KEMIJA

dr.sc. Mirjana Fudurić Jelača

OPĆA I ANORGANSKA KEMIJA

UVOD

Kemija je prirodna znanost koja se bavi proučavanjem tvari od kojih je sastavljen svemir.Biologija i fizika su takođe prirodne znanosti i one se bave proučavanjem prirodnih pojava.

Kemija istražuje promjene tvari – reakcije, kojima su tvari podvrgnute u prirodi, laboratorijima ili tehnici, ona ispituje mehanizam tih reakcija..

Budući da svaka kemijska promjena uključuje i fizičku promjenu, a neka fizička promjena može potaknuti kemijsku, područje fizike i kemije se nemože jednostavno razgraniti pa zajeno kemiju i fiziku nazivamo FIZIČKIM ZNANOSTIMA.

Kemijske promjene su bitne promjene, jer njima iz početnih tvari dobivamo sasvim novu tvar, a pri fizičkoj promjeni mijenja se samo energijsko stanje tvari, a sastav može ostati nepromijenjem.

Primjer:

Ako uzmemo željezo (Fe) i ostavimo ga na zraku, ono će poćeti hrđati /Hrđa (željezni oksidi)/, jer će bizi izloženo kisikom i vlagom iz zraka pa će se stvoriti nova tvar dobivena iz zraka FeO1Fe2O3

Ipak razvojem kemije danas razlikujemo nekoliko vrsta kemije:

ANORGANSKA KEMIJA – CO2 – plinOna proučava anorganske tvari (sve kemijske tvari, a među njima i mnoge koje sadrže plin), a to su pr.: kuhinjska sol, modra galica (CuSO45H2O), zlato (legura zlata i srebra Au+Ag), metali, cement, gips (kalcijev sulfat CaSO4

ORGANSKA KEMIJA (kemija ugljikovih spojeva) Proučava sve spojeve koji su građeni od ugljika, vodika, dušika, sumpora, fosfora, halogenih elemenata (i one tvari koje su sastavni dijelovi organskog svijeta – životinja i biljaka).

Metan (ugljik + vodik) CH4

Etan –C2H6

Acetilen – C2H2

Etanol C2H5O2 (ugljik + vodik + kisik)Kiselina – CH3COOH (octena kiselina)

Vidimo da su u svim elementima ugljik i vodik spojeni, al različitim vrijiednostima tvore različite spojeve.

FIZIČKA KEMIJAProuava zavisnost kemijskih i fizičkih promjena

ANALITIČKA KEMIJAProučava kvalitativni (to su određene tvari) i kvantitativni (koliko tvari u zraku ima) sastav tvari.BIOKEMIJA

Proučava tvari i promjene koje nastaju u živim bićima (organizmima)

NUKLEARNA KEMIJAPručava promjene koje nastaju unutar atoma (rastavljeni atomi daju nukelarnu energiju).

KEMIJSKA TEHNOLOGIJAProučava metode i naprave u kemijskim procesima za dobivanje najrazličitijih spojeva.

MEĐUNARODNI SUSTAV JEDINICA1960 g. donesen je međunarodni sutav jedinica SI sustav koji se temelji na MKS (metar, kilogram, sekunda). Po tom sustavu imamo osnovne veličine i neke jedinice koji izvodimo tj. izvedene veličine.

Tabela osnovnih veličina:

OSNOVNE VELIČINE SI JEDINICANAZIV SIMBOL NAZIV SIMBOLduljina l (malo el) metar mmasa m Kilogram kgvrijeme t sekunda sElektrična struja I (veliko i) amper ATermodinamička temperatura

T kelvin K

Količina tvari n mol MolJakost svijetlosti Iv kandela cd

T – stupanj topline nekog tijela (mjera za titranje nekih molekula)T(K) = 273,15 + t(°C)

Tabela izvedenih veličina:

IZVEDENA VELIČINA SI JEDINICANAZIV SIMBOL NAZIV SIMBOL ZNAČENJEsila F Njutn

(kilogram/metar/sekunda)N Kgms-2

tlak(sila po jedinici površine)

p paskal Pa Nm-2 = kgm-1s-2

energija E džul (džul je sila, put) J kgm2s-2 = Nmvolumen V Kubični metar m3

površina A Kvadratni metar m2

gustoća ℓℓ= m=kg V m3

Kilogram po metru kubičnom

kgm-3

Primjer kako se dobiva formula za paskal Pa

Pa = Nm-2 = N (njutn po metru kvadratnom) m2

N = kgms -2 = ( kgs -2 = (ili) kgm-1s-2) = kg

m2 m2 m ms2

Sve što je u nazivniku pišemo na minus

Primjer kako se dobiva formula za džul (J)

J = N x m formula je kgm2s-2

N = kgms-2 što značikgms-2 x m = kgm2s-2 jer je m x m = m2

Površina je m x m = m2

1m

1m

Volumen je m x m x m = m3

1 m

1 m

1 m

Osim tih jedinica upotrebljavamo i decimalne vrijednosti (višekratnike) ispred jedinica stavljamo određene prefikse.

