Zadatci Iz Opste Hemije

7/26/2019 Zadatci Iz Opste Hemije

http://slidepdf.com/reader/full/zadatci-iz-opste-hemije 1/154

B

o

g

u

l

z

m

i

e

e

P

e

n

N

P

o

su

a

_

e

e

m

e

a

I

"

I

1

A

I

B

I

V

V

v

m

v

m

V

I

l

B

l

A

I

V

A

V

V

A

V

A

0

I

I

1

A

l

A

I

V

V

A

V

A

V

A

v

m

I

l

B

I

[

V

V

V

B

V

B

0

-

2

I

_

1

[

)

.

L

B

6

9

.

I

1

I

N

a

M

g

I

4

5

(

7

8

d

1

1

1

1

1

I

S

1

1

1

[

T

e

5

i

-

-

-

S

-

-

9

-

O

j

B

I

C

N

0

F

N

1

8

i

I

S

9

<

N

A

I

S

i

P

S

C

A

I

9

)

8

~

.

0

{

_

_

_

_

1

9

2

I

n

l

J

N

~

[

K

C

S

T

V

C

M

n

1

L

_

.

m

0

~

.

I

;

5

I

•

•

•

.

~

.

u

I

6

"

,

-

;

e

C

N

e

:

~

~

2

6

~

[

4

U

1

1

1

1

2

,

2

0

J

S

A

'

d

H

~

3

\

1

5

3

6

J

_

.

_

l

i

R

S

Y

Z

t

N

b

M

o

I

T

~

y

J

8

B

9

9

H

9

~

~

_

'

'

S

5

n

7

7

1

i

C

B

L

*

H

T

I

W

R

,

1

9

~

.

_

.

1

I

g

_

&

2

r

8

8

1

l

O

[

O

6

J

F

R

A

U

U

U

l

1

_

(

_

_

U

b

2

_

_

~

s

.

~

[

S

'

-

C

"

H

4

%

4

(

u

R

P

A

1

0

l

%

A

1

/

$

7

)

5

l

r

P

A

•

0

.

2

J

9

U

<

5

1

9

.

.

-

_

-

(

,

1

~

1

~

5

5

U

5

I

n

S

S

T

1

J

X

2

L

~

~

_

g

'

1

1

P

I

B

P

A

R

2

.

8

J

8

I

H

85

I

o

S

j

J

7

2

;

2

9

6

2

m

O

l

U

J

-

-

.

~

J

,

L

_

_

_

_

1

L

-

+

-

p

~

~

r

f

E

f

n

V

I

r

1

,

U

i

1

&

5

D

:

1

0

1

:

-

.

t

y

-

r

"

l

r

J

1

;

J

_

L

(

(

2

;

i

5

1

(

~

-

-

-

~

-

-

-

-

-

-

-

f

-

-

-

-

~

~

.

.

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

~

-

~

~

g

r



~

,

A

i

c

,

2

i

(

}

I

1

-

,

.

0

f

}

I

b

F

d

;

;

-

>

r

J

1

N

:

(

~

z

R

.

<

9

q

-

1

~

~

t

.

>

~

J

l

t

r

J

0

-

0

-

n

N

-

0

\

0

>

.

-

J

=

:

'

t

)

.

l

a

1

:

1

)

'

~

.

.

(

0

_

\

2

:

~

.

(

)

:

N

.

;

N

~

t

~

\

-

,

-

.

n

~

"

-

0

~

~

n

~



n i v e r ~ i t e t u Tuzli, odlukom Komisije za izdavanje

odobrenja

za upotrebu udzbeni

ka bra]

03-125/96.,

ad

23.02.1996.

godine,

odobrava upatrsbu

zbirke "Zadacl iz

opste

hemije za students RGF-a"

Recenzenti:

Prof. dr. Munira Mazalovic, Medicinski fakultet u Tuzli,

Prof. dr. Ranka Kubicek, Tehnoloski fakultet u Tuzli.

Korektor:

Mensura Salameh, prof. hemije, Gimnazi ja "Mesa Selimovic", Tuzla

Stampa:

DOD

HARFO-GRAF

Jzdavac:

Rudarsko geoloski fakuftet, Tuzla

Sponzor:

SZR

BONY

Tuzla

]



S DRZ J

PREDGOVOR

1 FIZlCKE VEL1CINE I JEDINICE . 1

VELlCINSKlRACUN 5

2

MASA A TOMA I MOLEKULA. MOLARNE VELIClNE

3

SVOJSTVA GASOVA.. .

20

4

STRUKTURA A

TOMA

HEMIJSKA VEZA..

. 27

STR UKTURA A TOMA

. 27

ELlTKTRONSK4 KONFIGUR4CJJA

. 28

PERIODNI SISTE'v L E ~ E N A 7 : 4 ......

30

HEMJJSKA VEZA..

. .33

TALASNO-MEH4NICK4 PRJRODA KOVALENTNE VE1E..

. .35

5

SASTAVSUPSTANCE(TVARI) .........

41

EMPIRJJSKA FORMULA SPO L4 . . .......

.46

ZADACII1 ORGANSKE HElvfIJE.. . 50

6

KONCENTRACIJA RASTVORA .

.56

RAZRJEDIVANJE R4STVOR4.

61

7 HEMIJSKE JEDNACINE. REDOKS-JEDNAC1NE 71

8

IZRACUNAVANJE POMOCU HEMIJSKIH JEDNACINA

80

ZADACII1

ORGANSKE HEMlJE.. . ...... 97

9

HEMIJSKA RA VNOTEZA

105

BRZlNA HEMJJSKE

RE4KClJE

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

105

KONSTANTA RA VNOTEZE..

..

1

06

LE CHATELIER-OV

PRINGP 109

RAVNOTEZA URASTVORIMAELEKTROLITA

112

PRODUKTTOPIVOSTI

. . . ... 114

JONSKl PRODUKT VODE.. ..........................................

120

10

OSMOTSKI PRlTISAK. . . ..............

130

11 ELEKTROLlZA.. . . . .135

12

TERMOHEMIJSKE JEDNACINE

139

KANTONALNO TAKMIC.ENJE

IZ

HEMlJE UCENIK4

SREDNJIH SKOLA....

.

144

LlTERATURA..

147

DODATAK.

..148



PREDGOVOR

. Ova z ? i ~ k a .

n a I ~ j e ~ j ~ n a je

studentima

R u d a r s k o ~ g e o l o s k o g

fakulteta a moze

konsno

POSIUZltI 1 UCelllClITla

srednjih Skala posebno

l l c e n i c ima

. . .

d

I

h

.. '

gunnazlJe,

me

.ICIllS

{C

1

emlJske

skole.

Autori

su

se trudili

da

s a , l ~ 1 i u

Zb

k da·

. \.ll£.Cl

J

r

e

JU

asnove

za

p r o f e S l O n a l n ~ ..onJentaCIJU, ~ d ~ o s n o da sto veei broj uradenih primjera i zadataka

bude u f l l l 1 k C l ~ ~ struke.

U

Zb fCl se

n a l ~ i

i v ~ l i k i broj zadataka 1Z organske hcmije.

~ e m . l J a

~ a s z a ~ m a 7 . . n a c a J n ~

m J e ~ t o u prirodnim

naukama,

a

stekla

ga je

u ~ r J v o . k\

n u t a t t v n ~ ~

pnstupom. proucavanJa ~ u p s t a n c e . Taj pristup se sastoji u

n l J ~ : ~ n J u

m a . ~ a ,

kOhCll1a: z a p r e ~ l l ~ ,

e n e ~ g e t s k i h

promjena i niza

drugih fizickih

veiIcma, n J ~ l O : o preracunavatlje 1 povezlvanje

pomocujednacina.

U ZbU I

sma

posebnu painju posvetili novom pristupu racunanja u

heme

koje se

~ o v e

v ~ l i c i n s k o

racunanje.

S

vremcnom

su se u herniji

ustalila dva n a C i ~ I ,

r a c ~ ~ n ~ a .

P ~ l

~ a ~ i n ,

k ~ j , i

t e m ~ ~ ~ na, p r ~ p o r c i j a m a i tome

slieno,

povezan je s:

p ~ ~ r e s r u m ~ 0 1 ~ J ~ r n ~ z l c k i h v v e l ~ ~ m a

I

Il lhoVih

jcdinica.

Takav

naGin racunanja

tc:ko

se. maze p ~ m J e r u t I na s l o ~ e l l l J ~ p r o r a c l U 1 . ~ i treba ga izbjegavati. Drugi nacin

r a c ~ J a ~ o J e ~ t.em:lJl

.. Z l c k a

hemlJa,

jednak je

racunanju

I I

fizici, a

omogllcav,a

~ l e s a v a n J e n a J s l o z e ~ I J l h

zadataka (veJicinski racun).

v •

amost ~ o ~ ~ o g 1

dobrog

sporazumjevanja

medll raznorodnirn

strucnJaclma USIOVlO Je 1

neke medunarodne

dogovore a to d .

.

d

.

v • ,

su ogovon 0

m s t v ~ ~ o ~ n a c ~ u

r a c ~ a n J a p o ~ o c u

velicinskih jednacina. Medlltim tradicija je

bIla SUVlse Jaka I u s t a l J e ~ a . ~ e k

JC

no:-?

Zakon

0

mjernim jedinicama (koji je

o b a v ~ z a n za.

upotreb?

u blVSOJ J u g o s ~ a v l J l od L januara 1981 godine) uzrokovao

p r ~ m J e n e

k o ~ e

n ~ o

~ o . e l e do r a ~ u n ~ j a yelicinskim jednacinama u hemiji.

M ~ d ~ l a : o d n i s l ~ ~ e m Jedmlca (Sl)

pnhvatila

je i Medunarodna unija za Cistu i

pnmJellJcnu

he1lllJU

(

lUPAC)

U. Zbirci

su yodje,dnako koristeni termini,

kao

npr. disoc\jacija i joniz.acija.

s u ~ ~ t a n c a I t v ~ : tvOPI: Ost

1 m s ~ o r l j i v o s t , produkt i

proizvod, jedinjenje

i

spoj, itd.

TeZl

~ ~ a c l ObllJczeru

su zVJczd1col11.

Na kraju knjige

dati

su

zadaci

sa takmicenja

srednJoskolaca iz

hemije,

1997 godine.



1

FIZICKE VL LICINE I JEDINICE

Pod

veliCinom

se podrazumjeva sve

one

sto se

maze

kvantitativrio mijenjati.

VeliCine koje karakterisu fizicke pojave ili odreduju svojstva supstance nazivaju se

fizicli.e velicine.

To

su na primjee duzina, masa, temperatura, energija, koliCina

supstance, koliCinska koncentracija itd.

Svaka iizicka veliCina ima svoju brojnu vrijednost

i

odgovarajucu

jedillicu. Kada kaierno daje

duiina

stoIa 1,2 m onda mama

kakvaje

stvama duiina.

lzostavimo i

jedinicu u toj

jednaCini,

ana gubi svoj

snllsao.

A sto znaci izmjeriti neku fizicku velicinu? ZnaCi uporediti je

sa

velicinom

. istc vrste koja je uzeta za jedinicu. U nasem prirojeru duzina je 1,2 puta v e ~ ~ d .

jedillice za duzinu, 1 m. Pisanje brajlle vrijednosti bez odgovarajuce jedinice je

besmisleno.

Tokom

razvoja naukc i tehnike upotrebljavan je velila broj jedinica, raz1i6t

u raziicitim zemljama. Tokom vrcmena nastaia je prava zbrka u njihovom

poimanju

i

preracullavanju, te se ukazala potreba ci se uspostavi neki sistem

za

sve zemlje

~ .

12. IIlilostva fizickih vclicina mogu se izdvojiti neke

od

njih kao osnovne

tizickc

vcliCine. Iz

njih

se

mogu

izdvojiti sve ostale,

izvedene fizicke

velicine.

Skup osnovllih i izvedenih jedinica tini sistem jedinica. Na 1 L generalnoj

konferenciji za mjere i tegove, odrzanoj 1960 godine u Parizu prihvacen je

Mcdunarodni sistem jedinica, skraceno S1.

On

se sastoji od sedam osnovnih

jedinica

za sedam osnovnih fizickih

vcliCina,

Te jedinice su

medusobno

povezane

i

obuhvataju sva

podrucja

nauke i tehnike (vidi prilog na kraju

knjige).

Danas

je niz znacajnih medunarodllih organizacija prihvatio SI:

Medunarodna organizacija

za

cistu i primijenjeuu hemiju (IUPAC), Medunarodna

organizacija za Cistu i primijenjenu ti7iku (IUPAP),

Medunarodna

organizacija za

standardizaciju (ISO) itd. U bivsoj Jugoslaviji SI je usvojen 1976 godine, kada je

donesen Zakon 0 mjernirn jedinicarna i mjerilima, sa rokom pocetka upotrebe od 1.

januara 198] godine.

Osnovne veliCine

i

jedinice SI kao

i

odgovarajuce

oznake

date

su

u tabeli

na

kraju knjige.

Sve

osnovne

jedinice

strogo

su

definisane na

osnoVu

medunarodnih

dogovora. Definisaccmo neke od lljih (Sl.list RBIH, 14/93):

l\ lctar je duzina puta koji svjetlost prede u

vakUUl11U za

vrijerne jednog

299

792 458-og dijela sekunde.

Kilogram

je jedinica

mase., a jednak je masi medunarodnog pratotipa

kilograma

koji

se

cuva

u

Sevru

kad Pariza.

Kelyin

je termodinamicka temperatura

koja je jednak.a

11273 16

lcrmodinamicke temperature trojne meke vode.

Mol jc koliCina supstance koja sadr:h toliko clementarnih jedinki koliko ima

atoma u 0,012 kilograma ugljika C-I2.

Napomena: Elelnentarne jedinke mogu bili alomi, molekuli, joni, eiektroni i

druge cestice.



. Pomocu sedam osnovnih fizicklh veliCina mogu se izvesti sve ostale

IZvedene velicine, koristenjern jednacina koje ill povezuju sa ostalim veliCinama

Na primjer, mjema jedinica za masenu koncentraciju izvedena

je

iz relacije

m

y

V

kg

a odgovarajuca jedinica je:

m

3

.

? s ~ o v n e

i izvedene SI jedinice

su

kohercntne

jedinice. Preracunski faktor

l ~ m e d u

lih Jedinica

je jednak

jedinici.

Na p r i n ~ j e r

osnovne jedinice su metar

(m' i

~ 1 1 ~ g ~ a 1 l 1

k ~ ) ,

a iz:ede.ne i e d i I ~ c e m ~ , kg/m.

3

itd. Osnovne i izvedene jedinice su ~ I

Jcdmlcc u uzem smlslu

1

kratko ccmo

ill

zvatI

SI

jedinice.

Nije ,do:'?ljno z ~ a t ~

s ~ ~ o jednu ~ j e m u

jedinieu. 1z prakticnih razloga sc

? o r ~ d .

osnovmh 1 lzvedemh Jedlmea SI

konste

vee iIi manje jediniee,

decimalnc SI

JcdmJce

.

Za

o z n a c a v ~ j ~

~ i l l j e d i n i ~ ~ s l u Z . ~ m o

se simbolom prefiksa koji

izraiavaju

koliko Je

p u ~ a

ncka Jedmlca veea lIt manJa od osnovne, odnosno izvedene jedinice

(koherentne Jedinice).

U tabeli na kraju knjige date su oznake

i

vrijednosti prefiksa_

Prefiks

se pise zajedno sa jedinicom. Na primjer:

1 kPa 10

3

Pa 1

em

= IO-

2

m

I

3

10-

6

3 1 3 3 3 ' ,

em

= rn , ldm=lO m, ldm =lO'm,lmC=IO,3C,lMPa=IO Pa

Oa n a p o m ~ n e m o da su izmedu ostalih dopustene i jedinicc: 1 i (litar) ; ; ; 1

dm

3

i

1

bar =

10-

Pa

(pog1edaj

na

kraju knjige).

ZN C JNE

CIFRE

. Kada u zadacima racunamo

sa

mjernim podacima, tatnost rezultata

m J e r e ~ J a

mora se ravnati prema broju znacajnih (pouzdanih) mjesta sto ga imaju

podacl.

Pri

sabiranju i oduzirnanju trcba u rezultatu zadrZati onoliko cifara koliko

ima broj sa na.imanjim brojcm cifara. Na

prirnjer:

0,146 + 2,1 + 0,56 + 2,86 2,8.

Pri

nmozenju

i

dijeljenju brojeva treba u

rczllitatu

zadrZati onoliko cifara

koliko ima braj sa najmanjim brojem cifara. Na

primjcr

5,36·0,8 = 4,504 ~ 4 5 .

Pri diz3IUu na kvadrat i kub potrebno .ic u rezultatu zadrZati .bnoliko eifara

koliko ih ima u

osnovi.

Na primjer:

3,28

2

= 10, 7854 ~ 10,8.

Pri

vadenju kvadratnog

(i

kubnog) korijena vaii

i510

pr:J'\i'Io.

Na primjer:

.j86

= 9,237

~

9,3

2



Ova preporuka

ne

zadovoljava pri racunanju sa relativnim atomskim

i

molekulskim rnasarna.

Vrlo male

i vrlo velike mjerne podatke cesto

je

prakticnije

izraziti

pomoi'll potencije od 10. Na primjer: a) 1000 = 10', b) 52000 = 5,2-10

4

•

Ako

je

broj manji

od 1,

pisemo ga kao potenciju s negativnim eksponentom.

Na primjer: a) 0,001 =

3

b) 0,00012 =

1 , 2 1 O ~ .

Evo jos nekoliko primjera:

a 0,000014 m' = 1,4 '10

5

m3.

b)

0,0043 molll

= 4,3 '10.

3

moln,

e)

101300 Pa=

1,01310'

Pa,

d) 300000 000

mls

= 310

mis,

e) 0,00000021g1l=2,llO gIl.

PRIM fERI

Primjer 1: Osnovna jedinica za

masu je

I kg. U hemiji se najcesce koristi

decimalna jedinica I g (gram)

Masu rastvora od 5 g izraziti

U

osnovnoj jedinici pomocll potenClje od 10.

Rjdlcnje:

m = 5 g = 0,005 kg= 5,10 kg.

Primjer 2: S1 jedinica za zapreminu je 1 m

3

. Dozvoljena je upotreba

jedirrice litar

(I),

koja se najcesce koristi u hemiji.

11 =

1

dm

3

•

Zapreminu rastvora od 150 em

3

izraziti u : a) m

3

;

b)

1

RjeScnjc: a) Zaprenlinu izraienu u

em'treba

izraziti u m

3

.

Racunamo:

1

em:= 0,01

111

' 10'2111

1 em

3

:=

(l0-2

m

i

'

10-

6

m

l

•

V =

150

em

3

::;:: 150·10-6 m

3

=

1,5.10 4 m

3

.

b) Zapreminu izraienu u

em}

treba izraziti u litrima

(1).

Znamo daje

1

1=

]

dm

3

.

Racunamo:

I em = 0,1 dm = 10 dm

1 em' = (l0 dm)' 10 dm'

V

= 150

ern'

= 150·10,3

drn'

= 0,15

dm'

V=0,151.

Primjer 3: Gustina tvari (supstanee) definise se kao odnos mase i

m kg

L:'lpremine, p::::

- - .

S1 jedinica za gustinu je U hemiji se

najcesce

koristi

V

m'

decimalna jedinica odnosno .

dm

3

Gustin;

rastvora

od

1,2

-

cm

3

izraziti

u:

a _k_g

, b)

_k_g_,

e)_If.

. ,

d) L

m} dm

3

dm

3

1

3



b)

p ~ ~ 2 - g - ~ 1 2 . 1O-'kg ~ 2 ~

em

3

"

10 3 d m

3

'd In

3

.

Zapaiaffio da su gustine izraiene u

gl m

3

i kgl m

3

brojno jednake.

d) S obziroru

daje

1

dm'

~

II, to je

p ~ I , 2 ' I O '

.

1

Primjer

4: SI jedinica za pritisak

je

paskal (Fa). U herrtiji se testa koristi

gecimaina

jedinica

kilopaskal (kPa).

Dozvoljenaje

i

upotreba jedinice

bar

(J

bar

10

5

Pal.

o

~ o r m a l n i atmosferski pritisak iznosi 1,013 bara. Izraziti taj pritisak u:

a) mlhbarllna (rubar), b) paskalima, e) kilopaskaJima, d) megapaskalima (MPa).

Rjdenje:

a) I bar 1000 rnbar,

p

~

1,0 3 bar

10

13 rubar,

b) I b a r ~ 1 0 5 P a ,

1,013 bar 1,013-10

5

Pa,

cJ

I k P a ~ I O P a

1,013.10

5

Pa

=

1,013·10' kPa = 101.3 kPa,

d) 1 MPa =

10'

Pa .

1,0J3.10

5

Pa 0,1013 MPa.

Primjer 5: Izraziti u SIjcdinicama:

a

pritisak:

1 bar, 20 rubar, 30 kPa

i 15

MPa.

b)

zaprerninu: 20 em

3

,

3 dm

3

, 60

mI, '

e) gustinu 1,4 glm', 1250 gil, 1,06 kgldm', 1,8 glrui.

Rjc.senje:

a) 10

5

Pa;

2·10'

Pa; 30·10' Pa; 15.10

6

Pa.

b) 20 em' = 0 · 1 0 ~ m ' =2.lO·

5

m

3

; 3 dm' ~ 3·lO" m'; 60 ml = 60 em' =

60·10-6

rn

3

=

6.10,5

m

3

,

c) 1,4

g/em'

= 1,4·lO·

3

k g l l O ~ m ' =

1,4.IO'kglm';

1250 gil ~ 1250·1O"kg/IO"m' 1250

kg/m';

1,06 kg/dm' = 1,06 kg/lO"m' ~ 1060 kg/m';

1,8

g/ml

= 1 , 8 · 1 0 · ' k g l l O ~ m ' ~ 1,8·10' kg/m' ~ 1800

kg/m'

Postoje i bezdimenzionalne velieine, tj. veliCine Gija

je

jedinica broj 1. Na

primjer, kaicmo da je braj molekula N = 10

22

.

4



Bezdimenziolna veliCina

je i maseni udio

sastojka A,

meA

weAl ~ - - -

m

gdje

je

m - masa uzorka.

Nekaje na primjer, maseni udio kuhinjske soli u rastvoru 0, 103. To

znati

da

u rastvoru

100

g

ima

3

grama soli. Takve se veliCine cesto

izraiav

ju u

postocima

(%), promilima (%0) iIi u dijelovima ppm:

%=001=10-

2

'Yoo 0 01 = 10

p p m ~ i O · 6

U

nasem

primjeru ma.seni udio je:

weAl

~

0,03 =3

%

=30 'Yo

~

JO

000

ppm.

VELICINSKI

R CUN

I

Odnosi medu fizickim veliCinama izraiavaju se

S

fiZiC

r

1

velicinama i

I ~ i h o v i m jedinicama. Takvo racunanje se naziva veliCinsko_ K 0 se racuna s

fizickim veliCinama pokazacemo

na

nekoliko primjera:

Primjer 1:

Zapremina rastvora je

V = 120 c m ~

amasa

20

g.

K;lika

je

gnstina rastvora?

Rjdcnje: Gustina rastvora se izracunava iz relacije:

m

220g

p=-

V 120 em'

g

1 83--

em

Napomena:Clkoliko rezultat ielimo izraziti u

S1

jedin ci onda

lema

decimalne jedinic.e pretvoriti osnovne:

1 8 3 . O 3 ~

m}

Primjer

2: Zapremina rastvofaje V = 150 eru' a gustina

12 g/em'

Kolika

je masa rastvora?

,

Rjelenje:

m

= P'V ,2g/em"150 em'

180

g.

5



Primjer 3: Ako je zapremina idealnog gasa 13 l, pritisak 0,98 NfPa,

temperatura

24°C, kolikaje

koliCina molekula u

tom

gasu?

Rjescnje:

Aka zelirno rezultat dobiti u

SI

jedinicama onda polazni podaci

moraju biti u SIjedinieama.

V=131=U.l0 'm' ,

p = 0,98 MPa = 0,98'10'Pa = 9,8'IO'Pa

T=

273

+

24 = 297 K

n '?

p 9,8.IO'Pa.13.10 'm'

n = ,._- 5,16 mol.

R T 8,314 J/molK·297 K

ZADACI

1.1. Izrazite 5 pomocu

potencije

od

10:

0) 1230 g,

b)

22540 em', e) 985600 Pa, d) 0,0027 g, e) 0,000062 m'

R:

a) 1,230'10'

g,

b) 2,2254'10'

em),

c)9,856'10' Pa, d)2,7 '10"g,

e)

6,2

'W m

3

1.2. lzrazite u 81 jedinici, s pomocu potencije ad 10, sljedece mase: 0,00325 g ,4,23

t, 0,054 mg.

R: 3,25'

O ~ kg,

4,23'10

3

kg, 5,4'10.

8

kg.

1.3.

z r a z i t ~ masu od

19 u kg, rng

i tAg Rezultat

prikazite

kao

poteneiju

od

broja 10.

R:

10']

kg, 10' mg, 10

6

1.4. Izrazite pritisak gasa od 12000 Pa

u:

kPa, MPa i barima.

R. 12

kPa; 0,012 MPa; 0,12 bara.

1.5. VodeCi

racuna

0 znacajnim eifrarna pomnoiite ove brojeve: a) 4,8'2,1 L b)

OJ13·204 c) 0,0323'0,21.

R: a) 10,128", 10, b) 6,1, c) 0,0068.

}\ apomena: U krajnjem rezultatu vaian je braj c ~ f a r a a ne braj decimalnih mijesta.

1.6. Treba

naCi

kolienik ad: a) 12,48 i 0,312, b) 4,53 i 2,0.

.

R:

a)

40,0,

b)

2,3

1.7.

Ponmozite

ove

brojeve,

pazeCi na pouzdana mjesta: 2,21 '0,3, b) 2,02-4,113.

6



R a) 0.7, b) 8,31.

1.8. Koliki je kolicnik brojeva, pazeCi na pOllzdana mjesta: a) 0,032 : 0,004, b) 97,52

.2,54.

R:

a)

8,0, b)38,4

1.9. Izrazite

zapreminu rastvora

od 1

dm

3

u:

I l l

3

,

em

3

,

mm

3

,

1,

dl,

ml,i

)11.

1.10. Zapreminu rastvara od 2 em

3

jzrazite

u : m , dm

3

,

I i m

3

.

R: 2 ml, 2· O·'dm

3

, 2·10,31,

2· O·6

m

3

1.11. Izrazite

u

SIjediniei pritisak gas od: 986 mbara, 7 bara, 321 kPa

R: 9,8· 10

4

Pa,

5

Pa, 3,21·10 ' Pa.

1.12. Zapremina rastvara

je

250 m , a gustina 1,02 glem . Kolika je m{lsa rastvara u

gramima i kilogramima?

R

m =

255

g

0,255 kg.

1.13. Masa

rastvoraje

1 kg, a gustina 1,1 g/cm

3

.

Kolikaje zapremina rastvara?

R:

V

=

909

enl3

=

0,9091.

1.14. Kad se dijele istovrsne velicine (ve icine koje se mOb'll izraziti istim

jedinicama) dobiju se bczdimenzionalne

velicillC.

Izraz.ite vrijednosti ovih jedinico'

. 31)3/

a) glkg, b) mglkg, cJ ~ g l k g , d)

1Iem

,e) mIll, em m .

R:

a) 0,001, b) 10.

6

,

e) 10", d) 1000, e) 0,001, I)

1 0 ~

1.15. U rastvoru mase m =

50

g rastvorena

je

2 g kuhilljske soli. Koliki

je maseni

udio

u: postotcima %, promilima 0/00, dije10vima

u milion

(ppm),

R: 4

%

=40 %0 =40000 ppm

1.16. Izrazite zapreminu rast\'ora

od

1,2 m

3

u: dm

3

,cm

3

,Ttun

3

Rezultat izrazite kao

potenciju

broja 10.

1.17. Profek{a koliCina elekticiteta u kulonima

(C)

moie se izraziti fwo proizyod jaCine struje

ampen ma

1).i

vremena proticanja u seklll1dama

(I).

Koliko elel.1ricil('[a prolekne kroz

p resjek

pyovodnika za

6

soli ako je jaCina

scruje

5

A

7

R Q ~ 1 ~ 1 . 0 8 ] ( t C

7



1.18. Elementamo naeiektrisanje, Ij. naelektrisanjejednog eiektrona, iznosi 1,6.10.

9

C.

Svaka

kaliCina elektriciteta moze se izraziti kao cjelobrofni umnoiak elemenlame koliCine

elekrticitera:

q = N-e

Koliko elementarnih naelektrisanfa odgovara kolieini elektticileta od

jednog kulona ?

1.19,

Gustina

67

nitratne kiseline iznosi

1,49

i m

3

, a zapremina

1

ml.

Kolika

je

masa

Cisle

Kuehne?

R:

m .4) = 0,938 g.

8



2.

MASA ATOMA I MOLEKULA.

MOLARNE

VEL CINE

Stvarna masa pojedinaCnih aloma

je

vrlo mala. Izraiavanje njene mase u

kilogramima nije prikladno. Mase tako malih cestica mnogo tacnije se rnogu

medusobom uporedivati nego preracunavati u jedinice rnase.

2ato je

i dogovoreno da

se

mase atoma izraiavaju prema masi neke

druge

cestice,

Pojam reiatiYnih

atomskib masa

prvi je uveo J.Dalton 1803 godine a kao atomska jedinica mase

izabralla je masa najlakseg atoma tj. atoma vodika. Aka je npr, relativna atomska

masa kisika 16 to znati da jc masa atoma kisika 16 puta veta

ad

mase

atoma vodika.

Nakon otkri6a masenog

spektrografa

i

izotopa fizicari

i

hernicari su kao

atomsku jedinicu mase izabrali sesnaestinu

mast

atoma kisikovog izotopa

160,

Sto

je

davalo tacnije rezultate, a 1961

godine

kao atomska jedinica mase

je

izabrana

dvanaestina mase atoma ugljika-12 i dobila

je

naziv

unificirana

atomska jedinica

mase,u:

Njena

vrijednostje

:

mil = u = 1,66057.10 27 kg.

Relativna

atomsk'l

masa

x

nekog

atoma

odreduje se prerna unificiranoj

atomskoj jedinici mase. To je neimenovani broj koji predstavlja broj unificiranih

atomskih jedinica mase, odnosno braj koji

pokazuje

koliko je puta masa atoma veca

od

jedne

unificirane atomske jedinice mase.

Masa

jednog atoma se ouda

i:z..racunava

kao:

rna:::: Ar·u,

a relativna

atomska masa kao:

A r = ~

u

Primjcr

1: Kolike su mase atoma vodikovog izotopa IH i almninija At ?

Relativne atomske mase su : Ar(H)

~

1,0078 i Ar(Al)

~

26,9815.

Rjdenje:

mCH) ~ Ar('H)-u ~ 1,0078'1,6606.10.

27

kg 1,673,10.

27

kg,

m(AI)

~

Ar(Al)·u

~

26,9815.1.6606.10.

27

kg

4,480.]0 26 kg.

Primjer 2: Prirodni bakar je smjesa 69,17 izotopa Co cija je .Ar ~

62,929

i

30,84

izotopa

6 ~ U

Cija

je

A r

=

6 4 9 ~ 7 .

Kolika

je

relativna atomska masa

prirodnog'bakra

?

Kolika

je ta

masa u kilogramima

? .

9



Rjdcnje:

x, 0,6917

Ar, 62,929

' , ~

0.3084

Ar2 : 64,927

Ar=? rna=?

Ar

Xl ,Ar

1

+

X2,Ar

2

43,528 + 20,023

=:

63,55,

ffi, ~ Ar,u ~ 63,55,1,6606,]0,27

kg

~ 1,055,10,25 kg

Relativna moickulska rnasa,

Mr,

nekog jedinjenja (spoja) je takodc

neimenoyan broj koji nam pokazuje koliko je puta masa molekula iIi fommIske

jedinke nekog spoja

veea od unificirane

atomske jedinice masc. Ona se dobije kao

zbir relativnih atomskih masa atoma

koji

cine molekulu (formulske jedinke) log

spoja. Masa molekule je:

odakle se relativna molekulska rnasa maze definisati

kao:

Mr:;;;:;mm.

u

Primjer 1: Kolikaje relativna molekuiska masa fosfatne kiseline H]PO,,?

Rjdenje:

Sastav fosfatne kiseline prikazuje formula, sto znaci da molekul

sadrZi

3

.atoma vodiko, 1 atom fosfora i

4

atoma kisika. Posta

je

Ar(H)

~

1,0078, Ar(p)

~

30,9738 i Ar(O) ~ 15,9994 ondaje:

Mr(H

3

P0

4

) ~ 3 Ar(H) Ar(P) 4 Ar(O) = 97,9951.

Za prakticno racunanje

moze

se uzeti Mr;:;: 98.

Primjcr 2: Izracunaj:

a) masu jednog molekula CO

2

b) masu fonnulske jedinke Na2S04

Rjdenje:

a)

Prema

jednacini,

masa

jedne

molekule

je

ffim(CO,) ~ Mr(C0

2

·u

Relatlvna

molekulska masa C0

2

je

Mr(C0

2

) ~ l·Ar(C ) 2·Ar(0) 1,12 + 2,16 = 44.

Uvrstavanjem

u predhodnu jednacinu

dobi\ amo

mm(CO,) ~ 44,1,6606·]0'27 kg = 7,3·]0'26 kg.

b) Masajedneformulske jedinke natrij-sulfataje:

mm = (Na2S0,) Mr(Na,SO,)·u

Relativna molekulska masa n a t r i j ~ s u l f a t a je:

'Mr(Na,SO,) 2·Ar(Na) l.Af(S) 4·Ar(0)

=

2'22,99 1·32,06 4·16

=

96,06.

Masa

jedne formulske jedinke

je:

~ 96,06, ],6606, 10 27 kg = 1,595,10'

kg.

10



KoliCina supstance tvari) ,n

To je velicina koja je proporcionalna broju jedinki koje ulaze I I sastav neke

supstance, Pod jedinkom se podrazumjeva broj atama, molekula, jona ... Na prirnjer,

jedan atom vodika H, 20 molekula vadika H

2

, hiljadu rnalekula vode H

2

0, 3 jona

Braj jedinki oznacava se sa

N.

SI jedinica

za

kolicmu supstanse jc mol.

Mol

je ana kolicina supstance koja

sadrii

toliko

jedinki koliko ima aloma u 0,012

kg

izotopa ugljika

12.

Broj

jedinki

N i koliCina

supstance

(tvar) n mcdusobno su proporcionalne

veheine:

gdje

je

N

A

-

Avogadrova konstanta. Ona

predstavlja

broj jedinki

11

kolicini

supstance od jednog mola.

To znaGi da u 12 grdma ugljika-12 ima 6,022-10

23

atoma ugljika.

Primjer

1: Koliko atoma

ima

u bakamoj kugJici koja

ima

0,3

mola

cistog

bakra?

Rjesenje:

Broj atoma bakra povezan je sa koliCinom bakra prema jednaCini:

N(Cu)

=

n(Cu),N

A

N(Cu)

~

0,3 mol.6,Q22,10

m o r ~

1,807-10

Kugliea sadrii 1,807-10 aloma bakra.

Primjer

2 : Kolika je koliCina molekula koja

sadrZi

2,3· i024 molekula

cUll101a ?

Rjdcnje:

Kolicina molekula u uzorku zadanog broja molekula je:

N(etan ola)

n(etan ola) N · ~ · .

A

Uvrstavanjem zadanog podatka

i

poznate vrijednosti Avogadrove konstante

dobivamo:

n(etanola)

2,3.10

24

6,02,10

Uzorak sach-zi 3,82 mola etanola.

3,82 mol.

11



lViolarna masa M

To

je masa kolicine supstance ad jednog

mola.

Molama masa jc brojno

jednaka relativnoj molekulskoj masi odnosno relativnoj atomskoj masi prema izrazu :

M ~

Mr·glmol

~ Ar·glmoL

Dokaz

Masa

jednog

molekula

je

m

=

Mr·u. Takode

masa

kolicine

supstance odjednog molaje

M::::: NAom

m

.

Zamjenom dobijemo:

M :Mr·NA·u Mr·6,022·10

23

mor

1

,l,66·1O-2?kg

Mr·1Q-3

kg/mol = 1v1r·g1moL

Prema definiciji

molama

masa supstance

Aje:

M A ) ~ m A).

neAl

SI

jedinica malarne mase

je kilogram

po

molu (kg/mol).

Najcesce se

karisti

dedrnalna

SI jedinica

gfmol.

Molarnu

masu

supstance abieno ne nalazima u tablicama vee je dobivamo

iz relativne atomske mase odnosno relativne molekulske

masc,

prema

poznatoj

r e l a c ~ i i

Primjer I:

Kolika je molarna masa H

2

0,

H,SO" NaC , Ag,

AI,

Pb,

CO

2

?

Rjescnjc: Molarne

lnase

se odreduju iz relativnih molekulskih odnosno

atoIllskih masa.

z

tabliea izracunavamo da je Mr H,O) 18,016, Mr H,SO.) ~

98,07,

Mr NaCI)

58,S,

Ar Ag)

26,98, Ar(AI) 26,98,

Ar pb)

207,2,

Mr C0

2

)

=

44.

Kada

rclativne atomske mase odnosno molekulske mase izrazimo u

g mol

dobicemo

molame

mase:

gdJe

je:

M H

2

0)

18,016

glmol,

M H,SO,)

=

98,07

glmol, M(NaC ) =

58,5

glmol,

M(Ag) = 107,87 glmol, M(AI) = 26,98 glmol, M(Pb) 207,2 glmol,

M Co,)

44 glmo . '

Prema

definiciji

kolicina supstancc, odnosno mola,

moterno

pisati

da

je:

m N

n=-=--

M

NA

m masa supstance, M- molarna rnasa, N-

braj

jedinki (atoma, molekula,

jona

..

),

N

A

-

Avogadrova konstanta.

Molarnu masu M je najprakticnije izraziti u glmol,

te

se i

masa

supstance m najceSce izraZaya u gramima.

Primjcr

2:

Za

neku hemijsku reakciju potrcbno je 0,4 mala srebo-nitrata.

Koliko je potrebno'

odvagati

grama te soli?

Rjdcnje:

n(AgNO,l =

0 4

mol

m A g N 0 3 ) ~ ?

12



Iz jednacine kOja definise molarnu rnasu potrcbno je naCi relativnu

molekulsku masu:

',,-

Mr AgN0

3

)

j·Ar(Ag) + I·Ar(N) + 3·Ar 0) 107,9 + 14 + 3·16 = 169,9

Molarna masaje M 169,9 glmo .

m AgNO,)

= 0,4

moH69,9

glmol

m AgNO,)

= 67,96 g

Potrebna

masa

srebro-nitrataje 67,96 g.

Primjer 3: Izracunati kolicinu supstance u 10 g: H, H

2

, O

2

, NaCl.

Rjdenjc: U tablicama nalazimo

da

je:

ArCH = 1,008, MrCH,) = 2,016, Mr(O,) = 32, Mr(NaCl) 58,5

Malarne mase su

A(H) = 1,008 g/mol, M H

2

) = 2,016 glmol, M O,) = 32 glmol, M(NaC ) =

58,5 glmol.

