Gra a i označavanje elementarnih tvari đa i označavanje elementarnih tvari

Elementarne tvari u prirodi možemo naći u tri strukturna oblika:

1. Kao samostalne atome

Iako je atom građevna jedinica svih tvari, samostalnih atoma u prirodi je iznenađujuće malo. Naime, u prirodi samo elemente 18.sk PSE možemo naći u tom obliku; samostalni, neovisni slobodni atomi!. Koliko god to čudno zvučalo sve druge tvari građene su od struktura koje nastaju spajanjem atoma ili čestica sličnih atomu zvane ioni. Elementi 18.sk PSE poznati su po tome da ne reagiraju s drugim tvarima pa su ih ljudi prozvali plemeniti plinovi, a tako se zovu i danas. Dakle od svih tvari samo 6 vrsta elementarnih tvari u prirodi možemo naći kao samostalne atome. To su helij, neon, argon, kripton ksenon i radon. Dakle ako napišemo 126 He, to je oznaka za 126 atoma helija. I to stvarno postoji. Na slici 1. shematski ćemo prikazati samostalne atome npr. neona

Slika 1. Prikaz samostalnih atoma pomoću slika kuglica

Pod pretpostavkom da je na slici 43 takva atoma kemijska oznaka za skup atoma prikazanna Slici 1. bila bi 43 Ne.

2. Kao molekule.

Molekule su čestice koje se sastoje od više međusobno povezanih atoma nemetala. Značimolekula je strukturni oblik specifičan za nemetale. Ali naravno ne one 18.sk. PSE jer smo upravo rekli da njih nalazimo u obliku samostalnih atoma. Ostali atomi nemetala (osim ugljika) čine molekule, što znači da se više atoma povezuju. Kemičar će reći da između njih postoji kemijska veza. Većina elementarnih nemetala čini dvoatomne molekule. To su najmanje molekule jer ih čine samo dva međusobno povezana atoma. Krenimo redom. Dva samostalna atoma kisika prikazat ćemo na slici.

Slika 2. Slikovni prikaz dva samostalna atoma kisika

Kao što smo već naučili dva samostalna atoma kisika kemičar bi prikazao zapisom 2 O . Jedino što takvi samostalni atomi kisika ne postoje! Toliko se reaktivni da se odmah spajaju po dva u jednu česticu. Takva čestica zove se molekula kisika i kemičar bi ju prikazao kemijskom formulom O2 . Molekule pomoću crteža možemo prikazati na više načina.

Slika 3 a. Slika 3 b.

Slike 3a. i 3b. prikazuju modele molekula kisika pomoću kuglica. Primjetite naznačene kemijske veze na slici 3b.

Molekulu kisika građena od dva međusobno povezana atoma obilježavamo O2. Ovaj mali 2 iza simbola za kisik O, zove se indeks i on pokazuje od koliko je atoma građena neka molekula. Uz to ako iza bilo kojeg kemijskog simbola ide indeks tu ne može biti riječi o samostalnom atomu! Dušik u prirodi nalazimo također u obliku dvoatomnih molekula pa bioznaka za jednu molekulu dušika bila N2. Atomi dušika se pomoću modela dogovorno prikazuju kuglicama plave boje ( To nikako ne znači da su atomi dušika plavi, samo se tako prikazuju da bismo ih mogli lakše razlikovati kad ih crtamo.) Promotri slijedeću sliku:

Slika 4. Prikaz 7 molekula dušika. 7N2.

Da bi nastalo 7 molekula dušika potrebno je ukupno 14 atoma dušika jer za svaku molekulu trebaju dva atoma. Dvoatomne molekule čine i dugi nemetali osim kisika i dušika; vodik, fluor, klor, brom i jod.

Slika 5. Prikaz dvoatomnih molekula vodika, dušika, kisika, fluora, klora, broma i joda

Slika 6. Prikaz molekule fosfora i molekule sumpora

3. Kao kristalne rešetke

Znamo da ovakvu strukturu u prirodi imaju metali i od nemetala ugljik. Kristalna rešetka je puuuuno povezanih atoma istog kemijskog elementa u pravilnu strukturu. Pošto su atomi izuzetno malene čestice u najlakšem zrncu nekog metala npr. željeza ima ih strašno velik broj. Kako onda prikazati takvu strukturu. Ako bismo koristili isti način koji koristimo za obilježavanje molekula trebali bi prvo odrediti točan broj atoma u kristalnoj rešetki a zatim kristalnu rešetku prikazati kao npr. Fe1746250987342150649768 . No to se nikako ne čini kao praktičan način obilježavanja strukture građene od velikog broja atoma pa su se kemičari dogovorili da će sve kristalne rešetke koje su građene od velikog broja istovrsnih atoma obilježavati samo simbolom. Tako se dogovorno umjesto Fe1746250987342150649768 piše samo Fe.Ovo će u početku predstavljati mali problem jer sada Fe ima dvojako značenje:

jedan atom željeza (ne postoji samostalan u prirodi)Fe kristalna rešetka građena od puuuuno atoma željeza

Prikaz kristalne strukturu metala kroma možeš vidjeti na slici 7. Obrati pažnju na oblik kristalne rešetke i broj atoma koji su kemijskim vezama povezani sa susjednim atomima.

Slika 7. Prikaz malog dijela kristalne rešetke kroma. Atomi su prikazani kuglicama , a kemijske vezemeđu atomima žutim crticama.

Kristalne rešetke mogu imati vrlo različite oblike. Na slici 7., osnovno geometrijsko tijelo koje se ponavljalo kroz prostor je kocka. No, atomi npr cinka, kobalta i kadmija se slažu u nešto drugačiju rešetku. Jačina kemijskih veza, masa, veličina atoma kao i način slaganja atoma direktno su zaslužni za fizikalna svojstva kao što su gustoća, tvrdoća, elastičnost itd.Osim atoma cinka zanimljiv je i ugljik. Ugljik u prirodi možemo naći u tri oblika, od kojih su ti dva vrlo poznata. Jedan je grafit koji gradi srce olovke ili je glavni sastojak špiceva koje koristiš za svoju tehničku olovku. Drugi je dijamant. Kako onda može biti da su grafit i dijamant tvari građene od istih atoma? Pogađaš, bitan je način povezivanja tih atoma tj. oblik kristalne rešetke, jakost veza među atomima u rešetki, o čemu ćeš u drugom polugodištu učiti više.

Slika 8. Prikaz malog dijela kristalne rešetke cinka. Ovdje nema crtica koje prikazuju kemijske veze,ali veza je samo privlačna sila među čestica a ne crtice, pa je model zato točniji

Slika 9. Prikaz kristalnih rešetki grafita i dijamanta. Model precizno prikazuje načine povezivanjaatoma, ali zbog proporcija nerealno velike udaljenosti među atomima na ovom prikazu žrtvovan je

stvarni “izgled” ovih kristalnih rešetki.