Upload
brunelleschi1993
View
338
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
1/62
SVEUILITE U ZAGREBU
Rudarsko-geoloko-naftni fakultet
Zavod za kemiju
VJEBE IZ KEMIJE(Za internu upotrebu)
ZAGREB, 2009. god.
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
2/62
1
1. UVOD U VJEBE
Za uspjeno izvoenje praktinog rada u kemijskom laboratoriju, potrebno jepoznavanje teorijskih zakonitonitosti. Skripta sadri teorijske osnove s ciljemsaetog pregleda gradiva za kolokvije i pomo pri donoenju zakljuaka i
rjeavanju zadataka nakon izvoenja pokusa. U prilogu skripte nalaze se Radnilistovi koje student popunjava na vjebama i Pripreme za vjebe koje sadreodreeni broj pitanja za svaku pojedinu vjebu koja e omoguiti studentukvalitetnu pripremu za ulazni kokokvij.
Izvoenju vjebi mogu pristupiti studenti nakon poloenog ulaznog kolokvija.Studenti izvodi samo one pokuse koji su predvieni programom vjebi.
1.1.OSNOVNA PRAVILA RADA U LABORATORIJU
Kako bi se izbjegle nesree (trovanja, ozljede, poari, eksplozije i sl.) kod rada ulaboratoriju, treba se pridravati osnovnih pravila rada u laboratoriju :
Ne donositi hranu i pie u laboratorij. Ne piti iz laboratorijskog posua. Paljivo raditi s laboratorijskim priborom, naroito staklenim. Prije upotrebe laboratorijskih kemikalija, potrebno je provijeriti naziv,
formulu i koncentraciju.
Razlivene kemikalije po koi odmah isprati velikom koliinom vode i popotrebi neutralizirati (kiseline s razrijeenom otopinom amonijaka inatrijeva hidrogenkarbonata, a luine s razrijeenom octenom kiselinom).
Ako kemikalija dospije u oko, odmah ga isprati pod laganim mlazom
vode. Nikada ne dodavati vodu u koncentriranu kiselinu, ve polagano i uz
mijeanje ulijevati kiselinu u vodu niz stijenku posude ili stakleni tapi. Razlivene kemikalije po stolu odmah oistiti. Ne zagrijavati predmete od obinog stakla (menzure,reagens flaei sl.), a
prilikom zagrijavanja predmeta od kemijskog stakla koristiti stalak i
mreicu. Razvijanje plinova ili para vriti u digestoru. Kod zagrijavanja otopine u epruveti, otvor epruvete ne okretati prema sebi
ni prema susjedu, jer moe doi do naglog prskanja otopine. Vrue predmet uzimati pincetom, laboratorijskim klijetimaa ili
hvataljkama (po potrebi pomonim sredstvima, krpom, papirom,gumenenom cijevi) i sl.).
Zapaljive materijale drati to dalje od otvorenog plamena ili drugogizvora topline.
Vrue predmete (plamenik, loni za arenje i sl.) nikada ne stavljati uradni stol.
Sve kemikalije se mogu smatrati otrovnima. Naroito su otrovni kalijev cijanid ispojevi arsena i ive, zatim spojevi bakra, olova, kroma, barija i stroncija. Odorganskih su spojeva naroito otrovni neki alkaloidi (npr. brucin), metilni alkohol,
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
3/62
2
benzen, anilin i dr. Vrlo su otrovni plinovi sumporovodik, klor i nitrozni plinovi.
Opasnost trovanja ovisi o primljenoj dozi. Otrovi mogu doi u organizam prekokoe, dinih organa, hrane, cigareta i sl.
Potencijalno opasne tvari nose oznake upozorenja (slovo R i broj) koje se
odnose na vrste opasnosti koje postoje ili mogu nastati u prometu otrova i prirukovanju otrovima. Oznake obavijesti odnose se na mjere koje se moraju
primijeniti pri rukovanju kemikalijama (slovo S i broj).Najvanije oznake upozorenja i obavijesti navedene su u tablici 1.
Tablica 1.Oznake upozorenja i obavijesti i njihova znaenja.
Oznaka Znaenje
R 2Udarac, trenje, vatra ili drugi izvori zapaljenja mogu
uzrokovati eksploziju
R 7 Moe uzrokovati poarR 10 Zapaljivo
R 14 Burno reagira s vodom
R 21 tetno u dodiru s koom
R 22 tetno ako se proguta
R 23 Otrovno ako se udie
R 34 Izaziva opekotine
R 14/15 Burno reagira s vodom i razvijaju se vrlo lako zapaljivi plinovi
R 20/22 tetno ako se udie i ako se proguta
R
26/27/28Vrlo otrovno ako se udie, u dodiru s koom i ako se proguta
R
36/37/38Nadrauje oi, dini sustav i kou
S 3 uvati na hladnom mjestu
S 15 uvati od topline
S 16 uvati odvojeno od izvora paljenja - zabranjeno puenje
S 17 uvati odvojeno od zapaljivog materijala
S 24 Sprijeiti dodir s koom
S 25 Sprijeiti dodir s oima
S 29 Ne izlijevati u kanalizaciju
S 36/39Nositi odgovarajuu zatitnu odjeu i zatitna sredstva za oi-lice
S 37/39 Nositi zatitne rukavice i zatitna sredstva za oi-lice
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
4/62
3
Pri upotrebi laboratorijskih otopina, vano je slijedee:
Nikada ne unositi neiste predmeta (tapia, pipeta, lica i sl.) u flae sotopinama
Suvinu koliinu otopine nikada ne vraati u matinu otopinu. Nakon upotrebe, flau odmah zaepiti (ako se ep odlae na stol, treba ga
okrenuti na njegovu vanjsku stranu).
Prije naputanja laboratorija svaki je student duan :
Oprati laboratorijsko posue (prvo seposue ispere vodovodnom vodom,zatim otopinom deterenta uz pomo etkice, nakon toga se opet dobroispere vodovodnom vodom, i na kraju destiliranom vodom; laboratorijsko
se posue nakon pranja ne brie). Oistiti svoje radno mjesto i vratiti predmete pojedinanog i zajednikog
inventara na njihovo mjesto.
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
5/62
4
1.2.OSNOVNI LABORATORIJSKI PRIBOR
STAKLENI PRIBOR
Vei dio laboratorijskog pribora izraen je od stakla. Prednost stakla prema drugimmaterijalima je u tome to je prozirno, kemijski otporno (osim prema jakim luinama ifluoridnoj kiselini) i lako se isti. Nedostatak mu je to je neotporno na udarce i lako selomi. Takvo staklo se naziva kemijsko staklo.
Pribor izraen od kemijskog stakla ima oznake proizvoaa, npr. Boral, Pyrex, Jena,Duran. Kemijsko staklo je otpornije prema utjecaju kemikalija i naglim temperaturnim
promjenama od obinog stakla. Predmeti od kemijskog stakla mogu se zagrijavati prekomreica i raznih ureaja za zagrijavanje (vodene, uljne ili pjeane kupelji i sl.)Pribor najee izraen od kemijskog stakla: ae, epruvete, tikvice, pipete, birete,hladila.
Iz obinog stakla najee se izrauje slijedei laboratorijski pribor: razne boce, lijevci,satna stakla, menzure, posudice za vaganje, eksikatori i sl. Taj se pribor ne smije
zagrijavati.
A B
Slika 1.A) Stakleni pribor: aa, Erlenmeyerova tikvica, menzura i odmjerna tikvica.B)Porculanski pribor: Bchnerov lijevak i tarionik.
PORCULANSKI PRIBOR
Porculan je u odnosu na staklo otporniji na udarce i promjenu temperature. Od
porculana se najee izrauje slijedei laboratorijski pribor: zdjelice, lonii, tarionici,lijevci, ploice i sl.Porculanske zdjelice i lonii mogu se izravno zagrijavati
plamenikom.
METALNI PRIBOR
Od eljeza, nikla, platine, srebra, aluminija i nekih legura izrauju se lonii, zdjelice,pincete, liice, laboratorijska klijeta, stezaljke, tipaljke, mufe, stalci, tronoci i sl.
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
6/62
5
PRIBOR OD OSTALIH MATERIJALA
Od ostalih materijala koriste se najee: drvo, azbest, pluto i guma, te plastika koja jezbog izvrsnih svojstava i relativno niske cijene sve vie zastupljena u kemijskimlaboratorijima. Takav pribor moe biti izraen iz jednog ili vie materijala. Najee se
koriste slijedee vrste ovog pribora: stalci za epruvete, gumenecijevi, mreice mreicei ploe, trokuti za arenje, epovi i sl.
1.3. PRIBOR, METODE I OBRADA UZORAKA NA VIIMTEMPERATURAMA
U kemijskom se laboratoriju esto javlja potreba da se uzorci griju na vie temperatureradi suenja, zagrijavanja ili arenja uzorka. Za to se koristi odreeni laboratorijski
pribor: plinski plamenici, elektrini suionici, razne grijae ploe, kupelji i elektrinepei
BUNSENOV PLAMENIK
U laboratoriju se najee koristi Bunsenov plamenik u kojemu obino izgara plin izgradske mree (po sastavu pretenometan) ili, rjee, tzv. tekui plin u bocama (stlaenasmjesa propana i butana).
Slika 2.Bunsenov plamenik i temperature u pojedinim zonama plamena.
Bunsenov se plamenik sastoji od dimnjaka, postolja i sapnice (dizne). Dovod zraka se
regulira okretanjem metalnog prstena na dimnjaku, na kojem su simetrino izbuena dvaotvora.
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
7/62
6
Rad s Bunsenovim plamenikom: otvori se dovod plina a zatvori se dovod zraka. Plin se
zapali na vrhu dimnjaka. Zatim se postepeno poveava dovod zraka dok se ne postignepotpuno izgaranje plina, tj. kada je plamen skoro bezbojan i utei. U njemu sezapaaju tri razliite zone:
unutarnja zona (300350 C)u ovoj se zoniplin mijea sa zrakom
srednja ili redukcijska zona (500 550 C) nepotpuno izgaranja plina zbogogranienog dotoka zraka. U ovom se dijelu plamena nalaze produkti raspadanja
plina (CO, H2, N2, CO2) kbog kojih zona djeluje redukcijski.
vanjska zona ili oksidacijska (iznad 1300 C): plin potpuno izgara uz dovoljnukoliinuzraka te se razvijaju najvie temperature.
Plamenik se gasi zatvaranjem plinskog ventila. Po dananjim propisima svaki plamenikmora imati termolanak koji automatski zatvara dovod plina ako se ugasi plamen. Uz
preveliki dovod zraka i slabi dovod plina plamen uskoii plin u tom sluaju izgara nasamoj sapnici. To se pozna po jakom utanju i naglom zagrijavanju plamenika. U tomsluaju treba odmah zatvoriti dovod plina, ohladiti plamenik i zatim ga pravilno zapaliti.
KUPELJI
Za zagrijavanje na stalnoj temperaturi kroz due vrijeme koriste se razliite vrste kupeljiposude napunjene nekim medijem koji prenosi toplinu plamena ili elektrine grijalicena uzorak i odrava temperaturu.
Vrste kupelji:
vodena kupelj: najvia temperatura je odreena vrelitem vode (100 C). Boljeizvedbe vodenih kupelji su protone s regulacijom visine vode.
uljna kupelj: za zagrijavanje do 200 C. Napunjene su mineralnim uljem(parafinskim ili silikonskim). Zbog mogunosti zapaljenja ulja, ove se kupkezagrijavaju iskljuivoelektrinim putem.
pjeana kupelj: metalna posuda napunjena pijeskom koji se zagrijava do oko350 C.
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
8/62
7
2. VJEBE
2.1. HOMOGENE I HETEROGENE SMJESE
Smjesa je kombinacija dvaju ili vie tvari u kojima tvari zadravaju svoja kemijska
svojstva i mogu se odijeliti fizikim postupcima. Smjese nemaju stalan sastav.U heterogenim smjesama sastojke se moe jasno razlikovati golim okom ilimikroskopom. Primjeri prirodnih heterogenih smjesa su mnoge prirodne stijene (granit,
bazalt),
U homogenim se smjesamasastojke se ne moe vidljivo razluiti, a sastav i svojstva sujednaki u cijelom volumenu smjese. Homogene smjese su:
- prave otopine kod kojih razlikujemo otopljenu tvar i otapalo (npr. otopina
eera u vodi, morska voda voda je otapalo, a eer, odnosno morska sol suotopljene tvari)
- smjese tekuinakoje se potpuno mijeaju (npr. nafta smjesa ugljikovodika,
medicinski alkoholsmjesa alkohola i vode)- vrste otopine kristali u kojima su jednoliko rasporeeni strani atomi (npr.legure smjese dvaju ili vie metala kao to su bronca, mjed te zlato istoeispod 24 karata)
- plinske smjese(zrak78 % duik, 21% kisik i 1 % drugi plinovi)
I homogene i heterogene smjese mogu se odreenim postupcima rastaviti na iste tvari koristei razliita njihova svojstva. Takve postupke nazivamo frakcioniranjem jer odsmjese izdvojimo jedan dio, tzv. frakciju. Najeipostupci kojima se odjeljuju sastojcihomogenih i heterogenih smjesa su: sedimentiranje, dekantiranje, filtriranje, destilacija,
sublimacija, kromatografija...
