Hitrost kemijskih reakcijRedoks reakcije Kemijsko ravnotejeElementi v periodnem sistemuRavnoteja v vodnih raztopinah

GIMNAZIJE 2kEMIJA ZA Druge knjige iz didaktinega kompleta za gimnazijsko izobraevanje Kemija za gimnazije 1 Ubenik za 1. letnik gimnazij Kemija za gimnazije 3 Ubenik za 3. letnik gimnazij KEmijA ZA gimnAZijE 2 UbenikCENA:, EURISBN 978-961-02-0078-9KEMI JAZAGIMNAZIJE 2 Ubenik za 2. letnik gimnazij Ubenik za 2. letnik gimnazij na t a a Bukove cLastnosti in uporaba nekaterih tehnoloko pomembnih spojinElektronske vsebine na spletnem portalu Vede slikovno gradivo iz ubenikasheme reakcij elementov doloenih skupin periodnega sistemareitve nalog iz Preveri znanje in Utrdimoizbrane une vsebine v obliki animacij v programu PowerPointvideoposnetki izbranih poskusovVsebina Uvod 4 Elektronske vsebine na spletnem 6portalu vede`1. Hitrost kemijskih reakcij 71.1 Hitrosti kemijskih reakcij 8nam krojijo `ivljenje1.2 Kako merimo hitrost kemijske reakcije? 91.3 Kako lahko vplivamo na hitrost 12kemijske reakcije?1.4 Teorija trkov 17Utrdimo 22Ponovimo 262. Kemijsko ravnote`je 272.1 Kaj je dinami~no ravnote`je? 282.2 Obojesmernost ali reverzibilnost reakcije 312.3 Zakon o vplivu koncentracij. konstanta 33ravnote`ja2.4 Kako lahko vplivamo na 37ravnote`je kemijske reakcije?Utrdimo 43Ponovimo 473. Ravnote`ja v vodnih raztopinah 493.1 Kisline in baze 503.2 Kisline in baze po Brnsted-Lowryjevi teoriji 563.3 Konstante kislin in baz593.4 Avtoprotoliza vode 613.5 pH merilo kislosti ali bazi~nosti raztopine 633.6 Nevtralizacija 653.7 Protolitske reakcije 70v vodnih raztopinah 3.8 Ionske reakcije v vodnih raztopinah 73Utrdimo 76Ponovimo 804. Redoks reakcije 814.1 Oksidacija in redukcija 824.2 Urejanje ena~b redoks reakcij 854.3 Galvanski ~leni 884.4 Standardni elektrodni potenciali954.5 Elektroliza 98Utrdimo 102Ponovimo 1045. Elementi v periodnem sistemu 1055.1 Elementi v naravi in periodnem sistemu 1065.2 Kovine, polkovine in nekovine 1085.3 Spreminjanje lastnosti elementov 111po periodnem sistemu5.4 Prehodni elementi 1175.5 Krom 1205.6 @elezo 1215.7 Koordinacijske spojine 123Utrdimo 129Ponovimo 1316. Lastnosti in uporaba nekaterih 133tehnolo{ko pomembnih spojin6.1 @veplova kislina H2SO41346.2 Du{ikova kislina HNO31386.3 Fosforjeva kislina H3PO41406.4 Umetna gnojila in njihov vpliv na okolje 1426.5 Oksoklorove spojine in njihova uporaba 1436.6 Silicij in njegove spojine 1456.7 Kaj je nanotehnologija? 148 Periodni sistem elementov 149 Stvarno kazalo 150 Viri 1526xxx1. 1 1. 1 Elektronske vsebine na spletnem portalu vede`A. Slikovno gradivo iz u~benikaUrejeno je po poglavjih, v obliki predstavitev v programu PowerPoint.B. Sheme reakcij elementov dolo~enih skupin periodnega sistema5. poglavje Elementi v periodnem sistemu, UtrdimoSheme so v pomo~ pri re{evanju nalog 1.4.S1 Reakcije elementov 1. in 2. skupine z vodoS2 Reakcije elementov 1. in 2. skupine s kisikom ter nastalih spojin z vodoS3 Reakcije elementov 15., 16. in 17. skupine s kovinamiS4 Reakcije elementov 14., 15., 16. in 17. skupine s kisikom in njihovih oksidov z vodoS5 Reakcije elementov 15., 16. in 17. skupine z vodikom in njihovih hidridov z vodoS6 Reakcije aluminijaC. Re{itve nalog iz Preveri znanje in UtrdimoZa uspe{no pou~evanje in u~enje kemije je pomembna nazorna dinami~na vizualizacija pojmov in vsebinz animacijami ali videoposnetki poskusov. Zato nekatere u~ne vsebine v u~beniku dopolnjujejo