KoliCine supstance su:

m

n H ) = - -

M H)

109

1 008

l

mol

9,92 mol,

109

niH,)

= =

4,96 mol,

2,016 l

mol

n O,) ~ ~ ~ 0,312

mol,

32glmol

10 g ,

n N a C I ) = -

- - = 0 , l 7 1 m o l .

58,5 g l mol

Primjer 4: Izracunati koliCinu

supstance

i

braj jedinki

u 1 kg vade i

1 kg

zeljeza.

Rjesenje: Broj

jedinki

(molekula) u 1 kg vode

izracunavarno

na sljedeCi

naCin:

m H,O)

= 1000

g

M(H,O) IS glmol

n(H,O)='1

N(H,O) =?

m 1000

g

n

= - -- ,

55,55 mol

m 18g mol

N(H,O)

~ NA·n ~ 6,022·10

23

mor

I

55,55 mol ~ 3,345·10",

KoliCina jedinki (atoma) u 1

kg

zeljeza je:

m(Fe) 1000 g

n Fe) =

17

9 mol

M(Fe) 55,85 l mol '

13



Broj jedinki (atoma) u 1 kg zeljeza je:

N(Fe)

=

n(Fe)·NA

=

17,9 mol·6,022-10" mOrl

=

1,078·10'5

Primjer

5: U boci ima 5

kg

metana. Koliko

ima

molekula metana u boci?

RjeSenje;

meCH,)

=

0,5

kg

=

500

g

N(CH,)

=?

1z jednacine koja defmise kolicinu

supstance:

m N

n = ~ = - -

M

NA

slijedi

da

treba nab relativnu molekulsku masu i

molarnu masu metana:

Mr(CH

4

) = Ar(C) 4·Ar(H) ~ 12,01 4·1,008 ~ 16,04.

Mo arna

masa metana M(CH,)

=

Mr(CH.,)·glmo

~

16,04 glmo .

Broj

rnolekula metanaje:

'00

N C H 4 ) ~ N A m ~ 6 , 0 2 2 . 1 0 2 3 m o ' 1 ) g -1,872.10".

M

16,04g/mo

Primjer 6:

Kolika je

rnasa

zlata

i

cinka

koje

odgovaraju broju od 2.10

20

atoma?

Rjdenje:

NeAu) =NeZn) =2.10

20

atoma

m(Au) ~

m(Zn) ~ ?

Da bi nash mase zlata i cinka treba prvo naci njihove molarne mase.

M(Au)

~

Ar(Au)·glmo

=

196,966 glmo

M(Zn) = Ar(Zn),glmol ~ 65,38 glrno

Posta je kolicina supstance

n:::: E..

= : ~ ,

andaje:

M NA

m(Au)

N(Au)

M(Au) 2 .10

20

, 196,966

g/mo

~ 0,0654 g.

N A 6,022 ·10" mo 'l

m(Zn)

=N(Zn)

M(Zn)

=

2

.1020

65,38 g/ mol 0,0217 g.

NA . 6,022. 10

3

mo 'l

4



olarna zapremina m

To je zaprernina kolicine supstance od 1 mola. Prerna defmiciji molarna

zapremina supstance

A

je:

V (A)

VeAl d

m

=

n(A)

,

0

nosno

gdje

je

V ~

zaprernina kolicine supstance

n.

SI jedinica molarne zapremine

je

m

3

fmol. Najcesce se koristi decimalna 5.1

jcdinica d r ~ l l m o l , odnosno limo ( 1 1= 1

dm

Vrijednost molarne zapremine zavisi od temperature i pritiska Sto narocito

dolazi do izraiaja kod gasova.

1 mol idealnog gasa

pri

standardnim uslovima (273,15 K i 101325 Pa)

zauzima zapreminu od

22,41

odnosno

22,4·10·

3

m

3

.

Vme = 22,4 IImol

Primjer 1:

Izracunaj zapreminu amonijaka pri standardnim uslovima aka je

masa amonijaka 80 grama.

Rjdenje:

Iz jednacine

koja

. amonijaka

definise

molamu zapreminu nalazirno ci je zaprcnrina

Y N H 3 ) ~

n(NH))·Y

rn

o

Za

izracunavanje zaprenrine potrebno je znati kolicinu amonijaka koja se

maze izracunati

lZ

poroate mase amonijaka:

n NH ~ m(NH,) = 80g =

4 70 rna

( )) M(NI')) 17,03 g/mo

Y(NH

3

) ~ 4,70 mo ·22,4 mor

l

~ 05,28 L

Pri standardnirn uslovima 80 g amonijaka zauz.ima zapreminu od 105,28 1

Primjer

2:

a)

Koliko

ima moiova

i

molekula, pri standardnim uslovima, u 1 litru: H

2

,02

i

CO,?

b) Kolikaje odgovarajuca masa?

Rjesenje:

V

m

= 22,4 lfmol

Y l

M(H,) ~ 2,016 glrno

M(O,)

~

32 glmo

MCCO,l ~ 44 glmo

11 7

5



a) Braj molova je:

0,0446 mol,

22 4 / ~ 0,0446 mol,

,

,IDO

n(CO,)

~ 0,0446 moL

B

' l k l

N

oj mo

e u a

lzracunavamo iz

n

:::

-

odakle je'

N

A

.

N(H,)

~

n(H,)·N

A

~

0,0446

mo ·6,02H0

23

mol ~

2 86.10

22

N(O,)

~

2,68.10

22

, . "

N(CO,) ~ 2,68·]022

Na istoj tempemturi i pritisku iste zapremine gasova imaju isH broi

molekula

odnosno

mala

va. J

c) Masu

izracunavamo izjednaCine:

n;:;;

odnosno

i l l n·M

M .

m(H,) niH,) ~ 0,446 mol·2,016 glmo ~ 0,09

g,

m(O,) ~ 0,8 g,

m(CO,)

~

1,96 g.

Pri.mjcr 3:

Kolikaje

malama

zapremina vade

na

temperaturi

4

D

C a

kolika

olova' Gustma vade na 4'C

je

1000 a olova 11400 kglm

3

'

RjeS:cnje:

p(H,O)

=

1000 ~

p(Pb)

~

11400

kglm'

~ 11400 gil

M(H,O) =

18

glmol

M(Pb)

~

207,2 gimoL

V m H , O ) ~ ?

V",(Pb) ?

P

df i · .. ·V

V

rema

e

llllCljl m::::

-;

treba

naei

braj

molova

i

odgovarajlleu

zapreminu,

~ o s : o n e m a ~ o

konkretue podatke

za

zaprerninu V i masu

m,

izvodimo

fonnule

za

izracllnaVanjC molame

mase: '

16

m . m

n

1

p

M c ... V·

Zamjenom u gornju jednaCiuu dobijemo da

je molama

zapremina:



M

V m ~

p

Molama

zapremina vade i olova je:

H O

_

M

(H,O)_18glmol 0 0 8 1 1

I

Vm ( , p H,O) - IOOOgll ,I rna

V

P b ) ~ ~ P b ) ~ O O I 8

l imo

m

p(Pb)

Z D CI

2.1.

Koltka

je

rnasa:

a) jednog prosjeellog atoffia kalcija Ca i magnezija J\1g,

b)

prosjecnog molekula kisiY.a O

2

i

vade H

2

0 ,

c) prosjecne fonnulske jedinke a t r i j ~ k a r b o n a t a Na2C03 i natrij-hlorida NaCl?

R: a) 111;,(Ca)

~

Ar(Ca)·u

~

6,66.10.

26

kg;

1l1,(Mg)

~

4,04.10·

26

kg.

b) mm(O,)

~ Mr(O,l'u 2,65·lO'''

kg;

mm(H

2

0) 2,99·lO'''

kg.

c)

111,,(Na,C0

3

) ~ 1,76.10.

25

kg;

l11

m

(NaCl) = 9,70.lO'

2

kg.

2.2.

Kolikaje

molarna masa atoma :

a) CI,

b)

Cu, c)

N, d) K,

e)

Ph.

R:

a)

Ar

=

35,45, M

~

35,45 glmol;

b)

Ar

~

63,55, M

~

63,55 glInol;

c)

Ar =

14,01,

M = 14,01 glmol; d) Ar = 39,10, M ~ 39.10 glmol; e) Ar = 207,2, M ~ 207,02

glmo

2.3.

Izracunajte relativnu molekulsku masu i molamu masu:

a n a t r i j ~ b i d r o k s i d a

NaOH,

b)

nitratne k1seline HNO" c) Fe(OH)3,

d)

NH,OH, e) AhO" f H,.

R a

Mr ~ 40,00,

1\1

~ 40,00 glmol; b Mr ~ 62,01, M ~ 62,01 glmol; c Mr ~

106,85, M

~

106,85 glmol;

d) Mr =

53,49, M

~

53,49 glmol; e)

Mr"

101,96, M

=

101,96 glmol;

f)

Mr

2,016, M

=

2,016 glIllO

2.4. U jednaj celiji crijevllog baciia ima 150 mmol jona K+, Izracunaj broj jona kalija

u

jednoj

celiji.

R: n ~ 0,15 mol; N ~ 9,03·10".

2.5. Koliko ima molova i atoma u 19 allUllil1ija, antirnona, hroma,silicija i bora?

R: 0,742 mol AI, 4,4f.l0

23

atoma AI; 0,164 mol Sb, 0,98.10

23

atoma Sb; 0,385 mol

Cr, 2,32.10

23

atoma Cr;

0,713

mol

S1

4,29.10

23

atoma

51;

1,85 mol

B,

10,83.10

23

atoma

B.

l7



2.6. Koliko

grama

srebro-hlorida treba odvagati aka

nam je

patrebno za ncku

reakciju

0,4

mola AgCI?

R: 57,3

g

AgCl

2.7. Koliko molekula ima u 1 m

3

vode, ako

je

gustina vode 1000 gil?

R: n ~

55555,5 mol, N

~

3,34·

1028

molekula

2.8.

Koliko molekula

ima

u

1

g nitrogena,

10 mg

metana i

5,3

g

CO

2

?

2.9. Izracnnajte masu uzorka koji

sadrzi

a) 1,5.10

15

atoma

2n;

b) 1,64.10

24

moiekula

1,;

c) 3,2.10

23

aloma He, d) 4,1.10

23

molekula etana? '

2.10.

Izracunajte ukupan broj molekula

u

rastvorn koji

je

doblven mjesanjem 3,2

mola H

2

0

i 1,5

mala

CH)CH

2

0H.

2.11. Elektrolizom

NaCI dobiveno je 15 grama

Cistog Na. Koliko atoma ima

u

dobivenom uzorku Na?

H

9.10

23

/ , . J , .

, , ' .- \.

,tl7-

Gustina

NaOHje

2130

g L

Kolikaje

molarna zapremina NaOH?

H 0, °88 llmol.

2.1.3. Izracunajte masu,broj mol ova i molekula u 2 1vode prj ODe. Gustina vode

je

1

g cm

3

.

R:

m ~

2000 g,

~

I l l , mol,

~

6,69'10

25

.

2.14.

lzracunati koliCinu tvari u:

a

3,45 g Na;

b)

10 t

MgCO,;

c) J 2,425

mg

cr;

d) 1,0

kg H,S04,

R: a)

0,15 mol;

b)

1,186·J0

5

mol;

c)

3,5·10" mol; d) 10,19 mol.

2.15.

Koliko

sejedinki

nalazi

u 1

g I-hO, Q,12

molova

Zn i

0,005

molova

Ca

2

+?

R: 3 346.10

22

molekula;

7,23.10

2

atorna;

3,01.10

21

jona,

2.16.

Izracnnati r e l ~ t i v n e molekulske n19 se sljedeCih jedinjenja: erG}, KAI(S04)2,12

H

2

0

Si0

2_

R: 100; 478,38; 60,09.

18



2.17. Kolikaje masa II azota

i

hiora pri standardnim uslovima?

R:

1,25 g azota, 3,15 g hlora.

2.18.

Masa

kisika

u

celicnoj

bod

iznosi 1,6 kg. Kolika

bi bila zapremina

pri

standardnim uslovima? Koliko

ima

molova

i

molekula kisika?

R: 50 molova, 3,01·10" molekula,

V ~

11201.

2.19.

Zapremina zraka u uCionici pri standardnim uslavirna iznosi

200

m

3

. Kolika

je

masa zraka i koliko ima molekula zraka?

Prosjecnamolama

masa zraka iZ1105i 28,9

g moL

organska hemija

2.20. Kolika

je

masa prosjecnog molekula: a) etina

C,H

2

, b) metanola CH,GH,

c)

etanola

C,H,OH?

H a) 4,32·10'26

kg"

b) 5,32.10,26 kg,

c)

7,32.10.

26

kg.

2.21.

Kolikaje rnolama

masa

ovih ugljikovih

jedinjenja: a)

etana C

2

H

6,

b) benzena

C

6

B , c) etanske (sircetne) kiseline CH

3

COOH, d) saharoze

C

I

,H

Ol

O

,

,,

e) gltikoze

C

6

H

12

0

6

.

R: a) M ~ 30,0 glmol; b) M ~ 78,05 glmol; c) 76,03 glmol; d) M ~ 342,17 glmol;

e) 180,09 glmo

2.22. Koliko molova

ima

u: a) 2 g metana CH" b) 50

g

fenola CJ150H,

c) 80

g

metan-kiselille HCOOH, d) 40

g

oktadekan (stearinske) kiseline

C"H,COOH.

H a) n

~

0,125 mol; b) n

~

0,532 mol;

c)

n

~

1,38 mol; d)

~

0,158

mol

2.23.

Koliko molekula ima u jednom gramu sljedeCih ugljikovih jedinjenja-

a) butana C

3

H

lO

, b) hlormetana m e t i l ~ h l o r i d a ) CH}Cl, c) d i m e t i l ~ e l e r a CHr O-

CH

3

d)

proponona (CH

3

hCO,

e) allilina CJl5NH" f) glicina H2N-CH2COOH

R:

a)

n ~ O O I 7 2

mol, N ~ 1 , 0 3 8 . 1 0 O l ;

b)

n ~ 0 0 1 9 8

mol, N ~ I , 1 9 3 . J 0 2 2 ; c)

n ~ O 0 2 2 ~ ;

mol,

N ~ I 3 0 9 . 1 0 2 2 ;

d)

n ~ O O l 7 2

mol,

N ~ I 0 3 8 . 1 0 2 2 ;

e)

1 l ~ 0 , 0 1 0 7

mol,

N ~ 6 4 7 · 1 0

;

f) n ~ 0 0 1 3 3 mol, N ~ 8 0 1 · 1 0 2 1

2.24. Izraeunajte zaprerninu koju

pri

standardnim uslovima zauzima: a) 1

g

metana,

b) 5

g

propana, c) 4

g

etina (acetilena), d) 9

g

butana.

Ha) 1,41;

b)

0,511; c) 861;

d)

0,391.

2.25. Koliko molekula pri standardIJ.im uslovlma ima u-100 ern): a) etana, b)

e t e r i a ; ~ e

etina?

R: a)

n ~ O 0 0 4 4 6

mol, N ~ 2 6 9 . 1 0 2 1 ; b) islo; c) iSIO. Zasto"

19



3

SVOJSTV

G SOV

Stanje gasa odredeno je njegovom zapreminom V, pritiskorn p i

1emperaturom T. Uslovi pri kojirnaje pritisak gasa 101325 Pa (norrnalni atmosferski

pritisak) i temperatura

273,15 K

nazivaju se standardnim usiovima i obiljezavaju se

po

iTo_

JedoaCina koja pokazuJe povezanost

tih

vc1iCina.,

za

odrederlU

koliCinu gasa n,

naziva se jednacina gasnog stanja.

a gasove

Cije

stanje mozemo opisati tom jednaCinolll

zovemo idealnim

gasovima.

Konstunta R sc naziva univerzalna gasna. konstanta i iznosi R =

8 ~ 4 J/mol·K.

Odnos termodinamicke temperature T i Celzijusove temperature

t,

poznat

je

iz

fizike:

T

~

273,15

+

t.

Ako Sf U jednacini ~ a s n o g stanja

( K l a p e j r o n ~ o v a

jednaCina)

zapremina

izrazi u litrima

(1

1 :: 1 dm ) onda se pritisak moze iZr8ziti u kPa. Posto je 1 1

hiljadu puta manji od 1 m

3

i

1 kPa hiljadu puta veta jedinica od 1 Pa onda se

proizvod dijela odnosno l11ultiplajedinice S1 kompenzuje:

Hilla

=

1O-3

m

3_10

3

Pa

=

mJ·Pa

U tabeli 1 su date jedinice

SI i

decimalne jedinice za veliCine koje se

najcesce koriste u hemiji.

I

OZllaka I

Decimalna jedinica koja se

VeliCina

Jedinica

S1

najvise

koristi

U

hemiji

pritisak

p

I

Fa

. kPa

zapremina

m

.

' i ~ J ; r ~

.

tem2cratura

T

K

·1

-

masa I

kg

. g -

· ~ · · · m o i a r n a n{asa (

M

kg/mol

glrnol

1- .

i

gustma

0

kglm

3

I

gil ~ kglrn'

Da

ne

bi bilo konfuzije pri racunanju fl·eba biti dosljedan pri njihovo]

upotrebi. Posto je u hemiji prakticnijc

zapreminu

izntiavati u

litrima

onda se

pritiSlik

mora izraziti

u kPa. Takodc

je

prakticnije moIamu

m.iSU izraziti

u gfmol

i tada

se

masa trcba izraziti

u

gramimn

a

gustina

u

gil.

ImajuCi

to

na

umu

neee biti

zabunc.

Daltonov

zakon parcijalnih pritisaka gasova glasi: Ukupan pritisaJ.;.

smjese

gasova

jednai{ j r

zbim

pal x:ijalnih pritisllka

komponenata

P=Pl+P2+PJ+·

1z Klapejronove jednaCine

moz.e

se

izraclU1ati

gustina gasa

p:

20



POSto

je

rn V

gustina, ouda je:

p

~ R T

rn

RT

p ~ .

VM

Iz

te

relacije

se moze

izrdcunati molama masa

gasa. Takode

iz

navedene

jednaCinc se uocava

da

sc pri stalnoj temperaturi i pritisku gustine dva gasa odnose

kao njihove molame mase.

Iz te jednaCine se izraclmavaju tzv. reilltivne gustine g ~ l s o " a (najcesce u

odnosu nu

z r a k ~ v i d i

primjer 2).

Primjer 1:

Izracunati

vrijed...tlOst

univerzalne

gasnc konstante R.

RjeS:enje:

Za n = lmol

gasa,

R =

pvrr Aka

uz.memo standardne uslove

temperature

i

pritiska

To i

Po zapremina 1 mola idealnog gasa je

Vo=22,4 1

Tada je:

3

101325Pa.22,4l29 10-

3

.

R = Po Vo

- ' m ~ o l

_ 8 3 1 4 _

1

_

To 273.15 K '

mol

K .

Primjer 2: Kolike su relativne 6 1J.stine gasa vadika

Hz,

CO

2

i CO U odnosu

na zrak?

Rjdenje:

M(zrak)

~

28,9 glmol

M(H

2

) = 2 glmol

M( CO

2

) ~ 44 glmol

M(CO) ~ 28 wmol

' . L ~ D = ?

p,

A.io relatii--TIu gustinu

oznaCimo sa D onda je:

21



_ Mr(R

2

) _ 2 _ 0 0692

D(R

2) - Mr(zrak) - 28,9 - ,

D C 0 2 ) ~ Mr C0

2

) 1,52

Mr(zrak)

D(CO)

Mr(CO) 0,97,

Mr(zrak)

Uocavamo cta su vodik i ug1jen(II)-oksid "laksi" od zraka, a ug1jen(lV)

oksid

teii.

Odnos molarnih masa jednak je odnosu relativnih molekulskih masa

le stoga nismo pisali jedinice pri izraeunavanju.

Primjcr 3: Gustina gasa ~ na temperaturi 15 C i pritisku 101,325 kPa

iznosi

1,86

gil.

Kolikaje molama

masa gasa?

Rjesenje:

T

~

273

+

15

~

298 K

P 101,325 kPa

p ~ 1.86 n

Md

RT

p

Zamjenom

dobijemo:

M _

1,86

g/l,8,314 J Imc1 K ·298 K ~ 44 g/mo .

101,325 kPa

Primjer 4: Odredite relativnu molekulsku masu gasa aka 0,686

dm

3

gasa

pri 27'C i pritisku 8,10

4

Pa ima masu 0,748 g

Rjescnje:

V = 0,686

dm'

~ 0,6861

T

=

273 + 27 ~ 300 K

P

8·10'

- 80 kPa

111

'

0 748 g

M ~ 1

22

V ~ .lIl.RT

PM

M

~

mRT

~

0,748g·

8,314

J

Imc1·

300K

_ 34

g/mol;

r ~

3'4'

pV

80 kPa ,0,6861



Primjer 5: Iznad katodc,

pri

elektrolizi vodc, izdvaja se gas

vodjk

pri

temperaturi 25°C i pritisku 101,3 kPa. Izdvojena zapremina vlaznog gasa je 46

em

3

.

Aka

je

parcijalni pritisak vodene pare na toj temperaturi 3,17 kPa odredi parcijalni

pritisak suhog vodika i broj molova snhog vodika.

Rjdcnje:

p ~ lO1,3kPa

p H

2

0) 3,17 kPa

T - 273 + 25 ~ 298 K

V

~

46

cm

3

-

0,046 I

p H,) - ?

n H

2

) "" ?

Ukupan

pritisak

vlainog

gasa

je:

p

~

p(H,) + p(H,O),

p(R,) ~ p - p(H,O) ~ 101,3 - 3,17 = 98,13 kPa.

98,13kPa·O,046I

=OOOI8mol

8,314J/mol K 298K '

Primjer

6: Atrnosferski zrak sadrli

21

% kisika. Koliki

je

parcijalni pritisak

kisika? Ukupan

pritisakje

puk 101,3 kPa.

Rjdcnje:

P 0,21

Pill<

=

0,21,101,3 kPa

~

21,27

kPa.

Primjer 7: U

sudu

7..apremine 10

I

nalazi

se smjesa gas-ova sastavljena od

3.2 g

kisika;

4,2 g azota i 0,88

g ugljik(IV)-oksida na

temperaturi 25°C

Izracunali

parcijalne pritiske svakog gasa i ukupan pritisak gasne smjese.

Rjdcnje:

m 02) ~

3,2 g

meN,) ~ 4,2 g

U(CO,)

=

0,88

g

T ~ 273

+

25 ~ 298 K

V ~ JO 1

prO,) ?

p N,)

~ ?

p C0

2

)

?

Za

izracunavanje

pritiska

potrebno je

iz.racunati

kolicine

gasa:

23



1

bara?

v = II

0

_

m(O,)

_ 3,2g

n 2

M(O,)

32 gl mol

O,l

mol,

m(N

2

)

n(N,)

~ ~ 0,l5 mol,

M(N,)

n(CO,)

m ( C O ) ~ 0 0 2 I

,

mo.

M(CO,)

Parcijalni pritisci

Sll:

RT

p(O,)

n O , - ~

24,82 kPa,

V

peN,) ~ 37,22 kPa,

p(CO,)

~ 4,96 kPa,

Primjer

8: Koliki

je

broj molekula u jednoj

litri

azota

pri

20

D

e

i

pritisku od

Rjdenje:

p= I bar = J0

5

Pa=

lOOkPa

T = 273 + 20 = 293 K

N-?

Posta

je

n

~ ,

iz jednaCine

gasnog staIua

nalazimo

ci

je:

N

A

N

PV

~ - R T

odnosno

NA

N ~

pVN

A IO'kPa ,I

I ,6,022 ,10

23

mol-I =2,47,1022molekula

RT 8 ]14J/moIK·29]K

ZADACl

3.1. Koliku zapreminu zauzin1a 1 g

v o d i k a ~

amonijaka Nf.h, butana C;H

10

,

ugljikCIV)- oksida i sumpor(IV)-oksida nat,emperaturi 20 C i pritisku

liS

kPa,

R:

10 6

I; 1,25 I; 0,]61; 0,481; 0,26 L

3.2. Koliku masu ima 1 m

3

meta.Tla CtL na temperaturi 25°C i pritisku 3 tv1Pa?

R:

m

=

19,4

kg,

24



3.3. Jedan gas ima zapreminu 3 m} kad pritiska 150 kPa, a drugi 3,4 1 kad pritiska 3

tvfPa. Oba gasa

imaju

istu koliCinu od 3 mala. Kolike

Sll im

tennodinamicke

temperature?

R:T= 18000K; T=409K.

3.4. Koliki broj molova

pri

temperaturi

od

20

u

e ima

gas koji kod pritiska 20

mbara

ima

zapreminu

40 m

3

?

R: n

0::;

32,9 mol.

3.5.

lednim

udisajem u pluea udu 2 1hladnog zraka ad 15°C. KoUka je zapremina tog

zraka pri temperaturi Ijudskog tijela od 37°C i istom pritisku?

R: V=2,151.

3.6.

Elektiolizom vodenog rastvora NaCI dobijeno

je

2 I Cistog hlomog pmskavea

(smjesa

vodika

i

hlora) pri temperaturi

od 25°C

i

pritisku 1,5

bara,

Koliko

ima

molova

i

molekula u

tom

praskavcu?

R: n

=

0,121 mol; N

=

7,28·10 molekula.

3.7.

Najsavrsenijom vakuum-telmikom

moze

se

gas

isprazniti iz prostora tako da

astane ako 1000 molekula u cm

3

. Kojem to pritisku odgovara pri 20°C?

3.8.

Iznad

vade

je

skupljeno 200 mi kisika

pri 18°C

i

100 kPa. Preracunajte

zapreminu

skupljenog kisika na

standardne

uslove.

a) uzevsi U

obzir

pritisak vodene

pare

koji na

toj temperaturi iznosi 2,063 kPa,

b)

zanernarivsi

pritisak vodene pare.

R: a)

V ~ 1 7 7 , l c m 3 ;

b)V=185,2em

3

3.9. lzracunajte pareijalne pritiske i ukupan pritisak smjese od ] g vodika i 13 g azota

u posudi zapremine

60 I pri temperatun od 29] K.

R: p(H,) = 60,9 kPa; p(N2) = 20,3 kPa; p

~

81,2 kPa,

3.10. Zapremina vlafuog vodika koji je sakupljen iznad vade pri pritisku od

98

kPa i

temperaturi od 24°C iznosi 45,3 em

3

. Odrediti zapreminu suhog vodika pri istom

pritisku i temperaturL Pritisak vodene pare na toj temperaturi iznosi 2,983 kPa.

R: V = 43,9 ern

3

3.11.

Izracunati masu:

a 2 dm

3

metana na

M5°C i pritisku od

1,2

h1Pa,

b 1,2

dm'

H, na 200 C i pritisku 200 kPa;

e) 350

em'

N, na _150°C i pritisku ct 50 MFa.

R: a) 17,2]4 g; b 122,06

g;

e) 479,16.

25



3.12. Celicna boca zapremine 50

dm

3

sadrij azot

na

t:= 22°C i pritisku od 100 MPa.

NakaH izvjesnog vremena ustanavljeno je da u boci vladaju aVl uslovi: temperatura

27°C

i

pritisak 6,5.10

4

kPa. Izracunati masu azota koja

je

ispustena

iz

boce.

R: 20,597 kg.

3.13.

Relativna gllstina nekog gasa u odnosu

na

vodik iznosi

32.

Izmcunati broj

molekula

u 10 g tog

gasa.

R: 9,41.10

21

molekula.

3.14. Koji je od sljedeCih gasava: mctan, CO

2

i S021aksi od zraka? Kako

tete

izvr5iti

proracun?

R:

Metan.

Izracunavarno relativnu gustinu u odnosu fla

zrak,

Cija je prosjecna

relativna molekulska masa

28,9.

3.15. U sudu zapremine 10 dm

3

nalazi se 72 % kisika i 28 hetija. Koliki su

parcijalni pritisci ako je sastav smjese dat u zapreminskim procentima. Smjesa sadrii

ukupno 2 mala gasova. T

283

K

R:

p(O,)

~ 338,8 kh

p(He)

~

131,7 kPa.

3.16. Odredi koj su od navedenih gasova laksi od zraka i koliko puta: F

2

, NH),

CRt,

NO,i CO.

R:

NH

3

,

CH

CO.

3.17. SvijetJeCi gas ima sljedeCi zapreminski sastav: 48 vodika, 35

%

metana, 8

CO, 4

%

etana, 2

% CO

2

i 3 azota. Naei relativnu gustinu prema zraku

R: 0,40 1.

3.18. Lahko isparljiva organska tecnost u gasovitom stanju, pri temperaturi 100°C i

pritisku 100 kPa, zauzima zapreminu od 55

mI

Ako je

masa

uzorka 0,24 g naei

molarnu maSli.

R:

M

~

135 glmoL

3.19. Na tcmperaturi 39,SoC i pritisku 97,5 kPa 0,64 I nekog gasa ima masu 1,73

g

Kolikaje

molarna masa tog gasa?

Kolikaje

relativna molekulska masa?

R: M =

71

g mol; r ~ 71

3.20. Izracllnati

molame

mase hloroforma

i

acetona ako se zna

da

500

m1

njihove

pare na temperaturi 90°C i pritisku 14,7 kPa imaju mase: hloroform

OJ91 g,

aceton

0,14 g

R: M(hloroform)

~

119,5 glmol; M(aceton)

~

58 glmal

Uparedi sa tablicnim podacima za rnalarne mase. Napisi formule hloroforma i

acetona

i

njihove nazive

p

IUPAC u

26



4

STRUKTURA A TOMA. HEMIJSKA VEZA

STRUKTURA

TOM

Atom

je

najsitnija cestica elementa koja

maze

hemijski

reagovati

Izgraden

je ad

atomskog

jezgra i

elektronskog omotaca.

Jezgro atoma

sastoji se ad protona

i

ncutrona.

Proton je

cestica

sajedinicnim

pozitivnim nabojem (naelektrisanjem):

Kazemo daje nabojni broj protona 1+. Masa mirovanja protonaje:

f ip ~ 1,007276 ·U ~ 1,67HO·

27

kg.

Neutron

je neutralna cestica

i

nna masu priblifuo

jednaku

masi protona:

I l l ~ 1,675.10.

27

kg.

Elektronski omotac izgraduju elektroni.

Elektroni

su

ccstice

(;iji

je naboj

q ~ 1 , 6 · 1 O - 9 C

odnosno

nabojni hroj

Masa elektrona je zanemar1jh:a u odnosu

na masu atoma.

Atomje definisan atomskim i masenim brojem, _

~

gdje je:

X -

simbol hemijskog

elementa; Z -

atomski broj

i

predstavlja broj protona u

jezgru

atoma;

A -

maseru

broj

i

predstavlja

zbir protona i

~ e u t r o n a

u

jezgru

atoma:

A ~ Z N(n).

Primjer 1: Izracunaj broj protona,

neutrona i

elektrona

u

atornu z1ata

l ~ ~ A u

Rjdenje: Atomski hroj Z

pise se ispred simbola elementa lijevo dolje j

oznacava broj protona u jezgru atoma i broj elektrona u atomu.

U

nasem primjeru je

braj protona

i

broj elektrona:

z

N(p)

~

N(e)

~ 79.

Maseni broj

~

piSe se ispred simbola elementa lijevo gore i jednak je zbiru

protona i neutrona u jezgru atoma.

U nasem primjeru je broj neutona

N(n) ~ A - Z ~

197· 79

Jl8.

27



Hemijski element je

skup, svih

atoma

koji

imaju

isti broj protona u

jezgru,

D isti atornski broj

Z.

Atomi jednog hemijskog elernenta mogu imati

razliCit broj neutrona u

jezgru pa

prema tome i razliCit maseni

broJ Kaz.erno

cia

jedan

element

una

Vise izotopa. Na primjer vodik ima tri izotopa:

;H(prolij), ~ H d e u t e r i j ) , ~ H t r i t i j ) _

Svaki

od

njih

ima po jedan proton 11 jezgri, ali

razliCit braj neutrona. Izotopi su

atomi

elementa sa istim brojem protona

l

a

razliCitim

brojem neutrona.

Primjer

2:

Koliko ima

11 1 g 2 ~ ~ U: a

atoma,

b)

protona,

c)

neutrona,

d)

elektrona?

Rjdcnjc:

a) Broj atoma se izractmava na osnovu paznate kolicine

unill8

(poglavlje

2):

gdje je koliCina:

m 19

n ~ - ~ - - - _

M

238g mol

0,0042

mol,

a broj atoma:

N(a)

~

0,0042 mol ,6,022.10

23

mor'

~

2,53·10

2I

.

a)

Svaki atom mana ima

Z

= 92 protona. Ukupan broj protona u 1 g

urdlla je:

N(p)

'

92.2,53.10

21

= 2,33.10

13

.

b)

Svaki atom

urana

ima

NI

'

A - Z = 146

neUlrona. Ukupan

broj

neutrona

u 1 g

uranaje:

NCn) ~ 146,2,53,lO" ~ 3,69,10"-

c)

Broj elektrona u 1 g uranajedllakje ukupnom broju protona j iznosi

NCe),

~ 92.

Ukupan broj elektrona u 1 g urana jednak je ukupnom broju protona

NCe) ~

2,33,10

23

,

ELEKTRONSKA

KONFIGlJRACIJA

Prema Bohr-ovom modelu atoma

vodika

elektroni

se krecu' oko

jezgra

atoma u strogo odredenim orbitama u kojima ne zrace energiju. Elektronske orbite su

b.,\'antiziranc, tj. moguce su sarno one orbite za koje

je

moment irnpulsa m·y·rjeclnak

cjelobrojnom

umnosku Planck

.ove

konstante,

28



gdJe je

h

mvl ; n ~

2n

I I I

- masa elektrona, v - brzina elektrona, r - poluprecnik orbite, n - cio pozitivan

broj koji sc naziva glavni kvantni

broj

i h - Planck-ova konstanta.

Svaku orbitu karakterise odredeni nivo energije koji raste sa veliCinom

poluprccnika odnasno kvantnog broja n.

Atom

emituje iii apsorbuje energiju samo

pri prclasku elektrona iz

jednc

stacia name arbite u

drugu.

E1ektroni

u atamu

se mogu

nala?iti

samo U odredenim kvantnim stanjinn

Stanje

najruze energije atoma naziva sc osnovno stanjc.

Za

atom vodika to je stauje

sa n '" 1. Ostala stanja za atom vodika (n 2,3,4 ... ) su pobudena. stanja, U

osnovnom stanju elcktron je najbliic jezgri moma. Elektroni koji imaju isti K"\ anmi

broj n pripadaju istoj Ijusci.

Prema talasno-mehaniclwlll modelu atoma elektrollu se pripisuju talasna

Syojstva ( de Broglie) i teoretski se

maze

predvidjeti sarno vjerovatnoea da data

mikrocestica (elektron) bude registrovana u datom stanju. U mikrosvijetu nemqguce

.ie

istovrcmcno odrediti polozaj i impuls cestice

(Heisenberg-ov princip

neodredenosti).

lednaCina koja opisuje kretanje cestice, talasno-korpuskulame prirode, je

Schrodinger-ova

talasna jednacina. B o h r ~ o v model atoma predvida tacnc

vrijedllosti za poluprecnike dozvoijenih orbita

i

energije eiektrona u atomu, a talasno

melllmicki model odreduje samo vjcrovatnoeu

da

se elektron nade U odrcdenom

dljclu prostora. Bohr

je

uveo pojarn arbite, a talasno-mehanlcki model pojam

orbita e

koje nisu putanje,

vee

odredeni dijelavi prostora oko

jezgra

u kojima se

mogu

naCi

elcktroni (sa

\jerovatnocom

9 ~ 9 5

%).

Pojam orbitaie se

moz,e

shvatiti kao elektron rasplinut u elektronski oblak a

orbitala predstavlja najvecu gustinu elcktronskog oblaka u razrllm dijelovima

prostora oka atomskog jezgra. Sa aspekta talasne mehanike Bohr-av model

znad

cia

se prcdvida najvjerovatnije rastojanje elektrona u jednoj

od

moguCih orbitala.

Karakteristike orbita1a i staHje elektrona u atomu odredeni

su

kyantnim

brojevima, Postoje cetiri kvantna broja:

Glavni kvantni broj

n)

odreduje

prostomu

velicinu orbitale

i

glavlli nivo

encrgije. Atomi do sada poznatih elemcnata U osnovnorn stanju imaju elektrone

Ciji

su nivo energije odredeni vrijednoscu glavnog

kvanmog

broja n -= 1,2,3,4,5,6,7 sto

odgovara

slojevima K,L,M,N,O'p,Q.

Orbitalni

azjmutni) kvantni

broj

l)

odrcduje

prostomi

oblik orbitc

i broj

podljuski u ~ j u s c i a moze imati vrijednosti 1 := O,1,2,,, .. .(n-l).

Za

iSlo n energija

podljuski raste sa

1.

Na

primjer, u drugoj Ijusci (n:= 2) mogu postojati dvije podljuske

(1 0 i 1

~

I), a u cetvnoj IJusci cetiri podljuske

(I ~

0, I

~ I,

1 ~

2,

I

~

3).

Obil jeiavaju se oznakama: 1 0(5), 1 ICp), I 2 (d); I 3 (1).

_Magnetni

kvantni

broj m)

odreduje orijentaciju orbite U

odnosu na

odredeni pravac i broj

orbitala

u pojedjnim podljuskama. Za data 1 m moze imati

vrijednosti ad do +1, odnosno ukupno 21-+ 1 vrijednosti. Na primjer, za 1 .0 (s)

postoji sarno

jedna

orbitala: za 1

=

1 (p) postoje

tri

orbitale (-1, 0, +

),

kaje

Sil

orijentisane (p:;., Py,

pJ, nonnalno

jedna

na

drugu.

Kvantni hroj spina m.J uslovljen

je

obrtanjem elektrona oke svoje ose i

ima

dvije vrijednosti: + 12 i liS (testiee sa polucijelim spinom zovu se fennioni),

Prema

PauH-evom principu islJjuccnja, ni dva clektrona u atomu

ne.

mogu imati sva cetiri

kvantna broja [sta. Zato u jednoj orbitali,

sa

k','antnim

brojem 11, 1 i

l l

mogu biti najvise

dv8.

e cktrona

Ciji

su spinovi (smjerovi obrtanja)

29



suprotni. Na osnovu principa izracunavamo

da

je maksimalan broj orbitala u

podljusci 21 + 1, au Ijusci n

2

.

Maksimalan hroj elektrona u jednoj Ijusci jc 2n

2

•

Elektronska konfiguracija pojedinih elemcnata prcdstavljena .ic opstim

izrazom nl\ gdjeje: n glavni kvantni broj, 1- azimutni (orbitalni) kvantni braj, x

broj elektrona u podljusci.

Primjer

1:

Kolikije

maksimalan broj elektrona-u N ~ l j u s c i ?

RjcScnje: Za

N-Ijusku glavni

kvantni

broj

je

n=4,

Maksimalan broj

elektronaje 2n2

=

32.

Primjer

2:

ProCitajte oznake:

a) 3

S2,

b) 2

p6

Rjesenje:

a) Prema opstoj oznaci nY , znaGi da se u M-Ijllsci (n = 3) i

podljusci

(I

0) nalaze dva elektrona.

aJ U L-Ijusci (n 2) i p-podljusci nalazi se sest elektrona.

