su sarno meduproizvodi u toku hemijske reakcije. Atomi S8 spajaju i nastaje moleku! vade (H

20).

Malekul vade je stabilniji, lma manju energiju pa S8 oslo~ bada top iota od 1856kJlmoi.

.® @--@ @

®

® /e, •

odvaja se ® ® potrebnoje ----1310kJtm01 • 1B65kJlmo; f.';\

® '-'i<

b

Sf 8::.> " Tok hemijske reakcije spajanja H2 i 02

a) reaktanti b) meduproizvod c) produkti

Ova reakcija 58 maze predstaviti i graficki (81. 83):

E 1-

----Sf. 83. - Graffk hemJjske reakcije spajanja H2 i 02

Entalpija moiekula vade (H20) je manja ad entalpije rnolekuia H2 i °21 razlika j8 ~H;:::-486kJ/mol. Ovaj dio topic­t8 58 izdvaja u toku hemijske reakcije. Ovakve reakcije, U

Kojima se oslobada toplota, nazivaju S8 egzotermne (grt. ekso - vani, thermens - topic) hemijske reakcije. Kolicina to­plate koja S8 izdvaja pise se na sijedeCi nacin:

AH = - 486kJlmoi

c

•

103

Demonstracioni eksperiment

U casu nasuti malo vode. Izmjeriti temperaturu. U vodu dadati kalclj-oksid

(GaO) iii iivog kreca, promijesati staklenim stapicem i panavo izmjeriti temperaturu.

Temperatura fe viSa pas/ije rastvaranja GaO. Ovo je egzotermna reakcija:

CaO + H20 ~ Ca(OH)2

Endotermne (gr6. endom - unutra) hemijske reakcije su takve hemijske reakcije za cije je odvijanje potrebno

dovest! energiju. Kao primjer endotermne reakcije moze S8 uzet! dobi~

vanje zivog kreca iii kalcij-oksida (CaO) iz krecnjaka iIi

kalcij-karbonata (CaCO,):

CaCO, ~ CaO + CO, ll.H "" + i 78kJ/rno!

Iz grafika (81. 84) se vidi da je energija reaktanata ma­nja od energije produkata hemijske reakcije. T aj visak energije S8 mora dovesti i obiljezava se sa +ll.H. Enedo­termne reakcije su eeste u industriji, posebno u metalur­giji, gdje se dobijaju metal!. Metali u spojevima (rudama) imaju manju energiju nego u elementarnom stanju.

Demonstarcioni eksperiment

Sf. 84, - Grafik endotermne

reakcije

U casu uliti malo vade. Izmjeriti temperaturu. U vodu ciodati Gvrstog amonij~hlori· da (NHPI). Promijesati staklenim stapi6em. Kada 5e NH,CI ra5tvori, izmjeriti pono­

va temperaturu. Temperatura}e niia. Rastvaran}e NI-f4 Cf je egzoterman proces.

Katalizatori su tvari koje potpomazu odvijanje hemij~ ske reakcije, smanjuju energiju aktivacije (SL 85)Jnhibi~ tori su tvari koje usporavaju odvijanje hemijske reakci­je, povecavaju energiju aktivacije (SI. 85)

8.4. Izracunavanje na osnOVll hemijskih jednacina

Na osnovu hemijskih jednacina moze se izracunati ko­liko je potrebno uzeti reaktanata da bi se dobila odredena kolicina produkata iii koliko nastaje produkata ako reagu­je odredena koli6ina reaktanata u hemijskoj reakciji.

S1. 85. ~ Grafik hemijs/<8

reakcije uz djelovanje

kataifzatora i inhibitora

104

Primjer za izracunavanje:

Koliko grama hlorldne klseline (HCI) reaguje sa kalielj-karbonatom (CaCa,), ako u reake/jt nastaje 55g kalelj-hlorlda (CaCI2)?

Rjesavanje: Prvo je potrebno napisati jednaCinu hemijske reakcije:

GaGOs + 2HGf ~ CaCI2 + H20 + CO2

m=? m=55g

U jednaCini se podvuce sfo }e Ntno, sfo se pominje u zadatku, a ispad se naznaCi fifa }e po::..nalO, :1 sta treba izra6unati,

Od k /'-' . . d _... n(HCI) 2 2

nos OIClna tvan, prema J8 (Jacm! J8: n(CaC!2) = 1"::::::

Poznate vrijednosti se prebacuju nB desnu stranu: n(HC~k2-n-{CaCf2)

Umjesto ko/iCine tvari (n) uzlma se odgovarajuca vrijednost mlM, jer je po~ trebno izracunati masu:

m(HCi) = 2. m(CaCI,)

M(NC!) M(CaCI,)

M(HCf) se prebacuje na desnu stranu jer je to poznata vrijednost M(HCI)=36,5glmol, M(GaCI2=1IOglmol, pa je:

m(CaCl,) _ SSg m( HCl)." ~-----·2· M(RCI) ·236,5g =}ri5g

. M(CaCl,) llOg/mol

Odgovor: Potrebno je uzeti 36,5g He/,

Primer za izracunavanje:

!\fa O$novu jednacine: 3H2 + N2 -7 2NH3

tzracunaii koiiko ce nastati mofekula amonijaka~ aka reaguje 5,6L H2 pri ST?

(zracunavanje: Na osnovu uputstava u prethodnom primjeru, rad; se nB sljedeci nac;n:

3H2 + No

V=5,6L 2,,!'i, N~?

niNFL) 2 _ 2 ntH,) ~ 3=> n(NH) ~ 3' n(H,)

Umjesto KoliCine Ivari n(NH} uzima se vrijednost N(NH)INN a umjeslo

n(H2) vrijednost V(H2)/Vm, pa je:

N(NH1 ) 2 1/(NHj )=:, N(NH,) ~2:..v(NH3 )NA NA 3 Vm . 3 Vm

105

Vm f N su konstantne vrijednosti, zamjenom se dobiva: A

2 5.6L 10" 1 kul / 1 ~ 10" 1 k 1 n(NH~.) ~ ~. ~.,~ ... -' --·6,02· rno c a mo ,", rno e -u a , 3 5,6L1mol

Odgovor: U reakciji nastaje 10:13 mo/ekula NH 3"

8.S. Reakeije oksiciacije i redukcije

Oksidacija je svaki proces otpustanja eiektrona. Redukcija je svaki proces primanja elektrona.