Tablični prikaz decimalnih vrijednosti

DECIMALNE VRIJEDNOSTIPREFIKS SIMBOL ZNAČENJEdeci d 10-1

centi c 10-2

mili m 10-3

mikro µ 10-6

nano η 10-9

piko p 10-12

Tablični prikaz višekratnika

VIŠEKRATNICIPREFIKS SIMBOL ZNAČENJEdeka da 101

hekta h 102

kilo k 103

mega M 106

giga G 109

tera T 1012

TVARI

Tvari dijelimo na homogene i heterogene tvari

HOMOGENE TVARI su one tvari koje u svakom svom djeliću imaju jednak sastav i jednaka svojstva (željezo, bakar, benzin, zrak, morska voda, modra galica, zlato)

Homogene tvari se djele na čite tvari i homogene smjese ili otopine.

ČISTE TVARI su tvari točno određenog i konstantnog kemijskog sastava i drugih svojstava (fizičkih i kemijskih) pr. željezo i bakar.Fizička svojstva čistih tvari – vodljivost, talište, gustoća, kristalna rešetkaKemijska svojstva čistih tvari – da li je tvar topljiva u kiselini, vodi ili lužini i dal će reagirati na zraku.

HOMOGENE SMJESE ILI OTOPINE – to su smjese čistih tvari i mogu biti morska voda, modra galica.U homogene smjese također ubrajamo - čvrste ili kristalne otopine (legure)

mjed (legura bakra i cinka)zlato (legura srebra i zlata)

- plinske smjesezrak (kisik, dušik i plemeniti plinovi)

HETEROGENE TVARI to su smjese homogenih tvari i ovisno o agregatnom stanju homogenih tvari razlikujemo slijedeće smjese:Kruto – kruto Primjer sivo željezo sastoji se od kristala željeza + kristala grafita

Mramor se sastoji od glinenca, tinjac i kremenaKruto – tekućePijesak + vodaKruto – plinovitodim (krute čestice ugljika + plin)tekuće – tekućemljeko (kazein + kapljice masti)tekuće – plinovito a plinovito – plinovito nemože biti!!!!mineralna voda (CO2),, maglaHeterogene tvari se mogu postaviti na homogene tvari uz pomoć fizičkih procesa tj. na bazi razlike u gustoći, veličini čestica, itd.

ČISTE TVARI dijelimo na elemente i spojeveElementi – su čiste tvari koje kemijskim reakcijama nemožemo rastaviti na jednostavnije., Osnovna čestica elementa je atom. (željezo, sumpor, srebro, ugljik)Spojevi su čiste tvari koje kemijskim reakcijama možemo rastaviti na elemente. Osnovna čestica nekog spoja je molekula. (željezni oksid = bakar + oksid; bakar sulfat = bakar + sumpor + kisik; voda = vodik + kisik)(kod plinova to ne vrijedi)

Iz elemenata kemijskih reakcija dijelimo spojeve i obratno

Primjer: živin oksid (crveni prah) stavimo u epruvetu i ispod stavimo plamen. Iz epruvete tad izlaze mjehurići kisika, a na dnu ostaje živa (metal u tekućem stanju)Ovu reakciju smo dobili termičkim putem.

Precrtati iz bilježnice

Reakcije kojima neki spoj rastavljamo na elemente nazivamo reakcije analize.Reakcije analize se mogu izvesti pomoću topline li pomoću električne struje. Ako se izvode pomoću električne struje onda ih nazivamo elektroliza (analiza pomoću električne struje)

Primjer: da bi se izvele moramo imati elektrode. Jedna je spojena na minus (-) spoj – katoda, a druga je spojena na plus (+) spoj – anoda.Kad bi elektrode uronili u vodu tad bi vodu rastavili na vodik i kisik.Katoda – elektroda kojim se dovodi elektricitetAnoda – elektroda kojim se odvodi elektricitet

Precrtati iz bilježnice

SINTEZA kemijska reakcija kojom iz elemenata dobivamo spojPrimjer

Ako uzmemo željezni prah i sumpor u prahu i ako bi ih zagrijavali dobili bi spoj željeznisulfid (željezo + sumpor = željeznisulfid)

elementi sinteza spoj

Poznato je preko 107 kemijskih elemenata, a neki elementi su otkriveni u prirodi, a neki su dobiveni u laboratoriju. Većina njih je u čvrstom agregatnom stanju, osim 11 elemenata koji su u plinovitom stanju (vodik H, dušik N, kisik O, fluor F, klor Cl, helij He, neon Ne, argon Ar, kripton Kr, ksenon Xe, radon Rn) i 2 tekuća elenemta (živa Hg i brom Br)

Elementi se razlikuju po svojstvima (neki imaju i slična svojstva) pa po tome radimo podjele kemijskih elemenata na metale (ljeva strana periodičnog sustava)

nemetale (desna strana periodičnog sustava)Metali dovode elektricitet i toplinu, nemetali nisu vodiči.