Primjcr 3: Kolike su vrijednosti orbitalnog i magnetnog

kvantnog

broja

rn

ako

je

glavni kvantni broj

n

=

3.

Rjesenje:

Za n 3, I 0, 1,2, m 0, ±I, ±2.

Primjer 4: Kolika maksimalno u L-Ijusci ima a) podljuski,

b)

orbitala, c)

elektrona?

RjeScnje:

a) Broj podljuski

jednak ,ie glavnom

kvantnom broju.

Posta je

n

=

2, postoje

dvije podljuske: s-podljuska i p-podljuska

(I I).

a)

prema

Pauli-evom principu izracunavamo

da

je

broj

orbitala (

sa

kvantnim

brojem n,

I, m)

jednak n

2

U

L-ljusci

(n

~ 2) ukupan brej orbitale je n

2

~

4

ito:

- s-podljuska

(I

0) irna 21 + I 1 orbitalu (2s)

- p-podiJuska

(1

I) ima 21

+ 1 3

orbitale (2p,,2p,,2pj.

b) U

jednoj orbit.li

mogu

biti maksimalno dva elektrona (koji se razlikuju po

spinu),

pa

je u L-Ijusci maksirnalan broj elektrona 2n2 := 8.

OBJASN lENJE PERIODNOG SISTEMA

Elementi su u periodnom sistemu poredani po rastucern atornskom broju. Pri

objasnjeruu periodnog sistema koristimo se: Pauli-evim principom i principom

minimmna energije. U tom smislu se definise i

flundovo

praviio:

dva elektrona

nc

mogu zauzimati istu orbitahi dok sve orbitale te podljuskc (podnivoa) ne

sadrie

po

jedan

elektron. Dodatni elektron uvijek ide u onu orbitalu koja ima manju

vrijcdnost n

+ 1,

a aka druge o r b j ~ a 1 c imaju i

to

J ~ d n a k o , onda ce e1ektron ici u

orbitahi koja ima manji kvanti broj

ll

30



Primjer

1: NapiSite elektronsku kOnfiguraciju prvih pet elemenata

periodnog sistema elcmenata

i

mognee

kvantne

vrijednosti kojc imaju njihovi

elektroni.

RjeSenje:

lH: Is1. Atom vodika se sastoji ad protona tije je naelektrisanje e+, oko kajeg kmZl

elektron c·.Taj sc elektran U osnovnom stanju nalazi u K-Ijusci

i

okaraktcrisan je

kvantnim brojevima : n

=

1,

I

=

0, m

=

0, m.

=

l/z_

2He: Is2

Drugi

elektron u K-Ijusci ima suprotan spin. Sa helijumom je K-ljuska

popunjena, Kvantni brojevi su: n:= 1,1 = 0, m = O m,,= +

Y2 Y2

3Li: ls22s1. Sljedeci elektron ee

iei

u

L ~ l j u s k u

i to najniii energetski Divo 1 =

O(s).

Njegovi kvantni brojevi su: n =

2,

I =

0,

m =

0,

Ills = \12

,Be: 15

2

2s

los jedan clektron ide u L-Ijusku i I-podljusku, pa se

od

predhoctnog

razlikuje

sarno

po spinu (m,

-1/2 .

sB:

Is2

25

2

2 p ~

Novi elektron ide

u p ~ p o d l j u s k u : 1= 1, m = 1, ms

Y2

Primjer

2: Napisite elektronsku konfiguraciju ostahh e1emcnata druge

peri ode,

Rjdcnje:

6C: Is2

2S2

2 p ~ 2 p ~ . Sesti elektron ide u py orbitalu

a

ne

u

Px

u

kojoj

vee ima

jedan

elektron

(u

skladu sa Hundovim pravilom).

7N: Is2

2S2

2 p ~ 2 p ~ 2 p ~ Sedmi elektron ide u 2 ~ o r b i t a 1 u .

gO:

Is2

28

2

2 p ~ 2 p ~ 2 p ~ , Tek

osmi elcktron popunjava PK-orbitalu.

9F:

Is2 25

2

2p:

p ~

2 p ~ .

U jednu orbitalu

mogu

stati

maksimalno

dva clektrona

koji sc razlikuju po spinu. 05ta1a

je

nepopunjena jos pz-orbitala.

H Ne: l s 2 2 s 2 2 p : 2 p ~ 2 p ~ . S a

neonom je popunjena L-ljuska u koju moze stati

maksimalno

osam

elektrona. SljecteCi,

11 ~ t i

elektron

ide

u M ~ l j u s k u

(n =

3).

Kada nije potrebno naglasavati koja je

od

triju elcktronskih 2p-orbitala

zauzeta, tada se clektronska konfiguracija npr. neana, maze pisati:

Is 25 2p6

Primjer

3:

- P r i k ? ~ i t e

sematski, P0l1 10Cu strelica, elektronsku konfiguraciju

prvih pet elemenata

perioctnog

sistema. Koristite primjer

1.

31



RjeScnje: Elektronske konfiguracije aloma mogu

se

prikazati s e m a t s k i ~

strelicama. Strelice suprotnog smjera pokazuju da elektroni imaju suprotnc spinove.

Na taj naCin je posebno pogodno objasnjavati veze izmedu atoma u molekulu.

Obicno se stre1icama pokazuje sarno posljednji elektronski sIoj koji je odgovoran za

llspostavljanje hemijske veze.

l

lIJ

Is

2

He

:

[E]

Is

3

Li

:

IBl

Is

lIJ

2s

4

Be

:

Is

2s

5

B

:

0

LLL

Is

2s

2p

dopunite

dopunitc t

Primjer 4: Elektronska konfiguracija ugljika i azota prikazana .Ie sematski

strelicama. Dopunite semu za kisik, fluor i neon. Koristite primjer 2.

Rjdcnje:

,C:

[E]

IHlt It I

]

Is

2s 2p

N

.

[E]

[Hit

It It

I

Is

2s

2p

sO:

01

I

I

9

F

:

01

I

I I I

lONe:

OUrLJ

Primjer

5:

Napisati e1ektronsku konfiguraciju argona, kafija, ka/cija

i

skandija.

RjeScnje: U periodnom sistemu elemenata vidimo da se sa argonom'

popunjava treea perioda, Eleklfonska struktura je:

lsAr:ll 21 l3l 3p6. Ukupno 18 efektrona. Za tfe :U pefiodu

(n

= 3) moguce su

podljuske: s(1

= 0),

p(l

=

f), d(l

=

2). SljedeCi

1 9 ~ t j

elektron moie ici

na

3d-orbitalu

Iii

4s-orbitalu. Kvantmi brojevi za 4s-orbitalu su n

'

3

if '

2 te

je

n -+ f

=

5.

Kvantni brojevi za 4 s ~ o r b j t a 1 I su n 4 i f = 0, te je n + = 4. Elektron ce f i 11 4 s ~

urbilaiujer

ima

niiu

e n e r g i j ~ _ u ;

a konflguraclja dobivenog elementa kalija'c;e bitl.·

32



, ~ K

l i 25: 2 l 3 . ~ . 3 l 4 /

SLjedeb elektron ide [aka de u 4s-orbitalu i razlikuje se ad predhodnog po spinu, Ie

taka orb/[ala 4s poscqje popunjena.

20Ca:

1121 2l3 1 3

p

6

41.

Sljedecem elektronu se opel pfuiaju dvije mogI/enosti: ili da ide

11

4p-orhitalu iii 3 d ~

orb/tafu. Za orbilalu

4p

je

n

+

1 = 5

a za orbitalu 3dje

n

+

I = 5.

Elektron ce iCi

11

3d-orbitalu

jer

Dna

ilna manji kvantni braj

n.

Konfiguracija sfjedeceg elementa

.<:kandlja je:

i ~ S C : 1/

2i

2/3i

3p64,/

3d

l

Tako ee poceti da se popunjava 3d-orbiwla iz ireee ljuske Al, fwd vee postoje u

vanjskoj fjusci . .V dva elelarona u orbital 4s. Ovo je

pocewk senje

prelazmh

efemenata i ani su hemijski slicni.

HEMIJSKE VE'ZE

Pri sjedinjavanju

aLoma

energija sc oslobada, a to znaci

da

se formira

stabilniji sistem sa nizim

sadd.ajcm

energijc) nego su atomi u individualnom

stanju i to je glavni razIog sjedinjavanja atoma. Jedini elementi koji se na obienaj

temperatu.-r:i javljaju U obliku individualnih aloma jesu inertn.l gasovi

i

ziva u pamom

stanju,

Hemijsku vem abieno cine elektroni s

i

p-orbitala spoljneg sIoja koji se

nazivaju

yalentni iIi

perifcmi elektroni.

Mogu se

oznacavati

tackama pored

simbola

e1emenata, npr:

Li·

-c·

Prim.ier 1: Sta

je

oktctno prayilo? Napisite elektronsku konGguraciju

posljednje Ijllske inertnih gasova u prve tri peri

ode_

Rjesen,ic: Lewis i Kosel 1916) Sll pretpostavili da pri hemijskim

reakcijama

elementi

teze

da

dostignu eJektronsk U konfiguraciju

najblizeg inertnog

gasa I I

periodnom

sistemu

elemcnata oktetno pravilo). Inertui

gasovi imaju

veoma

stabilne elektronske slojeve. u vanjskoj

ili

valentnoj ljusci imaju

po

osam elektrona,

tzv. oktetnu konfiguraciju, osim helija koji una elektronski dublet ad dva

clektrona.

He[±]

. Ne

IHIHIHIH\

AI IttI+lt- IHI

Is

2s 2p s

3p

He .ls2

Ne:

2s2.2p6

Ar

3s

2

,3p6

Stabilna

konfiguracija okteta je posljedica, a ne uzroi{ hemijske veze.

Osnovni

tipovi

hemijske

veze su

jonska

i kovalentna

veza.

Jonsl{a vcza se ostvaruje prelazom clektrona sa atoma nile energije

jonizacije na atom gdje ce

bili

jace vezan.

Prelazom

e l e k t ~ o n a ;

neutralni

atotni

postaju joni suprotilih naelektrisanja sa elektronskom koufiguracijom najblizeg

inertnog gasa. Supromo naelektrisani joni privlace se elektrostatickim silama.

33



Primjer

2; Metali imaju malu energi'u . ' , '

Jone koje naziv31no kationi. Navedite primjere/ Joruzacl]e 1

1a11ko

grade

pOZltrvnc

Rjesenje:

Li+

+ C ,

Is2(He)

L t ma konfiguraciju

He.

12

Mg

-+

ls22s22

p

6

3s

2,

Mg2+

+

2e ) Mg2-<- iITI.t 1 elektronsku konfiguraciju

Nc.

Is22s-2p6(Ne)

1.IAl

--

Is 2s22p63s23p

3

+

3e-,

15

2

2s2

2p

6(Ne)

. P,rimjer ,3: Nemetali irnaju veliki afinitet prema elektronu pa lahko . d

negatrvne

Jane

kOJe zoverno anioni. Naveditc primjereJ

gra

c

Rjdenje:

- ?F Jon fluora

Hna

elektronsku konfiguraclJu neOna

Is-

S

2p6

Ne)

80 + 2e - 0

2

,

ls22s22p4

ls2

2s

2

2p

6(Ne)

7N

+

3e

-

N

3.,

ls22s2

2p

3

Is

25

2

2p

(No)

Db

t

K o v ~ J e n t n . a

veza

o s t ~ a r u j e

pomocu zajednickih eleh.'tronskib

parova

.a

a ~ ~ m a

ucestvl1Ju sa

po Jedmm elektronom iz periferne

orbitale U

obrazov

z3Jedmckog elektronskog para.

Na

pIimier: H: H

Cl Cl

D .1,, . 3.ll)U

se

'k ~

. VQstnUl.a I trcslmka vcza

pn a ~ J u pomocu dva odnosno tri elektronska para, Kovalentnom P , ;

upotPUllJUJU svoje elcktronske konfiguracije do dubleta odnosno okteta. hzom at0111.

34

P : i ~ j e ~ 4: Kak? nastaje ~ o l e k u l

kisika

I

kako

azota

(nitrogena)?

RJcsenjc: U kuclcama zaJcdnicki

elektronski

par

oznacen

je crticama



Primjer 5: Kaka nastaje moJekula Hel i thO?

Rjdcnje:

H - + - ~ : - - - 7 C 8 § 1 3 ~ H - ~ I : - - + H C I

H 1

[fIJ

1 Ii

:S:I:

31Nl1NllNlilll

H-+-O:

--;. t : i0-:0-H

- ->H

2

0

- f < H ~

~

H ~ ~

ma\ekUla vade

TALASNO MEHANICKA PRlRODA KOVALENTNE VEZE

Prema

talasna·mehanickorn tumacenju hemijska sila sc javlja

kao

posljedica

medusobnog djelovanja talasne materije. Kovalentna veza izmedu dva atoma nastaje

tako cia se prekrivaju talasne

funkcije

dva elektrona sa suprotnim spinovima.

Kada se dva atama medusobno dovoljno

pribliie, njihove orbitale ce se

preklapati.

Na izvjesnom ravnotdnom rastojanju

potpuno je nemogucc pojcdini

eleletron pripisati odredenom jezgru

jer

se oba

jezgra

nalaze u zajednickom

elektronskom oblaleu oba elektrona, tj. elektroni se ne mogu vise ni po cemu

razlikovati. Kaiemo da su atomska stanja ovih elektrona presla u molekulskc stanje

te taka nastaje molekulska orbitala koja jc na niZem energetskom stanju od

atomsldh orbitala

(krecllci se kroz

oba

atoma elektronu se poveca de Brolj-eva

.talasna duiina odnosno

smanji energija). Vjcrovatnoca

nalaienja

valentnih elektrona

-

je

najveca

oko

i

izmedujezgara). .-

35



Prirrtjer 1: Sta je J ~ v e z a ?

Rjdcnje: Prcklap3Jljem

atomskih orbitala nastaju

tzv. a i n ~ v e z c .

Prekl<Jpnjem atomskih s-orbitala.

5

i p orbitala, te

koaksijalnim

preklapanjem p

orbitala

ilastaju a-vczc. Orbita e

se

preklaJlaju duz

linije koja spaja jezgra atoma

(51.1)_ Na slici 1a

je prikazano

prcklaparvc

s-orbitale vodika sa

p-orbitalom hlora(

0-

veza .

Slib 1a a-VC:l.a

Slika Ib

a-veza

Na slici 1b je prikazano prekiapanje p-orbitala dvaju atoma hlora(0-veza)

Primjer

2:

Navesti

primjerc za: crs-s veze,

a5-p

vcze,

up-p

veze.

RjcScnjc:

a5-$ veza. s-orbitnle su

sfemo

stmemcne i njihova pieklapanje je UYjck isto

bel obzira na orijcnlaciju atoma (na primjcr kod molekule vodika H

2

)

O s-p

\'eZU objasuicerno na primjeru Hel. Na osnovu clektronske

konfigur.1cije posIjednje Ijuske ll lora

nije

tcsko

zakljuCiti

da hlor

pomocu nesparenog clcktrona na

pz orbitali moze

da

ostvari O's-p vczu sa vodikoill,

tj.

dolazi do p f c l d a p a l ~ a dvijc pz orbitale.

Orbitale o·s-p

i

t..>p-p

veze su prostorno usnucrcne

i

preklapaqje se vrsi

dill

osc.

lrimjer 3:

Kako

nastaje

n-vcza?

Rje.scnje: THuolekulska orbitala se dobije bocnim preklapanjcIl1 p ~ o r b i t a 1 a

(s1.2). n-vcza nasrajc tek

kada

se ostvarila prirnarna

a-veza.

Ova veza se javlja kod

nezasiccnih ugJjikovih jedinjenja u dvostrukoj

i

trostrlikoj vezi (zajedno sa

0

vezama).

ShIm 2. n-veze

Primjer

4: Staje

spJ-hibridizllr.ija?

Objasniti na primjcru molekula

4

RjeSenje: Prates promjene oblika orbitaJa

naziv3

se hibridlzacija

l

a

llast.aJe orbitale hibridne orbitale. Elekt.ronska kon1 l.guracija posljedIljeg

c1cktroIlSkog sloja ugljika p r i ~ a z a l l a je na slici)ijevo, odakle bi se mo.gl0 zakljuciti

da

jc

ugljik dvovalentan a ae

cerverovakntan.

36



~ + I t t I I

2s

2px 2py 2pz

Ugljikov atom postaje cetverovalcutall na taj ~ C i ~ dovodenjem

e n e r g i j ~

orelazj n

ekscitovano stanjc, pri cernu se raskida 2s dub.let 1

Jedan

2s e l e k t r ~ n p ~ e l a z l

2pz-orbitalu (slika

desno). U zasicenimjedinjenjima

I ~ C ~

(npr.

C ~ ) cetm ~ M ~

veze su ekvivalentne

i

orijentisane

ka

tjemenirna pravllnog tctraedra zaklapaJUCl

ll1cdusobno

ugao

od 109°28'. Ovako

m o d i f i k o v a ~ e

perifern: orbitale. nazivaju

hibridne orbitaJe. Ovakav tip (jedna s i tri p-orbItale) oznacava se slmbolom sp

(slika

3)

u

m ,\ 2p i t7t J

l- 2 S . P ~ ~

o ~ - L l 1 L C l - ~ - - - - -

CD

CD

2Sp'

tJltlfiIJ

Slika 3

Na slid 3 jc scmatski prikaz.ano mijeSanje

atomskil:.

orbitala, . Sp3_

hibridizacije.

Energijom od 400 klIma moze se e l e k t : 0 ~ p o b ~ d l ~ l li. 2 p - o r b l ~ . l u .

Mjesanje jedne 2s-orbitale

i

tri 2p-orbitale doblJU se cetm sp Illbndne orbltalc

jednake energije.

Inacc

kovalentna veza

je

strogo usmjerena u prostoru.

Ugao

sto ga

mcdusobno

zaklapaju

kova1entne veze zove se kovaJcntni

ugao.

ZADACI

4.1. Odredite broj

protona,

neutrona

i

elektrona u atomima sljedeCih

hemijskih

demenata:

r )57F

)"Z

d)1.33CS

a ~ ~ N a , b

26

C,C 30 n 55 .

R: a) Z = N(p) = ii, N(n) = A ~ Z = i2,

N(e)

= 1,1; b)

N ( ~ )

= N(e) = 26, N(n) = 31;

c) N(p) = N(e) = 30; N(n) =35; d) N(p) = N(e) = )5, N(n) -

76,

4.2. Odredite broj protona

i

neutrona u atomima sljedecih izotopa:

a)';

C,

b)'lC, c): H,

d)iH, e)liCi, flg C1

R: a) N(p) = 6, N(n) = 6; b) N(p) = 6, N(n) = 7; c) N(p) = 1, N(n) = 0; d) NCp) =

i , N(n) =

1;

e) N(P) = 17, N(n) = 18, f N(P) = 17, N(n)·= 20.

4.3. lzracunajte broj neutrona u sljedeCim hemijskirn elementima:

, b »DC )'08

A

d)"Cu

a l H ~ , >20 a,c 47

g, 29

.

R:

a) 2,

b) 20,

c)

61, d)

35,

37



4.4. Atomski broj nekog elementa je: a) Z II I sadrZi 10 elektrona, b) Z

12

I

sadrii

10

elektrona. Napisi znak te cestice.

R: Na, b)

M g 2 ~ .

4.5. Koliko atoma, protona, neutrona

i

elektrona

ima

u 1

g:

H, H,

~ H e .

R:

N(a)

~

6 0n

10

23

,

NCp)

~

6,022.10

23

•

NCn)

~

0,

NCe)

~

6,022.10

23

•

N(a)

~

3.011.10

23

•

NCp)

~ 3,011·10 ,

NCn)

~

3,011·1 0

23

, N e ) ~

3,011.10

23

.

NCa) ~ 1.5.10

26

, N(P) ~ 3·10 , N(n) ~ 3.10

26

, N(e) ~

no".

R: Poglcdaj primjer 2

4.7. Koliko maksimalno

ima

elektrona u

L ~ l j u s c i

a koliko

u

~ l j u s c i ?

R:

8;

32.

4.8. Koliko podljuski a koliko orbltala Ima

u

M-Ijuscl?

R:

3 podljuske I

9

orbltala.

4.9. S

obzirom

na

mjesto

u

periodnom sistemu, koliko c1ektrona

u

atomu

ima a

koliko u posljcdnjoj Ijuscl : aIuminij

AI,

magnezij Mg, natrij Na, antimon Sb?

R: 13,3; 12,2; 11,1; 51,S.

4.10. Koji elementi imaju sljedece elektronske konfiguracije:

a) (Ne)

3s', b)

(Ne)

3s' 3p',

c)

(Ar)

4

S2

3dlO 4

p2?

R: a) magnezij Mg, b) sumpor S, c) gelTIlanij Ge.

4.10. NapiSite elektronske konfiguracije za navedene

jane

pomocu konflguracije

plemenitog gasa: a)

C s ~

b)

T

c)

Li ,

d)

S2.,

e)

Ag',

f)

0 .

R: a) (Xc), b) (Xe), c) (He), d) (Ar), e) (Kr), f) (Nc).

4.11. Napisite

elektronsku konfiguraciju atoma barija Ba

i

odredite: a) broj

valentnih elektrona, b) valenciju, c) da

lije

metal iii nemeta1?

R: Z(Ba)

=:

56; n

=

6,

15

2

2s2

2p6 35

2

3p6

4 ~ 4p6

5s

2

4d

10

5p6

6s

2

.

a) dva elektrona, b) dva, c) metaL

4.12. S obzirom na

mjesto u periodnorn sistemu napisite elektronsku

konfiguracUu

posljednje

Ijuske

za: silicij

5i,

arsen As

i

barij Ba.

R:

3s' 3p', 4s'

4p',

6s

2

•

38



4.13. Sta je zajcdnicko kad clektronske konfiguracije: berilija, magnezija

i

kalcija?

R: U

PIVOj

i

posJjednjoj Ijusci

sadrie po

dva clektrona.

4.14. Za

koji

elementje

konfiguracija valentne ljuske:a) 3s

2

3p3, b)

45

2

4p6, c)

45

2

3d

5

?

R:

a) fosfor

P,

b) k.ipton

Kr,

c) lUangan Mn.

4.16. Povezi elemente za kOJe, prema strukturi, predpostavljas da ce imati sliena

svojstva:

a)

Is22s2,

b)

Is2

25 2p6

35

2

3p6.

c) ]

52 25

2

2p6

35

1

, d)

15

2

2SI

,

e) Is2 25

2

2p6 35

2

,

f) ls22s22

p

6

R: a)

i e);

b)If), c)id).

4.17.Koju od sljedecih elektronskih struktura ima niobij

41

Nb?

a) IKr 15s

2

5p2,

b) IKr I 55' 4d

3

,

c) Kr I 5s' 5d'

Ispred niobija je

inertni

gas kripton.

R: b)

4.18.

Koja

ce

se orbitala prijc popunlti:

a)

4d

III

5s, b) 5p

IIi

4d?

R: a) 5s, b) 4d.

4.19. Navesti nazive elemenata ciji atomi imaju sljedece konfiguracije:

a) lSI,

b)

ls2 2S2 2pl, c) 15

2

25

2

2

p

3, d) 15

2

25

2

2p6

3s

t

e) 15

2

25

2

2p6 3s

2

3

p

6.

Ukupan broj elektrona u atomu (u nejonizovanom stanju) jednak je atomskom

(rednom)

broju.

R:

a)

H, b) B,

c)

N, d) Na, e) SI,

f) AI.

4.20. Na osnovu napisane elektronske konfiguracije atoma popuni "kucice":

yF Is2 2S2 2p5 ;

0

I

Is

2s

2p

17Cl: 15

2

2s2

2p6 35

2

3p5

;

0 I

I

]

I

Is

2s

2p 3s

3p

4.21. Na osnovu poznate seme strclicama napisi elektronsku konfiguraciju

za

a)

I l

I I lt It I

Is

25

2p

b)

I l

INI I I I

IHlt lt It I

Is

2s

2p 3s 3p

39



Koji

su

to atomi?

4.22. Lewis-ovom simbolikom prikaii stvaranje jonske veze u spojevima: a) BeQ, b)

CaS

R:

0) Be:'+ .0: 7

[Bel'

+ [: j:f-

~

b)

Ca:'?: 's:---> [Cal + [ : ~ : l < -

~

4.23. Lewis-ovom simbolikorn prikaiite formule spojeva: a) etana (C

2

tL;), b) etena

(C,tL),

e)

etina (C

2

H,)

R:

la) .rj

it ~ ~

H;C:C;H

H'C'C-H

• I I

H H H H

0) H;C:::C:H

H-C ,C-H

4.24.

Kako nastaje Sp2-hibridizacija. a kako sp-hibridizacija?

R: Mjesanjemjedne s·orbitale i dvije p-orbitale nastaje sp2-hibridizacija. Mjesanjem

jedne s-orbitale i .leduc p-orbitale nastaje sp-hibridizacija.

40



5

S ST V

SUPST NCE

TVARI)

U ovorn poglavlju obradit cerno kvantitativno iskazivanje sastava nekog

uzorka heroijskogjedinjenja i izvodenje hernijskih formula.

Dva

i l i vise atoma, iste

i l l

razliCite "rste, grade molekule. Razlikujemo molekule hemijskih elemenata koji su

sastavljeni od istih atoma (npr. molekul vodika H

2

, molekulldsika O

2

, . . . ) i

molekule

jedinjenja koji su sastavljeru

ad

razliCitih moma (npr. molekul ugljik(IV)-oksida

CO

2

,

molekul vade

H

2

0,

... ).

o pojedinaenim molekulama ima srnisla govoriti, npr. kod gasova gdje je

razmak izmedu molekula dovoljno velik. Kod teenosti a pogotovo kod cvrstih tijela

teze

moierno govoriti

0

pojectinacnim molekulama. Na primjer u strukturi natrij

hlorida nema izolovanih molekula. Natrij

Na

i hlor Cl povezani su

jonskom

vezom i

sastav se moze prikazati fonnulom NaCl.

'fa

formula pokazuje da su atomi natrija i

1110ra vezani u odnosu 1 1. Na.tiednostavnije

fonnule

tih

jedinjenja nazivaju se

formulske jedinke. Prema tome formula je najjednostavniji prikaz

sastava

nckog

elemcnta iii

jedinjenja

(spoja) .

Jedinjenja se sastoje od molekula (formulskih jedinica) koji

sadrle vise

atoma_ Na primjer svaki molekul H

2

S0

4

se sastoji od 2 atoma vodika, jednog atoma

sumpora i 4 atoma ldsika.

To

znaCi

da

je odnos mase jedne vrste atoma u mo1ekulu

prema masi cijelog molekula stalan. Razlikujemo empirijske i prave fonnule.

Empirijska formula pokazuje odnos pojedinih elemenata u molekulu. Prava

(molekulska) formula

pokazuje i tacan braj atoma koji grade jedan rnolekuL

Poznavanje hemijske formule supstance omogucava

nam da

izractmamo

procentni sastav (maseni udio) svakog pojedinog elementa u jedinjenju. Obratno,

poznavanje masenog udjela pojedinih elemenata u spoju Qedinjc1-Du) omogucava

da

se izracuna empirijska formula jedinjenja.

Kvantitativni sastav uzorka najeesce

se izraiava

kao

maseni udio (w):

w A ) ~ m(A)

,

m

Maselli miio nekog sastojka Au uzorku je odnos mase

tog

sastojka m(A) i

mase uzorka m.

Primjer

1:

Ako

se

mlijeko sastoji od

3,2

masnoee,

3,3

bjelaneevina,

5,6 % mlijecnog sceera i ostatak voda, naci: a) maseni uclio vode, b) masu vode u II

mlijeka. Gustina rnlijekaje 1,032 glem'-

Rjesenje:

w(mast) ~ 3,2 % 0,032

w(bjel.)

~

3,3 % 0,033

w(rnl;.sec.) ~ 5,6 % 0,056

a) w(H

2

0) ~ b) m(H,O) ~

a) Maseni udio

se

iskazuje decimaInim brojern

Hi

postotkom. Zbir masenih udjela

svih sastojaka u

uzorkuje

1 ili 100 . Prema tome maseni udio vode u mlijekuje:

41



w(H

2

0)

100 % - (3,2 % + 3,3 %

+

5,6 %) ~ 87,9 % = 0,879.

b) Masu mlijeka cerno saznati

iz

poznatog izraza koji povezuje masu

i

gustinu:

m(ml jeka)

~

p(mlijeka)-V(ml jeka)

m(ml jeka) = 1,034 g m

l cm

1034 g.

Masu vade cerno izracunati iz izraza :

d

m(vode)

w(vo

e) ~ .

m(mlijeka)

m(vode) = w(vode)·m(mlijeka)

m(vode) = 0,879·1034 ~ 908,9 g.

Masa

vode

u 1 1

mlijeka je

908,9 g.

Primjer

2:

Maseni udio zeljeza u uzorku je

25 .

Kolika je masa rude u

kojoj je sadriano 1000

kg

zeljeza?

Rjdenje:

Masa uzorka (rude) je i l l amasa zeljeza mCA).

m(A) = 1000 kg

)V(A)

=25 %

=

0,25

?

w(A)

m(A),

m

m(A)

= 1000 kg

4000 ko

rn w(A) 0,25 o·

Primjer 3: Maseru udio uran-oksida UJOS u rodi je 0,35 . Kolika je masa

uran-oksida u jednoj toni rude?

Rjesenje:

w(A) ~ 0,35 % = 0,0035

m

=

1

=

lOOOE

m(A)

- ?

Masa uzorkaje 1 tona

i

masu uran-oksida nalazirno prcma formuli:

w(A)

=

m(A),

m

m(A) = w(A)·m = 0,0035·1000 kg = 3,5

kg.

Iz

definicije masenog udjela slijedi

da

je maseni udio elementa A u

formulskoj jedinki (molekulu) jednak odnosu mase svih atoma

tog

clemema u

jedinki rna i mase same

jedinke

(molekula)

mm'

42



.

Ina

w(A) ~

] (A ) · - .

mm

gdje je

:

j(A) - broj atoma

elementa

u

molekulu.

Posta je

masa atoma rn,. := Ar·u,

i

masa molekula mm =

Mr·u, onda

se maze

pisati:

w(A) i(A). Ar(A) ,

Mr

Ta

jednaCina omogucava da se

iz

poznatog mascnog udjela

clcmcnta

A

w(A), maze

izracunati

hroj atoma clementa j.

gdje su:

(A)

w(A),

Ar(A)

,

Ar-relativna atomska masa elementa,

Mr

-

relativna molekulska

masa

jedinjenja.

1z

tog

izraza moze

se

izracunati

empirijska

formulajedinjenja.

Primjer 1: Izrncunati rnaseni

udio

vodika i

kisika

u vodi.

Rjdcnje:

j(H)

= 2

i(O) =

w(H) ~ ? w(O) ~

?

1z

formule

vade

vidimo da molekul

vade irna

dva

atoma vodika i jedan

atom

kisika.

Maseni

udio vodika:

,

Ar(H)

w(H) = J Mr(H,O)

2 ' 8 ~ g 8 6 = 0,1119 iii 11,19%

Maseni udio kisika u vodi je:

Ar(O)

w(O) ~ j(O)· - - - - -

Mr(H

2

0)

16,00 . .

·

~

O,88811h 88,81

%.

18,016

Maseni udio vodika u vodi je 11,19 %, a kisika 88,81

%.

Primjer

2: Fosfatna kise1ina se

maze

prikazati formulom R,P0

4

.

Koliki je

a) masen udio pojedinih elemenata u jed njenju?

b) masa pojedinih elemcnata ako je masa kiselinc 50 g?

43



RjeS:enje:

a) rnaseni udio pojedinih komponenti iZraCUIlaCemO tako da nademo odnos jedne

komponente jedinjcnja prema zbiru masa svih komponenti:

A)

.

Ar

wC =J -.

Mr

wCB) = jiB)

ArCH)

Mr(H,PO,)

w(P) = j(P) Ar(P)

Mr{H

3

P0

4

)

w(O)

=0,653 =65,3 %.

3 ·1,008 =0,0303 =3,03

98

0,316

=

31,6

%

b)

mase

pojedinih elemenata izracunavamo

iz

poznatih mascllih udjela prema

jednacini

w(A)::::: meA) ,gdjc je In

masa uzorka (kiseline).

m

m(H) = w(H)'m(H,PO,) = 0,0303·50

g

= 1,51

g,

m(P) = 15,8 g,

m(O) = 32,65 g.

Primjcr 3: KoUka alurninija ima u 10,2 g alurninij.oksida Ah03?

Rjesenje:

m(AI,Q,l = lQ,li;

m(AI)

=?

Da bi

iZf <lCunali

masu

alllminija treba

prvo

izracllnati maseni milo aluminija

U oksidu:

_ . Ar(A1) _ 2 ' 27 _

weAl

-

I(AI)

M(Al,O,)

- 102 - 0,529

Sada se moze izracunati masa aluminija j2

w(A) . ~ A ) ,odnosno:

m

weAl) = m(AI) , Odakle

Je:

m(A1

2

0

3

)

m A1)

=

w(AI) ,m A1

2

0

3

)

=

0,5289'10,2 g

=

5,396 g.

Primjer 4: Koliki je maseni udio kristalne vadc II madraj galici

CuSO,·5H

2

0?

Rjesenje:

N1aseni Ildio

kristalne vade u madrej

galici

nalazimo

1Z

paznate

fannu1e, pri cemu je za kristalnll vadu, j(H

2

0) :::

5.

-

Mr(H

2

0) = 18 .

44



MrCCuSO,

·5H,0)

=

249,7

Mr(H

2

0

c

w(H

2

0) =

(H,Ol' . - 0,30

=36 .

Mr(CuSO, .H

2

0)

Primjer 5:

1z

13,2

t

boksita Alz0

3

-3H

1

0, dobivcno je 2,7

t

AI. Koliko

procenata jalovine sadrii mda?

Rjdcnjc: Iz procentnog sadrZaja Al u Cistorn Ah03·3H20 mozerna

izracunati koliko bi trebal0 dobiti aluminija kada u rum ae bi bile jalovine.

. Ar(A1) 0 46

weAl

=J(AI)

M, Al,O, .

3 -1,0)

,3

.

Masa

dobivenog aluminija

iz

13,2

t

boksita, kada ne bi bila jalovine,

iznosila bi:

weAl) =

m A1) ,

m(AI,O,

.3H

2

0

m(AI) = w(AI) m(Al

2

0],3H,O)

= 0,346 ·13,2

t

= 4,56 t

IskoriSl.enje je:

1=

m(stvrno)

m(teoretsko)

~ L

= 0 59.

4,56t '

Masa Cistog

Al

2

0

3

·3H,O je: m

=

0,59· m(rude)

=

7,8 1.

lalovine ima::: 13,2

t -7,8

t

=

5,4

t.

Primjel· 6: Preradom 12,5 t hematita sa 73,5 Fc

2

03 dobije se 6,0 t Fe.

Izracunati iskoristenje Uovom procesu i gubitak produkata.

Rjdenje: Kada ne hi bilo jalevine oada bi u 12,5

t

hematita trebalo bili:

m(Fe,03) =

0,735·12,5 t

=

9,18 t.

Teretska kolicina Fe

bi

bila:

Ar(Fe)

w(Fe) = j(Fe):-:-=-;;::-:-

. Mr(Fe

2

0

3

)

Shjedi dalje. m(Fe) =wiFe) ·m(Fe

2

0, j =0,70 ·9,18

t =

6,42

t

Stvarna koliCina je 6,0 t, te je

iskoristcI\je:

f m(st var no)

, =

-n-:l(-:(e-o-re Ct-;sk-o-:)

0,933 = 93,3 .

GUbitakprodukataje:

6,421-6,0

(=0,42

t

iIi uprocentima

100

-

93,9 = 6,7

45



EMPIRlJSKA FORMUIA JEDINJENJA

Primjer

1.

Kvalitativnom analizom alizarina (boje) utvrdeno je da se

molekul alizarina

Basteji

od ugljika

C,

vodika H

i

kisika

0.

Elementamom

kvantitativnom anahzom utvrdenje maseni sastav : 70,00 C, 3,33 H a osta10 je

kisik:

a) izrdcunajte empirijsku

formulu

alizarina;

b) metodom masene spektrometrije odredenaje molarna masa alizarina M 240,22

g/rnol. Izraeunajte molekulsku formlliu alizarina.

Rjdcnjc: I v' )

w(C) = 70,00 = 0,7000 W

w(H) = 3,33 = 0,0333

w(O) _. 100

-

(70 00 + 3,33 )

=

26.67 Hi

0 2667

a) naCi

empirijsku fonnulu,

b) nab molekulsku fonnulu.

a) Posta zbir svih masenih udjela mora biti 1 (iii 100 ) to je maseni udio kisika u

alizarinu 0,2667 (iii 26,67 ). Molama masa alizarina je M = 240,22 glrnol, a

relativna molekulska rnasa Mr =

240,22.

Maseni netio pojedinih elemenata u formuIskoj jedinki alizarinaje:

w C)= j(C) Ar C)

Mr(ahzanna)

Ar(H)

w(H)

=

j (H)

-

Mr

ahzanna)

. Ar(O)

w O) =J(O) . .

Mr ahzanna)

1z

gornjih relacija

mazerna

izracunati odnos broja pojedinih atoma u

formulskoj jedinki:

j C):

i(H)

: 0 ) =

w(C) :

w(H)

J Ar(C) Ar(H)

w O)

Ar(O) ,

j C):

j H):

j O)

= o : ~ o

:

,0:33 : ~ ~ 6 7

=

0,0583: 0,0333: 0,0167.

Da bi se dobio odnos malih cijelih brojeva, jer je molekul uvjek graden od

cijelih atoma, svaki od tih brojeva treba podijeliti najrnanjim brojem:

j(C) : j(H) :j O) =

3,5:

2: 1

Posto

dobiveni odnos jos ne daje cijele brojeve to broj 3,5 i sve ostale

brojeve treba pomnoziti

sa-

2

da

bi se dobio cio broj. Sada

dobivamo da

je

cjelobrojru

odnos atoma u molekulu (fonnulskoj jedinki)

46



•

j C) : j E) : j O) = 7 : 4 : 2

Ernpirijska fonnula ispitivanog jedinjenja

je

C

7

H,O,.

b) Empirijska formula nije molekulska formula ispitivanog jedinjenja. Sabiranjem

relativnih atomskih masa u empirijskoj formuli dobivamo relativnu masu empirijske

Jedinke

Er(C

7

H.,02) = 120

Relativna molekulska rnasa alizarinaje

gdje.ie

x-broj koji pokazuje

koUko je puta

veti broj

atoma

svake

vrste ad

broja atoma

u

ernpirijskoj

formuli.

x

Mr(alizarina)

Er C

7

H,O, )

240,2 =

2.

120

Prema tome

molekulska

formula

alizarina je:

:rrimjer

2.

Elementamom analizom je utvrdeno da su maseni udjeli

elemenata u mlijecnoj kiselini: ugljik 40

,

vodik 6,7 i kisik 53

.

Odrediti

empirijsku formulu tag jedinjenja, aka

je

eksperimentalrrirn putem utvrdeno da

je

stvama molekulska

masa

90.

Rjelenje:

w(C) =40 =0,40

w(R) =

6,7

=

0,067

w(O) = 53 =

0,53

.i(C) . j(H)

j O)

?