Pri odvljanju mnogih hemjjskih reakcija dolazi do

oksidacije i redukcije. Na primjer (SI. 86):

Fe + CuSO, ~ FeS04 + Cu

oksidacija redukcija

Demonstracioni eksperiment

U casu uliti ra5tvora kuprum(II)-5ulfata (GuSO,J i

uroniti ieljezn; predmet (ekser), tako da je jedan dio u rastvoru,a drugi dio van rastvara. Poslije odre6e~ nag vremena na dijelu zeljeza koji je uronje~ u ras~ tvor CuSO izdvaja 5e bakar (Cu) crvene boje.

4

Oksidacija i redukcija vrse se istovremeno. Ook se jedna tvar oksiduje druga se mora redukovatL Elektro­n8, koje otpusta jectna tvar, mora primiti druga tvar. Zbog toga se ovi procesi nazivaju jednim imenom r~dok~­proces! iii redoks~reakciie. Nazlv redoks nastajs saZ!­

manjem naziva REDukcija I OKSidacIJ8. Redoks reakcije se predstavljaju redoks jednacina··

rna. Koeficijenti uz tvari koje ucestvuju u hemijskoj rea­kciji odreduju se na osnovu otpustenih i prim!jenih elek­

trona. U redoks reakciji:

H2S + HN03 ~ NO + S + H20

potrebno je prvo odrediti koji 5e atomi oksiduju, a koji re­

dukuju:

SL 86. - Reakcija teijeza i

bakar(//)-suffata

Oa bi dosio do redukcije. mora­

ju postojati tvar! koje 6e dati

elektrone. Tal<ve tvari se nazi­

vaju redukciona sredstvB. Re­

dukciona sredstva su metali.

106

• Oksidaciono stanje oksigena i hidrogena 5e ne mijenja

• S U H2S ima oksidacioni broj (-2), a prelazi u elemen­tame stanje i oksidacioni broj je 0

• N U HN03 ima oksidacioni broj (+5) i prelazi u NO gdje je oksidacioni broj za N (+2)

S-2 -7 SO + 2e- 2 3 6

3 2

Broj otpustenih elektrona j broj primljenih eiektrona mora biti jednak. Sa strane 5e pise broj primljenih ! otpu­

stenih elektrona. Najmanji zajednicki sadrzalac za bro) primljenih i otpustenih elektrona U ovoj reakciji je 6, Dalje

se radi ovako: za S je 2 u 6 je 3 puta i to se pise u pro· duzetku, za N je 3 u 6 je 2 puta i to 5e pisE:! u produiet­ku. To znaci da U ovoj reakeiji moraju ucestvQvati 3 ato­ma S, a oni se nalaze u 3 mole kula H2S i 2 atorna N. 8

oni se nalaze u 2 mole kula HN03 " To se pise:

Stehiometrijski koeficijentj na desnoj strani jednaCine odreduju se na osnovu broja atoma no. iijevoj srrani, jer broj atoma na lijevoj strani mora biti jednak broju atoma na desnoj strani.

8.6. Hemijske reakcije kompleksnih spojeva

Kompleksni spojevi nastaju ostvarivanjem koordina­tivne veze centra!nog atoma i liganadH. Veza izmedu centralnog atoma (jona) i liganada je stabilna, pa taj dio mole kula cini cjelinu. U vodenim rastvorirna dlsosuju, a jedan od jona je u obliku kompleksa.

Reakcijom bakar(II)-sulfata i amonijaka nastaje Korn· pleksni spoj tetraamino-bakar(II)-sulfat:

CuS04 + 4NH3 -) [Cu(NH 3)JS04

Nastali tetraamino-bakar(II)~su[fat je indigo plave bo­je. Jon [Cu(NH3)J2+ S8 ponasa kao zasebna cjelina, kao i drugi joni. Spajanjem sa razlicitim jonirna daie spojeve razlicitih osobina.

Vodeni rastvor kalij-heksacijano-ferat(II), K4 [Fe(CN)61 je bezbojan, sto znaGi da je heksacijano-ferat(ll) jon [Fe(CN)614' bezbojan:

00 oksidaclje ce doci aka pos~ toje tvari kale mogu primiti

elektrone i nazivalu se oksida­dona sredstvs. To su nemeta­

Ii. Najbo/fa oksidaciona sred*

stva su oksigen i halogeni ele*

menti.

St. 87. - Rastvor CuS04

Sf, 88. - Nastajanje komplek*

snag spoja [CuINH:;!.JS04

Hemljske reakcIJ8

K4[Fe(CN)61 -) 4K+ + [Fe(CN),l'"

bezbojan

Sa ferum(III)-hloridom (FeCI,) reaguje i nastaje spoj pla­

ve boje ferum(III)-heksacijano-ferat(lI) (Fe4[Fe(CN).JJ:

3K4[Fe(CN),l + 4FeCI3 -) Fe4[Fe(CN)6], + 12KCI

bezbojan plav

Kompleksni joni se mogu razoritL Diamino-argentum(l) jon [A9(NH')21 u kiseloj sredini

S8 raspada:

[Ag(NH3M' + 2H' -) Ag' + 2NH 4 '

Nastajanje i reakcije komp!eksnih spojeva imaju zna­caj u analitickoj hemijl, sto ce biti obradeno u 1/ razredu.

Poseban znacaj imaju kompieksni spajevi metala, koji cine prstenaste iii helatne komplekse (h!orofil, he~ moglobin). Detaljnije 6e biti obradeni u IV razredu_

8.7. Hemijske reakcije nastanka taloga

Joni i molekuli u rastvorima medusobno reaguju i da­ju spojeve razlicitih osobina. U tim reakcijama cesto

nastaju teska rastvorni spojevi, pa S8 kao rezultat hemij*

ske reakcije pojavljuje talog. Ako 58 pomijesa natrij-hlorid (NaCI) i srebro-nitrat

(AgNO,) nastaje bijeli talog srebro-hlorida (AgCl):

AgNO, + NaCI -7 Agel + NaN03

Mijesanjem rastvora ferum(!!!)~h!orida (FeC!3) i natrij~ hidroksida (NaOH) nastaje crvenosmjedi talog fe­

rum(III)-hidroksida [Fe(OH)31 :

FeCI3 + 3NaOH -7 Fe(OH)3 + 3NaCI

Hemijske reakcije, cijim odvijanjem nastaju talozi, su

vrlo ceste i znacajne reakcije.

107

SI. 89. - Talo9 AgCI

SI. 90. - Talog FeIOH) 3

108

8.8. Hemijske reakcije razgradnje cvrstih wari

U 10ku nekih hemijskih reakeija dolazi do razgradnje kristalne resetke tvari koje reaguju. Od tvari U Gvrstom stanju nastaje rastvor.

