Hemija skripta

S k r i p t a H e m i j a I V r a z r e d

1 | S t r a n i c a

SKRIPTA IZ HEMIJE

ZA IV RAZRED MEDICINSKE STRUKE

Brkid Hasan, profesor


2 | S t r a n i c a

TEORIJA O GRAI ATOMA (SAVREMENI POGLEDI)

Mnoga nauna otkrida ostvarena krajem 19 i poetkom 20 vijeka uticala su da se izmijeni Daltonova

zamisao o atomu kao najsitnijoj estici elementa. Naime, nedjeljivost atoma bila je dovedena u

sumnju otkridem X-zraka 1895 godine, zatim radioaktivnosti 1896 godine , elektrona 1897 godine.

Zato mi danas govorimo o atomu kao sloenom sistemu od nekoliko osnovnih estica SUBATOMSKIH

ESTICA.

Meutim estice koje ine svaki atom ne odlikuju se karakteristinim osobinama koje ima sam

element. Zbog toga se i danas smatra atom ne vidljivim u smislu zadravanja identiteta elementa,

odnosno on je hemijski nevidljiva estica. Da se podsjetimo 1803 godine Don Dalton postavlja

hipotezu zasnovanu na injenicama da se materija sastoji od sitnih estica (nevidljivih i neunitivih)

koje je nazvao ATOM.

Prema njegovoj hipotezi:

atomi istih supstanci su isti , imaju iste osobine , veliinu i teinu

atomi razliitih supstanci meusobno se razlikuju po svojim karakteristikama

razliiti atomi se jedine u razliitim odnosima.

Nakon priznavanja njegove teorije smatralo se da su atomi nosioci svih osobina materije i to dugo

nije potvreno nekim opitom.

Tek sa otkridem radioaktivnosti koju su prouavali suprunici Marija i Pjer Kiri, a naroito naunici

Radeford i Sodi i drugih naunika koji su prouavali modernu atomistiku potvrena je realnost

postojanja atoma. Ubrzo se dolazi do spoznaje da atomi imaju vrlo sloenu grau i da se sastoje od

vie vrsta sitnih estica.

Ova otkrida iz temelja su promijenila pogled na materiju , dokazano je da su atomi (osim H) sloene

tvorevine, da im atomske mase nisu cijeli brojevi. To se potvrdilo kada su otkriveni IZOTOPI.

RADIOAKTIVNOST

Naunik Bekerel je sluajno otkrio da Uranova soKalijum uranil sulfat ( K2SO4.UO2SO4

.2H2O) emituje

neke zrake sline X-zracima ( koje je otkrio Rentgen 1895 godine) koje jo jae djeluju na fotografsku

plou, iako je ona zavijena u tamnu hartiju, a takoe prolazi kroz tanke metalne listove. Ovi zraci su

najprije nazvani URANOVI zraci , a kasnije BEKERELOVI zraci.

Marija i Pjer Kiri (uenici Bekerela) otkrili su da uranova so URANINIT nekoliko puta jae zrai od

istog urana, pa je Marija predpostavila da se u tom mineralu nalazi neki nepoznati elemenat koji je

aktivniji od URANA. To njeno zapaanje pokazalo se ispravno jer je veoma brzo sa svojim suprugom

otkrila nove elemente POLONIJUM i RADIJUM. Radijum zrai milion puta jae od urana pa je dobio

ime RADIUS (radius na latinskom=zrak). Na prijedlog Marije Kiri ova pojava emitovanja nevidljivih

zraka nazvana je RADIOAKTIVNOST , a elementi sa ovim osobinama radioaktivni elementi.


3 | S t r a n i c a

Radioaktivnost je karakteristian spontani proces i njega imaju elementi nestabilnih jezgara usljed

nepovoljnog odnosa protona i neutrona u njima. Svi elementi sa vie od 83 protona u svojim

atomskim jezgrima su radioaktivni. Prema tome pojava da se jezgra nekih prirodnih izotopa spontano

raspadaju emitujudi , i zrake naziva se RADIOAKTIVNOST.

Od priblino 350 prirodnih izotopa njih oko 50 su radioaktivni.

Ved 1900 godine bilo je poznato 5 radioaktivnih elemenat, a zahvaljujudi radovima Radeforda i Sodija

1940 godine bilo ih je poznato 24. Danas je poznato oko 40 radioaktivnih vrsta atoma.

Zraenje radioaktivnih supstanci ne moe se niim ubrzati niti usporiti.

Ako se mala koliina nekog radioaktivnog materijala stavi naprimjer u uplju olovnu cijev (Pb ne

proputa zrake) sa otvorom na vrhu kroz koji je omogudeno izlaenje samo uzanog snopa

radioaktivnih zraka, a ona postavi u magnetno ili elektrino polje primijetit de se razlaganje snopa

zraka.

Jedan dio zraka malo skrede negativnom polu, drugi dio skrede znatno vie ka pozitivnom polu, a tredi

dio zraka uopte ne djeluje niti na magnetno niti na elektrino polje.

Ove tri vrste zraka dobile su slededa imena :

-zraci malo skredu negativnom polu

-vie skredu pozitivnom polu

-zraci ne skredu niti + niti polju.

Navedena imena zraka dao je Radeford koristedi prva slova

grkog alfabeta.

Prema ponaanju ovih zraka zakljueno je da su:

-zraci nosioci pozitivnog elektriciteta

-nosioci negativnog elektriciteta

-neutralni zraci.

Radeford i Sodi kasnije de dokazati da raspadanjem atoma Radijuma nastaju drugi radioaktivni

elementi, jedan je RADON a drugi je HELIJUM.

KATODNI ZRACI

Pored radioaktivnih pojava koje su predstavljale osnov za rasvjetljavanje strukture atoma, vanu

ulogu imaju i katodni zraci.

Katodne zrake je otkkrio PLIKER a za nihovo daljnje ispitivanje zasluge se pripisuju nauniku KRUKSU i

TOMSONU.

Gasovi ne provode elektrinu struju , ali kad se izloe velikom naponu (nekoliko hiljada volti) i malom

pritisku (0,01 atm), onda postaju elektrini provodnici. Vilijam Kruks je otkrio da se u izolovanim

cijevima sa ugraenim elektrodama koje se stave pod veliki napon, poinje da tee kroz izolovani


4 | S t r a n i c a

prostor elektrina struja. Pri tome nastaje zraenje koje se rasprostire od negativne elektrode

KATODE koji su nazvani KATODNI ZRACI.

On je svoj opit vrio na razliitim materijalima od kojih su napravljene izolovane cijevi i katode te

zakljuio da katodni zraci imaju iste osobine.

Te osobine su :

kredu se pravolinijski od katode

proizvode svjetlost na staklenoj stijenki cijevi

ako se u cijev postavi odreeni predmet on zaustavlja te zrake i daje sjenku

zagrijavaju metale na koje padaju

daju negativni naboj tijelima na koja naiu

skredu sa pravolinijskog kretanja u elektrinom i magnetnom polju

kasnije je utvreno da jonizuju gasove

ostavljaju tragove na fotografskoj ploi

izazivaju elektromagnetno zraenje velike energije (X-zraci) kada su usmjereni na metale.

Ovakvo objanjenje namedu se kao jedino objanjenje da oni predstavljaju kretanje svih negativnih

estica koje nazivamo ELEKTRONIMA.

ELEKTRONI

Ispitivanjem katodnih zraka koji nastaju elektrinim pranjenjem kroz razne gasove , pod razliitim

uslovima , utvreno je da njihova masa , a isto tako i naelektrisanje nemogu niim da se promijene.

Naelektrisanje estice od kojih se sastoje katodni zraci dobile su ime ELEKTRONI.

Taj naziv je predloio Irski naunik STONI uzimajudi ga za elementarnu jedinicu negativnog

naelektrisanja. Tomson je 1897 godine dokazao da katodni zraci predstavljaju struju elektrona. To je

bila prva subatomska estica koja je otkrivena. Miliken je izmjerio njenu masu 9,109534.10-31 kg to

iznosi 1/1837 dijelova mase atoma vodika. Takoe je izmjerio i naelektrisanje elektrona koje iznosi

1,60206.10-19 C.

Prije otkrida elektrona bilo je poznato da mnogi metali pri zagrijavanju ili pri osvjetljavanju

ultraljubiastom svjetlodu utputaju negativno naelektrisanje estice. Ova pojava je nazvana

FOTOELEKTRINI EFEKAT.


5 | S t r a n i c a

Ako se nekoj vrsti estica oduzimaju ili dodaju elektroni npr. neutralnim atomima elementa onda

nastale estice nazivaju se JONI.

PROTONI

Daljnim ispitivanjem pojava koje prate katodno zraenje utvreno je jo jedno zraenje koje ima neke

slinosti sa katodnim zracima, ali i bitne razlike. Prvo treba naglasiti da je to zraenje takoe

prouzrokovano kretanjem estica, ali estica pozitivno naelektrisanih koje se kredu ka katodi.

Ako se u katodi naini otpor (kanal) one de kroz njega prolaziti i mogu biti ispitivani odvojeno od

katodnih zraka. Dobili su naziv po kanalu kroz koji prolaze KANALNI ZRACI.