Prema [onnuli za broj atorna mozemo pisati:

. w

M r

Ar

Medutim molekulska masa spoja nije poznata pa se PIVO mora naci odnos broja

atoma:

j

'(C):

j'(R) . J'(O) = w(C) : w(H) . w(O) =

0,40

0,067.

0,53

=

°3

.0,067.0,033

. . Ar(C) Ar(H) Ar(O) 12 l

16

'

Taj odnos mazerno svesti na oeInos malih cijelih brojeva dijeUenjem sa

najmanjim brojem U odnosu tj. sa 0,033:

47



i C) : j(H) :

itO)

= 1 : 2 : 1

Ernpirijska formula mlijecnc kiseline

je

ClhO pa zakljuGujemo da bi njena

relalivna molekulska masa iznosila

Mr =

30. Kako

je

eksperimentalno utvrdeno

cia je

stvama molekulska masa 90, znaCi

cia

rnlijecna kiselina sadrii trostruki braj atoma

vise, te

je

njena stvama fonnula (CH

2

0h:=

C31iQ03.

Primjer

3. Analiza

je

pokazala

cia

neki prirodni mineral sadrZi 23,3

~

18,6 S,

372 %

0

i 20,9

vode.

NaCi

empirijsku formulu tog minerala.

Rjdenje:

(Ca) : S) : 0) : H

0)

= 0,233 : 0,186 0,372 0,209

J J J J

2

40,08

3206

16 18

0,0058: 0,0058: 0,02325: 0,0116

DijeUeniem sa najmanjim brojem tj. 0,0058 dobije se:

j(Ca) : irS) : j(O) : i H,O) = I : I : 4 : 2.

Empirijska

formula

rninerala

jc: CaS04 ·2

H

2

0.

Z D CI

5.1. Izracunajte masene udjele:

a zcljeza u e}Oi)

b) aluminija u AhO}

c)

olova u Pb

3

0

d) icljeza u Fc

2

0}

e)

live

u HgO.

R:

a)

72,4 ; b) 52,9 ;

c)

90,7 ;

d)

69,9 ;

e)

92,6 %

5.2. Koliko procenata aluminija sadrZe ovi prirodni minerali:

a) spillel MgA1,04.

b)

cinkov

spinel

ZnAh04

R: a) 37,9 ; b) 29,5

%.

5.3.

Izracumute masene

udjele

pojedinih elemenata u

ovi l.

karbonilima:

a)

Cr(COlo- heksakarbonil'hrom '

b) Fe(CO), -heksakarbonil-zeljezo

48

I

I

I



R: a) w(Cr) = 23,6 ; w(C) = 32,7 ; w(O) = 43,7

%.

c)

w(Fe) = 28,5 ; w(C) = 30,6 ; w(O) = 40,9 .

5.4. Koliko kg FC304 maze nastati iz 1 kg zeljeza?

R: 1,382 kg.

y lik

se kilograma

Na

nalazi u

1

t

NaCl

?

R: 393,16 kg.

5.6. Koliko se grama Na, P i 0 nalazi u 4 g Na3P04?

R: 1,684

g

Na;

0,754IgP;

1,561

gO.

5.7. MaseIlludio sumpora u

ugljenuje

3

.

Koliko

ima

sumpora u 10 t uglja?

R:

m=

300 kg.

5.8. KoUka se grama namja moze izdvojiti iz 1 kg Na

Z

S04 ?

><7

R: m=

324 g.

5.9. Koliko

se

kilogramf1: Cistog

luoma

moze

dobiti

iz 500

kg hromita Cf203 ?

R:

m

=

342,1

kg.

5.10. Pri proizvodnji bakra iz kuprita koji sadrli 64,5 euzo gubilak iznosi 2,5 .

Koliko se bakra moze dobiti prcradom

21

kg

rude?

R: m(Cu) = 1I,74 kg.

5,11. Koliko se

moie

dobiti zeljeza iz 7,5 t sidenta sa 71,5

FeC0

3

,

ako je

iskoristenje 96 .

R: m =

2,48 t.

5.12. Koliko se cinka

mOl,e

dobiti ad-I kg koncentrata cinkove rude koja

sadrii

85

ZnS?

R: m(Zn) =

555,6

g.

5,13,

Koliko se litara kisika i vodika

moie

dobit; pri elektrolizi 1 kg vode ako je

iskoristenje potPilllO?

Temperaturaje

25°C a pritisak 101,325 kPa?

R: m(H)

=

111

g;

m(O)

=

889

g;

V(H,)

=

1357); V(O,)

=

679 L

5.14,

Oksid hroma

sadrli

68,4

Cr i

31,6

kisika. IzracUllati

empirijsku

formulu

oksida. .

49



5.15. Odrediti empirijsku formulu fosfor-oksida ako

je

maseru udio fosfora 44

% i

W i si k a 6 .

R: P

2

0,.

5.16. Analizom sastava oksida mangana ustanovljeno

je

da postoje dcfinirani oksidi

koji sadr±e 77,5 % i 69,6 % martgana. Ostatakje kisik. NapiSite formule

R:

MuO;

Mu

2

0 .

5.17. Freon-12 sadrii ugljik, fluor i hlor u masenim udjelima:9,9%, 31,4 i 58,7%.

NaCi cmpirijsku formulu.

R: CF,CI,.

5.1S. NaCi najjednostavniju fonnulujedinjcnja koje sadrii:

a) 39,3

6/t

natrija Na

i

60,7

% hlara

Cl.

b) 21,6

%

natrija Na, 33,3

%

hlora

C1

a ostatakje kisik.

R:

a)

NaCI;

b)

NaC10

3

.

5,19. NaCi najjednostavniju

formolu

jedil1jcl1ja koje sadrii 12,1

%

natrija, 11,4

%

bora, 29,4

%

kisika a ostatakje voda.

R:

Na,B,O,·l 0 H,O.

5.20. Uzorak ad 5 g kristaliziranog kadrnij-sulfata pri z.agrijavanju izgubi n3 masi

1,88 g. Pri zagrijavanju iz uzorka i;dazi sarno voda. Kojaje naiiednostavrnja fonnu.la

h..idrata

?

R:

CdSO, ·7

H

2

0.

5.21.Na Mjesecu je naden do tada nepoznat mineral koji je dobio naziv anna1ko1it

Sastav minerala u masenim udjelima je: 21,8 % icljeza Fe, 9,5 % magnezija Mg,

37,4 % titana Ti i 31,3 % kisika O. Koju formulu ima annalkolit?

ZADACIIZ

ORG NSKE HEMIJE

5.22. Izracunaj masene udje1e ugljikn i vodika u:

a) metanu C ~

b) propanu C,H

c)

butanu

C

4

H

lO

,

R:

a)75 C,25 H;

b) 81,8' C,

18,2 H, c)82,7 C,17,3 H

50



5.23. Izracunaj maseru udio ugljika i masu ugljika u 7 g:

a) etana C

2

Ho,

b)

etena C,H

c) etina (aceti1ena) G,H

2

.

R: a) 80 , 5,6 g; b) 85,7 %, 6,0 g; c) 92,3 %, 6,46 g.

5.24. lzracunaj procentni sastav:

a) cikloheksana C,H

1

:

i

b) benzena C

6

H

6

_

R: a) 85,7 % C, 14,3 H;

b)

92,3 % C, 7,7 % H

5.25. Koliki

je

maseru udio vodika

u:

a) toluenu (meti-benzenu) CJ1

s

CH ,

b) etil-benzenu C6HS C2HS7

R: a) 87

%;

b) 94,3 .

5.26.

Koliko

ima grarna

hlora

u 80

g:

a) metilh10rida CH

3

Cl,

b) eti1hlorida CH,CH,CI,

c) hlorbenzena C

6

H

5

Cl ?

R:

a) 56,24 g, b) 44,0

g,

c) 25,2

g.

S.27.Izracllllaj maseni udia vodika u:

a) nafta1enu C,oHo,

b)

antracenu

C4H10.

R: a) 6,25 %, b) 5,62 %.

S.2S. Izracunaj maseru udio:

a) kisika u piranu C,H,O i furanu C,H

4

0,

b)

nitrogena u piridinu CsHsN

i

piroiu Cf,HsN,

c) sumpora u tiofenu C

4

H

4

S.

R: a) 82,2 % i 23,5 ; b) 17,7 % i 20,9 ; c) 38,1 %.

5,29,

Kolika

je

masa kisika

u

30 g Cistog:

a) metanola CBJOH,

b) etanola C,BsOH?

R:

a)

15 g; b)

10,4

g.

5.30. Izracunaj maseru udio ugljika u:

a) 1,2-etandiolu (eti1en-gliko1u)

C

2

tL.(OH)

b)

1,2,3-propantrio1u (glicerolu) C,Hs(OH),

.

R: a)

19,3

%, b) 13,0 %.

51



5.31. Koliki procenat kisika saddi:

a) fenol C

6

H

s

OH,

b) benzil-alkohol

s

H?

R:

a)

17,0 , b) 14,8 ,

5.32. K.ako se odnose maseni udjeli vodika u.

a) dimetil-etru CH

3

-O-CH

3

i dietiI-etru C

2

H

s

-O-C

2

H

s

,

b) mctanalu (formaldehidu) HCHO i etanalu (acetaldehidu) CH:3CHO,

c) benzaldehidu C

6

H

s

CHO i propononu (acetol1u) (CH)hCO ?

R:

a) O,U04:

0,135; b) 0,0607: 0,0909, 0)

0,0566.0,1034.

5.33. Kako se odnose maseni udjeli kisika u:

a) mctanskoj (mravljoj) kiselini HCOOH

i

etanskoj (sircetnoj) kiselini CH:3COOH,

b)

proPal1Skoj

kiselini C

2

H

s

COOI-I i butanskoj kiselini C}H

7

COOH

?

R: a) 0,533 : 0,533 l :1); b) 0,432 : 0,364.

5.34. Izracllnaj maseni lidio ugljika u:

a) palmilinskoj kiselini C

1s

H

31

eOOH,

b) oleinskoj kiselini C

17

H

33

COOH,

c) stearinskoj 1dselini C

17

H

35

COOH.

R:

a)

75 , b) 76,6 %,

c)

76,0 .

5.35.

Koliki

je

masenl

udio kisika u:

a)

benwevoj kiselini C,HsCOOH,

b)

salicilnoj

kiselini C

7Ii{;03,

c) acetilsalicilnoj kise1ini (aspirinu) 0.Hg

04

?

R:

a)

26,2

,

b)

34,8 , c) 35,5 .

5.36. Izracunaj rn.aseni udio nitro gena u:

a) metil-aminu CH

3

NH

z

,

b) etil-aminu C

2

H

s

NH

2

,

c) fenil-aminu (anilinu) C6HsNlh

R:

a)

45,2 , b) 31,1 ,

c)

15,05 .

5.37. Kako se odnose maseni udjeli kisika i vodika u:

a) saharo:d C

12

H

n

0

11

,

b) glukozi C6H'206,

c) skrobu (C

6

H100S)x>

d) fruktozi C

6

E

O,?

R:

a) 0,514: 0,064; b) 0,40.0,066; c) 0,494: 0,062, d)

0,40'

0,066.

52



5.38.

lzracunaj maseni udio nitro gena u ovim aminokiselinama. Koliko grama

nitro

gena

ima u 65

g

aminokiseline:

a) glicinu (aminoetanskoj kiselini) H2N-CH

2

COOH,

b) alaninu

(aminopropanskoj

kiselini) C)H

7

N0

2

,

c) adeninu C

s

H

s

N

5

,

d) leuc;nu C H NO

e) histidinu C

6

H

9

N

3

02,

o

triptofanu Cl1H12N202,

g)

lizil1u C6H14Nz02,

11 serinu

C

3

H

7

0

3

N

?

R: a) 13,6 ,12,1 g; b) 15,7 ,10,2 g; c) 51,8 % 33,7 g; d) 10,7

6,95

g:

e)

27,1 ,17,6 g; t)

13,7

%, 8,90 g; g)

19,2

, 12,5 g;

h) 13,3

, 8,6

g.

5.39. Maseni udio nilrogena Userinu iznosi

13,3 .

Izracunajte relativnu lllolekulsku

masu serina ako

je

pomato

da

u molekulu ima

jedan atom

nitrogena.

R: j(N) 1; weN) 0,133; MJ 105,2.

5.40. ledna od metoda odrcdivanja molekulske mase proteina

je

hemijska analiza.

Hemoglobin sadrii 0,333 % zeljcza. Aka molekul hemoglobina sadr2i 4 atoma

zcljcza kolika je relativna molckulska masa hemoglobina ?

R:

w(Fe)

0,333 o / ~

j(Fe) 4,

r

67000.

5 . 4 1 ~ Citohrom sadrij 0,426 Fe. Izracunaj najmanju relativnu molekuIsku

masu

citollfoma.

R:

r

13110.

5,42. Izracunaj dnevl1u porrebti

za

jodom aka je poznato da se u Ijudskom

org<Jluzmu

sintetise aka 1 mg tiroksina dncvno (C

15

H

N O ~ J ~ .

R: 0,67 mg.

5.43. Lizin sadrZi 19,17 % nirrogena. IzracWlati relativnu mo1ekulsku masu lizina

ako

je poznato da molekullizina sadrZi

dva

atoma nitrogena.

R: leN)

2,

weN) 0,1917,

r

145,8.

5.44, Empirijska formula nekog spoja Qedil*nja)

je

CH,O. Reiativna moiekulska

masa

spoja je 90

Odredi molekulsku formulu spoja.

5 45 Analizomje dobiveno daje u ispitivanomjedinjenju maseni udio ugljika

81,8

i vodika 18,2

.

Odredi empirijslm formulu

jcdinjenja,

53



5.46. Kvalitativnom analizom

je

ustanovljeno da neko organsko jedinjenje sadrZi

ugljik i vodik. Elemantarnom kvantitativnom analizorn je ustanovljeno da

je

maseni

udio ugljika u jedinjenju 92,3 a ostal0 je vodUc

a) odredi empirijsku fonnulujedinjenja,

b) ako je eksperimentalno odredena molarna masa jedinjenja M = 78 glmol, odredi

njegovu molekulsku formulu.

R:

a)

w(H) =

7,7 %,

CH

b)

x=

6, C

6

R,;.

5.47. U nekom organskom jedinjenju maseni

uetio

ugljika je 23 %, vodika 5,9 %,

a

ostatak je War.

a) odrediti empirijsku formulu jedinjenja,

b) Ako je eksperimentalno nadeno

da

je molama masajedir\icuja M = 50,5 glmol

odrediti molekulsku fonnulu spoja.

R: w(CI) 70,3 %, CHoCI, b)

x =

I CH

3

C1.

5.48. Neki organski spoj

sadrii

52 ugljika, 35

%

kisika i 13 vodika. Odredi

njegovu empirijsku formulu.

5.49.

Hloriranjem benzena dobiva

se

kristalna supstanca Giji.ie procentni sastav:

w(C) = 25

,

w(H) = 2

,

w(CI) = 73

%

a) Odredi empiriisku formulu produkta,

b) Ako ie

nadeno daie relativna molekulska masa produkala

291

odredi rriolekulsku

formulu i predpostavi njegovu strukturno

R:

a) CHCI,

b)

x

=

6,

CJl

6

Ci

5.50. Za neko

organsko jedinjenje ustanovljeho

je da je

lahkoisparljiva tecnost i

cia

daje pozitivllU reakciju sa Fehling-ovim reagensorn. Njegov procentni sastav je:

w(C) = 54,55 %, w(H) = 9,09 %, w(O) = 36,30 %. Koie Je to

jedinJenie?

R: C,H,O, acetaldehid (elanal).

5.51.

Sastav jedinjenja izrazen masenim udjelirna je:

w(H) = 2,24

%,

w(C) = 26,6 %,

w(O)

=

71,07

.

Ako

je

odrcdena relativna rnolckulska rnasa jedinjenja

Mr

90,

odredi empirijsku molekulsku formulu jedinjenja.

R:

(HCO,)

x=

2,

H,C,O,

5.52. Procentrri sastav nekog monosaharida ie: w(C) 40,00

,

w(H)

=

6,66

,

w(O) = 53,3 .

a)

izraeunati njegm.'U

empirijsku

fonnulu,

b) ako je eksperimentalno

utHdeno

daje relativna rnolekulska masa monosaharida

Mr =

180 odredi molekulsku fonnuln.

R: a) CH,O, Er(CH,O),

=

30; b)

Mr =

180, 6, CJl

12

06.

54



5.53. Anilin ima sastav: 77,4 % C; 7,54 % H; 15,1 %

N.

Gnstina njegove

pare prema

vazduhu iznosi 3,21. Odrediti:

a)

empirijsku formulu anilina,

b

molekulsku formuln anilina.

:5.54.

Neb

derivat morfina sadrZi 72,70 C; 7,11 H; 4,60

1

N

i

ostatak

je kisik

Izracunati njegovu empirijsku formulu.

5.55. Hemijskom

analizomje

utvrden sastav nekog organskogjedinjenja : 60,5 % C:

5,55 H; 16,1 % 0; 17,8 % C1. Izracunati empirijsku fonnulu togjedinjenja.

R:

C,oBlIO,CL

55



6

KONCENTRACIJA

R STVOR

Koncentracije su vcliCine koje odreduju sastav neke smjese. Smjese mogu

biti gasne, tecne i cvrstc. Tecne i

¢Vrste

smjese nazivamo jos i rastvorima. Kad

rdstvora razlikujemo rastvorenu supstancu i rastvarac. Za svakodnevni rad

najzanimljiviji su vodeni rastvori, jeT se vada

najces6e

upotrebljava kao rastvarac.

Za sve vrste laboratorijskog fada nliina je poznavati koncentracije rastvora.

Definisacemo one fiziCke veliCillc Kojima 5e opisuje koncentracija rastvora,a koje se

najcesce koristc.

Alasena /wncentracija, nA

Masena koncentracija yeA) sastojka A

je

odnos mase tog sastojka

meA)

i

zapremine rastvora

V:

yeA) = meA) .

V

S1 jcdinica je k ~

au

hentiji

se

najcesce

koristi

i

dccimallla jedinica

II .

m'

Ona Je brojno jednaka

1 ,

jer

je lkg

= 1000

g i

1m'

=

1000 L

m

Primjer 1. Pripremiti 400 ml rastvora NaCl masene koncentracije 60 gil.

Rjdcnje:

y = 400 m = 0,41

yfNaCll = 60 gil

m(NaCl) ?

rv1asa natrij-hlorida

za

priprcmanje rastvora izracunava se

prema:

y(A) =

m;: ,

U(NaCI)

=

y(NaCl)

.y -

60 gll·O,4 I

=

24 g.

Kolii inska koncenlracija erA)

KoliCinska koncentracija c(A) sastojka A je odnos kolicine tog sastojka

n(A) i

zapremine rastvora

V:

56

i

£

1

I

I

I

I

I

,

I



. .. . mol mol

SI

JcdlmcaJC

-3-

U hemiji se najcesce koristi decimalna jedinica - ~ .

m I

Primjcr

1. Pripremiti 300

em:'

rastvora NaOH koliCinske

koncentracije

1,5

mollL

Rjdcnjc:

.

V = 300 em' = 0,3 I

c(NaOH) =

1,5

molll

m(NaOH) ?

Da

bi izracunali potrebnu masu NaOH koristicemo obrazac

c A)

= n(A)

y

odakle izracunavamo potrebnu kolicinu NaOH:

n(NaOH) = e(NaOH)·Y = 1,5 mol/l·G,J I 0,45 moL

Iz poznate kolicine izracunavamo

masu

prema n(A) = meA) ,odnosno

M

m(NaOH) = n(NaOH) M(NaOH) = 0,45 mol -40 gil = 18 g:

M aseni udio w(A)

Maseni udio sastojka A je odnos mase

tog

sastojka meA) i

mase

svih

supstanci u rastvoru m (masa rastvora):

w(A) = m A),

m

Aka

se

rastvor sastoji ad jedne rastvorene supstance A u rastvaraeu

Banda

je

maseru

mlio:

weAl = meA)

m(A)+m(B)

gdje je masa rastvora m ~ meA) + m(B), pri cemu je meA)

-

masa rastvorene

supstance a m(B) - masa rastvaraca.

Za izracunavanje mase rastvora m cesta je potrebno znati gustinu

rastvora:

m

p = ~

V

gdje je V - zaPFemina rastvora.

57



SI jcdinica za gustinu

je ~ ,

a

najces¢e

se koristi decimalna jedinica fl '

m

3

Primjer 1. Gustina rastvora je 1,2 kg/dIn

3

,

a zapremina 250 mt Kolika je

masa

rastvor3

?

Rjdcnje:

p

12 kg,

12001l.,

jer je

1

dm'

1 L

dm-

I

y ~ 250 ml ~ 0.251

Ill:= 1

m p y

1200 gIl.0 ,25 1 300

g.

Frimjer

2,

Trcba

pripremiti 150 ml 10 rastvor. KCL Koliko treba

odvagati KCl

i

koliko dodati

vade?

Gustina rastvoraje

1,01

Jcg

l

.

dm

Rjc cnjc:

w(KCl) ~ 10

~

0,1

p ~ l O l J c L ~ o l O 1 l .

m

3

1

m(KCl)

=?

Prema definiciji mascnog udjela mas3 potrebne soli je:

m(KCl) ~ w(KCl)-m,

gdje

je

III

masa rastvora.

Posto znamo zapreminu

rastvora

i

njegoVll gustinu,

rnaSll cerna izracunati

prema:

m ~ p .y 1010 gIl·0, 5l lSI,S g.

Sada izracunavamo

masu

potrebne soli:

r n ( K C I ) ~ 0 , · l 5 1 , 5 g ~

lS 15g.

Menzurom treba doliti vodu do 150 m . Aka je masa soli 15,15 g, amasa

rastvora 151,5

g,

onda

je mas.

vode (rastvaraea) m(H,O)

~

m - m(KCI)

~ 136,35 g.

58



TabeI.2

Decimalna

jedinica koja

Flzicka veliCina

Oznaka Defmicija

SI jedinica

se

najvise

koristi u

hemiii

masa m

kg

g

zapremina

Y

I

[ - - ~ ; -

I

gustina

p

m

I

g

p ~

V

I m

3

I

molarna masa M

M Mr·g/mol

kg/mol glmo

koliCina

neAl

neAl = meA)

mol mol

supstance

M

masena

yeA)

I

yeA) = meA)

I

f

koncentracija

y

m} I

kolicinska

erA)

erA)

=

neAl

mol mol

koncentracija

m

3

-

V

maseru udio

weAl

weAl =m(A)

neimenovan broj

m

Preracunavanje jedne v r ~ t koncentracije u drugu

Na

osnOvll

definicije

fizlckih

veliCina koje karakterisu koncentraciju

rastvora

mozemo

izvesti

izraze

koji

povezuju jednu

VIStu

koncentracije

sa

drugom

Primjer

1. Kako

mozerno izracunati koliCinsku koncentraciju ako znamo

masenu

i

obratno

?

Rjesenje: Masena koneentraeija sastojka A je y = meA) a kolicinska

V

erA)

n(A).

V

Posta je n(A) meA) to je

M

(A)

- meA) - Y 1

e .. ~

M·V

M

y A ) ~ M · c A )

59



l v apumena:

Pri izracunavanju

sa jcdinicama koje se najvise koriste

treba bit dosljcdan (decimalne jedinice II posljednjoj koloni u tabeli). Alw se

moiarna masa izraiava u glmol onda sc masena koncentracija izraiava u gil, i

kolicinska koncentracija u moIII, gustina u gil.

Primjer 2. K( ;1.o mozemo iZIaCllnali koliCinsku koncentraciju aka znamo

maseni

udic

i

obratno ?

meA)

Rjcsenjc: Maseni udic

je

w(A)= - - ~ gdje je masa rastvora m p·Y.

m

Zamjenom dobijemo:

weAl ~ meA) . t ' : 1 _ ~ n ( A ) . M

p y

M

p·Y·M

.

mCA)

.

n

Posto je

:::::

n 1

=

c zamjenom dobijcmo:

M Y

weAl ~ c.(A)·M yeA)

p p

Koristimo decimalne jedinice: molll za koliCinsku koncentraciju,

g/mol

za

molamu masu

i

gil za gustinu.

Primjer

3.

Masena

kohccntraCija

rastYOfa

NaOH je 80

gil,

a

gustina

1,05

g/cm

3

. Kolikaje:

a)

koliCinska koncentracija,

b)

maseni udio

?

Rjdcnjc:

yeA) =

80

gil

P = 1,05 glem

3

=

1050 gil

h:i..::.30 glmol

erA)

?

weAl

?

a)

eCA)

~

.y A)

M

80gll

2

moll 1

4

g mol

b)

w A)= yeA) =

80gll

~ 0 0 7 6 ~ 7 6

P

1050 gI I ,

Primjer

4.

Maseni umo naui}karbonata

Nai:03

u rastvoru

iZl1.0si H,.65

.

I:zxacunati:

a) koliCinsku koncentraciju,

60



b)

masenu koncentraciju rastvora aka je gustina rastvora 1,1 gJern

J

,

RjeSenje:

w

= 9,65 % 0,0965

P 1,1 glem ~ 1100 gil

M= 106 glmol

a) c(Na,CO,) - ?

b)

y

(Na,C03)

~ ?

a)

e·M

W=--

P

c ( N a O C 0 3 ) ~ w Na,C0

3

·p

_

0,0965·1100gil Imoill.

, M 106g/mol

b)

Y

(Na,CO,)

=

M

·e(Na,C03)

=

106

glmol·l

molJl

=

106

gil.

Primjer

5. Kolika je masa sulfatne kiseline u

10

em

3

vodenog rastvora za

kojuje maseni udio H

2

S0

4

96

7

Gustina r"stvofaje 1,84 glem'.

RJe enje:

Y =

10

em

l

= 0,011

w(H,SO,)

=

96 0,96

p ~ 1,84 glem' = 1840 gil

m(H,SO,)

~ ?

Sadaje:

Prema definiciji masenog udjela :

w H,SO,)

~ m H,SO,) .

m(rastvora)

Masu rastvora

cerna

naci iz poznate gustine

tj.

m(rastvora)

=

p.y

=

1840

gll·O,Oll

=

18,4 g.

m(H,SO,) =w(H,SO,) ·m(rastvora) =

0,96 ·18,4

g =17,66 g

Razrjeilivanje rastvora

Pri razIjedivanju rastvora smanjuje se njegova koncentracija

rastvorene supstance prije

i

p o s ~ i j e

razrjedivanja ostaje ista:

odnosno

ali koliCina

61



Primjer 1. U 100

ml

H

2

S0

4

koneentracije 0,25 molll doda

se

900 m vode.

Kolika je kolicinska koncentracija nastalog rastvora ?

RjeSenje:

c,

= 0 25 molll

V,=

100 ml

=

0,11

.'£,

=

900 ml

+ 100ml =

1,0 I

C2;;;;:

?

c, ' V, 0 25 moll 1,0,11

C2= =

0 025 moll I.

V

2

1,0 I

Primjer

2.

Koliku zapreminu

96 %

rastvora sulfatne kiseline gustine 1,84

g/em

3

treba uzeti

za

pripremu 1

drn]

rastvora koncentracije

0 5

molll ?

Rjesenjc:

M

= 98

lmol

WI :;;: 96 % =

0,96

p

= 1,84 glem' = 1840 n

V, = I dm' = II

£ 2 ~ 0,5 molll

VI ~

Jz

jednacine

Cl

VI

C2

V2 vidimo

da

je

za

iznalaienje pocetne koncentracije

VI

potrebno

poznavati

koliCinsku koncentraciju

CI:

_w, p 0,96,1840gll_

1802

III

c,

mo

.

M 98g mol

Daljeje:

0,5

moll ,

II

=

0,02771

=

27,7

ml.

18,02

molll

Primjer 3.

Koliko mJ

ras{vora

sulfatne kiseline koliCinske koncentracije 3

mollI

i

koliko vode treba uzeti

za

pripremu:

aJ 500 ml rastvora koncentracije 0,3 molll,

b) 1,51 rastvora koncentracije 0,5

moIIl

?

Rje enje:

aJ

c, = 3 moll

62

C2

=

0,3

moll

.'£1

=

500

ml =

0,5

I

VI =7



V, = c

2

'

V

2

_ 0 3

moll ·

0,51 = 0.051.

c

i

3 moll I

Treba uzeti

0,05 1

rastvora

i

dopuniti vodom do

0,5

1 tj. sipati vode

0,5

0,05 = 0,45 I.

b) c, = 3 moll

C2 = 0,3

moln

V

2

= I 5 I

=?

c

2

'

V

2

0,5 mallI·I,5

V = = 0,251.

, c,

3 mo 1l

Treba uzeti 0,25 I rash/ora H

2

S0

4

i

dOpllniti

vodom

do 1,5

1

odnosno treba

sipati

vode

1,5

-0,251

= 1,251.

Primjer 4, U 3 vode

dodano

je 500 g 44 % H

2

S0

4

cija je gustina 1,342

g/cm

3

_ Izracunati kolicinskll konc_entraciju dobivenog rastvora. Kolika je masena

koncentracija dobivcnog rastvora ?

Rjesenje:

III = 500 g

WI = 44 % 0,44

P = 1,342 glcm' = 1342 gn

98 g mol

C2:::; ?

12 =?

Da

bi

nasH

koncentraciju poslije razblazivanja, treba izracunati kolicinsku

koncentraciju prije razblazivanja.

c

J

= w, p =6,025rnoIl1

M

Zaprernina rastvora prije razblaiivanja je V = In , gdje je m masa rastvora

i

p

p gustina rastvora,

500g

Zamjenom se

dobiJe: V,

= = 0,372 I

1342g/1

Zaprernina posJije razblaiivanja je:

V

2

= 3 1+

0,3721

=3,3721.

63



C

,

,V, 6,025 molll ,0,3721

066

C,;

= ::= ,

moll

I.

- V, 3,3721

y,

= M,c, = 98g1mol ,0,66 mol/l = 64,7 gil.

Primjer 5, Na koliku zapreminu treba razrijediti 5 dm' 36 % hloridne

kiseline HCl

da

se

dobije

10

% rastvor

?

Rjdenje:

Da bi primjenili jednaCinu

c)

V = C2

V:

treba abje koncentracije izraziti kao

koliCinske. Zadatak je nepotpun jer je potrebno poznavati gustinu. Ukoliko nisu date

podrazumjeva se

cia su

pribliino

iste.

U ovom slucaju zadatak mozerna rijesiti

sarno

na ovaj

nacin:

W P

C -

M

Iz

Cl

Vi

C2

VZ

sHjedi:

W IPl V :::

y

P V odnosno

M M

U na em l.adatku je

V,

= 5 I;

W,

= 0,36; w, = 0, I, S obzirom da su gustine

iste dobijemo:

V,

=

w,

'

V,

=

0,36, 5

=

18

L

W2 0,1

Rastvor treba razrijediti

na

zaprerninu

18

L

Primjer 6, U 708 ml vode rastvori se 179,2 I gasovitog HCl pri temperaturi

27'C i pritisku 101,325 kPa, Kolikije maseni udio dobivenog rastvora?

Rjelenje:

V(H,O) = 708 ml = 0,7081

V(HCI) = 179,21

T=273+27=300K

p = 101.325 kPa

w(HCI)

=?

Maseni udia dobivenog rastvora je :

w(HCI) = m(HC )

m

gdje je m masa rastvora. Posta je Hel g a ~ njegovu masu moterna izracunati lz

..

Jednacine

gasnog"stanja:

.-.

64

I



m

d

pV= R T , g UeJe:

M

pV(HCI)M 101,325 kPa' 179,21· 36,5 g/mol

m(HCI): =

RT 8314 -_J_,300K

, molK

m(HCI) = 265,6g

Masa mstvaraje: m = m(H,O) + m(HCI). Posta je gustina vode p = 1000 gil

to

je masa vode:

m(H,O) = p,V(H,O) = 1000

gil

0,7081 = 708

g,

Masa mstvoraje m = 973,6

g,

Maseni udio rastvora je:

w(HC1): 265,6g = 0,2629 = 26,29%

. .

973,6g

Primjer 7. Na 1 I vade dodata je jedna kap 94 % HNO, tija je g u s t i n ~ 1,5

glem', Kolika ce biti koliCinska koncentracija dobivenog ,astvora aka I ml sadrZl 20

kapi?

Rje enje:

w, =

94 =0,94

P = 1,5 glem' = 1500 il

M = 63 glmol

C2

=?

Da bi mogli koristitijednacine

C1

V

j

::::: C2V2 izracunacemo:

15 g/l 0 94 = 22,38 mallL

63

g/mol

Posto I ml sadrZi 20 kapi ondaje zapreminajedne kapi:

Zapremina V, = 1 1+0,00005 I 1 L

Zamjenom dobijemo:

c

i

,VI _ 22,38molll·5,lD-'1

112.10-

3

III

C

2

::::: _

- , r n a .

V,

II

65



ZADACI

6.1.

U bolnicama se pacijentima

poslije operacije intravenski

daje

rastvor

glukoze u

kojoj

je maseni udio

glukoze

5 .

Izracunaj

rnasu

glukoze

rastvorenu

500 g

rastvora.

R: meg/) 0,05 ·500 g = 25 g.

6.2.

Izracunaj

zapreminu vode u kQjoj se

mora

rastvariti 10 g natrij-nitrata da

bi

maseni

lldio NaNO}

bio

2

.

R: m(mstvora) 10 g I 0,02

500 g.

Voda je rastvame, m(H,O) = 500 g -

109

= 490 g

V(H,O) = 490

ml.

6.3. Koliko je potrebno KCI i

vode

za pripremu 720 g 32,5 mstvora KCI ?

R: 234

g

KCI

i

486

g H,O.

6.4. Koliki je

maseni

udio K,CO, kada se

130

g te soli pomijesa sa 370 g

vode ?

R:

26%.

6.5. Koliko je potrebno

NaOH

za

pripremu O I 12 % rastvora gustine 1,13 glem'

?

R: m = 1357

g.

6.6. Koliko je NaOH

i

vode

potrebno

za pripremu

450

ml 22 rastvora NaOH

Cija

gustina iznosi 1,24 glem ?

R: 122,9 g

NaOH

i 435,6 g vode.

6.7. Koliko u'eba odvagati NaOH za pripremu:

a 500 em} 5 rastvora

gustine

1,0452 g/cm

3

,

b) 150 em 20 % rastvora gustine I,

j

884

glem ,

c)

300

em' 40 % rastvora gustine 1,3991

glem .

R: a) 26,13

g;

b) 35,65

g;

c)

167,9

g.

6.S. Treba priprerniti

po 21 rastvora

kolicinske koncentracije 0,05 moM.

Koliko treba

odvagati navedenih soli:

a) KMnO

b) K

2

Cr,O

e)

Na,S2O

.d) FeSOdO H

2

?

R:a) 15,804 g; b). 29,41 g; c) 15,81 g; . d) 27,8 g.

66



6.8.Izracunajte kolicinsku koncentraciju

rastvora ako je

masena

koncentracijalOOgll:

aJ

C,H,OH, b) AgNO e)

FeCI,.

R: aJ 2,171 mol/l; b) 0,589 molll;

e)

0,616 molll

6.9. Izratunajte masene koncentracije ako

su

maseni udjeli:

a)

13

%, p =

1,1 glem .

b)

20

%,

p

=

1,2

glem ,

e) 43 %, p = 1,3 glem .

R:

y

w·p(dokazite):

a)

143

gil; b)

240

gil;

eJ 442

gil.

6.11. Izracunajte kolicinske koncentracije ako

su

maseni udjeli 12 i

gustine

1,15

glem : a) NaCl,

b)H,SO

c)H,PO d)RNO,.

R: a) 2,36 molll;

b)

1,41

molll; c)

1,41 mollI; d) 2,19 molii.

6.12.Koliko

grama

plavog

kamena

CUS04·5 H

2

0

treba

7..3

pripremu

2 1

rastvora

koncentracije

0,1

molll ?

R:

50 g.

6.13. Gustina 20 rastvora fosfatne kiseline

iznosi

1,1143 glem

3

. Kolika

je

koli¢inska i roasena

koncentracija

tog

rastvora

?

R: 2,27 rnolll; 222,8

gil.

6.14.

10

grama

neke supstance,

elja rclativna

molekulska

ri msa

iznosi 46,

rastvoreno

je u 100 g vode. Gustlna dobivenog rastvora

je

0,985 glem . Kolika je kolicinska

koncentracija rastvora ?

R: 1,949 moili.

6.15.

Izracunati koliko grama HNO, ima u j 0 em'

rastYora

eija je gustina 1190 gil, a

maseni

udio

je

32 ?

R: m(rastvara) 11,9 g; m(RNO,) = 3,8 g.

6.16. Izra¢unati

kolicinsku koncentraciju:

a)

9 fizioloskog rastvora NaCI <ija

je

gustina 1,005 glem ;

b) rastvora koji u 150 g vode sadrzi 3 g

KOH

( P

=

1,025 glem ).

R: a)e= 1,5mal/1; b) c=0,355molil

6.17. U 1000 g 15 rastvara sali dodano je:

aJ 100 g vode,

b)

100

g vQde i 100 g soli,

e)

100 g

soli.

Izraeunati masene udjele ovako dobivenih

rastvora.

R:

a)

13,64 %; b) 20,83 %; e) 22,73 %.

67



6.18. Koliko

m1

10 % rastvora Na2C03 gustina

1,1

glmJ je potrebno za pripremu

500 ml Na2CO) kolicinske koncentracije

0,1 molll

?

R: 42 mL

6.19. Koliko

ml95

% sulfatne kiseline gustine 1,839 glem' treba za popremu 740 ml

rastvora ko_ncentracije 1

moIIl

?

R: 41,6

mL

6.20. Koliku zapreminu 36 rastvora

Hel

treba

uzeti

za pripremu 1 dm

3

rastvora

koncentracije 2 moUl? Gustina pocetnog rastvoraje

1,1 glem),

R:0.183L

6.21. Koliko je grama 96 % rastvora sulfatne kiseline potrebno

uzeti

za pripremanje 1

kg 30 %

rastvora kiseline koja se upotrebljava za punjenje akumulatora ?

R: Masa rastvorene supstance ostaje nepromjenjena

ffi\(A)

= m2(A);

Ako su

mase

rastvora prije

razblazivanja

ffi

i ml ondaje ffi] WI

(A)

Jlll

W2(A) ml 312,5 g.

6.22.

Do

koje zaprenrine je potrebno razblaiiti 500

ml 20

% rastvora

NaCI,

gustine

1,151

glem' da bi se dobio 4,5 % rastvor gustine 1,029 glem'

?

R:

2,488 L

6.23. Koliko je ml 38 % hloodne kiseline Hel gustine 1,19 glem' potrebno da se

dobije

1 I

rastvora

koncentracije 2 moIIl ?

R:

161,44 ml

6.24.

U

100 Illi castvora Na,PO, koneentraciJe 1,2

moUI

doda se 10 g soli Kolika je

koncentracija soli

?

R: 1,81 mollL

6.25. U 250 g 5 % rastvora Na,CO, doda se:

a) 100 g vode,

b)

50gsoli.

Izracunati maseni udio soli.

R: a) 3,57 %; b) 20,83 .

6.26. U 150 g 12 % NaOH gustine 1,131 glem

J

doda se 50

ml

vode. Izracunati

rnaseni udio i kolicinsku koncentraciju dobivenog rastvora. KoUka je gustina

dobivenog rastvora?

