101259136 Hemija Za 1 Razred Gimnazije Mehmedalija Lilić

7/21/2019 101259136 Hemija Za 1 Razred Gimnazije Mehmedalija Lili

1/64

Izdavac: lzdavaclat Iatca TlIgraZa izdavaca: Nevzeta MahmlltovicRecenzenti: Mr. Dulsa Bajramovic

ro dr. Boio BanjaninDTP: Selma KukavicaStampa: BEMUS1; Sarajevo

ISBN 9958-22-087-3elP - Katalogizacija u publikacijiNacionalna i univerzitetska-bibliotekaBosne i Hercegovine, Sarajevo54 075.3)LILIC, Mehmedalija

Hcmija : za L razred gimnazije / MehmedalijaLilic. - 1. izd. - Sarajevo: Ljiljan, 2001. . 127str. : ilu8tr. ; 24 emISBN 995822 873COBISSIBiHlD 9678598

Tirai: 1.000Ministarstvo obrazovanja, nanke, kulture i spOlia Vlade Federacije Bosnc i

Hercegovine rjesenjem broj UP -I- 03-38-9-2517/4 odobrilo je ovaj udzbenik zaupotrebu

Strollo je zabranjello svako umnvi v nje j preI:tampavanje lvog udtbenika bel, odobrellJa iu/avQca. Neavlasteno kopiranje, ul1 lIoiav(1ltje i preJtampavaflje predstllv{ja krivicno djelo iz cl 100. Zn/onl 0 autorskom pravil SI. list RBiH br.2192 i 13/94 _

Mehmedalija Lilic

HEMIJza 1 razred gimnazije

Izdavacka kuca TugraSarajevo 2006


2/64

Hmija je nauka koja nudi odgovore kako Se neki prirodni materijali koji se nemogu koristiti, mogu preraditi u proizvode koji judima omoguc v ju kvalitetniji zivot Take S od kvarcnog pijeska, sode j kre-cnjaka dobiva staklo. Izmorske vade, kamena i vazduha se dabivaju plasticne mase Iz rude boksltase dobiva aluminij, iz rude pirita zeljezo i sulfalna kiselina.

U procesima doblvanja korisnijih proizvoda nastaju i mnogl proizvodj kojt su nepotrebni. Oni se odbacuju. Ovi prolzvodi su cesto stetni i Dpasni po Ijudsko zdravlje. Ljudime 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 eko-logija U ekoloskim akcijama posebno js znacajno UOeSGe mladih. Aktivnosti mladih mo-gu biti vrlo raznovrsne. Svako moze odabrati onu aktivnost koja mu predstavlja po sebnozadovoljstvo j gdje se maze isl


3/64

Uvod

1. UVOD1.i Porljeklo naziva hemijaNazlv 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 r a z v i ~jene. Neke od ovih vjestina od Egipcana preuzelj su A r a ~bljani. Nazivu hem dodaH su svoj gramaticki clan al inastao 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. UXVII vijeku napuiitena je ideja alhemije, nastala js novanauka koja je nazvana hemija.

1.2. Predmet izucavanja hemijeHemija j8 prirodna nauka kOja proucava gradu, sastav

i osobine tvari. TVar ill supstanca je dio materije sa ta6noodredenim 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, v e ~liku paznju poklanja proueavanju grade najsitniJih e e s t i ~ca tvari - aloma i molekula. Na osnovu grade atoma i ,molekula, hemija objasnjava njihove osobine i njihovomedusobno djelovanje koje dovodi do raznolikosti tvari u prirodi i uzroke njihovih promjena. Kada se utvrdeuzroci promjena onda se maze predvidjeti ponasanjetvari pri promjeni uslova. To prakticno znael da se nekapromjena tvari moze voditi u zeljenom praveu ako seobezbijede potrebni uslovi.

7

Rijec hem kod StarihEglpcana u poeetku je ImBlazna enje cmo . Tako se n z i ~vafa zemija crnica u dofini Miakoja je bila izuzetno pfodna. Ljudi su vjerovali da fa zemya Imau sebt nesta tajanstveno, nestafT agicno, 6ega nama na drugimmjestfma. Isla rijee "hem sekasnije koristila za naziv erneiacke u ofw zjenice. 77me seisticala tajna koju krije zjenicaaka. Taka se rijee hem karistila u svim sluca1'evima kada jetrebalo istaCi ne,to posebno,nesto tajanstveno. KoriStena jeda se istakne posebno umijeceuzga1'anja nekih biijaka, dobiva-nja keramike, baja, fijekova itd.

Materija 1'e sve sto postoji u prl-rodi. Mater/fa se ispofjava uobliku tvari iii supstanci i fi-zickog polja (gravitaciono,elelctriena, magnetna poije, tetopiotna, svjetlosna i drugi obli-p energije).

SI. 1 Hemija je teorijska nauka.

,II


4/64

8

1.3. Hemija u svakodneynom zivotuMnoge promjene u prirodi, industriji i domacinstvu

nastaju odvijanjem hemijskih promjena, hemijskih reakdja. Sve hemijske reakcije se mogu svesti na dva osnovna tipa: hemijske reakcije spajanja i hemijske rsakcije razlaganja.

Prj sagorijevanju dlVeta u peel nastaju nove tvari ioslobada se ioplota. Prlilkorn pripremanja hrane odvljaS8 niz hemijskih reakcija. Iz brasna, vade i kvasca dabiva se kruh kojl js drugacljiil osoblna od pogace koja sedobiva sarno od vade i brasna. Zagrijavanjem mesa j jajeta dolazi do bithih promjena. Iz, mlijeka S raznim pos-tupcima mogu dobiti raznovrsni proizvodi; kiselo mlijeko,jogurt, sir, maslac ltd.

U organizrnu covjeka i zivotinJa hrana se varenjempretvara u druge tvari od kojih organlzam stvara tkiva isokove. Proces disanja je takode hemijski proces.Moze se reci da je zivot beskonacan niz hemijskih reakcija. Po pres1anku zivota hemijske r ~ k c i j e se nastavIjaju, var i od kojlh je organlzamsacln jen se rnljenj".U blljkama S takode odvijaju hemljske reakcije. Blljke iz zemljista uzimaju anorganske tvari od kojih po-moc u sun6eve svjet osti fotosintezom stvaraju potrebne organske tvarL

U industriji se jz sirovina (polaznih tvari) hemijskimreakcija dobivaju proizvodi. Na primjer od masti i sodedobiva se sapun. Iz krompira se dobiva skrob, a iz skroba etanol. Iz kamenog uglja se dobiva svjetleCl plin,arnonijak, katran. Iz ~ a t r a n a se dobivaju boje, lakovi, hemikalije za fototehniku.

Hemijske promjene su praeene izdvajanjem energi-je koja ima raznovrsnu primjenu. Toplotna energija sekoristi za zagrijavanje, ali S8 maze koristiti i za mehanicki rad. Sagorljevanjern benzlna dobiva se energijakojorn se pokretu automobili. Izdvojena energija se korlsti I kao svjetlost: parafinske I druge svljete, petrolejkeitd. Kod galvansklh elemenata I akumulatora se hemljska eJiergija pretvara u e ektricnu struju.

Iz navedenog se moze zakljuciti da se mnoge hemijske promjene u prirodi desavaju kontrolom Ijudi. Potrebno je te promjene sto terneijitije upoznati da bi se njimaovladalo i moglo koristi za dobrobit covjecanstva.

m ednaCme nemusKe reE,2 V CI2 InO ) = - . -- , M K I V .4 5 Vm

mCHC ) = 16 V(Cf )M5 Vm: Potrebno fe 282a KMnO51. 2 Hem/fa je egzaktna na-uka Pored teorijskog objasnje-nja u hemiji se koristi iizracunavanje.

81. 3. Hemija je eksperimen-talna nauka. Sve sto se teorij-ski objasni i racunski potvrdi,mora se i eksperimentalno do-kazali.

Sf. 4 Rezultati do kojih sedode u faboratoriji se koriste zaindustrijsku proizvodnju. Na pri-mjer, od krecnjaka sod e i kvar-cnag pijeska dobiva se stakfa.

Uvod

1.4. Hemija i druge prirodne nauksPromjene na tvarima mogu biti razli6ite, ali su poveza-

ne 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 paih proucavaju posebne granicne nauke kao sto su: mediclnska blohemlja, molekularna blologlja, geohemija ltd.

Nauke kao S10 su: medicina, farmacija, poljoprivreda,sumarstvo, svoj razvoj zasnivaju, pored ostalog, i na do stignuCima 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 koristenjena dostignuea za dobivanje kvalitetnijih i jeftinijih proizvoda. Hemijske laboratorije se koriste za kontro u sirovinai proizvoda u gotovo svim granama industrije. Hemija je nezaobilazna u rjesavanju pmblema zastite iivotne sredine.

Hemija proucava siroko podrucje promjena tvari, pa seU okviru hemije javlja potreba uze specijalizacije. Oijeli sena opeu, anorgansku, organsku, analiticku, biohemiju, fl-licku hemiju ltd.

1,5. Naucne metodeOa bi hemija kao nauka mogla odgovoriti na pitanja

koja joj se postavljaju, mora slijediti naucne metode. Tosu strege metode jer odgovori moraju biti istiniti. Naucnemetode su opee i vrijede za sve nauke, ili posebne, jersvaka nauka ima svojih posebnosti. Naucne metodeimaju sljedeCi razvojni put: Prikupljanje p o d a t a l ~ a iii cinjenica koje se odnose na

odredeni problem I


5/64

10

Radna hipoteza iii model provjerava se koristenjempotrebnih proracuna, a posebno eksperimentalno.Eksperimentalna provjera mora bitl razumljiva ivisestruko izvodljiva,

@ Pashje eksperimentalne provjere radna hipoteza p s ~taje teorija. Teorija se mora uklapati u sve do tadapoznate zakonitosli uz uzajamno dopunjavanje iobjasnjenje, 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, stvaraacke vjestine i maste.

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

j . t Podjela IvariRadi lakseg izucavanja tvari, hemija ih dijeli premas ozenosti na proste tvar iii elemente i slozene tvari iii

spojeve i smjese.Element su najjednostavnije tvari koje se ne mogudalje 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 spajanjeme emenata. Elementi prj tome gUbe svoje osobine i osobine spojeva su drugaeije od osobina elemenata iz kojihsu nastali. 8pojevi su: karbon(IV)-oksid (C02 , magnezij-sulfat (MgS04, ferum(lIl)-hlorid (FeCI3 , natrij-hidrogenkarbonat (NaHC03) itdSmjese nastaju mehanickim mijesanjem dviju iii visetvarL Te tvari zadrZavaju svoje osobine, pa osobinesmjese 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 b ez primjesa. A

da bi se doslo do pouzdanih zakljueaka u proueavanjutvad, one moraju biti eiste, ne smiju imati primjesa.

51. 6 Istraiivacki rad e p u ~laran kod om/adine. Posebnointeresovanje i uspleh imajurn/ad u oblasti eka/agije.