Ovi zraci takoe skredu u elektrinom i magnetnom polju, ali njihovo kretanje ka katodi govori o

kretanju pozitivnih estica. To je prva razlika izmeu katodnih i kanalnih zraka.

Druga razlika sastoji se u tome da naboj i masa estica zavisi od vrste gasova koji zaostaju u

izolovanoj cijevi. Pokazalo se da te pozitivne estice nisu nita drugo no jonizovane molekule onih

gasova koji su zaostali u cijevi. Tomson je na isti nain kao i kod elektrona utvrdio odnose

naelektrisanja kod kanalnih zraka. Pri tome je odnos e/m najvedi za sluaj kada je gas u izdvojenoj

cijevi bio hidrogen (H). Pokazalo se da te estice sa najvedim odnosom naboja prema masi

predstavljaju jonizirani atom hidrogena (H). Te estice su nazvane PROTONI.

Njihova masa je bila ista kao masa hidrogena (H), a njegov pozitivni naboj po apsolutnoj veliini

upravo je jednak negativnom naboju elektrona. Prema tome Tomson zakljuuje da se atom H sastoji

od jednog protona(p+) i jednog elektrona(e-) iji se naboji neutraliu.

Na osnovu svih ovih saznanja Radeford postavlja svoj molekul atoma: tj. da se on sastoji od

pozitivnog atomskog jezgra oko kojeg krue negativni elektroni slino kruenju planeta oko Sunca.

Radeford predpostavlja da je skoro cjelokupna masa atoma skoncentrisana u jezgru u kome se nalaze

pozitivne estice-protoni. Prenik tog jezgra je oko 10-12 cm tj. oko 10 000 puta manji od prenika

atoma. Oko jezgra kredu se elektroni na odstojanju od oko 10-8 cm. Broj elektrona je onoliki koliko je

potrebno da neutraliu pozitivno naelektrisanje jezgra.

Kada je on postavljao ovu teoriju bile su poznate samo estice : protoni i elektroni.


6 | S t r a n i c a

NEUTRON

U Radefordovoj teoriji sudedi po masi broj p+ u jezgru je vedi nego to je njegov naboj. On predlae

hipotezu koja je prihvadena da se u jezgru atoma pored p+ nalazi i odreeni broj elektrona, koji

djelimino neutraliu naboj protona. Taj broj elektrona je uvijek manji od broja protona tako da je

jezgro uvijek pozitivno naelektrisano. Prema toj teoriji bi npr. jezgro atoma Fe sadravalo 56p+ i 30 e-

te bi imao naboj u jezgru +26 koji odgovara rednom broju Fe u PSE. Istovremeno oko tog jezgra

kruilo bi 26 e- koji neutraliu ukupni naboj jezgra, a samim tim bi atom bio neutralan. Pri tome on

naglaava da treba razlikovati elektrone u jezgru i vanjske elektrone.

Ved 1920 godine predstavljalo se da postoje neutralne estice. Takve estice je bilo teko opaziti za

razliku od naelektrisanih estica jer one nisu skretale ni u elektromagnetnom ni u magnetnom polju,

sem u sluaju rijetko da su se sudarile sa nekim elektronom ili samim jezgrom.

Tek 1932 godine Kadrik je uspio da dokae postojanje takve neutralne estice koju je nazvao

NEUTRONOM.

U to doba bila je ved razraena tehnika razbijanja atoma bombardovanjem estica iz nekog

radioaktivnog izvora koju je uveo Radeford. Kadrik je bombardovao Berilij esticama. Ova

nuklearna reakcija odvijala se ovako:

94 +

42

126

+10

n - oznaka za neutron.

Kako se vidi iz jednaine masa protona je jednaka masi neutrona dok mu je naboj 0. Kasnije je to vie

puta dokazano da su elektroni elementarne estice koje se nalaze u jezgru atoma i imaju neutralno

naelektrisanje.

Otkridem neutrona konano je dokazano da se jezro sastoji od pozitivno naelektrisanih estica

PROTONA i neutralnih estica NEUTRONA koji su pribline mase kao i protoni. Broj protona nosioca

pozitivnog naelektrisanja jezgra je upravo jednak veliini tog naboja. Elektroni se nalaze u

spoljanjem omotau atoma.

Prema toj teoriji atom eljeza se satoji od 26 protona, 30 neutrona a u spoljnjem omotau krui 26

elektrona. To znai da u sastav atoma ulaze 3 vrste stabilnih estica:

- protoni (p+ )

- neutroni (no )

- elektroni (e- )

Protoni i elektroni imaju iste naboje po veliini ali suprotnog znaka, dok protoni i neutroni imaju iste

mase tanije probline mase (proton neto tei). Masa e- je 1837 puta manja od mase protona i

predstavlja dio mase atoma koja se moe zanemariti. Znai da je cjelokupna masa atoma

skoncentrisana u njegovom jezgru iji je prenik 10,000 puta manji od prenika atoma.


7 | S t r a n i c a

U daljem izuavanju atoma dolo se do zakljuka da svi elementi imaju izotope razliitog procentnog

sastava pa je masa elemenata bila prosjena masi njegovih izotopa. Na taj nain je dokazano da

atomske mase elemenata nisu cijeli brojevi. U to vrijeme naunik Sodi iznosi slededu zamisao:

Homogenost nekog elementa ne daje sigurnost da taj element nije sainjen od atoma razliitih

teina. Sodi atome razliitih teina a sa istim fizikim i hemijskim osobinama nazvao je IZOTOPI.

Izotopi se nalaze na istom mjestu u PSE (gr. Izotopos-istog mjesta). Dva izotopa se razlikuju samo po

teini jezgra dok je naboj jezgra isti pa je i broj e- u omotau nepromijenjen. Znai razliita teina je

razlog razliitom broju neutrona u jezgru.

Atom O se sastoji od slededih izotopa:

168O (99,75%)

178O (0,039%)

188O (0,204%)

= 160,99757 + 170,00039 + (180,00204)

3= 16,00447

ELEKTRONSKI OMOTA ATOMA

To je dio atoma u kome se nalaze negativno naelektrisane estice i zaduen je za osobine atoma. Za

elektrone u elektronskom omotau vai princip neodreenosti koji glasi : Elektronu u isto vrijeme

ne moemo znati i poloaj i energiju. Iz ovoga proizilazi da kada govorimo o elektronskom omotau

moemo govoriti samo o vjerovatnodi nalaenja elektrona (elektronskoj orbitali). Za odreivanje

poloaja elektrona u elektronskom omotau atoma koristi se 4 kvantna broja.

BOROVA TEORIJA O ATOMU

Bor je 1913 god. objasnio svoju teoriju o strukturi atoma, koja podrava Radefordovu zamisao o

kretanju elektrona oko pozitivno naelektrisanog jezgra, ali koja tei da pomodu kvantne teorije

objasni osobine atoma koji zavise od elektrona i njihovih putanja:

svaka putanja odgovara jednom odreenom iznosu energije.

Bor je za razliku od Radeforda predpostavio da se oko svakog atomskog jezgra kredu elektroni po

odreenim kvantnim putanjama (orbitalama) i da takvih putanja ima mnogo. Elektron na svakoj

orbitali ima odreenu koliinu energije koja zavisi od glavnog kvantnog broja n a moe se

predstaviti izrazom:

=2

2

Elektron u svakoj orbitali odgovara tano odreenu koliinu energije koja zavisi od kvantnog broja.

Kretanje elektrona po normalnim putanjama nije vezano niti za oslobaanje niti za dobijanje


8 | S t r a n i c a

energije. Dakle atom u tom stanju niti gubi niti dobiva energiju. On je to stanje elektrona nazvao

STACIONARNO stanje.

Cjelokupna energija jednog atoma zavisi od njegovog jezgra i stanja u kome se nalaze elektroni.

Energija je veda ukoliko se elektroni nalaze dalje od jezgra. U normalnom stanju atoma elektroni se

nalaze na putanjama koje su najblie jezgru, pa je energija u takvom stanju najmanja.

Elektroni u toku svoje putanje mogu da preskau u putanje dalje ili blie od jezgra u sljed ega dolazi

do promjene u energiji atoma. Ako se atomu dovede energija spolja (pomodu plamenog luka) onda

on moe da pree iz normalnog u vie kvantno stanje tj. on se nalazi na viem energetskom nivou.