Ako se na kamen kreenjak iii kaleij·karbona1 (CaC03

)

djeluje rastvorom hloridne kiseline (HCI), dolazi do hemijske reakcije u kojoj se razgraduje kristalna reSetka CaC03:

CaC03 + 2HCI -7 CaCl, + Hp + CO,

Aka se na cink-oksid (ZnO) djeluje rastvorom sulfa­tne kiseline (H2S04) dolazi do razgradnje eink.oksida. Pri tom se odvija sljedeca hemijska reakcija:

ZnO + H2S04 -7 ZnS04

+ Hp

Hemijske reakcije razgradnje cvrstih tvari su znacaj­ne reakcije i imaju raznovrsnu primjenu u hemijskim la­boratorijama i industriji.

Pitanja i zadaci za ponsv/jan/e

Sf. 91 - Rastvaranje Caco.}

sa He!

A ~ Zaokruziti slavo ispred tacnog odgmfora

1_ Hemijska reakcija je: a) topljenje NaGI b) nastanak NaGI c) rastvaranje NaC!

2. Hemijskim formulama se predstavliaiu: a) element! b) spojev; c) reakci.jE!

3. Oksidacija je: a) udruzivanje e- b) otpustanje e- c) primanje e-

4. Oksidaciona sredstva: a) daju e- b) primaju e- c) usmjeravaju e-

5. Izmecfu nikl·sulfata (NiSO"J i natrij-hidroksida (NaOH) odvija se reakcija: a) nastanka kompleksa b) redukcije c) nastanka taioga

B - Zaokruiiti tacan odgovor

6. Reaktanti nastaju u hemijskoj reakciji:

7. DH u egzotermnim reakcijama fma znak ( % ):

8_ Kompleksni spoj KJFe(GN!J je bezbojan:

9. Oksidacioni broj S u H2 S je (+2):

10. Reakcija: N5+ + 3e- -7 fV2+ je redukcija:

C • Dopuniti prazna mjesta u zadacima

da ne

da ne da fie

da ne

da ne

11. Na osnovu jednaCine hemijske reakcije: 2KGI0:3.._ -7 2KGI + ~92-m=lg v="

Izracunati zapreminu nastalog oksigena (02

) aka reaguje Ig KG/Os.

109

Izracunavanje: Dato je: m(KcI03)=lg; M(KGIO) = 122,55glmol

Trazi sec V(02) =?

Koristi se jednaCina hemijske reakcije. Na osno~u jed~acin~ se p?~tavlja ~d~os ~~oja ma/ova nastaiog oksigena (02) i kalij-hlorata kOJl reguje. Iz Jednacme se Vldl da je.

n(02) _ =;I co> n(02)=;I n(KGIO)

nIKGIO) 2 2 .. . . _. zamjenom vrijednosti n sa odgovaraju6im vrijednostima I sredlvanjem jednacme dob;va se:

V(02)~ :2 . -M(KC!0 3) . Vm = -2 -122,55glmol . 22,4Umol = 0,27 L

12. Napisati stehfometrijske koeficijente u redoks-jednaCini: Mg + 02 -7 MgO o +2 -2

Rjesavanje: + O2 ~ MgO

-7 Mg2+ + 2e· 2

2Mg + O2 -7 2MgO

D - Popunitf prazna mjesta u hemijskim jednacinama

13. Tetraamin-kuprUm(U):sulfat ( __ ._-----1 disosuje," ____ ~ __ '"'_ + S042 -

14. Cink-oksid reaguje sa sulfatnom kiselinom: __ + H2S04 ~ __ + H20

IE - Spojiti /ijevu i desnu stranu

15. a) oksidacija b) redukcija c) egzotermna reakcija d) endotermna reakcija e) energija aktivacije

Formula

PbS

f) otpustanje elektrona g) prelazno stanje h) izdvajanje toplote i) primanje elektrona j) dovocfenje toplote

Naziv

al b i ci dl e i

Diamino-argentum(!)-jon i I

~ __________ ~~ ____________ -t __________ ~N~ik~l-h~;d~'O~k=S=;d __________ 1 AlGI:.> •

lYimomena: Svaki tacan odgovor vrednuje se sa jedni~ bodom.

Dejena se odreauje na osnovu jednaCine: oCjena= N . 5

N - ostvareni bra] bodoV8,' No - moguci bra] bodova 0

i 10

VJEZBE

Vjezba broj 1.

Destiiacija i filtriranje

Destilacija i filtriranje su objasnjeni u dijelu 1.7, kao i aparatura kOja 5e pri tom koristL Da bi svi iii ve6ina uce~ nika magli uradjti ave vjezbe, moze se raditj i jednosta­vnijorn aparaturom koja 5e lakse obezbjeduje.

a) Deslilacija vade

Potrebne nemikalije: veda, tinta, rastver bakar(II)­suUata (CuS0

4).

Polreban priber: zeljezni stalak, hvataljka, epruveta z,.~. odsisavanje, gumeni eep, staklene cjevcice, gumena CnjGVEl, epruveta, casa od 250ml, plamenfk.

izvodenje vjezbe; u epruvetu za odsisavanje staviti ~.rn! ra~~vora tinte l!i rastvora bakar(II)-sutfata (CuSO 4)' 0as~W.HI aparaturu kao kao na slid 92. Zagrijavati polako "~adrzaJ. u epruveti za odsisavanje. U obicnoj epruveti koja J8 urorljena u haladnu vodu sakuplja S8 bezbojna tocnost.

Objasnjenje: destilacija je objasnjena u dijelu 1.7.

b) Filtrinmje

Polrebne hemikallje: samljevena kreda, veda. , Potreban pribor: lijevak, filter·papir, erlenmajer, ca-sa, stakleni slapici. ~

. Izvoa"nie vjezbe: izrezati filter papir (SI. 93. a), u li­JENak staviti Hlter~papir (SI. 93. b), a onda lijevak staviti roa .atvor erlenmajera. Iz case niz stakleni stapic sipati smjesu vode i krede(SI. 93. c).

Objasnjenje: filtriranje je detaljno objasnjene u dije­iu 1.7,

Vjezba broj 2.

Pmvjera zakona 0 odrzanju mase

a) Aeakcija zeljeza i bakar(II)-hlarida (CuClz)

Potrebne hemikallje: rastvor bakar(ll)-hlorida (CuGI,)

Potreban pribor: epruveta, gumeni eep, zeljezni ckser, vaga.

