Issuu on Google+

PONAVLJANJE(VEZE,KR|STAL|)

- 4. predavanje-

ZADACI: 1. Prikaliasocijaciju 3 molekuleetanola,C2H.OHI

2. Lewisovom prikaZi: simbolikom u se l i n uH, C IO.; a ) p e r kl o rnki b ) s i l i ka tni oi n ,S i O, a -!

3. Lewisovom simbolikom prikaZistvaranjeionskevezeu spojevima: a) kalcijeva sulfida,CaS ; b) berilryeva oksida,BeO ; c ) m a g n e zi j e va n i tri d aMg , rN , !

b) atomskiimolekulskikristali - tvariu kojimasu atomipovezanikovalentnom vezommogutvoritidvijevrste kristala:> atomskei molekulske kristale - gradevnielementiatomskihkristalasu atomi,a molekulskih molekule


[ 1 . ] a t omskikri sta l i - tvaris atomskomkristalnom re5etkom mogubitiizrazitotvrde,ali i mekane-> to cemovidjetina primjeruugljika - ugljikovi atominikadu prirodine dolazepojedinacno, negose na tisuceatoma udruZujei stvarakristale - alotropskemodifikacijeugljikasu.'grafit, dijamant i fuleren :> ALOTROPIJAiepojavada se istatvarjavlja u 2 ili vi\e strukturnaoblika - razlikeu svojstvimatih trijutvariuzrokovane su razliditimrasporedomugljikovih atomaunutarkristala: x u kristaludijamantasvakiugljikovatom povezanje kovalentnim vezamas cetiri :> jednuvelikumolekuluunutar susjednaugljikova atoma ditavastrukturapredstavlja kojesu kovalentne vezemeduugljikovimatomimaizuzetnojake(posljedica togaje da je dijamantnajtvrda tvar,najboljiizolatori te5kotaljiv) * u kristalugrafitaugljikoviatomivezanisu kovalentnim vezamatakoda tvoreravne slojeveatoma - unutarslojasvakijeatomvezans tri susjednaatomakojise povezujuu Sesterodla ne prstenove - od 4 elektronau valentnojljuski,kod ugljika,tri stvarajujake kovalentne vezes tri je najbliZa atoma,a detvrtielektron relativno slobodanpa on pripadaditavomslojucineci elektronski oblakkojise rasprostire iznadi ispodslojaStoga cineatomiugljika=> Z? tâ‚Ź elektrone kaZemoda su DELOKALIZIRANI i upravooni,kao i slabevan der Waalsove sile izmeduslojeva,odredujuposebnasvojstvagrafita - zbogdelokaliziranih grafitprovodielektridnu elektrona, strujui destose koristiza izraduelektroda - zbogslabihprivladnih silameduslojevima, mekanje i koristise za pisanje * kod fulerena(molekulaCuo)vezanoje 60 atomaugljikakojisu razmje5teni takoda 20 Sesterokuta pokrivapovr5inu i 12 peterokuta kugle - ovdjeugljikima neodekivana :> svojstva pri niskimtemperaturama ako mu se doda : malokalija, cezijaili rubidijaprovodielektridnu strujubez otpora SUPRAVODLJIVje; : izolatori izrazitotvrd medutim,distiCuoje po svojstvima slicandijamantu ZAKLJUeUJEMO:razlikasvojstavaalotropskih modifikacija ugljikaproizlaze iz razlicitog rasporeda ugljikovih atomaunutarkristalaodnosnomolekule - zbogjakihkovalentnih veza,taliStaivreli5tatvaris atomskomkristalnom strukturom vrlosu visoka - sve tvaritakvekristalnestrukture(osimgrafita),vrlosu tvrde,izolatorisuiskoro netopiveu svimotapalima

I l l . ] m o l e ku l skikri sta l i : su izgradeni od molekula - molekuleostajustabilneu dvrstom,tekucemi plinovitom stanju-> to je posljedica jakihkovalentnih vezameduatomimaunutarmolekule - takvekristalegradenpr.nekihalogenielementipridovoljnoniskojtemperaturi Qod jake, na sobnoj je temperaturi krutina pri i kod njega Waalsove su van der sile dok klor ie plin:> buducida u skupinipremadoljerastevolumenatoma,onda sobnoitemperaturi rastui vander Waalsoveprivladne sile):::> kakoto zakljuciti? Ako su molekuleili