Takvo stanje se naziva pobueno stanje elektrona. On u tako pobuenom stanju moe da ostane

vrlo kratko i vrada se u osnovno stacionarno stanje i pri tome se izdvaja odreeni kvant svjetlosti to

se moe izraunati kao:

hv=n -m

n>m

hv kvant svjetlosne energije

n energija elektrona u viem stacionarnom stanju

m energija elektrona u niem stacionarnom stanju

Iz ove jednaine se moe izraunati frekvencija svjetlosti :

=

Ako se desi da atomu dovedemo toliko energije da njegov elektron skoi van sfere atoma onda se

takav atom pretvara u jon (pozitivno naelektrisan atom). Bor je na osnovu ovoga ukazao:

Da je elektronski omota podijeljen na slojeve tj. energetske nivoe

Energetskih nivoa moe biti najvie 7 i obiljeavaju se sa K, L, M, N, O, P, Q

Oznake ovih slova stoji u vezi sa karakteristinim linijama rendgenskog spektra

Sloj K je najblii jezgru atoma

Maksimalan broj elektrona u slojevima je K=2 , L=8 , M=18 , N=32 , O=50 , P=72 , Q=98 e


9 | S t r a n i c a

ELEKTRONSKA KONFIGURACIJA

Ranije je reeno elektroni u omotau su grupisani u energetskim nivoima koji se obiljeavaju velikim

slovima: K, L, M, N, O, P, Q ili kvantinm brojevima (n = 1, 2, 3, 4 ). Tanijim ispitivanjem je dokazano

da svi elektroni jednog energetskog nivoa nemaju ISTU ved slinu energiju. To znai da su elektroni

jednog energetskog nivoa rasporeeni u podnivoe koji se obiljeavaju malim slovima s, p, d, f. On se

ne odnosi na K nivo koji se sastoji od 1 ili najvie 2 elektrona i oba imaju istu energiju. Elektronska

konfiguracija K sloja je 1s(2) (itaj jedan es dva). Podslojevi, orbitale i elektroni se obiljeavaju sa

slovima s, p, d i f ali se ispred njih stavlja vrijednost glavnog kvantog broja koji oznaava kojem sloju

pripadaju predslojevi odnosno orbitale i elektroni.

Elektronska konfiguracija K sloja (n=1) ima jedan podsloj (podnivo) koji se naziva 1s podnivo.

L-sloj (podnivo) (n=2) ima dva podsloja 2s i 2p

M podnivo (n=3) ima tri podsloja 3s ,3p I 3d

N podnivo (n=4) ima etiri podsloja 4s, 4p, 4d i 4f itd.

Podslojevi (podljuske) se sastoje od 1 ili vie orbitala od kojih svaka moze primiti najvie 2 elektrona

razliitog spina. Ako se u orbitali nalazi samo 1 elektron njega zovemo nespareni elektron

(slobodan elektron). U jednom elektronskom sloju (energetski nivo) moe da se nalazi razliit broj

elektrona a najvie 2xn2.

Prema tome:

K (n=1) moe imati 2 x 12 = 2 elektrona

L (n=2) moe imati 2 x 22 = 8 elektrona

M (n=3) moe imati 2 x 32 = 18 elektrona

N (n=4) moe imati 2 x 42 = 32 elektrona.

Maksimalan broj elektrona pojedinanog podnivoa zavisi od toga koji je podnivo: s, p, d, f.

U s podnivou ne moe biti vie od 2 elektrona, u p podsloju 6 elektrona, u d podsloju 10 elektrona i f

podsloju 14 elektrona.

Broj elektrona maksimalan u podnivou je u: s=2, p=6, d=10, f=14 elektrona. Najveda razlika u energiji

je izmeu prva dva energetska nivoa. Sa porastom vrijednosti razlika u energiji se smanjuje izmeu

dva uzastopna energetska nivoa.


10 | S t r a n i c a

Peti sloj O maksimalno moe da sadri 32 elektrona:

5 s podnivo (2 el)

5 p podnivo (6 el)

5 d podnivo (10 el)

5 f podnivo ( 14 el)

esti sloj (energetski nivo) P maximalno moe da ima 18 elektrona koji se nalaze u 3 podnivoa ( 6s,

6p, 6d)

6s podsloj maximalno 2 elektrona

6p podsloj maximalno 6 elektrona

6d podsloj maximalno 10 elektrona.

Sedmi sloj Q maximalno sadri 8 elektrona koji se nalaze u 2 podsloja (energetska nivoa) tj u 7s i 7p:

7s maksimalno ima 2 el

7p maksimalno ima 6 el .

Kako se vidi svaki s podsloj (energetski podnivo) sadri 1 s orbitalu, p podsloj 3 orbitale, d podsloj 5

orbitala i f podsloj 7 orbitala.

Redoslijed popunjavanja podslojeva (energetskih podnivoa) prikazan je dijagramom:



Relativna energija podslojeva (podnivoa) i redoslijed njihovog popunjavanja elektronima

Iz navedenog dijagrama svaki krug predstavlja jedan podnivo. Polazedi s lijeva na desno od 1s

energija podnivoa raste. Takoe se vidi da su d-elektroni M nivoa bogatiji u energiji od s-elektrona N

nivoa pa zato dolazi prvo do popunjavanja 4s podnivoa pa tek onda energetski nivo vieg podnivoa

3d. Neto slino se javlja kod energetski bliskih 4f i 5d kao i podnivoa 5f i 6d.

S obzirom da je poznat broj elektrona u elektronskom omotau atoma svakog elementa moemo

pojasniti njihove elektronske konfiguracije:

11 Na 1s2 , 2s2 , 2p6 , 3s1

Koeficijent 1, 2, 3 koji stoje ispred podslojeva s, p predstavljaju oznake slojeva K, L, M odnosno glavne

kvantne brojeve a brojevi eksponenta 2, 2, 6, 1 oznaavaju broj elektrona u pojedinom podsloju.

U tablici je dat maksimalan broj elektrona koji bi se mogao nadi teoretski u svakom energetskom

nivou odreen je po formuli N = 2n2.

O ( n=5) max 50 elektrona

P (n=6) max 72 elektrona

Q (n=7) max 98 elektrona



PERIODNI SISTEM ELEMENATA

Mjesto svakog hemijskog elementa u PSE okarakterisano je sljededim podacima:

a) reklativna atomska masa Ar

b) rednim brojem Z

c) oksidacionim stanjem

Dokazano je da iz tablice PSE vidi maksimalan broj elektrona u energetskim nivoima (2, 8, 8, 18, 18,

32) odgovara broju elemenata u periodama. Na osnovu toga se moze zakljuiti da periodine

promjene osobina elemenata u PSE zavise od promjene elektronske strukture njihovih atoma.

Iz PSE se vidi da se pri porastu rednog broja elemenata, po pravilu najprije popunjavaju elektonski

podnivoi nie energije, a zatim podslojevi vie energije jer tako sistem prestavlja svoje najstabilnije

stanje. Svaka perioda u PSE zavrava se jednim od lanova plemenitih gasova.

Posmatrat demo nekoliko perioda u PSE:

U prvoj periodi nalaze se dva elementa H i He sa rednim brojem 1 i 2. H sadrzi samo 1

elektron u svojm omotau. Taj elektron zaposjeda orbitalu sa najmanjom energijom 1s-

orbitalu. Dva elektrona atoma He takoe zaposjedaju 1s orbitalu a imaju suprotne spinove.

Elektronska konfiguracija ovih elemenata je H 1s1 , He 1s2 . Sa He je K energetski nivo

popunjen jer on maksimalno moe da sadri 2 elektrona.

Druga perioda se sastoji od 8 elemenata. Kod atoma Li sa rednim brojem 3, prva dva

elektrona zaposijedaju 1s orbitalu K ljuske, a tredi elektron zaposijeda vii energetski nivo

odnosno L ljusku i to 2s orbitalu jer je ona energetski stabilnija od p orbitale. Elektronska

konfiguracija Li izgleda : 1s2 , 2s1. Sljededi element druge periode sa rednim brojem 4 je Be i

njegova elektronska konfiguracija je analogna Li samo on ima 4 elektrona u 1s i 2s orbitalama

(njegov 4 elektron zaposjeo je 4 orbitalu 2s) Be 1s2, 2s2. Elektroni svih elemenata druge

periode od rednog broja 5 do 10 (od Be do Ne) pored zaposjednutih 1s i 2s orbitala (K i L

ljuske) zaposjedaju i energetski vie 2p orbitale. Poto 2p (podnivo) ima tri orbitale koje se

obiljeavaju sa 2px, 2py i 2pz to se njihovo zaposjedanje elektronima vri tako da se svaka od

ovih orbitala prvo zaposjeda sa po 1 elektronim, a zatim etvrti elektron ulazi u jednu od njih

obrazujudi prvi elektronski par u jednoj od tri p orbitale (2 elektrona suprotnog spina).

Element B rednog broja 5 njegovih 4 elektrona smjeteni su u 1s i 2s orbitale, kao kod Be a

pet elektrona zaposjeda 1 od 3 ekvivalentne orbitale 2p B 1s2, 2s2, 2px1 ili 2s2, 2p1. Kod

elementa C redni broj 6, 5 elektrona smjetenih su kao kod B u 1s, 2s i 2p orbitale a esti

elektron popunjava jednu 2py ili 2pz orbital C 1s2, 2s2, 2px1, 2py

1 ili 2s2 2p2. Kod Nitrogena

redni broj 7 sa 7 elektronom smjetenim u nezaposjednutu 2pz orbital N 1s2, 2s2, 2px1, 2py1,

2pz1 ili 2s2 2p3. Element O svoj 8 elektron smjeta u jedno od 3 2p orbitale koje imaju ved po

jedan electron O 1s2, 2s2, 2px2, 2py

1, 2pz1 ili 2s2 2p4. F je 9 element F 1s2, 2s2, 2px2, 2py2, 2pz1 ili

2s2 2p5. Neon ima redni broj 10 popunjava L ljusku Ne 1s2, 2s2, 2px2, 2py2, 2pz2 ili 2s2 2p6 . Ako

orbitale zamislimo kao kvadratid a elektron kao strelicu to izgleda ovako:



Treda perioda sastoji se kao i druga od 8 elemenata. Elektroni atoma od rednog broja 11 do

18 zaposjedaju prvo 1s, 2s, 2p orbitale kao elektroni druge periode a zatim 3s i 3p orbitale M

nivoa.