SI. 92. - Dest/lac/ja vode

a

b

c

SI. 93. -Filtriranje

a) priprema filter~papira

b) postavljanje filter papira u lijevak

c) fI1tnranje

\/Jezbe

Izvodenje vjezbe: u cep se zabije ekser duzine oko 113 duzine epruvete. U epruvetu se stavi rastvor CuCl2 (aka 1/3 zapremine epruvete). Zatvori se epruveta cepom sa ekse­rom (St. 94 ) i onda 58 izvaga. Epruveta se okrene take da ekser bude u rastvoru GuCI2. Postije odredenog vremena na ekseru se izdvaja sloj bakra. Epruvetu sa cepom i ekse­rom ponovo izvagati. Masa se nije promijenila.

Objasnjenje: ovdje vrijedi Zakon 0 odrzanju mase koji je objasnjen u dijelu 2.1.

b) Odredivanje sastava ziva(lIj-oksida (HgO)

Potrebne hemikalije: Ziva(ll)-oksid (HgO), veda. Potreban pribor: epruveta, reagens~boca, casa, 2

tepa, staktene cijevi, gumena crijeva, stezaljka, grija!ica. izvodenle vjezbe: u epruvetu staviti 29 ziva(II)-oksi~

da. Priprerniti aparaturu prema sUci 95. Puhnuti u djev koja treba da ide Ll epruvetu da bi se cljev koja ide iz re­agens~boce u casu napunila vodom, a onda se steza!i­com zatvori gumeno crijevQ, Prijs spajanja aparature treba izvagati:

1. epruvetu zajedno sa 2g HgO, 2. bocu sa vodom, 3. praznu casu u koju 6e se hvatati istisnuta voda. Grijatlcom se zagrijava HgO u epruveti, s tim da se

stezalica otvori. Reagens~boca S8 puni izdvajenim oksi~ genom (02) i potiskuje vodu u casu. Reakcija je zavrse­na kada prestane prelaziti voda iz reagens~boce u casu i kada 58 izdvoji tiva u epruvetL Poslije toga se saceka da se epruveta ohladi a onda se vaga:

I. epruveta sa zivom - iz razlike mase epruvete sa zi­vorn I prazne epruvete izracuna se masa zive;

2. boca sa vodom i eksigenom, 3. casa sa vodom - iz razlike mase case sa YOCom i

mase prazne case izracuna S8 masa lstisnute vode. 4. masa oksigena (02) nastalog zagrijavanjem HgO

izracuna S8 take slo S8 od ukupn8 mase vode U fe­agens-boci zajedno sa oksigenom (02) ! masom istlsnu­te vode oduzme masa reagens-boee sa vodom prije do~ vodenja oksigena (02). Kod dobra uradene vjezbe rezul~ tati bi trebali biti sljedeti: od 2g HgO nastaje 1,85g Hg (92,6%) i 0,15g 0, (7,4%).

111

SI. 94. - Reakcija ieljeza i bfl­

kar(II)-oksida

Sf. 95. ~ Odredivanje sastava iiva(II)-oksida

112

Objasnjenje: vjezbom se dokazuje Zakon 0 odria­nju mase kojl je objasnjen u dljelu 2.1. Ovdje se koristi­la reakcija:

2HgO -i' 2Hg + 02

Vjetba broj3.

Odredivanje molarnog volumena oksigena (02)

Polrebne hemikalije: kalijum-hlorat (KeIO,), man­gan(IV)-oksid (MnO)

Potreban pribor: meta!ni stalak sa hvata!jkom, epru­veta sa cepom, graduisana epruveta, staklena cijev, gu­

mena crijevo, pneumatska kada, grijalica. izvodenje v,lezbe: u epruvetu staviti KCI03 i Mn02 u omjeru 4:1 i izvagati epruvetu sa smjesom. Aparaturu sastavitl prema slici 96. Graduisanu epruvetu napuniti sa vodom i drzati zatvorenu prstom dok se ne smjesti iznad diev! I<a? na s!ici 96. Zagrijavanje treba vrsiti opre~ zno. Kada se masa uzari, odmah prekinuti zagrijavanje. Kada se ohladi epruveta, treba je izvagati. Razljka u ma­si prije i posiije reakcije predstavlja masu izdvojenog oksigena (0;;). U graduisanoj epruveti se spusta nivo vo­de jer izdvojeni oksigen (02) ulazi u epruvetu j potiskuje vodu. Poslije reakcije se Deita zapremina izdvojenog oksigena (0).

Objasnjenje: vjezba se zasniva na reakciji:

iVln02 2KCIOo ,.. 2KGI + 302

Eksperirnentaino se odreduje masa i zapremina oksi­gena i<oji se lzdvaja u reakciji, a onda se koristi jednaci­na za izracunavanje:

niO. \ ~ m(O,) c. ,,-,,(°2 ) "" M(O ) ~ Vm· m(O,) \ 21 M(O,) Vm 2 V(O,)

Vrn je konstantna vrijednost i iznosl 22,4Umal. Kad dobro uradene vjezbe rezulta! !reba da bude aka

32gimol.

SI. 96. - Dobivanje oksigena

PAZNJA: KCI03 i Mn02 moraju

bit; Gisti. Vjeiba se moze izvodi­

ti sarno sa zastitnim naocalima.

Ova smjesa laka ekspladira.

Vjezba broj 4.

Bojenje plamena

Potreban pribor: platinska iica (moze se koristiti zamjena grafitni stapiei iii "mine" za grafitnu oiovku, bun­zenov plamenik i sahatno staklo.

Potrebne hemikalije: koriste se rastveri iii soli u cvrstom tanju: natrijum-hlarid (NaGI), kalcijum-hlorid (GaGI?), litijum· hlorid (LiGI), kalijum-hlorid (KGI), bakar(II)-hiorid (GuCI2), ba­rijum-hlorid (BaClz) i koncentrovana HCi.

Izvodenje vjezbe: aka u laboratoriji postoje p!atinske ilee onda se prjpremaju ovako: u sahatno stal\lo se uHje malo koncentrovane kisennE:l j uroni se piatlnska zieB. a on­da se unese u plamen bunzenove grijallce (redukcioni

dio). Aka se plamen oboji bilo kakvom bo!orn to se ponav­Ija dok unesena platinska fica ne boji plamei-;' Tado. 5e plB: tinska zica uroni u rastvor NaG! : ovlazena unese u pla­men. P!amen 6e se obojiti zutom bojom (81 97'). Piatinsku zicu ponovo treba oc:istiti sa Hei. a onda ponoviti eksperi~ ment sa rastvorom CaeL,. Pia me!) C8- bitt obojen cigla crvenom bojom. Daljim po~avljanjem postupka plamen (:8

bojiti Lie! karmin-crvenom bojom, takode i SrCI: daje kar­mincrvenu boiu dok CuCL. i BaCL) boje pia men zelenom bojom. KCI b~ji' plamen Iju'bk:astorn bO!OlTL Baja se bolje uocava aka se posmatra kroz koba!tno stai<;io

Ako u laboratoriji nema platinskih iiea, Dnda S8 ova vjezba moze radjti sa grafitnim '·minama". Ako se OCiSC8-na grafitna mina ovlazi destilovanom vodom i stavi se u cvrste soli, onda 6e se zalijepiti I~rista!i tE:; soi: koji S8 mo­

gu unositi u plamen grijaiics-.