Tvari iiisupstance/ \rnjese ciste tvariI I \omogene spojevi elementi

heterogen 1anorgansl< i Illetaliorganski nellletali

51. 6.8. - PodjeJa tvari ifi supstanci

Uvod

Apsolulno eisle tvari se ne mogu dobil , pa se hemija zadovoljava tz hemijskom cistocom tvari. Hemijska6istoca je takav stepen cistoce tvari, kada se u nekojtvari raspolozivim metodama ne moze dokazati prisustvo druge tvari.Za odvajanje tvari u hemiji se koriste razlicile melode, aznacajnije su:

1.7.1. Filtriranje iii cijedenjeFiltriranjem S9 razdvajaju tvari ako su u smjesi u r a ~

zlicitom agregatnom stanju (6vrsto j tecna). Smjesacvrste j teene tvari propusti se kroz filter-papir, kroz. Cijepore prolazi tecnast-filtrat, a na filter-papiru zaostajecvrsta tvar U obliku taloga:

emonstracioni eksperimentU tarioniku (SI.7) usitniti malo krede i pomijesatisa

jednom kasikom kuh injske soli. Smjesu prenijet i u s'taklenu casu od 100ml dodatj aka 30ml destHavane vode. U vodi se kuhinjska so rastvara, a kreda se ne rastva Kruino izrezani f i l t e r ~ p a p i r saviti dva puta, tako dakada se otvori ima oblik kupe. Filter papir staviti u lijevak nakvasiti destilovanom vodam da prione za i d o ~ve lijevka SI. B).

Ucvrstiti lijevak za stativ, a ispod fijevka staviti i s ~tu casu taka da /ijevak grJi6em dodiruje unutrasnji zfdcase Smjesu krede soli j vade izlijevati niz stakientstapie SI. 9).

Na filter papiru ostaje kreda u obliku taloga. Teenast iiitilirat sadtii u sebi rastvorenu kuhinjsku so. Upariti filtrat igotovo do suha na vodenom kupatilu, a onda ahladiti.:Hlaaenjem se izdvajaju kristali kuhinjske soli.

1.7.2. DestilacijaDestHacija se koristi za razdvajanje te6nosti koje su u

snljesi, a raz ikuju se u vrijednosti tacke kljucanja. Zagrijavanjem smjese prvo isparava tecnost nize tackekljucanja i tako se odvaja. Dobivene pare se h ade i dobiva se eista teenost. Na ovaj nacin sa dobivaju derivaljnafte: 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


6/64

12

Pripremiti aparaturu kao na slici 4. U balon zadestifaciju u/itl destifovane vode Iz vodovoda, dodatimalo kuprum{J1)-suJlata CuS04 , voda se oboji plavorn bojam. U smjesu dadat; malo staklenih perli radl ravnomjern ijeg kljucanja. Pustlti vodu kroz Liblgovo (Liebig) hladiJo polako zagrijavat balon prekoazbestne mreiice. Kada voda prokljuca, aCitati temperaturu na termometru. Pare nastale kljucanjemvade se kondenzuju I Iz hladnjaka kaplju blstre kapldestilovane vade. Ostate primjese ostaju u baJonu.

1.7.:1. SublimacijaNeke tvari kao sto su: sumpor, jod, naftaien, kamfor

ltd., lmaju osobinu da prj zagrijavanju prelaze direktno ugasovito stanje. Svaka tvar ima tacno odredenu vrijedoost sublimacije. To se koristi za njihova odvajanje oddrugih tvarL Zagrijavanjem, takve tvari na temperaturisublim adje prelaze iz cvrstog u gasQvito stanje i tako S8odvajaju od ostalih tvar; koje zaostaju. Pare se hlade ;pri tom 1akode subHmuju, prelaze jz gasovitog u cvrstoagregatno stanje.

1_7.4. P,,,krislalizac:ijaNeka tvar A, koja sadrii manju kolitinu primjesa

rf B, C ... rastvara S u sto je mogu6e manjoj kolicinivru6eg rastvarata. Hladenjem iz rastvora luistalise sarno tvar A, dok S8 primjese B, C .. zadriavaju u rastvoru. lzdvojeni kristali se odvajaju Hltriranjem. Po potrebiS8 posIupak ponavlja vise puta uz upotrebu 6istog rastvaraca,

Postoje i mnoge druge metode za pre6iscavanje uhemiji i ucenici 6e ih upoznatL

S/. 10. - Oesti/acija vade

SI. 11 - Sublimacija

a b

c dSf. 12. - Prekristafizacija

Uvod.

Pitanja za ponavljanjeA Zaokruzili slovo ispred tacnog odgovora

1. Porijeklo rijeCi hem je iz: a Grcke2. Porijeklo rijee; alkohol je iz: a Egipta

b) Eglptab) Gr6ke

c Arabijec Arabije

3. Filtriranje je: a reakcija sinteze b) reakcija analize c razdvajan}e tvari4 Hemljsld element su: a natrlj-hldrogenkarbonat b) aluminij c sumpor

d) lerum{IIJ)-hlorld e) karbon{IV)-oksldB 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/t8. Pri nastanku smjesa odvijaju se hemijske promjene:9 Sublimacija je hemijski proces:

C opuniti prazna mjesta10. Hemija kod tvari utvrauje: Postojanje Mjesto 1 NaCin dobivanja iz

iii nacin." Sve bftne

o - Spojiti iijevu i desnu stranu11 a fotosinteza

b) clnkc ferum{IIJ)-hlorldd) vazduhe destilacija

f elementg) Ilzicka promjenaNsmjesaI spojj) hemijska promjena

f cink

dadadadada

a ib I

id le I

nenenenene

Napomena: Svaki lacan odgovor vrednuje se sa jedn;m bodom.Gcjena se odreauje na osnovu jednaCine: oclena=fJ- 5

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

13


7/64

14

2. ZAKONI HEMIJSKOGSPAJANJACovjek je pac eo svjesna koristiti hemijske reakcije o n ~

de kada je naucio koristiti vatru. Pomo6u vatre mogli su seneki prirodni materijali pretvoriti u proizvode kaji su se k


8/64

16Prvi je uvea nomenklaturu (nazive) eiemenata, na

primjer, naziv hidrogen izveden je iz grckih ri,ied hidorvoda i genae - stvaram.

emonstracioni eksperimentU jednu epruvetu sa cepom uliti 1-2ml rastvoranatrij-sulfida (Na2S). U drugu epruvetu, takocfe sacepom, uliti 1m rastvora plumbum(II)-nitrata

[Pb(NO;)). Zacepili epruvete i izvagati. Poslije logaiz prve epruvete dadat u drugu oko 1m rastvoraNastaje emt talog. Panova zacepiti obadvije epruvete ; izvagafi. Masa se nije promijenifa.

2.3. Zakon stainih omjera masaProucavanje hemijskih reakci.ja i{oje je zapoceo Lavoazi

je prihvatili su mnogi naucnici tog vremena. Jedan od njih jefrancuski naucnik: Prust (Josef Luis ProUSI, '1755-182(-),)

Prust je preciznim IYljerenjem je ulvrdio do 58 pri sagorijevanju 3 masena dijela karbona spaja sa 8 masenih dije ova oksigena,

Danas to mozemo napisati na sljedeCi naGin:c: 0:;;;: 3 : 8

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

Fe + S -j- FeS Fe: S:;;;: 7: 4Na osnovu ovih j mnogih drugih real


9/64

18Karbon (C) I hldrogen (H) se spajaju u omjeru masa

3:1C 2H2 -7 CH4 C:H=3 :1Okslgen 0) I hldrogen (H) se spajaju u omjeru masa

8:1: H=8 : 1

Aka S8 i masen dio H spaja sa 3 masena dijela C i8 masenih dijelova 0, onda S8 C i 0 moraju spajati Uomjeru masa 3:8. To je eksperimelltalno i potvrdeno hemijskom reakcijorn spajanja karbona i oksigena:

C O2 -7 CO 2 C : = 3 : 818to S8 ponavlja aka 58 ova tri elementa spajaju sa

neklm cetvrtlm elementom, na primjer, hlorom (CI):H : CI = 1 : 35,5C : CI = 3 : 35,5o :CI = 8 : 35,5

Svi elementi reaguju U omjeru istih masa:H : C : 0 : CI = 1 : 3 : 8 : 35,5

Na osnovu bvih i mnogih drugih slicnih rezultata,1789. godine formulisan je Zakon spojnih omjera masa koji glasl:

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

Mase elernenata s kojima oni ulaze u medusobnehemijske 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 n j i h o ~vih spojnih masa.

8erce/ijus

Spojne mase (ekviva/entne fetine dobivaju se kada se rela-tivna atomska masa podJjefi sava/encJjom. Aka S uzme spoj-na masa hidrogena kao jedini-cna vrJjednost, da je jednaka 1onda je spojna masa karbona3, oksigena 8, hfora 35,5.

2.6. Daltonova teori ja atomaZakone hemijskog spajanja koji su nastali krajem

XVIII i pocetkom XIX vijeka objasnio je engleski naucnikDalton teorijom 0 atomima 1808. godine. Dalloova teorija aloma moze se sazeti u 4 osnovna postulata (Iat. pos-

19

tulare - tvrdnja, pretpostavka koja je sama po sebi tako Kada isti elementi grade viseoeita da je ne treba dokazivati): spojeva, onda u tim spojevima1. 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) suse rjesavati na pravi natin mnogi problemi savremenehemije.

U toku hemijske reakcije ostaje ish brej atoma. Ako58 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 objasnj avaZakon stalnih omjera masa (2.3).

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

Iz Daltonove teorije 0 atomima poticu i prva saznanj2 0relativnim atomskim masama (atomskim tezinama)"

Dalton je posao od toga da je atom hidrogena (Hinajmanje 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 l sumpor {h olavoD nitrogen 8 hlor @ srebro

0 karbon cink D zeljezoSf. 15. - Oznake nekih efemenata p o Oaftonu

postoje razliciti omjeri atoma, Tiatomi mogu bitf samo u omjeruprostih cijefih brojeva, kao stose U druslvu maze biti sa 3 iiiodnosno 15 osoba, a ne sa 2,7f i 8,4 osobe. Ista tako lo/wmotiv[-i moze vuCi 12 iii 27 vagona,a ne 14,3 iii 36,8 vagona.

Darton je napravio gresku kododredivanja reiativne atomskemase oks/gena. Greska je pos/jedica njegove pretpostavkeda se voda sastoji ad jednogatorna hidrogena (H) i jednogatoma oksigena (0). Na o s o ~vu toga je zakljuCio da se H i 0spajaju u omjeru

10:0= 1 :8,

odnosno relathma afomska rnasa 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, a-je su relativne atomske maseodredene prema oksfgenu.