Hundovo pravilo Popunjavanje orbitala jednakih energija vri se tako to elektroni zaposjedaju

razliite orbitale sa paralelnim spinovima dokle god je to mogude

etvrta perioda sadri 18 elemenata od rednog broja 19 do 36. Elektroni ovih elemenata

zaposjedaju ne samo s i p orbitale ved i d orbitale. U ovoj periodi prvo se popunjava 4s

podnivo pa onda energetski vii 3d podnivo. Poto razlika u energiji izmedju 4s i 3d podnivoa

je mala elektroni mogu zauzet u izvjesnom sluaju as jedan as drugi podsloj to se odrava

na pojavu mijenjanja valencije naroito od elemenata od Scandijuma (Sc) do Nikla (Ni)

Elektronska konfiguracija ostalih elemenata moze se vidjeti u tablici.

Atomi plemenitih gasova su vrlo stabilni a sadre: 2e (He), 10e (Ne), 18e(Ar), 36e(Kr), 54e(Xe),

86e(Rn). Njihova stabilnost objanjava se i elektronskom strukturom. Oni ine oktete i vrlo su stabilni

i ne jedine se sa drugim elementima pa se nazivaju elektronske strukture plemenitih gasova.



GRUPE Slinost elemenata unutar grupa PSE objanjava se slinom elektronskom konfiguracijom njihovih

atoma. Prikazat demo elektronske konfiguracije tri alkalna metala :

3Li 1s2 , 2s1 konfig. zadnje ljuske 2s1

11Na 1s1, 2s2, 2p6, 3s1 3s1

19K 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s1 4s1

Kao to se vidi atomi svakog od ova tri alkalna metala sadre u svoj elektronskom omotau po jedan

elektron vie od atoma plemenitih metala koji im predhode u PSE. Taj tzv spoljni elektron je znatno

slabije vezan za atomsko jezgro od ostalih elektrona pa se on moe lahko da udalji od atoma pa se

time objanjava velika reaktivnost alkalnih metala. Ova reaktivnost je veda kod alkalnih metala sa

vedom relativnom atomskom masom Ar jer je taj elektron najudaljeniji od jezgra. Iz PSE se vidi da

elementi na osnovu redoslijeda popunjavanja elektronskih podnivoa (energetskih podnivoa)

podjeljeni su u 4 grupe:

a) s-elementi

b) p-elementi

c) d-elementi

d) f-elementi

Ova podjela je nainjena na osnovu elektrona iz zadnjeg energetskog nivoa tj elektrona koji uestvuju

u hemijskom vezivanju valentnih elektrona.



KARAKTERISTINE REAKCIJE U ORGANSKOJ HEMIJI

U organskoj hemiji poznato je vie vrsta hemijskih reakcija od kojih demo spomenuti samo najvanije:

1. REAKCIJE SUPSTITUCIJE :

To su reakcije kod kojih dolazi do zamjene (supstitucije) u molekulu neke supstance jednog atoma (ili

grupe atoma) sa drugim atomima (ili grupama atoma) pri emu se kao dobiva nova supstanca. Npr:

Reakcija brom etana sa nekom bazom predstavlja jednu reakciju supstitucije:

Pri supstituciji ne dolazi do promjene stepena nezasidenosti C-atoma.

2. REAKCIJE ADICIJE :

To su reakcije kada se od dvije ili vie molekula obrazuje jedno novo jedinjenje odnosno kada jedna

supstanca prima u svoj molekul atome ili grupe atoma vezivajudi ih za karbon (C) pri emu njegov

molekul postane zasideniji. Dobiveni proizvod sadrdi sve atome reaktanata. Adicija se moe vriti

samo na dvostruku ili trostruku vezu tj. na nezasidena jedinjenja.

Adicija na trostruku vezu vri se tako to se prvo adiranjem dobije =veza pa ponovnim adiranjem

nastaju jednostruke veze

3. REAKCIJE ELIMINACIJE :

Je takva vrsta hemijske reakcije u kojoj dolazi do izdvajanja atoma ili grupe atoma koji su bili vezani za

C atome u molekulu neke supstance. Kao rezultat gradi se nova supstanca sa niim stepenom

zasidenosti. Npr

Eliminacione rekacije su suprotne adicionim reakcijama. Reakcija 2-propanola sa konc. H2SO4 pro

proizvodnji propena predstavlja jedanu eliminacionu reakciju



4. REAKCIJE OKSIDACIJE :

U neorganskim rakcijama moe se lako prepoznati jer je to proces otputanja elektrona. Meutim

ovu reakciju nije uvijek lako prepoznati u org. Hemiji. U org. Hemiji to je vezivanje nekog

elektronegativnog elementa npr. O ili Cl (halogena) za molekulu neke supstance ili do udaljavanja H iz

te supstance

Organske reakcije oksidacije i redukcije predstavljaju prelaz elektrona sa jednog molekula na drugi .

Pri sintezi raznih jedinjenja. Prema tome, u oksido-redoks reakcijhi jedan molekul gubi (oksiduje se) a

drugi prima elektrone 8redukuje se). Zbog toga se ove reakcije zovu oksido-redukcijske rakcije ili

REDOKS reakcije. Gubljenje elektrona je oksidacija, a primanje elektrona je redukcija.

5. REDUKCIONE REAKCIJE:

To su reakcije udaljavanja oskigena (O) iz neke organske supstance ili vezivanja H za tu supstancu.

Npr:

6. POLIMERIZACIONE REAKCIJE:

Vre se onda kada doe do uzajamnog vezivanja dva ili vedeg broja molekula neke supstance(kao

monomera) u novu sloeniju supstancu sa velikom molekulskom masom (kao polimerom).

7. KONDENZACIONA I POLIKONDENZACIONA REAKCIJA:

Sastoji se u graenju slodenije supstance, sjedinjavanjem vie molekula neke supstance pri emu

dolazi do izdvajanja vode ili nekog drugog proizvoda male molekulske mase

Ovdje su istaknute samo najvanije organske hemijske reakcije, ali poslije i mnoge druge sa kojim

demo se kasnije upoznati. Mnoge organske hemijske reakcije deavaju se uz prisustvo katalizatora sa

kojim demo se kasnije upoznati.



NOMENKLATURA ORGANSKIH SPOJEVA

Sistem za imenovanje jedinjenja naziva se NOMENKLATURA. Sve do zvanine nove klasifikacije

organska jedinjenja su dobivala imena prema izvoru u kome se nalaze (tako je npr. jabuna kiselina

dobila naziv po jabuci, mlijena kis. po mlijeku, itd.) zatim prema boji (indiciji) ili prema mirisu. To su

trivijalni nazivi . Mnoga od tih trivijalnih imena koriste se i danas . Zvanina sistematska

nomenklatura poznata je pod nazivom enevska nomenklatura , uvedena je 1892 g. Skracenica za

International Union of Pure abd Applied Chemistry (IUPAC) (medunarodna unija za cistu i

primijenjenu hemiju). IUPAC nomenklatura je preporuila Komisija za nomenklauru 1957 i 1963 god.

Ta nomenklatura se koristi danas u naucnoj i udzbenickoj nomenklaturi.

Nomenklatura

1. Za alkane sa razgranatim lancem se kao korijen imena uzima naziv najduljeg ugljikovog lanca.

Naziv vezanih alkilnih skupina se dodaju kao predmetak imenu i najduzeg lanca.

2. Polozaj za koji je vezana aliklna skupina oznacava se brojem. Najduzi lanac se obiljezava

brojevima od 1 padalje tako da ovaj C-atom zakoji je vezana aliklna skupina dobije manji broj.

Broj se stavlja ispred supstituenta na koj ise odnosi.

3. Ako je an ugljikovodini lanac vezano vie raziitih alkilnih skupina one se u imenu navode

abecednim redom.

4-ETIL-2-METIL-6PROPIL DEKAN

4. Ako su na istom C atomu nalazesva ista supstituenta broj tog C atoma se ponavlja. Broj

istovrsnih skupina u imenu spoja oznacavaju predmetcima: Di- za dvije, Tri-za tri, Tetra za

cetiri, Penta za pet.

3,3 dimetil heksan



NOMENKLATURA ALKENA

1. Korijen naziva se dobija prema duljini lanca kao kod alkana ali mu se dodaje nastavak EN ;

eten, propen ,buten itd.