Vjezba bmj 5

Dobivanje olovo(II)··jodid"

Potrebne hemikatije; olovo u granuic±rna i jod (~j2).

Potreban pribor: epruveta, pia men!!;, metaini stalak

sa hvataljkama za epruvetu. NAPOMENA: Vjezba: se- radi U olgesteitL Izvodenje vjezbe: u epruvetu 88 stavi gramJia olova

j otprilike isto toliko joda_ Epruveta 5e pricvrsti uspravno na sta!ak (SL 98.). Oprezno se zagrijava dol< ne nasta­nu zuti kristali u obliku listica. Ako S8 nastaii PbJ2 rastvo~ ri u malo destilovane vode (treba paziti da 56 ne dada previse vode - potreban je zasi6en ra5tvor). To S8 preli­

je u drugu suhu epruvetu.

113

Utij (U)

Natrij (Na)

KaJij (K)

SI. 97. - Bojenje p/amena

114

Prilikom hiadenia nastaju lijepi iglicastikristali bqje ziat&.

Objasnjenje: vjezbom je pokazano kako se odvija reakcija:

Pb + J 2 ~ PbJ2

izmedu Pb i J 2 nastala je jonska veza (6.1.).

Vjezba broj 6.

Prip,'emanje rastvora zadane koncentracije

Napnmena: vjezbu treba prilagoditi uslovima u -Iabo· Tmba dati vise zadataka, na primjer: pripremiti

200t'n; r.cE:;tvorD natrijum·hlorida (NaGI) koncentracije Ci''''',i}ocU,CrnOlliC. Ucenik treba da izracuna koliko je to ~Jromf-Y- !\IaCL onda 10 treba izvagati i rastvoriti u menzuri. LJrUq~ z8datak moze biti da S8 pripremi 150ml 5% rastvo­r8_ sescrn itt1.. konste S8 one hemikalije kajih ima u labo-­t-atoriji ciclVoijno da svaki ucenik pripremi rastvor. Ne treba kmist!i: normaine posude, jer 6e se 0 tome detaljnije radi­ti U okviru analititicke hemije u II razredu.

Vjezba broj 7.

Kil;eiimL baze, soli

Pelreone hemikalije: rastvori hloridne (HCI).sulfa­iii nekih drugih kiselina, natrijum~hidroksida

amol1ljum-hidroksida (NH40H) iii nekih drugih bfE('~. fenolftaleina, NaCI i NaHC03u evrstom stanju. _

r~otreban pribor: stalak sa epruvetama, ea'sa ad 100mi 200mi, stakleni staple, lakmus papir.

IZ'Jo,:leinie vjezbe: 8.) U dvij(;; epruvete nalit! vade. U jednu epruvetu sta­

viii nekoilko kapi h!oridne kiseline, a u drugu sulfatne ki~ seiins. U prvu epruvetu umn!ti lakmus papir. Lakmus­pap:: js postao Cl"vene boje. U drugu epruvetu staviti

iakrnus~papir. on takode ima crvenu boju. Objasnjenje: rastvori kiselina boje lakmus-papir

crvenom bojom. b) U dvije epruvete uzetl vade j dadati nekoliko kapi

NaOH i NH,:OH. U rastvore epruveta uroniti lakmUS7pa­pirS'. Nastaje playa boja.

Objasnjenje: rastvori baza boje lakmus-papir plavam bojom.

SI. 98. ~ Dobivanje

olovo(II)-jodida (PbJ2J

c) U epruvetu staviti malo natrij-hlorida (NaCI) i doda­ti vade da se rastvori. U rastvor uroniti lakmus~papir. Ba­

ja papira se ne mjjenja. Objasnjenje: rastvori soli reaguju neutral no. d) U epruvetu staviti malo natrijumMhidrogen-karbo­

nata (NaHCO ) (sode bikarbone) i dodati vode da se • , I

rastvarL U rastvor uroniti lakmus·papiL NastaJ8 p ava

boja lakmus-papira. Objasnjenje: NaHCO. rastvaranjem u vodi hidrolizu­

je, rastvor reaguje bazno. e) U menzuru ad 100mi uliti 1ml rastvora natrijum-hi­

droksida, c(NaOH)=0,1 moUL i dopuniti vodom do 100ml. Rastvor prenijeti u casu od 150ml. Dodati nekoliko kapi fenolftaleina . Rastvor posiaje ijubicaste boje (81. 99), U rastvor kapalicom dodavati HCI, uz mijesanje staklenim stapi6em, dok se rastvor ne obezboji. Srojati koliko je ka­pi HCi dodato do obezbojenja rastvora (81. 100). Na osnovu toga izracunatJ kancentraciju He!, uzimaju6i da 1 kap zauzima zapreminu od O,05rnL

Primjer za izracunavanje

Prilikom rada vjeibe 7 (e) za neutraiizaciju je utrose­

no 25 kapi HCI.

Izracunavanje:

c(NaOH) = O,lmoVL; V(NaOH) = 1m! = 0,001L = 1O--3L

N(kapi HCI) ~ 25; V(HCI) = 25 0,05ml = 1,25' to-3L

c(HC!) = ?

Izmedu NaOH i Hel odvija s.e reakcija neutrafizacije:

HCI + NaOH ~ NaCI + H2 0

U baznoj sredini fenofftafein Ima Ijubicastu boju. 00-davanjem Hel reaguje NaOH, obezbojavanje rastvora

ukazuje da u rastvoru nema NaOH. Tada je: n(HCI) = n(NaOH)

Ako se umjesto n uzme C· \I, onda se dabiva:

c(HCI) . V(HCI) = c(NaOH) . V(NaOH)

odakle je:

Q,OSmol / L

115

Sf. 99. - Baja fenolttafeirw. L

baznom rastvoru

Sf. 1 00. ~ Baja feno/fta/eina u kise/om rastvoru

116

Potreban pribor za izradu vjezbi

Stalak sa epruvetama

Erlenmajer Erlenmajer (odsisni)

Pneumatska kada

Boce za evrste tvari

Casa

Menzura Ujevak

n J

Epruveta Epruveta (odsisna)