10/64

20

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

CX CD CCDvoda karbon(II)-oksid karbon(IV)-oksid

CD CCDakar(11)-9ksid bakar(t)-oksid sumpor(IV)-oksidcrvenl crveni

SI 16. - Daftonove formule nekih spojevaU formulama je naznacen kvalitativni i kvantitativni

sastav.Teorijom 0 atomima, Dalton je postavio osnovu za dalle

izucavanje i mnoga otkri6a koja su kasnij e uslijedila.2.7. Zakon prostih zapreminskih omjeraFrancuski naucnik Gej-Lisak (GayLusssac, 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 hloradobio je 2 zapremine hidrogen-hlorida. U reakciji spajanjahidrogena i oksigena, 2 zapremine hidrogena i 1 z a p r e m ~ina oksigena (ukupno 3 zapremine) daju 2 zapremine vodene pare. U reakciji nastanka amonijaka, spajaju se 3zapremine hidrogena j 1 zapremina nitrogena ukupno 4zapremine, a nastaju 2 zapremine amonijaka.

Na osnovu ovih reakcija Gej-Lisak 8 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 zakonSvedski naucnik Bercelijus (Jons Jakob Berselius,

17791848,) je eksperimentalno dokazao da iste zapremine gasova (pri istoj temperaturi i pritisku) imaju isti brajcestica. Ako se primijeni ovaj dokaz, onda se Daltonovomteorijom ne moze objasniti Gej-Lisakov zakon.

Daltonova ideja 0 oznakamaelemenata je prihvacena u he-miji. Kasnije su umjesto ovihoznaka uvedeni simboli eleme-nata koji se danas koiiste. Sim-boli elemenata daju se premalatinskim nazivima elemenata.Uzima se PNO slovo latinskognaziva, na primjer, latinski na-ziv za karbon (ugljik) je c rbo-neum, pa je simbol C.Ako vise elemenata imaju nazi-ve na latinskom jeziku koji poCi-nju sa istim slovom, onda seuzima prvo i neko karakteristicno slovo, Na primjer, latinskinaziv za bakar je cuprum, paje simbo Cu za kadmij je ca-dmium I simbo' je Cd, za cezijcesium j simbol e 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)

~ . I 0 5 ~ 1\...}-/2 zapremine

a m ~ n i j a k )

21

Sf 17. N Spajanje gasova po z premin m

Naime, po ovom zakonu dolazi do smanjenjazapremine gasova u toku hemijske reakcije, a time sesmanjuje j broj cestiea (atoma) gasova koji reguje.

Ovu dilemu je razrijesio talijanski naucnik Avogadro(Amadeo Avogadro, 17761856 , 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 nemijenja velicina molekula, ne mijenja se ni broj molekula, pa je zapremina ista. To danas mazemapredstaviti hemijskom jednacinom:

2HCI

AvogadroMolekuii mogu biti sastavijeni odveceg broja atama. Molekulielemnta saCinjeni su ad slil? afo-rna, a molekuff spoja sastavljenlsu ad razliCitih aloma. U jedna-kim zapreminama razli6itih gaso-va nalazl se isti braj mo/ekulaaka su Isti uslovl, aka e ista tem-peratura ipriUsak.


11/64

22 Kod spajanja hidrogena i oksigena, od dvoatom

skih molekula hidrogena i oksigena nastaje troatomski molekul vade SL 8). U ovoj reakciji od v e ~6eg broja manjih molekula nastaje manji broj ve6ihmolekula. Zbog smanjenja broja molekula smanjuje S8 i zapremina. Broj atoma ostaje isti. Jednacina reakcije je:

Avogadro je teorijom 0 molekulima gasova atk/onto mnoge dileme j nejasnoce U hemiji, posfije 6ega je usfijedio niz vr{oznacajnih otkrica j objasnjenja.Avogadro fe posebno posvetiopainju odreaivanju j izraiava-nju masa najsitnijih cestica tvari, Nemjerljiv je njegov doprinosu rjesavanju problema f p o j e ~dnostavljenju izra6unavanja uhemiji.

2H2 +02 2H20

Kod spajanja hidrogena i nitrogena 81. 8), od dvoatomskih molekula hidrogena i nitrogena nastajecetveroatomski 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/enciju5 Avogadro e tvorae teonJe 0: a) simbolima b mofekulima c elementima

B Zaokruziti tacne odgovore6. Prust je tvorae atomske 1'eorije da ne7 Avogadro ie uveo formule za spojeve da ne8. Lavoazije je opovrgnuo flogistonsku teoriju da ne9. e j ~ L i s a k ie tvorae teorije 0 molekuJima da ne10. Dalton je uveo oznake za elemente da ne

c Na osnovu Zakona umnoienih arnjers mass dopuni:11. O O : C= : NO N:O= : 16

CO2 O:C= 6 N02 N: 0 = 14N p N: 0= 14: N20 S N:O=

D - Spojiti fijevu i desnu stranu12. a) Prust

b) Daltonc Avogadrod Rihtere Gej-Lisak

f Teorija o mofekufimag) Atoms/(a teorijafI} Spojne masei) Zal


12/64

4

3. MOlARNE VELICINE3.1. Velicine koje odreduju stanje gasaMolekuH gasova (plinova) su u neprestanom kreta

nju. Aka molekuH gasa medusobno ne uticu jedan nadrugog, aka su potpuno nezavisni onda su to idealnigasovi. Mnogi gasovi imaju molekule koji odredenim silama djeluju jedni na druge, postoji zavisnost medu molekulima. To utiee na stanje i osobine tih gasova. Ovakvigasovi 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, m ijenja se st anje gasa. Te promjene objasnjavaju BojlwMariotov i Gej lisakov zakon.

3.2. Bojl-Mariotov zakonBojl i Mariot (Boyle i Mariotte) su proucavall stanje

gasa pri slalnoj temperaturi, brzina kretanja molekulagasa je ista.

Eksperimentalno su utvrdHi da se pritisak smanji onoliko, koliko se pove6a zapremina, i obrnuto, prilisak sepove6a onoliko, koHko se zapremina smanji. Na osnovutoga Bojl i Mariol su dosh do zakona koji glasi:

Aka je temperatura stalna, povecanjem pritiskasmanjuje se zapremina. Za koUko se poveca pritisak, za toliko se smanji zapremina, ali je njihov proizvod staian.

Vrijedi l obrnuto, smanjenjem pritiska, povecava sezapremina.

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

p = const. pV = const.odnosno:

Zbog neprestanog kretanja moleku/a gasa, oni zauzimaju savprostor koji fm stoji na raspolaganju. Da bi upozna/i nek gas,prostor u kome se gas nafazimora biti ogranicen, mora biUpoznata zapremina iii v o u ~men (V). koji zauzima ta j gas.Mo/ekuli gasa pri svom kretanjunailaze na zidove posude, udaraju u njih i predaju im odredenu kaliCinu energije, kOja seispoljava kao pritisak ifi flakgasa piMo/ekuff gasa imaju energljukrelanja iii kineticku energiju.Ona se maze paveeali zagrijavanjem iii smanjitf hfaaenjem.Srednja vrijednost kinetickeenergije svih mo/ekula gasa jetemperatura gasa (t).Pove6anjem rastoja/1ja izmeauzidava posude u kojo) se nalazigas, molekuli rjede udaraju uzidave posude, pa 5e smanjujepritisak.Smanjenjem zapremine, mofekuli cesce udaraju u zidoveposude jer je manje rastojanje,pa je pritisak veCi.p

V51. 10. - Graficki prikazBojl-Mariotovog zakona

Molarne velicine

Primjer za izracunavanje:Zapremina gasa je 5L, a pritisak 202600Pa. Koliki ce bit pritisak aka sezapremina 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 = 0 2 6 0 0 P ~ : , L 50560Pe =50.56kPa2 20LOdgovor: pritisak je 50 56 kPa

3.3. Gej-Lisakov zakonGej-lisacov (Gay-Lussak) zal


13/64

26Sniienjem 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 5.1QLVi = V2(1+-- t ) ; :=5L(1+ - - -10C)=5L+- - SL+O,18L: :o :S , '18L273,15 273,150 C 273,15

Odgovor : zapremina gasa fe 5,18L

3.4. Apsolutna temperaturaAko se graficki predstavi Gej-Lisakov zakon (SI. 11),onda se vidi da je na 273,15C pritisak jednak nulL Ako

se u jednacini:1Pt = P o 1 + ~ - - - - t ) ,273,15

uzme da je t = 273,15'C, onda je:Pt = poC1- 2 7 _ ~ _ ) = p,(1-1) = p,, O) = 0273 , 15

Temperatura od -273, 15C naziva se apsolutna nulai obiljezava se sa To' Ako se temperatura izrazava s k a ~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 skaledata ja na slid 11.Veza izmedu stepeni Kelvinovih (K) i stepeni Celzijusovih (OC) data je jednaGinom:

T = To + t, odakle je:

Na -273, 1f?C gas nema pritiska, nema udara cestica gasa u'zidove posude. Prakticno secestice gasa ne krecu. 00 istogzakljucka se dolazi koristenjemmatematickog izraza Gej-Lfsakovog zakona (3.3).

K

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

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

I0------ -273,1551. 12. - Kelvinova i CelzijusoNva 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, 15KOdgovor: temperatura od 400C je 313, 15K

3.5. Opca jednacina 9asn09 stanjaKoristenjem matematicke jednacine gasnih zakona

dobiva se: 1 1 1pV "" PIV :=po(1+-- t ) V o( 1 + - - t ) = P oVoH--t):=273,15 273,15 273,15= V (273,15-':1.) = V 1 = P,V TPo ) 273,15 Po 0 To To

Kako su vrijednosti p VPo' Vo iTo konstantne, to je: ~ const. = RToNjenim uvrstavanjem dobiva se: pV RT. sto vrijedl

za 1mol gasa, a za n molova je: pV:::nRT, kako jen:::::m/M, zamjenom se dobiva:mpV= 'M-' RTOva jednacina S8 naziva opea jednacina gasn09

stanja, iii Klapejronova jednacina.Napomena: Jednacina p V = I lL , RT se moze

napisati i ovako: pV=mfM RT M3,6. Mase najsitnijih cestica tvari3,6.1. Unificira na atomska jedini ca mase (u)U hemiji se izrazavanje masa atoma, molekula, jona itd,

pOjednostav juje uvodenjem nove jedinice za masu. Ovajedinica se koristi kao standar d iii elalon sa kojom se uporeduju mase ostalih cestica. Naziva se unificirana atomska jedinica mase i oznacava se sa (u). Radi jednostavnosti, cesto se koristi sarno naziv - atomska jedinica maseT Oogovoreno je da vrijednost atomske jedinice mase bude jedna dvanaestina mase atoma karbona, izotopa 12:

" ~ . . m (" C) . : . -1992-1o-n g 16601O-"'g 660- 10- kg12 12 '

Meausobna zavisnost sve trivelicine kojima je dato stanjegasa izraiava se opcom jednaCiom gasnog stanja, do koje S8dofazi kombinacljom Bojf-Mariotovog i Gej-Lisakovog zakona.Konstanta R se nazivaBolcmanova lconstanta i imavnjednost R , 8,3143J/KmoiVnj'ednost (M)}'e mofama masakoja je brojcano jednaka reiativnoj molekulskoj mas (Mr). zI(lapejronove jednaCine se moie izracunati (M), jer je:

mRTM = -pStvama masa pOjedinacnihatoma j6 veoma maia. Taka}0masa atoma tJidrogena (Hr

dak fe mesa atoma carbona:

Mase atoma i drugih e/emenata su reda veliCine 1 /239Izratavanje masa atoma u 9 firkg je vrlo neprakticno.