U 18 st. Švedski kemičar Berzelius je rekao da ćemo elementa označavati velikim simbolima koji predstavljaju početno slovo svakog elementa.Stoga se elementi označavaju ili velikim slovom ili velikim slovom kojem je još pridodano jedno malo slovo. Veliko slovo je početno slovo latinskog naziva za pojedini elemenat

Tabelični prikaz elemenata latinskih naziva, simbola i značenja

LATINSKI NAZIV SIMBOL ZNAČENJEhydrogenium H vodiknitrogenium N dušikoxygenium O kisikkarbonenum C ugljikferrum Fe željezocuprum Cu bakarplumbum Pb olovoaurum Au zlatoargentum Ag srebro

Velika slova kojima označavamo pojedine elemente nazivamo kemijskim simbolima.

H – kemijski simbol za vodik, al je to i jedan atom vodika2 H – dva atoma vodika3 H – tri atoma vodikaH2 – 1 molekula u kojoj su vezana 2 atoma vodika

Indeks malo dva (2) iza kemijskog simbola za kemijski element označava broj istovrsnih atoma u nekoj molekuli.

2H2O = dve molekule vodeH2O = jedna molekula koja ima 2 atoma vodika i 1 atom kisikaNH3 = molekula amonijaka koja sadrži jedan (1) atom dušika i tri (3) atoma vodika.

5 NH3 = sadrži pet molekula amonijaka, jedan (1) atom dušika i tri (3) atoma vodika i sve zajedno tvori 15 atoma (množi se broj 5 sa brojem 3 – molekula x atom)

Broj 5 (ili bilo koji drugi) ispred kemijskog simbola označava broj molekula, a broj iza kemijskog simbola označava broj atoma u nekoj molekuli!!

Primjeri:CO2 – molekula ugljičnog dioksida ili ugljik (IV) oksidCO2 – 1 molekula ugljičnog dioksida ili ugljika (IV) oksid (ugljik je četverovalentan, a to nam govori oznaka IV) i 2 atoma kisika3CO2 – 3 molekule CO2 ima 3 ugljika i 6 atoma kisikaCO – ugljični monoksik ili ugljik (II) oksid – dvovalentan ugljik

VALENCIJA ili kemijska valjanost – kad različiti elementi na sebe vežu različit broj atoma vodika (istovrsnih atoma), tada to svojstvo nazivamo valencija ili kemijska valjanost.

Vodih (H) je uvijek jednovalentan

Kisik (O) je u većini slučajeva dvovalentan, a ostali elementi mogu imati različitu valenciju.

H2O2 – vodikov peroksid

KEMIJSKE FORMULE

Kemijske formule služe za prikazivanje kemijskih spojeva, a simbolima prikazujemo kemijske elemente

3H3PO4 – kemijska formulaH – kemijski simbol

Formule mogu biti:Empirijske – pokazuje odnos između pojedinih elemetata u molekuliCnH2n

Molekulske – pokazuje točan broj atoma u nekoj molekuliC2H4

Strukturna – pokazuje kako su vezani atomi u pojedinoj molekuli

H ._. N ._. H

H

Stereokemijska – pokazuje prostorni raspored atoma u molekuli. .N

HH H

Primjeri molekulskih formulaHCl – formula za klorovodik (H + Cl)Cl – simbol za klorCaSO4 – formula za kalcijev sulfat (Ca + SO4)Ca – simbol za kalcij

KEMIJSKE JEDNADŽBE

Kemijskim jednadžbama prikazujemo kemijske promjene.Plinove uvijek pišemo u molekularnom stanju (vodik, kisik, dušik)

H2 + O2 H2O

H2+O2 – to su reaktantiH2O – to su produkti

- to je smjer kemijske reakcije koja pokazuje bitnu kemijsku promjenu.

U kemijskoj jednadžbi uvijek moramo imati isti broj atoma i na lijevoj i na desnoj strani (znači jednadžbe moramo izjednačavati)

Primjer:

H2 + O2 H2O (vodik + kisik – voda)

Da bi izjednačili ovu formulu tad moramo upisati broj 2 (uvijek množimo sa dva jer jenajmanji parni broj) ispred H2O i onda gledamo lijevu stranu formule i izjednačavamo.