Kapa/ica

Sahatno stakfo

Reagens-boce SpriG-boca

Staklene cijevi

Porculanska posuda

Bunzenov plamenik

Porculanski trokut

Stakleni iitapie

.117

Posuda Z8

destilovanu vodu

Porculanska teglica Cepav; i gumena crijeva

\

Spiritusna lampa Metain; tranoine

Azbestna mreiica

118 119

Cetkfca za pranje epruveta Drvena stipaljka

Pinceta Kasike za hemikalije fv!asice

Anafiticka vaga Tehnicka vaga

Klema

Hvataljka

Hvataljka sa klemom Radni sfa u skolskoj hemlj"skoj faboratoriji

IJ:[J.".~ ......•.. ~

Otrovno Nagrizajuce EkSplozivno Zapaljivo Opasno Radioaktivno

Metalni prsten sa kiemom Metalni sta/ak Oznake za opasne hemikalije

120

ODGOVORI NA PITANJA I RJESENJA ZADATAKA

UVOD

I.b 2. c 3. c 4. b, c, f 5. da 6. da 7, da 8. ne 9. ne

10. Hemija kod tvari utvrduje:

" Postojanje

• Mjesto I obllk Da/aienia u prirodf

e moqucnost

11. ail; bir" cil; dih; eig

ZAKONI HEMIJSKOG SPAJANJA

I.e 2. c 3. b 4. b 5. b 6. ne 7. ne 8. da 9. ne 10, da

11. CO a: C=8: ~ NO N: 0= _1£ 16

CO2 O' C= ~ 6 N02 N: 0= 14: .. ~.z... Np N: 0= 14: --.L N20 S N: O='_.J!L. 40

12. a i j; big; elf; dlh; ef;

13. Avogadro je tvorae teorije 0 molekulima plinova. On je objasnio da:

@ cestice plinova nisu nezavisni atomi, nego ._9Il1Ri£c~ evrsto JJ.9.J!.lZzanih atom.r

<!l malekuli elementa saCinjeni su ad Istih atoma,

ill malekuli spaja s8stavljenf su ad razliiHtih .ilJgma

• u jedakim volumenima razliCitlh plinova nalazi 5e 1st{ broi !]Jofg,!fyl&

ako je ista temperatura i pritisak.

11. Gej-Usakov zakon prostih volumnih omjera g/asi:

Va/umen; _ plinovtl koji _~J!.iu. u helJliiskQ...

volumeni plinova nastalift reakeijom _lPedusobno se odnose kao

111fJfi ciieli !:mJjevi ,

121

MOLARNE VELICINE

I.b 2, C 3, a 4,c 5,b 6. de. 7. ne 8. da 9. ne 10. da

11. a i); b if; c i i; di h; e ig

12. Refativna molekulska masa se dobiva §abiraniem reaftivnih 1l1Qffi1!fmL mflsa

elemenata koji ulaze u sastav spoja.

13. Koliko fma atoma ka/cija (Ca) u G,2mo/a atoma kafcija?

14.

Dato ]e: n(Ca) ;;;;: ---p..,gmol ;

Koristi se sljedeca jednaGrna:

Naziv

Unificirana atomska jedinica

mase

Molama zapremina

Avogadrov broj

Solcmanova konstanta

Apsolutna nula

NA=6,02x1(J23atoma/mo!

Oznaka

u

Vm

N

R

To

STRUKTURA ATOMA

Trail se; N(Ca)=?

Vrijednost

1,660' 1 ([24g

22,4Umo!

6,022 1 [J2'''jedinkilmol

8,3143JfKmol

273,15"C (OK)

1. a 2, b 3, a 4, a 5, b 6. ne 7. ne 8. da 9. da 10. ne

11, Koliko frna protona u 1kg profona:

Dato je: m(protona)=1kg: m(p-l)= 1,673x1{r27kg TraB 5e: N(p+)=?

12, a if; b i h; c if: d i j; eig

13. Napisati elektronsku konfiguraciju atoma

N-2e 4s' :-A';--! L+!.i

M· 12e- 3s'3p'3tf' [If] [!][IIffIl L ~ 8e' 2s22p6 rm W:J IITlJJJ[Il] K ~2e' 1s' flTl LLu

I

I

122

14. Napisati kvantne brojeve M~Jjuske atoma mangana (2SMn):

r\-Le

L·8e M-13e N,2e

3SlfJ]

f , , ~

3dITlDJJTOm

"- " ." ... " .. .. -

" .. ." n 3 I 3 3 3 3 3 i 3 3 331 3 1 3 1 31

1 1 j' I 1 1 2---n'-mT21 1 " I 0 I 0

Imi'f-t·o I ' , I -dJ±] I 1 1

7 -:2 -~'r't-J-t+Ti -I I "{ .. I 1m t I I r ' - 'JlJLWTi t 11 I t I L'

PERIODNI SISTEM ELEMENATA

1. a 2. b 4. a 6. ne 7. ne 8. ne 9. ne 10. da

11. Nikl fma atomski bra] 28 (zsNi).

Elektronska (wnfiguracija ]e:

N 2.- 4s' Na osnovu elektronske konfiguracije S8

zakljucuje:

M 16.- 3s'3p'3c!'

2s'2p'

Nikf spada u __ 4~_. periodu, ~

padgrupu, _5_ blak, JJrela4D~ ..

elemente, a po osobinama je:

a) metal b) nemetal

12. a i g; b i j; c if; d ii; eih

13. Kod atoma eiemenata B-podgrupa - ------BL.~/azni ~mmffJJ1tL~_ popunjava S8

d - pod/iuska

14. Povecanjem atomskog __ l1rgj~ u }edna} period; PSE ___ £manilJle~ se

_-"o"-,,,oc£-nu.,,,-k,--_ atoma, .~l!ovecava

se koeficii~!)L elektronegativnosti. Metalne osobine

nemetalne osobfne ra5ft!.

15_

Atomski broj Elektronska konfiguracija po pod/juskama

12 1s'2s'2p'3s"

25 1s22s22p'3s23p63d'4s2

53 1s'2s'2P'3s'3p63d,04s'4p64d,o5s'5P'

60 1 s22s22p63s23p'3d"4s24p'4d"4f'5s25p66s2

Podgrupa

A

B

A

C

Perioda

3_

4.

5.

6_

HEMiJSKE VEZE

2. b 3. b 4. a 5. a 6. da T ne 8. de g, da 1. c

11. aig b i j elf dih e i i

12, Koliki je oksidacioni bro] S u H2S04 ?