R:

V,

= 132,6 em'; m = 200 g; V, = 182,6 ern'; p, = 1,095 glem'; w, = 9 %.

68



6.21.

Koliki

je

maseni udio KOH u raitvoru koji se dobije mjesanjem 250

g 10 %

KOH,

150 ml

vode i 10 g KOH?

R: 8,54

.

Organska bemija

6.28. Masena koneentracija rastvora gIukoze C,H

I2

0

6

je

120

gil,

a

gustina

rastvora

1.11

glem'. Izracunati:

a) kolicinsku kaucentracUu rastvora glukoze,

b) maseru udio glukoze u rastvoru.

R: a)

e

=

1-

=

0,667 moll ,

M

b) w=1. =0,108=10,8 .

p

6.29. Rastvor saharoze C2HnOll ima koHCinsku koncentraciju 0,35

moll

i gustinu

1 2 g/cm

3

Izracunati:

a)

masenu koncentraciju,

b)

maseni

udio saharoze u rastvoru.

R: a) y

= M·e

=

978 gil; b) w

= 1. =

0,815 = 81,5 %.

P

6.30. Rastvor

50 g

etanoIa u 80

g

CCI, ima gustinu 1,30 glem'. Izracunati:

a) maseru

umo etanola

u

rastvoru,

b)

masenu koncentraciju,

c) kolicinsku koncentraciju elanola u rastvora,

R: a) w = 0,384 =

38,4 %;

b) V = 0,11, Y= 500 gil e) e = 10,87 moUI.

6.31. Mije anjem

50

em

J

etanolai 50 em'vode, na temperaturi

20"C,

dobije se 96,5

em

3

vodenog rastvora etanola. KoUka je zapreminska koncentracija etanola u

rastvoru ?

R:

Z'preminska koncentracija se definise kao odnos zapremine sastojka i

zapremine uzorka.

V(e tanola) 50em'

0518

O'(etanola) = - - ,

V 96,5em'

Zapreminska koneenJracija etanola je 51,8 %.

6.32. Rastvor

sadrn

0,75 g uree H,NCONH, u 70 g vode. Izracun.li:

a) maseni udio uree u rastvoru,

b) koliCinsku koncentraciju

uree.

Gustina

vode

je

1 g/cm

3

.

R:

w = 0,0106 = 1,06

%;

b) V = 0,071; e =

O,i7S

molll.

69



6.33. U 50 ml krvne plazme nadeno

je 0 98 g

a1bumina. Relativna molekulska masa

albumina je 69000. Kolika je kolicinska i masena koncentracija albumina ?

R:

~ 2 , 8 4 1 0 ~ moll ; y ~ 19,6 gil.

6.34. Bojni otrov

fozgen

djeluje na organizarn preko organa za disanje u

koncentraciji y 4.10-

5

kg/m

3

. Koliko grama fozgena 6e stvoriti kontaminiranu

atmosferu u ucionici zapremine 100 m

3

.

R: III Z 7,2

g.

6.35. U

alrnosfemje

isparil0 6,5 kg

sanna

(nervni bojni otrov). Aka je kancentracija

(opasna po

fivot) 1,6·10·

5

kglm

3

, koliku

zapreminu maze da zatruje

ta

koliCina sarina?

R:

V = 406250 rn

3

.

Zapremina 200 m

duiine

i 200 m sirine, te 10 m visine

t

70



7

H MlJSK JEDNACINE. REDOKS-JEDNACINE

HEMIJSKE JEDNACINE

Hemijska reakcija se moze prikazati hemijskom jednaCinom,

U

tah,,'oj

jednacini navode se svi reaktanti j produkti. Reaktanti se obieno pi5U sa lijevc

strane. a produkti s desne stranc strelice.

StreUce pokazuju da hem(jske jednaCine nisu isto sto i jednacine s jizickim

I elic inama e zato znakovf

plus

i minus

nemajU

uobicajeno znacenje iz matematike .lednacine

hemlfskih reakcija pn kazuju samo hantilalivl1e odnose meau brojel ima jedinhl reaktanata

i

produkato

U ispravno napisanoj hernijskoj jednacini bro,j svai{e vrste atoma na obje

stranc jc

jednak Zbog

toga

se

uz fonnu u piSu k o e f i c ~ j e n t i

taka

da broj atoma

svakog

elementa

na

strani reaktanata bude

jcdnak

broju atoma

na

stram produkata.

Na

primjer

ujednacini

hemijske

reakc:ije:

2

KOH +

H

2

S

4

-+

K

2

SO, +

2 H

2

0

reaktaTIti su kalij-hidroksid i sulfatna kisclina, a produkti 5 kalij-sulfat i voda. Zbir

atoma kalija, kisika, vodika i smnpora na lijevoj i desnoj stram jedmlcine mora biti

jednak (provjeritc

).

Dva molekula KOH

i

jedan molckul sulfatne kiseIine daju jedan

molekul kalij-sulfata

i

dva molckula vodc. Pri

pis.. mju

hemijskih jcdnaCina obieno

se

vodi racuna 0 tome da koeficijenti uz fonnulu budu cijeli hrojevi.

Primjer

1.

Voda nastaje

od

vodika

i

kisika. Napisati hemijsku jednacinu.

Rjesenjc: Jednacina reakcije s nepoznatim koeficijentima je:

a

H2 +b O

2

->

c H

2

0.

Za

vodu cerna uzeti cia

je

koeficijent c

1, sto

znaCi da

.ie

nastao jedan

molekul vade. Svaki molekul vode sastoji se od dva atoma vodika. Za r0egovo

nastajanje potrebno je dva atoma vodika a ona su saddana u jednoj moJekuli vodika

H

2

, te je a = I. Jedan molekul vade sadrii jedan a10m kisika, a to jc paIa mo1ckule

kisika, te

je

b

=

112

Jednacinu

hemijske reakcije

piSemo'.

1

lH2 + - 0

-+

I H

2

0.

2

Zelimo Ii da u jednacini koeficijenti budu cijeli brojevi, onda cerna citavu

jednacinu pomnaziti sa 2, te dobivamo:

2H, +0-,-> 2 H

2

0.

U jednacini

je

zadovoljen usl<2Y..o sta nosti brojg atoma svake vrstc.· Broj

atoma vodika s ljeve

i

desne strane

je

cetiri, a

braj

atoma kisilill

dV3.

Dva

rnoleku a

vodika i jedan molekul kisika daje dva rnolekula vode.

71



Prlmjer 2. Napisati jednacinu sinteze amonijaka koji nastaje spajanjem

mo1eku1a vodika i azota (nitrogena).

Rjdcnjc: Jednacina reakcije S opstim koeficijentima je:

Neka je koeficijent uz amonijak c

1.

Jedan

molekuI

arnonijaka

sadrii

jedan

atom

nitrogena a to je paia molekula nitrogena.

te

je b

:= Y :

redan molekul amonijaka

sadrZi tri atoma vodika. Tri atoma vodika sadrle se u jednom i po rnolekulu vodika,

teje a;::: 1,5 = 3/2. Sada

mozemo

pisati:

Da bi dobili

cje1obrojne

koeficijente citavu jednacinu umotimo sa dva i

dobivamo:

3 Hz +N,

-+

2 NH,

Broj atoma vodika i nitrogena)e jednak s obje strane joonacine. Provjerite

OKSIDACIJA I REDUKLlJA

Nekad

su

se

pod oksidacijom

podraznmijeva1c

reakcije

sa

kisikom, a pod

redukcijom reakcije oduzimanja

kisika, Danas

je pojam oksidacije i redukcije

pro iren i lemelji

se

na izmjeni eloktrona: OI<Sidacija

je

proces o\pustanja

elektrona, a redukcija je proces primanja cleldrona.. Pojam oksidacije i redukcije

objasnit

e ~ n o na primjem sagorijevanja magnezija:

Mg O

Prema stamj definicifi reakcija udesno je reakcija oksidacije, a reakcija uilj eva

reakcq a redukcije. Radi jednostavnosti dat je pn mjer sa atomarnim kisilwm, mada je

sagorijevanje magnezija reakcfja s molekulamim kisikom.

Prema savremenorn tumacenju, u gornjoj reakciji magnezij otpusta dva

elektrona:

>

Otpustanje elektrona zove

se

oksidacija. Magnezij se oksidirao.

Kisik prima

dva

elektrona:

0+2e->O -.

72



Primanje elektrona je redukcija. Kisik

se

reducirao.

Supstanca koja otpusta elektrone i

taka se

oksidira naziva se redukciono

sredstvo. U nasem primjeru magnezij je redukciono sredstvo. Supstanca koja prima

elektrone i tako

se

reducira

naziva

se

oksidaciono sredstvo. U nasem primjeru kisik

.Ie oksidaciono s ~ d s t v o

·U

gomjem primjeru atom rnagnezijaje otpustio dva elektrona, a

atom

kisika

je primio ta dva elektrona. Broj primljenih elektrona jednak je broju otpustenih

elektrona.

Reakcije

kod kojih

dolazi

do

premjestanja elektrona s jednog atoma

na

drugi nazivaju

se

redokswreakcije.

OKSIDACIONI

ROJ

VaJencija elementa u jonskim spojevima odredena je brojem otpustenih iii

primljenih elektrona. Valencija elementa s kovalentnom vezom odredena je brojem

zajednickih elektronskih parova

koji

atom tog elementa gradi s atomom drugih

elemenata.

Medutim, kod sastavljanja hemijskih jedinjenja redoks-reakcija, koristimo

se pojmom oi<sidacionog broja To je opstiji .pojam

oct

valencije jer ne zavisi od vrsle

veze. Oksidacioni broj pokazuje stanje atoma u nekom spoju, a koje izraiavamo

brojem elei<trona kojim pojedini atomi uceslvuju

u

vezi. Alomi

koji

otpustaju

elektrone imaju pozitivan oksidacioni broj, a atomi

koji

primaju elektrone, imaju

negativan oksidacioni broj.

Oksidacioni

broj se

pise iznad simbola elementa i to prvo predznak naboja,

a zatim brej. Na primjer kod natrij-hlorida oksidacioni broj natrija je +1, a

oksidacioni broj hIora -1

(Zo5lo?).

+ l )H )

Na CI.

Za odredivanje oksidacionog broja potrebno je znati nekoliko pravila:

1 Atomi i molekuli u

e1ementarnom

stanju irnaju oksidacioni brej nula 0).

Na

primjer:

AI, Fe,

CU,HZ,02,He,

P4

2 Oksidacioni broj kisil<a u spojevima je

-2

(izuzev u pereksidima

-1).

Na

primjer:

(-2) (-2) (-2)

H,

0,

Ca 0 , S 0 2 .

3) Oksidacioni brej vodil<a u spojevimaje

+1

(osim u melalnim ltidridima,-I).

Na

primjer:

(+1)

H,O,

(+1) (+1)

H NO C H

4

4) Zbir oksidacionih

brQjeva

u molekuli je jednak null.



Primjer 1. Koliki je oksidacioni broj sumpora u sulfatnoj kiselini?

Rjdcnje:

Na

osnovu navedenih pravila znama oksidacione brojeve kisika i

vodika.

Nepoznati

oksidacioni

broj sumpora obiljciicemo sa x:

(+1)

:«-2)

H 2 S 0 .

Posta

je zbir

oksidacianih

brojeva u molekuli jednak nuli, anda moierno

pisati jednacinu:

2(+I)+x+4(-2)=0,

x=6.

Oksidacioni braj sumpora u sulfatnoj kiselini

je

+6.

Primjer

2. Izracunajte oksidacione brojeve ugljika

u

slijedeCim spojevima:

CH" C,flo, C,R C,H CH,O, CO, CO,.

RjeScnjc:

:-; 1

CH4, x+4(+I)=0, x=-4

x

;-1

C2H6, 2x+6(+I)=0, x=-3

x .;·1

/

C2H 2x+4(+I)=0, x=-2

x 1

C,H2, lx+2(+1)=O,

x=-1

x 1 -2

CH20,

x+2(+I)+(-2)=0, x=o

CO, x+(-2)=0, x=2

x

·2

C02, x+2(-2)=0,

x=4

JEDNACINE REDOKS-RE4KCI.I4.

To su jednaCine u kojirna dolazi do promjene oksidacionih brojeva. Osnovni

zahtjev pri pisanju heroijskih jednacina redoks-reakcija je da broj elektrona kojc

otpusta redukciono srcdstvo bude jednak brojn elektrona koje prima

oksidaciono sredstvo.

Da ponovimo: Oksidacijom (otpustanjem elektrona) oksidacioni broj se poveeava,

rcdukcijom (primanjem elektrona) oksidacioni broj

s

smanjuje, Promjena oksidacionog

broja jednaka je broju otpustenih odnosllo pn mfjenih elektrona, Supstanca

(tvat)

koja

s

oksidira naziva se redukciollo sredstvo, a supsranca koja se reducira oksidaciono sredstvo.

Primjer 1. Koje od sljedeeih hemijskih

jednacina

plikazuju jednaCine

r e d o k s ~ r e a k c i j a Staje

U

Itiima oksidaciono, a

ita

redukciono sredstvo?

~ 2Ca{s)

+

02{g)

-+

2CaO(s)

b)

Zn(s)

-I-

2

HCI(aq) ---;

ZnCh(s)

+

H

2

(g)

c)

AgN0

3

(aq)

+ HCl.(aq)

-

AgCl(s) + HN0

3

(aq)

74



Rjescnjc: Oznake uz formule predstavljaju agregatna stanja (vim poglavlje

12): s- evrsto, 1- teena, g-gasovita, aq-vadeni rastvor,

Kad redoks-reakcija dolazi do promjene oksidacionog broja.

o 0

(t2)

(-2)

a)

2Ca+O',--+2Ca

O.

Kaleij oksidira jer je otpustio dva eJektrona. Kisik reducira jer je primio dva

elektrona. Hemijska jednacina predstavlja redaks-reakciju jer .Ie daslo do promjena

oksidacionih brojeva. Broj elektrona

koje

otpusti r..alcij jednak

je broju

e1ektrona

koje

primi

kisik. Kalcij

je

redukciono sredstvo,a kisik oksidaciona srcdstvo.

o (+1)(-1)

(+: .)(-1) 0

b)

Zn+2

H

CI-+Zn CI, +H2.

eink

se oksidirao, a

vodik reducirao.

ova je

redoksNreakcija.

Cink je

redukciono sredstvo a vodik oksidaciono sredstvo

c)

(+1)

+5j -2)

(+1)(-1)

+I )H)

(+1)(+5)(-2)

Ag N

0

+ H CI > Ag CI + H N 0 :

U jednacirri nije doslo do prornjene oksidacionag broja, te

jednaCina

ne

predslav

Ija

redoks-reakciju.

Primjer 2. Rijesi jednacinu

koja

prikazuje redoksNreakciju aluminija i

kisika.

Rjesenje:

Napisacemo hemijsku reakciju

bez

odgovaraju6ih koeficijenata

uz formrue (neizjednacenajednaCina):

o 0 (+3)

(-2)

AI(,) +02(,) --+

AI,

0

3

.

Oksidacioni broj alurninija u spoju

sa

kisikom nasli sma na osnovu poznatih

pravila (Provjerite

).

Cilj

namje

da odredirno odgovarajuce koeficijente

iz

fonnule u

ovoj redoks-reakciji.

Napisa,t cerna parcijalne jednacine

oksidacije

i

rcdukcije.

Alwninij

se

oksidirao

a

kisik rcducirao:

o

AI--+ AI3+ +3e- /·4

o

02

+4e- --t20

2

-

/·3

Naboj jona pisemo u gomjem desnom uglu

(3

+,2-)

i

ne treba

mijdati

sa pisanjem

oksidacionih brojeva.

Da

bi izjednacili broj e1ektrona, prvu jednacinu

mnoiima

sa 4, a drugu sa 3,

te dobivamo:

4AI-+ 4Ae+ +

12 e-

30, +12e- -->60

2

-

Parcijalne jednacine saberemo:

4

AI +30,:; :

12

e

>

4

AI"

+6

0 +

12

e

75



Konacnajednacina (izjednacenajednacina)

je:

4 Al + 3 0 , -> 2 Al,O,.

rimjer 3. Uravnoteziti redoks-jednaCinu

koja prikazuje

rastvaranje bakra u

koncentrovanoj nitratnoj kiselini, pri cernu

su produkti

reakcije:

bakar(II)-nitrat,

nitrogen(IV)-oksid i voda:

o

(+ ){+5)(-2)

+2)

(+5)(-2)

(+4)(-2)

Cu+

H

NO,

....

Cu(N

0, , + N 0

+H,O.

Rjcknjc:

Oksidacione brojeve nitrogena u nitratnaj kiselini

i

nitragen(IV)

aksidu

odredili sma na

asnovu

poznatih

pravila (Provjerite ). Potrebno

je

odrediti

stehiometrijske koeficijenle.

Jednacinu cerna

napisati u disociranom obliku (vidi

poglavlje

91)

Cu + W + NO; .... Cu'+ + 2NO; + NO, + H,O.

Parcijalne

jednaCine oksidacije

i

redukcije

su:

Cu .... Cu'+ + 2e'

(+5) ("1"4)

NO, +2H+ +e' -> NO, +H,O/ '2

Da bi izjednacili

broj

elektrona pomnozit cemo

drugu jednaCinu

sa dva,

a

zatim ih

saberemo:

+5) +4)

Cu+2

N

0 ,

+4H+

+2e '

.... Cu'+

+2

N

0 ,

+2H,O+2e '

U redoks reakciji dvije nitratne grope se reduciraju u nitrogen(lV)'oksid, a

dvije nitratne grope su potrebne da bi nastao spoj Cu(NO,),:

Cu + 4 HNO,

->

Cu'+ + 2 NO:; +2 NO, + 2 H,O.

U molekulskom obIikujednacinaje:

Cu + 4 HNO, .... Cu(NO,h + 2 NO, + 2 H,O.

Z D CI

7.1

Odrediti stehiometrijske

koeficijente

u sljedecimjednacinama sagorijevanja:

a) aMg + bO,

->

cMgO

b) aAI +

bO'

...

cAl,o,

c) aCB:

4

+ bO, -> cCO, +dH,O

d) aC,H. + bO, -> cCo, + dH,O

0)

,aC,tL,+

bO, ->

cCO,

dH,O

f) aC,H, + bO, -> cCO, + H,O

g) C

4

H,o+bO,

.... cCO,+dH,O

76



R: a

a 2, b ~ 1,

d)

a

~

1,

b

712

512

c ~ 2 , d ~

1;

c 1; b) a 4, b 3, c 2;

c)

a 1, b 2, c 1, d 2;

c 2, d

3;

e)

a I, b 3, c 2, d 2; f) a I, b

g)

a

1,

b 1312

c

4, d 5.

7.2. Odredi stehiometrijske koeficijente u sljedeCim jednacinama otapanja metala

II

kiselinarna:

aJ aZn + bHCI -> cZnCI, + dH,

b)

aZn

+

bH

2

S0

4

-')-

cZnS04

+ dH

2

c)

aAI

+

bHCI .... cAICr, + dH,

d)

aAI + bH,SO, -> cAI,(SO,h

+

dH,

0) aMg

+tH,PO,

-+ cMg

3

(PO,h

+

dH,

R: a a I, b 2, c 1, d

1;

c)

a ~ 2 ,

b ~ 6 c ~ 2 d ~ J :

e a ~ 3 , b ~ 2 ,

c ~ 1, d ~ 3 .

b)

a 1,

b L

c 1,

d 1;

d)

a ~ 2 , b ~ l , c ~ l , d ~ 3 ;

7.3. lzjednaci·hemijsku jednaciuu

reak.cije oksida

sa vodom:

a)

a.lv gO

+ bH,O -> cMg(OHh

b) aCO,

+H,O.. ,

cH,CO,

c) aSO, + bH,O -> cH,S04

R: Svi koeficijentijednaki

sujedinici.

7.4. IzjednaCiti hemijske

jednacine

neutralizacije kiselina sa natrij-hidroksidom:

a) aHCI +

tNaOH

-> cNaCI + dH,O

b)

aH,S04+ bNaOH -} cNa,SO, + H,O

c) aH,PO, + bNaOH -> cNa,PO, + dH,O

R:

a

a

1,

b = I, c =

1,

d 1

b)

a 1,

b = 2,

c 1,

d 2

c a =

1, b=3,

c ~

1,

d ~ 3 .

7.5. Uravnoteiiti sljedecc hemijske .jednaCine:

a) aFC

2

S3

+b0

2

-} CS02

+

dFC

2

03

b) aFe

2

03 + bCO -> cFe + 'dCO,

c) aPbS +bPbO

->

cPh

+

dSO,

d)

aSiO, + bMg -> cMgO

+

dSi,

R: a) a =

1,

b

912

c 3, d =

1;

b) F

1, b = 3, c

2,

d 3;

c) a ~ 1, b ~ 2 ,

c=3,

d ~ 1;

d) a 1, b= 2, c

2,

d = 1.

7.6 Odrediti oksidacione brojeve hlora u:

Cl" HCI, HCIO, HCIO,.

R:

0,-1,+1,+7.

77



7.7. Odredi ti oksidacione brojeve sumpora

u:

S H,S, SO H,S03, S03, H,SO,.

R: 0,

-2,

+4, +4, +6, +6.

7.8. Odrediti oksidacione brojeve nitrogena

u:

N

2

, NH

3

,

NH OH, NO, HNO

N0

2

,

HN0

3

.

R: O. -3, -3,

+2,

+3, +4, +5.

7.9. Odrediti oksidacione brojeve ugljika u:

CIL, CH

3

0H, C,H

12

0

6

,

HCOOH, CO,

R: -4, -2, 0, +2, +4.

7,10, Kolikije oksidacioni broj:

a)

hlora u C1 i C10 ,

b)

nitrogena

uNO;

i

NO;

c sumpora uS

2

•

i

SO

?

R:

a

x:=: -1; x

+

1(-2);;;;: -1,

x:::::

+1.

Zbir oksidacionih

brojeva

jednak je

n boju

jona.

b) x+2 -2)=-I,x=+3; x+3 -2)=-1, x=+5.

c)

x=-2; x+ 4(-2) =-2, x=+6.

7.11. Odrediti oksidacioni broj.hroma u sljedeCimjedinjenjima:

K,CrO K,Cr,O Cr,03, Cr2(SO,h .

R: +6, +6, +3, +3.

7.12. Koji ce se clementi reducirati a koji oksidirati U ovim reakcijama:

a)

CaC0

3

--+

CaO + CO

b) Fc

3

0 , + 4H2 --+ 3Fe + 4H

2

0,

c) H,SO, + 2 KOH

->

K,SO, + 2 H,O,

d) MoO, + 4 HCl -> MnCl,+ CI,

+

2 H,O.

R: a)

nijedan,

b)

Fe(red), H(ox),

c)

nijedan,

d)

Mn

7,13, KaJe su od sljedeCih rcakciJa oksido-redukcione?

a)

H2

+

Br2

-+ 2HBr,

b) CaC0

3

--+

CaO + CO,

c)

2

Na +

2

H

2

0 ->

2

NaOH +

H

d)

CaO

+ H,O

--+

Ca(OH)

e) Fe + CuSO, -> FeSO, + Cu,

f Cu + 2 H,S04 --+ CuSO, + SO, + 2 H,O.

78



R:

Oksido-redukcione reakcije

su

pod

a, c,

e

i

f.

oksidans reducens

a) Br, H2

c H2 Na

e Cu Fe

f H

2

S0

4

Cu.

7.14. UravnoteZiti

sljedece

hemijske jednacine:

a

H,S + J

-> HJ

+ S,

b) H,SO, + Mg -> MgSO,

+

H

2

,

c) Cl, + H,O + H,S -> HCI

+

H

2

SO,

d) FeCI, + H,S -> FeCI, + S + HCI

e NH3 + O

2

-+ H

2

0 + N

2

.

R:

a H,S

+ J,-->

2

Hl

+ S,

. b) H,SO, + Mg -> MgSO, + H

c)

CI, + H,S

+

4 H20

->

8

Hel

+

H

2

SO

d) 2 FeCl

3

+ H,S > 2 FeCI, + S + 2 HCI,

e) 4 NH3

+

3 0, --+ 6 H

2

0 2 N

2

.

79



8 IZRACUNAVANJE POMO ;UHEMIJSKIH

JEDNAC NA

IedrraCina hcmijske reakcije omogucava izracuORvanje broja

i

koliCine

jedinki

(molekula, atoma,

jona)

u hemijskoj reakciji.

Ako imamo hcmijsku reakciju:

aA +bB -+cC +dD

andaje odnos brojajeclinki i broja molova (kolicine):

Nb

b

~

N

n

a

Nc

=

n,

c

N

n,

a

gdje su a, b,

C i

d koeficijenti u jednaCini.

KoliCina

jedinki

proporcionalna

je

braju jedinki (n

:=; NINA)

te stoga vaze

gore navedeni odnosi.

Odnos koli ine jedinki koje ucestvuju u nekoj hemijskoj rcakciji jednak

je

odnosu

njihovih koeticijenata u jetinacini

te

reakcije

Primjer

1. Izrdcunajtc masu Ciste

H

2

S0

4

koja

nastaje

reakcijorn vode

i

S03

ako je masa SO,

15 kg.

.

Rjesenje:

meSO,) 15

kg

m(H,S04)

- ?

JednaCina reakcije je:

80

SO,

+

H,O -> H

2

S0

4

Odnos

koliCinajedinkijednakje

odnosu kocficijenata u hemijskoj reakeiji:

n H,

S

04)

n SO,) I

m(H

2

S0

4

) meSO,)

M H,S04)

M(SO-;J



meSO,)

m H,S04)

M H,S04)

M(SO,)

98 15

kg = 22,97

kg.

64

U gornjoj jednaCini umjesto molamih masa uneseni su podaci za relativne

molekulske mase jer se

molamc

mase oclnose kao rclativne molekulske mase:

M, . Me = Mr,

:

Mr,.

Primjer 2

Glavni pr ces koji teee u visokoj peel izrazen je zbimom

jednacinom:

Fe,03

+

3

CO

.

-,

2 Fe

+

3 CO,.

Nab:

a)

broj molekula FC20) potrebnih da nastane

100

atoma zeljeza Fe,

b) braj molova

FC203

potrebnih da nastane 25 lIlolova Fc,

c) bra) kilogram. Fe,03 potrebnih da naslane

lOa kg

z.eljeza.

Rjesenjc:

a) ) I(Fe)

100

N(Fe,O,) ?

1z jednacine hemijske reakcije saznajemo da

se

iz jednog molekula

FC20}

dobivaju dva

aloma

zcljezJ. Prema tome odnos broja

jcdinki

(atoma) ieljeza

prema

brojn

jedinki

(moiekula) Fe203 je:

N(Fe) 2

l

odnosno:

N(Fe

2

0

3

)

N Fe) 2N Fe,o,).

Posloje N(Fe)

100, loje

°

100_

0

Fe,

3 = - ~ .

2

b)

illJ 21

25

n(Fe2

0

,) ?

c)

Broj jedinki se odnosi kao broj molova:

n(Fe) 2

n Fe,O,) l

n(Fe)

25

n Fe-0

3

) = -

12,5

mol.

, 2 2

m Fe)

lOa kg

m(Fe

2

03) ?

Posto je:

n(Fe) cc m(Fe)

i

. M(Fe)

81



m

Fe

203)

M Fe,03)

m Fe)

2M(Fe) ,

odnosno:

m(Fe

°

):

fi(Fe)· M(Fe,03)

, 3

2M Fe)

100

kg

·159,7

2·55,85

142,9 kg.

Primjer

3. Izrafunati masu kisika potrebnu 1.a potpuno sagorijevanje 10 kg

ugljika, Jecinacina reakcije je:

C +0, -+ CO,.

Rjesenjc:

m(CO,l: 10 kg

m(O,):

?

nCO,)

~ _

n(C)

I

Posto

je

n(O,)

m(O,),

i

-

M(O,)

nrC) m(C),

to

je :

M C)

m(O,) M(O,) Mr(O,)

m C) M C) Ar C) .

M(O,)

32

m 02)

m C - .. 10 kg ~

26

?kg.

M(C)

12

'Primjer

4.

Cink reaguje sa hloridnom kiselinom

dajuCi

vodik. prema

jednacini:

Zn

+2

HC -> ZoCI,

+ H,.

IzraCtU1ajte

broj molova i

z.aprcminu

vodika koja nastaje reakcijom cinka

sa

20 molova He1 pri nonnalnim u s o v i m ~

Vm

22,4 L

RjeScnjc:

n(HCI) ~ 20 mol

Ym ~ 22.4 lImoL

ntH,) ~

?

Y H,) ~

?

Odnos kolicina,

premajednacirri,je: n Hel)

~ : = 2,

.

n H , ) .1

.

82



to je:

n(HCI) 20 mol

n(H.)

~ ~ = =10 moL

, 2 2

, . Y H )

Posto Je n(H

2

) ~ _ ~ 2 ~

Y

m

Primjer

5. Izracunajte zaprerninu amonijaka koji nastqje od 1 kg azota pri

temperaturi lODe i pritisku ],3 bar.

JednaCina reakcije je:

N2

+ 3 H2

--+ 2 NH3

RjeScnje:

m(N

2

) = 1

kg

= 1000 g,

T 273 +10 : 283

K.

P L3 bar

1,),]0

5

Pa = 130 kPa,

Y Nl-U

?

Prerna jednacini je:

n NR,) = 2 n N,)

adnosno

Posta je

n N , ) ~ . m N , ) : l O O O g _ ~ ; 5 , 7 m O l . o n d a j e

, M(N,)

28g/mol

n NR,)

=

2·35,7 mol 71,43

mol.

Amonijak

mozemo

srnatniti idealnim gasom ie

je

11"iegova zapremina, iz:

PY

= IlRT.

jednaka:

, _llRT _ 71,43 mo ·8.314

J/mo K·283K

-12

0

78

\ N H - - ~ -

..

_ .

_ Y . .

p

130 kPa

Primjer 6.

Koja

koliCina

pirita

FeS: daje

1

kg sulfatne kiseline

?

Doblvanje kiseline se

moze

predstaviti u yidu seme:

RjeScnje:

mCH,Sl),l = 1 kg

m FeS,): '/

FeS2 B 2 H,SO,

'Prema semi dobivanja kiselinc vidimo ci je:

83

".'., td),.,j;;---n--



Dalje je:

n(H

2

S0

4

)

odnosno

2

(

R

S ) _ n(H

2

S0

4

)

lLe

_ _ .

, 2

r C

FeS

, )

M(FeS

2

)

m(H,S04)

2M(H,S04)

,

odnosno

120

m(FeS,,) ~ 1

kg,

- - ~ 0,61 kg,

, 2,98

Primjcr

7

Aka se sfalcrit grije na zraku on preJazi u cink-oksid prerna

jcdnaCini:

2ZnS+JO,

-2ZnO+

230

2

,

a) koliko jc potrebllo sfalerita da se dobije 1 kg ZnO.

b) Koliko je potrebno litara kisika pri nonnallum

uslovima,

cia se dobije 1 kg ZnO?

RjeSenjc:

0)

M(ZnO), 1 kg

m(ZnS)"

?

n(ZnS) 2

~ ~

l

n(ZnS)

~

n(ZnO)

n(ZnO) 2 '

Dalje je: m(ZnS) _ m(ZnO)

M(ZnS) - M(ZnO) ,

m Z n S ) ~ l k g 9 7 , 4 ~ 1 J 9 6 k g

81,4

b) ll(ZnOl ~ ikg

n(O,)

3n(ZnO) ~ 3mEnO) ,

2 2M(ZnO)

Posto je:

Vm = 22,41/mol, to je.

84



v Vm ,nCO,) ~ V 3m(ZnO) = 22,41,3,1000 g 412,8 t

l l 2M(ZnO) 2,81,4

glmol

Primjer 8. Koliko grama NaOH treba uzeti za neutralimciju 49 grama

sulfalne kiseline

?

Rjdcuje:

m i l l 2 ~ Q 4 1 =

41£

m(NaOH)

~

Ireba uapisati reakciju neutralizacije baze NaOH

i

kise ine H 2 S 0 ~ Pri

ncutralizn.ciji nastajc

Yoda

2

NaOH

+ H

2

S0

4

-

Na

2

S04 + 2 H

2

0,

_n,, N:-a,:,Oe,H2-)

= =

2,

n(H

2

S0

4

) 1

n(NaOE) ~ 2 n(H

2

S0

4

),

m(NaOH)

2m(H,S04)

M(NaOH) ~ M(H,SO,) ,

M(NaOH), 2m(H

2

SO,)

m(NaOH)

~

-----

' "

M(H

2

S0

4

)

40

o

/mol·2·49

g

b

=

40

g.

9 g mol

Primjcr 9 Koliko rnl sulfatne kiseline

kOl1centra_cije

0,5 molll treba za

neutralizaciju 50 mi KOH koncentracije 1 11101 1 ? lzracunaj koncenlIaciju nastale

soli.

Rjesenje:

c(H

2

S0

4

) ~ 0,5

molll,

V(KOH)

=

50

ml

=

0,05

l,

c(KOHl ~ 1 molll

V(H

2

S0

4

) ~

C

s

=?

n(H

2

S0

4

)

n K O H ) - ~

2

H

2

S0

4

+ 2

KOH

K

2

S0

4

+

2 H,O,

n(KOH)

n(H

2

S0

4

) ~ 2

85



Posioje n=

cY, ondaje:

V(H

2

SO 4) = c(KOH)· V(KOH)

2·c H,S04)

1

mol/l·0,051

2·0,5

mol 11

0,05 L

Koncentracija nastale soli je:

(K

SO )

~ n K 2 S 0 ~

c 2 4 ._ _

V ,

n(K,SO,)

=

n(H,S04)

= c(H,SO,,)-VCH

z

S0

4

) =

0,5 molll ·(),051·= 0,025

moL

0,025 mol

e(K SO ) = =

°

5 moliL

2 4 0,11 '

Primjer

10.

1z 200 g

rastvora sulfatne kiscline do\;Jijeno je 23,3

g

taloga

barij-sulfata.

Kakav je

bio maseni udio Idsc1ine

?

Sematski se rcakcija moze prikazati :

. Rjesenjc:

m=200g,

M ~ Q ~ ) = 23,3 g

w(H

2

S0

4

) = ?

m(H

2

S0

4

)

d' .

W(H,S04) = - - - - , g ve.1e masa rastvora (m)

poznata

m

86

n(H2S04)

=

n(BaS04),

m H

2

S0

4

)

m BaS0

4

)

M(H

2

S0

4

) = M(B';-S(l;')'

. H

SO

9,78 g

....

0'04"9

49 '

W(·2

4 ) = - - ~

- ./0.

200 g

2 3 3 g ~ = 9 7 8 g

233,3



Frimjer

11 Reakcijom alkoholnog vTenja

ad

250 ml rastvora glukoze

nastaje 8,3 I ugljik(lV)-oksida na temperaturi 308 K

i

pritisku 94,75 kPa. Izracunati

kolicinsku i

masenu koncentraciju glukoze.

RjeScnjc

Vgl = 250 ml = 0,25 1

V CO

z

) ..

8,3 1

T=

308 K

P = 94.75 kPa

Cgl =?

y.\'- ;;;;;

?

Reakciona jednaCina je:

C 5 H , , 0 6 ~ 2 C,HiOH + 2 CO

2

Koncentracija g l u . ~ o z . e je:

fig

Cgl = - . zjednaCine vidirno

daje:

gl

Broj

molova

ugljen(JV)-oksida

mozemo 11ati

iz jednacine gasnog

sianja:

pV

n CO,)

=

RT

94,75

kPa·

8,31 = 0,307 mol,

8,314

J/mo1K·308K

'

0.307

1

1

3

1

ngl

=

- '

=.).

rno

2

0,153 mol = 0,614 moll

1

0,25]

Primjer 12.

Fosfor

se u telmici dobiva po jednaCini:

Ca3(P04h

+

3

SiO,

+

5 C 3

CaSiO,

+

2 P

+

5

CO.

Ako se iz 77 kg trikalcij-fosfata dobije 12,4 kg fosfoTa, koliko

je

iskoristenje?

RjeScnje:

m(Ca3(PO,),) = 77 kg

mfPJ= 12 4

kg

1(P)

=

?

lskoristenje hemijske reakcije je Ganos stvarne mase produkat3.xeakcije (ms)

i teoretski potre.bnc mase.

(mr) . .

Teoretsku masu fosfora m(Ph izraeunacemo iz jednacine:

87



m P)

Iskoristenje je :

1

- m(F), _ 12,4 kg _ 0 80- 80

- '

)= )

1

m Ph 15,4kg

.

Primjer 13. Pri tennickorn razlaganju 25 g

CaCO}

nastaje

12,3

g CaO.

Izracunati iskoriStenje

ovog

proccsa.

RjcScnje:

m(CaC0

3

)

=

25 g

m(CaO)

=

12.3

g

m(CaOlr

=?

I ?

Reakciolla jednaCina je:

CaC0

3

~

CaO

+

CO,

Teoretski nastaku masu

Cao

nalaznllo lzjednacine: n(CaO) n(CaC0

3

),

m(CaOl m(CaC0

3

)

M(CaO) = MiCaCOJ'

m(CaOh

_5--,6 :c.-;:-5 ,g

=

14 g.

100

U(CaO)s

c c : : : ~ = 0,878 = 87,8 .

m(CaO),.

Primjer

14. Koliko

grama fosfatne kiseline a kohko kalcij-hidroksida treba

uleli da

se

priredi

100

g kalcij-fosfata ?

RjcScnje:

m(Ca,il O,],l

=

100

g

m(H

3

P0

4

) -

?

m(Ca(OH),)

= ?

88



Reakciona jednacina je:

Poznata nam je masa fosfata. Prvo se izracunava masa kiseline:

n(H

3

PO,) = 2 n(Ca3(PO')2),

m(H

3

P0

4

) 2 m(Ca

3

(P0

4

J,)

M(H

3

P0

4

)

M(Ca

3

(P°4)')

Masu hidroksida

cerno

izracunati

takode koristeqjem

reakeione jednacine:

n(Ca(OH),) =3 n(Ca3(P04h),

m(Ca(OH)3)

M(Ca(OH),)

3m(Ca)(P0

4

lz)

M(Ca

3

(P0

4

,

rimjer

15.

Pri dejstvu viSkom hlornc kiseline na

30

g prirodnog krecnjaka

dobijeno je

11

g ugljik(lV)-oksida.

KoUka

procenata CaC0

3

ima u prirodnom

krecnjaku?

RjeSenje:

m(krecnjaka)

30

g

mCCO,l

= 11

g

w(CaC0

3

) ~

lzracuna6emo koliko CaCO) odgovara masi

od 11

g CO,. lz reakcione

jednaCine vidirno da je:

n(CaCO))

=

n(C0

2

)

89



m(CaC0

3

)

M(CaC0

3

)

m(C0

2

)

M(CO,)

,

100

m(CaC0

3

)

~ 11

=

25 g.

. 44

To

je

masa

Cistog karbonata.

Maseni udio (procentnalni sadriaj) u prirodnom

krecnjaku

je

w ; ; m(CaC0

3

)

25

g

:;:; 0 833

:=:

83 3 %

m(kree.) 30g .

Primjer 16.

Kahko

grama CO

2

mot,erno dobiti pecenjem 500 kg krecnjaka

koji

sadrii

5

/0

primjesa

?