je malatoplinska kristalivezanisamoslabomvander Waalsovom vezom,potrebna energijada svladatu vezu,tj. takvikristaliimajuniskotali5te.Nastala,pak,teku6afaza imaanalognoniskovreli5te. Dakle,tali5tei vreliSte da se ocijenevan der moguposluZiti Waalsovesileizmedudoticnihmolekula. Kakokod molekulskih tvaris porastom relativneatomskemaserastetaliStei vreli5tetvari,to opcenitovan der Waalsove privlacnesileizmedumolekularasfus porastomveliiine molekulei molekulskemase, odnosnos porastombroja elektronau molekuli. - molekulski kristalisu i kristalisumporagradeniod molekulaSu i kristalifosfora gradeniod molekulaPo - pritemperaturi se u kristalnoj od -57,6oC molekulske kristalegradii CO, (molekule plohai u vrhovimakocke:> kristalizira re5etkinalazeu sredi5tima u plo5nocentriranoj kubicnojre5etki) - atomiplemenitih plinovase medusobno ne spajajuu molekulezbogstabilne elektronske konfiguracije valentneljuske:> ipaku tekucemi dvrstomstanjumedutim atomimanastajuinducirani dipolikojiuzrokujuprivlacenje - privrloniskimtemperaturama plinoviprelazeu dvrstostanjei grade i plemeniti takoderplo5nocentriranu kubi6nureSetku - iakosu kristaliplemenitih plinovagradeniod atoma,ipakse obradujuskupas jer izmeduatomadjelujusamoslabevander Waalsove molekulskim kristalima, privladne silekao i izmedumolekulau molekulskim kristalima ZAKLJUeIMO:tvarimolekulske strukture mekane, netopiveili slabotopiveu su vodi,a topiveu organskim otapalima. Kakonemajuslobodnih iona,ni slobodnih privladnih ne provodeelektridnu elektrona, struju.Zbogslabihvan der Waalsovih sila, taliStai vreli5ta tvarimolekulske strukture su niska.

c) kristalimetala - gradevne jediniceu kristalima metalasu njihoviatomi,odnosnoionii izdvojeni elektroni - vecinametalatvorigusteslagaline:>ploSnocentrirane kubidneslagaline, heksagonske slagaline i volumnocentrirane kubidneslagaline - plo5nocentriranoj :> elementi pripada4 atoma(8 * + O * kubidnoj slagalini ]) + 11. skupinekristaliziraju u kubiinomsusfavu(elementarna celijaim je plo5nocentrirana kubicna slagalina) - svi alkalijskimetaliimajuza elementarnu celijuvolumnocentriranukubiinu slagalinui njojpripadaju2atoma(S * f + 1) - elementi12.skupineZn i Cd kristaliziraju susfavu:> elementarna u heksagonskom jer je prizme(s njomne radunamo celijaje { netsagonske u zadacima, prekomplicirana) - gustocumetalaodredujeosimmaseatomaivrstaelementarne celije ZAKLJUdIMO:metaliimajuvisokotali5teivreliSte, dobrisu vodi6itoplinei elektriciteta. Moguse kovati,valjatii izvladiti su sjajai netopiviu u Zice.Metalnog (samou tekucimmetalima) otapalima


plo5nocentrirana kocka.Duljina ZADATAK4. Kristalnu strukturu srebrapredodava izmedusredi5tanajbliZih celijeje 409 pm. lzradunaj bridaelementarne udaljenost atoma!

Polimorfija - kristalna je karakteristidna struktura i stalnaza vecinutvariu 6vrstomstanju:> ima tvarikojekristaliziraju u 2 ili vi5ekristalnih sustava :> pojavu da se ista tvar pojavljujeu viie kristalnihoblikapri promjeni vanjskihuvjeta (temperature i tlaka)zovemoPOLIMORFIJA - fizikalna svojstvapolimorfnih da su takvimtvarima tvarimogubititakorazlidita, danarazlidita imena,unatodistomkemijskom sastavu(npr.dijamantigrafit) - uzrokpolimorfije je u promjenimedusobnog rasporeda atoma,molekulaili iona,ali moZese temeljitii na promjenitipakemijskeveze ovisio Npr.SiO, javljase u prirodiu 3 osnovnapolimorfna oblika,dijastabilnost tlakui temperaturi, i kojine prelazelakojedanu drugi c-> kristobalit kremen,kvarc-870oc-r tridimit.=_1470o


