KEMIJA 1 (kemijski zakoni)2011

  • View
    383

  • Download
    1

Embed Size (px)

Transcript

KEMIJA S OSNOVAMA BIOKEMIJEProf.dr.sc. Marija Bujan Doc.dr.sc. Marko Vincekovi Opa

AnorganskaAnalitika Fizikalna Termokemija Elektrokemija Organska

Biokemija

LITERATURA OBAVEZNAKemijsko raunanje interna skripta Dr.sc.Ljubica umija: Kemijski elementi i spojevi (odabrana poglavlja) Dr.sc.Jelena Manitaevi: Organska kemija (odabrana poglavlja)

DODATNA (po izboru)M.Sikirica: Stehiometrija I.Filipovi i S. Lipanovi: Opa i anorganska kemija I, II L.Stryer: Biokemija (odabrana poglavlja)

Polaganje ispita!!!1. Uvjet za dobivanje potpisa: odraene vjebe i potpis iz vjebi 2. Ispit se sastoji od tri dijela (opa i anorganska, organska, biokemija). Ispit je pisani. Na usmeni ispit se pozivaju studenti koji su postigli manje od 60, a vie od 50 bodova. 3. Maksimalno je mogue postii 100 bodova, a za prolaz je potrebno 60 bodova. 4. Sumarna ocjena je aritmetika sredina ocjena (bodova) iz pisanog ispita, Ope i anorganske, Organske kemije i Biokemije.

TVARI I PROMJENE TVARIPojam TVAR govori o homogenosti grae tijela. Homogene tvari su npr. zlato, natrijev klorid, otopina modre galiceOtopina modre galice

Smjesa tvari oznaava heterogenu grau. npr. buka (vapno, pijesak, voda) mlijeko granit (kremen, glinenac, liskun) TVARI se, prema grai, dijele na homogene i heterogene. Heterogene smjese istih tvari Homogene iste tvari (kemijski elementi i spojevi) otopine (prividno homogeni sustavi)

Granit

Tvari

iste

Smjese

Elementi

Spojevi

Homogene

Heterogene

Heterogene tvari mogu se fizikim postupcima rastaviti na sastojkenpr. sedimentacija, centrifugiranje, filtracija, prosijavanje, izmuljivanje, ispiranje, kromatografija na papiru

Homogene tvari elementarne tvari i spojevi svaki njihov i najmanji dio ima isti sastav

Tvar moe biti homogena, a da nije stalnog sastava npr. otopine. Otopine se mogu rastaviti na iste tvari fizikim postupcima: destilacija frakcijska destilacija sublimacija kristalizacija

Sublimacija joda

Kristalizacija soli

Glavni tipovi kemijskih promjena Sinteza: 2Mg(s)+O2(g) 2MgO(s) Analiza: 2HgO(s) 2Hg(l)+O2(g) Jednostruka zamjena: Zn(s)+H2SO4(aq) ZnSO4(aq)+H2(g) Dvostruka zamjena: Na2SO4(aq)+BaCl2(aq) BaSO4(s)+2NaCl(aq)

iste tvari do kojih se dolo kemijskim ili fizikalnim putem su kemijski spojevi ili elementarne tvari koje imaju karakteristina svojstva: gustoa vrelite

tvrdoa talite

topljivost vodljivost

Elementarne tvari se uobiajenim kemijskim i fizikalnim metodama ne mogu dalje rastaviti. elementarne tvari i spojevi sastavljeni su od atoma kemijskih elemenata atom je najsitnija estica neke tvari koja jo zadrava sva svojstva te tvari

ELEMENTI U PRIRODIZemlja r = 6350 km 1. Jezgra BARISFERA (90% Fe, 10% Ni) nife 2. Pirosfera (prijelazna zona) 3. Litosfera vanjski ovoj (10 70 km) sial

LITOSFERA maseni udio elemenata Kisik (O) Silicij (Si) Aluminij (Al) eljezo (Fe) Kalcij (Ca) Natrij (Na) 46,5 % 28 % 8% 5% 3,5 % 3%

Kalij (K)Magnezij (Mg) Svi ostali elementi

2,5%2% 1,5 %

MATERIJA i ENERGIJASvemir je sastavljen od materije koja je neprestano u gibanju vrste materije tvari svojstva materije: masa i volumen Masa se mjeri teinom tj. privlanom silom kojom Zemlja privlai masu: G=F=mg G = teina m = masa F = sila privlaenja g = akceleracija sile tee

G1:G2 = m1 g : m2 g = m1 : m2Vaganjem odreujemo masu!!!