H2+O2 2H2O 2H2 + O2 2H2O

Primjer:Dušik je trovalentan i veže 3 atoma vodika pa iz ove kemijske jednadžbe

H2 + N2 NH3

dobivamo izjednačenu kemijsku jednadžbu

3H2 + N2 2NH3

Primjer:

2 C + O2 2CO

Ugljik nije plin – to je čvrsta tvar i pišemo ga samo kao C i ako reagira sa kisikom nastat će CO

Primjer:

Željezo (može biti dvovalentno i trovalentno)Ako je dvovalentno nastaje Fe= i izjednačavamo tako da ispred (reaktanta) stavimo 2 i ispred željeza stavimo 2 (produkta)

2Fe + O2 2FeO

A ako je željezo trovalentno tad nastaje

4Fe + 3O2 2Fe2O3

Primjer:Aluminij je uvijek dvovalentan

4Al + 3O2 2Al2O3

Primjer:Reagira fosfor i kisik. Fosfor dolazi uvijek u molekuli P4.

P4 + 3O2 P4O6

Klor je uvijek jednovalentak kao i vodik :

Ca + Cl2 CaCl2

ZAKONI KEMIJSKOG SPAJANJA PO MASI

1. Zakon o održanju maseUkupna masa svih tvari koje stupaju u kemijsku reakciju i koje nastaju kemijskom reakcijom je konstanta (masa se nemože izgubiti, a jedan dio mase se pretvara u energiju)

m = E - zanemarivo mala i zato prihvaćamo navedeni zakon c2

2. Zakon stalnih omjera masePrustov zakon iz 19 st. koji nam govori da je omjer mase elemenata u nekom kemijskom spoju određen i stalan.

Primjer:Ako uzmemo kemijski spoj (vodu), a u tom spoju je određen stalan broj mase vodika (11,19%) i kisika (88,81%) znači da bi uzeli 11,19 grama vodika i 88,81% kisika te dobijemo 100 grama vode

11,19 H2 + 88,81 g O2 100 g H2O

Ali ako uzmemo 2 puta više vodika 22,38 g i uzmemo 88,81 g vode, opet dobijamo 100 g vode sa viškom vodika do 11,19 g.

22,38g H2 + 88,81g O2 100g H2O + 11,19g H2

masa vodika : masa kisika11,19 : 88,81 / : 11,19g

1 : 8Promjer je uvijek jedan naprema osam (1:8)!!

3. Zakon višekratnih omjera masaDalton je u 19 st. rekao:- ako se 2 elementa međusobno spajaju tako da čine više kemijske spojeve,

onda će masa jednog elementa koa se spaja s određenom masom drugog elementa biti u jenostavnim višekratnim omjerima

Primjer:Ako reagiraju vodik (H) i kisik (O) i nastane peroksid, onda vidimo da u vodi nastaje 94,07% kisika i 5,93% vodika.

H2 + O2 H2O25,93% + 94,07% 100 g peroksida

Masa vodika : masa kisika 5,93% : 94,07 %

1 : 16

GRAĐA ATOMA

Ime atom dolazi od grčke riječi atomos što znači nedjeljiv (atomos = nedjeljiv)

1. Dalton u 19 st. je rekao da su atomi realne čestice tvari koje se kemijskim reakcijama nemogu dijeliti

2. Atomi jednog te istog elementa međusobno su slični tj. imaju jednaku masu i jednaka svojstva

3. Atomi različitih elemenata imaju različitu masu i različita svojstva4. Atomi različitih elemenata međusobno se spajaju u spojeve u jednostavnim

brojčanim omjerima (1:1, 1:2, 2:3......itd.)

Bord je postavio svoju teoriju atoma koja kaže:Atom se sastoji od svog središnjeg dijela (jezgre) i vanjskog (atomski omotač).

Precrtaj

Promjer atoma je vrlo mali i iznosi 10-8 to znači 0,00000001 i ne vidi se prostim okom.

Masa atoma je koncentrirana sva u jezgri (atomski omotač ima beznačajnu masu u odnosu na jezgru). U jezgri se nalaze protoni i neutroni, a masa protona jednaka je masi neutrona.

Mp = mn = 1,67 x 10-24g

Protoni i neutroni imaju isti iznos 1,67 x 10-24grama, ali nemaju isti naboj.Proton je pozitivno nabijena čestica, a neutroj je neutralna čestica, što znači da jezgra ima pozitivan naboj.Oko jezgre u atomskom omotaču kruže elektroni. Naboj jednog elektrona jednak je naboju protona, ali je elektron negativno nabijena čestica i ima (elektron) beznačajnu masu u odnosu na protone.

Masa elektrona (me) = 9,108 x 10-28g

- - - - - - - - - - - -

- - - - - - = 0

- - - - + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- -

- - -- -

10 -8 cm

Budući da su atomi male mase teško je računati s malim masama.

Najjednostavniji atom je atom vodika H, jer ima 1 atomski broj (jedan proton) i ima jedan elektron!