6. KRISTALI

Ponovimo: k r is t ail

ionski kristali

molekulski kristali

t

t t

ioni

atomskl kristali

krrstali metala

t

t t

molekule

I

atomi

ionrmetalai elektronr

,/\

- tvrdrI krtr

- mekani

- velrkatvrdoca

visokotaliStei vreliSte

niskotaliStei vreliSte

v i s o k ot a l i S t iev r e l i 5 t e visokotaliStei vreliSte visokotaliStei vreliSte

dobrotopljiviu vodi i d r u g i mp o l a r n i m otapalrma

uglavnomnetopljivi u vodi.dobro toplliviu organskimotapalima

prakticnonetopljjvu s v i mo t a p a l i m a

praktianonetopljivu s v i mo t a p a l i m a , topllivu tekucim melailma

pri sobnoltemperaturi u ivrstom stanju

najie5ceplinovii tekucine,a ako su ivrste tvarilako su hlapljive

pri sobnoltemperatu' ri u ivrstom stanlu

pfl sobnojtemperatu- pri sobnojtemperatuil u cvrstom stanju ri u ivrstom stanju osim2ive

pokretljivi ioni u talini i otopiniprovode elektriinustruju

izolatorijer nema elektrickinabijenih aestica

rzorator Jernema slobodnihelektrona

dobar vodid elektricne strujejer izmedu sloJevapostoje delokalizirani elektroni

I

t

- mekan

- tvrdi i kovki

topljivisamo u t e k u c i mm e t a l i m a

d o b r iv o d i i i e l e k t r i cne strujeu cvrstomi tekucem stanjujer su elektroniu kristalu metalapokretljjva

t

_I- _


UVODU KEMIJSKIRAEUN

Masamolekulei relativnamolekulskamasa - masemolekula oznadavamo s mr - masemolekula su takomaleda ih ne moZemovagati:> Zdtonjihovemase,kao i maseatoma,usporedujemo jedinicommase,pri demu s unificiranom atomskom dobivamoRELATIVNUMOLEKULSKU MASU,M, . m. aX\ : -iM'.(x)

[x: spoj]

:u M, je broj kojipokazujekolikoje puta masamolekuleiliformulskejedinke vecaod unificirane atomskema se. - jediniceza M, nema,jerse dobivadijeljenjem dvajuistovrsnih velidina Npr.Napi5imoizraz za relativnu molekulsku masumolekuleCO, : M ' . ( C O2 )

m. (C,O2\

MasumolekulemoZemoizradunati zbrajanjem masaatomaiz kojihje molekula izgradena: m, (COr): m. (C)+ 2 m" (O) i akoto uvrstimou gornjiizraz,dobivamo:

m"(c)+2m"(o) M'(co2)i l i M , . ( c o:2+) m

* 2 J L f l i p o s t o l eI e: f l : A .

(Ol

(c) i-=:A'.(o) : A'.(C)+ 2 A,.(O) Dobijemo: Mr(CO2) - znaeida relativnu molekulsku masumoZemoizradunati izbrajanjemrelativnih atomskihmasaatomau molekuli ZADATAK5. lzradunaj relativnu molekulsku masuCO, na oba nadina,akoznamo d aj e m a s aj e d n emo l e ku l C e O2 7 3 ,079 x 10 27kg?

Brojnostjedinki - za oznatavanje brojaelementarnih 6esticarabilismo simbolN, gdjeje npr.N(p.) oznadavao brojprotona - oznakuN koristimoza oznaiavanjebrojnostijedinki - jedinkeu nekomuzorkumogubitiatomi,molekule, ioni,protoni,brojformulskih jedinki... - buducida atomeu nekomuzorkune moZemoizbrojati, to iemo ucinititakoda odredimomasuuzorkai podijelimo s masomjednogatomai dobijemobrojatomau uzorku:

N(X): ++ odnosno: m(X): N(X)* m. (X) m. (x) m(x): masauzorka; m" (x): prosjedna masaatoma] Irrrlxl: broj.tor" u uzorku; - akoje tvar(Y)gradena od molekula, ondavrijedi: m(Y): N(Y)+ m, (Y)


a masajedne vodeu uzorku3,343* 1022, ZADATAK6. Akoje brojmolekula lzradunaj masuuzorkavode! vode29,916x 10-249. molekule

Mnoiina tvari - u jednomgramutvariimavelikbrojatomaili molekula, Stoznadida i u kemijskim velikbrojjedinki(to namje te5koza ra6unati) reakcijama sudjeluje - zatoje dogovorenoda koliiinu tvariiskazuiemoMNOZTNOU - znakza mnoiinu ili koliiinuie n, a iedinicaie mol (oznaka:mol) :> MOLje mnoiina uzorkako| sadrii onolikojedinki kolikoima atomau 0,012kg izotopaugljika 12 - brojugljikovih BROJ(L) atomau 12 g ugljikaje 6,022* 1023:> AVOGADROV - znati,jedanmol atoma,molekula, jedinkiili bilokojihdrugihjedinki iona,formulskih brojtihjedinki sadrZiAvogadrov - dakle,brojnosti mnoZina Avogadrovom velicinepovezane tvarisu proporcionalne konstantom: N ( X ): L x n ( X ) : t L : # - brojiana vrijednostAvogadrovekonstantejednakaje Avogadrovombroiu,ali ima jedinicumol-1 - d a k l e mn , o Z i njae j e d n a ka :

N(X):Y - mnoZina tvariovisisamoo brojujedinkiu uzorkujer je L konstantna ZADATAK7. BrojnostmolekulaHrO je 3,344* 1022.Kolikaje mnoZinamolekula vode?