14/64

283.6.2. Relativna atomska masa Ar)Relativna atomska masa sedobiva kada S stvarna masaatoma podijeH sa atomskomjedinicom mase: Ar(X) = marXuRelativna atomska masa S8 definU ;e:Relativna atomska masa je bioi koj; pokazuje ko

liko je puta masa atoma nekog eiementa veca odatomske jedinice mase.

Primjer za ;zracunavanje:

Stvarna masa Btomske edinicemaseje:

Relativna vrijednost atomskejedinice 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-'-._____ = 0031,660 .10-24 9 ,Odgovor: relativna atomska masa hefija je 4,003.

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

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

Ar(X) = m ~ x ) =;. m,(X) = Ar(X) . uPrimjer za izracunavanje:

Relativna atomska masa je ne-imenovan broj. On ne gavori 0stvarnoj masi atoma, nego samoo njegovoj refativnoj vrlj'ednosti uodnosu na uzeti standard u).

Relativna atomska masa he/ija je 4,003. Kolika je stvarna masa atoma He izrazena u ugramima i kilogramima?Izracunav8nje:Dato je: Ar(He) = 4,003. Traii se: miHe ?lzracunavanje se vrsi koriStenjem definicije AT, odakle je:mo(He)=Ar(Heiu=4,0031,6601 t24 g=6,6461 t24g=6,6461 t27kgOdgovor: 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 s t v r ~

na masa molekula podijeli sa atomskom jedinicom mase:Mr(XY) = mm(XY)u

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

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

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

29

Mafekuli nastaju spajanjematoma. U sastav veGine molekula ulazi relativno mali bro}atoma. Zbog toga su i rno/ekuliveama mafih masa, reda veliCine masa atoma. Na primjer,stvama masa rna/ekula \fade(HP) je 2,9881 23g, do jemasa rna/eku/a karbon(tV)oksida (C 02 7,216-1O23gSHena je i kod mnogih drugihRelativnEt 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 s u s r e ~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 re-lativne molekufske mase Mr).

izracunati reiativnu molekulsku masu sulfafne kiseline (H2SOJ.(zracunavanje:Relativna moleku/ska masa suffathe kiseline dob/va se sabiranjem relativnihatomskim masa efemenata koji ulaze u njen sastav. Relativne atomske mase senalaze u Perodnom sistemu e/emenata.

Mr(H2SQ,J = 2Ar(H) + Ar(S) + 4Ar(O)= 21 + 132 + 416=2 32 64Mr(H2SO,J = 98

Odgovor; refativna molekulsl


15/64

3

Jedan mol je koliCina jedinki neke tvari, kOja od-govara kolicini atoma karbona u 12g karbona izoto-pa 12C.

Zakonska deffnicija ove jedinice glasi:Mol je jedinica kolicine tvar nekog sistema koji

sadrzi toHka jedinki koUko ima atoma u O,012kg i z o ~topa ugljika 12.

Mol S9 uklapa u dekadni sistem jedinica. Postoji ve-ta jedinica kilomol (kmol):

1kmol =1000mol =103moli manja jedinica milimol (mmol):

1mmol = 0,001 mol = O3rnolUvodenjem kolicine tvari, u hemiji se mnogi problemi

pojednostavljuju. Kod pisanja hemljskih jednacina po-gresno je tumacenje da koeficijenti uz reaktante j produ-kte hemijske reakcije oznacavaju broj atoma, molekulaitd. PravHno tumacenje je da koeficijenti predstav jajubrojeve malava.

Primjer:Zn +2HCI

JednaCina se pogresno tumaCt ovako:

Najsitnije cestice tvari jedinkesu atomi, joni, molekuli. Mora seuvifek imati na umu da je nemoguce izdvojili 1 10 iii bifo koji ra-zuman braj jedinki i onda po-smatrati njihove promjene. Mo-guce }e uzeti dovoljno jedinki dase mote registravati nasim Gul/-rna njihovo prisustvo, osobine ifipromjene. Tako se u praksi i radi, pa je bilo neminovno da sedovoljno najsitnijih cestica tvariizrazi nekom, za te cest/ce, prakticnom veliCinom. Taka se do-131 do jedne od sedam osnovl1ih vefiCina sistema. To je koli-tina iii mnoiina tvar;.

KolfCina tv ri se moie povezatisa drugim velieinama. Za to sekoriste mo/arne velicine:mo/ama masa, mo/ame zapremina i mo/ami braj

1 atom Zn reaguje sa 2 mofekola Hel i nastaje molekuf ZnCI2 i mofekul H2JednaCinu treba tumaciti na s/jedeci naCin:tmol atoma n reaguje sa 2mol moiekula Hel, prj cemu nastaje 1mo molekuJa ZnCI2 i1mof mofekula H 'iii jednaCinu:

treba lumaCiti ovako:2mol ona 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) kodelemenata, i reiativnoj molekulskoI masi (Mr) kodspojeva.

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

A r C a ) ~ 4 0

Mo{ama masa vade je M(H2 0j.:;;;18g/mof, fer }e relativna molekulsiw masa vadeM r H p ) ~ 1 8 .

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 3 m o l ~ 8 f 9Odgovor: da bi se dabifo 3mof aloma AI treba 819 Ai.

3.7.2.Molarna zapremina M o l v o l u m e n ) ~Molarna zapremina je kolicnik zaprernine i koiicin8

tvari:

31

v = ~ : : ; . m nm n VmStandardnEi lemperatura je fJCifi 273, 15t{ a slancfardni prftisk}e 1 1325Pa.

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

Vm=22 4L1mol.

3 Molarne velitine


16/64

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

Izracunavanje:Dato je: V(SOd=l4,8L; Vm=22,4 Umol Trazi se: n(50 ==-?Polazi se ad ednacine za definiciju rno/arne zapremine:

V(SOd V(SO,)vm = ~ n S 0 2 ) =n(S02) vmVm je konstantna vrijednost i unosi se u podatke pod "Dato ]e". Uvrstavanjem podataka, dab/va se:

V(SO,)n SO,)=m

44,SL22,4Umo :;;;,2mola

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

3,7.3. Molami broj, NAMolami bro) e kolicnik izmedu bra)a )edinki (N) i koli

cine tvar (n):

Jedan mol bilo koje tva,l sadri ist bra) )edinkl ito 6,022045'10 3N A=6,022045'1 0 3 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) = n e

Zam1'enom podataka u jednaCini, dobiva se:

Malam bra] iVA) naziva se iAvogadrova' konstanta i fmavrijednost:NA=6,02204S' 1(J23 jedinkilmoliiiNA=6.02204510'3/ lAvogadrov bra} (N) koristi se kodizracunavanja, radi prakticnostisezaokruiuje f fma vrijednost:

N = 6,022 '10"

Traii se: N(Fe)=?

N(Fe) = NA-n(Fe)=6,021()28atoma/mol2mola=12,04-1Q23atomaOdgovor; u 2 mol atoma Fe fma 1,2 1(J24 atoma Fe

33

3.8. Izracunavanje procentnog sastava spojaSastav spoja moze S8 izraziti kao maseni udjo

menta u spoju. Maseni udio elementa u spoju je kolicnikmase tog elementa i mase spoja. Mase elementa i spo-ja S8 mogu uzeti kao molarne mase elementa i spoja, paje u opstern slucaju:

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

Masen{ udio je neimenovanbroj i Ima vrijednost 0-1. Kadase masen udio pomnofi sa100, dobija se masen udia uprocentima 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, dobivase:

w(H) = 2M(H) . 100 = 21g/moM(H0) 18g/mof 100= 200_"" 11,11 ,18Masen; Lldio o/(sfgena izracunava se na isti naCin

M(O) 16g/mol 160010/(0)= 100= - - - 100 ,, - - . = .88 .89%M(H,o) 18g/mol 18

Procenat oksigena 0) maze se izra6unali i na sfjedeCi naGin: ad 100 se ocJuzrncprocenat hidrogena:

w O ) = 1 0 0 w H ) . ~ 1 0 0 1 1 , 11=88,89

3,9. Sastavljanje formule spoja naosnovu hemijskog sastava

Odnos broja molova elemenata u spoiu odgovaraodnosu broja atoma tih elemenata u molekulu spoja.

To se koristi za sastavljanje formula spojeva.


17/64

34

Prlmjer:Analizom nekog spoja utvroeno je da sadr i ; 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 koliCinutvari:

m(H) 11,llgn(H): : : 1,11 molaM(H) 191molm(O) 88,89gn(O): : - __ 5 55 molaM(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 brajrn va kofi ie U obliku decimafnih brajeva, moraju pomnoiiti iff podijeliti istim brojem da bi sedobio odnos najmanjih prostih cijelih brojeva. Ugfavnom fe to najmanj i bra} molova. U ovomprim/eru se vrijednosti dijele sa 5,55:

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

2 : H 0Dak/e, na jedan atom oksigena (0) dolaze dva atoma hirogena (H), pa}e formula spoja H2OFormula 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. oc je: a 273K b) lOOK c) 10K4. JednaCina pV=nRT e: a) Avogadrova b) Bolcmanova c) Klapejronova5. Alomskajedinica mase je: a) 1,992xlO'23g b) 1,660xlO 27kg c 1,674x1O 24g

Molarne velicine

B Zaokruiifi laean odgovor6. Gasovi zauzimaju sav prostor koj fm stoji na raspolagan}u7. 1kmol ima milion mala8. Relativna atamska masa se moze prera6unatf u stvarnu9. N je oznaka za kaliCinu tvari10. KaliCina tvarf}e osnovna veliCina

c Spojiti lijevu i desnu stranu11. a) T I Relativna rno/ekuska masa

b Mr g) Malam; brojc) 22,4Umol h) Bolcmanova konstantad) R i IViolama zapreminae) 6,02x1O"3 j) Apso/utna temperatura

dadadadada

a ib ic i

d i

e i

o - Popuniti prazna mjesta u recenici i zadatku

nenenenene

12. Refativna rnolekufska masa se ___ _________ ._ elativnihkoji uJaze u sastavspoja.

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. jednacinaN(Ca)=NA - - - ~14. E - Popuniti prazna mjesta u tabeli

- - ~ - ' - ~ ' ~ ' ~ - 1 - ~ - - ' - ' - T j-Naziv Oznaka , r J i J , e , d ' . n o s t~ ' ~ ~ - - - - - - - - - ' ~ ' - ' - - - 1 ~Unit/cirana aiornska I i~ ~ ~ m a s ~ _ J . ~ _ - , ~ - ~ ~ - - 1 " = ~ = Il 6 2 1 C f 2 : J i e d i n k i z l p ~i R -1

Apsofutna temeperaturaJ ~ ~ - - t .mjSvakl taean odgovor vrednuje se sa jednim bodom,NOcjena se odreauje na osnovu jednaCine: ocjena:;;- - . 5NN - ostvareni broj bodova; No - mogu6i broj bodova 0

Napomena:

35

36 Struktura atoma


18/64

4. STRUKTURA ATOMA4.1. Pojam atomaNaziv atom patiee ad grcke rijeci atomos sto znaci ne

djeijiv. Grcki filozofi Leukip i Demokrit (IV vijek p. n. e.)su prvi izrazili misao da je materija sacinjena od n e r z o r ~nih zrnaca razlicite velieine i oblika - od atoma. PosHjenjih teorija atoma bila je duga zanemarivana.l\jaucnik Dalton je 1804. godine uveo atomsku teoriju,smatrao je atome nedjeljevim cesticama i dodao im masukao bitnu osobinu. Ovu teoriju su prlhvatlli mnogi naucnici tog vremen8, ali su je i dopunjavali.

flude Boskovic (1711-1787), roden U Orahovu uHercegovini, a radio u Dubrovniku, Napulju, Parizu, Lon

je smatrao atome nevidljivim tackama koje susred 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, negativnonadektrisane Cestice, krecu u lopti pozitivnog naeiekl:risanjs.