2. Alken nosi ime najduljeg lanca ugljikovih atoma na kojemu je dvostruka veza . Ugljikovi atomi

se obiljezavaju brojevima tako da dvostruka veza dobije manji broj

1-hepten

3. Poloaj dvostruke veze oznacava se brojem. Dvostruka veza slijedi iza atoma koji nosi taj broj

2-metil-okten

4. Kod cikloalkena numerisanje zapocinje ugljikovim atomom nakojem je dvostruka veza . Kod

ciklicnih jedinjenja doda se prefiks ciklo

3-metil cikloheksan 1,4 -cikloheksadien

NOMENKLATURA ALKINA

1. Temeljni naziv alkina se izvodi iz naziva najduljeg lanca C atoma u kojem se nalazi trostruka

veza

2. Korijenu naziva se dodaje nastavak IN



4-metil-1heksin

3. Lanac se numerie tak oda trostruka veza dobije najmanji broj. Trostruka veza dobije

najmanji broj. Trostruka veza ima prednost u odnosu na ogranke.

4. Ako u najduzem lancu imamo dvostruku i trostruku vezu , prednost ima dvostruka veza .

Trostruka veza se imenuje sa nastavkom in i brojem na kojem je

2-heksen-4-in

NOMENKLATURA ARENA

Slian je kao za cikloalkane

1. Poloaj supstituenata (atoma ili skupina) na benzenskom prstenu se oznacuje numerisanjem

C atoma

2. Monosupstituirani derivati benzena dobijaju ime tako da se ispred rijeci benzenu doda ime

supstituenta

3. Ako su supstituenti ogranci, njihovi se C atomi obiljezavaju brojevima. Prvi C atom

supstituenta je onaj koji je vezan za benzenovo jezgro.

X-ogranak

4. Naziv supstituenta zajedno sa ogrankom pie se unutar zagrade u naziv spoja



5. U disupstituiranim derivatima benzena vezana su dva supstituenta . Poloaj supstituenta

oznacuje se orto- O ; meta M ; para- P.

NOMENKLATURA ALKOHOLA 1. Ime alkohola se dobiva dodatkom nasavka OL imena temeljnog ugljikovodika.

Metan+ol= metanol

propan+ol=propanol

2. Polozaj OH grupe u lancu ugljikovih atoma oznacava se brojem tako da taj broj bude sto

manji

2-pentanol

3. Alkoholi strukture RCH2OH gdje je R-alkilna skupina , cikloalkana zovu se primarni

CH3-CH2-CH2-OH 1-propanol

Alkoholi u kojim je OH vezana za sekundarni C-atom zovu se sekundarni alkoholi

2-propanol

Alkoholi u kojima je OH skupina vezana za tercijalni C-atom zovu se TERCIJALNI ALK.

2-metil-2-propanol

4. Alkoholi koji sadrze vise od 1 hidrox. Gruoe (-OH) zovu se polihidroksilni alkoholi . Njihova

imena dobijaju se dodadkom nastavka DIOL, TRIOL , itd. Imena temeljnog alkana



1,2 etandiol (Etilen glikol) 1,2,3-propantriol (glicerol)

NOMENKLATURA ETERA

1. U eteru se jedna alkilna grupa s vezanim kisikovim atomom moze nazvati alkoksi skupinom

kao supstituentom temeljnog imena.

1-metoksi propan

Supstituent metoksi Struktura propana

2. Ime se moze tvoriti i iz imena skupina vezanih za kisik uz dodatak naziva ETER

Metil propil-eter

U ciklicnim eterima O je heteroatom u prstenu , Zbog to ga su zadrzana trivijalna imena

NOMENKLATURA ALDEHIDA

Opta formula aldehida je



gdje R-oznaava alkilnu ili arilnu skupinu.

1. Po pravilima IUPAC-a ime nekog aldehida se dobiva dodatkom AL imena temeljnog

ugljikovodika

Propanal(propion aldehid) 2-metil propanal

NOMENKLATURA KETONA

Opda formula

R1 i R2 alkilne ili arilne skupine.

1. Ketoni se oznacavaju nastavkom ON, Polozaj keto skupine se oznacava brojem

1 2 3 3- pentanon

Cikloheksanon 3-metil-2-butanon

2. Ketoni mogu dobiti ime tako da se nazivu radikala doda rije keton.



etil- metil keton (2-butanon)

NOMENKLATURA KARBOKSILNIH KISELINA

1. Na naziv ugljikovodika koji brojem C atoma daje temeljno ime doda se nastavak SKA i rijec

kiselina.

4-metil pentanska kiselina

4-etil-2-propil heksanska kiselina

2. Ciklicne karboksilne kiseline dobijaju nazivtako da se temeljnom ciklicnom spoju doda izraz

karboksilna kiselina.

3-brom cikloheksan karboksilna kiselina 1-ciklopenten karboksilna kiselina

ESTERI

1. Esteri se imenuju tako da se na ime alkilne skupine vezane za kisik stavi ispred imena

temeljnog ugljikovodika kojemu se dodaje nastavak OAT ili KARBOKSILAT.



Metil etanoat ili metil acetat Metil cikloheksan karboksilat

AMIDI

Su derivati karboksilnih kiselina koji umjesto OH skupine imaju supstituent NH2 ili NHR ili NR2.

1. Ime amida opce formule RCONH2 izvodi se od imena odgovarajuce karboksilne kiseline uz

dodatak rijeci AMID ili KARBOKSIAMID zavisno od imena kiseline.

Ili HCONH2 metanamid ili formamid

Etanamid ili acetamid

benzamid

NOMENKLATURA AMINA

1. Amini su orgasnki spojevi derivati amonijaka.

NH3 - amonijak

CH3-NH2 metanamid ; metilamid

R-NH2 primarni amid



2. kod imenovanja aromatskih amina npr:

Sekundarni amini se smatraju N-supstituiranim primarnim aminima , a tercijarni N,N

supstituiranim primarnim aminima

N- etil metan amin N,N dimetil cikloheksan amin

GASOVI

Stanje gasa odredjeno je njegovom zapreminom (V), pritiskom (p) I temperaturom (T). Uslovi kada je

pritisak 101325 Pa, a temperature 273,15C nazivaju se NORMALNI USLOVI ili STANDARDNI USLOVI I

obiljezavaju se 0 i 0. Jedinica za V u medjunarodnom SI-sistemu je 3. U hemiji se najvise koristi 3 ili litar (l)

13=1000 3=1000 l=1033=103

Cesto se koristi i 1000 puta manja jedinica od l ili 3

13(1 l ) = 1033(ml)

Pretvaranje jednih jedinica u druge

1ml=103=1063 13 = 10003 = 10000003

Jedinica za pritisak je paskal (Pa) a to je N/m2



1 Pa=1

2

Koristi se 100 puta veca jedinica Kilopaskal (KPa), million puta veca jedinica Megapaskal (MPa).

Koristi se jos jedinica bar 1bar=105Pa i 1atm=101325 Pa. U medicine se koristi jedinica mm zivinog

stuba 1mmHg=133,3 Pa

Jedinica za temperature je stepen KELVINA (K) I stepen celzijusa (c)

T=273,15+t c=273,15 K

Jednacina koja povezuje ove tri velicine za odredjenu kolicinu gasa (n) naziva se KLAPEJRONOVA

JEDNACINA ili jednacina gasnog stanja.

pV=nRT

R-univerzalna gasna konstanta I iznosi 8,314 J

molK

Da ne bi bilo konfuzije pri racunanju treba zapreminu izracunavati u l(dm3), p u kPa, molarnu masu u

gr/mol, masu u gramima, a gustinu u g/l.

pV=m

MRT n=

m

M posto je =

m

V => m= *V

p=mRT

VM =

RT

M/*M

=pM

RT

Iz relacije se moze izracunati M(molarna masa gasa) pri stalnoj (t) I (p) gustine dva gasa se odnose

kao njihove molarne mase.

12

=M1M2

Bojl-Mariotov zakon pV=const.

p1V1 = p2V2 => V2 = p1V1

p2 ; V1=

p2V2

p1 ; p2 =

p1V1

V2 ; p1 =

p2V2

V1

Gej-Lisakov zakon

Vt = V0 +V0

273,15 t => Vt = V0(1+

1

273,15*t)

Vt = V0(1 + t)



PRIMJERI

1. Gustina gasa CO2 na t=15C i p=101325 Pa iznosi 1,86 g/l. Kolika je molarna masa gasa?

RJESENJE:

T=T0+t = 273,15 + 15 = 288K

p=101,325 kPa

=1,86 g/l

M=?

pV=nRT

pV=m

MRT/M

pVM=nRT

M=mRT

Vp

M=RT

p=

1,86g

l8.14

J

molK288K

101,325 Pa=44 g/mol

2. Izracunati vrijednost univerzalne gasne konstante R!

RJESENJE

Za n=1 mol gasa:

pV=nRT

R = pV

T .. ako je gas idealan onda je

R = p0V0

T0=

101325N

m 222,419103

m 3

ml

273,15K=8,314

Nm

molK

R=8,314J

molK

AVOGADROV BROJ

NA=6,022*1023 jedinica u 1 molu

NA=N

n=> =

N

NA ; N = NA m

Molarni volumen (Vm )

1ml gasa pri STP zauzima zapreminu od 22,419 l/mol



n=m

M ; n =

N

NA ; n =

V

Vm

a) m

M=

V

Vm=> = => =

VM

Vm=> =

mVm

M

b) m

M=

N

NA=> NA = M N => =

NM

NA=> =

mNAM

c) V

Vm=

N

NA=> NA = Vm N => =

Vm N

NA=> =

VNAVm

Izracunati:

a) Kolicinu molekula N2

b) Zapreminu N2 pri STP

c) broj molekula N2 u 7g nitrogena (N2)

RJESENJE

Dato je: Trazi se:

m(N2)=7g a) n(N2)

Ar(N)=14 b) V(N2)

c) N(N2)

a) Koristi se jednacina

n(N2)=m(N2)

M(N2)=

7g

28g/mol= 0.25mol

ODGOVOR: 7g(N2) je 0.25 mol molekula N2.