Molarnamasa - pomo6ufizidkevelidinekojunazivamomolarnamasa(M) povezujemo masui mnoZinu: '-/V\ T 1, gmot-t H(X): iin ( x ) I kgmol odnosno lJ L-

- molarnumasune nalazimou tablicama, iz relativne vecje moZemoizradunati mase. molekulske atomskemaseili relativne -'l l-i ' M(X): A'.(X) | gmol I

'; M(Y):M'.(Y)lsmot a-

.l-


ZADATAK8. lzradunaj molarnumasusumpornekiseline!

ZADATAK9. Kolikotrebaodvagatisrebrovanitrata,akoje za nekukemijskureakciju potrebno 0,5 molasrebrovanitrata?

Molarnivolumen - pri radus plinovitim volumennegomasu tvarima,mnogoje pogodnije odredivati - medutim,da bi mogliivolumenpovezati trebanajprijeupoznati s mnoZinom, ponaSanja plinovapri kemijskim osnovnezakonitosti reakcijama - jedanod prvihznanstvenika plinovabioje Gay- Lussac pona5anje kojije ispitivao :> podetkom19.st.je otkrioZAKONVOLUMNIHOMJERA(:>omjerivolumenakoji medusobno reagiraju ili nastajukemijskom reakcijom, su malicijelibrojevi,akose mjerenjaizvodepristalnomtlakuitemperaturi) - pravoobjaSnjenje Gay- Lussacovog zakonaje daoAvogadrokojije pretpostavio da najmanjedesticenekogplinanajdeSce nisuslobodniatomi,vec skupinemalogbroja : sitan) (lat.moleculus atoma:> te skupineatomanazvaoje MOLEKULE - na temeljuspoznajeo postojanju -> plinovi je molekula, Avogadro pretpostavio jednakihvolumenapri istojtemperaturi i tlakusadrZejednakbroj6estica,pa prematome i j e d n a k umn o Z i n p u l i n o va - 50 godinaposlijeje to prihvadeno, pa govorimoo AVOGADROVOM ZAKONU - po tom zakonumoZemospajanjeH, s O, ovakoprikazati:

:> jednak broj molekulabilo kojeg plina prijednakim uvjetimazauzimajednak volumen!! - sadje trebaloodreditivolumenplinakojisadrZiAvogadrov brojcestica,tj. volumen jednogmolaplina:> to je molarnivolumen(Vr) - molarnivolumenje fiziika veliiina odredenaomjeromvolumenaplina i mnoZine


- pri istoitemperaturii istomtlakumolarnivolumenjednakje za sve plinove: i] V- : f!pll!l-[m3mol, odnosno dm3mol n(ptin) L _l - pristandardnim uvjetima(s.u.)1 mol bilokojegplinazauzimat ce volumenod 22,4 dm3:> taj volumenzovemoSTANDARDNI MOLARNIVOLUMEN(Vln): n l2 ,4 d m3 mo l -1 Vl : v-l tq ti:2 m

n(plin)

- standardniuvjetisu temperaturaod 0o C i ilak od 101325pa ZADATAK10.lzradunaj volumenamonijaka pri s.u.akoje masaamonijaka100g1

I9 : +9 : -Y(X]ZAPAMTI: n(X): ' L M(X) Vm ZADACI: 1 1 .l z r ad u n ama j se nui d i ovo d i kau amonijevu fosfatu! 1 2 .Ko li koa to mab a krai mau p l ocicidimenzija 190mm* 95m mx 0,8mm ?Gustoc a j e b a k r a 8 ,9g cm-:2 1 3 .l z r a d u n amo j l a rn uma susre br aakoje masaatom asr ebr a1,7g* 1022gl 14.lzraeun{: a) brojkalcijevih iona, b) brojfosfatnihskupina u uzorkukalcijevafosfatamase3,42gr. DOMACAZADACA;-) G 1.lzradunaj: a) relativnu molekulsku masubakrova(ll) oksida b) relativnu molekulsku masuamonijeva sulfata c) masu8 molekulasumpornekiseline 2. |,zraeunaj a) brojmolekulakisika, b) brojatomakisika u 3 , 2m o l amo l e ku l ki a si ka l 3. lzradunaj: a) masusaharoze b) brojatomakisika u u z o r kusa h a ro ze (Cp H 2 2 O1 .,)mnoZine 2,00* 10 2 mola! 4. Za kolikoje putamasamolekule duSikave6aod masemolekule vodika?


predavanje_4