POSTUPCI ODJELJIVANJA SASTOJAKA HETEROGENIH SMJESA
Sedimentiranje i plivanjesu postupci odjeljivanja sastojaka smjese tekuine i krutinana temelju njihove razliite gustoe pri emu jedan ili vie sastojaka padnu na dno(sedimentiraju), dok drugi isplivaju na povrinu. Odvajanje se moe ubrzaticentrifugiranjem. Uklanjanje tekuine iznad taloga odlijevanjem naziva sedekantiranjem.
Filtriranje je postupak kojim se odjeljuju krutina od tekuine na temelju razliiteveliine estica. Koriste se filteri izraeni od porculana, stakla, pergamenta (ultrafiltri) idrugih poroznih materijala, a najee papira (filter-papir). Pore proputaju tekuinu, a
na filteru zaostaje talogako su njegove estice vee od pora filtera. Bistra profiltriranatekuina je filtrat. Veliina pora na filteru izabire se prema vrsti taloga. Obino seveliina pora oznauje obojenim trakama na ambalai filter-papira: zelenom, plavom,utom, bijelom i crnom. Najmanju veliinu pora ima filter-papir oznaen zelenom
bojom, a najveu oznaen crnom bojom. Kada se talog eli sauvati za daljnjukvantitativnu analizu, koristi se papir koji zagrijavanjem u porculanskom loniu izgori
bez ostataka pepela (kvantitativni ili bespepelni papir). Filtriranje se moe ubrzatikoritenjem naboranog filter-papiraili Bchnerova lijevkas vakuumskom crpkom.
Filter-papir za filtriranje s obinim lijevkom priprema se kako je prikazano na slici3.Veliina papira izabire se prema veliini lijevka gornji rub filtera mora biti oko 1 cm
nii od ruba lijevka. Filter za Bchnerov lijevak je okrugao i ravan, velik toliko dapokriva rupice na dnu, ali se ne die uz stijenke lijevka(slika 4).
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
9/62
8
Slika 3. Slaganje filter-papira za filtraciju obinim lijevkom iaparatura za filtriranje.
Slika 4. Aparatura za filtraciju uz pomoBchnerova lijevka uz snieni tlak.
Sublimacija je izravan prijelaz tvari iz krutog stanja u plinovito, bez tekuegmeustanja. Tvari se sublimacijom mogu odijeliti tako to se smjesa zagrije, tvari kojelako sublimiraju prijeu u plinovito stanje, a zatim ponovo u kruto u hladnijem dijeluaparature. Primjeri tvari koje izrazito sublimiraju: jod, led (inje nastaje kondenzacijom
izravno iz vodene pare), sumpor, naftalen, kruti ugljikov dioksid (tzv. suhi led).
Slika 5. Aparatura za sublimaciju.
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
10/62
9
POSTUPCI ODJELJIVANJA SASTOJAKA HOMOGENIH SMJESA
Destilacija je postupak odjeljivanja sastojaka tekue homogene smjese koji se temeljina razliitim vrelitima pojedinih sastojaka. Prilikom destilacije smjesa se zagrijava,tekui sastojciisparavaju prema rastuem vrelitu, njihove pare prolaze kroz hladilo tese odvojeno kondenziraju kao kondenzatili destilat.Ako sastojci imaju bliska vrelita
primjenjuje se frakcijska destilacija u posebno izraenim kolonama mnogo putauzastopce ponavlja se destilacija dok se sastojci potpuno ne odvoje
Tablica 2.Osnovne frakcije dobivene frakcijskom destilacijom nafte u rafinerijama.
FrakcijaPriblino vrelite
/ CBroj ugljikovih atoma u
molekuli
benzini
petroleter 4080 C4C13
laki benzin 80140 | |
teki benzin 140180 | |
petrolej
(kerozin)
rasvjetni
petrolej
180250 C10C16
traktorsko
ulje
150280 | |
plinskoulje
parafin 250350 C16C20
parafinsko
ulje
| | | |
lako mazivo
ulje
| | | |
ulje za
loenje | | | |
maziva ulja < 350 (uz snienitlak)
> C20
bitumen (asfalt) polukruti ostatak > C25(policikliki)
petrol-koks kruti ostatak | |
Naftaje jedino prirodno tekue gorivo, homogena smjesa ugljikovodika, ponekad sprimjesama drugih tvari. Ugljikovodika u uvijek ima vie od 50 % (obino oko 95 %).Frakcijskom destilacijom u rafinerijama odvajaju se spojevi bliskog vrelita koji nemoraju imati slinu kemijsku strukturu. Pojedini spojevi, ako je potrebno (npr. zakemijsku industriju), mogu se izolirati dodatnim destilacijama ili nekim drugim
postupcima. Nafta koja sadri vie laganih ugljikovodika ima manju gustou idestilacijom daje veu koliinu laganih derivata (benzina).
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
11/62
10
Slika 6. Aparatura za destilaciju.
Ekstrakcija je postupak kojim se odjeljuju tvari na temelju razliitih topljivosti uotapalima koja se ne mijeaju (tj. postoji jasna granica izmeu dvaju otapala). Pojedinisastojci smjese koncentriraju se u otapalu u kojem su topljiviji. Kao otapala se najeekoriste voda i neko organsko otapalo, npr. kloroform, tetraklormetan, eter.
Ekstrakcija se izvodi u lijevku za odjeljivanje (slika 7). Otapalo vee gustoe moe seispustiti iz lijevka otvaranjem pipca.
Slika 7.Lijevak za odjeljivanje.
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
12/62
11
2.2. MJERENJE VOLUMENA I MASE
MJERENJE VOLUMENA
Osnovna mjerna jedinica volumena, V, u SI-sustavu mjernih jedinica je kubini metar,simbol m3.
[V]SI= m3
Osim te doputena je i esta u uporabi tisuu puta manja mjerna jedinica litra, simbol lili L. Obje jedinice mogu se koristiti s decimalnim prefiksima mili- (m), mikro- () idrugima. Odnosi izmeu jedinica su:
1 m3= 1000 dm3 (kubini decimetar)
1 dm3= 1 L = 1000 ml (mililitar)
1 ml = 103L = 103dm3
U laboratoriju za mjerenje volumena tekuina slui odmjerno posue: menzure, pipete,
birete, odmjerne tikvice. Posue je badareno na uljev (to znai da sadri naznaenivolumen tekuine) ili izljev (naznaeni volumen se dobije izlijevanjem tekuine izodmjerne posude). Menzure, pipete i birete badarene su na izljev, a odmjerne tikvicena uljev. Odmjernim posuem nikada se ne mjeri volumen vruih tekuina i ne smije sesuiti na povienoj temperaturi. Osim to visoka temperatura moe izazvati pucanjestakla, doi e do deformiranja posude i promjene volumena.
Vrlo je vano pravilno oitati razinu tekuine u odmjernoj posudi. Posue je badarenotako da se donji rub meniskusa tekuine (zakrivljenost povrine tekuine na granici sazrakom) mora podudarati s oznakom na posudi (slika 8.A). Pri odmjeravanju se
menzuru, pipetu ili odmjernu tikvicu dri u razini oiju.
A BSlika 8. A. Pravilno oitavanje razine tekuine uodmjernoj posudi: meniskus se nalazi na crtici koja
oznaava 43ml. B. Oitavanje volumena u Schelbachovojbireti.
Volumen se moe odrediti grubo ili fino. Za grubo odreivanje volumena koriste sestaklene ili plastine menzure. Za fino odreivanje upotrebljavaju se pipete, birete iodmjerne tikvice.
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
13/62
12
Pipete mogu biti graduirane i trbuaste. Graduirane slue za odmjeravanje razliitihvolumena, ali nisu tone kao trbuaste. Trbuastim se pipetama moe odmjeriti samovolumen koji je naznaen na proirenom dijelu pipete. Tekuina se iz pipeta neispuhuje, nego se pipeta prisloni uz stijenku posude i ostavi da se ocijedi. ista voda idruge bezopasne tekuine mogu se u pipetu usisati ustima. Otrovne i nagrizajue
tekuine usisavaju se propipetama.Biretesu staklene graduirane cijevi koje zavravaju ili staklenim pipcem (tada slue zakisele i neutralne otopine) ili gumenom cijevi koja se zatvara sa tipaljkom (slue zalunate otopine jer jake luine nagrizaju staklo).Schelbachova bireta sa stranje straneima plavu liniju na bijeloj pozadini. Zbog loma svjetlosti, u podruju meniskusa plavase linija stanjuje u obliku dva nasuprotna iljka. Razina tekuine oitava se premamjestu dodira iljaka (slika8.B).
Odmjerne tikvicesu ravnoga dna i dugakog, uskog vrata ravnog su dna i imaju dug iuzak vrat na kojem je ugravirana prstenasta oznaka. Na tijelu tikvice je ispisan volumen
tekuine koji sadri tikvica kad se ispuni tekuinom do oznake. Odmjerne tikvice slue
za pripremu otopina odreenih koncentracija te u kvantitativnoj kemijskoj analizi.
A B
Slika 9.A. Odmjerno posue: a) menzura, b) trbuasta pipeta, c) graduiranapipeta, d) bireta i e) odmjerna tikvica. B. Pravilno dranje pipete(kaiprstom!).
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
14/62
13
MJERENJE MASE
Osnovna mjerna jedinica mase, m, u SI-sustavu mjernih jedinica je kilogram, kg.
[m]SI= kg
Decimalne jedinice mase izvode se iz jedinice gram, g. To su dekagram (dag), gram (g),
miligram (mg), mikrogram (g). Odnosi izmeu jedinica su:
1 kg = 100 dag = 1000 g = 106mg = 109g
1 g = 103mg = 106g = 107dag = 109kg
Za mjerenje mase (vaganje) slue laboratorjske vage(slika 9). Tehnike vageslue zagrubo odreivanje mase. Njihova osjetljivost iznosi 0,01 g. Za finija mjerenja slueanalitike vage (osjetljivost im je 0,001 g ili vea). Analitike vage se nalaze u
posebnoj prostoriji, vagaonici, zatiene od vibracija i praine, a izvedenesu u oblikuormaria s vratacima u koji se stavlja vagani uzorak kako bi strujanje zraka to manjeometalo rad vage. Vage su veinom elektroniki kontrolirane, tj. ne koriste se utezi, amasa izvaganog uzorka odita se na ekranu.
Pravila koritenja vage: na vagu se ne smiju stavljati vrui, mokri ili neisti predmeti uzorci se ne stavljaju izravno na zdjelicu vage, ve u prethodno odvagane
posudice za vaganje, laice od papira ili stakalca uzorci se stavljaju polagano to blie sreditu zdjelice vage vaga se smije optereivati samo do dozvoljene granice za pojedinu vagu, a taj se
podatak daje uz vagu
vae li se uzastopno dva ili vie uzoraka, koristi se ista vaga rezultat mjerenja se zapisuje u laboratorijski dnevnik, tj. Radne listove, a onda
uklanja predmet s vage
ne smiju se vagati vrui predmeti (osim to toplina moe nakoditi vagi, mijenjase uzgon i time pritisak tijela na podlogu)
ako je vaga mokra, oneiena ili postoji sumnja u ispravnost vage, odmahobavijestiti tehniara ili voditelja vjebi
Slika 10.Tehnika elektronika vaga.
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
15/62
14
MASENI, MNOINSKI I VOLUMNI UDIO
Sastav smjese moe se izraziti na vie naina. Maseni udio, w, se najee koristi, anjime se moe izrazit sastav bilo kojesmjese bez obzira je li homogena ili heterogena.Maseni udio je omjer izmeu mase sastojka i zbroja masa svih sastojaka smjese to je
jednako omjeru mase sastojka i mase smjese:
(smjesa)
)(sastojak1
...)(sastojak3)(sastojak2)(sastojak1
)(sastojak1)(sastojak1
m
m
mmm
mw
Volumnim udjelom,, izraavaju se sastavi homogenih tekuih i plinskih smjesa .Volumni udio je omjer volumena sastojka i zbroja volumena svih sastojaka prije
mjeanja (volumen tekue smjese ne mora biti jednak zbroju volumena njenihsastojaka!):
...)(sastojak3)(sastojak2)(sastojak1
)(sastojak1)(sastojak1
VVV
V
Slika 11.Analitika elektronika vaga.