Francuski naucnik Bekerel (Henri Becquerel, 1852-1908) je 1896. godine otkrio da ruda urana ispusta n e p o ~?nate zrake. Marija Sklodovska-Kiri (Marie SklodowskaCuire,1867-1934) i njen muz Pjer Kiri (Pierre Cuire, 1859-"906) su 1898. godine su konstatovali da je Bekerel otkrionovu 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 p o ~zitivno i negativno naelektrisanje

Engleski naucnik Radeford (Ernest Rutherford,IT;'-j-1937) je eksperimentalno dokazao da S atomsastoji od unutarnjeg dijela koji je pozitivno naelektrisani zauzima manji dio atoma jezgra aloma i omotaca ukome se nalaze elektroni. Na osnovu toga Radeford jepredlozio planetarni model aloma. Ovaj model nije prihvacen u nauei, jer se nije mogao rljesiti problem energij0 eiektrona. Naime, k r u ~ n j m ako jezgra elektronmora gubiti energiju pa mora i pasti na jezgro. To se nedesava, a odakle elektroni nadoknaduju energiju, nijemogla objasniti klasicna mehanika.

Oemokrit

R Boskovi6

Marija Kiri

Radeford

Danski naucnik Bor (Niels Bol", 1885-1962) je 1913.godine postavio kvantnu teoriju 0 grad atoma, premakojoj 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 otklonilineke nejasnoce francuski naucnik de Brolj (Luis Victorde 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 s i o z ~na cestica da ima svoju strukturu. da su dijeiovl atomamedusobno vezani posebnim silama. Svladavanjem tihsila dolazi do pretvaranja mase u energiju, 0 cemu gavori Ajnstajnova (Albert Einstein, 18791955) teorija reiativiteta. Cijepanjem iii fisijom i spajanjem ili tuzijom jezgarau atom[ma S6 izdvaja ogromna koliCina energije. Obziromna veliki znacaj energije u nase vrijeme, proucavanje atoma nije sarno od teorijskog, nego [rna i ve iku prakticnuvrljednost. Danas se 0 atomu dosta zna, ali ima jos dostaneistrazenog, pa je to jedno od najpopularnijih podrucja unauci. Na osnovu onog 5tO je nauka do sada utvrdila, moz se reci:

Atomi su najsitnije cestice nekog elements. ito, }imaju osobine toga elementa.

4.2. Grada atomalako su atomi vrlo sitfle cestic8, to su slozene cesti

ee koje se mogu dalje dijeliti. Atom S8 sastoji od dva dijela: jezgra i omotaca. Jezgro je unutrasnji dio atoma,dok je omotac spoljasnji dio atoma. Jezgro je mnogomanji dio atoma nego omotac (31. 14.). Prec:nil< JGzgra jeod 10.000 do 100.000 puta rnanji oel samog atoma.

4.3. Dimenzije atomaAtomi su vrlo sitne cestiee. Ne mogu 58 vidjeti nika

kvim mikroskopom. Dimenzije atoma se izrazavaju nanometrima (nm).

Precnici atoma su reda velitine 0,1 nm.

37

SI 13. - Radefordo\ eksperiment

O 1nm

0 0001 omSf 14.-0imenziie atornE

anometar e mifij"arditi dio metra:

iii milioniti dio milfmetra:


19/64

38

4.4. Elementarne cesticeCestlee od kojih je sastavljen atom nazivaju S8 e e ~

mentarne cestlee, to su: protoni (p+), neutroni nO) ielektroni (e"). Protoni i neutroni ulaze u sastav jezgra,dok elektroni ulaze u sastav elektronskog omotac3.

4.4. t. Mase elementarnih cesticaNa osnovu vrijednosti masa elementarnih cestica S8maze zakljuciti:Masa protona i neutrona je priblizno ista. Mase:

elektrona je oka 2000 iii tacna 1836 pula manja admase protona i neutrona"

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

masa eiektrona sa zanemaruje, ne uzima se uuit:upnoJ masi ato ma. Sva masa atoma je skoncentri-sana u jezgru stoma,

dok j8 elektronski omotac dio atoma eija S8 masa zanemaruje.

4.4.2. Naelektrisanje elementarnih cesticaProtoni su naelektrisani pozitivno (+), pa se to istice i

u oznaei za proton (p+). Neutroni su nenaelektrisane illneutralne cestlee nO). Elektroni su naelektrisani negativno (e). Na osnovu rasporeda elementarnih cestiea uatomu, zakljucuje se:

,jezgro atoma je pozltiVi10 r u . u ~ l e k t r k H l n o o Elekt 'onski ornotac je negativno naelektrisan.

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

Eiementarne cestice imajusljedece vrijednosti masa:

m(e ) 9, 10910 g;::;:9 1 91 3 kg

Kolk5ina pozitivog naeiei


20/64

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

ili deuterij Ima 1p+ i 1nO a tricij iii superteski hidrogen i p+ i2nO. I ked drugih ele menata postoje izotopi. To se uzima uobzlr kod utvrdivanja vrijednosti relativnih atomskih masa.Relatlvne atomske mase su srednja vrijednost masa svihprirodnih izotopa.

Relativna atomska masa se izracunava na sljedecinacin:

saberu se umnosci udjela izotopa u prirodl i v r t ~jednost njihovih masenih brojeva.

Primjer za izracunavanje

H H

51. 15. -Izotopi hidrogena

Bakar (eu) se u pri rodl nalazi u dva izotopa: ;;Cu (w) 6 VJ9% :;;;: 0,6909 i

Kolika je relativna atomska masa bakra?Izracunavanje S vrsi na sljede6i naein:Ar (Cu) = w ( ~ ~ C u ) A(Cu) + w ( ~ C u ) A(Cu)."" a,6909 63 + 0,3901 - 65

= 43,5267 + 20 0917 = 63,5472Odgovor: 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 2000nuklida.

4.8. Elektronski omotaeElektronski omotac atoma ima poseban znacaj u he

miji. Sve hemijske promjene tvari su promjene kOj8 S8desavaju u elektronskom omotacu atoma. Da bl S8 18promjene rnogle razumjeti j pravHno tumaciti, neopho-dno je poznavati osnovne zakonitosti ponasanja elektmna u elektronskom omotaeu.

4.8.1. PIanetarni model atomaZakonitosti ponasanja elektrona u elektronskom omota

eu proueavali su i danas proucavaju mnogi naucnid. Prveznaeajnije rezultate imao je naucnik Radeford koji je p r e d l o ~zio planelarni model aloma 81. 16).

Od 330 nuklida, 260 su slabi -nih jezgam. Osia/; nu/didi imajunestabi/na /ezgra, spontano seraspada/u i t pojava se nazivAradioaktivnosf. RadioakfivniI


21/64

vrijednost E zamijeni odgovaraju6om vrijednos6u k v a n ~ta energije, dobiva se:

h ~ = m c = > hm =CATime je dokazano da foton svjetiosti ima masu. Ova te

orija ima eksperimentalnupotvrdu u pojavi fotoefekta.4.8.3. Hidrogenov iinijski spektarNaucnik Bar je, primjenom Plankove kvantne teorije,

objasnio nastanak hidrogenovog spektra(81. 17). Oovodenjem energije atomima hidrogena vrsi S8

"0 " "

SI. 17. ' - Hidrogenov apsorpcij"ski spektarekscitacija (Iat excitare pobudivati). Pritom dolazi doapsorpcije kvanta energije sto se registruje pojavom [lnije Hu ' odredene talasne duzine. Daljim dovodenjemenergije apsorbuju se nove kolicine energije u kvantimakoji 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 hidrogenovogspektra, Bor dolazi do sljedecih zakljucaka:@ Elektroni se krecu u atomima po tacno odredenim pu

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

@ Energija se emituje iii apsorbuje samo kada elektroniprelaze lZ jednog u drug energetski nivo i jednaka jeraz icl energija elektrona u tim nivoima. (Drugi Boravpostulat).

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 (St18).Dovodenjem energije elektron prelazi u energetski nivo Mgdje ima energiju E . Pritom apsorbuje kvant energije E

E1, sto se registruje pojavom linije (Ha) sa talasnom d u ~zinom 6S6,28nm.

Fotoefekat j pojava da se 05-vjetqavanjem pfoCice nekih me-tala oslobadaju elektroni. To seobjasnjava taka sto totoni ener-gije, kada padnu na metal, iznjega izbacuju elektrone.

Kada prestarw dovoaenjeenergije, dotaz o obrnutogprocesa. Ekscftovani atom Hotpustaju - em/tulu energiju.Emitovana energija se pojavlju-j u obfiku Iinija kale su identi-cne emisionim linijama.

Sf. "8. - Bafmerova spektralnaserija aloma hidrogena

Apsorpcijom veceg kvanta energije elektron prelazi izenergetskag nivoa L u energetskj nivo N u kame ima energiju E3. Apsorbovani kvant energije je E E3 . E i pojavljuje se u obliku elektromagnetskog talasa kao linija (H il) manje talasne duzine 485,13nm, vete frekvencije. Na s icannaCin 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 HnijeHu' itd.

4.8.4. Borov model atoma8m je objasnio linijski spektar atoma hidrogena kojl js

najjednostavniji, jer je atom hidrogena najjednostavnijiatom. Na ish naCin je objasnio spektre drugih atoma. Dosao je do saznanja da svaki atom ima svoje spektre kOii 58razlikuju od spektara drugih atoma. Svaki atom ima svojespektre, kao sto svaka osaba ima svoje otiske prsta.