DALTONOV ZAKON

p=p1 + p2 + p3 +

Ukupan pritisak gasa smjese jednaj je zbiru pojedinacnih pritisaka.

PRIMJER

Kolika su relativne gustoce gasa vodika (H2) , CO2 i CO u odnosu na zrak ( Mzraka = 28,9g

mol)?

DATO

.M zraka = 28,9g

mol

.M H2 = 2g

mol

.M CO 2 = 44g

mol

.M CO = 28g

mol



H2

(zraka )=

M H2

M(zraka )=

2

28.9= 0.0692

CO 2

(zraka )=

M CO 2

M(zraka )=

44

28.9= 1.52

(CO )(zraka )

=M(CO )

M(zraka )=

28

28.9= 0.97

Iz racuna se vidi da su H2 I CO laksi od zraka, a CO2 tezi.

Izraunavanje iz hemijske formule

Formula znai da se radi o fosfornoj kiselini i da u sebi sadri 3 atoma(H), jedan atom(P), i 4 atoma(O)

ili 1 mol i ima masu od 98 i sainjava je 3g(H), 31g(P) i 64g(O)

ematski se to moe napisati:

1mol 43POH

Poznavajudi sve odnose mogude je izraunati masu pojedinih elemenata u 1 gr jedinjenja,kao i

procentni sastav jedinjenja.

A) 1gr sadri B)Procentni sastav

Indeks uz simbol elementa u formuli oznaava broj atoma tog elementa u molekuli(indeks jedan se

ne pie).Odnosi se na sve elemente u grupi.Koeficijent ispred formule odnosi se na itavu formulu ili

dio formule.

Primjer:

Iz kojih elemenata se sastoje i koliko atoma ima u sljededim molekulama :

64g4x16 4O

31g1x31 P

3g3x13H

O

P

H

gO

gP

gH

6531,098

16*4

3163,098

31*1

0306,098

1*3 :

%31,65100*98

16*4 %

%63,31100*9

31*1 %

%06,3100*98

1*3 %

O

P

H



2

3434

4

2

424

4

5

,14*)(

,

,2

,)(NH

,

N

MoOPONH

SiCl

OH

OC

CuSO

Primjer:

Napisati hemijsku formulu spoja ija molekula ima :

a) 1 atom Zn, 2 atoma Cl

b) 2 atoma K, 2 atoma Cr, 7 atoma O

c) 1 atom Ca, i dvije hidroksilne grupe

d) 2 atoma Fe, i 3 sulfatne grupe

e) 2 atoma Mg, 2 atoma P, 7 atoma O, 3 molekule vode

f) 1 atom Pt, 4 atoma Cl, 8 molekula vode

Rijeenje: a) 2ZnCl b) 722 OCrK c) 2)(OHCa d) 342 )(SOFe e) OHOPMg 2722 3* f)

OHPtCl 24 8*



Primjer:

Izraunaj masu elemenata u 25gr. H2SO4

Primjer:

Izraunati procentni sastav sljededih jedinjenja:

Primjer

Izraunaj:

a) maseni udio pojedinih elemenata u H3PO4

b) Masu pojedinih elemenata ako je masa kiseline 50gr.

Rjeenje

a) Maseni udio(W) pojedinih komponenti izraunademo tako da naemo odnos jedne

komponente jedinjenja prema zbiru masa svih komponenti. :

b) Mase pojedinih elemenata izraunavamo iz masenih udjela

grOm

grSm

grHm

327,1625*98

16*4)(

163,825*98

32*1)(

51,025*98

1*2)(

40,79)10,03;%F49,18;%Si(%Ba R)

)06,51;%13,2;%53,25;%28,21 R(%Cab)CaC

45,98)%O 30,27;Si % 9,70;%Al 14,05;K R(%)

6

844

83

BaSiFc

OHCOH

OKAlSia

%3,65%100*653,098

16*4

)(

)(*)()(

%6,31%100*316,098

31*1

)(

)(*)()(

%03,3%100*0303,098

008,1*3

)(

)(*)()(

*)(

43

43

43

POHMr

OArOjOW

POHMr

PArPjPW

POHMr

HArHjHW

Mr

ArjAW

grPOHmOWOm

grPOHmPWPm

ggPOHmHWHmm

AmAW

65,3250*653,0)(*)()(

8,1550*316,0)(*)()(

51,150*0303,0)(*)()()(

)(

43

43

43



SASTAV TVARI EMPIRIJSKA I MOLEKULSKA FORMULA

U ovom poglavlju obradit cemo kvantitativno iskazivanje sastava nekog uzorka hemijskog jedinjenja i

izvodenje hemijskih formula.

Postoje dvije vrste hemijskih molekula:

1.) molekule hemijskog elementa: O2, N2, H2

2.) molekule jedinjenja: H2SO4, H3PO4, CuSO4, H2O

O pojedinacnim molekulama ima smisla govoriti naprimjer kod gasova gdje je razmak izmedu

molekula dovoljno velik. Kod tecnosti, a pogotovo kod cvrstih tijela teze mozemo govoriti o

pojedinacnim molekulama. Naprimjer, u strukturi NaCl nema izolovanih molekula. Na i Cl povezani su

jonskom vezom i sastav se moze iskazati formulom NaCl. Ta formula pokazuje da su atomi Na i Cl

vezani u odnosu 1 : 1

Najjednostavnije formule tih jedinjenja nazivaju se formulske jedinke. Prema tome, formula je

najjednostavniji prikaz sastava nekog elementa ili jedinjenja (spoja). Naprimjer, svaki molekul H2SO4

sastoji se od dva atoma vodika, jednog atoma sumpora i cetiri atoma kisika. To znaci da je odnos

mase jedne vrste atoma umolekuli prema masi cijelog molekula stalan.Razlikujemo empirijske i prave

formule.

Empirijska formula:Pokazuje odnos pojedinih elemenata u molekuli

Prava (molekulska) formula:Pokazuje tacan broj atoma koji grade jedan molekul.

Analiza Supstance

Poznavanje hemijske supstance omogucava nam da izracunamo prvenstveno sastav, maseni udio

svakog pojedinog elementa u jedinjenju. Obratno, poznavanje masenog udijela pojedinih elemenata

u spoju (jedinjenju) omogucava da se izracuna empirijska formula jedinjenja. Kvantitativni sastav

uzorka najcesce se izracunava kao maseni udio (W).

Analiza supstance - Primjer 1

Ako se mlijeko sastoji od 3,2% masnoce, 3,3% bjelancevina, 5,6% mlijecnog secera i ostatka vode,

naci:

Maseni udio vode;

Masu vode u 1l mlijeka



Maseni udio izrazava se decimalnim brojevima ili postotkom.

Zbir masenih udjela svih sastojaka u uzorku mora biti 1 ili 100%. Prema tome maseni udio vode u

mlijeku je:

W(H2O) = 100% - (3,2% + 3,3% + 5,6%) = 87,9% = 0,879.

Masu mlijeka cemo dobiti iz izraza koji povezuje masu i gustinu tj.:

Masu vode cemo izracunati iz izraza:

Dakle, masa vode u 1l vode je 908,9g.

Analiza supstance - Primjer 2

Maseni udio zeljeza u uzorku je 25%. Kolika je masa rude u kojoj je sadrzano 1000kg zeljeza?



KONCENTRACIJA RASTVORA Koncetracije odreuju sastav smjese. Smjese mogu biti gasne, Tene ili vrste tvari. Tene i vrste

smjese zovemo jo i RASTVORIMA. Kod rastvora imamo rastvorenu tvar (tvar koja se rastvara) i

rastvara (tvar koja rastvara). Najvaniji su vodeni rastvori tj. gdje je voda rastvara. Za sve rastvore i

rad u labaratoriji vano je znati koncentraciju rastvora.