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
16/62
15
Mnoinskim udjelom,x, moe se izraziti sastav smjese ili iste tvari (kemijskog spoja).Jednak je omjeru mnoine sastojka prema zbroju mnoina svih sastojaka smjese:
...)(sastojak3)(sastojak2)(sastojak1
)(sastojak1)(sastojak1
nnn
nx
Za mnoinski udio je vano da jedinke s obzirom na koje se rauna udio budu dobrodefinirane, tj. mora se naglasiti za koju se vrstu atoma, molekula ili njihovih dijelova
raunaju mnoine.
Udjeli nemaju svoju zasebnu mjernu jedinicu, ve su to isti brojevi iznosa izmeu 0 i1, a obino se svode na postotke (izmeu 0 i 100%).
Zbroj udjela svih sastojaka smjese iznosi 1 ili 100 %:
%1001...)(sastojak3)(sastojak2)(sastojak1
%1001...)(sastojak3)(sastojak2)(sastojak1
%1001...)(sastojak3)(sastojak2)(sastojak1
xxx
www
PRIMJERI
1. Koliki je maseni udio pojedinih sastojaka u smjesi 35 g sumpora, S, i 10 g kalcijevakarbonata, CaCO3?
maseni udio sumpora: %7878,0g10g35
g35
)(CaCO(S)
(S)(S)
3
mm
mw
maseni udio CaCO3: %2222,0g10g35
g10
)(CaCO(S)
)(CaCO)(CaCO
3
33
mm
mw
ili: %2222,078,01)S(1)CaCO( 3 ww
2. U zraku je volumni udio kisika 20,946 %. Koliki se volumen kisika nalazi u prostoriji
volumena 30,9 m3?
Zrak je plinska smjesa pa je njegov volumen jednak zbroju volumena kisika, duika idrugih plinova koji ine zrak.
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
17/62
16
volumni udio kisika:(zrak)
(kisik)(kisik)
V
V
volumen kisika: 33 m47,6m30,90,20946(zrak)(kisik)(kisik) VV
3. Potrebno je prirediti tono 100,0 g otopine joda u kloroformu u kojoj e maseni udiojoda iznositi 3,4 %. Koliko treba izvagati joda, a koliko kloroforma?
masa joda: g9,3g0,1140,034(otopina)(jod)(jod) mwm
masa kloroforma: g1,110g3,9-g0,114(jod)-(otopina))(kloroform mmm
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
18/62
17
2.3. SASTAV I PRIPREMA OTOPINA
Otopina je homogena smjesa u kojoj jedan ili vie sastojaka imaju ulogu otapala ukojem su na molekulskoj razini dispergirani drugi sastojci otopine otopljene tvari.Otopine su obino tekue, a najee je otapalo voda, a otopljena tvar moe biti krutina,
druga tekuina ili plin.Uobiajene fizike veliine kojima se izraava sastav otopine su: maseni udio, volumniudio, mnoinska koncentracija, masena koncentracija i molalitet.
UDJELI
Udjeli se raunaju kako je opisano u prethodnoj vjebi.
Maseni udio, w:
(smjesa)
)(sastojak1
...)(sastojak3)(sastojak2)(sastojak1
)(sastojak1)(sastojak1
m
m
mmm
mw
Volumni udio,:
...)(sastojak3)(sastojak2)(sastojak1
)(sastojak1)(sastojak1
VVV
V
Mnoinski udio, x:
...)(sastojak3)(sastojak2)(sastojak1
)(sastojak1)(sastojak1
nnn
nx
PRIMJERIFizioloka otopina je otopina natrijeva klorida u vodi u kojoj je maseni udio
NaCl 9 %. Koliko je potrebno natrijeva klorida za pripravu fizioloke otopine iz100 ml iste vode?
Pretpostavimo da gustoa vode iznosi 1g cm3. Tada je masa vode: g100)OH( 2 m
g9,9
09,01
0,09g100
(NaCl)1
NaCl)(O)(H(NaCl)
O)(H(NaCl)
(NaCl)(NaCl) 2
2
w
wmm
mm
mw
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
19/62
18
2. Udio alkohola u alkoholnim piima izraava se volumnim udjelom. Koliko jepotrebno uzeti vode na 20 ml istog alkohola da se pripravi smjesa volumnog udjelaalkohola od 30 %?
ml473,0
0,3ml20ml20
(alkohol)
alkohol)((alkohol)-(alkohol)(voda)
(voda)(alkohol)(alkohol)(alkohol)
VVV
VVV
KONCENTRACIJE
Koncentracija je skupina od etiri veliine kojima se karakterizira sastav otopine uodnosu na njen volumen (masena, koliinska, volumenska i brojana koncentracija).
Masena koncentracija,, je omjer mase otopljene tvari B i volumena otopine:
V
m(B)(B)
Mjerna jedinica za masenu koncentraciju je kg m3, ali se obino koriste jedinice gdm3i mg dm3(ili g L3i mg L3). Odnos meu njima je slijedei:
1 kg m3= 1 g dm3= 1000 mg dm3
1 kg m3= 1 g L3= 1000 mg L3
Mnoinskakoncentracija,c, je omjer mnoine otopljene tvar B i volumena otopine:
V
nc
(B)(B)
Mjerna jedinica za mnoinsku koncentraciju je mol m3, no u upotrebi su eemol dm3i mmol dm3. (ili mol L3i mmol L3). Odnos meu njima je slijedei:
1 mol m3= 1000 mol dm3= 1 000 000 mol dm3
1 mol dm3= 1000 mol dm3
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
20/62
19
Budui da je molarna masa zadana omjerom mase tvari i njene mnoine:
(B)
(B)(B)
n
mM ,
masena i mnoinska koncentracija su povezane:
(B)(B)(B)(B)(B)
(B) cMV
nM
V
m
PRIMJERI
Koliko je potrebno odvagati natrijeva karbonata, Na2CO3za pripravu 100 ml otopine
koncentracije 1,2 mol L1?
Molarna masa natrijeva karbonata :
M(Na2CO3) = 105,99 g mol1.
Masa otopljene tvari i mnoinska koncentracija su povezane preko masenekoncentracije:
)CO(Na)CO(Na)CO(Na)CO(Na)CO(Na
)CO(Na 3232323232
32 cMV
nM
V
m
g7,12Lmol2,1molg105,99ml100)CO(Na)CO(Na)CO(Na -1-1323232 cMVm
2. Razrjeivanjem koncentrirane otopine solne kiseline, masenog udjela
w(HCl, konc.) = 38 % i gustoe = 1,19 g cm3
, pripremiti 250 ml otopinekoncentracije c(HCl) = 0,1 mol dm3 Izraunati potrebni volumen koncentriranekiseline?
Izraunati mnoinu solne kiseline u razrijeenoj otopini:
mol025,0dm25,0dmmol1,0(HCl)(HCl) -3 Vcn
Izraunati masu istog HCl:
g912,0molg46,36mol025,0(HCl)(HCl)(HCl) -1 Mnm
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
21/62
20
Izraunati masu koncentrirane otopine:
g40,238,0/g912,0konc.)(HCl,/(HCl)konc.)(HCl, wmm
Izraunati volumen konc. kiseline koristei gustou:
ml02,2cmg19,1/g40,2/konc.)(HCl,konc.)(HCl, -3 mV
MOLALITET
Molalitet, b, je omjer mnoineotopljene tvari B i mase istog otapala A.
)A(
(B)(B)
m
nb
Iako se relativno rijetko koristi za izraavanje sastava otopina, molalitet ima prednostpred koncentracijama to se njegova vrijednost ne mijenja s temperaturom. Naime,koncentracije ovise o volumenu, a s promjenom temperature mijenja se volumen
otopine. Mjerna jedinica za molalitet je mol kg1.
PRIPREMA OTOPINE ZADANOG SASTAVA
Postupak :
izraunati potrebnu masu ili volumen tvari koja se otapa ili razrjeuje
izvagati (odmjerit) masu (volumen)
tvar usipati (uliti) u odmjernu tikvicu.
uliti otapalo u tikvicu do 2/3 volumena
mijeati sadraj tikvice krunim pokretima dok smjesa nije homogena
odmjernu tikvicu nadopuniti otapalom do oznake.
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
22/62
21
2.4. OTOPINE ELEKTROLITA
Elektrolitisu tvari koje u vrstom ili tekuem stanju ili u otopini vode elektrinu strujuzbog postojanja slobodnih nabijenih estica (iona) koje se mogu gibati pod utjecajemelektrinog polja.
Pojam elektrolita obino je vezan uz vodene otopine soli, kiselina i luina.Djelovanjem molekula vode koje su dipolne mnogi se spojevi rastavljaju na ione.
Pojava nastajanja slobodnih iona uslijed djelovanja otapala, naziva se elektrolitikadisocijacija. Ioni nisu potpuno slobodni ve su okrueni molekulama otapala, ali su
pokretni u elektrinom polju. Okruivanje iona i molekula u otopini molekulamaotapala naziva se solvatacija, tj. estice su solvatizirane. Kad je otapalo voda koristi seizrazi hidratacijai hidratizirane estice. .
Ako je spoj ionski (u krutom se stanju sastoji od kationa Kn+ i aniona An), voda erazdvojiti ione, a moe i kemijski reagirati s nekim od iona inei nove kemijske vrste.
Na primjer, formulsku jedinku kalcijeva klorida izgrauju jedan kalcijev kation, Ca2+i
dva kloridna aniona, Cl
. U vodenoj otopini disocira prema jednadbi:
CaCl2(aq) Ca2+(aq) + 2 Cl(aq)
a natrijev hidroksid disocira prema jednadbi:
NaOH(aq) Na+(aq) + OH(aq).
Reakciju u otopini amonijeva klorida prikazuje jednadba
NH4Cl(aq) NH4+(aq) + Cl(aq).
Kovalentni spojevi veinom nisu elektroliti, tj. otapaju se bez pojave iona.Elektrolitika disocijacija nastupa uz raskidanje kovalentne veze. Na primjer, octenakiselina disocira:
CH3COOH(aq) CH3COO(aq) + H+(aq)
Kida se kovalentna veza izmeu atoma kisika i vodika.
Sumporovodik moe disocirati u dva koraka. Prvo se raskine veza izmeu jednog atomavodika i sumpora:
H2S(aq) H+(aq) + HS(aq),
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
23/62
22
a zatim sumpora i preostalog atoma vodika:
HS(aq) H+(aq) + S2(aq),
Zbirno:
H2S(aq) 2H+(aq) + S2(aq).
Nisu disocirane sve molekule sumporovodika u otopini. Sumporovodik u vodenoj
otopini daje etiri razliite kemijske vrste: H2S(aq), HS(aq), S2(aq) i H+(aq). Natrijevhidroksid daje tri kemijske vrste: NaOH(aq), Na+(aq) i OH(aq).
Stupanj disocijacije, , kvantitativno izraava sposobnost disocijacije. To je omjerbroja disociranih estica,Ndis, prema poetnom broju estica,N0:
0
dis
N
N
Stupanj disocijacije pokazuje koliki je dio poetne koliine elektrolita disocirao. Osim ovrsti tvari, ovisi o njenoj koncentraciji, vrsti otapala te eventualnoj prisutnosti drugih
otopljenih tvari. Prema stupnju disocijacije elektroliti se dijele na jake (gotovo potpuno
disocirane) i slabe (djelomino disocirane).
Prema grai spoja i vrsti iona koji nastaju elektrolitikom disocijacijom razlikuju se
soli, baze, kiseline i amfoterni elektroliti.
SOLI
Solisu spojevi ionske grae.Disocijacija soli:
bakrov(II) nitrat Cu(NO3)2(aq) Cu2+(aq) + 2 NO3
(aq)
amonijev sulfat (NH4)2SO4(aq)
2 NH4+
(aq) + SO42
(aq)
BAZE
Arrheniusova definicija baza: baze su spojevi koji otapanjem u vodi poveavajukoncentraciju hidroksidnih iona, OH. Mogu biti ionski ili kovalentni spojevi.
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
24/62
23
Disocijacija baza:
kalcijev hidroksid Ca(OH)2(aq) Ca2+(aq) + 2 OH(aq)
amonijev hidroksid NH4OH(aq) NH4+(aq) + OH(aq)
Jake baze su potpuno disocirane u vodi. Preteno su alkalijski i zemnoalkalijskihidroksidi: NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2.