(1-1)2 x (-2)4 (+1)2+x+ J-2;4 =0

H2S04 -13. Veza izmedu atoma ka/cija (Ca) i sumpora (5) moie sa objasniti ovako:

Prvo S8 napise ele/<tronska Iwnfiguracija:

K-2e

L - Boer 2s2p6

ft/;- 8e ~_S2$~

C£ii Ca 2+ + - 2,8,8,2 2.8.8

s + 2e- -;--2,8,6 2.8.8

K-2e- 1s2

L - 8e- 2s'2p'_

M - 6Er 3s23p4

CaS

14. Objasniti vezu u mo!ekuiu amonijaka (NH) koristenjem Luisovih formula

Eleiltronslm Iwnfiguracija NiH je:

7A1 K - £ifL 1~-2

1+ -1;1 • • /-! H-.-tf .. H

----Ij~.----.~-

1D. Objasniti Koordmativnu vezu u molekulu 50::1'

Prvo se napise eiu/(Uonsi<a KonfiQur;]cija fi)S i 80 :

2, _?_ 6)

f{orisie se Luisove formule:

~o::s!o: ---p

H 4< ... 0' r"" o

:o~

123

10, ne

124

DISPERZNI SISTEMI

1. b 2. c 3.b 4. a 5. a 6. b 7. b 8. c 9. c 10. b

11. Osmoza je pojava difuzije mo/ekuJa rastvaraca kroz polupropusnu membranu

koncentraciie _ u rastvor vece koncentraciie

12. Soli su hemijski spojevi koji -----.-Lastvaranie~ u vodi daju pozitivne __ -J;",o",n"e_

-----.!111ltala .. __ i negativne jane _kiselin~ osta,~.

13. ne 14. ne 15. da 16. da 17. ne

18. I<oliko treba grama natrij-hidroksida (NaOH) de se pripremi O,5L rastvora koncentracJ]e 3mollL?

lzracunmranje:

Date ie: V = _.QJR_; c(NaOH) = _ 3mo/IL; M(NaOH) = 40glmol

Trazi se: m(NaOH) =?

m(NaOH) C~ a(NaOH) ___ L M(NaOH) ~ 3moll' .. O,5L_ 40glmol = . .!iIl!L..

19. /{o/iko treba secera da se pripremf 600g rastvora u kome je maseni udio secera 8%?

fzracunavanje: Daio je: m(R): ~ 600g; Traii se: mrs) :::;;; ?

20. a ij bit cig dii eth

21. Jednacina disocijacije magnezij-hidroksida, Mg(OH)2je:

Mg(OH)2 ~ Mg" + 2-0H

22

I Naziv Formula Naziv Formula I Hloridna ki-r;elina Hel Amonij-hidroksid NHpH

L Fosfatna klsellna H3P04 Barii~hidroksid 8a(OH)2

I Kalcij··sulfat CaS04 Natrij-fosfat Nal'°4 '-----.. ! NatriJ-hidrogenkarbonat NaHCq, Hidronij-jon HP' ,

HEMIJSKE REAKCIJE

i.b 2. b 3. b 4.b 5. c 6. ne 7. da 8. da 9. ne 10. da

11. Na osnovu jednacine hemijske reakcije: ,?'!5.QIQ3

-? 2KCI + .:}Qg m~lg V=?

izracunati zapreminu nasta/og oksigena (02) ako reaguje 19 KCf03

.

Izracunavanje: Data je: m(KcIO,,!=lg; MIKeIO,,! = 122,55g1mol

Trail sec V(02) =?

125

Koristi se jednaCina hemijske reakcije. Na osnovu jednaCine se postavlja odnos braja mo{ova

nastalog oksigena (02) i kalij-hJorata koji reguje. Iz jednaCine se vidl da je:

n(O) = 2 => n(O )= 2 n(KGIO,) n(I(GIO) 2 2- 2

zam/enom vrijednosti n sa odgovara/u6im vrijednostima i sredfvanjem jednai5ine dob/va se:

:> VIO )=_. 2. 2

. __ 1_" __ ._ . 22 4Umal = 67,2L = 027 L 122,55glmol' 245,1'

12, Napisali stehiometrijske koeficijenle u redoks-iednaCini' Mg+02 MgO

o 1-2 -2

Riesavanje: .(Iff.sfi -I- 02 -:;, fvlgO

2 1_4_ __ 4_1

---_ ..... _._-- ~ __ --,,-I _~. ___ _

2Mg + -1 2MgO

13. Tetraamin-Iwprum(ff}-sulfat ~rCu(NH31\>S04flj dfsosu/e: [Cu(NH:J2S0J -7 [Cu(NH3Ji2+

+S0<12-

15. aft bii eil! di/ eig

16.

I ~ormUI£ .. ' _____ -+_~ ______ N_"_Z_h_' ______ l_,

, ~~.--_.---.-~- ~._~ __ ~--I~~~m(III)-heksaCljanO-ferat(ll)

i Diamtno argentum(!) jon --I

i ! , - ~ IP',",' 'Y2'

I I

PbS I Olovo(I/)-sulfid I

Ni(OH), Nikl-hidroksid

AICI3 Aluminij-hlorid

1. UVOD 1. i. Porijeklo naziva hemija.

1.2. Predmet izuc3vanja hemije.

i .3. Hemija u svakodnevnom zivotu . 1.4. Hemija i druge prirodne nauke .

1.5. Naucne metode. 1.6, Podjela tvari

1_7. Razdvajanje tvari

1.7.1. Filtriranje iii cijedenje.

1.7.2. Destiiacije

1.7.3. Subfimacija .

1.7.4. Piokristalizacija ..

2. Z/\XON1 HEMiJSKOG SPAJANJA

2.1. Period air·!emi.ie .

2.2. Zakon 0 odrz.anju mase 2.3, ZakOl"I stalnih ornjera masa.

2.4. Zakon umnozenih omjem masa. 2.5. Zakon spojnih omjera masa . 2,6. Daltonov3 teorija aloma.

2.7. Zakon prostih volumnih omjera.

2.8. Avogadrov zakon

;3, MOLARNE VEUCINE

3.1. VeiiCine koje odreduju stanje gasa .

32. 8ojl-Mariolov zakon

3.3. Gej-Lisakov zakon

3.4. Apsolutnn temperatura> 3.5. Opca jednacina gasnog stanja . 3,6. fv'IasE' najsitnijih testiea tvari,

SADRZAJ

3.6.1. Unificifana atomska jedinica mase (u) 3.6.2. Helativna atomska masa (Ar) .

3.6.3. Reiativna molekulska masa (Mr).

3.7. Koiicina iii rrlllOzina tvari (n) .

,.",,7

"""",,7 ,.""".,.8

"".9 , , . , , , . , , ,. ... , , 9

"".""" .... ,,10 , 10

, , . , , , . , , , , , , , , , , , , , , , , 11 , . , , , , , . , , , , 11

, 12 , . , , , , , 12

. 14 , , , , . , , .. , 15

, . , . , 16 ....... , 16

,··,17 , 19

,..20

,. ,. ,. . 20

".,.24

".,.24

, .. ,."."",."", ,.25 ., ., ,. .. 26

,27

27

" ,27

28 ....... 29

. , .. 29

3.7."1. Molama masa (M). , " , . , , ...... , , , , , , , , . , ,. . , , . , , 31

3.7.2, h/loiarne, zaplemina (Molvolumen), V m .