Kohka je

to litara ugljik(IV}oksida

n3

temperaturi

i

pritisku 1 bar? .

CaCO,

-.

CO

2

+

CaO

Rjesenje:

m(krecnjaka) = 500 kg

m(CO,) ~ ?

PIVO 6emo uaCi

masu cistog

Caco

3

da

bi prema reakcionoj jednacini nash

masu CO

2

. Aka krecnjak

sadrZi

5 % primjesa, znaci da sadrii

95

cistog CaC0

3

.

m(CaC0

3

) ~ w·m(krecnjaka) =

0,95 ·500

k g ~

475 kg.

. ~ l ( C O , )

M(C0

2

)

m(CaC0

3

)

M C-;CO,)

,

m(C0

2

) 475 k g ~

= 209

kg.

100

Zapreminu CO

2

izracunavamo

izjecillaCine

gasnog stal\ja

pV;:;:

nRT.

v

:nc

RT ~

20,9

-,kg,--_

M P

44.10.

3

kg/

mol

8,314J/molK·293K

=1l5,7m

3

10

5

Pa

Primjer 17.

Elementarnom kvantitatiYl10m anallzom utvrdcno je da je

sagorijevanjem 4,40 mg nekog organskog jedinjenja dobivcno

je

6,60 mg CO

2

i 1,80

mg vodc.

K v a l i t a t i v n o n ~

analizemi-je ustanovljeno -da jedinjcllJe sadrii sa1110 ugljik,

vodik

i

kisik.Odrediti:

a) kolicine i mase ugljika, vodika i kisika u jcdinjenju,

b)

masene udjele (proccnini sasm\, ugljika, vodika

i

kisika

ujedinjenju)-

90



c) empirijsku formulujcdinjcnja

d) molekulsku formulu jedinjcnja, ako jc spektrometrijom rnasa utvrdeno da je

relativna molekulska masa togjedinjenja 176.

RjeScnje:

m(nz) = 4,4

mg 4,4·

10 g

m(CO,) ~ 6,6

mg

= 6,6·JO g

m(H,QL=

1.80

mg

=

1.8.10·

3

g

a)

n(C) = 'I;

ntH)

~

?;

n(O) =

?

m(C) = 'I; m(H) = 1; m(O) =

?

b) w(C) = 'I; w(H) ~ ? ; w(O) =

'

c) empirijska fonnula

=

?

e) molekulska

formula;;:::.

?

a) Potpunim sagorijevanjem organskog jedinjcnja nastali

C0

2

jc

vezao sav ugljik iz

jedinjenja, a nastala

vada

sav

vodik Iz

jednog ugljikovog a10ma nas1ajc

jedan

molekul

CO

2,

dok

dva

,atoma

vodika daju

jedan

molekul vodc,

st

mozemo

predstavit i relacijom ekvivalencije:

c - CO

2

,

2H - H

2

0.

Na

osnovu gornjih relacija mozemo

pisati;

Za uglhk:

m(C0

2

) 6,6· g _

nrC) = u(CO,) ~ ~ ~ =

0

10.10-

3

mol.

M(C0

2

) 44

g/mol

'

m(C)

~ M C } n C ) ~ 12

g/mal .

1l,15·

10-

3

mol = 1,80·IIr

3

g = 1,80 mg,

2·m H

2

0)

ntH) 2n H,O)

= ~ = C

•

M H

2

0)

2.1,8.1O-'g

18g/mo1

m E)

= M H)·n H) I g/mol·O,2· 10-J

g

=

0,20

mg.

0,2.10-

3

mol.

Masu kisika U

odvagallom

uzorku mozemo dobiti tako da od mase uzorka oduzmcmo

mase

ugljika

i vodika:

m(O) = m(uz) - m(C) - m(H) = 2,40 mg

m(C)

b) w(C) = 0,409,

m

m(H)

w(H) ~ ~ - - = 0,045;

m

w(O) = m(O) = 0,545

m

91



c)Empirijsku formulu odredujemo iz poznate relacije:

i(C) i(H) ;j(O)

~ : ~ ~

•

: r ~ ~

. : ~ ~ ~

~

0,034; 0,045; 0,034,

iCC) ; iCH) ; j(O) 1 ; 1,33 ; L

Da

bi dobili odnos cijelih malih brojeva potrebno

je

sve brojeve pomnoziti

sa 3 (jer

je

1,33 . 3;:::; 4) te dobijemo:

i(C)

; j(B) ;

j(O) 3 ; 4;

3,

Empirijska fonnula jedinjenjaje C,ILO

},iapamena:

Aka

su

paznate

kotiCine jxJjedinih atoma, kao u

nasem

primjeru, onda se

e m p i r i f ~ k f o r m u l maze izracunati i iz odnosa (vidi poglavlje 5):

,\i(e) .

/ i (H)

: ,\; (0)

=

n(C)

:

n ll) :n(O).

n C): N H). 1\/(0) ,,-(J,15mmol: (J,20mmol: 0,15mmol= 1: 1,33: 1.

Islim daljYm postupkom dobije se isli rezuftat:

nrC :

n(fI)

: 11(0)

=

3:

4:

3,

odnosno empirijskafonllula C

3

H

4

0

3

·

d) Rclativnamasa eropirijske jcdinkc je:

Relativna rnolekulska masa jedinjenja je:

Posta jeMr

=:: 176 uvrstavanjem

dabijeroa daje

x

=

2, a molekulska formula:

ZADACI

8.1 Napisite reakcije rastvaranja metala u kiselinama:

a) duka

u hloriduoj kiseliIli

b)

cinka u sulfatnoj kiselini

c)

kalcija u hloridnoj kiselini

d) kalcija 11 sulfatnoj kiselini

e)

alurninija u hloridnoj kiselini

f) aluminija u sulfatnoj kiselilu,

R:

a) Zn+2HCI

-+ ZnCI,+H,

b)

Zn + H

2

S0

4

-+

ZnS04+

H2

c)

Ca + 2 HCI -+ CaCl

2

+ H,

d) Ca + H

2

S0

4

-+

Caso, +

H2

92



e)

2 Al + 6 HCI > 2 AICI, + 3 H2

D

2

Ai

+ 3 H

2

S0

4

-- AhCSO/jJ:3

+ 3

H

2

.

8.2. Napisite reakcije rastvaranja mctalnih oksida u voeli:

a) magnezij-oksid,

b) natrij-oksid,

R: a MgO + H

2

0

-+ Mg(OH),

c) Na,O

+

H

2

0 -+ 2 NaOH.

8.3. Napisite rcakcijc nemetalnih oksida sa vadam:

a)

ugijik(IV)-oksid,

b) smnpor(IYJ-oksid,

R;

a) CO

2

+

H,O -+ H,CO,

b S02 +

H

2

0 --+ H

2

S0

3

8.4.

Napisite

jednacinu

neu1ralizacije

za NaOH sa:

a)

sulfatnom kiselinom,

b) hioridnom kiselinoffi,

c)

nitmtnom kiselinom,

d) karbonatnolll kiselinolll,

e)

[osfatnom kiselinom.

R:

a)

2 NaOH

+

H

2

S0

4

-+

Na

2

S04

+

2 H,O,

b) NaOH +HCI -'> NaCI +H

2

0,

c)

NaOH +HN0

3

-+ NaN0

3

+ H

2

0,

d) 2 NaOH

+

H

2

C0

3

-+ Na,CO, + 2 H

2

0,

c) 3 NaOH

+

H

3

P0

4

--...? Na3P04+ 3 H

2

0.

8.5. Napisite jednacinu neutralizacije Ca(OHh sa:

a) HCI,

b) H

2

C0

3

,

c)

H,PO

R:

a)

Ca(OH),

+

2

HCI

-,

CaCI,

+

2 H

2

0,

b) Ca(OH),+H

2

CO,

-+

CaCo, +2 H

2

0,

c) 3

Ca(OH), +2 H

3

P0

4

-+ Ca3(P04h

+

6 H

2

0,

8.6, Koliko se grama kiselina; HCI, H

2

S0

4

, H

2

CO H,P04 neutralise sa 40 grama

natrij-hidroksida?

Napisite

reakcionc

jednacine.

R: 36,46 g HCl, 49,04 g H

2

S0

4

;

31

g H

2

C0

3

;

32,67

g H

3

P0

4

,

8.7. Koliko se grdma baza : Nl-LJOH, NaOH, KOH i Fe(OH)3 neutrilizira sa 63 .g

nitrah?e

kiseline

?

Napisite.

rcakcione jednacine.

R:

35

g NH,OH;

40

g NaOH; 56,1 g KOH;

36,6

g Fe(OH)

93



8.8. Koliko

grama

kisika

je

potrebno za sagorijeval"Uc 1 kg kamenog uglja koji sadr±i

80 % ugljika ? (C + O

2

-+

CO

2

)

R: 2133,3 g.

8.9. KoEko se sulfatne 1;iseline rnoz.e dobiti iz 60 kg pirita ? (FeS2 -> 2 H

2

S0

4

) .

R: 98 kg.

8.10. Koliko grama sulfatne

kiseline

i

natrij-hidroksid; treba

da uzmcmo da

pripremimo

~ g

natrij-bisulfata ? (NaOH + I-bS04

----?

NaHS0

4

+

H

2

0).

R:

49 g

kiseline i 20

g

hidroksida.

8.11. Uglj ik u sllvisku kisika izgara u CO

2

. Iskorislcnje te reakcije

je

85 %. Koliko

111010va

CO

2

nastaje iz 48

g

C

?

R: n(C0

2

)

~ 3,4 moL

8.12. Izracunati masu cistog NaCI potrebnog za dobiv31lje 5 kg HCl masenog udjela

36 (2

NaCI

+ H

2

SO,

-+

2 HCI + Na,SO,)

R:

m(NaCI)

~ 2,9 kg.

8.13. Kolika

zapremina

S02 nastaje spaljivanjcm 200 g

sumpora

pri temperaturi 20

C i pritisku

1,3

bar ?

(S

+ O

2

-+ SO,)

R:V=1l71.

8.14. Aka se vodik propusta kroz staklenu cijev preko zagrijanog CUO dolazi

do

redukcije

bakra

premajednaCini: .

CuO + H2 -} Cu

+

H

2

0.

Koliko grama balaa nastaje redukeijom 10 g

CuO ?

R:

ro(Cu) ~ 7,99 g.

8.15. lzracunajte masu Ca(OH):; koja je nastala reakcijom:

CaO

+

H

2

0

-+

Ca(OH)

-aka je m ~ a izreagovanog oksida:

a)

18,9 g,

b) 4.53

t.

R: a)

~

24,9

g;

b)

m = 59979,2

kg.

8.16.

Izracunajte

zapreminu llil1onijak_a -koji

je

nast<lo od azota

i

vodika prema

reakciji: N2 + 3 H2

----?

2 NH

3

,

aka je masa azata

bila

10

kg

a temperatura 10°C pri pritisku:

a) 0,23

]C.Pa

b) 0,1

MPa.

R: a)

V=7.3·10

6

1;

b)

~ 168001

94



8.17. lzracunajte iskoristenje r e k c ~ j c nastajanja amonijaka (vim zadatak 8.16,) aka

je teoretska kolicina, tj. ana koja odgovara potpunoj reakciji, 18,2 mol, a kolicilla

stvarno nastalog amonijaka:

a)

12,3

mol,

b) 150

mmol.

R: a) 67,6 %; b) 0,82 %.

8.18. Labaratorijskim postupkorn, premajednacini:

2 NfL,CI + Ca(0H)2 ._> CaC , + 2 NH, + H

2

0,

dobiveno je 15

g

cistog amonijaka_ Kolike su mase amonij-hloHda

i

kalcij-hidroksida

potrebne

za

navedenu reakciju ? .

R:

m(NfL,CI)

= 47

g;

m(Ca(OH)z) =

32,5

g.

8.19. Zagrijavanjem gipsa dobiva se peceni gips premajednacini:

CaSO.,.2 H

2

0 --> CaS04·l 2 H

2

0 +

3/2 H

2

0.

Kolika je

masa

gipsa potrebnog za d o b i v l ~ e 0.5 kg pecenag

gipsa

?

R: 111 ~ 0,59 kg.

8,20, Ako sc ploCiea

od

zlata uroni u

tzv.

"zlatotopku" naslajc ova

rcakciJa:

Au + 3 HCI + RNO,

-->

AuCi, +

NO

+ 2 H

2

0.

Kolikaje bila masa zlatne plociee ako jc

tom

reakeijom nastao 3,1 mg AuC)' ?

R:

m =

2,01

mg,

8.21. Za

neutralizaciju

100

g

Tastvora

sulfatne kiselinc bila

je

potrebno

10,6

g

Na2C03. Koliki je bio maseni udio sulfatne kiseline u rastvoru ?

R: w =

9,8

0/0,

8.22. U laboratoriji se amonijak dabiva prema jednacini kao u zadatku

8.1&.

IskoristeIlje reakcije je 90 .

KoUka

je grama amonijaka dobiveno ako je utrosena

107 g amonij-hlorida 7

R: ~ 30,6 g.

8.23, lz

86)

g Cilske Salitre, koja sadrli 2

%

primjesa,

dobiveno

je 56,7 g nitratne

kiseline, Koliko

je

iakoriiitenje reakcije

?

(KNO) B RNO))

R: l ~ 93 %.

8.24. Za laboratorijsko dobivanje nitratne kiselinc tlZcto

je

17 g

NaN0

3

i

20 g

sulfatne kiseline. Koliko je grama kiseline

dobiveno ? Koje

je

komponentc ostala

u

sllvisku ?

NaN0

3

+.H

2

S04 --)- Hl\f03 + NaHS0

4

.

R: m 12,6 g. Ostalo je 0,4 g sulfatne kiseline.

95



8.25. Acetilen se dobiva reagovanjem

kalcij-karbida i

vade:

CaC

2

+

2 H

2

0

-} Ca(OHh

+. C

2

H

2

.

K ~ l i ~ o je g : a l I l a ~ c e t ~ l e n a dobiveno aka je utroseno 33,7 g karbida koji sadrZi 5 %

pflll1JCSa, a

lskonstenJc reakcije

je 80 % ?

R:

32

g Cistog karbida, 13 g (teoretski) acetilena i

80 % ad stvamo

dobivenoiJ

acelilena tj. 10,4

g. 0

8 2 ~ P ~ n o ~

CO

2

pri pecenju 1 tone krecnjaka

sa

10 % primjesa iznosio

je

95

.

Koliko

JC

kllograma COz dobiveno

?

CaC0

3

4

CaO

+

CO,.

R: m =

376.2 kg.

8.21. Koliko se ugljik(IV)-oksida maze dobiti dejstvom 40 g 25 rastvora hloridne

kiseline na 25 g krecnjaka

?

CaC0

2

+

2

HCl -+

CaCI,

+

CO,

+ 11,0.

R:

m=6g.

8.28. Koliko je litaIa hlora potrebno, pri temperatm1 20°C i pritisku 1 bar da se 1

gram fero-hlorida prevede u feri-hlorid

?

2 FeCI,

+

CI,

-+

FeCI,.

R: m(lllora)

=

0,28 g; V(hlora)

=

0,096 L

8.29. Grijanjem

k a l i j ~ p e r m a l l g a n a t a

razvija se kisik:

2

KMn04

.-> K,M:n0

4

+ M:nO, + O2.

Kolika

je

l.apremina kisika,

pri

pri.tisku

od

1 bar

i

tempcraturi 20°C, koja nastaje

ad

3

grama

pennanganata ?

R: V = 0,2311.

8.30. Oksidacijom pirita razvija se sumpor(IV)-oksid:

4

FeS,

+

11

0 ,

->

2

Fezo,

+ 8 S02.

I ~ r ~ c u l 1 a j t e z a ~ r e m i l l u S<?z

pri

2 tC i pritisku 1 bar, koji nastaje oksidacijom 100

kg

pmta. Kolika Je zapreml1l.a zraka potrebna za. reakciju, pri ist im uslovillla ako je

kolicinski

udio kisika u zraku 20

%

? '

R: V(SO,)

~ 40..6 m ;

V(zrak)

~

279 rn .

8.31. U 2litra rastvora f e r i ~ h l o r i d a koliCinske koncentracije 0,1 molll dodato je 9,6 g

NaOH Koliko Je grama fen-hidroksida dobiveno

?

FeCI, + 3

NaOH ->

Fe(Ol{), + 3 NaCL

R: m(Fe(OH)3)

=

8,54 g.

96



Z D CIIZ ORG NSKE HEMiJE

8.32. Koliko molekula

CO

2

i vade nastaje

sagorijevanjem 2 mola metana?

R:CH, 20 , -+CO,+2H,O.

n(CO,)

~ n C H , ) ,

N(CO,)

=

1.204-10.

n(H,O) = 2n(CH,), N(H

2

0)

= 2,408·10. .

8.33. IzraCunaj masu

vade

koja nastaje sagorijevanjem 3 mola butana.

R:

2 C

4

H

lO

+

13

0, -> 8

CO,

+

10

H,O.

n(H,O) = 5 n(CJI10), m(I'r,O) = 270 g.

8.34. Pri sagorijevanju

bulana

nastalo je 1552 g vade. Koliko je grama butalla

sagorilo?

.

It 100.0 g.

8.35. KoUko se teoretski

moze

dobiti et ina (acetilena)

iz

2

kg

kalcij-karbida

?

R: Cac,

+ 2

H,O -->

Ca(OH), +

C,H

2

n(C

2

H,) =

31,21 mol;

m(C,H,) =

811,46 g.

8.36. Koliko se molova i

molekula

broUill

maze

adirati ua 4,2g propena (propilena)?

R: C ~

+Br, -+ C,HoBr,

n(Br,) = G) mol; N(Br,) = 6,022.10. molekula

8.37. U reakciji kalcij-karbida

sa

vodom nastaje crin.

a) kol.ikoje

grama karbida utroseno za d o b i v l l i ~ j e

J.9,51

etifu1.

pri temperatml

21°C i

pritisku

1,01 bar,

b) koliko kalcij-hidroksida nastaje pri ovom procesu (Vidi zadatak 8.35.)

R: a)

n(C,H

2

) = pVIRT = 0,806 mol; m(CaC,) = 51,56 g; b) m(Ca(OH)2) = 59,6 g.

8.38. Sagorijevanjem 10.0 g etina

u

struji kisika dobiva se CO

2

i

voda.

a)

koUko je dobiveno

tih

produkata,

b) koliko se dobije

CO

2

i

H

2

0 ako

je

iskoristenje reakcije 90

?

R: 2C

2

H , 50 , -> 4CO,+2H,O.

n(C

2

H,) ~ n(H,O), n(CO,) 2 n(C,H,)

a) m(H,O)

=

6,9 g; m(Co,)

=

33,8

g.

b)

m(H,O) ~

6,2 g;

m(CO,) ~

30,4 g.

8.39.

Izracullajte

zapreminu zraka potrebnu za sagodjcvanjc 900 1 etana. Zaprcmina

zraka i nastalih gasova mjerenaje pri standardnim uslovima. Zapreminski udio

bsika

u zraku

je 20 .

R: 2

C,H,+7Q,-*

4'Co,+6H,O

n(O,) ~

7 2

n(C,H

6

) 140,6 mol,

97



VCO,) 3150

;

V(zraka) 15750 1 15,75 m'.

8.40"

B e n z e ~ ~ c l i r vodik ,ll3 yovisenoj temperaturi i pritisku, liZ prisustvo

katalIzatora 1

p

tome nastaJe cikloheksan. Koliko je grama vodika potrebno za

dobival'ue 15,3 g cikloheksana ?

R: C6Ho + 3 H, -). C,H

I

,

n(H,)

3

nCCJ{I'); m(H,) 1,08

g.

8,41. IzracWlaj broj rnolekula

i

molova

vodika

potrebnog za reakciju adicije sa 5

benzena. Pogledati primjer 8.40. g

8.42. Koliko

je

grama metilhlorida potrebno da bi iz benzena dobili 120 g metil

benzena (toluena)

?

R: C6Ho + CH,C .-? C,;H,CH,

+

HCI

mCCH,Cl) 65 g.

8,43. Procesom nitriraflja dabi-vena.ie 562 g nilIobenzena. Koliko je utroseno:

a)

benzena,

b) 62 HNO,?

R: C,IIs

+

HNO, -). C,H,NO·,

+ HoO

a) n(C"IIs) 4,565 mol; 'm(C,H,);;' 356 g,

b) n(HNO,) ~ 7,36 mol; m(HNO,) ~ 463,7 g.

8.44. Razgradnja metana iznad

lOOO°C moze

se

prikazatijednaCinom.

CH;

->

C+2H,.

Koliko grama llgljika

i

vodika nastaje od 109metana

?

8 4 ~

K o ~ k a j e

masa etiua C:H

2

,

nastrilog

od

vode

i

4 grama

1ehrtickog

kalcij-karbida

u

kOjemJe

maseru

muo lleeisto6a 5 . Reakcionajednacinaje:

Cac, + 2

H

2

0 -).

CaCOH)2 +

C,H,.

R: ~ 1,54

g.

8.46. Uzorak bezvodnog metanola spaljuje

se u

zatvorenom

sistcmu premajedl1acini:

CH

3

0H + 3

CuO -).

CO

+ 2

H,O

+ 3

Cu.

zraeunajte

~ l s u

metanola potrebnog

ZEI

nastaj,mje

30 CIn

3

CO

2

pri pritisku od 1 bara

l-temperatun od 27°C.

R

111

0,0384

g.

8.47. Koliko grama vade nastaje sagorijcvanjcm 1 kg etanola ?

R: C

2

H

s

OR+

3 O

2

-+

2

CO

2

+

3 H?O.

n(el)

~

21,74

mol,

111(H20)

~ 1174 g.

98



S.48. Sint.czom CO i vodika, na povisenoj teinpemtmi i plisustvu katalizatora, maze

se dobiti metanal. Koliko

je

grama vodika

i

molektua vodika potrebno za dobivanje

10

kg metanola ?

R: CO

+

2 H, -> CH

3

0H.

n(H

2

)

2 nCCH30H) ~

625

mol, N(H,) ~ 3,76·lO"

l11olckula,

m(H,) ~ 1260 g.

8.49.

llidratacijom

etena

maze

se dobiti

etanol,

pri povisenQj

temperaturi

i

pritisku, u

prisutnosti katalizatora. Koliko

pri tome

reaguje

grama

vode sa

180

g etena

?

R:

CoR,

+

H,O -> C,H

5

0H.

n(H,O) 6.43 mol, m(H,O) llS,7

g.

8.50. Kolika

je

zapremina kisika

j

CO

2

(pri

st,mdardnim uslovima) koji ucC·stviljU u

reakciji (u

zacL'ltku

8.47.)?

R:

n(CO,)

~

43,48

mol;

V(CO,) 971,9

i,

nCO,)

65,2

mol;

V(O,) 14611.

8.51. Kolika se

koliCina

etina moze dobiti jz 4 g lchnickog

kalcij-karbida

u kojem

je

maseni umo necistoca

5

?

(Vidi

zadatak

8.35.)

R: ~ 1,54

g.

8.52. Izracunaj

masu

llastalog natrij-etoksida ako je u reakciji sa apsolutnim

alkohoiom (etanolom) potpuno izreagovalo

2 g naL.-ija.

R: 2 C,HsOH

+

2

Na

>

2 C,H,ONa

+

H

2.

m ~ 5 9 g.

8.53. Koliko grama NaOH je

pOlrebno da

sc

(uz povccanu temperaturu

i

pritisak

j

u

priSllstvll

katalizatora) dobije

560

g fenoh

iz

hlorbenzena

?

R: C"H,C

+

NaOH -). C,;H,OH

+ NaC .

m(NaOH) 238,4

g.

8.54. Reakcija s i n ~ e t s k o g dobivarUa glicerola (1,2,3 propantriol) maze se prikazati

jednacinom:

(CH,C1),CHCI

+

3

NaOH -).

CCH,OH),CHOH

+

3

NaC .

Koliko

se

gliccrola maze dobiti

iz

8 kg natrij-hidroksida

?

R: m(gl) 5,8

kg.

8.55. Koliko

se

molova

i

molckula dietil-etra moze dobiti

iz

240

g etanola

?

R: 2

C,H,OH

-H,o >

C,H"O,C,H,

n(etar)

~ 2,608mo1;

N(ctar)

~

1,57-10

24

.

8.56. U etanolu se nalazi 4,4

vodc. KoJiko

je potrebno CaO

(:livi laee)

da se dobije

bezvodni

(apsolutni) alkohol

iz

1 kg

alkohola

sa

vodom ?

99



R: CaO + H,O --> Ca(OH),.

m(H,O)

44 g; n(CaO) n(H,O); m(CaO) 136,9

g.

8.57. IzntCllnaj masu, kolicinu

i

broj l110lehlla metanala (fonnaldehida) koji

nastaje

oksidacijom 36

g matanola (mc1ilalkohola).

R:

CH

3

0H

--- ----> HCHO + H

2

0

n(HCHO) n(CH3

0H)

=

1,125

mol; m(HCHO)

=

33,75

g,

N(HCHO)

~

6,77·10" mo ekula.

8.58. Kolika

se

kolicina

i

masa etanala

(acdaJdehida)

maze dobiti

i2

5

g eL l.nola

?

R: CH

3

CH,OH - - - ; . CH

3

CHO + H

2

0

m(C}-hCHO):= 0,109 mol; m 4,79

g,

8.59. Propanoll (acclon) se dQbiva suhom dcstilacijom k a l c i j ~ a c e t a t a . Koliko se maze

dobiti acctona iz 2,5 kg k a l c ~ j a c e t a t a

?

R: (CH

3

COO),Ca -+ (CH

3

hCO

+ CaC0

3

n;;o;

158,2 mol; m(acetona) = 9,17 kg.

8.60. Oksidacijom pdmamih alkohola nastaju aldehidi koji daljo1l1 oksidacijoIU, uz

prisustvo

jakog

oksidansH,

prelaze u

kiselinc.

Koliko etanala (acetaldehida), a koliko

etanske (sircetne) kiseline moze

nastati

oksidacijom 1kg etanola ?

R:

CIl

3

CH,OH --- - . CH,CHO--- -. CH

3

COOH.

m(CH

3

CHO) 956 g; m(CH,COOH)

=

1304,4

g.

8.61. Reakcijom

150

rnl

rastvora

metanala (formaldehida) nepoznate koncentracije sa

Fehling-ovim reagcnsom dobije se 10 g metal1skc (mravlje) ldsclinc. Gustina raslvora

rnctanalaje

1,2

gleIll

3

.

IzrJ.cunati:

a) koliCinsku koncentrac.iju

rastvora mctanala,

b) maseUli kOIlCenirdciju rastvara rnetanala.

c)

maseni udio rnetanala u rastvoru.

R: ECHO B HCOOH

n(HCHO) l1(HCOOH) 0,208 mol.

a)

c(HCHO) 1,39

moll ;

b)

y(HCHO) = 41,7 gil;

cJ w(HCHO) = 0,0347 = 3,47

.

8.62. Aka je gustina sircetne kiseline (koja se kOrlsti u domaCillstvu) 1,0 g/cm

3

i

maseru

udio kiseline 9

%

kolika je

masena i kolicll1ska

koncentracija kiseline ?

S.63. Za

tiL. aciju

10

Ill

alkoholnog

rastvora u

kojem

se

nalazi

10

mg nepozifaf.e

_

mOllokaroonskc kiseline utroseno je 3,5

rnl

alkoholnog rastvora NaOH konccnt.racije -

0,01 moul

100



a) kolikaje molarna masa nepoznatc kiseline,

b)

kolikaje kolicinska koncentracija te

kiseline?

R:

n(k;s) B

n(NaOH)

a) n(hs) ~ 3,5·10-' mol; MOds) 258,7 glmo .

Kojaje

to kiselina

?

c) c

=

3,5

_10-

3

moill.

8.64. Preradom 98

g

ctanola dabiveno

je

110

g

etanske (sircetne) kise1ine. Koliko

proccnata Cistog alkohola sadri etallol

?

R: C,H,OH H CH

3

COOH

nebs) n(alk) 1,833 mol; m(Cistog alk) = 84,3 g.

w(Cislog alk) 0,86 86 .

8.65. Aspirin nastaje reakcijotn salicilne kisclinc

sa

anhidridom etansi(e (sircetne)

kiseline. iiJw

je

u reakciji nastalo 1,3 kg aspirina koliko

jc

grama sahcilnc kiseline

morala

ucestvovati

11

reakciji

?

R:

HOCJL,COOH

B c:,IlsO, (aspirin)

n sk.) = n(aspirim), m s.k.) 996,7 g.

8.66. Od etanola i etanske kiseline nastaje

estnr,

ctilacetat.

a) koliko

ce nastati estra iz 8,18 g kiseline.

b) koliko ce nastati

cstrJ

ako

je iskoristenje reakcije

75

% ?

R: CH

3

COOH + C

2

H

s

OH

.-+ CH

3

COOC

2

H

s

+ H

2

0.

a) n(ester)

It(h')

0,1364 mol; m(esler) 12,0

g.

c)

m(ester)

=

9,0

g.

8.67. Koliko se

tIistearina

(mast) moze dabiti iz 1 kg

~ i c e r o l a

ako

je iskoristenje

potptUlO?

R: (CH,OH.hCHOH + (C

12

H

3

,COOIl), - , (C

12

IJ,

s

COOj,(\H,

m(masl) = 9,68 kg_

8.68. Kuhanjem gliccrid-tristearina (masnoce) sa NaOH nastaje natrij-stearat (sapllil).

a) koliko je potrebno masnoce da se dohije 100 kg sapmm,

b) koliko

jc

pOlrebno

NaOH?

R: (C12H")3C;Hs +3 NaOH

- ,

(CH

2

0H)2CHOH + 3 C

17

Il

3

,COONa

a) n(saprill) - 3

n(masl),

m(masl) = 97,06 kg,

b) n(NaOHJ n(sRprUl), m(NaOH) = 13,07 kg.

8.69. Nitrogliccrin

je

uljasta tecnost cija

je

gustina 1,6

g/cm

3

, KoUka 6e biti

zapremina nastaIih

produkata (pri standardnim uslovima) pri eksploziji 100 m1

nitrogjicerina

?

Jedna-Cina

reakcijc eksplozije .Ie:

4 C

3

H,(ONO,), - , 12 CO, + 6 N2 + 0 , + 10 H

2

0,,)

101



4

R: negl)

~

n(gasova} --, n(gas)

~ 5,1

mol; Vegas)

~ 114,5 L

Zapremina se

29

poveca a 1145 puta,

8.70. Rcakcijom alanina sa nitritnom kisclinom nastaje 7,5 1 llitrogena

N2

pod

pritiskom' 168 kPa, na temperaturi 295 K Koliko grama alallina je ucestvovalo u

reakeiji ?

R:

C}H,N0

2 B

N::

n(N,) n(a1anina), l l 45,7 g,

8,71. Reakcijom

100 ml

rastvora glicina sa nitritnom kiselinom llJstaje 6,24 1

nitrogena

N2 pod pritiskom 172 y Pa

i

temperaturi

303 K.

IzrdCuna1i:

a) koliCinu

i

masu glicina koji

jc

uCestvovao u reakciji,

b) kolicinsku i masenu koncentraciju glicina u rastvOTIl.

R:

CH,NH,COOH

B N2

a) neg ) ~

u(N,)

0,426 mol; meg ) ~ 32,0 g,

b)

c(gl) 4,26molll:

regl)

=

319,8 gil.

8.72. Reakcijom 250 ml rastvora fenilalanina sa

nitritnol11

kiselinom nastaje 5 1

nitrogena N

pod pritiskom 150 kPa

i

temperatmi 300

K.

Izracunati koliCinsku i

masenu konccntraciju rastvora fenilalanina.

R:

C)H

ll

N0

2

-<- 7

N2

n(f.a) ~ neN,) ~ 0,30 mol; C 1,20 moll ; y 198 gil

8.73. Uzorak ad 0,131 g neke a r n i n o k i s ~ l i n e rastvorcn

jc

u vodi. Reakcijom sa

nitritnol1l

kiselinom

razvil0

se 22,4 cm

3

nitrogcna pri standardnim usluvima. Kolika

je rdarivna molekulska masa

te

kiseline ?

R: n e a . k ) n e N , ) ~ O , O O I

mol, ~ 131 glmo . r ~ 131,

8.74.

Koliko

se grama glukoze

dobije hidrolizom 500

g saharoze?

R:

C 1 2 H 2 2 0 1 l ~ C;;H

11

0

6

(gl l +

C

6

H

I2

0

6

fr)

negl) =

n(s311)

=

1,46 mol; m(gl);'" 263,2

g.

8.75.

Fermentaciju

secera

prikazuje

jednacina·

CJhO ->

2 C,H,OH + 2

CO

K01iko

nastaje grama

i

litara

ugljik(lV)-oksida pri

nonnalnim

usJovima

od 100

g

vodenog

rastvora

secera masenog udijcla 40

%?

R: n(CO,)" 0,44 mol; m ~ 19,36 g; V ~ 9,85 L

·8.76. U indusl1iji plasticnih masa koristi se ftalni anhiclrid C

s

I-L03 koji se dobije

kontrolisanom oksidacijom naftalen3.

2 C

W

H:3(s)

+

9

~ ; : g ---- 2"t)'lH.

1

0

,

(,) + 4

CG;lg)-+;

4 H

2

0(g)

Kolika

je

masa anhidrida koji se dobije iz 50 kg nafialena, ako bi iskoristenje reakcije

bilo potpuno ?

102



R: n(anh) ~ n(naft); m(anh) ~ 57,72

kg,

8.77. Koliko

je

grama NaOH potrebno da se dobije 560 g fenola iz hlorbenzena

?

R:

C,H,Cl

+ NaOH

--)-

C,HsOH +

:laC

m(NaOH) ~ 238,1 g,

8.78 . Hemoglobin reagujc sa kisikom obrazujuti kompleks u kojem se

sa

4.11101a

kisika veie I mol hemoglobina. Izra6majte braj molckula hemoglobina koji

.ie

neophodan za prjjenos 1

cm

3

kisika na standardnil11

uslovi1lKl.

R:

nCO,) ~ 4

n(hem)

~ 4,45.]0,5

rna ;

n(hem) ~ 1,11·10,5 mol;

N(hem)

~

6,7, 10

J8

molekuh

8.79. Maselli lldio voclika II ugljovodiku .ie 25 %. Koliko vode ce nastati

sagorijevanjcm

3,2 g

ugljikovodika

?

R: 2H

H,O, n(H)

~

2nCH,O),

m(H) ~ 0,8 g,

m(l-hO)

~

18.

,0;8 ~

7,2

g,

8.80. U uredaju

za

organsku mikroanalizu spaljeno.ie 10 mg

glukoze

C

6

H120s.

Koliko je nastalo vode a l<oliko

CO

2

?

Prin-lst mast mjeri se u apsorpcijskqj

c ~ j c v i

sa

maf,rnc;ij-perhloratorn, a prirClst mase

C O ~

u apsorpcijskoj cijcvi

sa

natronskim

vapnom.

p ~ Pogledajte primjer

8.17. C

\---7

CO

2

,

2H

B

H

2

0.

m(H

2

0)

~

0,60

mg;

m(C0

2)

=

4,66 mg.

8.81. Izracunaj empirijsku

formulu

organskogjeciinjcnja ako

jc

sagorijevanjem 3,02

mg tog jedinjenja nasta10 5,43

mg

vode

i

8,86

mg

CO

2

. Jedinjcnje

se

sastoji od

ugljika

i

vodika. PogJedaj primjer R.l7

R: CH,

8.82. Potpurum

sagorijevanjem

/,8 g

benzena naslalo

je 26,4 g

C O ~ i

5,39 g H

2

0.

Izracnnati: J

a) pracentni sastav benzena,

b) empirijskll fonnulu bCllzcna,

c)

molekulsku formulu bcnzena, aka je eksperimentalno odreq.cna relativna

molekulska masa

bCllzena Iv1r

78.

R: a) w(C) = 0,923; w(E) ~ O,OS b) CH; c) C

6

fl,;,

8.83. Sagorijevanjem 3,52 g nekog organskog jedinjenja dobije se 8,847 g CO,2 i

2,718 g H

2

0. Kvalitath-'Tlom analizom je ustanovljeno da se jedinjcnje sastoji od

ugUika, vodika

i

kisika. Izracunati:

a)

emphijsku

formulujedinjenja,

b) molekulsku formulu logjcdinjcnja.

103



Masa tog jedinjenja od 0,065 g u gasovitom abJTcgatnom stanju ima zapreminu 29,18

illl

na

pritisku 101,3 kPa

i

temperaturi 110°C,

8.84. Oksidacijom vitamina C dobivcno je 3,00 rug

CO

2

i

0,816 rug H

2

0

Izracllnaj

procentni sastav vitamina i njegovu

cmpirijslm

{'ormulu.

R: wee ~ 0,409 ~ 40,9 : w(R) =0,045 =4,5 ; w(O) =0.545 ~ 54,5

( e 3 ~ 0 3 ) .

8.85. Sagorijevanjelll 5,32 g nekog organskog spoja dobiveno je 3,08 g CO

2

i

8,96 g

So,. Spoj se sastoji od ugljika i sumpora. Odredi empirijsku formulu spoja.

R: Cs,.

8.86. Sagorijevanjem 2 g nekog

organskog

spaja dabiveno

je

4,5 g vode.

Izracunati

empirijsku formulu tog spoja aka je poznato

da ga

cine ugljik i vodik.

R: e l ~

8.S7. Sagorijev<:lujem organskog spoja u

djem 5e

sastavu nalazi ugljik, vodik

i

sumper

dobivcno

je

2,64 g

CO

2

,

1,62 g H

2

0

i 1,92 g

S02. Izracunajte

empirijsku

formula

spoja.

104



9

HEMIJSKA RA VNOn ZA

BRZINA H MIJSK REAKCIJE

BrLina hemijske

reakdje

definiSe

se

kao

promjena konccntracije rcagujucih

vrsta sa vremenom:

I .c

V=- -

I .t

U

jednacini fibrurise znak minus ukoliko se posmatra

promjena

koncentracije reaktanata

cija

se koncentracija smanjuje u toku vremena.

Brzina hemijske reakcije

zavisi od

prirode reaktanata, koncentracije,

temperature i

prlsustva

katalizatora.

Uticaj konccntracije na brzinu hcmijske reakcije prvi

Sll

izracunali hemicari

Guldberg i Waage (1867)

i

definisali

zakon 0 djelovanju inasa: brzina ncmijske

rcal{Cije,

na

datoj temperaturi, proporcionalna je konccntracijama supstanci

koje reaguju.

Ncka

imamo reakciju:

aA

+

bB

-

produkti.

Brzina hemijske reakcije je:

v

~

k

e(A)

,e(B)b, .

gdje

suo

c(A) i c(B) koncen1mcije reaklanata, a i b stehiometrijski faktori,

k

konstanta

brnnc

rcakcije,

koja

ne

zavisi

od

koncentracije reagujuCih

VIsta,

nego

sarno

od

temperature i prisustva katalizatora.

«

Ptimjer 1. KOllcentracija reaktanta A smaqji se

od

0,100 molll do 0,083

molll u toku 1,,06

min.

Izracunati srednju brzinu reakcije U ovom intervalu vrcmena.