Na osnovu toga je Bor 1913. godine pred oilo modelatoma koji je nauka prihvaWa. Kasni.je su vrsene dopu-ne i potrebne korekcije, ali je osnovna zamlsao ostala ista, a sastojl se u sljedecem:

1. E ektronski omotac se sastoji od energetskih nivoau kojima elektroni imaju stalnu vrijednost energije (81. 7)Vrijednost energije e ektrona zavisi ad udaljenosti ad jezgra. Ovi energetski nivoi nazivaju se eiektronske Ijuskeo

2. Razilka u vrijednosti energije elektrona u istomenergetskom nivou ne zavisi od udaljenosti ad jezgranego od oblika putanja po kojima kruze elektroni. Takose energetski nivoi iii elektronske Ijuske dije e na ener-getske podnivoe iii eiektronske podljuske.

3, Energetski podn[voi iii elektronske pod juske moguimati vise putanja koje se nazivaju orbitalni nivoi iii O '-bitale. Elektronske Ijuske se aijele na orbitals.

4.8.5. Energetski nivoi elektronske IjuskeU 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 redoslijedpovecanja energije. Kako je energija mjerifo stabilnosti,

Bor

51. 1g BJ rov mode atoma

U jednom energetskom nivoue/ektroni mogu imati razffCitevrijednosti energije. Postojf mi-nimalna i maksirnalna vri-jednost koju e/ek/roni moguimati a da ne napuste taj enetgetski nivo. Svaki energetski ni-va irna svoj raspon minima/nei maksimafne ene/gije

44 Struktura atoma 45


22/64

Slika 20. - Energetski nivai - elektranske ijuskeistovremeno je i redos ijed sman jenja stabHnosti elektro-na 81. 20).8to je ljuska dalje od jezgra, zauzima yeti prostor, pamoze primiti veei broj elektrona. Brej elektrona u Ijusciizracunava se koristenjem jednacine:

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

Koristenjem jednacine dobiva se broj elektrona uIjuskama:K Ijuska (2e) n=1 N = 2n2 = 21' = 2L (8e-) n=2 N = 2n2 = 2-2' = 8M (18e-) n=3 N = 2n' = 23 2 = 18N (32e-) n=4 N = 2n' = 2-4' = 32 .Kod popunjavanja elektronskog omotaca vrljedi pra

vila: posijednja Ijuska maze primiti najvise osameiektrona.

4.8.6. Energetski podnivoi - elektronske podljuskeEnergetski podnivoi iii elektronske podljuske jz pra

kticnih razloga zovu se podijuske. U podljuskama elektroni imaju istu vrijednost energije koja zavisi od oblikapulanja 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 podljusakavrijede pravifa:

Energetske nivoe iii e/ektronskeljuske zbo g prakticnosfi zovemojednostavno ljuske. Kao sto jeobjasnjeno (2.9.4), u Ijuskamase nafaze elektroni ko}i imaju istu vrijednost energije koja zavisiod udaljenosti e/ektrona od ezgr aloma.Materija uvijek teii da bude ustanju to je moguce manjeenergije, a vece stabi1nosti. Tako se ponasaju i elektroni. Kada se popunjava elektronskiomotac, prvo se popuni K-fjuska, zatim L-fjuska, potom M-ljuska i tako redom.

Ako su jednostavnije putanjeelektroni su stabilniji, manje suenergije. Ako su putanje sloienijeg oblika, elektroni su manjestabilni, vece su energije. (Ovose moze uporediti sa kretanjemautomobila na pravom putu i ukrivinama prj isto} brzini, jer seelektroni krecu istom brzinom).

e Popunjavanie sa vrsl redoslijedom: s, p, d, f." d-podljuska predzadnje Ijuske popunjava se lekkada S popunl s-podljuska ,adnje Ijuske.@ f-podijuska unutrasnje Ijuske popunjava se tek

kada se popun ~ p o d l J u s k a zadnje i 5 i p-podljuska predzadnje Ijuske_U podljuske S6 maze smjestiti sljedeCi broj elektrona:

s - pod 2e-p 68d - iDe'I - 14e'

4.8.7, Orbitain nivo - orbital:Orbltale predstavljaju oblik prostora vjerovatnoce

naiaienja eiektrona u atomu, Prakticno S8 elektron ujednoj orbitaii nalazi u svakoj tack u svakom trenutku.

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

s-orbitaia je naHedostavnija. Sfernosimetricnogje oblika, ima oblik p o v r s i n ~ iii kugle, a ako se nactra napap;,-u, onda je to kruzniea (SI. 21).p-orbitaie imaju obUk povrsina spojenih dviju izduzenih kugli 81. 22) jli aka se nacrta na papirL , dobija S0 ob ik izduzene osmic8.

p-podljuska ima 3 p-orbitale kOje su rasporedene upravcu osa prostornog koordinatnog sistema.

Oblljezavaju S8 sa:. x koja se prostire u pravcu x-ose81. 22. a), Py S8 prostire u pravcu y-ose (SI. 22, b) i Pzprostire S8 u pravcu z-ose 81. 22c)_

d i f-orbitale su slozenljeg -oblika. d-podljuska i ma 5d-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 smjerove obrtanj3, to su eiektroni sa sparenim spinom 81. 12).Rjjec spin js iz eng eskog jezika i oznacava obrtanje. U hemill se pojam spin odnosi na smjer magnetnog polja kojenastaje oko eleklrona koji se obr6e (rotira) pri linijskom kretanju (translaciji) oko jezgra.

Radi prakiicnosti, pri pisanju elektronske kofiguracije,orbitale S8 predstavljaju kUClcama (kvadratiCima) a eiektroni, radi isticanja spina, strelicom.

SI, 21. - Oblik s-orbitaie(a-sfemosimetricni, b-kruinica)

a

Y l . ~ k 3 ~7 ~ x C 7 ~ - - - xz;; I Z i

cSf, 22. - Oblici [)-orbitaia

(a-px' b-py c-p

Stika 23. - Elektroni U orliitaiamasa nesparenim .spinom

SI. 24. - Elektroni sa sparenimspinom


23/64

48 Struktura atoma 49


24/64

4.8.10. Elektronska konfiguraeija iosobine 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 nostimanje energije nego sto jesu.

Atomi svlh ostalih elemenata imaju takvu elektronskukonfiguraciju da S8 njenom promjenom maze postiei s t a ~nje manje energlje - ve6e stabllnost . Izmjene su usmjerene na to da se u posljednjoj Ijusel postigne oktet elektrona, Lakota sa kojom se to postize uzima se kao mjer o hemijske reaktlvnosti elementa. Aka se oktet elektrona postize iakse, elemenat je reaktivniji, a aka se oktetelektrona postize teze, eiement je manje reaktivan.

Oktet elektrona atomi mogu postlei na dva nacina:Otpustanjem elektrona iz posljednje ljuske, pri cemlipretposljednja Ijuska postaje posljednja l ima okletelektrona. Prj tome ad atoma (nenaelektrisanih cestlea) nastaju pozitivno nalektrisane cestice.

Primanjem eiektrona u posljednju Ijusku do okteiaelektrona. Pri tome nastaju negativno naelektrisanecestice.Energija potrebna da se udaljl jedan elektron Iz po

sljednje Ijuske aloma nazlva se energija jonizacije.Energija jonizacije se izracava elektronvoltima (eV) iiikJ/moL

Primanjem elektrona oslobada se energija.

Elektronska konfiguracijaatoma elementa odreduje 050-bine e/ementa. Atomi imajumaksima/nu stabilnost ako uposljednjoj Ijusci imaju oldet(Be-) elektrona_ Ovo pravilo nevrijedi za elemente koji imajujednostavne atome kod koj;hse popunjava prva i kod nekihdruga ljuska: hidrogen (H), he/ij(He), litij (Li), berilij (8e).

Otpu.stanje elektrona ie karakteristicno za atome meta/a, pase energija jonizacije koristi zaistjeanje r e ~ k t i v n o s t i metala.Ako je potencijal jonizacije manji, meialie reaktivniji.Primanje elektrona je karakteristicno za atome nemetafa.Alw je koliCina osfoboaeneenergije veca, nemetafi su reaktivniji.

A - Zaokruziti siovo ispred lac og odgovora1 Jedinicni nabo} je: a) 1,6xW 9C c) 6,25xl0 8p+2. Mass protona je: b) 1,673)(10-27kg c 1,660x10-24g3. Maseni bra} se pise simbo/u elementa sa:

aj gomje lijeve b) gornje desne c) donje IJjeve strane4. p-orbitala moze primitf: a) 2e- b) 6e5. Energija elektrona u podljusci zavisi ad:

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

B Zaokrui i t i taean odgovor6. Izotopi su atom; koji imaju isti bra} protona i efektrona: da7 Osnivac kvantne teorije je Ajnastajn: da8 U elektronskom omotacu mote biti 7ljusaka: da9. s-orbitala je sfemos imetric nog oblika: da10. sporedn; kvantni bra} se odnosi na orijentaciju orbitala: da

c Dopuniti prazna mjesta u zadacima11. Koliko fma protona u 1kg protona:Dato je: m(proto na)=lkg; m(p+)=1,673x1lJ27kg Tral: sec N p + ) . ~ ?

D Spojiti lijevu i desnv strarar12. a) K;r; f) Kvantni brojevi

b) deuterij gj maseni brojc) Pauli h) izotop;d) energija jonizacije i) radioaktillnostejA j) metali

E - Popuniti prazna mjesta13. Napisati eJektronsku konfiguraciju atoma

N-2eML - Be

~ D D D ~LJ ' i U

F - Popuniti prazna mjesta u tabe

a ib ic id,e i

14. Napisati kvantne brojeve M-ijuske atoma mangana (25Mn):SIITJ 3Prn:I IIllJ

nenenenene

50 Periodni sistem elemenata 51


25/64

5. PERIODNI SISTEM ELEMENATAKrajem XVIII vijeka Lavoazije je sastavio tablicu u

kojoj je bilo 30 elemenata. U prvoj polovini XIX vijeka bi10 je poznato aka 6 elemenata. Tada S8 razvrstavanjuelemenata poklanjala posebna paznja. PNa znacajnijapodjela elemenata je bila podjela na metale i nemetaie.Ova podjela S8 koristl i danas. Ovo je gruba podjela i nemoze zadovoljiti potrebe hemije. Potrebno je r a z v r s t a v a ~nje u manje grupe sa vise zajednitkih osobina. Bilo jemnogo pokusaja razvrstavanja Glemenata i koristeni surazliCiti kriteriji.

5.1. Pry pokusaji klasifikacije eleme",,,taNjemacki naucnik Deberajner (Jotlan Wolgang

bereiner) je 1829. godine dosao do pravile Dv-kazao je da elementi imaju sHene osobine ako S6 rnogusvrstati u grupe po tri elementa, ali taka da relativnaatomska masa srednjeg elementa bude aritme1 cka sredina relativnih atomskih masa krajnjih elemenata.