Slabe baze djelomino disociraju. To su Mg(OH)2, Be(OH)2, veina hidroksidaprijelaznih metala (Cu(OH)2, Zn(OH)2),
Luinaje uobiajen naziv za vodene otopine hidroksida (npr. natrijeva luina je vodenaotopina natrijeva hidroksida).
KISELINE
Arrheniusova definicija kiselina: kiseline su spojevi koji u vodenim otopinama
poveavaju koncentraciju vodikovih iona, H+.
Disocijacija kiselina:
ugljina kiselina H2CO3(aq) 2 H+(aq) + CO32(aq)
duina kiselina HNO3(aq) H+(aq) + NO3(aq)
Iako je gornji nain pisanja disocijacije uobiajen, u vodenim otopinama ne postoje ioniH+. Kiselina zapravo reagira s vodom dajui oksonijev ion, H3O+:
H2CO3(aq) + 2 H2O(l) 2 H3O+(aq) + CO3
2(aq)
HNO3(aq) + H2O(l)
H3O+
(aq) + NO3
(aq)
Ako nije potrebno posebno naglaavati reakciju s vodomili oksonijeve ione, pie se naskraeni nain.
Jake kiseline su potpuno ili gotovo potpuno disocirane: sumporna (H2SO4), duina(HNO3), klorovodina (HCl).Srednje jake kiseline: fosforna (H3PO4), fluorovodina (HF), octena (CH3COOH),sumporasta (H2SO3).
Slabe kiseline:ugljina (H2CO3), cijanovodina (HCN), sumporovodina (H2S), borna(H3BO3).
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
25/62
24
AMFOTERNI ELEKTROLITI
Amfoterni elektroliti se u vodenim otopinama mogu ponaati ili kao baze ili kaokiseline. Ovisno o uvjetima disocijacijom e nastajati hidroksidni ili vodikovi i oni.Primjer amfoternog elektrolita je aluminijev hidroksid, Al(OH)3.
Mogu se prikazati dvije mogue kiselinsko-bazne reakcije vodi:
Al(OH)3reagira kao kiselina Al(OH)3(aq) AlO(OH)2(aq) + H+(aq)
Al(OH)3reagira kao baza Al(OH)3(aq) Al(OH)2+(aq) + OH(aq)
U kiselom mediju se amfoterni elektroliti ponaaju kao baze, a u bazinom kao kiseline.
Amfoterni elektroliti su uvijek slabi elektroliti. U ovu skupinu pripada veina hidroksidametala, posebno prijelaznih metala i polumetala: Al(OH)3, Zn(OH)2, Sn(OH)2.
Vodaje takoer amfoterni elektrolit jer je djelomino disocirana na ione OHi H3O+:
2 H2O(l) H3O+(aq) + OH(aq)
Ili, u skraenom obliku:
H2O(l) H+(aq) + OH(aq)
U istoj vodi koncentracija H+jednaka je koncentraciji OH.
IONSKI PRODUKT VODE
U istoj vodi ili vodenoj otopini nekog elektrolita uvijek se uspostavlja ravnoteaizmeu vodikovih, H+, i hidroksidnih iona, OH:
H2O(aq) H+(aq) + OH(aq)
Umnoak ravnotenih koncentracija iona H+ i OH pri stalnoj temperaturi uvijek istuvrijednost i naziva se konstanta ravnotee disocijacije vodeili ionski produkt vode,a definiran je izrazom:
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
26/62
25
Kw= [H+] [OH]
gdje su [H+] i [OH] ravnotene koncentracije ionakoje u istoj vodi pri 25C iznose:
[H+] = [OH] = 1,00 107mol dm3
Stoga ionski produkt vode pri 25 C ima vrijednost:
Kw= 1,00 1014mol2dm6
Ako se dodatkom kiseline povea koncentracija iona H+, smanjit e se koncentracijaiona OH tako da e vrijednost ionskog produkta ostati ista. Takoer, dodatkom baze
poveava se koncentracija iona OH, a smanjuje koncentracija iona H+.
PRIMJER
1. Kolika je koncentracija iona H+, a kolika iona OHu otopini klorovodine kiselinec(HCl) = 0,002 mol dm3?
Klorovodina kiselina disocira prema jednadbi:
HCl(aq) H+(aq) + Cl(aq)
Kiselina je potpuno disocirana, odnosno ravnotena koncentracija iona H+ jednaka jepoetnoj koncentraciji kiseline: [H+] = 0,002 mol dm3
Koncentracija iona OHrauna se iz ionskog produkta vode:
[OH] =Kw: [H+] = 1,00 1014 mol2dm6: 0,002 mol dm3= 5 1012mol dm3
VODIKOV EKSPONENT, pH
Lunatost, odnosno kiselost otopina ovisi o koncentracijama vodikovih i hidroksidnihiona. Budui da su ioni prisutni u velikom rasponu koncentracija (tipino od1014mol dm3do 1 mol dm3), uvedena je veliina vodikov eksponentdefinirana kaonegativan logaritam koncentracije vodikovih iona (koncentracija je izraena u jedinicimol dm3)pH:
3-dmmol
][H
logpH
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
27/62
26
Slina veliina definirana je za izraavanje koncentracije iona OH:
3-dmmol
][OHlogpOH
Budui da je Kw= [H+] [OH] = 1014mol2dm6 (25 C), vrijedi sljedei odnosizmeu pH i pOH:
pH + pOH = 14
Vrijednosti pH tekuina u laboratoriju imaju vrijednosti izmeu 0 i 14. Neutralneotopine imaju pH = 7, kisele pH < 7, a lunate pH > 7.
PRIMJERI:
1. Ako je kiselost otopine pH = 6,6 treba izraunati koncentraciju vodikovih ihidroksidnih iona, te pOH otopine.
3-73-6,63pH-
3- dmmol105,2dmmol10dmmol10][H
dmmol
][HlogpH
7,46,6-14pH14pOH
-36-34,73-pOH dmmol100,4dmmol10dmmol10][OH
2. Treba izraunati pH ako je [H+] = 2,8 104mol dm3.
55,3108,2logdmmol
][HlogpH 4
3-
3. Ako neka otopina ima pH = 2, a druga pH = 4, koja je kiselija i koliko puta?
Kiselija je otopina koja ima pH = 2, a kiselija je 100 puta, jer je:
[H+]1= 102mol dm3
[H+
]2= 104
mol dm3
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
28/62
27
4. Izraunati pH otopine HCl koncentracije 0,1 mol dm3.
Klorovodina kiselina je jaka kiselina, potpuno disocirana, dakle
[H+] = c(HCl) = 0,1 mol dm3
11,0logdmmol
][HlogpH
3-
KOLORIMETRIJSKO ODREIVANJE pH
Kiselinsko-bazni indikatori su tvari koje bojom pokazuju kiselost otopina. Ovi
indikatori i sami djeluju kao vrlo slabe kiseline ili baze, a u otopini se nalaze u
disociranom i nedisociranom obliku koji su razliito obojeni. Ovisno o pH otopineprevladavat e jedan ili drugi oblik. Svaki indikator ima odreeni interval unutarljestvice vrijednosti pH u kojem mijenja boju.
Najee upotrebljavani indikatori su metiloran, fenolftalein, lakmus. Podrujapromjene boje nekih indikatora navedena su na slici 12,
Kolorimetrijsko odreivanje pHse temelji na boji indikatora. Metoda je jednostavna ibrza. Upotrebljavaju se razliiti indikatori, koji mijenjaju boju u odreenom pHpodruju, koje obino iznosi do dvije pH-jedinice.
Za kolorimetrijsko odreivanje pH slue indikatorske otopine iliindikatorski papir.Indikatorski papir je traka papira namoena u otopinu indikatora (po kojem nosi ime,npr. lakmus-papir, kongo-papir itd.). Univerzalni indikatorski papirje umoen usmjesu razliitih indikatora. Zato ima ire mjerno podruje. Prema priloenoj obojenojskali oitava se pH otopine.
Metiloran crveno 3,1 4,3 uto
Fenolftalein bezbojno 8,2 10,0 crveno-ljubiasto
Lakmus crveno 6,8 modro
Metilno crvenilo crveno 4,2 6,2 uto
Neutralno crvenilo crveno 6,8 8,0 utonaranasto
kiselo neutralno lunato
pH 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Slika 12.Boje indikatora i podruja pH u kojima se zbiva promjena boje.
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
29/62
28
Odreivanje pH indikatorskom otopinom: u epruvetu se stavi oko 5 ml ispitivanetekuine, doda se 1-2 kapi indikatora, epruveta se dobro protrese i zabiljei se nastala
boja. Boja se moe usporediti s bojom nekog standardapoznatog pH.
Odreivanje pH indikatorskim papirom: papir se uroni na u ispitivanu tekuinu,izvue i nakon 30 sekundi usporedi s bojom na skali koja je dana uz indikatorski papir.
pH-metar
pH-metar (slika 13) mjeri razliku potencijala meu dvjema elektrodama i automatskipreraunava u pH. Prije mjerenja potrebno je badariti ureaj otopinama poznatevrijednosti pH pri radnoj temperaturi.
Staklena elektroda (slika 13) je posebno dizajnirana elektroda s baloniemnapravljenim od vrlo tankog stakla koje je propusno za vodikove ione. Stoga potencijal
staklene elektrode ovisi o koncentraciji iona H+u otopini. Staklena se elektroda koristi u
kombinaciji s referentnom elektrodomstalnog i poznatog potencijala.
Slika 13.Digitalni pH-metar i staklena elektroda.
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
30/62
29
2.5. VRSTE KEMIJSKIH REAKCIJA
Kemijska reakcija je promjena kemijskih svojstava tvari koje meusobno reagiraju.Kemijskom reakcijom nastaju nove tvari kidanjem veza izmeu atoma i molekulareaktanata i njihovim ponovnim spajanjem na nov nain pri emu nastaju produkti.
Kemijsku reakciju moemo prikazati kemijskom jednadbom.
Anorganske kemijske reakcijese mogu podijeliti na slijedee skupine:
1. kompleksne reakcije mijenjaju se ligandi, odnosno koordinacijski brojreaktanata. Nadalje, kompleskne reakcije se dijele na:
a) protolitike reakcijedolazi do prijenosa protona.
b) supstitucijenastajanje i raspadanje kompleksa i izmjena liganada.
c) talone reakcijereakcije taloenja i otapanja
2. redoks-reakcijemijenjaja se oksidacijski broj reaktanata
3. reakcije disocijacije i asocijacijeudruivanje i razdruivanje manjih molekulau vee
Kemijske reakcije ne moraju iskljuivo pripadati samo jednoj od ovih grupa.
PROTOLITIKE REAKCIJE
Protolitike reakcije su reakcije prijenosa protona (H+) izmeu molekula; molekula kojapredaje proton je proton-donor, a molekula koja prima proton je proton-akceptor.
vedski fizikalni kemiar Arrhenius postavio je definiciju kiselina i baza premaponaanju u vodenim otopinama: kiselina poveava koncentraciju iona H+, a bazakoncentraciju iona OH.
Teoriju su. dopunili Brnsted i Lowry. Njihova se teorija moe primijeniti i na reakcijekoje se ne dogaaju u vodenim otopinama.BrnstedLowryjeva defi nicija kiselina ibaza: kiselina je proton-donor, a baza proton-akceptor. Primanjem protona baza postaje
konjugirana kiselina, a otputanjem protona kiselina postaje konjugirana baza:
kiselina + baza konjugirana kiselina + konjugirana baza
Npr. disocijacija duine kiseline skraeno se moeprikazati:
HNO3(aq) H+(aq) + NO3
(aq)
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
31/62
30
U stvarnosti se dogaa prijenos protona izmeu molekule duine kiseline i molekulevode u kojemu voda kao baza prima proton i postaje kiselina, a kiselina otputanjem
protona postaje konjugirana baza :
HNO3(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + NO3(aq)
kiselina baza konj. kiselina konj. baza
NEUTRALIZACIJA
Neutralizacijaje protolitika reakcija kiseline i baze u kojoj nastaju soli voda. Dogaase prijenos protona s kiseline na hidroksidnu skupinu:
H3O+(aq) + OH(aq) 2 H2O(aq)
Primjer neutralizacije u reakciji klorovodine kiseline i natrijeva hidroksida:
disocijacija kiseline: HCl(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + Cl(aq)
disocijacija baze: NaOH(aq) Na+(aq) + OH(aq)
neutralizacija: H3O+(aq) + Cl(aq) + Na+(aq) + OH(aq)Na+(aq) + Cl(aq) + 2 H2O(l)
ili skraeno: H+(aq) + Cl(aq) + Na+(aq) + OH(aq) Na+(aq) + Cl(aq) + H2O(l)
o krae: HCl(aq) + NaOH(aq) NaCl(aq) + H2O(l)
Produkti neutralizacije su voda i otopina natrijeva klorida, NaCl(aq).