. jedan elektron

P jedan proton

1 jedan atomski broj (jer ima jedan proton)

H

Helij ima 2 protona i 2 neutrona (budući da u jezgri ima 2 protona mora imati i 2 elektrona da bi bio neutralna čestica)

precrtaj

Ima 4 čestice koji imaju 4 puta veću masu od atoma vodika

Litij ima 3 protona i ima 4 neutrona ima 7 x veću masu od vodika

precrtaj

Broj protona u jezgri određuje atomski ili redni broj elementa. Broj protona i neutrona zajedno u atomskoj jezgri nazivamo maseni broj.

IZOTOPI

Procij deuterij tricij = izotopi vodika

. . .

H H H

masa se povećava, a broj protona i elektrona je ostao isti, što znači da se radi o istom kemijskom elementu, ali on ima različite mase (primjer je gore navedeni vodik).Teški vodići su procij, deuterij i tricij, jer ima ju veću masu.

Izotopi su atomi jednog te istog elementa koji imaju isti broj protona, ali različit broj neutrona u atomskoj jezgri.Izotopi imaju ista kemijska svojstva samo se razlikuju po masi

1Procij H

1

2Deuterij H

1

3Tricij H

1

Svi elementi u prirodi imaju veći broj izotopa (isti broj protona i elektrona, a veći broj neutrona, a time i veću masu)

UNIFICIRANA ATOMSKA JEDINICA MASE (mu)

.

+

Masa vodika = masi jezgre = 1,67 x 10-24 grama.Da računamo mase atoma bilo bi teško i zato je uzet pojam unificirana atomska jedinica mase.Budući da su mase elemenata vrlo male bilo bi nepraktično računati s tako malim vrijednostima, pa je dogovoreno da se mase svih atoma uspoređuju s jednom konstantnom vrijednosti koja se zove unificirana atomska jedinica mase (mu).Unificirana atomska jedinica mase jednaka je jednoj dvanajstini mase ugljikovog izotopa 12C.

mu = 1 12C = 1,6605 x 10-24 ≈ mp = mu

12

Znači ta daj izotop ugljika ima masu 1,6605 x 10-24grama, a 1/12 je jednaka masi jednog protona/neutrona.

RELATIVNA ATOMSKA MASA (Ar)

Relativna atomska masa (Ar) je omjer mase atoma nekog elementa i unificirane atomske jedinice mase.Relativno znači da nešto s nećim uspoređujemo.

Ar = ma = ma

mu mu

ma = atomska masaAr = relativna atomska masamu = unificirana atomska masa

elativna atomska masa

Relativna atomska masa elementa je omjer prosječne mase atoma elementa i 1/12 mase atoma nuklida 12C.

Elementi se u prirodi nalaze kao smjese izotopa, te su prosječne mase atoma elemenata uvjetovane relativnim odnosom tih izotopa u smjesi. Ne preporuča se upotreba naziva težina (što je sila) umjesto mase.

ATOMSKI OMOTAČ

Atomski omotač čine elektroni koji imaju različit sadržaj energije. Prema sadržaju energije elektroni su raspoređeni u različite elektronske nivoe koje nazivamo glavnim ljuskama i označavamo iz velikim slovima K, L, M, N, O, P I Q.

U svakom energetskom nivou pripada određeni kvantni broj n.

Maksimalan broj eletkrona u pojedinoj ljusci je 2xn.

K = 2 x 12 = 2 sL = 2 x 22 = 8 p = označavaju podljuske = orbitalaM = 2 x 32 = 18 dN = 2 x 42 = 32 f...

U glavnom energetskom nivou ili ljusci mogu biti podljuske koje označavamo sa malim slovima s,p,d, i f. U podljuskama se nalaze orbitale koje označavamo malim kvadratićem , a u obritali (malom kvadratiću) se nalaze elektroni. Jedna orbitala može primiti 2 elektrona koji imaju suprotne spinove (spin – brzo okretanje oko svoje osi u suprotnim smjerovima)

Orbitala (kvadratić) u kojem se nalaze dva elektrona sa suprotnim spinovima (brzo se okreću oko svoje osi).

Prva ljuska prima 2 elektrona i ima s podljusku koja ima samo 1 orbitalu!p podljuska ima 3 orbitaled podljuska ima 5 orbitalaf podljuska ima 7 orbitala.

nacrtaj krugove oko jezgre

s s p s p d s p d f s p d f s p d s p K L M N O P Qn = 1 n = 2 n = 3 n = 4 n = 5 n = 6 n = 7

VJEŽBA:

ELEKTRONSKA KONFIGURACIJA VODIKAUzmemo vodih (H) koji ima 1 elektron.

H (elektron vodika se nalazi u najnižem energetskom nivou1 s 1

1 – glavni kvantni brojs1 – podljuska s sa jednim elektronom

ELEKTRONSKA KONFIGURACIJA HELIJA (He)Helij ima 2 elektrona (2 protona)

He1 s2

Sad je prva ljuska popunjena sa dva elementa vodikom (H) i helijem (He).