Kao prirnjer S8 mogu uzeti elementi:LiNaK

Ar(Na)

Ar(Li) = 7Ar(Na) = 23Ar(K) = 39Ar(Li) + Ar(K) = + 39 =232 2

Osabine litija Li), natrija (Na) i kalija (K) su vrlo sliene.Slicno je kod berilija (Be), magnezija (Mg) i kalei;a

(Ca).Engleski naucnik Njuiends (J. A. R. Newlanas) js do

sao do pravila oktave. Redanjem elemenata po r s t u ~tim "atomskim teiinama" dobiva S8 niz u kome su prvi iosmi e emenat s icnih osobina.

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

(Iznad simbola oznacene su vrijednosti relativne t o f n ~ske mase).

U prou6avanfu elemenata pIVOje potrebno izvrsiti klasifikaciju,razvrstati eiemente u grupe sasta je moguce vi.5e zajednickihosobina. To se u hemiji radi onjenog pocetim.Kada je u hemiji prifwacenaDaltonov8 ai'omska teorija i te-orija 0 atomskim teiinama ,kakn se danas nazivafu r e l t i ~vne atomskB mase. One BU seu razvrstavanju eiemenata ko-ristile law NIno obi/leije e { e m e ~naia Uoceno jt) do. izmeaualomskin lezfrw i osobina ele-

menata pos[oji zavisllOsi.

Deborajnel

Deberajnerovo praviio {nj adese moglo prilmj'enitf sarno namanji braj e/emenata.Pravito oktave vnjedi za samoneke e/emente.

5.2. Zakon periodicnostiRuski naucnik Mendeljejev (Dmitrij Ivanovi6 Mende

Ijejev, 18341907.) je nastavio rjesavanje problema kojesu zapoceli Deberajner Njulens I mnogi drug naucnicitog vremena. Rezultate svoga rada 1869. godine sateoje u zakon periodicnosti, koji g asi:

aka se elementi redaju po rastucim relativnimatomskim masama, osobine eiemenata kao i 5bine i oblici njihovih spojeva. pravilno sa mijenjaju i periodicno ponavljaju.Ovaj problem u hemiji je rijesen kasnlje, kada js ut

vt'deno da bitno obiljeije elementa nije relativna a t o m ~ska masa nego atomski i i redni broj. Zbog toga je zakonperiodicnosti izmijenjen i danas g[asi:

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

5.3. Tablica periodnog sistema elemenata1869. godine bila su poznata 63 elementa. Njih je

Mendeljejev razvrstao u tabHcu koju je nazvao tablicaperiodnog sistema elemenala (PSE). Kasnije atkrivenielementi su imali svoje mjesto u tOj tablici, pa se i danaskoristL Postoji vise mogu6nosti obiljezavanja nizova irazvrstavanja elemenata.

Mendeljejev je, koriste6i zakon periodicnosti, do tablicePSE dosao na sljedeCi naCtn. Redao je elemente po rastu6im "atomskim tezinama". Elemente sa slicnim osobinarna stavljao je jedne ispod drugih. Mendeljejev se stregopridrzavao zakona periodicnosti. Osobinama e emenata jsdavao prednost prilikom smjestanja u tabHci, jer je bio SI-guran 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 nazivekasilicij i simbol (Es). Na asnovu zakona periodicnosti predvidio mu je i asabine. Kasnije je otkriven taj e l e ~ment i nazvan je germanij (Ge), Gije su osabine date utabeli 3.

Pravilo trijade i pravifo oktavesu ukaza/f da izmedu osobinae/emenala i relativniti atom-skih masa postoji povezanost.

Menedeljejev

Primjenom zakona periodi-cnosti fwd nekih efemenata sejavljaju nefogicnostL Tako jeMende/jejev stavio argon (AI)ispred ka/fja (K), fako jeAr Ar)=39,95 veea odAr K)=39,01. Mendeljejev jesma/rao da je ovo odstupanjeposljedica neprecizno odrede-nih relativnih atomskih masa.Otkrivanjem novih elemenatautvrdeno e da ovakvih odstu-panja fma jOs.

52 Periodni sistem elemenata- -- --- --- ---- .. 53


26/64

Osobine Predvidio EksperimentalnoMendeljev utvrdeneBaja Siva 8ivobijela

Ret atom. masa 72 72,6Gustina 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 PSEU tablici PSE raztikujemo dvije vrste redova iii nizo

va, to su: perlode i grupe (81. 28).

1fa

f _ , -- ,t OO'f/> t

' , l I l : ~lfa

G-Iavni etemtoH a-podgrupe

Itt. IVa v.

U tablici PSE pojaviJa su se iprazna mjesta Mendeljejev jeostavljao neka mjesta praznajer je bio siguran da mnogi elementi nisu otkriveni. Za te elemente koje je predvidio i osobine se bitno ne razlikuju ad utvrdenih osobina elemenata koji u kasnije otkriveni.

SI 28. - Razdvojene grupe u PSE

Periode su horizontaini nizovi u kojima su poredani elementi po ra-stucim atomskim brojevima. Svaka perioda poeinje alkalnimmetalom a zavrSava halogenim

elementom. Posfije halogenihU tablici PSE ima 7 perioda i oznacavaju S8 brojevima elemenata u 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 d

podljuska predzadnje Ijuske.Unutrasnji prelazni elementi imaju atoms kod kojlh

se popunjava f-podljuska unutrasnje Ijuske.Cj:f' l:-fN,; ,.

K ell: I IRb , . s-p""-' I; FeICs Sa i ; . 1;, /; I 0 1 8ml I j,I.III+,I, . ,e ,,, +,,V I:; , IF. i"l,; ,,.J,>,,hd,II.. I, ;"

I,.

S8 glavni elementi.Element; B-podgrupa nazivajuprelazni elementi.Elementi C-podgrupa nazivaju

se unutrasnji prefazni element/.U PSE ovi elementi se posebno izdvajaju pod nazivom lantanidi i aktinidi

He'Be N 0 ' F N

AI i P S C Ar.. Cia Ge \ S, Sr KrI , (i- I , In n b Te- J ,, i ; ~ - I, ' I I , o 0 t,RnI, ,M

SI 29. - Tab/iea PSE sa objedinjenim podgrupama5.5. PSE i elektronska konfiguracijaIzmedu tablice PSE j e ektronske konfiguracije pos

toji podudarnost - identicnost. To se moze zak juciti izsljedeceg: U PSE ima 7 perioda, u elektronskom omoiacu ima 7

Ijusaka U periodama moze biti: 2, 8, i 8 i 32 elementa, a u I j u s ~

kama 2, 8, 18 i 32 elektrona.Detaljnijim uporedivanjem podudarnost je jos u o c j i ~vlja (81. 29).Hidrogenom (H) pocinje prva perioda, a kod atoma H

se poeinje popunjavatl prva Ijuska (1s 1 . Helijem se zavrsava prva perioda, a kod aloma He je popunjena prvaIjuska (1s2 .

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

Element; kod cijih se aloma popunjava s-podljuska zadnjeljuske Cine e/emnte s-blokaElementi p-bloka imaju atomekod kojih se popunjava p-podljuska zadnje ljuske.

Kod elemenata d ~ b l o k a u atomima se popunjava d-podljuska predzadnje ljuske. f-blok cine element; kod kojih se u atomima popunjava f-podljuskaunutamje ljuske.

54 Periodni sistem eiemenata 55


27/64

s-blok p-blok (oslm He)1 ~ ~ e2 2s 2pLi ISe d-blok B I C I N I 0 I FINe3 3s 3s

NalMg AI I SI I P i S I CII Ar4 4s 3d 4p

K ICa Sci TI I V I Cr IMnl Fe I Col Ni I CulZn GalGel AsTserSrTKr5 5s 4d 5p

RblSr Y I Zr INblMol Tc iRulRhlPdlA9ICd In ISnlSbl Tel J IXe6 6s 5d 6p

Csi Ba Lui Hf iTa lWIRelOs l Ir IPt lAulHg TI I Phi BI IPol At I Rn7 7s 6d 7pFrlRa l r I R f I D E ~ l ~ ~ ~ M T I - r I I I I I I

- - - - - - - ~ f - b l o k --------+.5f

lLa ,__ 4flantanidiaktin'idi JAe ,SI. 30. PS i efektronska konfigllracija

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

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

KaHjem (K) zapocinje cetvrta perioda, a kod atoma KS8 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 kodcijih S8 atoma popunjava 3 d ~ p o d l j u s k a . Poslije toga dolazi niz od 6 elemenata ked cijih S8 atoma popunjava 4spodljuska,

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

Rubidijem (Rb) pocinje peia perioda. a kod aioma RbS6 pocinje popunjavati peta Ijuska. Dalie S9 ponavlja sveana sto je reeeno kod cetvrte periode.

Cezijem (Cs) poeinje sesta peri"ada, kod atoma Cs se poeinjepopunja vati sesta Ijllska. Pos/ijeCs dalazi barij (8a) kod koga jepopunjena 6s"podljuska. Iza barija slijed niz ad 14 elemenatal nt nid kod kojih se u atomi"ma popunjava 4f-podljusa. Po-to sfijedi niz ad 10 elemenatakod kojih se u atomima popunjava 5d-padljuska. Zatfm dalaz/ nizad 6 elemenata kod CiPh se atoma popunjava 6-podljusl


28/64

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

Pry potencijal jonizacije je potrebna energija da seudalji prvi elektron iz posljednje Ijuske atoma. Poteneijaljonizacije zavisi od precnika atoma, odnosno atomskogbroja. U jednoj grupi P8E, poveGanjem atomskog broja,smanjuje S8 potencijal jonizacije, metalne osobine suizratenije (81. 35).

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

Poling je uveo koeficijente elei


29/64

E - Dopunitiprazna mjesta u recenicama13. Kee atoma eiemenata B ~ p o d g r u p a -_____ popunjava se

____ u jednoj periodi PSE__._____ aloma, ______ se' _____ jonizacije _____

se elektronegativnosti. Metalne asobine _____ _ _ _ _ _ a

F - Popunitl tabe/u

/ ;[O:TiSki Podgrupabmi EiBl


30/64

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. R a ~di toga u nastajanju jonske veze moze ucestvDvati r a z ~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 1e'. Zbog toga se sa 1 atomom S vezuju 2 atoma K.

