OPĆA I ANORGANSKA KEMIJA

Doc. dr. sc. Stjepan MilardovićZavod za opću i anorgansku kemiju

Konzultacije : srijedom 12-14 h

Literatura:I. Filipović, S. Lipanović

Opća i anorganska kemija (II dio)2.

Cotton and WilkinsonAdvanced Inorganic Chemistry

3.N.N. Greenwood and A. Earnshow

Chemistry of the Elements4.

P. Atkins and L. JonesChemical Principles

Stvaranje kemijskih elemenata

• 1. periodičnost fizikalnih svojstavaatomski radius, ionski radijusi elemenatagustoćatalište i vrelište

• 2. periodičnost kemijskih svojstavaenergija ionizacijeelektronegativnoststandardni redukcijski potencijaloksidacijski broj

Rasprostranjenost elemenata u Svemiru

ZEMLJINA KORA

• ELEMENT W/%• KISIK 46.6• SILICIJ 27.7• ALUMINIJ 8.1• ŽELJEZO 5.0• KALCIJ 3.6• NATRIJ 2.8• KALIJ 2.6• MAGNEZIJ 2.1

Periodni sustav elemenata

Molarni volumen

Atomski radijus

Energija ionizacije

Elektronegativnost

VODIK

• 1s1 Tt = 14 K, Tv = 20 K, ρ = 0,07g/ml• rkov = 0,03 nm• Ei = 13,6 eV

χ = 2,1• H2 (g) → 2H ΔrH = 436 KJmol-1

• IZOTOPI 11H, 1

2H, 13H

• H D T• t 0.5 = 12 god

• U VODI 1017 2 x 1013 1 atoma• 5000 1

• DOB: D2O ELEKTROLIZA VODE

• Iz 1m3 H2O → 40 cm3 D2O

• REAKTIVNOST ATOMNOG VODIKA

• H2 → 2H ΔrH = 436 KJmol-1

• 9% kod 3000 K t 0.5 ∼ 0,3 sec

• 2 H → H2 KATALIZIRA Pt, Pd, W, Fe, Cr, Ag i dr.

• 2H + Cl2 →2 HCl• 2H + S →H2S• 2H + CO2 →HCOOH

REAKTIVNOST VODIKA

• H2 + Cl2 → 2 HCl• 400o

• Ca + H2 → CaH2

• 500o

• N2 + 3 H2 → 2NH3

• kat.

DOBIVANJE VODIKA

• REDUKCIJA SPOJEVAI

• H+ + e- ↔ ½ H2 Eo = 0 V• E = Eo + 0,059 V log (H+/mol dm-3)

• E = - 0,059 V·pH

• H2O + e- ↔ OH- + ½ H2 Eo = - 0,83 V

• Na+ + e- ↔Na Eo = - 2,7 V• ½ Zn2+ + e- ↔ ½ Zn Eo = - 0,76 V• ½ Zn (OH)4

2- + e- ↔ ½ Zn + 2 OH Eo = - 1,2 V

H2O:Na + H2O → Na+ + OH− + ½ H2

• H+: • Zn + 2H+ → Zn2+ + H2

• OH-:• Zn + 2OH− + 2H2O → Zn(OH)4

2− + H2

ELEKTROLIZA

2H2O + 2e− → H2 + 2 OH−

• 2 H+ + 2e− → H2

• DRUGI REDUCENSI• H− + H+ → H2

• (CaH2) (H2O)

PREGLED REAKCIJA• 17. H2 + X2 → 2HX X = F. Cl, Br, I• 16. 2 H2 + O2 → 2 H2O S• 15. 3 H2 + N2 → 2 NH3 katalizator p, t• 1,2. 2 M + x H2 → 2 MHx x = 1, 2• Be, Mg ne reagiraju• y H2 + MxOy → x M + y H2O

1 SKUPINA ns1

• Li Na K Rb Cs Fr• Ei/eV 5.4 5.1 4.3 4.2 3.9•• χ 1.0 0.9 0.8 0.8 0.7• E0

M+/M/V -3.2 -2.7 -2.9 -2.9 -2.9

• 2 M + 2 H2O → 2 M+ + 2 OH- + H2• [M(NH3)n]+ n NH3 (l)

ELEMENTARNE TVARI• Li silikatne i fosfatne rude• DOB.: elektroliza taline LiCl• 6

3 Li + n → 24 He + 31H

• Na• Alumosilikati• NaCl kamena sol• morska sol• NaNO3, Na3AlF6• Dob: elektroliza taline NaOH tt = 320 °C• NaCl tt = 800 °C• K: Na+ + e- → Na• A: 4 OH- → O2 + 2 H2O + 4 e-

• K• Glinenci• KCl silvin• Dob: elektroliza taline KOH• Rb,Cs uz kalijeve spojeve• Dob: redukcija hidroksida s Al

Pregled reakcija• M + ½ X2 → MX• 2 M + ½ O2 → M2O Li• 2 M + O2→ M2O2 Na, K, Rb, Cs• M + O2→ MO2 K, Rb, Cs• 2 M + S → M2S i za Se i Te• 3 M + ½ N2 → M3N samo Li• 3 M + P→ M3P i s As, Sb• M + H2O → MOH + ½ H2 burno• M + ROH → MOR + ½ H2• M + NH3→ MNH2 + ½ H2

katalizira Fe• M + H+ → M+ + ½ H2 snažno

2. SKUPINA ns2

• Be Mg Ca Sr Ba Ra• Ei ( I+II)/ eV 27.5 22.6 18 16.7 15.2. 15.4• χ 1.5 1.2 1.0 1.0 0.9 0.9• E0

M2+/M/V -1.85 -2.37 -2.87 -2.89 -2.9 -2.92

• -ΔhH = k ⋅ z2 / r energija hidratacije

• M(s) + 2 H2O → M2+ + 2 OH- + H2

• Elementarne tvari• Be 3 BeO ⋅ Al2O3 ⋅ 6 SiO2 beril• (smaragd, akvamarin)• Dob: elektroliza taline BeF2• BeF2 + Mg → Be + MgF2• Mg• CaCO3 ⋅ MgCO3 dolomit• MgCO3 magnezit• MgCl2⋅KCl ⋅6 H2O karnalit• Do 0.3% MgCl2 u morskoj vodi

• Ca• CaCO3 vapnenac• CaSO4 ⋅2 H2O sadra• Fluorit, fosforit, silikati• Dob: elektroliza taline CaF2, CaCl2• Sr• SrSO4 celestin• SrCO3 stroncijanit• Dob: elektroliza taline SrCl2

• PREGLED REAKCIJA• M + X2 → MX2 X2 = halogen• M + ½ O2 → MO• M + O2 → MO2 Ba, Sr uz tlak• M + S → MS i za Se i Te• 3 M + N2 → M3N2 grijanjem• M + H2 → MH2 Ca, Sr, Ba, Ra, grijati• M + 2 H+ → M2+ + H2 osim Be• M + 2H2O → M(OH)2 + H2 grijati, Be i Mg ne• M + OH - + H2O → HMO2

- + H2 samo Be• M + 2 H+ → M2+ + H2 spora za Ca, Sr, Ba- netopljivi

sulfat• 3 M + 8 H+ + 2 NO3

- → 3 M2+ + 2 NO + 4 H2O osim Be(Mg)

Vrsta problema i pitanja