Koncentracija rastvora moe biti:

1. Masena koncentracija (A)

2. Koliinska koncentracija (c(A))

3. Procentualna koncentracija (cp)

4. Molarna koncentracija (cM)

5. Molalna koncentracija ili molalitet (cm)

Masena koncentracija (A)

u hemiji je ede koristiti

Koliinska koncentracija (c(A))

najede se koristi

Maseni udio W(A)

Gustina rastvora

m- masa rastvora V- volumen rastvora

(A)

(A) 3

m kg =

V m

g

l

3 3g1kg/m =1 1kg=1000g 1m 1000l

l

(A)

(A) 3

N molc =

V m

mol

l

3

31 =1 x10 =0.001 mol mol mol

m l l

( )

( )

( ) ( )

A

A

A B

mW

m m

3 3

m kg g g= i i

V m l dm



Veza masenog udjela i koncentracije

Procentualna koncentracija (cp)

mrs - masa rastvorene supstance

mv - masa rastvora

Molarna koncentracija (cM)

n - koliina rastvorene supstance u molovima

V - zapremina rastvora u ml ili cm3

Molalna koncentracija ili molalitet (cm)

n - koliina rastvorene supstance u molovima

mr - masa rastvaraa u gr

Razreivanje rastvora

(A)

(A)

(A) (A)

(A)

(A)

(A) (A) (A)

(A)

(A)

(A)

r

(A)

(A)

(A) (A)

(A)

(A)

mW =

m

m m MM nW = / = =c

V M VM V

c MnM W = = poto je c = tj. =c M

V M

W =

V= -volumni udio

V

c MW =

W =c M

W c =

M

rspx

mc = 100 %

m

M

n molc = 1000

V l

1000 mr

n molc

m kg



Primjer 1

Masena koncentracija rastvora NaOH je 80g/mol a gustina 1.05 g/cm3. Kolika je:

a) koliinska koncentracija

b) maseni udio

Rjeenje

Primjer 2

Maseni udio Na2CO3 u rastvoru iznosi 9.65%. Izraunati:

a) koliinsku koncentraciju

b) masenu koncentraciju rastvora ako je gustina rastvora 1.1g/cm3

Rjeenje

(A)

3

(A)

(A)

(A)

(A)

(A)

(A)

=80g/l

=1.05g/cm =1050g/l

a) c =?

b) W =?

g80 molla) c = = =2

gM l40

mol

g80 lb) W = = =0.076=7.6%

g1050

l

2 3

2 3

2 3

2 3

2 3

2 3

2 3 2 3

3

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( ) ( )

9.65% 0.0965

1.1 / 1100 /

106 /

) c ?

) ?

) W= c=

0.0965.1100c 1

106

) c

1 106 106

Na CO

Na CO

Na CO

Na CO

Na CO

Na CO

Na CO Na CO

W

g cm g l

M g mol

a

b

cM Wa

M

gW moll

gM lmol

bM

mol gc M

l mol

g

l



Primjer 3

Treba pripremiti 150ml 10% rastvora KCl. Koliko treba odvagati KCl, koliko dodati vode. Gustina

rastvora je 1.01kg/dm3.

Rjeenje

Primjer 4

Treba pripremiti 150ml 10% rastvora KCl. Koliko treba odvagati KCl, koliko dodati vode. Gustina

rastvora je 1.01kg/dm3.

Rjeenje

2

(KCl)

3 3

(KCl)

(H O)

(KCl)

(KCl)r

r(KCl) (KCl)

W =10%=0.1

=1.01kg/dm =1010g/dm =1010g/l

V=150ml=0.15l

m =?

m =?

mW =

m

m =m W =151.5g0.1=15.15g

Treba nai masu rastvora:

gm=V=1010 0.15l=151.5g

l

U menzuru staviti 15.15g KCl

2

(KCl)

(H O) (KCl)

i doliti vodu do 150ml. Ako je m =15.15g

a masa rastvora 151.5g onda je:

m =m-m =151.5g-15.15g=136.35g

3

3

(HNO )

2

2

1

11

1 1 2 2

2 21

1

=1.4g/cm =1400g/l

W =68%=0.68

V =1l

c =1mol/l

V =?

g0.681400

W mollc = = =15.111gM l

63mol

c V =c V

mol1 1l

c V lV = = =0.06617l=66.17mlmolc

15.111l



OSMOTSKI PRITISAK RASTVORA Osmoza je prolazak molekula rastvaraca kroz polupropustljivu membranu iz rastvora manje u rastvor

vece koncentracije radi izjednacavanja koncentracije . Pri tome estice rastvorene tvari udaraju u

polupropusnu membranu i nastaje osmotski pritisak.

Naucnik Van Hof dokazao da je osmotski pritisak jednak pritisku koji bi izazvale cestice rastvorene

tvari kada bi se nalazile u istoj zapremini u gasovitom stanju. stoga se za izracunavanje osmotskog

pritiska moze primijeniti opca jednacina gasnog stanja

pv=nRT =>

=

kako je

= to je

P = cRT ili

= cRT ako se umjesto c =

a umjesto n=

=

=

=

Gdje je -osmotski pritisak

c-kolicina koncentracije

R- opca gasna konstanta

T-apsolutna temperatura

pv=nRT =>

=

kako je

= to je

P = cRT ili

= cRT ako se umjesto c =

a umjesto n=

=

=

=

Gdje je -osmotski pritisak

c-kolicina koncentracije

R- opca gasna konstanta

T-apsolutna temperatura

Ovaj zakon vazi samo za razblazene rastore. Kod elektrolita je zbog jonizacije pr istoj

koncentraciji rastvpra proj cestica veci nego kod rastvrora neelektrolita

= Gdje je i Vomm hofov broj

Izmedju koeficjenta i, stepena polarizacije i broja jona v na koji se razlazu molekuli

elektrolita postoji ovisnost koja se izrazava jednacinom

= 1 + 1

Pomocu date jednacine mozemo izracunati stepen jonizacije , broj jona na koji se razlazu

molekuli elektrolita za rastvor u elektrlitu = 1



HEMIJSKA RAVNOTEZA (pH, puferi, produkt topivosti, hidroliza soli)

BRZINA HEMIJSKE REAKCIJE

Brzina hemijske reakcije je promjena koncentracije ragujucih supstanci u jedinici vremena.

v=-c/t

Znak - govori da se smanjuje koncentracija reaktanata.

c(A) i c(B) koncentracije reaktanata

a i b broj molova A i B

NAPOMENA:

Brzina hemijske reakcije zavisi pored od momenta akcije jos i od temperature i prisustva katalizatora.

PRIMJER

Koliko puta de se povedati brzina hemijske reakcije koja slijedi iz jednaine:

A+2Bprodukti

ako se:

a) ako se c(A) poveca 3x

b) c(B) poveca 3x

c) c(A) I c(B) poveca 3x

RJEENJE

PRIMJER

Koliki je osmotski pritisak rastvora koncentraciji 0.5 mol/l na t = 50

RJESENJE

t = 50 = 323

c(A) = 0,5

R = 8,314

__________________

= ?

= = 0,5

8,314

323

= 1342,7



PRIMJER

Koncentracija nekog reaktanta smanji se od 0.125 mol/l do 0.095 mol/l u toku 50s. Izraunaj brzinu

hemijske reakcije?

RJESENJE

c_1=0.125mol/l

c_2=0.095mol/l

t=50s

V=?

KONSTANTA RAVNOTEZE

U stanju ravnotee.

PRIMJER

U reakciji A+2BC poslije uspostavljanja ravnotee koncentracije su sledede:

C(A)=0.6mol/l , c(B)=1,2mol/l, c(C)=2,16mol/l

Izraunaj konstantu ravnotee!

C(A)=0.6mol/l

c(B)=1,2mol/l

c(C)=2,16mol/l



PRIMJER

U reakciji broj molova je a=2, b=1, c=3, d=1. Napii konstantu ravnotee!

PRIMJER

Uzorak gasne smjee pri 700C sadrzi 0.37 mol/l NH_3, 2,0 mol/l nitrogena I 3,0 mol/l vodika.

Reakcija se odvija u gasovitoj fazi. Izracunaj:

a)konstantu ravnoteze

b)konstantu ravnoteze Kp za za __ za amonijaka

RJESENJE

Prvo treba napisati jednacinu

N_2 (g)+3H_2 (g)-2NH_3 (g)

T=t+273=700+273=973K

c(NH3)=0.37mol/l

c(N2)=2.0mol/l

c(H2)=3.0mol/l

Kc=?

Kp=?

a)

b) Posto se reakcija odvija u gasovitoj fazi umjesto koncentracije mogu se uzeti parcijalni pritisci pa je

konstanta ravnoteze:

Ako gasne smatramo idealnim, onda mozemo primijeniti jednacinu gasnog stanja.

pV=nRT

p=nRT/V=cRT

p(NH3)=c(NH3)RT=0.37mol/l*8.314J/molK*973K=2993kPa

p(N2)=c(N2)RT=16180kPa

p(H2)=c(H2)RT=27270kPa

RAVNOTEZA U RASTVORIMA ELEKTROLITA

Konstanta disocijacije(jonizacija)



STEPEN DISOCIJACIJE

-steen disocijacije

N-disocirane molekule

N0-ukupan broj molekula

Supstance koje u vodenim rastvorima provode elektrinu struju nazivaju se elektroliti. Elektrolitika

disocijacija je process nastanka slobodnih jona tako sto rastvarac(najcesce voda) razara jonsku

reetku.