elektronskevsebine na spletnem portalu Vede`, ki jih lahko uporabljajo u~itelji neposredno pri pouku, ali dijaki pri u~enjudoma. D.Izbrane u~ne vsebine v obliki animacij v programu PowerPointP1 Obojesmernost ali reverzibilnost reakcije N2O42 NO2P2 Vpliv temperature in tlaka na ravnote`je reakcije N2O42 NO2P3 Vodni raztopini HCl in CH3COOH P4 Vodni raztopini NaOH in NH3P5 Protoliza ionov NH4+in CO32P6 Zakaj se slabo topni AgCl raztopi, ~e v vodno suspenzijo te soli dodamo amoniak? E. Videoposnetki izbranih poskusov V1 Gorenje `eleza v zraku in kisikuV2 Razpad vodikovega peroksida v prisotnosti manganovega dioksida V3 Reakcija magnezija z ogljikovim dioksidomV4 Gorenje `vepla v kisikuV5 Elektroliza vodne raztopine kalijevega nitrata V6 Gorenje rde~ega in belega fosforja V7 Reakcija bakra s koncentrirano du{ikovo kislinoV8 Gorenje kalijevega klorata s {krobom V9 Dokaz kisika nad talino natrijevega klorata

Kisline in baze3. 1 3. 1Sadju dajejo kisel okus jabol~na, vinska, citronska, askorbinska (C-vitamin)in druge kisline. ^lovek je najprej za~el pridobivati ocetno kislino (etanojskokislino) CH3COOH. Tako so `e stari narodi pridobivali kis z glivicami, ki senaselijo v vinu in ga na zraku oksidirajo do ocetne kisline. V kisu, ki gauporabljamo v gospodinjstvu, je od 5 do 10% ocetne kisline.Tehnolo{ko pomembni kislini sta klorovodikova HCl in `veplova kislina H2SO4.^e plin vodikov klorid uvajamo v vodo, dobimo raztopino klorovodikovekisline.vodaHCl(g) HCl(aq) kisla raztopina@veplov trioksid SO3reagira z vodo, pri tem nastane `veplova kislina H2SO4.vodaSO3(s) + H2O(l) H2SO4(aq) kisla raztopinaVse zgoraj na{tete kisle raztopine imajo nekaj skupnih lastnosti:1. Raztopine so kisle po okusu in v ve~jih koncentracijah po{kodujejo tkivo.2. Indikator obarva kisle raztopine z barvo, ki je zna~ilna za kisle raztopine.3. Vse vodne raztopine kislin prevajajo elektri~ni tok.Elektri~ni tok v raztopinah kislin prevajajo ioni teh kislin. V vodni raztopinimolekule kislin reagirajo z molekulami vode in pri tem nastanejo ioni.V raztopini klorovodikove kisline molekula vodikovega klorida vodi oddaproton H+in pri tem nastaneta oksonijev H3O+in kloridni ion Cl.50Nekateri oksidi nekovin reagirajoz vodo, pri tem dobimo vodneraztopine kislin.N2O5(g) + H2O(l) 2HNO3(aq)CO2(g) + H2O(l) H2CO3(aq)P4O10(s) + 6H2O(l) 4H3PO4(aq)Indikator je organska snov,ki spremeni barvo gledena kislost raztopin.Slika 1 Barva indikatorjev v kisliraztopini (lakmus, metiloran`,fenolftalein)HCl(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + Cl(aq)H+H+protonH+oksonijevionkloridniionCH3COOH(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + CH3COO(aq) Z vodo zreagirajo vse molekule vodikovega klorida v raztopini. Tako imamov vodni raztopini klorovodikove kisline oksonijeve H3O+in kloridne ione Cl,ki prevajajo elektri~ni tok.V vodni raztopini ocetne kisline imamo poleg molekul ocetne kislineCH3COOH tudi oksonijeve H3O+in acetatne ione CH3COO.KislineKisline in baze3. 1 3. 