Rjescnjc:

c,

=

0,100

molll

c, = 0,083

molll

t ~ 1,06 min 63,6 s

._ c,-c,_ 0,083molll-0,lOOmolll

v ~ ~ · · -

t

63,6 s

mol

4

mol

v =

0,000267

----

~

2,67 ·10

.

1·

s 1-

s

105



Primjer 2. Koliko pula ce se povecati brzina hcrnijske reakcije

koja

kineticki slijedi stehiometrijsku

jednacinu

A +2 B -> produkti,

ako

se:

a) koncentracija reaktanta A poveca tri pula,

b) koncentracija reaktanta B poveca tri puta,

c) koncentracija oba reaktcmta povcca tri plita.

RjeScnje:

Brzina hemijske reakcije je:

v = k c(A)'c(B)2 .

ako se koncentracija reaktanta B

ne

mijenja, anda 6e brzina hemijske real<cijc biti:

v, = k-3c(A).c(B)' =3 v.

Brzina hemijske reakcije ce

se

povceati

tri

puta.

a

ako

se

kancentracija reaktanta A ne mijenja ondaje:

VI

=

k·e(A).[3c(B)]'

=

9

v.

Brzina

hemijske

reakcije

60 sc

povecati devet puta.

b) ako

se

koncentracija aba reaktanta poveca tri puta, onda je:

v,

=

k.3c(A)·[3c(B)]'

= 27

v.

Brzina hemijske reakcije

e se

povceati 27 puta.

KONST NT

RA

VNOTEZE

Sve hemijske reakcije ne odvijaju

se

same u jednam smjeru.

U

principu

hemijske reakcije su povratnc (rcvcrzibilne). Nastali produkti uzajamno reagujl1 i

daju panovo reah.'tante. Neka imamo hemijsku reakciju:

aA+bB

; cC+dD

u kojoj a molekula reaktanta Ai b molekula reaktanta B daje

c

molekula produkta C i

d

molekula produkta

D.

Isto

taka

i

c

molekula

supstance

C

i

d molekula

supstance

D

daju povratnom reakcijom a molekula supstance A i b molekula supstance B.

Brzina hemjjske reakcije s lijeva

na desno

je:

v, = k"e(Aj'-c(B)',

A s desna na lijevo:

V2 = k

2

·c(C)'·c(D)'.

BrZllla polaznc rcakcije Vj opada s vremcnom jer opada koncentracija

reaktanata A

i

B. Brzina

povratne rcakcije

V;:

·raste

sa

vremenom jeT raste

koncentracija produkata reakcije. Onog trenotka

kad se te

dvije brzine izjednace

nastupHaje dinamicka raYlloteZa:

106

VI =

Vz.



U stauju ravnoteze je:

e(e) .e(D)d

erA)

.e(El

Konstante kl i

k2 Sli,

za odredenu temperaturu, konstantne velie-ine

pa

je i

rUihov odnos

K

konstanu1a

vcliCina j

naziy;)

se Imn ianta

ravnotczc. Ona 1ma

konstantnu vrijednost za

datu

tcmperatllw i ne zavisi od koncentracije supstanci koje

reaguju.

Primjer 1. Povratna

Teakcija maze se

prikazati jednaCinorn:

2A+B=<:ZC.

Kada

se

uspostavi ravnotd3 koncentrdcija supstanci koje Stl llcestvovale u

hemijskoj reakciji iznose:c(A) =

0)0 mol

II,

c B)

=

0,25 mol I.

c(C) 0,80

moliL

Izracunati konstantu

ravl1otez.e

reakcije.

RjeScnje:

erA)

0,50

mol l

e(B)

=

0,25 mol

r;{i;)

=

0.80 molll

K-?

Odnos izmedu koncentracija

pri

ravnotezi maze se izr3ziti jednacinom:

K = C(C)2

, e(A)'

.e(B)·

Ako

se

u

ovu

jednacinu

uVTste

\Tijednosti koncentracija koje

su

navedene

uslO"vima

zadatka dobije

se:

.

(0,8 mol )' 10.24(IIlOI

rI

K,

(0,5 molil) ,

.0,25moIIl

. I

Konstanta ravnoteie ima vrijednost 'veeu

od

1 sto 7 I1aei d£l se reakcija

od\"ija

u smjeru

dobijanja produkata. Treba napomcnuti da ramoteinc koncentracije nisu iSlo sto i

polazne koncentracije.

Primjer 2. Uzorak gasne

smjeSe,

pri 70(t C, sadrii: 0,37 molil amonijaka,

2,0 molll nitrogena i 3,0 mol l vodika. Reakcija

se

odvija u gasovitoj fazi i jednacina

reakcije

je:

Izracunati:

a)

konstantu ravnoteZe Kr.,

b) konstantu ravnoteZe Kp za

sintezu

arnonijaka.

Rjesenje:

T

=

273 +700

=

973

K,

e(NH31 = 0,37 molll,

e ( N 2 ) ~ 2,00 maIIl,

ill:lil

=

3.00

fioIIl

a)

K,

b)

Kp

?

J07



a) Koncentracijska konstanta

ravnotde

je:

K, =

c(NH

3

)' .

c(N,) c(H,)

UVrSavanjem vrijcdnosti

ravnoteznih koncentracija

dobivamo:

b) Poste

se

re.:1kcija

odvija u

gasovitoj

fazi umjcsto koncentraeija mogu se meti

pareijalni pritisci te je onda konstanta ravnotcze:

stanja:

K

=

peNH

3

) '

P

peN,) P(H2)

.

Ako

gasove

smatramo

idealnilIl"

onda mozemo

primijeniti

jednaci'nu

gasnog

n

p=--RT=eRT

V

gdjc

jc: c - kolicinska koncentracija.

Uvrstavanjem

odgovarajuCih

podaLaka

dobivamo:

p(NH

3

) = c(NH,)·RT = 2993 kPo,

peN,) = e(N,)

·RT

= 16180 kPa,

P(H2) = e(H

2

)·RT = 24270 kPa.

U poglavlju 3 smo napomenuli da

se,

u jednacini gasnog

stanja,

ukoliko

zapreminu izrazavamo u litrima (l), odnosllo koliCillsku koncentraciju u molll,

purisak

dobiva u kilopaskalima

(kPa)

Sada izracunavamo konstantu ravnoteze:

Kp

(2993 kPa) = 387 .10-

11

kPa"

16180kPa·(24270kPa)

'

LE

CHATELIER OV PRINCIP

Hemijska ravnoteza

se

odri.2.va pod tacna

odredenim

uslovima.

Pri promjeni

till uslova

ravnoteZa

se narusava.

K1.kav

ce uticaj ua ravuotczu

i.mati

promjena

pritiska,}emperature, komcentracije

i

s1 moiemo predvidjeti koristeci Le Chatclier-

ov

(Ie

Sateljejev) prineip: Ako

se

mijenjaju uslovi pod kojima

jc

sistem

u.

ravnotezi,

ravnotda ce se pomjeriti U

onom smjeru koji

cc

tciiti da uspostavi . .

prvobitne uslove.

108



Primjer 1. Kako utice

na

ravnote:i.u reakcije:

2 S02

+ Oz

: :t 2 S03

+

toplota,

a) povecaqje·koncentracije S02 ili O

2

,

b) povecanje koncentracije

S03,

c) smanjcnje koncentracije. S03>

d) povecanje

pritiska

smjese,

e)

poviSenje temperature.

Radi jedllost[Jvnosti u jednaCilli smo pisali + toplota Pravilall /latin pisanja

termohemijskih jednaCina obrarJen

je

u poglavlju 12

Rjcsenjc:

a)

Povecanjem koncentracije

S02 iii

O

2

ravnoteZa

se

pamjera udesno

jer

ce se

same

u tom slncaju

smalljiti

njihova kancentfUcija, tj. tditi cIa dastignc

prvobitnu

vrijednost.

b) Povccanjcm koncentracije S03 reakeija ce se pomjeriti

u

ijevo.

c) S l l l a I ~ j e n j e m

koncentracije S03 reakcija ce se

p o n ~ j e r i t i

udesno

i

bite pracena

takode

smanjenjem

konccntra.cije

S02

i

O

2.

Samo u tom

slucaju vrijcdnost

konstante ravnoteze

ce

ostati nepromjenjena.

d) Povccanjem pritiska (npr.

sabijanjem smjese)

ravnotel::l sc

pomjera udcsno

tj.

u

suanu na kojoj je manji broj luolekula. Manjem broju molekula. pri osta11.m

n p r o m j l ~ n i m uSlovima, odgovara manji pritisak.

e) Rcal.::.cija je

pracena izdvajanjcm topiate (cgzotcrnma reakcija). Povccaruem

tempemture ravlloteia se pomjera

ulijevo,

u strallU

koja.ic suproUla

izdvajal1ju

topiote.

Z D CI

9.1

Koncentracija reaktanta A promijeni se

od 0,0350 mol 1 do 0,0285

mol/l u taku

2,3 JIlin.

Kolikaje

srednja

brzina

reakcije

tokorn

ovog vremenskog

i111ervala

?

R: v

=

2,83· O,3

m o l ~ m j n =

4,7·IO"molfl·s.

9.2. Brzina reakcije

A

+

2 B

- 0

produkti

iznosi

0,018

moUI-min.

Pri lome jc

e(A)

'

0,5

main i

c(E)

'

0,6

roolf1. Izraeunati

konstantu bn.me reakcije.

R:

v = e'e(A)

c(B) ; k

=O,ll'lino '.min.

9.3. Dobivanje pare

iz vod.ika i

kisika moze

se

prikazatijednaCinom:

2 H

1

(g)

+ 02(g) 7 2 H

2

0(g).

Koliko puta

6e

se promjeniti brlina reakcije ako se p I i t i s a ~ povcea pet puta.

R: ·Ako

je temperatiiia reakcione

smjese

.ostala

Ilepromjenjena, povecanjem pritiska

pet

pUill

i konceniracija

reakcione

smjese

ce

se

poveeati

pet

puta.

v =

k-c(H,)'.c(O,);

VI ~

k.[5e(H,)j'.5c(O,)]

=

125 v.

109



Brzina reakcije 6e se povecati 125 puta,

9.4. Konstanta bEine reakcije

3 A

+

B

-> produlcti

iZllosi

5<10-4

elmoe·s. Izracunati brzinu reakcije

aka

je c(A)

=

0,6 maI l, c(B)

=

0,8

mollI.

R: v

8,63 ·10" molll·s.

9.5. Hemijska reakcija se

nlOzc

prikazatijednacinom:

ail. + bB => cC + dD.

NapiSi izraze za kanstantu ravnateze ako je :

a a

=

2, b"" I,

C =

1, d

=

1;

b)

a= l b=2; c=d=2;

e)

a=d=3,

b=e=J .

R:

a

K,

=

C(C)'e(D),

b)K,

..

e(C)'

'e(D)'

,

elK,

=

e(C)·e(D)'

.

c(Al'e(B) e(A)'e(B)' C(A)' 'e(B)

9.6. Napisite lzl"aze

za konstantu

TIlvnoteze mil1 reakcija:

a) H, + Cl

2

=> 2

HCI,

b) N2

+

2 O

2

:;

2 N0

2

,

c)

2

, 0 2 ~ ) =>

2 2 0 ~ )

+ 0,.

*d) 2 C ( ~ ) + H

2

(g:)

4 C

2

H

2

(g),

*e) C(s) + 2 H

2lg

::; C ~ ( g ) ,

*f) CO

2

g) + C(s)

:; 2

yO g)

R:

c(HCI)'

c(H,)

'e(CI,)

c) K

=

c(H,O)'

'C(02)

,

,

e(H20,)

' e)

K =

,,(CH,)

, c(H,)

b) K =

c(NO,)'

, ,

c(N,)'c(O,)

e(C,H,)

e(H,)

f )

K

= c(CO)'.

, c(CO,)

9.7. Izracunajte vrijednost

za

kQl1stantu ravHotde rcakcije:

A+3B=> 2C

aka su ravnoteme koncentrac\ie :

a) erA) = 0,08

mol/l,

e(B) = 0,09 mollL e(C) =

O,O mo / ;

b) etA)

=

e(C) = 1,7-10" moln, e(B) = 0,023 mollI;

e) erA)

=

e(B) = 0,081 moI;I, e(C) = 0,00 12. maIn.

R: a)

Ko

= 1,741'/mo '; b) K, = 1,39

J'/mo ',

c) K;= 3,34 ·10" '/moI

2

110



9.8.

Konstanta

ravnoteze reakcije

A+B:: ;2C

iznosi

K = 0,056.

Kolika je ravnoteiua kanccntracUa reaktanta C

ako

je:

a) erA) = 0,20 moW, e(B) = 0,15 maIn,

b) erA) = e(B) = 0,65 maIn,

e) c(A)

=

3 c(B)

=

0,27

mol l

?

R:

a)

etC)

= 0,041 mollI, b)

e(C)

= 0,154

mo1lI,

c)

e(C)

= 0,0369 moW.

9.9

Smjesa

gasova sastoji sc

iz

vodika

i 111ora.

Reakcija

tece premajednacini:

H2 + Cb ::; 2 ReI.

Ko1iko ce se promijeniti bEina priTIlsta Hel aka se pritisak poveea tri puta?

R: 9 puta.

9.10.

Kako se

mijenja brzina

prirasta koncentracije amonijaka

pri

reakciji:

3 H

2

gJ

+ N':'(g)

2 NH

3

(g),

ako

se

pritisak poveca

4

puta.

R: 1024 pula.

9.11. Kakav uticaj irna na ravnotezu reakcije:

N2 + 3

2 NH3

+

toplota:

a

povecanje koncentracije vodika,

b

smanjenje

koncentracije nitrogcna:,

c)

povccanjc koncentracijc

amonijaka,,,

d) poyecanjc pritiska, /

e)

po\'ecanje temperature

? ~ ~ ~ - ' -

R:

a)

pornice se udesno, b) pornice se ulijevo, c pomice se ulijevo,

d) pomiec

se udesno, e) pornice se ulijevo.

9.12. Na

koju e

se stranu

pomjeriti

n1,?notezalcakcije:

;:':

a H"

+

,F

2

2

HF +

toplota, " , c/,

,,1

b) N ~ 0 4 ~ g < , , 2 : N 0 2 -

toplota,

c) CO + H,O(g) => CO, +H, + lpolota,

d) 2 H, +

0 , =>

2

H,OC,;)

+

toplota,

e)

N,

+

2

0,

'

2

NO, -

toplota,

£) 4 HCl +0. => 2Cl,+ 2 H,O(g) + toplot3

ako se

p O ~ e c a

pritisak

i temperatura?

R:

Pove6anje pritiska

Povecanje temperature

a) ne

utice

ulijevo

b)

ulijevo

udesno

c)

ne

utice

ulijeYo '

d)

udesno ulijevo

e)

udesno

udesno

I),

udcsno

lllijevo.

111



R VNOTEZ

UR STVORIM ELEKTROLITA

Supstance koje u vidu rastopa ili \'odenih rds[vora provode elektrlcnu struju

pomocu jona nazivaju se elektrolitima. Pri rastvaranju u vodi elektroliti se ralJazu

ua jone. Ta pojava

se

naziva cicldroliticka disocijacija (jonizacija), Pozitivno

naclektrisani joni se nazivaju kationi, a negativno naelcktrisani joni anioni.

Supstance koje disosuju u veeoj mjeri se zovu jaki elektroliti, a koji slabo disosuju

slabi etektroliti. Jaki elektroliti su na primjer bloma kiselina ReI : :; H+ + en,

natrij-hidroksid (NaOH . :; Na+

+

OR), natrij-hlorid itd. Slabi elektroliti su na primjer

etanska (sircetna) kiselina, amonij-hidroksid NH

4

0H itd.

Stepen

disocijaci.ic (jonizacije) je odnos broja disosovanih molekula N i

ukupnog braja molekula:

Aka

je

na primjcr od 100 molekula disosovalo 75,

anda

jc stepen

d i s o c i j a c ~ j e 0,75 iIi 7S

%.

Jaki elektroliti imaju stepen clisocijacije a

>

30

%.

Slabi

elektroliti imaju stepen disocijacije a, <

30

%.

Podaci se ocinose

na koncentraciju

rastvora od 0,1 molfl. Razblaiivanjcm rastvora stepen ciisocijacije raste.

Proces disocijacije elektrolita na jone je

ravnoteZni proces

a koji

se

moze

primjeniti zakon

0

djelovanju masa,

Zbog jakih privlacnih sila

izmeau

jona u rastv01ima elektrolita urrljesto

koncentracije se

uzima u raC un tZI . aktivitet jona UmjesiO aktiviteta mozema uvritavati

koncentraclju jona sarno aka su kOlJcentracije manje ad

0.1

moI l kod

slabih_

eleklrolita.

OdnOSHQ 0,001 mol/[ kod

jakih

elekll'olila. Kod elekrrolita gdje dolazi skora do

pOtpUTW

jonizacije skora da nema smisla govan-ti 0 hemiJskoj raviloteii.

Pri disocijaciji slabih etektrolita javlja

se

suprotan proces, dolazi do

asoci.iacije,

nastaju

molekuli, sve

dok

ne dade do dinamicke ravnoteZe izmedu

ll101ekulskog

i

jonskog oblika. Primjenorn zakona

0 djelovanju

rnasa mozemo

napisati

izraz za

kOllstantu

ravnotdc kqja

se

U ovom slucaju ZQve

konstanta

disocijacijc (jonizacije).

Na

primeT:

K

~ C ( A + ) C ( B - ) .

, c(AB)

gdje su u izrazu za Kc mvnotc±nc

o n c e n t r a c ~ j e .

Ukoliko je konstanta disocijacije veta eiektrolitjc

jati.

Na primjcr konstanta

jonizacije Hel je 1000 , a vode 10 16. U prvom slucaju znaci

da

je proizvod

koncentracije jona 1000 puta veei od nedisosovanog dijela HeL

112



Primjer 1. Rastvor Na

2

SO<l una koncentraciju 0,05 mollI. IZnlcunati

koncentrdcije jona ako jc stepen jonizacije 70 %.

Rjdcnje:

Koncentracija

jona

se moze

izracunati iz izraza:

gdje je: c - koncentracija rdstvora, a. - stcpen disocijacije, z - broj istovrsnih

jona

molekula elcktrolita.

U

nascmprin-ycmje:

c(Na2S04)

=

0,05 molfl

X= 70

=

0,70

z ( N a ) ~ 2

z ( S O ; - ) ~ l

c

S O ~ - ) ~

0,05 moW·0,70·

~

0,035 moll

c (Na ) 0,05 mo I1·0,70·2

~

0,070 molil.

Pdmjer

2;

Naci

vezu

izmedu

konstantc disocijacije i stepena disocijacije

za

rastvore slabih elektrolita.

ReScnje: Neka slabi

elcktrolit

dlsosuje

a

dvajona:

AB

t:; A+

+

B-.

K011stanta ravnoteie je:

.

c(A') ·c(B-)

K -

, c (AB)

gdje su u izrazu ravnotelne kocentracije.

1z

jednaCine

uocavamo da je:

gdje je c kocentracija raslvoril. Dalje je:

c(AB) ~ c -

ex

c ~

c(l-

a

Uvrstavanjcm ujednacinu

(1) dobivanl0:

a? .

K ~ = _ · c .

i a

(I)

113



Ova jednaCina Poyczuje konstllntu disocijacije i stepen disocijacijc za

stahe

elektrolite i poznata je kao Ostwaldov zakon razblazenja. Aka

je

stepcn

disocijacije

vcoma mali onda so·moze

pisati:

Uocavamo

da

smanjenjem koncentracije raste stepen disocijacije.

Primjer 3. Stepen disocijacije sireetne kiseline

Cija

je

koncentracija 0,1

mo1J1

iznasi 1,32

%.

a) kolikaje konstanta disocij(lcije sircetne kiseline,

b) pri kajaj ce koncentraciji sire-etne kiseline njen stepen disocijacije iznasi1.i 30%?

RjeSenje:

c ~

0 1

moll

a = 1.32 % = 0 0132

a)

K, b c =? za = 0,3

a)

K

= 2 ~ = (0,0132)' ·O,lmolll =176.10-5 r r ~ < J 1

l -a 1-0.0132 ' 1 .

Napomena:

kora

identicall rczlIltat hi dobili

aka

bi

pisali

izraz

Kc

=

i f .

b)

Primjer

4.

Imamo

rastvor

sireetne

kiseline. Kako

CC

nn

ravnotezu

utica i

d o d v m ~ e natrij-acetata (CH,COONa)?

a acetaia

RjeScnjc: Disocijacija sire-cIne kiselinc moze se prikazati jcdnaCinom:

Cl ,COOH ;:; CH,COO' +

H'

CH

3

COONa

;:;

CH

3

COO'

+

Na+

Rastvor acetata ima zajednicki jon CH

3

COO" 53 rastvorom sircetnc kiseline.

Zbog toga ce se, prenm Lc Chatelier-ovom principu, ravuoteZa pomjeriti ulijcvo,

11

smislu

suzbijanja disocijac\jc. Ova

suzbijanje

disocijacije slabog elektrolita

prisustvom jakog elektrolita

sa zajednickim

jonoro se naziva efekat zajedniCi{og

jona.

P WDUKT TOP/VOST

U zasicenom mstvoru koji je u dodiru sa evrstom fazom (talogom)

rastvorene snpstance, postoji

rnvnoteza

izmedu supstance u rastvoru i

iste

supstance u taiogu. Ncka je,

a

primjer, raslvorem .supstal1ca malo

rastv·orljiv

elcktrolit AgBr. Tada zasiceni rasivor sadr?:i jone srebra

i

broma:

114



AgEr

::.; Ag+ + Br-.

Za proces disocijacije malo rastvorljive soli lUoze se primijeniti zakon

0

djelovanju masa. Ravnoteia

se

uspostavlja kada

je rastvOf

zasicen. To znaGi cIa u

tc'llogu (CVfstOj

fan mora biti

odredena koJie-ina Cvrste neotopljcnc soli.

Koncentracija jona u talogu je konstantna veliCina neovisna od koliCine taloga. To

mati da konstanta ravnotez.e zavisi od

koncentracije

jona u

laiogu,

pa mozcmo pisati:

Ova konstanta

se

zove produkt topivosti. Konccntracija

jona

malo

mstvorljivog

elektrolita.

koji se nalaze u njegovom ?.asiCellom rastvoru, konstantna je

vri ednost za datu temperaturu.

Primjer

1. Produkt topivosti C : 1 S 0 ~ na temperatuti 25°C

17.nosi 6,1·10 5

111ol/1)2. Kolikaje topiyost (rastvorljivost)

tc

soli u vodi

?

Rjdenje:

Jonizacija

so

4

moze se

prikazati jcdnaCinom:

Produkt topivosti kalcij-sulfataje·

Iz·

jednaCine jonizacije vidimo da

je konccntracija

lona Ca

2

+

jednaka

konccntracijijona S O ~ - .

Uvrstavanjem u

gomju

jednaCinu

dobivamo:

K,oCCaS04) ~ c (Ca

2

) =

6,1·10'5 (mo111)';

odnosno:

c (Ca

2

)

=

7,8·10,3

mol/I.

TopiYost soli na d'ltoj tempcraturi mjcri se na osnovu

konccntracije

njenog zasiCcnog rastvora.

Prcma

tome topivost CaS04

iznosi

7,8 .10-

3

mal/L

.

Prirnjcr

2. Topivost olovo(II)-jodida u vodi, na l.cmperaturi 25°C,

iznosi

1,265.10-

1110111.

Koliki

je

produkt topivosti olovoClI)-jodida na toj tcmperaturi

?

RjeSenje:

Jonizacija Pbh maze

se

prikazatijednacinom:

PbJ, ;:; Pb

2

, + 2T.

115



Topivost (rastvorljivost) supstance, na datoj temperaturi, odred10e se na

osnovu kOllcentracijc

njcnog zasicenog

rastvora_

C CPb2+) ~

1,265·10·'molil.

Iz jednacine jonizacije 'vidimo da je kOllcentracija jona joda dva pula veta

od konccntracije jona olova:

c

r)

~

2.1,265.10.

3

mol,1

2,53·10'; moll

Produkt topivosti soli je:

Primjcr

3. Da li ce se izdvojiti

talog srebro-bromida

AgBr

aka Be

iZIlJijesaju

iste zaprcmine rastvora AgN03 i KEr

? Produkt topivosti

AgEr,

na

s o b U ( ~ i

temperaturi

iznosi

4,4.10-

13

(mol/lf

Polaznc

koncentracije su 10-

4

moUL

Rjdicnje:

Srebro-bromid

Se talozi premajed:nacini:

AgN0

3

+

KEf .

AgBrl

+

KN0

3

.

Jonizacija

AgEr

se

moze prikazatijcdtmcinom:

Potrebno jc naci koncenlTaciju jona srcbra i broma poslije mje.sanja

Ukoliko jc proizYod konccntracija till jona ved od produkta topivosti pojavit

cc

se

talog. U

protivnom

nece

Posto je zaprcmina

dobivene

smjese d\'u

pUla

veea

od

zaprcmine svakog od

upotrebljenih rastvora, koncentracija svakog jona bi6e dva puta manja nego kod

poJnzuih rastvora

(predpostavlja.mo

da

je

stepen jonizacije KEr

i AgN0

3

jednak

jedinici).

c(AgNO,) ~ crAg') ~ 2,,10-

4

molll ~ 5· W-

5

molll

2 .

cCKEr)

clEO .1:.. O ~ 4 mol 11 5,)0

5

moll .

2

Proizvod konccntn](jja je:

Proizvod konccntracija je

vcCi

ad produkta topivosti

i

talog

ce

se pojaviti_

Rastvor.ie

presiceJ:l.

(l0-'1

je

vecc od-.l0-

13

).

116



Primjer

4. Produkt topivosti srebro-hlorilli'lje 1,2_10,;0 (mol/ll U zasiceni

rastvor s r e b r o ~ h l o r i d . a doda

se

toliko kuhinjske soli cia koncentracija NaCI bude3-10-4

mol/I. Koliko puta

6e

se smanjiti koncentracija .lana srebra u rastvom 2 .

Rjcsenje:

Prema jednacini disocijacijc

AgCi

Ag++

cr

i izraz.<-l za produkt topivosti

Kso(AgCl)

~ ; ; c(Ag )-c(Cl") 1,21-10 10 TIlolfl

zakijucujcmo

da su

koncentracije .lana srcbra i hlorajednakc i iznose:

Poslije dodavanja NaCl koji potpuno

disosuje,

premajednaCini:

NuCI . ::;

Na+

+ cr

pojavit ce se viSak

jOlla

111ora. Zbog toga se remeti ravnote7.8 (prekomcen produkt

topivosti). Produkt topivosti mora osi.ati ncpromjenjcn te ce se stoga smanjiti

koncentracijajona srebra_ Taj dekat

se

zove djelovanje zajednickog jona.

Nova koncentracija jona hloraje:

Posto jc produkt

topivQsti

konswntan,

za

datu tempcrdiuru, onctaje:

c,(Cl').c,(Ag; 1,2·

] rlQ

moll .

odakle je nova kOllcentJacijajona srebra:

c,(Ag; 3,8·10,7 moll .

Odnos

kOllccntracija

jOlla

srebra prije

i poslije dodavanja

NaG

je:

",CAg+)

c,(Ag+)

1,l.lO-

s

molil 9

" - 2 .

3 , 8 · 1 0 ~ moll

1

Koncclltracija jOlla srebra se smaIljila 29 puta poslije dodavanja NaCl. Ako

se u rastvor doda u visku reagens sa kojim se vrsi taloienje, moze

se

postiCi

Pr'JktiCIlO potplmo talozenje

7



Z D CI

9.13.

Napisitejone

na koje disosuju:

a) HCI, HNO" H

2

S0

4

, H,P0

4

;

b) NaOH; Ca(OH)" Fe(OB),;

c) KCI, MgCJ" AIC1,.

R: a) II' + cr, H +NO;, 2H' +50; , W

+Poi

b) Na++OJf,

C a 2 ~ 2 0 I - r ,

F

c

.l++30R;

c)

K+ +

cr,

Mg

2

-

1

+ 2er, Af3+ + 3Cr.

9.14.

Od

ukupno 200 mo1ekula disociral0 je 5

%.

KoUka

ima

disociranili

molekula?

9.15. Izracunati jonske

koncentracije

u rastvoru

KOH.

Konccntracija

rastvora je

0.102 moliI. a stepenjonizacijc 87 %.

R:

KOH

t ;

K' +

Olf, c(Olf)

= c(K') = H =

0,0887

malfl.

9,16, Rastvor kalcij(Il)-hlorida CaCl, sadrii

g

soli u 100 e1\13 rastvora.

Izracunati koncentracije jona hiora

i

kJlcija aka

je stepenjoniz3cije

65 %.

eaCh :;

Ca

2

+ 2er

R:

c(Cn = 0,1171110111;

c(Ca')

= 0,058111011l; c(CaC ,) =

0,09

moll .

9.17. Amonij-hidroksid

Cija

je

koncentracija c

0;;;

0,01 mol/I, ima stcpen disocijacije

4

%.

Izracnnati:

a) kOllcentraciju amonij-jona i hidroksid-jona,

b) koncentraclju

nedisosovanog a m o n i j ~ h i d r o k s i d a ,

c)

kanstantu disocijacije amoni}hidroksida.

R: a) NILOH

:;

NH/ +

OR, e(NH/) =

e(OR) = iJ.·e

=0,0004

mol/I.,

b) c(NH,OH) = c - a e = 0,0096 mol/l,

c)

K,

=

1,6no·

5

moliL

9.18.

Konstantajonizacije

rnravije

kise1inc

HCOOHje

2·10'4 molfl. Kolika

ce

biti

konccntracijajona vodika UHlstvOru cijije stepcnjonizacijc 4 %?

R: c(H") =

0.005

molli.

9.19. Odredi koncentraciju jona zeljeza i hIora u rastvoIU

FeCI}

aka je kancen1racija

rastvora 0,1 moIIl, a stepcn disocijacije soli U OVOID rastvom

65

%.

R: FeC1

3

t ; Fe

h

+3 cr, c(C ,) =

0,195 molll,

e(Fe)+)

= 0,065 moliL

9.20. Odredi koncentraciju rastvara

HNG}

aka

se

Zila

da

je

koncentracija

jona

vodika

0,294

mollI, a stepen jonizacije

84

%.

lIS



R:

c =

0,35

moIIl

9.21. NapiSite izraze za koncentracijsku konstantu disocijacije ovih kiselina:

a) karbonska kiselina H

2

CO}, b) sulfidna kisclina H

2

S, c) fosfatna kisetina H

3

P0

4

,

d) nitritna kiselina INO,.

R:

a) K,

e(W)' ·c(CO; ' )

c(H,CO,)

e(H+).c(NO;)

c( INO,)

9.22,

NapiSi izraze za koncentracijsku konstantu disocijacije ovih orgaIlskih kiselina:

a) nrravlje kiseline, b) sircetne kiseline,

c)

oksaIne kiseline,

d)

butallske kiselinc.

R:

a) K c(H+) ·c(HCOO")

,

c (HCOOH)

b) K ~ C ( : l > C ( C B 3 C O O )

, e(CH

3

COOH )

d) K = c(B")'c(CH

3

CH,.C? "

COO

..:l

, c(CH

3

CH,CH,COOlI ) '

9.23. Konstanta jonizacije sircetne kisclipe je 1,75·10,5 mol/L fl stepen jonizacije

j

(; 0.

Kolika je koncentracija ras1vora kiseline

i

koncentractia jona vodika ?

R: e

=

0,173 maIn, c(Hi

=

0,00171 moliL

9.24.Produkt

tODivosti

k a l c i j ~ k a r b o n a t a

CaCO}

iznosi 1.6-10'8

(mol/it Kolika

je

koliCinska

i

m a s ~ a k o n c e n t r a ~ i j a k a J c ~ j - k a r b o n a t a u vodi

?

R:

c(Ca",)

=

c(COi )

=

i , 2 6 · J O ~

maIn; c(CaC0

3)

= 1,26.10.

4

molfl.

r(CaC0

3

) = 0,0126 giL

9.25. Topivost (rastvorljivost) Mg(OHh iZ110si 2·10"4 mollI. Nab produkt topivosti.

R: c(Mg") n O ~ molll;

c(OR)

=

4 · 1 0 ~

mollI,

KdMg(OHhl =

c(Mg")

'c(OH'), = 3,2·llr

l

(moI/I)'.

9,26.Koliko jc vode potrebno za rastvaranjc 1 g BaC0

3

na sobnoj temperaturi ?

Produkt 10pivosli soli

je

1,9.10''(mol/1)'.

R: c(Ba

2

+)::;:::

4,3.10-

5

molll.Topivost

solije c

=

4,3,10,5

mollI,

n(BaCO,l) = 5,07,10.

3

111011: V=IIGL

119



9.27.Da Ii ce se izdvojiti talog CaS04 aIm se pomijesajll iste zaprcmine rastvora

CaCh i Na

2

S04, Cije su koncentracije O,Olmolfl. Produkt topivosti solije

2,3·lO"(molll)2.

R: c ( C a 2 ) ~ c ( S O ~ - ) ~

0 , ~ l m o l / l ~ o , 0 0 5 m o l l L

Proizvod

konccntracija

jona poslije

mijesanja

je

2.5·10"5

(mo1JI/.

To

je

manje

od

produkta topivosti. Taiog

se

l lde

izdvajati.

9.28.Produkt topivosti PbCh iznosi 2·W-

s

(mol/I)3. Koliko se grama olova (u obliku

jona

nalazi

u

250

ml

zasicenog rastvora ?

R: 0,9 g.

9.19.Koliko

grama PbSOI, moie cia se

rastvori ujedllom titru vade? Produkt topivosti

soli

iZilosi

2,3.10·

8

(mollly".

R:

c(Pb'")

~

U2·lO"moVL U rastvomje c(PbS0

4

) ~ 1,52·10,4 molll,

n ~ c V ~ 1,52-10,4 mol, l l l ~ n · M ~ 0,046 g,

9.30.Produkt topivosti AgCl iznosi 1.21.lO,lO(moVI)'. Kolika je topivost AgCl, tj.

koncentracija zasicenog rastvora ?

R: c(AgCl) ~ 1,I,W's moln.

9.31. Produkt iopivosti AgBr iZllosi 2,5.10.

9

(molll)2. Koliko gr lrr1.1 AgBr ce se

rastvoriti

u:

a)

11

vodc,

b)

51

vodt::?

R a) 0,0089 g;

b

0,044 g,

9.32.Da

l i

ce se izdvojiti

taIog

Agel u

rastvoru

koji

nastanc mjcsanjem

1 ml

rastvora

NaCI konccntracije 0,001

molll ll

rastvora

AgNO"

konccntracije 5.10.

5

molll?

Produkt topivosti soli

je

],21· ]Q',o(molll)',

R: Proizvod koncentracije jona u rastvom

jc

5·1O·

1l

(mol/lf To je

manjc od

produlcta topivosti. Talog se nece .izdvajiti )

JONSKI PRODUKT

VO E

Hemijski

(;ista

vada je slab elektrolit

i

jonizira prema sljedecoj jednacini:

H

2

0 -> W+OH,

Prema

zakonu 0 dcjslvu rnasa Konstanta ravnotcz.c je:

120



gdje su c H) i c(OR) ravnotezne koncentracUe jona i C(H20) ravllotezl1a

koncentracija

ncjonizQvane vade. U 1

litru

vade

ima

55,3

mola

vade

na l.cmperaturi

25"C. Aka to uvrstimo

ujednacinu

dobicemo daje:

Ova konstanta se naziva

jonski produld

vode. U Cistoj vodi na temperaturi 25"C

je:

c(l-1) ~ c(OH)

~

],10,7 moln,

Koncentracija vodikovih

i

hidroksilnih .lana u vodenirn rastvori.ma

elektrolita

koristi se kao kriterij za

odredivanje kiselosti

odnosno

bazicnosti

elektrolita. LogaritnriraI\jem

izraza zajonski

produkt vode dobivama:

log [c(H').c(OH')j log J.lO''',

log

c o n

+

log c(OH') ~ -14

i·

-I)

-log c(H") - log

c(OR)

~ 14

Vrijednost

negativnog logaritma koncelltracije vodikovih jona

predstavlja

pH, 11

vrijednost

negativnog logaritma

koncentracijc

hidroksidnih jona

pOR

vrijednost:

pH - log c(H}

pOH -log

«OR)

pH + O ~

14.

Za

razliCite 'VTijedn<?sti

pH

i

pOR imamo:

p ~ 7

pH<7

pH>7

p O H ~ 7

pOR>?,

pOH<7,

sredina

je neutralna,

sredina

je

kisela,

sredina

je

bazna.

Primjer

1.Treba izracunati

pH

VOdCllOg

rastvora

Hel

cija je kOllcentracija

2.10

4

molll.

RjeSeoje:

c(HCll ~ 2·]0- ' moll

p ~

?

Hel

jc jaka kiselina

ito

mati

daje

potplmo jonizov3na odnosno daje:

c o n

c(He )

~ 2 · 1 ~ molil

pH

~

l ogcon

_ l o g 2 · I 0 4 ~

3 7

Doprinos

koncentracije vodikovih jona

zbog

disocijacije vode

je

neznat,ill

i

ne treba ga uzimati

U obz1r.

121



Frimjer 2. Vodeni rastvor NaOH lma koncentraciiu 1.10-

4

moill. Kolikl je

pH i

pOH

rastvom

? -

Rjdcnje:

C(N8QBJ_'-

1,

O ~ mo1n

pH,

pOH

--?

Jemi ~ su prisutni zbog disocijacije vade. KoliCina OR" jona

nastalih

joniz3cijol11 vode zanemarljiva je

U

odnosu na kolicinu jona nastalih joniZ:'lcijom

NaOH

kOj8 je

potpuna, te je:

rastvora.

c(OR)

- c(NaOH) -1·10" mo1fl

pOH·'

-log

c(OH-)

-log 10 - 4

pH+pOH-14, pH=14-4=10 .

Primjer 3. U 500 ml

vade dada

se 0,8

g

NaOH. Izraclmati

pOH

i

pH

Rjesenje:

m(NaOH) =

0,8

g

V=

500

ml=0,51

M(N80Hl

=

40 glmol

pH=

?

pOH=?

gdje je:

Prvo cerno naCi

koncentraciju NnOH,

n

c(NaOH)

--

V

m

M·V

o

a

,

C>

=O,04rnolll'

40g mol·0,5l

Koncentracija Off jona moze

se

naci

iz

izraza:

c(OR,) = ""c(NaOH}z,

a

-

stepenjollizacije, koji

i2.11osi

1

i

z - braj hidroksilnih jona koji naslaje jonizacijom jednog molekula, a koji u nasem

primjeru iznosi

1.

c(OR)

=

l·c(NaOH)·l

= 0,04 molll;

pOR = -log

c(OR) = -log 0,04 = 1,4;

pH = 14 - paR = 12,6.

Primjer 4.

Konccntracija rastVora sulfatne kiseline

je

2.10.

3

moM a stepen

jonizaci je 95

%.

a) koliki

je pH

i

pOH

ras(vora

?

b) koliko vodikoyihjona ima u 1 ml rastvora'Y

122



Rje.scnje:

e

~

2·10,3 molll

a=95 =O,95

Y.=_Lml -

0.00

II

a)

pH - ?

paR ?

b)

N(t i ) ?

a)

Kiselina

jonizuje premajednaCini:

H

2

S0

4

7

2

ff

+ S O ~ - . pri ecmu je broj vodikovih

jOlla,

nastalih

jonizacijom

jednog

molckula,

Z

2.

c(H} = ",·c(H')·z = 0,95.2-10.