Ulazimo u drugu ljusku koja ima podljuske s i p sa elementom litijem (Li)

ELEKTRONSKA KONFIGURACIJA LITIJA (Li)Litij ima 3 elektrona

1 s2 2s1 2p

n = 1 n = 2K L

2 s – jer pripada drugom energetskom nivou

ELEKTRONSKA KONFIGURACIJA BERILIJA (Be)Berilij ima 4 elektrona

1s2 2s2 2p

2 p ostaje prazno, jer berilij ima 4 elektrona koji se nalaze u 2 orbitale. Prva je 1s2 i druga je 2s2.

ELEKTRONSKA KONFIGURACIJA BORA (B) Bor ima 5 elemenata

1s2 2s2 2p1

2 p je popunjeno s jednim elektronom i ostalo je ostalo prazno

ELEKTRONSKA KONFIGURACIJA UGLJIKA (C)Ugljik ima 6 elektrona

1s2 2s2 2p2

Elektroni se slažu na taj način, jer žele zauzet maksimalan boj mjesta u orbitali!!

ELEKTRONSKA KONFIGURACIJA DUŠIKA (N)Dušik ima 7 elektrona

1s2 2s2 2p3

ELEKTRONSKA KONFIGURACIJA KISIKA (O)Kisik ima 8 elektrona

1s2 2s2 2p4

ELEKTRONSKA KONFIGURACIJA FLOURA (F)Flour ima 9 elektrona

1s2 2s2 2p5

ELEKTRONSKA KONFIGURACIJA NEONA (Ne)Neon ima 10 elektrona

1s2 2s2 2p6

Neon je zadnji elemenat koji popunjava L ljusku!!

PERIODNI SUSTAV ELENEMATA

U periodnom sustavu elemenata imamo redove i stupce.

Redovi nam prikazuju koliko ima ljusaka inazivaju se periode. Pojedina perioda odgovara glavnom energetskom nivou (ljusci). Redovi su označeni sa brojevima 1,2,3,4,5,6 i 7:

Stupci su označeni rimskim brojevima od I do VII, koji označavaju broj elektrona u vanjskoj ljusci.

Kemijska svojstva elemenata ovise o elektronima vanjske ljuske. Atomi različitih elemenata koji imaju isti broj elektrona u vanjskoj ljusci imaju i slična svojstva (u kemijskim reakcijama se slično ponašaju).

Redosljed popunjavanja orbitale neide uvijek logičnim redosljednom!

1s2

2s2 2p6

3s2 3p6 3d10

4s2 4p6 4d10 4f14

5s2 5p6 5d10 5f14

6s2 6p6 6d10

7s2 7p6

VježbaNatrij (Na) – 11 elektrona Skancij (Sc) – 21 elektron1s2 1s2

1s2 2p6 2s2 2p6

3s1 3s2 3p6 3d1

4s2

VAŽNO – kad prelazimo iz ljuske u ljusku moramo paziti da kad popunimo jednu ljusku (pr. s, p, d) i ulazimo u drugu ljusku sa isto (s, p, d, f) moramo uvijek zahvatiti prvo slovo s i tek kad je popunjeno, popunjavamo daljnja slova pr d!!!!!! Primjer je Skandij, Željezo, Kalcij......

Željezo (Fe)- 26 elemenata Kalcij (Ca) – 20 elemenata1s2 1s2

2s2 2p6 2s2 2p6

3s2 3p6 3d6 3s2

4s2 4s2

ELEKTRONSKI OBLAK

Elektroni se jako brzo kreću oko jezgre pa je teško odrediti položaj elektrona u pojedinom trenutku. Zbog toga se govori o vjerojatnosti nalaženje elektrona u određenom prostoru. Tu vjerojatnost nalaženja elektrona nazivamo elektronski oblak!!

precrtati iz bilježnice elektronski oblak

Za s podljusku je sferosimetričan, a za p orbitalu nije sferosimetričan, nego izgleda ovako:

precrtati iz bilježnice

RELATIVNA MOLEKULSKA MASA(Mr)

Relativna molekulska masa (Mr) je broj koji pokazuje koliko puta je masa neke molekule veća od mase 1/12 ugljikovog izotopa 12C.Dobiva se tako da zbrojimo relativne atomske mase svih atoma pojedinih elemenata koji se nalaze u molekuli

H2S – molekula koja se sastoji od 2 atoma vodika i 1 atoma sumpora.

Mr – od H2S je jednaka 2 X Ar(H) + Ar (S) = 2 x 1 + 32 =34.

Relatvna molekulska masa od sulfatne kiseline (H2SO4)

Mr(H2So4)= 2 x H + 1 x S + 4 x O = 2 x 1 +1 x 32 + 4 x 16 = 98.