Primjer neutralizacije u reakciji sumporne kiseline i barijeva hidroksida:
disocijacija kiseline: H2SO4(aq) + 2 H2O(l) 2 H3O+(aq) + SO42(aq)
disocijacija baze: Ba(OH)2(aq) Ba2+(aq) + 2 OH(aq)
neutralizacija: 2 H3O+(aq) + SO42(aq) + Ba2+(aq) + 2 OH(aq)BaSO4(s) + 4 H2O(l)
ili skraeno: 2 H+(aq) + SO42(aq) + Ba2+(aq) + 2 OH(aq) BaSO4(s) + 2 H2O(l)
o krae: H2SO4(aq) + Ba(OH)2(aq) BaSO4(s) + 2 H2O(l)
Produkti su voda i talog barijeva sulfata, BaSO4(s), jer ova sol nije topljiva u vodi.
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
32/62
31
Neke kiseline, poput sumporne, H2SO4, u molekuli imaju vie od jednog kiselogprotona (poliprotonske kiseline). Oni mogu biti otputeni istodobno, kao u gornjemprimjeru, ili stupnjevito.
Npr. reakcija sumporne kiseline i natrijeva hidroksida u jednom koraku:
H2SO4(aq) + 2 NaOH(aq) Na2SO4(aq) + 2 H2O(l)
Nastaju voda i natrijev sulfat. Neutralizacija se moe dogaati u dva stupnja. U prvomstupnju samo jedan vodik s kiseline prelazi na hidroksidni anion:
H2SO4(aq) + NaOH(aq) NaHSO4(aq) + H2O(l)
Nastaje natrijev hidrogensulfat. U drugom stupnju neutralizacije nastaje natrijev sulfat:
NaHSO4(aq) + NaOH(aq) Na2SO4(aq) + H2O(l)
HIDROLIZA
Vodena otopina soli nastale neutralizacijom jake baze i jake kiseline djeluje neutralno,
tj. pH je priblino 7 jer su u toj otopini koncentracije H + i OH iona jednake i iznose
1107mol dm3.
Otopine soli slabih baza i jakih kiselina ili jakih baza i slabih kiselina nisu pH-neutralne.
Ion koji pripada slaboj bazi, odnosno slaboj kiselini, njie u potpunosti disociran, vereagira s vodom dajui ione OH ili H+. S obzirom da se radi o reakciji s vodom,reakcija se naziva hidrolizom.
Amonijev klorid je sol jake klorovodine kiseline i slabe amonijeve baze. Otapanjem uvodi nastaju ioni NH4
+i Cl:
disocijacija NH4Cl: NH4Cl(aq) NH4+(aq) + Cl(aq)
Amonijevi ioni reagiraju s vodom i prelaze u slabo disociranu amonijevu bazu:
hidroliza NH4+: NH4
+(aq) + H2O(l) NH4OH(aq) + H+(aq)
ukupno: NH4Cl(aq) + H2O(l) NH4OH(aq) + H+(aq) + Cl(aq)
Budui da nastaju vodikovi ioni H+, otopina je kisela.
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
33/62
32
Kalijev cijanid, KCN, je sol jake kalijeve baze i slabe cijanovodine kiseline.
disocijacija KCN: KCN(aq) K+(aq) + CN(aq)
Voda predaje proton cijanidnim ionima te raste koncentracija hidroksidnih iona.
Otopina reagira lunato:
hidroliza CN: CN(aq) + H2O(l) HCN(aq) + OH(aq)
ukupno: KCN(aq) + H2O(l) HCN(aq) + K+(aq) + OH(aq)
AMFOTERNOST
Amfoternostje svojstvo tvari da se ponaa i kao kiselina i kao baza. S jaom bazomreagira kao kiselina, a s jaom kiselinom kao baza.
Aluminijev hidroksid je amfoteran te moe reagirati s kiselinom i bazom. U reakciji skiselinom nastaju aluminijeve soli, npr. u neutralizaciji sa sumpornom kiselinom
produkti su aluminijev sulfat i voda:
Al(OH)3(s) + H2SO4(aq) Al2(SO4)3(aq) + 3 H2O(l)
U reakciji s jakom bazom, natrijevim hidroksidom, aluminijev hidroksid se ponaa kaokiselina. Produkti reakcije su natrijev aluminat i voda:
Al(OH)3(s) + NaOH(aq) NaAlO2(aq) + 2 H2O(l)
REDOKS-REAKCIJE
Neke kemijske reakcije zbivaju se uz prijenos elektrona izmeu razliitih kemijskih
vrsta. Takva je npr. reakcija izmeu eljeza i bakrovih iona kad se eljezni avao uroniu otopinu modre galice (CuSO45 H2O). Ioni bakra(II) iz otopine dolaze u kontakt saeljezom. Elektroni (e)prelaze sa eljeza na ione bakra i izluuje se elementaran bakar,a eljezo se otapa. Jednadbe prikazuju elementarne reakcije:
otputanje elektrona s iona bakra(II): Cu2+(aq) Cu(s) + 2 e
nastajanje iona eljeza(II): Fe(s) + 2 eFe2+(aq)
ukupno: Cu2+(aq) + Fe(s) Fe2+(aq) + Cu(s)
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
34/62
33
Oksidacija je reakcija u kojoj ion, molekula ili atom otputaju elektrone. Pritom seoksidirajui djeluju kao reducensi. Redukcijaje reakcija u kojoj neka kemijska vrsta
prima elektrone, tj. reducira sei djeluje kao oksidans.
U gornjem primjeru ioni bakra(II) su oksidansi koji oksidiraju eljezo iz elementarnogstanja u eljezove(II) ione, a sami se pritom reduciraju. Elementarno eljezo je reducensza ione bakra(II) koje reducira u elementarni bakar pri emu se eljezo oksidia u ioneFe2+.
Uvijek se istodobno dogaaju oksidacija i redukcija te se takva reakcija nazivaredoks-reakcija.
Oksidacijski brojili je mjera za stupanj oksidacije atoma te ovisi o broju i vrsti atoma
s kojima je kemijsko vezan. U redoks-reakcijama mijenja se oksidacijsko stanje
elemenata.
Oksidacijski broj odreuje se prema nekoliko formalnih pravila:
oksidacijski broj elemenata u elementarnom stanju je 0 (npr. oksidacijski broj
eljeza u elementarnom eljezu, ugljika u grafitu i dijamantu...) u jednoatomskom ionu oksidacijski broj je jednako nabojnom broju iona (npr.
oksidacijski broj klora u kloridnom ionu Clje -1, eljeza u eljezovom(III) ionu+3)
oksidacijski broj vodika u svim spojevima je +1 (osim u spojevima s metalima
kao to su LiH, LiAlH4...) oksidacijski broj kisika je uvijek -2 (osim u peroksidima, npr. H2O2, u kojima je
-1)
suma oksidacijskih brojeva svih atoma u neutralnoj molekuli je 0, a u ionujednaka nabojnom broju iona
Oksidacijski se brojpie uvijek s predznakom (+1, +2, -1, -3...), a uz formulu se navodiu zagradi iznad simbola elementa:
(+1) (+1)(+6)(-2) (+6)(-2) (0) (+1) (+1)(-1)
H+ H 2 S O 4 SO42 Na Na+ NaCl
Parcijalne redoks-jednadbe su polureakcije koje zasebno prikazuju oksidaciju iredukciju u redoks-sustavu. Za opi prikaz redoks-jednadbe:
Aoks + Bred Ared + Boks
u kojemu su A i B tvari koje reagiraju u oksidiranom, odnosno reduciranom obliku,
mogu se napisati dvije parcijalne jednadbe:
redukcija: Aoks+ e
Aredoksidacija: Bred Boks+ e
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
35/62
34
Broj primljenih elektrona u polureakciji koja prikazuje redukciju mora biti jednak broju
otputenih elektrona u jednadbi. Svaka parcijalna jednadba za sebe mora imatiizjednaen broj i vrstu atoma te ukupan naboj.
PRIMJERI
1. Odrediti oksidacijske brojeve elemenata u sljedeim kemijskim vrstama: NO3, NH4+,CaO.
1) NO3Oksidacijski broj kisika je -2, a nabojni broj iona -1. oksidacijski broj
atoma duika je 13 (2) = +52) NH4
+Oksidacijski broj vodika je +1, a nabojni broj iona +1. Oksidacijski brojduika je +14 (+1) =3
3) CaOOksidacijski broj kisika je -2, kalcija +2.
2. Reakcija bakrovih(II) iona s cinkom. Cink je redukcijsko sredstvo, a bakar(II)
oksidacijsko sredstvo.
redukcija: Cu2+ + 2 e Cu
oksidacija: Zn Zn2+ + 2 e
ukupno: Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
3. Redukcija eljezova(III) iona kositrovim(II) ionom.
redukcija: 2 Fe3+ + 2 e 2 Fe2+
oksidacija: Sn2+ Sn4+ + 2 e
ukupno: 2 Fe3++ Sn2+ 2 Fe2++ Sn4+
4. Reakcija klorovodine kiseline s kalijevim permanganatom. Reakcija se dogaa ukiselom, a produkti su elementaran klor i manganovi(II) ioni.
redukcija: 2 MnO4+ 16 H++ 10 e 2 Mn2++ 8 H2O
oksidacija: 10 Cl 5 Cl2+ 10 e
ukupno: 2 MnO4+ 16 H++10 Cl2 Mn2++ 8 H2O + 5 Cl2
molekulski: 2 KMnO4 + 16 HCl 2 MnCl2+ 2 KCl + 8 H2O + 5 Cl2
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
36/62
35
TALONE REAKCIJE
Taloenje ili precipitacijaje izdvajanje vrste faze iz otopine ili taline.Otapanje jeprijelaz krute faze u otopinu, a taljenjeprijelaz iz vrstog stanja u tekue.Otopina sobzirom na koliinu otopljene tvari moe biti zasiena, nezasiena i prezasiena. Uzasienoj otopini su vrsta faza i otopina u dinamikoj ravnotei koliko krutine prijeeu otopinu, toliko se istaloi.
Ravnoteu izmeu neotopljene soli formule BA i otopine prikazuje jednadba:
BA(s) B+(aq) + A(aq)
Ravnotea, tj. topljivost soli BA definirana je konstantom ravnotee koja se zoveprodukt topljivosti,Ks:
Ks= [B+][A]
Stanje otopine odreeno je odnosom produkta koncentracija gradivnih iona soli iprodukta topljivosti:
zasiena otopina [B+][A] =Ksnezasiena otopina [B+][A] Ks
Primjeri produkata topljivosti za razliite konstitucije soli prikazani su u tablici 3.
Taloenjese moe zbivati samo kad su u otopini ioni prisutni u koncentraciji veoj odone koja odgovara produktu topljivosti.
Tablica 3.Jednadbe otapanja i produkti topljivosti nekih soli.
Sol Jednadba otapanjaProdukt topljivosti,
Ks
BA BA(s) Bm+(aq) + Am(aq) [Bm+][Am]
CaCO3 CaCO3(s) Ca2+(aq) + CO32(aq) [Ca2+][CO32]
B2A B2A(s) 2 Bm+(aq) + A2m(aq) [Bm+]2[A2m]
Ag2SO4Ag2SO4(s) 2 Ag
+(aq) +
SO42(aq)
[Ag+]2[SO42]
BA3 BA3(s) Bm+(aq) + 3 A(aq) [Bm+][A]3
Fe(OH)3Fe(OH)3(s) Fe
3+(aq) + 3
OH(aq)[Fe3+][OH]3
BmAn BmAn(s) mBn+(aq) + nAm(aq) [Bn+]m[Am]n
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
37/62
36
Otapanjese moe dogaati samo kad je produkt koncentracija iona u otopini manji odprodukta topljivosti. to je sol topljivija, produkt topljivostije vei i obratno.Otapanjese moe potaknuti reakcijama koje dovode do smanjenja koncentracije nekog odkonstituirajuih iona:
1.Vezanjem iona u slabi elektrolit:
CaCO3(s) + HCl(aq) CaCl2(aq) + H2CO3(aq)
2. Oksidacijom ili redukcijom iona:
3 PbS(s) + 8 HNO3(aq) 3 S(s) + 3 Pb(NO3)2(aq) + 2 NO(g) + 4 H2O(l)
3. Stvaranjem kompleksnog iona:
AgCl(s) + 2 NH3(aq) [Ag(NH3)2]Cl(aq)
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
38/62
37
2.6. KEMIJSKA RAVNOTEA U OTOPINAMA ELEKTROLITA
Kemijske reakcije mogu biti povrative (reverzibilne) i nepovrative (ireverzibilne).