1Samo manj{e {tevilo molekul ocetne kisline v primerjavi z vsemi molekulamite kisline v raztopini odda proton molekulam vode. V raztopini je ravnote`jemed raztopljenimi molekulami kisline ter oksonijevimi ioni H3O+in acetatnimiioni CH3COO. Oksonijevi in acetatni ioni prevajajo elektri~ni tok. Molekulekisline nimajo naboja, zato ne morejo prevajati elektri~nega toka.51Slika 2 Elektri~na prevodnost klorovodikove in ocetne kislineVodna raztopina HCl(aq) Vodna raztopina CH3COOH(aq)Kislost neke raztopine je odvisnaod koncentracije oksonijevihionov v raztopini.Mo~ne kislineHClO4(aq) perklorova kislinaH2SO4(aq) `veplova kislinaHCl(aq) klorovodikovakislinaHBr(aq) vodikov bromidHI(aq) vodikov jodidHNO3(aq) du{ikova kislina[ibke kislineCH3COOH(aq) ocetna kislinaHCOOH(aq) mravlji~nakislinaH2S(aq) vodikov sulfidHCN(aq) vodikov cianidHF(aq) vodikov fluoridHNO2du{ikasta kislinaV 1M HCl je ve~ja koncentracija oksonijevih ionov kot v 1M CH3COOH, sajso v raztopini klorovodikove kisline samo ioni in sta koncentraciji oksonijevihin kloridnih ionov 1mol L1. Ocetna kislina pa le delno zreagira z vodo in stakoncentraciji oksonijevih in acetatnih ionov le 0,004mol L1 v 1M CH3COOH.Zato enako koncentrirana ocetna kislina slab{e prevaja elektri~ni tok kotklorovodikova kislina, ker je celotna koncentracija ionov (kationov in anionov)manj{a v raztopini ocetne kisline.Zakaj je klorovodikova kislina mo~na, ocetna pa {ibka kislina?Kislost raztopine, s tem pa njene lastnosti, so odvisne od koncentracijeoksonijevih ionov v raztopini. V enem litru 1M raztopine klorovodikovekisline je 1mol oksonijev ionov. V vodni raztopini te kisline ni molekul HCl,saj vse molekule klorovodikove kisline zreagirajo z vodo. V raztopini 1Mocetne kisline prevladujejo molekule kisline. Od 1000 molekul samo {tirioddajo proton vodi in koncentracija oksonijevih ionov je 250-krat manj{akot v raztopini enako koncentrirane klorovodikove kisline. Zato jeklorovodikova kislina mo~nej{a kislina kot ocetna kislina.Slika 3 Delci v vodnih raztopinahklorovodikove in ocetne kislineP3Snovi, ki nevtralizirajo kisel okus kislin in v ustih pu{~ajo okus po milu,so bazi~ne ali alkalne. @e v starem veku so iz lesnega pepela z vodo izlu`ilisnovi, ki so imele bazi~ne lastnosti. V lesnem pepelu so poleg ogljika tudiCaO, CaCO3, MgO, MgCO3, K2CO3in drugi kovinski oksidi ter karbonati.Nekatere od teh snovi so topne v vodi in nekatere z vodo tudi reagirajo,zato ima lu`ina lesnega pepela bazi~ne lastnosti. Primer: kalcijev oksid CaOzreagira z vodo, pri tem nastane kalcijev hidroksid Ca(OH)2.vodaCaO(s) + H2O(l) Ca(OH)2(s) bazi~na raztopinaVodna raztopina kalcijevega hidroksida ima bazi~ne lastnosti.Bazi~ne raztopine imajo nekaj skupnih lastnosti:1. Na otip so milnate in nekatere lahko v ve~jih koncentracijah povzro~ijogloboke opekline.2. Indikatorji obarvajo bazi~ne raztopine z barvo, ki je zna~ilna za bazi~neraztopine.3. Raztopine teh snovi prevajajo elektri~ni tok.Pri razli~nih tehnolo{kih postopkih in v laboratoriju pogosto uporabljamonatrijev hidroksid NaOH in kalcijev hidroksid Ca(OH)2. To sta ionski spojini,zato raztopini obeh hidroksidov vsebujeta samo ione.Raztopini sta bazi~ni zaradi vsebnosti hidroksidnih ionov.vodaNaOH(s) Na+(aq) + OH(aq)ionski kristal natrijev ion hidroksidni ionvodaCa(OH)2(s) Ca2+(aq) + 2OH(aq)52Nekateri kovinski oksidi,npr. MgO, BaO, SrO, natrijevperoksid Na2O2in kalijevsuperoksid KO2reagirajoz vodo, pri tem dobimo ionskehidrokside: Mg(OH)2, Sr(OH)2,Ba(OH)2, NaOH in KOH.Slika 4 Barva indikatorjev v bazi~niraztopini (lakmus, metiloran`,fenolftalein)Kisline in baze3. 1 3. 