VJEŽBA:Ugljik (IV) oksid – koja je relativna atomska masa? (CO2)

CO2 = 12 + 2 x 16 = 44

Ugljik (II) oksid (C0)

CO 0 12 + 16 = 28

Bakar (II) sulfat (CuSO4)

CuSO4 = 63 + 32 + 4 x 16 = 159

KOLIČINA TVARI

Oznaka za količinu tvari je n a Si jedinica je mol.

Količina tvari jednaka je broju čestica tj. broju molukula odnosno broju atoma.

Primjer:5CO2 – 5 molekula CO2

n = 5 mola

3 C – 3 mlekula ugljikan = 3 mola

2 H2 + O2 --------- 2 H2O – u toj formuli reagiraju 2 mola vodika sa 1 molom kisika i nastaju 2 mola vode.

U kemijskim jednadžbama uvijek računamo preko mola koji su jednaki brojem molekula.

N = brojnosti čestica

N = L x n

L = avangardova konstanta (ona mora imati neku vrijednost) pa se označava sa6,022 x 1023mol-1

L = 6,022 x 1023mol-1

VJEŽBA:1. Treba izračunati broj čestica (atoma ili molekula) u 1 molu tvari

n = 1 molN = ?N = n x L

N = 1 mol x 6,022 x 1023mol-1 mol-1 = 1/mol

= 1 mol x 6,022 x 1023 x 1/mol

= 6,022 x 1023 mol/mol (mol i mol se krate) i dobivamo bezdimenzijalnu veličinu odnosno dobivamo broj čestica!

N = 6,022 x 1023

2. Treba izračunati broj molekula u 5 mola vode.

n = 5 mola (H2O)N = ?N = n x LN = 5 mola x 6,022 x 1023mol-1

N = 5 mola x 6,022 x 10231/mol = 30,11 x 1023

3. Treba izračunati količinu sumpor (IV) oksida u uzorku koji sadrži 5,42 x 1024 mola SO2

(sumpora (IV) oksida)

N = n x L

N (SO2) = 5,42 x 1024 mola SO2

Da bi izračunali n moramo doći do tog računa na slijedeći naćin:

N = n x L / : LN = n x L (L i L se krate i dobijamo novu formulu)L L

N = n koju možemo pisat i obrnutim redom L

n = N L

Nastavljamo dalje: 1

n = N = 5,42 x 10 24 mola = 5,42 x 10 24 mola = 54,2 x 1 = mol = 9 mola L 6,022 x 1023mol-1 = 6,022 x 1023 mol-1 6,022 1 1

mol

Ako u zadatku imamo mol-1 tada to znači da moramo postavit u jednadžbu (kad radimo razlomke) 1 molAko je mol-1 u nazivniku i kad ga prebacimo gore imamo samo mol ili obratno ako se prebacuje od gora prema dolje imamo mol-1.

MOLARNA MASA(M)

Molarnu masu označavamo sa velikim slovom M. (relativna je Mr i nema dimenzija)

M – masa jednog mola i ima dimenzije M = Mr x g/mol.

(M i Mr su brojčano isti, al molarna masa ima jedinicu, a kad je nešto relativno ti je uvijek neki broj).

M = m (g ) n mol

Ako tražimo molarnu masu, a radi se o elementu onda je formula M = Mr x g/mol!

VJEŽBE

1. Treba odrediti molarnu masu litija.M (Li) = Ar (Li) x g/mol = 6.941 x g/mol, a relativna atomska masa je 6,941 bez g/mol (bez jedinice)

2. Treba odrediti molarnu masu sulfatne kiseline (H2SO4).U vježbi moramo prvo vidjeti kaj znamo i tad odredimo nepoznanice.

Mr (H2SO4)= Ar(H) + Ar(S) + Ar(O) = 2xAr(H) + Ar(S) + 4xAr(O) = 2x1 + 32 + 4x16 = 98M (H2SO4) = Mr(H2SO4) x g/mol

= 98 x g/mol

3. Treba izračunati količinu bakra i broj atoma bakra u 254,2 grama bakra.m = 254,2 grama Cun = ?N = ?

n = m = 254,2 g = 4 mola M 63 g/mol

N = n x L = 4 mol x 6,022 x 1023 mol-1 (molove smo kratili) = 24,088 x 1023

= 2,408 x 1024

4. Treba izračunati masu jednog atoma floura (F)m = ? grama m= M x nN = 1

M = Ar x g/mol-1 (Napomena: u ovom zadatku pišemo mol-1,a u prethodnom nismo! Zašto??) = 19 g/mol-1

n = N = 1 = 1,6605 x 10-24mol L 6,022 x 1023mol-1

m= M x n = 19 g/mol x 1,6605 x10-24 mol = 31,549 g/mol x 10-24mol (mol i mol se krate) = 3,16 g x 10-25

5. Treba izračunati masu uzorka kalcija (Ca) koja sadrži 8,5 mola kalcija (Ca).

n(Ca) = 8,5 mola m= M x nM = 40,08 g/molm(Ca) = ? grama

m = 40,08 g/mol x 8,5 mola (mol i mol se krate) = 340 grama

6. Treba izračunati količinu vode u 4,5 miligrama vode

Miligrame treba zbog formule m = ? grama, pretvoriti u grame pa to iznosim = 4,5 mg = 4,5 x 10-3 graman = ? mola.