Nepovrative su one reakcije koje se ne mogu zbivati u suprotnom smjeru. Primjeri su
gorenje papira, mijeanje plinova. Bez obzira na uvjete (tlak, temperaturu) produkti
gorenja papira neeizgraditi papir, niti e se spontano odijeliti duik i kisik iz zraka.Taloenje i otapanje su uvijek reverzibilne reakcije u nezasienoj otopini zbiva seotapanje, a u prezasienoj taloenje.Natrijev klorid otapa se u nezasienoj otopini, a
brzina reakcije se smanjuje kako se koncentracija otopljene tvari pribliavakoncentraciji u zasienoj otopini. Stavi li se kristal natrijeva klorida u prezasienuotopinu, ioni iz otopine ugrauju se u kristal sve dok je otopina prezasiena. Taloenje iotapanje prestaje kad se koncentracija otopljene tvari izjednai s koncentracijomzasiene otopine. Na molekulskom nivou i dalje se dogaaju otapanje i taloenje, ali
broj iona koji u odreenom vremenu prelaze iz kristala u otopinu jednak je broju ionakoji se u istom vremenu ugrade u kristal. Sustav u kojemu su brzine suprotnih reakcija
jednake nalazi se u dinamikoj ravnotei. Radi li se o kemijskim reakcijama, govorimoo kemijskoj ravnotei. Kad sustav dostigne ravnoteno stanje, kemijski se sastav viene mijenja.
KONSTANTA KEMIJSKE RAVNOTEE
Najjednostavnije je promatrati zbivanja u homogenom reakcijskom sustavu, tj. takvom
sustavu u kojem reaktanti i produkti ine tekuu ili plinovitu homogenu smjesu. Reakcije se vrlo esto dogaaju u otopini pa emo promotriti takav sluaj. Neka su A iB otopljeni reaktanti, a C i D otopljeni produkti. Reakciju prikazuje jednadba
aA(aq) + bB(aq) cC(aq) + dD(aq)
Brojevi a, b, cidsu stehiometrijski koeficijenti. Mnoinske koncentracije reaktanata iprodukata u bilo kojem trenutku dok se dogaa reakcija,biljee sena uobiajen nain,npr. c(A), c(C). Oznake za ravnotene koncentracije, kad je ravnotea uspostavljena isastav otopine se vie ne mijenja, su uglate zagrade: [A], [B], [C], [D]. Ravnotenisastav smjese ovisi o poetnim koncentracijama i rekatanata i produkata, no omjerumnoaka koncentracija produkata i rekatanata potenciran njihovim stehiometrijskimkoeficijentima je stalan i nazvan koncentracijska konstanta ravnotee,Kc:
[B][A]
[D][C]ba
dc
cK
Konstanta ravnotee ne ovisi o poetnim koncentracijama, ve ovisi o temperaturi prikojoj se dogaa reakcija i o nainu na koji je zapisana jednadba reakcije, npr. ako sereaktantima i produktima zamijene mjesta u jednadbi:
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
39/62
38
cC(aq) + dD(aq) aA(aq) + bB(aq)
1
[D][C]
[B][A]
cdc
ba
c KK
Mjerna jedinica koncentracijske konstante ravnotee nije unaprijed definirana jer ovisi ostehiometrijskim koeficijentima moe biti bilo koja potencija mjerne jedinicekoncentracije pa ak i 1, npr.:
(mol dm3)1= mol dm3
(mol dm3)2= mol2dm6
(mol dm3)3= mol3dm9
(mol dm3)0 = 1
Voda, i openito svako otapalo, ima poseban status u otopini sadraj otapala u otopiniizraava se udjelom, a ne koncentracijom. Budui da je mnoina otapala u pravilu punovea od mnoine svih otopljenih tvari zajedno, mnoinski udio otapala je priblino 1 ine uvrtava se u izraz za konstantu ravnotee. Npr. jednadba disocijacije vode glasi:
H2O(l) H+(aq) + OH(aq)
Ali konstanta ravnotee, ionski produkt vode, ne ukljuuje koncentraciju niti udiovode:
Kw= [H+] [OH]
Ravnotee u otopinama elektrolita dijele se na:
kiselinsko-bazne ravnotee ravnotee u otopinama kompleksa ravnotee izmeu taloga i otopine redoks-ravnotee
KISELINSKO-BAZNE RAVNOTEE
Kiselinsko-bazne ravnoteeukljuuju ione H+ i OH izmeu kojih postoji ravnoteaodreena ionskim produktom vodeKw= [H+] [OH] = 1,00 1014mol dm3(25 C).
Jakost kiseline u vodenoj otopini, tj. disocijaciju kiseline odreuje konstanta ravnoteenazvana konstanta disocijacije kiseline, Ka:
HA(aq) H+(aq) + A(aq)[HA]
]][A[H -
aK
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
40/62
39
Jakost baze u vodenoj otopini, tj. disocijaciju baze odreuje konstanta ravnoteenazvana konstanta disocijacije kiseline, Kb:
BOH(aq) B+(aq) + OH(aq)[BOH]
]][OH[B -
b
K
Jake kiseline i baze imaju konstantu disocijacije oko 1 mol dm3 ili veu, srednje jakeod 104mol dm3do 1 mol dm3, a slabe manju od 104mol dm3.
RAVNOTEE U OTOPINAMA KOMPLEKSA
Kompleksi su molekulske vrste koje nastaju udruivanjem dviju ili vie molekula ili
iona.Kompleksima obinosmatramo molekule u kojima je sredinji atom okruen atomimaili skupinama atoma koji se nazivaju ligandima. Cijeli kompleks moe nositi naboj ili
biti neutralan. Primjeri su: [Cu(H2O)4]2+, [Fe(CN)6]
4, CuCl42...
Konstanta ravnotee za reakciju nastanka kompleksa iz slobodnog sredinjegatoma/iona i slobodnih liganada naziva se konstanta stabilnosti kompleksa.
Ag+(aq) + 2 NH3(aq) [Ag(NH3)2]+(aq)
2
3
23
]][NH[Ag
])[Ag(NH
c
K
RAVNOTEE IZMEU OTOPINE I NEOTOPLJENOG TALOGA
Konstanta ravnotee izmeu taloga i otopine je produkt topljivosti, Kso:
HgS(s) Hg2+(aq) + S2(aq) Ks= [Hg2+] [S2]
MgNH4PO46 H2O(s)
Mg2+(aq) + NH4+(aq) + PO4
3(aq) + 6 H2O(l)
Ks= [Mg2+] [NH4
+] [PO43]
PUFERI
Puferisu otopine kod kojih se pH jako malo mijenja dodatkom manjih koliina kiselineili luine. To su ili otopine slabe kiseline i njene soli ili otopine slabe baze i njene soli.
Primjer kiselinskog pufera je otopina slabe octene kiseline, CH3COOH, i natrijeva
acetata, CH3COONa. Dodavanjem baze (BOH) u pufer troi se octena kiselina:
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
41/62
40
CH3COOH(aq) + BOH(aq) CH3COOB(aq) + H2O(l)
Dodavanjem kiseline (HA) istiskuje se slaba octena kiselina iz njene soli.
CH3COONa(aq) + HA(aq)
CH3COOH(aq) + NaA(l)
U oba sluaja se pH vrlo malo mijenja dok god su octena kiselina i njena sol upodjednakim koncentracijama.
Primjer bazinog pufera je amonijeva luina, NH4OH, uz amonijev klorid, NH4Cl.Baza, BOH, istiskuje slabu amonijevu bazu iz soli:
NH4Cl(aq) + BOH(aq) NH4OH(aq) + BCl(aq)
Kiselina reagira s amonijevom luinom:NH4OH(aq) + HA(aq) NH4A(aq) + H2O(l)
LE CHATELIEROV PRINCIP
Le Chatelierov princippredvia utjecaj promjena na uravnoteeni sustav: ako se usustavu koji se nalazi u ravnotei promjene tlak, temperatura, koncentracija ili kojedrugo intenzivno svojstvo, u sustavu e se dogaati reakcije koje se opiru promjeni,odnosno ravnotea se pomie u smjeru uspostavljanjaprijanjih uvjeta:
1. promjena koncentracije: povisi li se koncentracija reaktanata, oni e se troiti(nastat e vie produkta) i obratno.
2. promjena tlaka: povisi li se tlak, dogaa se reakcija kojom se smanjuje brojmolekula plina i obratno
3. promjena temperature: povisi li se temperatura, dogaa se reakcija koja troitoplinu (endotermna) i obratno.
PRIMJER
Reakcija duika i vodika uz nastajanje amonijaka je egzotermna (oslobaa se toplina):
N2(g) + 3 H2(g) NH3(g)
dovoenjem vodika u smjesu koja je u ravnotei troi vodik, s njim i duik,nastaje amonijak (ravnotea se pomie desno).
povienjem tlaka nastaje vie amonijaka jer se tako smanjuje broj molekulaplina u sustavu, tj. snizuje tlak (na desnoj strani jednadbe su ukupno dvijemolekule plina, a na lijevoj etiri) ravnotea se pomie desno.
povienjem temperature dogaa se endotermna reakcija, a to je raspadamonijakaravnotea se pomie lijevo.
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
42/62
41
2.7. KEMIJSKA KINETIKA
Brzina uvijek oznaava promjenu neke fizike veliine u vremenu. Brzinu kemijskereakcije je najpogodnije definirati kao promjenu koncentracije reaktanata ili produkata u
vremenu.
Npr. za reakciju prikazanu jednadbom:
aA + bB cC + dD
mogu se definirati brzine reakcijes obzirom nareaktante A ili B ili produkte C ili D.
t
cv
A)(A
t
cv
B)(B
t
cv
C)(C
t
cv
D)(D
gdje je cpromjena koncentracije u vremenskom intervalu t.
Jedinica SI-sustava za brzinu kemijske reakcije je jedinica za mnoinsku koncentracijupo sekundi, tj. mol m3s1ili neka izvedena (npr. mol dm3s1, mmol dm3s1). Ako se
reakcije dogaaju u plinskoj fazi, praktinije je umjesto koncentracije koristiti tlak plinapa je u tom sluaju jedinica brzine reakcije Pas1, bar s1, mbar s1i sl.
IMBENICI KOJI ODREUJU BRZINU KEMIJSKE REAKCIJE
Reakcija izmeu dviju molekula se moe dogoditi samo ako se molekule sudare. Ipak,ni svi sudari ne zavravaju pozitivnim ishodom. Hoe li doi do reakcije ovisi, izmeuostalog i o kinetikoj energiji molekula. Energija je potrebna za kidanje postojeihkemijskih veza i svladavanje potencijalne barijere izmeu atoma prije nastajanja nove kemijske veze. Aktivacijska energijaje najmanja energija koju molekule moraju imati
da bi stupile u reakciju. to vie molekula ima energiju koja je jednaka ili vea odaktivacijske, reakcija se odvija bre.
Usporeujui reakcije koje se dogaaju u razliitim uvjetima ili u istim uvjetima, ali sdrugaijim reaktantima moe se pretpostaviti odnos brzina dviju reakcija. Brzinakemijske reakcije ovisi o:
1. prirodi reaktanata sporije se dogaaju reakcije s veom aktivacijskomenergijom, a mogu utjecati i sporedne reakcije (npr. aluminij vrlo sporo oksidira
na zraku jer ga titi sloj netopljivog oksida Al2O3)2. stupnju razdjeljenja ako se reakcije zbivaju na meupovrini faza (npr. vei
komadi ugljena gore polagano dok ugljena praina u zraku moe izgorjetieksplozivno)
3. koncentraciji reaktanata vea koncentracija predstavlja veu mogunostsudara reagirajuih molekula
4. temperaturi na veoj temperaturi vie molekula ima energiju veu odaktivacijske (za veinu reakcija brzina poraste 2 do 3 puta za svakih 10C)
5. prisutnosti katalizatora katalizatori sudjeluju u reakciji, snizuju energijuaktivacije, ali izlaze nepromjenjeni iz reakcije.
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
43/62
42
2.8. KOLOIDNO DISPERZNI SUSTAVI
Fazau sustavu u kojemu se dogaaju fizike ili kemijske reakcije je dio sustava koji jeod drugih dijelova toga sustava odijeljen fizikom granicom (npr. postoji granicaizmeu vode i leda u njihovoj smjesi).
Disperzni sustavi su smjese u kojima je jedna faza, disperzna faza, ili vie njih,razdijeljena (dispergirana) u drugoj fazi, koja se naziva disperzno sredstvo.