3.7.3. iVialami (Avogadrov) broj, NA•

3.2 izracunavanje procentnog sastava spoja .. 3.9. Sastavljanje formule spoja na osnovu hemijskog sastava.

4. STRUKTURA ATOMA

4.1. Pojam atoma.

4.2. Grada atoma ..

Lj .3. Dimenzlje atoma .

, , , .31

" " " 32

" " " " 33 , , , , , , , , . , ,. , , , . , . 33

, .. , .. , , . , , .. , .36 ,. ,. 37

.."."".37

4.4. Elementarne cestiee ...

4.4.1. Mase elementarnih cestiea . 4.4.2. Nae!ektrisanje e!ernentarnih cestlea ..

4.4.3. Kretanje elementarnih cestiea.

4,5. Atomski broj (2). 4.6. Maseni broj (Am)

4.7. Izotopi .

4.8. E!ektronski omotac . 4.8.1. Planetarni model atoma 4.8.2. Kvantna teorija elektromagnetnog zracenja ....... .

4.8.3. Hidrogenov linijski spektar

4.8.4. Borov model atoma.

4.8.5. Energetski nivoi - elektronske Ijuske. 4.8.6. Energetski podnivoi - eiektronske podljuske .....

4.8.7. Orbltalni nivoi - orbitale.

4,8.8. Pisanje elektronske konfiguracije . 4.8.9. Kvantni brojevi ........ > •••••••••• , ••••••••••

4,8.10. E!ektronska kontiguracija i osobine e!ernenata- ..

5 PERIODNI SlSTEM ELEMENATA 5.1. Pry! pokusaji klasifikacije elemenata

5.2. Zakon periodicnosti. 5.3. Tabliea periodog sistema elemenata

5.4. Grupe i periode u PSE .

5.5. PSE i elektronska konfiguracija . ,

5.6. PSE i osabine elemenata .

6. HEMIJSKE VEZE

6.1. Jonska veza . 6,1.1. Jonska kristalna resetka ...

6.2. Kovalentna veza . 6.2.1. Jednostruka kovalentna veza .

6.2.2. Dvostruka kovalentna veza. 6.2.3. Trostruka kovalentna veza

6.3. Hibridizacija orbitala .

6A. Koordinativna veza . 6.5. Palamost molekula . 6.6. Hidrogenova (vodlkova) veza.

6.7. Atomske kristalne resetke. 6.8. Molekulske kristalne resetke

6.9. Metalna veza. 6.9.1. Valentna i vodljiva vrpea .

6.9.2. Metalna kristalna resetka

6.9.3. Osobine metala.

6,9.4. Legure metala .

6.10. Valencija . 6.11. Oksidadonl broj.

...........

,38 .38

,. 38 ,. 39

, , , 39

.39

.39 ,40

..40

,. 41 ,42

.43 ,43

,44

,45 , ,46

,46

. .48

" . 50 .5i

.51

.52

.53 . . 55

,59

,60 ,62

., 62 65

., 66 ,67

,68

.69 ,7'1

.71

.7-1

.. 72

..,72

" 73 . . 73 ,74 ,74

.75

7, DISPERZNI SISTEMI 7,1. Gruba disperzni sistemi • suspenzije .. 7.2. Koloidni disperzni sistemi • koloidi .... 7.3. Fino disperzni sistemi. Rastvori iii otopine .

7.3.1. Rastvaranje m otapanje. 7.4. Sastav rastvora.

7.4.1. Masena koncentracija (g) .. 7.4.2. Kolicinska koncentracija (c). 7.4.3. Maseni udio (w). 7.4.4. Volumni (zapreminski) udio (v) ..

7.5. Rastvaranje cvrstih tvari u tecnostima . 7.6. Rastvaranje tecnosti u tecnosti .. 7.7. Rastvaranje gasova u tecnostima. 7.8. Povisenje tacke kljucanja i sniienje tacke mrinjenja rastvora. 7.9. Difuzija

7.10. Osmoza .. 7. i i. Jonski disperzni sistemi

7.11.1. Rastvori neelektrolita i elektrolita. 7.11.2. Elektroliticka disocijacija 7.11.3. Jonizacija. 7.11.4. Stepen disocijacije. 7.11.5. Kiseline 7.11.6. Baze ili iuzine. 7.11.7. Teorija 0 kiselinama i bazama. 7.11.B. Soli. 7:11.9. Hidroiiza soli

8. HEMIJSKE REAKCIJE

8. i. Pojam hemijske reakcije. 8.2. Jednacine hemijskih reakclja .. 8.3. Tok hemijske reakcije .

8.4. \zracunavanje na osnovu hemijskih jednaCina ..

8.5. Reakcije oksidacije i redukcije . 8.6. Hemijske reakcije kompleksnih spojeva. 8.7. Hemijske reakcije nastanka taloga. 8.8. Hemijske reakcije razgradnje Gvrstih tvari

VJEZBE Vjeiba broj 1. Destilacija i filtriranje ..

Vjeiba broj 2. Provjera zakona a odrzanj\~ mase

Vjezba broj 3. Odredivanje molarnag volumena oksigena (°2),

Vjezba broj 4. Bojenje plamena .. Vjezba broj 5. Dobivanje olovo(Il)-jodida (PbJ2)

Vjezba bro) 6. Pripremanje rastvora zadane koncentracije .. Vjezba bra] 7. Kiseline, baze, soli .

POTRE6AN PRIBOR ZA IZRADU VJEZ61 .

ODGOVORI NA PITANJA I RJESENJA ZADATAKA

.79 . .. 79

.80

. .. 81 ..81 .81 .82

..83 .84

. ... 85 . .. 86 . .. 87 ..87

.89

.89

.. 90

..90

.. 90

· . 91 ..92 .. 93 ..94

. .. 95 .96 .97

.100

.100

· . 101

· . 103 · . 105 .106 .107

.. 108

· . 110 .110

· . 112 . ... 113

....... 113 . .. 114 . .. 114

· 116

· 120