Budući da nemamo sam jedan elemenat, vodu (koja se sastoji od vodika i kisika) treba izračunat njihove mase zajedno i to uvrstimo u zadatak

Voda = H2OM(H2O) = 2 x Ar(H) + Ar(O) = 2 x 1 +16 = 18

n = m = 4,5 x 10 -3 grama ( gram i gram se krate) M 18 g/mol = 0,25 x 10-3mola ili 2,5 x 10-4 mola

7. Treba izračunati količinu vode koja nastaje izgaranjem 5 mola vodika (H)(ako se radi o izgaranju ili oksidaciji onda je to spajanje s kisikom (brza reakcija) i pišemo kemijsku jednadžbu da se vodik spaja s kisikom

2H2 + O2 --------- 2H2O (reagira 2 mola vodika i 1 mol kisika - mol = molekula)

(2 x 2mola(H) + 1x1mol(O)) = 5 mola2H2O = 2 mola vode

2 mola (H2) = 2 mola (H2O) / x x mola (H2O)5 mola (H2) x mola (H2O)

X mola (H2O) x 2 mola (H2) = 2 mola (H2O) / x 5 mola(H2) (množimo sa 5 mola da se 5 mola (H2) rješimo nazivnika)

X mola (H2O) x 2 mola (H2) = 2 mola (H2O) x 5 mola (H2) / : 2 mola (H2) (dijelim mol)X mola (H2O) = 2 mola (H2O) x 5 mola (H2) (2 i 2 mola kratimo i kratimo H2)

2 mola (H2) X mola (H2O) = 5 mola (H2O)n = 5 mola(H2O)

8. Treba izračunati masu ugljik (IV) oksida (CO2) koji nastaje izgaranjem 100 grama ugljika

m(C) = 100 grama CCO2 --------- C + O2

12,01 + 2 x 16 = 44

1 mol (CO2)---------1 mol(C) + 1 mol(O)n(C) = m = 100 g = 8,33 mola M 12 g/mol

1 mol C - odnosit će se kao 1 mol C8,33 mola C x mol CO2

X mol CO2 = 8,33 mola

Treba izračunati koliko je to grama??n = 8,33 mola CO2m(CO2) = ? gramam = n x Mm = 8,33 mola x 44 g/mola (mol i mol se krate)m(CO2) = 366 g

9. Kolika je mola cinka (Zn) u 1 kg cinka?Najprije kilograme treba pretvorit u grame pa to iznosi 1kg = 1000 grama ili 1 x 103

n = ? molam = 1x103

M = 65,38 g/moln = m = 1 x 10 3 grama = 15,29 mola M 65,38 g/mol

Napomena: kad manje jedinice (iz grama u kilogram ili neke druge) pretvaramo u veće uvijek ide u -, a kad veće jedinice (iz kilograma u gram) pretvaramo u manje ide u +!

10.Koliko grama cink oksida nastaje izgaranjem 1 kg cinka ako u cink oksicu na svaki atom cinka dolazi jedan atom kisika??

m = 1 kg Zn = 1000g

2Zn + O2 ---------- 2 ZnO2mola + 1mol------- 2 mola (ZnO)

M = m formulu preoblikujemo za naš zadatak i dobijamo n = m n MM(Zn) = ArxZnxg/molM(Zn) = 65,38 x g/mol

n = 1000 g = 15,3 mola 65,38 g/mol

2 mola Zn = 2 mola ZnO / x 15,3 mola ZN15,3 mola Zn x mola ZnO / x x mola ZnODa skratimo računanje već u prvoj rundi možemo množiti sa nazivnicima koji se krate.

2 mola Zn x x mola ZnO = 2 mola ZnO x 15 mola Zn / x 2 mola ZnX mola ZnO = 2 mola ZnO x 15,3 mola Zn

2 mola ZnX mola ZnO = 15,3 mola

n (ZnO) = 15,3 mola

M = m / x n M(ZnO) = 65,38 + 16g/mol = 81,38 g/mol n

m(ZnO) = M x n = 81,38 g/mol x 15,3 mol = 1245,2 grama

11. Koliko treba grama vodika i koliko grama kisika da njihovom sintezom nastane 90 grama vode?

m(H2O) = 90 graman = m = 90 g = 5 mola M 18 g/mol

m(H2) = 5 mola x 2gmol-1 = 10 gramam (O2) = m (H2O) – m(H2) = 90 – 10 = 80 grama

Zadaci za DZ1. treba izračunati masu 1 atoma vodika (H)2. koliko ima atoma Au(zlata) u 1 miligramu Au(zlata)?