Prema stupnju razdijeljenja disperzne faze razlikuju se:
grubo disperzni sustaviestice disperzne faze su vee od 100nm koloidno disperzni sustaviveliina estica disperzne faze izmeu 1nm i
100 nm
molekulsko disperzni sustavi estice disperzne faze manje od 1nm(prave otopine)
Disperzna faza se iz sustava u kojemu je grubo dispergirana moe odijeliti nekim oduobiajenih postupaka za odijeljivanje sastojaka heterogenih smjesa, npr. filtracijom. Ukoloidnim sustavima (koji su takoer heterogene smjese) estice disperzne faze sudovoljno male da pokazuju neka svojstva koja se ne mogu uoiti kod grubih disperzija,npr. Tyndallov efekt i Brownovo gibanje. Molekulsko disperzni sustavi su homogene
smjeseotopine.
U koloidnim sustavima ili koloidima disperzno sredstvo i disperzne faze mogu biti
svih moguih agregatnih stanja osim plin-plin (tablica 4).
Tablica 4.Agregatna stanja faza u koloidnim sustavima.
Disperzna
faza
Disperzno
sredstvo
Uobiajennaziv
Primjer
plintekuina pjena lag
krutina kruta pjena aktivni ugljen
tekuina
plin aerosol, magla fotosmog, oblaci
tekuina emulzija mlijeko, majoneza
krutinakruta emulzija,
gelmaslac, elatina
krutina
plin aerosol dim
tekuina sl aj, kava
krutina kruti sol obojano staklo, biseri
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
44/62
43
Najei koloidni sustav je onaj kod kojega je voda disperzno sredstvo, a krutinadisperzna faza. Naziva se koloidnom otopinom ili slom(imenica enskog roda sol
G soli, I soli/soljuje vrsta kemijskog spoja, a imenica mukog roda sl G sla, Islom je koloidni sustav, dakle smjesa).
Koloidi se naelno mogupripremiti na dva naina:
1. disperzijom iz grubo disperznih sustava usitnjavanjem estica do koloidnihdimenzija
2. kondenzacijommolekula u molekulsko disperznim sustavima udruivanjemmolekula u pravim otopinama.
SVOJSTVA KOLOIDA
Svojstva slova i svih koloida odreena su, osim fizikim i kemijskim svojstvimadisperzne faze i disperznog sredstva, takoer njihovim meudjelovanjem te oblikom iveliinom estica disperzne faze.
Za koloide je karakteristino da prolaze kroz obine filtre, poput pravih otopina. Uodnosu na prave otopine ne pokazuju svojstva dijalize ni difuzije (ili vrlo slabo), slabo
su izraeni osmotski tlak, povienje vrelita i snienje ledita.
Koloidna disperzija nije tamna u prolaznoj svjetlosti. Svjetlost se raspruje (ogiba) naesticama disperzne faze budui da su dimenzijama istog reda veliine kao valna duljinaelektromagnetskog zraenja vidljivog dijela spektra. Pojava je dobila naziv Tyndalovefekt po britanskom znanstveniku Johnu Tyndallu (18201893).
Koloidne su estice dovoljno male i lagane da osjete sudare s pojedinanimmolekulama ili agregatima molekula disperznog sredstva i njihovo se nasuminogibanje moe promatrati mikroskopom. Pojavu je prvi zapazio kotski biolog RobertBrown (17731858) po kojemu je dobila ime Brownovoili brownovskogibanje.
Zbog vrlo velike ukupne meupovrine disperzne faze i disperznog sredstva premavolumenu, za kemiju slova i openito koloidnih disperzija veoma je vana adsorpcija.
Adsorpcija je nagomilavanje estica (atoma, molekula ili iona)iz otopine ili plina napovrinu vrste ili tekue faze.Koloidi imaju veliku mo adsorpcije. Aktivni ugljen seupravo zbog tog svojstva koristi za proiavanje plinova i tekuina.
S velikom povrinom koloida povezana je velika povrinska energija. Ta se energijasmanjuje povezivanjem koloidnih estica pa se oekuje da koloidne otopine budunestabilne. Meutim, koloidi su stabilizirani adsorpcijom molekula ili iona koji
prijee izravan dodir povrina estica disperzne faze.
Adsorbiraju li koloidne estice na svojoj povrini odreenu vrstu iona iz otopine, nabijuse istovrsnim nabojem te nastaju koloidni ioni. Budui da svi nose istovrsni naboj,uzajamno elektrino odbijanje prijei koagulaciju (koagulacija je povezivanje,agregacija, koloidnih estica u vee strukture, a prati ju gubitak svojstavakoloidnih disperzija). U pravilu se adsorbiraju ioni iz otopine koji ve grade koloidnuesticu, a kojih ima u suviku. Primjer su koloidne estice srebrova klorida (AgCl)izgraene od kationa Ag+ i aniona Cl. U suviku dobro topljiva srebrova nitrata(AgNO3), srebrovi ioni se adsorbiraju na povrini estica inei adsorpcijski sloj.Adsorpcijski je sloj uvijek monoionski i odreuje predznak naboja koloidne estice.
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
45/62
44
Oko prvog sloja nalazi se difuzni sloj iona suprotnog naboja (u ovom sluaju NO3) kojinisu tako vrsto vezani, ali ih privlae adsorbirani ioni. Na veim udaljenostima odkoloidne estice distribucija iona je podjednaka (slika 14). Ionski dvoslojelektrostatskim odbojnim silama spreava sudaranje i koheziju estica.
Negativno nabijeni slovi: slovi sulfida metala, solovi metala (srebro, zlato, platina),solovi kiselina (npr. silicijeve kiseline) i kiselih oksida (povrinske skupine disociraju iotputaju vodikove ione).
Pozitivno nabijeni solovi: solovi hidroksida i bazinih oksida (veu vodikove ione izotopine) Al(OH)3, Fe(OH)3, Al2O3, Fe2O3. Nabijenost se odreuje mjerenjem
pokretljivosti koloidnih estica u elektrinom polju (elektroforeza).
Koloidi koji postiu stabilnost stvaranjem ionskog dvosloja kako je opisano, suhidrofobni koloidi (ako je disperzno sredstvo voda) ili openito liofobni koloidi.
Koagulaciju hidrofobnog koloida moe izazvati dodatak elektrolita koji e neutraliziratinaboj adsorbiranog sloja iona na povrini koloidne estice. Mo koagulacije raste s
poveanjem naboja iona. Npr. koagulaciju negativno nabijenog sola najlake e izazvatisoli aluminija (Al3+), tee soli barija (Ba2+), a jo tee soli natrija (Na+). Dva koloidnaiona suprotnog naboja (pozitivni i negativni) mogu meusobno koagulirati ako su
prisutni u elektriki ekvivalentnim koliinama. Zagrijavanje takoer moe potaknutikoagulaciju jer uz veu kinetiku energiju koloidni ioni pri sudarima lake probijajuionski dvosloj. Koagulacija hidrofobnih koloida je u pravilu ireverzibilan proces.
Osim stvaranjem dvosloja, solovi mogu biti stabilizirani adsorpcijom molekula vode
koje odjeljuju koloidne estice. Takvi su solovi hidrofilni(liofilni ako voda nijedisperzno sredstvo). Hidrofilni koloidi takoer mogu biti initi koloidne ione. najee
su to hidroksidi i oksidi metala (Al(OH)3, V2O5), anorganske polimerne kiseline velikemolekulske mase (silicijeva kiselina, SiO2nH2O), tutkalo, elatina i dr.
Slika 14.Koloidna estica srebrova nitrata u otopini srebrova klorida.
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
46/62
45
Koncentriraniji hidrofilni solovi su vrlo viskozni, a mogu ovrsnuti u elatinoznu masukoja sadri mnogo vode i zove se gel. Gel je mreaste strukture sastavljene od finih nitiili slojeva. U meuprostorima su uklopljene molekule vode. Prijelaz sol-gel je openitoreverzbilan. Nastajanje gela zove se koagulacija, a disperzija gela u sol peptizacija:
Hidrofilni su koloidi manje osjetljivi na koagulacijsko djelovanje elektrolita od
hidrofobnih. Zatitni koloidi su hidrofilni kolodi (npr. elatina, krob) dodani uhidrofobni koloid radi spreavanja koagulacije. Mehanizam je u osnovi adsorpcijski zatitni koloid prekriva povrinu disperznefaze.
Koloidno disperzni sustavi su neobino vani u prirodi, tehnici i zananosti (troenjestijena, koncentriranje ruda postupkom flotacije, priprema isplaka i cementnih kaa unaftnom rudarstvu, ienje vode i otpadnih voda, priprema boja i pigmenata,
proizvodnja stakla i porculana, proizvodnja aluminija, proizvodnaj koe, gume, raznihadsorbenasa itd.). Zbog tako velike vanosti ovih sustava razvila se i posebna granakemije - koloidna kemija.
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
47/62
46
2.9. KVALITATIVNA KEMIJSKA ANALIZA
Kemijska analizaje utvrivanje kemijskog sastava tvari. Svaka metoda koja se koristi
u kemijskoj analizi ima svoje prednosti i nedostatke, a izbor metode ovisi o vrsti ikoliini uzorka, analitu (analit je tvar koja se odreuje u uzorku), traenim podacima teraspoloivim potrebnim reagensima, aparaturama i instrumentima. Kvalitativnomanalizom se odreuje koje elemente, spojeve ili ione sadri uzorak, ali ne i njihovuapsolutnu koliinu ili relativan odnos u uzorku. Rezultat kvantitativne analizeje toansastav uzorka.
Za kvalitativnu analizu anorganskih ionskih spojeva razvijen je sustav skupina koji
razvrstava ione u nekoliko skupina po karakteristinim reakcijama u vodenoj otopini
(tzv. mokra metoda). Pri izvoenju reakcija opaaju se vidljive promjene stvaranje iliotapanje taloga, obojenje otopine, razvijanje plina. Ako spomenute pojave izostanu,smatra se reakcija negativnom. Budui da je vrlo mali broj reakcija specifian za
pojedine ione, potrebno je izvesti vie reakcija koje potvruju prisutnost nekog iona.
Metode rada se razlikuju ovisno o koliini uzorka. Ako se radi po makro-metodimkoriste se staklene epruvete zapremine oko 50 ml, a uzorci se ispituju u koliini od 1 do2 ml. Reagensi se dodaju iz reagens-boca ili boca kapaljki u koliinama od nekolikokapi. Po potrebi se koriste i ae, lijevci, filter-papir i drugo. Uzorci se zagrijavajuBunsenovim plamenikom.
Sve zapaene promjene boja otopine, zamuenost, taloenje ili otapanje taloga... odmah se unose u dnevnik rada. Na temelju opaanja utvruje se prisutnost iona uuzorku.
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
48/62
47
KVALITATIVNA ANALIZA KATIONA
Tablica 5.Kationske analitike skupine i zajedniki reagensi za pojedine skupine.
ANALITIKASKUPINA
ZAJEDNIKIREAGENS
ISTALOENIKATIONI
VRSTATALOGA
PRODUKTREAKCIJE I BOJA
TALOGA
I. HCl Ag+, Pb2+, Hg22+ kloridi
AgClbijel
PbCl2bijel
Hg2Cl2bijel
II. H2S u
kiselom
II. AHg2+, Pb2+, Bi3+,
Cu2+, Cd2+
sulfidi
HgScrn
CuSsme
CdSut
Bi2S3smePbScrn
II. BSb3+, Sn2+, Sn4+,
As3+, As5+
Sb2S3naranast
SnSsme
As2S3ut
III. NH4OH / NH4ClFe2+, Fe3+, Al3+,
Cr3+, (Mn2+)hidroksidi
Fe(OH)3crvenosme
Al(OH)3bijel
Cr(OH)3sivozelenMnO(OH)2sme
IV. (NH4)2S Co
2+, Ni2+, Zn2+,
Mn2+sulfidi
CoScrn
NiScrn
ZnSbijel
MnSruiast
V. (NH4)2CO3 Ba2+, Sr2+, Ca2+ karbonati
CaCO3bijel
SrCO3bijel
BaCO3bijel
VI. Mg2+, K+, Na+,
NH4+
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
49/62
48
Tablica 6.Karakteristine reakcije kationa I. analitike skupine.
REAGENS Pb2+ Hg22+ Ag+
K2CrO4PbCrO4
utHg2CrO4
crven
Ag2CrO4
crvenosme
NH4OHtalog razliitih soli
bijel
Hgcrn
HgNH2Cl bijel
AgOHbijel
Ag2Osme
[Ag(NH3)]+(aq)bezb.
KIPbI2
ut
Hg2I2
utozelen
AgI
ut
SnCl2PbCl2
bijel
Hg
crn
Ag
crn
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
50/62
49
Tablica 7.Karakteristine reakcije kationa II. analitike skupine.