11. Na{tej nekaj kislin, ki jih najde{ v hrani in naravi.2. Katere so skupne zna~ilnosti kislih raztopin?3. Kateri ioni so vzrok za kislost neke raztopine?4. Kaj nam lahko pojasni elektri~na prevodnost vodne raztopine neke kisline?5. Katera raztopina bolje prevaja elektri~ni tok 1M HNO3ali 1M CH3COOH?6. Kolik{na je koncentracija acetatnih ionov v 1M CH3COOH? Pozorno preberi besedilo o ocetni kislini,saj bo{ v njem na{el ustrezni podatek.7. Kateri delci snovi so v vodnih raztopinah mo~nih kislin?8. Kateri delci so v vodnih raztopinah {ibkih kislin?9. So citronska, jabol~na in askorbinska kislina mo~ne ali {ibke kisline? Kako bi s poskusom preveril svojedomneve?!Preveri znanje Preveri znanje!BazeKisline in baze3. 1 3. 153a)Osnovni gradniki v kristalih NaOHso ioni Na+in OH.V vodni raztopini so hidratirani ioniNa+(aq) in OH(aq).b)Slika 5 a) Ionski kristal NaOHb) Vodna raztopina NaOH(aq)^e plin amoniak NH3uvajamo v vodo, dobimo bazi~no raztopino amoniaka.Amoniak se raztopi v vodi.vodaNH3(g) NH3(aq)Nekaj molekul amoniaka zreagira z vodo. Pri tem molekula amoniakasprejme proton od molekule vode.NH3(aq) + H2O(l) NH4+(aq) + OH(aq) V raztopini amoniaka so ve~inoma molekule amoniaka ter manj{e {teviloamonijevih in hidroksidnih ionov. V raztopini je ravnote`je med raztopljenimimolekulami amoniaka ter amonijevimi in hidroksidnimi ioni.Tudi organski amini imajo bazi~ne lastnosti. Tako je v vodni raztopinimetilamina CH3NH2ravnote`je med raztopljenimi molekulami metilaminater metilamonijevimi ioni CH3NH3+in hidroksidnimi ioni OH.CH3NH2(aq) + H2O(l) CH3NH3+(aq) + OH(aq)Raztopina je tem bolj bazi~na, ~im ve~ja je koncentracija hidroksidnihionov v njej. Tako je v 1M NaOH koncentracija hidroksidnih ionov 1mol L1,v 1M NH30,004mol L1, v 1M CH3NH2pa 0,02mol L1.Ker je v raztopini natrijevega hidroksida koncentracija ionov ve~ja, tudi boljeprevaja elektri~ni tok kot raztopini amoniaka ali metilamina (glej sliko 7).

H+H+hidratiranamolekulaamonijevionhidroksidniionSlika 6 V vodni raztopini amoniakaprevladujejo hidratirane molekuleamoniaka.P4Kisline in baze3. 1 3. 154Slika 7 Elektri~na prevodnost raztopin natrijevega hidroksida in amoniakaMo~ne bazeVodne raztopine ionskihhidroksidovBa(OH)2(aq)Ca(OH)2(aq)KOH(aq)NaOH(aq)[ibke bazeVodne raztopine amoniakain organskih aminovCH3NH2(aq) metilaminNH3(aq) amoniakC5H5N(aq) piridinC6H5NH2(aq) fenilamin (anilin)Zakaj je raztopina natrijevega hidroksida mo~no bazi~na,raztopini amoniaka in metil amina pa sta manj bazi~ni?Bazi~nost raztopine, s tem pa njene lastnosti, so odvisne od koncentracijehidroksidnih ionov v njej. V enem litru 1M raztopine natrijevega hidroksidaje 1mol ali 6,02 1023hidroksidnih ionov. V raztopinah amoniaka in metilaminaprevladujejo hidratirane molekule amoniaka in metilamina V enem litru 1Mraztopine metilamina je 50-krat manj, v enem litru 1M raztopine amoniakapa 250-krat manj hidroksidnih ionov.Bazi~nost neke raztopine je odvisna od koncentracije hidroksidnihionov v raztopini.1. Na{tej nekaj bazi~nih snovi.2. Katere so skupne zna~ilnosti bazi~nih raztopin?3. Kateri ioni so vzrok za bazi~nost neke raztopine?4. Kaj lahko sklepamo iz elektri~ne prevodnosti bazi~ne raztopine?5. Katere baze dobro prevajajo elektri~ni tok?6. Kateri delci v raztopini natrijevega hidroksida prevajajo elektri~ni tok?7. Kateri delci so v vodnih raztopinah {ibkih baz?8. Kolik{na je koncentracija metilamonijevih ionov CH3NH3+v 1M CH3NH2? Natan~no preberi zgornjebesedilo o metilaminu in z ustreznim sklepanjem bo{ na{el re{itev.9. S kak{nim poskusom bi najhitreje ugotovil, ali je raztopina bazi~na?10. V raztopino damo indikator. Kaj lahko z indikatorjem ugotovimo?!Preveri znanje Preveri znanje!