I2K ~ 2K+ + 2e-2 8.8 1 - - ~ ~ I

S + 2,,-2 8 6 s2 12 8 8 .JK ~ . S r + \ KPromjenorn elektranske konfiguraclje pri nastanku

hemijsklh veza bltno S8 mijenjaju osobine e emenata. Naprimjer, natrij (Na) je vrlo reaktivan metal, nepostojan navazduhu a sa vodom reaguje vrlo burno. Hlor (GI) je gasj 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 resetkaNaein na ko]t je objasnjeno povezivanje atoma Na i

CI, kao i atoma K i S je pOjednostavljena. U procesunastanka hemijskih veza izmedu atoma, nemogu6e jeizdvojiti 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 seodbijaju, a raznoimeni se privlace. Zbog toga u prostoru

Americki hemicar uis (GilbertNewton Lewis, 1875-1946)uveo je oznake iii formule koiese i danas koriste kod pisanjanastanka hemijskih veza i nazivaju se uisove formule. Luisje jezgro atoma i dio elektronskog omotaca koji se ne mijenjakod ostvarivanja hemijskih vezaoznaeio simllolom efementaEfektrone iz poslijednje Ijuske iiivalentne eJektrone koji ucestvuju U ostvarivanju hemijske VezeoznaCio je tackicama oko simbola e/ementa.

Hemijsko vezivanje atoma nijeprosto mehanic/w povezivanjeatoma, nego proces u kame sedesavaju bitne promjene tvar ,vrse se hemijske promjenetvari iii hemijske reakcije.

81. 37. - Presjek jonskekristalne resetke

gdje nastaju joni, dalazi do pravilnog prostornog rasporeda tih jona. Tako nastaje kristalna resetka. Obzirom daresetku 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 svihstrana jonima suprotnog naelektrisanja. Radi toga S8 jonnalazi na jednom mjestu, adnosno vibrjra aka jedne tacke, ali 58 ne moze odatle udaljiti. Kada se najsitnijecestlee tvar ne krecu, onda je to Gvrsto agregatno stanje. Jonski spojevi su cvrste tvarl.

Razlika medu jonskim spojevima potite od razlika ugradi jonske kristalne resetke. Tipovi kristalnih resetki seodreduju pre ma elementarn oj celiji kristalne resetke. To jenajmanji dio kristalne resetke ad kaje se maze izgraditi eitava kristalna resetka periodicnim ponavljanjem. Elementarna celija NaCI je kocka. Ivice kocke su ujedno i smjerovi u kojima se ponavljaju elementarne cellje j nazivaju sease kristalne resetke. Na mjestu gdje se sijeku ose, nalaze se jani, i i to je evor kristalne resetke (81. 38).

Postjl sedam kristalnih sistema, kod kojih su ose razlicite j sijeku se pad razlicitim uglovima. Kristalna resetkaNaC sp ada u kubicne sisteme. U avam sistemu su svease iste i sijeku se pod uglam ad 900 U kubicnam sistemu postoje 3 vrste elementarnih celija: jednostavna,plosno centrirana I prostarna centrirana (81.38). Elementarna telija NaGI je plosno c entrirana (51. 39).

Jedan jon Na+ je okruzen sa sest jona GI', takode je jedan jon CI" okruzen sa sest jona Na+. Braj jona koji okruiuju jedan jon suprotnog naelektrisanja naziva se koordinacijski braj. U kristalu NaGI koordinacijski broj Na+ i njona je sest

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

e '"tl Qe,,& 1i\IS'. \ \ 4 0c H ;W ox; f i"G > Q ) ~- MyIM,g,. N(N'.

~So pI "" Sift" Clf(;r @... f. 40. - Odnos preMcnika aloma i jonagJavnih elemenat a

a

~ / / - ~ ~ ~ 5 ;c

Sf. 38. - Efementarnc r:efUckubicnog sistema

SI. 39 - Elementarna tarijaNaC

Joni metala su manji ad atomaad kojih su nastali, dak su }oninemeta/a veCi ad atoma nemetala ad kojih su nastaii Sf. 40).

6 Hemljske veze 63


31/64

Aka su joni manji, kristalna resetka j8 tvrsca, i obrnuto.Ako je kolicina naelektrosanja jona veea, veGe su i privJacne sile izmedu jona, kristalna resetka je cvrsca. Mjefilocvrstoee kristalne resetke je tacka topljenja Aka je tackatopljenja visa, kristalna resetka je cvrsca.

Spo} Tac.1. Spo} Tad. Spo} Tac1.1uOC uOC u C INaC 801 NaF 998 MgO I 2640 IKC 768 KF 857 CaO 2580 IRbC 7 5 RbF 750 SrO , 2430 II

Tabe/a 4. H Tacke topljenja nekih jonskih spojevaJonski 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 veza6.2.1. Jednostru ka kavalen na vezaAka 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 ~ r o g e -na (H) u molekul Ilidrogena (H,).

Prvo ie potrebno napisati elektronsku konfinuracijuatoma H da bi se utvrdilo koliko ima orbitala sa nesp8-renim spinom, jer samo te orbitale grade kovaientnuvezu,

Aka se uporede ta6ka topljenjafluorida j hlorida alkalnih metafa(TabeJa 4), vid se da fluoridiimaju vise taake topljenja, jer suffuoridni joni manji ad hloridnihjana. Isti uticaj ima i velitina ka(jana. Taka RbCI ima niiu taakutapljenja ad KG , jer e jon manjiad jana Rb. NaCI fma najvisutacku topljenja, jer je jon Na+najmanji. Uticaj kaliCine naelektrisanja jona na GvrstoGu kristalne resetke vidi se iz vrijednostitacke topljenja oksida meta/a113 grupe PSE. Joni: Mq?+,en , S/2T, ; 0 2- imaju dva jedinicna naboja naelektrisanja, paSU, Kulol7ove sife vece, k t i s t a ~na resetlw je vece Cvtstoce, vise SU tacke topijenja,Krista/na resetka puca jer su razf10irneni jon jedan naspramdrugog. Djelovanjem spoijne siIe pomjemju S8 slojevi kristalnereselke, pa {stoimenfjoll dolazeiedal? naspram drugog, prf i5e-niL djeluju odbojne site i pucakristafn


32/64

b) pomoou orbitala

cr(p-p)C>C lH CI H - CI

c)

-->-- H :CI: H - CI

Model mofekula Cf

Ci - C I ~ CI 2

1sI l.1,-:--+-i[llJfTITp ::

Madei moiekula He

Hel

3 2 2 vostruka kovalentna veza

U spajanju dva atoma nemetaia mogu ucestvQvati podvije atomske orbitale jednog atoma koji imaju elektronesa nesparenim spinom. Nastaju dvije zajednicke veznemolekulske orbitale sa sparenim spinovima. Taka sespa a u dva atoma oksigena 0).

a)

o [llJ2PrnIJ[]] o0 o

b)

Aka sa veza objasnjava pomo6u Luisovih 'formula,onda nastaju dva zajednicka elektronska para izmedualoma

Iz do sada navedenih primjeravidf se da atom hidrogena posti-i stabilnu efektronsku konfigu-raciju sa dva elektrona, jer atomH Ima samo K ~ l j u s k u Ostali ala-mi postiiu oktetnu eJektronskukonfiguraciju.Napomena: Oksfgen je para-magnetican, a to znaGi da u mo-lekufu 02 fma i nesparenih eiek-trona Oval problem prevazf aziokvire ovo udibenika, pa 6e sekorfstitf dvostruka veza

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

25 [ill 2P[ffiI][J]

Modef mofekufa O2

: :: : 0 =0 0 2iUll

66 67


33/64

3.2.3. Trostruka kovalentna veza

N7

a)

N

Nb)

c)

35 [JJ 3p [JITIIJs [ill p e i t 111]

I v : ~ - ) , . . . o { { - e N N N.

NIIIN

Trostruka veza nastaje kadaatom; udruiuju po tri orbitaJe ukojima su elektroni sa nesparenim spinom, pri cemu nastajutff zajednicke vezne mo/eku/ske orbitale sa sparenim spinovirna. Taka se spajaju atomtrogena (N).

35 [ll] p [Jlt : ill35 [ill p [ ] T J J

Mode mofekufa N2

6.3. Hib ridizacija orbita l aProces promjene orbitala naziva S8 hibridizacija or-

bitala a nastale orbitale nazivaju se hibridizovane -bitale. Kod hibridizovanih orbitala elektronski oblak jepomjeren na jednu stranu jezgra, nije simetricno rasporeden aka jezgra (SI. 42):

s-orbitala hibridizo vana orbitalaSlika 42. Hibndizacija orbitala

Kod atoma karbona (C) u hibridizaciji mogu ucestvovaIi jedna s i iri p-orbilale iz druge Ijuske (SL 43). to je Sp (ei-ta se es pe tri ) hibridizacija . Nastaju 4 petpuno iste orbitale sa po jednim elektronom sa nesparenim spinom, Orbitale su tetraedarski rasporedene, ugao izmedu njih je10928'. Ova i druge hibridizacije atom a karbona biee detaljnije objasnjene kod proucavanja organskih spojeva.

SI. 43. - Hibridizacija orbitala atoma CHibridizaci.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

Orbitale se cesto mijenjaju prigradenju hemijskih veZ8. Odorbitala, ciji sma oblik do sadaupoznali, nastaju orbitaie drugacijeg oblike., ali pogodnije udatom slueaju za gracJenje nekih hemi]skih veza.

p-orbitala

Model molekula CH

Model molelcuta NHs

Jedna od nastalih flibridizovanih orbitala ima dva e{ektrona(spareni spin), ne ucestvuje ugradenju hemijskil1 veza pa S8zove nevezuju6a orbitafaOva orbitala je stabilnija i potlSkuje elektronske oblake astalitorbitata, remeti se tetraedarskiraspored, Izmedu orbiiala ]eugao od 10SOS . Taj ugao o s t ~je istl i u spojevima nitrogena,na primjer, u molekufu amo(JIjaka (NH,).

68 69


34/64

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 seremeti tetraedarski raspored . Uga o izmedu ovih arbitala je10405', Isti ovaj ugao je i izmedu veza koje stvara atomoksigena, na primjer, u molekulu vode.

SI. 45 - Hibridizacija orbitala atoma 0

6.4, Koordinativna vezaKod vezivanja atoma nemetala, da bi se postigla

oklelna elektronska konfiguracija posljednje Ijuske, nekiatomi sami ulazu elektronske parov8. Na primjer, kodvezivanja atoma C i 0 u molekul karbon(U)-oksida iiiugljicnog monoksida (CO):

Model rno/ekula H20

Koorriinativna veza naziva Sdonorska veza. U moleku/IlCO, 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 : -0y 0 ... .U '''-..../.Atomi C i 0 ulaZu .2e' i nastaju 2 zajednicka elekt ronska

para, ali sa ne posliZe oktetna eleklronska konfiguracija kodatoma C, Zbog toga atom 0 ulaZe 2e' (eleklronski par) inastaju 3 zajednicka elektronska para pa tako i atom 0 iatom C postizu oktetnu elektronsku konfiguraciju,Atomi bakra (Cu) i hlora (Cl) S8 vezuju jonskom vezomi nastaje kuprum(II)-hlorid (CuCI,). Alomi hidrogena (H) initrogena (N) spajaju se kovalenlnom vezom i nastajeamonijaka (NH3). Atom N u NH3 ima jedan slobodan eleklronski pa r (nevezujuCa orbi

Documents

101259136 Hemija Za 1 Razred Gimnazije Mehmedalija Lilić