REAGENSII. A II. B
Hg2+ Bi3+ Cu2+ Cd2+ AsO33 AsO43 Sb3+ Sn2+ Sn4+
NH3(ekvivalentna
koliina)
HgNH2Cl
bijel (uz Cl)
Bi(OH)3
bijel
Cu(OH)2
tamno modar
Cd(OH)2
bezbojan
Sb(OH)3
bijel
Sn(OH)2
bijel
SnO(OH)2
bijel
NH3
(suviak)[Hg(NH3)4]
2+
bezbojan
Bi(OH)3
bijel
[Cu(NH3)4]2+
tamno modar
[Cd(NH3)4]2+
bezbojan
Sb(OH)3
bijel
Sn(OH)2
bijel
SnO(OH)2
bijel
NaOH(ekvivalentna
koliina)crveno sme
Bi(OH)3
bijel
Cu(OH)2
modar
Cd(OH)2
bijel
Sb(OH)3
bijel
Sn(OH)2
bijel
SnO(OH)2
bijel
NaOH
(suviak)HgO
ut
Bi(OH)3
bijel
Cu(OH)2
modar
Cd(OH)2
bijel
SbO2
bezbojan
HSnO2
bezbojan
SnO32
bezbojan
H2O BiOCl2
bijel
SbOCl
bijel
Sn2OCl2
bijel
SnO(OH)2
bijel
Zn / kiselinaHg22+/ Hg
bezb. / crn
Bi
crn
Cu
crven
AsH3
bezbojam
AsH3
bezbojan
SbH3/ Sb
bezb. / crn
Sn
crn
Sn2+/ Sn
bezb. / crn
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
51/62
50
Tablica 8.Karakteristine reakcije kationa III. analitike skupine.
REAGENS Al3+ Cr3+ Fe2+ Fe3+(ut)
NH4OH (suviak) || || || ||
NaOH (ekvivalentna
koliina)|| || || ||
NaOH (suviak)AlO2
bezbojan
CrO2
zelen|| ||
(NH4)2SAl(OH)3
bijel, elat.
Cr(OH)3
zelen, elat.
FeS
crn
Fe2S3
crn
oksidans u kiselom Cr2O72
naranast
Fe3+
ut
oksidans u lunatom CrO4
2
ut
Fe(OH)3
crvenosme
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
52/62
51
Tablica 9.Karakteristine reakcije kationaIV. analitike skupine.
REAGENS Mn2+ Co2+ Ni2+ Zn2+
NH4OH / NH4ClMn(OH)2
bijel
Co(OH)2
ruiast
Ni(OH)2
plavozelen
Zn(OH)2
bijel
NH4OH (suviak) ||[Co(NH3)6]2+
crvenkast
[Ni(NH3)6]2+
modar
[Zn(NH3)4]2+
bezbojan
NaOH (ekvivalentna
koliina)||
Co(OH)2
ruiast
Ni(OH)2
zelen
Zn(OH)2
bijel
NaOH (suviak) || || ||ZnO2
bezbojan
(NH4)2SMnS
ruiast
CoS
crn
NiS
crn
ZnS
bijel
oksidans u kiselomMnO4
ljubiast
oksidans u lunatomMnO2
tamnosme
Co(OH)3
crn
NiO2
crn
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
53/62
52
Tablica 10.Karakteristine reakcije kationa V. analitike skupine.
REAGENS Ba2+ Sr2+ Ca2+
K2CrO4BaCrO4
ut
SrCrO4
ut
H2SO4BaSO4
bijel
SrSO4
bijel
(NH4)2C2O4BaC2O4
bijel
SrC2O4
bijel
CaC2O4
bijel
bojanje plamena zeleno karmin-crveno naranasto crveno
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
54/62
53
Tablica 11.Karakteristine reakcije kationa VI. analitike skupine.
REAGENS Mg2+ Na+ K+ NH4+
Na2HPO4/ NH4OHMgNH4PO4
bijel
Na[Co(NO)6] K2Na[Co(NO)6]
ut(NH4)3[Co(NO)6]
ut
HClO4 KClO4
bijel
NH4ClO4
bijel
NaOHMg(OH)2
bijel
NH3
zaguljiv plin
NH4OHMg(OH)2
bijel
NH4OH / NH4+-sol
Nesslerov reagens HgO Hg(NH2)I
uto-smei talog
bojenje plamena intenzivno uto ljubiasto
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
55/62
54
KVALITATIVNA ANALIZA ANIONA
Tablica 11.Pregled aniona po analitikim skupinama.
ANALITIKASKUPINA
ZAJEDNIKEREAKCIJE
ANIONI VRSTA TALOGA PRODUKTREAKCIJE I BOJA
TALOGA
I.
pozitivna
reakcija s
AgNO3,
negativna
reakcija sBaCl2
Cl
Br
I
CNS
S2
soli srebra
netopljive u vodi i
HNO3(razr.)
AgClbijel
AgBrukast
AgIut
AgCNSbijel
Ag2Ssme
II.
pozitivna
reakcija s
AgNO3i
pozitivna
reakcija s
BaCl2
CO32
B4O72
S2O32
PO43
AsO33
AsO43
Cr2O72
CrO42
soli srebra
netopljive u vodi,
topljive u
HNO3(razr.)
Ag2Osme
Ag2Osme
Ag2Scrn
Ag3PO4ut
Ag3AsO3ut
Ag3AsO4sme
Ag2Cr2O7crvenosme
Ag2CrO4crvenosme
CO32
B4O72
S2O32
PO43
AsO33
AsO43
Cr2O72
CrO42
soli barija
netopljive u vodi,
topljive u
HNO3(razr.)
BaCO3bijel
BaB4O7bijel
BaSO4bijelBa3(PO4)2bijelBa3(AsO3)2bijelBa3(AsO4)2bijelBaCrO4ut
BaCrO4ut
III.
negativnareakcija s
AgNO3i
pozitivna s
BaCl2
SO42netopljive barijeve
soliBaSO4bijel
IV.
negativna
reakcija s
AgNO3i
negativna
reakcija s
BaCl2
MnO4
ClO3
CH3COO
NO3
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
56/62
55
KARAKTERISTINE REAKCIJE ANIONA:
Cl AgNO3(aq) taloi se bijeli sirasti talog AgCl:
Ag+(aq) + Cl(aq) AgCl(s)Talog je topljiv u NH4OH
Br AgNO3(aq) taloi blijedouti AgBr:
Ag+(aq) + Br(aq) AgBr(s)
Klorna voda izluuje elementarni brom:
Cl2(aq) + 2 Br(aq) 2 Cl(aq) + Br2(l)
I AgNO3(aq) taloi uti AgI:
Ag+(aq) + I(aq) AgI(s)
Klorna i bromna voda izluuju elementarni jod (vodena otopina joda je smeeboje):
Cl2(aq) + 2 I(aq) 2 Cl(aq) + I2(s)
Br2(aq) + 2 I(aq) 2 Br(aq) + I2(s)
S2 Vlani papir natopljen olovovim(II) acetatom pocrni od H2S:
Pb(CH3COO)2(aq) + H2S(g) PbS(s) + 2 CH3COOH
Pokus: u epruvetu staviti 1 ml uzorka i dodati malo HCl. Iznad otvora
epruvete poloiti Pb-acetat- papir.
CO32 Veina karbonata reagira s klorovodinom kiselinom uz razvijanje CO2(um
i pjenjenje):
CaCO3(s) + HCl(aq) CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g)
PO43 Magnezijeva mikstura (vodena otopina MgCl2, NH4Cl i NH3) taloi bijeli
kristalini MgNH4PO4topljiv u mineralnim kiselinama i octenoj kiselini.
SiO32 Razrjeena klorovodina kiselina uz lagano zagrijavanje daje bijelielatinozni talog:
SiO32(aq) + 2 HCl(aq) H2SiO3(s) + 2 Cl
(aq)
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
57/62
56
CrO42
Cr2O72
Kromat (ut) dodatkom kiseline prelaze u bikromat (naranast):
2 CrO42(aq) + 2 H+(aq) Cr2O7
2-(aq) + H2O(l)
Dodatkom luine bikromat prelazi u kromat:
Cr2O72
(aq) + 2 OH
(aq)
CrO42-
(aq) + H2O(l)
SO42 BaCl2taloi bijeli kristalini talog:
Ba2+(aq) + SO42(aq) BaSO4(s)
Talog je netopljiv u kiselinama osim u vruoj koncentriranoj sumpornojkiselini.
NO3 Reakcijom NO3
s FeSO4 i konc. H2SO4 nastaje tamnosmei prsten odkompleksa [Fe(NO)]2+
Pokus: otopinu nitrata pomijeati s malo FeSO4. U nagnutu epruvetu opreznouz stijenku lijevati konc. H2SO4. Na dodirnoj povrini kiseline i uzorka stvarase smei prsten.
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
58/62
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
59/62
58
Kromat je izabran kao indikator jer je srebrov kromat obojen i slabo topljiv, a ipak
topljiviji od srebrova klorida pa se taloi naknadno. Redoslijed taloenja moe seodrediti iz produkata topljivosti:
-62-10
s
dmmol101,56][Cl][Ag(AgCl) K -93-12-2
4
2
42s dmmol100,9][CrO][Ag)CrO(Ag
K
Koncentracije iona srebra i klorida u otopini srebrova klorida su jednake:
2
s ][Ag(AgCl)][Cl][Ag
K
Pa je koncentracija srebrovih iona u zasienoj otopini:
-3-5-62-10
s dmmol1025,1dmmol101,56(AgCl)][Ag
K
U vodenoj otopini srebrova kromata iona srebra ima dvostruko vie od kromatnih iona:
3
42s
-2
4 ][Ag)CrO(Ag][CrO2][Ag
K
Koncentracija srebrovih iona u zasienoj otopini je:
-3-43 -93-12342s dmmol101,2dmmol100,9)CrO(Ag][Ag
K
to je petnaestak puta vea koncentracija no u zasienoj otopini srebrova klorida.
ODREIVANJE ELJEZA KALIJEVIM PERMANGANATOM
Kalijev permanganat, KMnO4, je jaki oksidans koji se koristi za kvantitativno
odreivanje mnogih tvari u reduciranom obliku u kiselom mediju (u reakciji se troevodikovi ioni).
Permanganat oksidira analit prema parcijalnoj jednadbi:
MnO4(aq) + 8 H+(aq) + 5 eMn2+(aq) + 4 H2O(l)
Primjeri reakcija s permanganatom su:
odreivanje nitrita: 2 MnO4+ H++ 5 HNO22 Mn2++ 5 NO3+ 3 H2O
odreivanje oksalata: 2 MnO4+ 6 H++ 5 H2C2O42 Mn2++ 10 CO2+ 8 H2O
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
60/62
59
eljezo se odreuje u obliku eljezovih(II) iona koje permanganat u oksidira u eljezo(III).
Reakcija se dogaa po jednadbi:
5 Fe2+(aq) + MnO4(aq) + 8 H+(aq) 5 Fe3+(aq) + Mn2+(aq) + 4 H2O(l)
Otopina kalijeva permanganata je intenzivne ljubiaste boje, a reakcijom sa eljezomboja se izgubi. Stoga kalijev permanganat istodobno slui kao reagens i indikator. Prvisuviak permanganata oboji analiziranu otopinu i oznaava zavretak titracije (boja semora zadrati barem 30-ak sekundi).
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
61/62
60
LITERATURA
Atkins, P. W., Clugston, M. J., Naela fizikalne kemije, kolska knjiga, Zagreb, 1992.
Cvita, T., Kallay, N., Fizike veliine i jedinice meunarodnog sustava, kolskaknjiga, Zagreb, 1985.
Ekinja, I.olji, Z., Kvalitativna anorganska kemijska analiza, Tehniki fakultetSveuilita u Zagrebu, Zagreb, 1992.
Filipovi, I., Lipanovi, S., Opa i anorganska kemija, kolska knjiga, Zagreb,1991.
Ranjevi., K., Fizikalne veliine i mjerne jedinica, Znanje, Zagreb, 1985.
Sikirica, M.,. Korpar-olig, B., Praktikum iz ope kemije, kolska knjiga, Zagreb,2001.
Skansi, V., Hodi, ., Vjebe iz kemije, Rudarsko-geoloko- naftni fakultet,
Sveuilita u Zagrebu, Zagreb, 1986.iftar D, Vjebe iz kemije za studente Geolokog odjela, Rudarsko-geoloko- naftnifakultet, Sveuilita u Zagrebu, Zagreb, 1986.
7/24/2019 Skripta Za Vjebe Iz Kemije
62/62