TEMELJNI KEMIJSKI ZAKON A.L.Lavoisier (18.st.)

Zakon o odranju mase pri kemijskoj reakciji ukupnamasa tvari koje reagiraju ostaje nepromijenjena pokus: - zagrijavanje kositra u zatvorenoj posudi - nakon reakcije kositra s kisikom masa reakcijske smjese je ista

A.L.Lavoisier u svom Laboratoriju

Kad bi se tonost Lavoisier -ovog eksperimenta mogla poveati za ~ 1011 puta, njegov zakon ne bi vie vrijedio potpuno i u svim sluajevima. Razlog: gotovo u svim kemijskim reakcijama oslobaa se ili vee energija A.Einstein (1879 1955): Teorija relativnosti (1905.) ZAKON EKVIVALENTNOSTI MASE I ENERGIJE

A.L.Lavoisier

E = m c2E = energija (J Joule) [1 cal = 4,17 J] m = masa (kg) c = brzina svjetlosti 2,998 108 m/s (3 108 m/s) Prema Einsteinovoj jednadbi ekvivalencije mase i energije, pri svakoj kemijskoj reakciji u kojoj dolazi do promjene energije, mora doi i do odgovarajue promjene mase.

Albert Einstein

Dakle, materija se u odreenim okolnostima pojavljuje u obliku: tvari energijeZAKON O ODRANJU MATERIJE objedinjuje oba zakona (Zakon o odranju mase i Zakon o odranju energije) Izvanredno velika energija odgovara izvanredno maloj masi! Gubitak mase je u stvarnosti zanemarivo malen, no osloboena energija je uvijek velika (ovo je neobino vano kod nuklearnih reakcija - eksplozija atomske bombe).

Joseph Proust (18 st.) francuski kemiar

ZAKON STALNIH OMJERA MASA odreeni kemijski spoj uvijek sadri iste kemijske elemente spojene u stalnom omjeru masa. Npr. analiza iste vode uvijek pokazuje 88,81% kisika + 11,19% vodika tj. 100g vode 88,81g kisika + 11,19g vodika

John Dalton (19 st.) engleski kemiarZAKON UMOENIH OMJERA MASA kad dva elementa tvore vie nego jedan kemijski spoj, onda su mase jednog elementa u jednostavnim umnoenim omjerima (1:2:3 ) s masom drugog elementa Primjer : 5 duikovih oksida N2O 57 g kisika 100 g duika NO 114 g kisika 100 g duika N2O3 171 g kisika 100 g duika NO2 228 g kisika 100 g duika N2O5 285 g kisika 100 g duika 1:2:3:4:5

J.B.Richter (18 st.) njemaki kemiarZAKON SPOJNIH MASA Mase dviju elementarnih tvari koje reagiraju s nekom treom elementarnom tvari, iste mase reagiraju i meusobno, a isto tako i s nekom etvrtom tvari jednake i odreene mase. Npr. 1 g vodika spaja se s 3 g ugljika u metan, a s 8 g kisika u vodu. Dakle, 3 g ugljika moraju reagirati s 8 g kisika. Stvarno, tako nastaje CO2!Mase elementarnih tvari koje ulaze u meusobne kemijske reakcije nazivaju se spojnim masama (ili ekvivalentnim masama). - uveo je naziv STEHIOMETRIJA

Daltonova teorija atoma Atomi vrlo sitne, nedjeljive estice (gr. Atomos = nedjeljiv) [Leukip i Demokrit] Otkrie zakona kemijskog spajanja (poetkom 19 st.) omoguilo je Daltonu da postavi teoriju atoma kao realnih estica materije

Postavke Daltonove atomistike teorije1. Atomi su realne najsitnije estice elementa koje mogu sudjelovati u kemijskoj reakciji i dalje se ne mogu dijeliti 2. Atomi jednog te istog elementa imaju istu masu i ista svojstva (jo nisu bili poznati izotopi) 3. Atomi razliitih elemenata imaju razliita svojstva i razliite su mase 4. Kemijski spojevi nastaju spajanjem atoma elemenata u omjeru malih cijelih brojeva ( 1:1, 1:2, ).