Jonizacija je process dijeljnja rastvaraca(vode) na molecule spoja pracene ustajni slobodni joni.

Elektroliti mogu biti slabi i jaki, to se izracunava stanjm disocijacije (jonizacije).

>30%-jaki elektroliti ;



PRODUKT TOPIVOSTI

U zasidenom rastvoru koji je u dodiru sacvrstomfazom (talogom) ratvorene supstance postoji

ravnotea izmeu supstance u rastvoru i iste supstance u talogu.

Neka je u rastvoru slabo rastvroljiv elektrolit AgBr

AgBrAg+ + Br-

Za disocijaciju slabo rastvorljive supstance moze se primjeniti zakon o djelovanju mase. Ravnoteza se

uspostavlja kada je rastvor zasiden. U talogu mora biti vrste neotopljive soli. Koncetracija jona u

talogu je konstanta i ne zavisi od koliine taloga. To znaci da konstanta ravnoteze zavisi I od

koncetracije jona u talogu pa se pie

Kso(AgBr) = c(Ag+) x c(Br-) - produkt topivosti konst. je ako je t=const.

PRIMJER:Produkt topivosti CaSO4Na t=25C iznosi 6,1 x 10-5 (mol/l)2. Kolika je topljivost

(rastvorljivost) te soli u vodi ?

RJEENJE :

CaSO4 Ca2+ + SO4

2-

K(CaSO4) = c(Ca2+) x c(SO42-)

Iz jednaine se vidi da je

JONSKI PRODUKT VODE

Hemijski ista voda je slab elektorlit i jonizira prema slededoj jednaini

H20 H+ + OH-

c(H+) ranotea koncetracija H+ jona

c(OH-) ravnotea koncetracija OH- jona

c(H20) ravnotea koncetracija nejonizovane vode



U 1 litru H2O (1000gr) ima 55,3 mol H2O na t=25C

Ako to uvrstimo u jednainu dobit emo

Kw = c(H+) x c(OH-) = 1x10-14 (mol/l)2

Ova konstanta naziva se jonski produkt vode.

U istoj vodi na t= 25 C

c(H+)=c(OH-) = 1 x 10-7mol/l

c(H+) i c(OH-) u vodenim rastvorima slue kao kriterij za odreivanje kiselosti i bazinosti

log[c(H+) x c(OH-)] = log 1x10-14

log c(H+) + log c(OH-) =14 /(-1)

-log c(H+) + log c(OH-) = 14

Vrijednost negativnog logaritma c(H+) predstavlja pH a vrijednost negativnog logaritma c(OH-) je pOH

Ph= -log c(H+)

Poh = -log c(OH-)

Primjer:

Vodeni rastvor NaOH ima koncetraciju 1x10-4 ml/l . Koliki je pH i pOH rastvora?

Rjeenje:

NaOHNa+ + OH-

c(NaOH) = c(OH-)

pOH = -log c(OH-) = -log 10-4 = -(-4log10)=4

pH + pOH = 14

pH = 14-pOH = 14-4 =10

Primjer:

U 500 ml H2O dodato je 0,8 gr NaOH. Izraunati pH i pOH rastvora.

RJEENJE :

m(NaOH) = 0,8 gr

V= 500 ml = 0,5 l

M(NaOH) = 40 g/ml

pOH=?

pH= ?

c(NaOH) = m/V = m/MxV = 0,8gr/(4gr/mol x 0,5l) = 0,04 mol/l

c(OH-) = X c(NaOH) x z =

(ako nije dato za jak elektrolit uzima se 1)

z-broj hidroliziranih jona a uzima se 1

NaOHNa+ + OH-

c(OH-) = 1x c(NaOH) x 1 = 0,04 mol/l

pOH = -log c(OH-) = -LOG 0,04 = 1,4

pH = 14-pOH = 14-1,4 = 12,6



PUFERI

To su smjese slabih kiselina i njihovih soli ili smjea slabih baza i njihovih soli. Puferi su naprimjer:

CH3COOH + CH3COONa

H2CO3 + NaHCO3

NH4OH + NH4Cl

Vanije osobine pufera:

1. Koncentracija vodikovih jona c(H+) mijenja se neprimjetno razreivanjem ili koncentrisanjem, dakle

pH je priblino stalan

2. Koncentracija c(H+) i vodonini eksponent se ne mijenja kada se u pufernu smjesu uvodi jaka

kiselina ili jaka baza, naravno ne u pretjeranim koliinama.

Puferi se upotrebljavaju:

Kada se eli nekom rastvoru da odri priblino stalna c(H+) jona i pored razblaivanja ili

dodavanja kiseline ili baze

Kada se eli dobiti rastvor tano odreene c(H+) jona.

Da bi se mogao shvatiti znaaj pH u ivom organizmu potrebno je znati mehanizam dejstva pufera.

Ako bi rastvoru CH3COONa (so jake baze NaOH i slabe kiseline CH3COOH) dodali jaku kiselinu nede

dodi do naglog povedanja c(H+) jona jer se dodani H+ joni vezuju sa jonima acetata CH3COO- dodajudi

nedisocirane molekule slabe CH3COOH

H+ + Cl + Na + CH3COO- CH3COOH + Na

+ + Cl-

Jaka HCl (jako disocirana) prelazi u slabo disociranu CH3COOH ili velika kiselost HCl prelazi u malu

kiselost CH3COOH.

Tako isto:

Ako rastvoru NH4Cl (so slabe baze NH4OH i jake kiseline HCl) dodamo jaku bazu nede dodi do naglog

povedanja c(OH-) jona jer se dodati OH joni vezuju sa NH4+ jonima dodajudi nedisocirani NH4OH

K+OH- + NH4+Cl- NH4OH + K

++Cl-

Jako disocirani KOH prelazi u slabo disocirani NH4OH ili velika bazinost KOH prelazi u malu bazinost

NH4OH.

Dakle u smjesi sirdetne kiseline i CH3COONa sirdetna kiselina se opire povedanju c(OH-) jona (kada se

smjesi dodaje baza ) a Na-acetat povedanju c(H+) jona (kada se smjesi dodaje kiselina).

Dakle smjesa CH3COOH i CH3COONa je PUFER ili regulator jer odrava priblidno stalnu c(H+) jona pri

dodavanju baze ili kiseline.

Ako je

Poto je Kc- konstanta disocijacije (stalna vrijednost) iz izraza se vidi da c(H+) i c(OH-) zavise samo od

c(kiseline) i c(soli).



HIDROLIZA SOLI

Hidrolizom nazivamo razlaganje soli uticajem H+ ili OH- jona vode u bazu i kiselinu. Ako u H2O

rastvorima CH3COONa (so neutralna koja dobro disocira ,u rastvoru demo imati jone H+ ili OH- ,

CH3COO - , Na+ ).

H+ i OH- jona je mali jer voda slabo disocira. Kada se u rastvoru nau joni slabo disociranog

elektrolita kakav je CH3COOH on de se uvijek spajati i davati nedisocirane molekule tog elektrolita

da bi se udovoljilo konstanti disocijacije slabog elektrolita. U naem primjeru H+ i CH3COO -.

Poto u rastvoru ima malo H+ jona i velike koliine CH3COO- jona te de izvjesna koliina H+ jona se

spajati sa CH3COO u CH3COOH. Tj c(H

+) jona nije vie 10-7 ved je manja pa da bi jonski produkt vode

bio konstantan tj 10-14 mora se povedati c(OH-) jona pa rastvor pokazuje bazna svojstva usljed

hidrolize.

H+ + OH- + Na+ + CH3COO- CH3COOH + Na

+ + OH-

Iz reakcije se vidi da de reagovati H+ i CH3COO- jon a Na+ i OH- de ostati u rastvoru. Ako

posmatramo so nastalu od jake kiseline i jake baze naprimjer NaCl u rastvoru de biti mnogo jona Na+

i Cl- a sasvim malo jona H+ i OH-. Poto Na OH kao jak elektrolit nema konstantu disocijacije pa jon

Cl- nede se spajati sa H+ jonom jer HCl jaka kiselina nema konstantu disocijacije. Poto se Na+ i Cl-

ne spajaju sa H+ i OH- , koncentracija c(H+) i c(OH-) u rastvoru ostaju isti. Znai NaCl ne reaguje pa

djeluje neutralno.

ZAKLJUAK

Soli nastale od jake kiseline i jake baze ne hidroliziraju

Soli nastale od slabe baze i jake kiseline, odnosno slabe kiseline i jake baze nede znatno

hidrolizirati.

Soli postale od slabe baze i slabe kiseline imati de jaku hidrolizu ali rastvor nede biti ni kiseo ni

bazan

Nakon mnogih raunanja i primjene zakona o odravanju mase u konanici se moe izraunati po

izrazu:

Gdje je :

Kh konstanta hidrolize Kn - jonski produkt vode

Kd-konstanta disocijacije

Kh je veda ako je Kd manja , drugim rjeima hidroliza je veda ako su kiselina i baza slabiji.

c(H+) jon soli koji usljed hidrolize reaguje kiselo.

Hemija skripta

Documents