Relativna atomska i molekulska masa Dalton, 1808. god. na osnovi atomske teorije pokuao je odrediti relativne atomske mase voda spoj kisika i vodika uzeo je vodik kao jedinicu i prema njoj odreivao relativnu atomsku masu kisika i ostalih elemenata dobivene vrijednosti Dalton je nazvao atomske teine budui da su mase elemenata odreivane prema vodiku kao najlakem elementu: relativne atomske (Ar) mase relativne molekulske (Mr) mase

1900.g. za odreivanje relativnih atomskih masa kao baza je uzet kisik Ar(O) = 16 1929.g. otkrivena su tri stabilna izotopa kisika s masenim brojevima 16, 17 i 18 pokazalo se da kisik nije pogodan kao baza za odreivanje relativnih atomskih masa

IUPAC meunarodna unija za istu i primijenjenu kemiju- izabrana je nova baza za odreivanje relativnih atomskih masa: nuklid12C

- NUKLIDI: neutralni atomi nekog elementa koji imaju jednake atomske i masene brojeve ISTI SASTAV JEZGRE

Definicije!Relativna atomska masa elementa (Ar) :omjer prosjene mase odreenog atoma (ma) i 1/12 mase atoma nuklida 12C.

Relativna molekulska masa spoja (Mr):pokazuje koliko je puta masa odreene molekule vea od 1/12 mase atoma nuklida 12C.

Unificirana atomska jedinica mase (u):masa koja odgovara 1/12 mase atoma 12C - iznosi u=1/(12ma12C)=1,6605 10-27kgAr = ma (prosjena masa atoma) / (1/12 m12C) (jedinica atomske mase u = 1,6605 10-27kg)

APSOLUTNA MASA ATOMA ma = Ar u

APSOLUTNA MASA MOLEKULE

m m = Mr u

MOL jedinica za mnoinu (koliinu) tvariMol je ona koliina (mnoina) definirane kemijske formule koja sadri toliko jedinki koliko ih sadri 0,012 kg 12C.

n = m/MM = m/n molarna masa je omjer mase iste tvari i mnoine tvari

A [g/mol]

M [g/mol]

Ar (H) = 1,007 A (H) = 1,007 g/mol

neimenovani broj 1 mol atoma vodika

Mr (H2O) = 2 Ar(H) + 1 Ar(O) = 2 1,007 + 16 = 18,014 Mr (H2O) = 18,014 relativna masa je neimenovani broj M (H2O) = 18,014 g/mol

ma(H) = Ar u = 1,007 1,66 10-27ma = 1,674 10-27kg mm(H2O) = Mr (H2O) u = 18,014 1,66 10-27kg

mm(H2O) = 29,90 10-27kg

6,022 1023 AVOGADROV BROJ: 6,022 1023

AVOGADROVA KONSTANTA: 6,022 1023mol-1-Avogadrov broj estica u 1 molu tvari 1 mol kisika - n(O) 1 mol vodika - n(H) 6,022 1023 atoma Amadeo Avogadro

1 mol bakra - n(Cu)1 mol kisika - n(O2)

1 mol vodika - n(H2)1 mol vode - n(H2O)

6,022 1023 molekula

1 mol (H2) = 2 6,022 1023 atoma vodika 1 mol (O2) = 2 6,022 1023 atoma kisika 1 mol (H2O) = 3 6,022 1023 atoma vodika i kisika Mnoina tvari n = N/L N broj atoma, molekula, iona, tj. jedinki - BROJNOST L Avogadrova konstanta (ili NA) Primjer: Kojoj mnoini odgovara 3,011 1020 atoma vodika? N(H) = 3,011 1020 n (H) =? n = N/L = 3,011 1020/(6,022 1023 mol-1)= 0,5 10-3 mol n = 5 10-4 mol

KEMIJSKE FORMULE1. 2. EMPIRIJSKA kemijska formula prikazuje najmanji omjer atoma (elemenata) u molekuli. PRAVA kemijska formula prikazuje vrstu i broj atoma koji grade tu formulu.

3.

STRUKTURNA kemijska formula prikazuje kako su atomi meusobno prostorno povezani u molekuli.C6H6 CH empirijska C6H6 prava strukt