3

mol I·2 = 3,8·10-'mol 1,

pH -log 3,8.10.

3

= 2,42,

pOH

= 14 - 2,42 ~ 11,58.

b) Da bi

nash

broj

jona koristiCemo definiciju

koliCine supslance i

koliCinske

koncentracije:

n N

C n

V N

A

ntH')

~

e(H} ·V = 3,8.10.

3

molfl·O,OOll =

3 8 · 1 0 ~

mol;

N(H')

= n(H}·N

A

= 3,8 mol· 10"'·

6,022·10" mOrl

= 2,29· 10

18

Primjer

5.

Izrac-unati koncentraciju

rr-

i

Of[

jona ako jc:

a)

pH=8,6

b) pH = 3,4.

Rjesenje:

a) pH = -log c(H+),

c(H') = lO-pH =

1O.

s

,6

= 2,5.10-

9

molll,

b) c(H+) = lO-pH = 10.

3

,4 = 3,98·10"molll,

crOW)

Napomena:

Na

depnom racnnaru

'\Tijednost

koncentracije iz poznatog pH

nalazimo ovako: Nekaje kao u gomjcm primjeru, pH 3,4.

Tn

vrijednost unesemo u

racllllar

sa predznakom minus, (-3,4), plitisnemo tipkn

TNV (iIi

2 nd) a zatim tipku

log. Dobicemo iznos 3,9·10-4

sto

predst<rylja traZ,enu Vlijcdnost.

123



Primjcr 6 Izmcunati

pH

rastvora koji se

dobije

mjesanjem:

a) 25 ml 0,01 mol/tHCI i

50

m1 0,02 moll NaOH,

b)

25 m1 0,1 mol/IHCI i 50 m1 0,02 mol/l NaOH.

Rjdcnjc: Rastvor koji

se dobije mijdanjcm jake

kiseline

i

iake baze

mOL,e biti neutralan

ako Sli kisclina i bala

u ekvivalentnim och'1osim'a. Aka

je

kise1ina

dodana

U sliviSku

raslyor jc kisco,

a alm

.Ie baza

dod::ma u

suvisku rastvor

je

bazan.

.

Pouebno je

izracunati kolicinu (broj

ll101ova)

i kiseline i baze

u rastvoru.

a) Y(HCI)

~ 25

ml

~

0,025 I

c(HCI)

~

0,0l molll

Y(NaOH)

~ 50

m 0,05 1

gill.< Ql: l

om

mol/l

p ~ ?

Pri mjeSanju dolazi do reakcije:

Hel

- NaOH -)-

NaCl. +

H

2

0

Broj molova HC1 i NaOH je:

n(HCI) c(HCI)·Y(HCl) 0,01 mol/I·0,0251

2,5'10,4 mol

n(NaOH)

~

c(NaOH)·

V(NaOH) ~

0,02 mol l·0,05

I O,OO

mol.

Vidimo da U

sllvisku

i1ll3mo NaOH

lj.

;, n(NaOH)

~

n(NaOH)

~

n(HCI)

~ 0,001 mol ~

0,00025 mol

~

7,5· 10

mol.

Koncentrdc.ija NaOHje:

lin

c (NaOH)

~

--

Y",

gdje

je ukupna zapremina

Y"k ~

Y(HCI)

+

Y(NaOH)

~ 0 075 I

Daljeje:

c(NaOH)

~

0 0

I mol/l

c(OR)

~

",·c(NaOH)·z = 1·0,01 molll· = 0,01 molll

pOH

-log

c(OR)

~ 2,

p H ~ 1 4 - 2 ~ 1 2 .

b)

Y(HCI)

~

25 ml

~

0,025 1

c(HCI)

~ 0,1

moll

Y(NaOH)

~ 50

ml

~

0,051

c(NaOH)

~

0.02 molll

pH=

?

124



Postupak radaje kao pod

a):

n(HCI)

~

e(HCl)·Y(HCI)

2,5·10,3 mol,

n(NaOH)

~

e(NaOH)·V(NaOH)

~ 1·10" mol.

Vidimo

da je

u suviSku

HeI,

c,

n(HC1)

~

n(HCI) - n(NaOH)

~

I,5·IO"mol,

e(HCI) ,c,u(HCI)

Y""

1,5·

10-'

mol =0 02 mol 11

0,0751 ' ,

c(H') c(HCI) ~

0,02

moll ,

pH =

-log

e lf)

1,7.

Primjer

7,

U 400 mI rastvora natrij-hidroksida koncentracije I moll doda

se

100

mIl

%

rastvora sulfatne

kiseline.

Koliki

ce

bid

pH

rastvora ?

2 NaOH + H,S04 > Na,S04 + 2 H

2

0,

Jonizacijaje potpuna

Rje enje:

V(NaOH) ~ 400 mI = 0,41

c(NaOH)

~

1 molll

V(H,S04) ~ 100 ml ~

0,1

I

llli: ,SO,) - I

%

= 0,01

p H ~

?

Prva cemo

naci kolicinsku

koncentraciju kiseline.

Post.a

nije

data gustina

smatracemo daje 1 glem' odaosno

100

gil. .

w·p

c H , S 0 4 ) ~ M

0,01.1000gll_0102

1

-

mali,

98g/mol

n(NaOH) = c(NaOH),Y(NaOH)

~

1 mol/l·0,41

0,4

mol,

n(H,S04) = e(H,S04)·V(H,S04) ~ 0,102 mo11 ·0,11 ~ 0,0102 mol.

1z

jednacine neutralizacije je:

n(NaOH)

n H,

S0

4)

2

2,

n(NaOH)

=

2 n(H,S04).

Vidimo daje za neutralizaciju 1 mola kiseline potrebno dva puta vise baze.

Ekvivalent za 0,0102 mol ~ 0,0204 mala baze. Ostatak baze je:

c, n N a O H ) ~

0,4

mol-

0,0204

mol ~

0,3796 mol,

125



c NoOH) = O 3796mo/ 0,76 mol

II,

0 5 l

c(OH) = c(NoOH) = 0,76 mol 1,

pOH

= •

log c(OH') = 0,12,

pH = 13,88.

Primjer

8. U 100

ml

vode uvede se 33,6

cm

3

gasovitog

BCl

na temperaturi

27°C

i

pritisku 101,3

kPa,

Zatim se doda 0,1 g evrstog KOB. Koliki je

pH

rastvora ?

Uvodenjem gasovitog hlora

i

KOH ukupna zaprernina rastvora se

neznatTIo

mijenja.

HCI + KOH

->

KCl + H

2

0

JoniL'1cija je potpuna

Rjescnjc:

V(rastYora) =

0,11

V(HCI) =

33,6cm'

= 0,03361

T

=

273

+

27

=

300

K

p = 101,3 kPa

illK.Qllt=

0"Lg

pH= ,

Treba naCi brqj

111010va

KOB

i Hel.

n (KOH) = m(KOH)

M(KOH)

O,lg 1,78.10-3 mol.

56,lglmo]

Broj molova

HCi,

S obzirom da je gas,

naCi

cemo iz jednacine

gasnog

stanja:

n'HCl) pV

\ RT

101,3kPa' 0,0336] • = 1364, 10'3 mol

8,314J/molK,300K ' ,

U suviskuje KOH:

iln(KOH) = n(KOH) -11(HCl)

= 1,78, lO mal-

1,3364·10" mol = 4,18·10"mol,

c(Oll') = c(KOH)'= 4,18·]0" main,

pOH = • log c(OH') = 2,38,

pH

=

14 - 2,38 = 11,62.

Z D C]

... 9.33.

Izracunati

pH rastvora

aka

se

U300 ml

rastvora nalazi

).

mg

n jona.

R:

2.

126



9.34. Koliki je pH rastvora kada se 11

501l ml nalazi

1,7

mg

OR jona.

R:

]0,3.

9.35. Rastvor

HeI

irna koncentraciju 0,001 mollL lzracunati koncentraciju svih

jona U-

ovom rastvom

i

pH rastvora.

R:

c(lT)

= c(C ,) = 0,001 molll,

c(OH') = 1·IO,ll moll];

p H ~

3.

9.36. 400 rul rastvora sadlii 0,032 g NaOH. lzracunati kcnccnlracije svih jona

rastvoru

i pH ovog rastvora.

R:

c(OR) =c(Na')=2·IO,3 molll;

c(H')=5·IO,J2

mo

lll; pH=ll ,3.

9.37. Kolikaje koncentracija W i Oll'

jona

aka je pH rastvora:

a)

6,1; b) 9,7 y

R:

a)

c(H'j

= 7,94.10" molD.

c(OR)

=

1,26·10" molll,

b) c(H') = 2·1O,JO molll; c(OIf) = 5.]0.

5

mo]11.

9.38. Nab koncentraciju W i

OB' jona

ako je

pOH

rastvora: a) 3,5; b) 10,2.

R: a) c(OH) = 3,]6·10,4 molll, c(ll') ", <.16·IO,JJ mol/l

b)

c(OH)

= 6,31-lO''' main, c(H+)

=

1,58·1rr ' moill.

9.39.

Da

Ii je sredina kisela iii bazna ako je:

a) c W) = ]·10" mallI,

b)

c(OR)

=

[·10"

molD,

e) pH = 3,2,

d) pH = 8,5,

e)

pOR = 1,7,

f)

pOH=

9,8?

R:

aJ

neutmlna, b) kisela,

c)

kisela,

d)

bazna,

e) bazna. f)

kisela.

9.40. U 10 m1 rastvora nalazi se: a) 9,2·10

15

H'" jona, b) 8,5-10

18

OH-jona. Izracunati

pH

ovih rastvora

R: a) 5,82, b) 11,15.

9.41. Koliko jona H-I-

i

OH-

Se

n ~ l z i u 50 ml rastvora

koji

s3drb I rug NaOH

?

R:

1,5].10J9 OR jona, 6,02.10

11

W jona

9.42. U 100 ml vode se dada 50 g

12 %

IT

2

S0

4

(p 1,21 g/ml). Izraclluati

pH

ovog

rastvora

R:

pH

=

0.067.

127



9.4-3. Rastvor

fosfalllc

kiseline ima koncentraciju ad

Imolil.

Stepen jonizacije

kiseline u

ovom rastvoru je

85 %. Izraeunati pH i

pOH

ovag

rastvora,

R:

pH ~

3,59, pOH

~

10,41.

9.44.350 ml rastvara sadrZi 0,7

g Ca(OHh.

Izracunati

pH

j

pOR rastvora

aka stepen

jonizacije kalcij-hidroksida

iznosi

85 %.

R: pH ~ 12,66, b) pOH = 1,34.

9.4-5.

U kojem rastvoru se nalazi

viSe W j011<'1:

U

10

ml 0,02 moll Hel

ili 50 ml 5_10-

4

moUIH SO ?

R: 8 puta vise u rastvoru HeI.

9.46, Za odredivanje koneentraeije CO, koristi se rastvor KOH. Na etike i boee pise

da

rastvor

ima koncentraciju

od

0,02

moW.

:M;ierenjem pH ovog rastvora utvrdeno

je

da

on

iznosi

11,3.

Da

I i

jc tacan natpis

na

bod?

R: Nije, jer je stvarna koncentracija

KOH

0,002

moUl.

9.47,

Ako se

pomje,a

10 ml

0,002 molll rastvora Het i

10 ml

O,OOlmolll rustvora

Ca(OH)" izracunati pH dobivenog rustvora.

9.48.

100

ml ra"tyora NaOH koncentraeije 0,002

moUI

apsorbira

se

1,12 dm'

gasovitog hlora pri normalnim uslovima.

Izracunati

pH rastvora nakon apsorpcije

Hel

pod predpostavkom 'da

se

zapremina rastvora nije

nrijenjala.

R: 0,302.

9.49.

Izraeunnti pH rastvora koji se dobije mijesanjem

27

em' vodenog rastvora

HCI

koncentracije 0,163 mrnolJl sa 14 em

3

rastvora nitratnc kiseline dvostruko manje

koncentracije.

R:

3,9.

9.50. Izraeunajte pH rastvora koji se dobije rnjcSanjem 13 em

3

sulfatlle kiseline

koncentracije D,Oll molll sa 22 em

3

rastvora natrij-hidroksida koncentIacije 0,025

moill.

9.51. Izr3cunati pH rastvora koji se dobijc mjesanjem 13,2 em

3

Hel koncentracije

0,027 molll sa 18,4

em

3

srebro-nitrat1

koncentracije 0,018 mollL

Het

+

AgNo,

->

AgCI

+

H,O.

128



9.52, Izracunati pH mstvora koji se dobije mjesanjem 14,2 ml rustvora HCI

koncentracije

0,051

molJl, 12,2

ml rastvora

HN0

3

koncentracije

0,17 molll

i

19,8 rul

rastvora NaOH koncentracije 0,12 molli.

R; 2.

9.53. Koliki

je

pH

rastvora cijanidne

kiseline

HeN Cija je koncentracija

1 mol/I, a

konstanta disocijacije 7,9.10-

10

malfl. HeN :; H"

+

eN-

R: e(H') ~ e(CM). Ravnoteina kOlleentraeija e(HCN) ~ e, - e(H'),

g<\ie

je e, ~ 1

molll pocetna

kOl1eentracija. Ke e(H+ ): ,e(H )

2,8'10,5 moll , pH

4,55.

l-e(H )

S obzirom da je u pitanju slab elektrolit

do

istog rezultata dolazimo i

primjenom mona razblazenja:

K = a · C.; e(H') a·e; pH ~ 4,55.

9.54. U

rastvoru mravlje

kiseline

Cija

je koncentracija

1

molfl izrnjeren

je

pH =1,80.

Kolika je konstallta disocijacije rnravlje (metanske) kiseline.

HCOOH :; H +HCOO'.

R:

e(F) ~

c(HCOO,)

~

1,58·10";

K o ~ 2,5·lO'4 molfl.

9.55. Izracunajte pribliino koncentraciju

rastvora

etanske kiseline u kojoj

je

1 %

kiseline disociralo, a konstanta disocijacije K 1,75.10-

5

molli.

R:

K=a'·c; e=0,175molll; p H ~ 2 7 5 .

9,56. Izraeunnti

pH

rastvora sljedecih organskih kiselina i baza

Cija

je koneentracija

0,1 molfl:

il) etanska kiselina, CH,COOH, K =

1,8.10,5

molll,

b) antinobenzoeva kiselina, C,H4NH,COOH, K 1,8 ·10" moll ,

c)

benzoeva,CoH,COOH,

K

~

6,6,10,5 molfl,

d) fenilsircetna, C"H,CH,COOH, K ~ 4,9·lO" molfl,

e)

mlijecna, HOCH(CH,)COOH, K = 1 3 7 . I O ~ molfl,

f)

anilin, C"H,NH"

Kb ~ 3,8.lO'10 m o U ~

g)

benzilamin, C"H,CH,NH"

Kb

~

4,2.10,5

molfl,

h)

etilamin, C,H,NH"

~ 4 2 . 1 0 ~ moll ,

i)

piridin,

C;H5N,

Kb

~ l ,nO

moll .

R:

a) pH= 2,87;

b p H ~

2,87;

e p H ~

2,59;

d p H ~ 2 , 6 5 ; e p H ~ 2 , 4 3 ;

f)

pOH

~ 5,2 pH ~

8,8;

g

pH

~

11,3;

h)

pH

~

11,8;

i)

pH = 9,1.

129



10. OSMOTSKI PRITISAK

Molekuli rastvorene supstancc u razblaienim rastvorima se ponasaju kao da

se na dataj temperaturi i konstantnoj zaprcmini nalaze u gasovitom stanju. Za njih se

maze takode primijeniti jednaCina gasnog stanja'

11

p

V

~

nRT

adnaSl1a

p

RT.

V

Kako je u rastvorima adnos kolicine rastvorene supstance

i

zaprcmine

rastvora koliCinska koncentracija rastvora c, to je pritisak:

1 t ~ c R

T.

Pritsak n se naziva osmotslii

i

zavisi sarno od broja ccstica u rastvoru nn

datoj

temperaturi. Zakonje dao Van't Hoff

i

\'azi sarno

za

razblaZene rastvore.

Kod elektrolita

je

zbog jonizacije pri

isto.1

koncentraciji rastvora broj

cestica

yeti

nego

kod rastvora elektrolita:

1 t ~ i c R T .

gdje je

i

Van't Hoff-av broj. Izmedu koeficijenta i, stepena jonizacije

Cl i

broja jona v

na koji

se

raziaic molekul

e1eKirolita,

postaji

ovisn05t koja

je izraiena

jednacinom:

i ~ ' ( v - l ) + l .

PomoCu

date jednaCine mozerno izracunati stepen jonizacijc, broj jona na

koji se razlazc rnolekul, zatim odrediti molekulsku rnasu itd.

Za

rastvor neelektrolita

stepenjonizacije je jednak

nuli

Ie jc i ' 1.

Primjcr

1. U rastvom nekog proteina masene koncentracije

40 gil

izrnjeren

je

osrnotski pritisak od

1603

Pa pri temperaturi od

25°C.

lzracunati molekulsku masu

proteina.

RjeSen,je:

p ~ 1603

Fa

~

1,603

kPa

T

~

273

+

25

~

298 K

l. _±Q.gLj

M ~ ?

Imamo rastvor neelektrolita. Da bi nasli molekulsku masu trcba izracunati

kolicinsku koncentrd.ciju;

1t

~ 6 3 k P a ~

6 47.10-

4

moll

I.

8)14 J molK·298K ' .

c

RT

Posto

je

poznata rnasena koncentracija ondaje

1Z

poznate veze

y:=

C :tv1

130



y

40g/l

,

M ~ - ~

~ 6 1 8 2 4 g l m a L

c

6,47·10 4g/mol

lV apomena:

U jednaCini gasnog stanja

pritisak i zapreminu treba

izraziti

u SI

jedinicama, tj. pritisak

II

paskIt1ima (Pa), a zapreminu u m

3

.

Ukoliko S0 z a p ~ c m j n a

izrazi u litrima (l) onda pritisak treba izraziti u kPa. jer se tada vrijcdnost prorzyoda

pV ne mijenja

kPa.J '

10

3

Pa·lO-

3

m

J

;;; ;

Pa·m

3

.

Primjer

2. U rastvoru nekog clektrolita

koncentracije

0.05 molll pri

temperaturi

27°C,

izmjeren je osmotski

pritisak 370 kPa. Na

koliko

jona jonizuje

e1ektrolit ako je jonizacija potpuna ?

R,jdcnje:

c ~ 0,05 maIn

T ~ 2 7 3 + 25 ~ 293 K

P ~ 370 kPa

((=100 =1

v=?

Da

bi nash broj jona na kqje jonizuje elektroli1 mormno

nati

koeficijent

i :

. 1t

~

370kPa

= 2.96.

cRT

0,05 maJ.8,314 J molK· 293 K .

Uvrstavanjem u jednaCinu:

i C/. (v

-1)+1,

dobijemo

daje

v = 3.

Primjer 3.

Koliki.ie

oSll1otski

pritisak u rastvom na temperaturi o d ? ~ C :

.

a)

2% rastvora sulfatne kiseline cija gustina

iZllosi 1,25 glcm

3

, a stepcn Jomzaclje

95%.

b) 1% rastvor fosfatne kiseline cija gustina iznosi

1,1

gJem

i stepenjonizacije 28%7

RjeSenje:

a) w ~ 2 ~ O ,

p ~ 1,25 g c m 3 ~ 1250 gil

a = 95

= 0,95

T ~ 298 K

M - 98 g/mol

n=?

H

2

S0

4

- 2

H'

+ SO;-.

Eroj jona na.koje jonizuje sulfatna kiselinaje 3, je:

i ~

a

v - 1)

+

1 0,95

(3 - I +

I ~ 2.9.

13l



Da bi nasli osmotski pritisak. moramo izracunati kolicinsku koncentraciju:

w·p 0 02·1250g/1

c = = 0,255 moll 1

M

98g mol

n =

i

e R T =

2,9·0,255

molil·8.314 J/molK

·298

K =

1832 kPa.

a)

W '

1

=0,01

P = I, I wem' =1100 gil

a=28%=

0,28

T = 298 K

M= 98

glmol

n=?

Broj jona na

koje jonizuje fosfatna kiselina je 4 te je:

i = 0. (v -1) + I = 0,28 (4 -1 + 1 = 1,84.

KoIiCinska konccntrac\iaje:

pw IlOOg/l.O,OI

e

0,1

12 moll I,

M 98g mol

1t

=icR T = 1,84· O,1l2molll· 8,314) ImolK· 298K = 511,7kPa.

Primjer 4. Koliko

molova

neelektrolita

treba

cia sadrZi 5 I rastvora cia bi

bio

izotonican (da ima isti oSlllotski pritisak) kao i rastvor

b r i j ~ h l o r i d na istoj

temperaturi,

koncentracije

0,05 mol/l Cijije s t e p e n j O d z a ~ i j e 88

?

Rje,enje:

V,

=

51

C,

= 0 05 molll

a. = 88

%

=

0.88

N

1

:= ?

VeIiCine koje karakterisu neelektrolit oznacili smo sa indeksom

1, a

elektrolit sa indeksom 2.

132

nl

cjR T

1T2=i

c

2

RT

BaCl,

- Ba

+2 cr

.

(neelektrolit)

(elektrolit)

Posta

SU

osmotski pritisci isti ondaje:

v = 3 jona),



i

=

0.

(v

-1) + 1 =

0 88

(3 - I

+

1 = 2.76.

Daljeje

C,

= i ·c, = 2,76 ·0,05 mol l = 0.138 molil.

Broj molova neelektrolita je:

ill

=

Cl

V

j

=

0,138

moUl·51

=

0,69 mol.

ZADACI

10 1 Koliki je osmotski pritisak se6era u vodi na temperaturi 20

0

e ako je maseru

udio

Secera

u rastvoru 0,5

?

Predpostavimo daje gustina 1 g/cm

3

M = 342

glmol.

R: TI =

35,6

kPa.

10.2.

Vodeni rastvor sadrzi

4.5 gil

nepoznate supstanee. lzmjerenje osmotski pritisak

4000 Pa na t =

O c.

Kolikaje molekulska masa nepoznate supstance '/

R: TI

= cRT

.L

R

T, Mr = 2550.

M

10.3.

Kolikije osmotski pritisak

na

temperaturi

25 C sljedeCih

rastvora:

a)

saharoze C

12

H Oll,

Y

= 10

gil,

b)

glikola

C,ELt(OH) Y

=

2 gil,

e)

karbamida CO(NH,h Y

2 gil,

d)

glicerola C

3

H

5

(OH)3, y = 3

gil.

R: a) 72,4 kPa, b) 79,9 kPa, e) 82,6 kPa, d) 80 8 kPa.

lOA. Koliki je osmotski pritisak KCI koncentracije 0, I molll

ako

je stepen jonizacije

80%.

R: 407,5 kPa.

10.5.

Koliko

mala

neclektrolita treba

da

sadrZi 1 1 rastvora da bi njegov

OSlllOt9ki

pritisak bio jednak kao kad rdstvora nitratne kiseline koncentracije 1 malll

Ciji

je

stepen jonizacije 80 %?

R: 1,8 mol.

10.6.

U 1 I rastvora

KCI

rastvorcno je 5 g

soli.

Njegov osmotski pritisak je

304 kPa

na

18'C. Kolikije stepenjonizacije?

R:

87,2

%.

133



10.7. U

rastvoru cija je

koncentracija 0,05 moIll na temperaturi od

O°C,

osmotski

pririsak iznosi 374,9 kPa. Na koliko jon a disosuje molekul elektrolita?

R: 3 jona.

10.8. Ras1vor neelektrolita Cijaje molarna masa 18 glmol

sadrii 15

g supstance na

I I

rastvora. Taj f'dStvor

je

izotorrican

sa

rastvorom NaCl koji sadtii 2,64 g soli u 1 I

rastvora, Koliki

je

stepcnjonizacije

soli ?

R: 85%.

10.9. Rastvor u

kome

je maselu udio saharoze 3,42 izotonkan

je

sa rastvorom

rafinoze u

ko.1oj

je maseru udio rafinoze

5,96 %. Ako

je rclativna molclmlska masa

saharoze

342,

kolikaje relativna molekulska masa rafinoze?

R: 596.

10.10. Rastvori neelektrolita sadrZc:

a) 3 gil rast\ orene supstance pri tempcrnturi 27°e, pri ceml1 pokazujc osmotski

pritisak

2,49

bara,

b) 3 g

rast\'orene

supstance

u

500 cm

3

rastvora

11a

tempcraturi

12°C, pri ccmu

p o k a Z l ~ l e

osmotski pritisak od 0,415 bara.

Kolike su molekulske mase nepoznatih snpstrmci ?

R:

0)

30, b) 343.·

10.11. Imamo raslvor secera u vodi cijije maseni udio 0,05, Nadite osmotski pritisak

rastvora

na

temperaturi

20

o

e,

l\t1r=

342,

p:=

1 g/cm

3

.

R:

356 kPa.

134



11

ELEKTROLIZ

Kada jedllosmjerna clckwena stlUja

prolazi

kroz rastvor clekttolita. na

elektrodama

se odigravaju

reakcije oksidacije

i redukcije. vrSi so

elektroliza.

Zakone e1ektrolize

dao jo

M. Faraday (Faradej) 1833

godino.

Prvi Faradejev zakon glasi: masa i z d v o . i e n ~ supstance na

elektrodama

proporr.iona1n.a

je

pl'otddoj

koHcini

clektriciteta

lu oz clcldroJit, tj.

gdjeje:

m - lllasa supstance,

Q -

kolicina proteklog eleictriciteta, k - konstanta za datu

clektrodnu reakciju (elektrohemjjski

ekvivalent).

Protekla

kolicina

elektriciteta se moze

izraziti YJJo: Q 1

gdjeje

I -

jacina

strnje

u

amperi.ma CA),

t _.

vrijemc

proticanja u sek\.Uldama

(s).

Ncka

se, na

primjer,

na

katodi

odigrava

s\;ede6a

reakcija:

Ag+

+e'

-

Ag.

Za

izdvajanje 1 mola srebra potrcbna jc ko1icina clektriciteta:

N

A

'0.

gdje je: NA -. AvogBdrova

konstanta, e - naelcktrisanje

clcktrona.

Jedan

mol

elektrona

ce lzdvojiti

1

llloi

jona

srebra.

Kalicina

c1ektriciteta sto

je nosi jedan mol elektr-ona

je:

F = NA'e = 6,022.10

mor

,

,602.10.

19

C =

96484 ClmoL

Kolicina

eJektriciteta sto

je

nosi

1

mol

elektrona naziva

se

a r a d a y ~ c v a

lwnsiant

(Il).

Na prim.jer, pri. rcakciji Cu

2

. . - 2e< ~ el l potrebUD

je

utrositi dva pUla veell

kolicinn elektriciteta, Ij. q ' 2 F.

ill Uopstem

sluc8ju

Q

~

z·p, gdje

je:

z - broj razmjenjenlh elektrona

na

elektrodi.

, Tada

mozerno

pisati da je:

k= l l1=M

Q

zF

Aka to uvrstimo u jednacinu za

pr\'i Faradejev zakon dobijamo jednacinu

7

.a

dlUgi Faradojcv zakon:

M

m = Q .

zli' .

Iskoristcnjc

elektricne struje je oanos stvflmo i:zilvojene mase i teorctski

potrebne mase:

In

Q

1 l ~ - = ~ .

n1, Q,

135



.

Primjer

1. Kroz rastvor kupri-blorida prolazi strujajacine 2 A.ll toku 1 saia.

a)

kohka se masa

bakra izdvoji na katodi

? .

b) kolika se m a ~ ' l i zapremina gasa hlara izdvoji na anodi, pIi normalnim uslovima

?

RjeSenje:

a) Katodna reakcijaje: Cu

2

+ + 2 e --? eu

~ 2 A

t

=

111= 3600 s

z=2

M(Cu) ~ 63,54 glmol

m··-?

_ _ 62,54g/mol ,

m I t - - - - - - . 2 A , , , 6 0 0 s ~ 2 3 3 g

zF 2·96484C/mol ' .

b) Elektrodna reakcija

na

anodi je: 2

cr -

2 e' -> Cl

2

.

M 7lg/mol

m ~ - - · l l ~

· 2 A · 3 6 0 0 s ~ 2 6 5 g

zF

2·96484

C mol

.

. .

Izdvajena zapremina gasa .hiora, pri standardnim uslovima je V = n -V

gdje

Je Vm =

22,41 rnol

i m,

m

2,65

g .

n

= = =00373 mol

M 7lg/nol

,

v

22,4l/mol·O,0373 mol ~ 0,836 I

. .

Primjer

2. Elektrolizom vade (kojoj

je

dodano nesto sulfatlle. kiseline

cIa se

p o s P J e s ~

provodenje struje) nastaje kisik

i

vodik. Kolika jc izdvojena masa

i

z ~ ~ r e ~

.gasa vodika P ~ p r o t i ~ j u struje od 0,15

Au

tokn 3 sata ?

Temperatura je

2) C a pntisak 1

Kohko se

pn tome

izdvoji kisika

?

. Rje.senje: Elektrodna

reakcija

na katodi je:

2} t

+ 2

e- 4 R >

I=0,15A

l ~ 3 11=

10800

s

T=

273

+

25

~ 298K

P = I bar= 10' P a ~ 100 kPa

z=2

Mill?) = 2 glmoj

m=?

V=?

I z ~ v o j e l 1 a masa vodikaje:

M

2g/mol

m ~ , _ . j

t -

·O I IA 10800 ') 0168

zF 2 . 9 6 4 8 4 C / m o l · S ~ " g,

Izdvojena z a p r e l ~ i ~ a vorlikaje:

136



V ~ . ' , R T

~ O,0l68g.

8,314J/molK·298K

=02081.

M P

2g/mol

lOOkPa '

Iz

JednaCinc

H

2

0

....... .

z + h O

2

, se

vidi da je

7..apremina

izdvojenog kisika

dva pUla manja

i

iznosi 0,104 1 <

l rimjer

3. Pri

elektrolitickoj

rafinaciji bakra

iskoristenje struje je

92

.

Treba izraCllnati

koliCinu

elektriciteta

'potrebnu za

dobivanje I tone rafmisanog

bakm.

Rje enje:

m ~ I t O O O k g ~ 10

6

g

11

=

92

%

~ 0,92

z=2

M - 63,5 vIllal

Qr=?

m

10

6

g

6

111r ~ - = ~ 1,087 ·10 g,

1) 0,92

UvrStavanjem poznatih vrijednosti dobiee se Qr"" 3,3- 10

9

C.

ZADACI

ILl, Stmja od 1 A prolazi u

toku

1 sata kroz rastvor kupri-sulfata, Izracunati maSll

bakra

koja se

izdvoji

na katodi.

R: 111 = 1,185 g.

11.2. Pri

proticanju

iste koliCinc

clektricitcta

kr l

rastvore

srebro-llitrata i bizmut

nitrata, 11 prvom od qjih se na kalodi izdvoji 0,90 g srebra. Izracunati koliko se grama

bizmuta izdvojilo iz drugog rastvora ?

R:

m=0,58g.

11.3. Koliko

je

elektrona potrebno za izdvajanje:

a) 1 mola

srebra

iz

srebro-mtrata,

b) 1 Inola bakra iz kupri-sulfata ?

R:

a) 6,10

23

; b) 12.10

23

.

137·



11.4. Koliko je vremena potrebno za razlaganje jednog mola vode strujom od 5

A?

R:

t ~ l I h .

11.5.

Elektrolizom hloridne ki,aline ua'taje blor i voclik Ako

jc

temperatura

gasovitog hlora

32'C, a

pritisak

1.1 bar

izracunati zapreminu hlora

7 a

protaklu

ko icinu alektriciteta od: a)35C;b)

28

MC; c)

19.6

inC.

R:

a)

V(el,) ~ U8

crn';

b)

335

I; c)

19,6 mm'.

11.6.

Bakar

se rafinira elek1rolizom. Elcktroliza

s

vrsi 6 sati liZ struju od 150 A.

lzracunati isicoriStenje struje ako jo mfioacijom dobiveno: a) 988

g:

b) I kg.

R: a) 1 ' ] ~ 9 2 , 7 % ; b)1']=93.8%.

11.7. Aluminij se dobiva elek1rolizom AhO,. lzracunati kolicinll clektriciteta

p o ~ e b n u

za dobivanje jedne tone aluminija.

R:

Q

= 1,07·10 C.

11.8. Pri dobivmlju 100 kg aluminija

eleictrolizol11

A ,a, elektrolizerom je prosla

koliCina e1ektricileta od 1,53.10

9

C. l'lracllllati iskoristenje ,truje.

R: 1']=0,70=70%.

11.9. U

Leklanseovom clanku (obicuoj balerUi) jadna elektroda je ciuk Jill kojo) se

odvija reakcija oksidacije cinka:Zn

-

Zn

2

" +

2e'.

Za koliko 6e

se

smanjiti masa

cinkova

0111ota6a

za

1 sat

aka daje

stmju

od

0,03

A

?

R: 36,6 mg.

11.10. Pri prolasku struje jacine

1,5

A u toku ad 30 nrinuta kroz rastyor soli nekog

trovalentnog rnetala na kalodi

se

izdvoji

1 ~ 7

g. Kolikaje relativna atomska masa tog

metala?

R: M r ~ 114,73.

138



12 TERMOHEMIJSKE JEDN CINE

Pod unutrasnjom

encl"gijom

podrrlZurnjevamo zbir kineticke

encrgije

svih

mo1ekula tijela i potencijalne energije njihovih rnedudjelovanja,

Dovedena kolicina toplote sistemu ide na p o v c ~ a n j e

unutras11jc

energije i

vrserlje rada (analitickj izraz I zakona terrnodinamike):

Q ~ L l U + A .

Rad pri promjeni zapreminc (pri stalnom pritisku) idealnog gasaje:

A

=

pLl

V

Ie je:

Q

=

LlU

+

pAV.

Jednacilla za k o l i c i ~ u toplote je:

Q ~ m c l t iii Q ~ n C L l l ,

gdjeje:

c·,

specificni topiotni kapacitet (izraiava

se

1 1 Jlkg K),

C - molarni toplotni kapacitet (izrazava C u J/moi K),

l l

masa supstance, n

_

kolicina supstnnce.

Ako uvedemo veliCinu

H ~ U p V

anda se jednacina I zakona

tennodinamike moZe

pisati

obliku:

Q r ~ f 2 - f 1 =

Llf ,

gdje

je

H -

entalpija

iii toplotni sadrZaj sislema.

. Toplo o efekat pri

,t.lnom

prill,lm jcdnal<

ie

promjcni

entalpije

sistema. .

Oka 95 % danasnjih energetskih po1rcb. podmiruje se oslobadan.1em

energije pri hemijskim reakcijama. Reakcije n toku kojih

se

oslobada k o l i ~ i n a toplote

zovu se egzotermne a reakcije prilikom kojih se apsorbuje odredcna k O ~ l c m a t o p ~ o t e

zovu se

endotermne

reakcije. Hemijske jecJnacinc uz koje se

d3JU

podacl 0

toplotnom efektll reakdje nazivaju

se

tcrmohcmijsl{c jednacine·.

139



Primjer 1.

Objasnitc energctske efekte termohemijske e d o a C i l ~ e :

H2(gJ + Y2 O

2

-7 H

2

0(g)' Q = 242,2 kJ/ma .

Rjesenje: Pri nastajanJu 1 mala vodcne pare

iz

elemenata oslobada se

kolicina toplote od 242,2 kJ, sto zoaei da je reakcija egzotenmla. U termohemiji je

uobicajeno

da

se toplotni efekat rcakcije

izraiava kao

promjena entalpije sistema:

H , ~

+

Y

O

2

->

H 2 0 ~ ) ,

IIH

~

-

242,2

kJlmo .

To znaci da

jedan

mol vodene pare sadrzi 242,2 kJ energijc m.anje nego sio

su

sadrl.avali reaktanti.

Pd

egzotermnoj reakciji

Q

== -.6..H,

a ukoliko se pri reakciji

apsorbuje kolicina toplote

anda

promjena entalpije ima pozitivan predznak. Znaci u

zagradama oznacavaju agregatno stanje. Uobicajene su ove oznake: g - gas, 1 -

teenost, S - cvrsto,

aq

- vodeni rastvoL

Pravilno je pisati :

e .

~ f H 1 i p , g ) : : : :

242,2 kJ/mot.

Operator

Ar ZIlati

promjenn entalpije

pri

realcciji stvaranja,

f Zllati

tip

reakcije.

Gamji

indeks

e zhaCi da

je u pilanju standardno stanje, tj. 298,15 K i

101325 Pa. Podatak nama takodc govori da ako zelimo 111101 voelene pare prevesti

natrag u elemente vodik i I(isik u standardnom stanju, moramo zata utrositi energiju

od 242,2 kJ. Po

dogovoru

entalpija elemenata u elementarnom stanju

jednakaje

nnIi.

Za

tefmohen1ijsko racunanje vaino je

Zlk1.ti

Hesov zakon: Toplotni cfekat

hcmijskih reakcija ne zavisi od puta kojim je reakcija tekIa, vee samo od

llocetnog i krajnjeg stanja.

Primjer i Primjcnu Hesovog zakona pokazati na pnmjeru stvaranja

vodene pare.

Rjesenje:

Toplotni efekat rcakcijc pri kojcm se stvara 1 mol

vode

pri

standardnirn uslovima'jc:

H

2

(;;) + V;;.

02(gj ';

H 2 ~ 1 ) , ~ l

= -

286,2 kJ/mol.

Za

prelazak

1

mola

\-'ode

u

vodcllu pam

apsorbuje sc koliCin3

toplotc

od 44

kJ tc pisemo:

Kad saberemo

jednacine

dobit

ccmo:

Primjer 3. Ugljik se moze oksidovati do CO

2

direktno ili postupno preko

ugJjik(lI)-oksida. Tennohemijskc jcdnaCinc

koje prikazuju ave procese glase:

. 140

C(s)

+

V2

02(g}

CO(g),

C O { g ) , , ± _ ~ O c > o ) ~ · COM,

C(s) + 02(g) ;

CO

2

($),

. iIH, -

II

0,6

kJ/mo ,

. IIUJH2

~

-

283.7

kllmoL

ilH ~ - 394,3 klima .



Toplotni efekat je isti, bila da se reakcija vr5i neposredna i l i u

d v ~ j e

faze.

ako je:

Primjcr 4. Izracunati prornjenu

entalpije

za

reakciju:

LilircCO,g) ::0: - 110 6 kJ; mol,

M I ~ C 0 2 , g ) -:::; --394,3

kJ

I moL

IIH

8

H

0 ) ~

-242,2

kl

I

mol.

Q 1

g

RjcSenje:

Na

osnovu Hesovog

zakana moze

se pisati:

M1 == 6.Hpr

- AHreakt.

8 B He

bHf(COHO:) - 6.HiI.CO,g,) -

D. f(HP,g)'

IIH ~ - 3 9 3 . 4

klimo

+

1l0,6 kllmo + 242,2 kl/mo

~ - 4 1 , 5

kJlma .

Primjer 5.

Pri

sagorijevanju 9 g aluminija oslobodi· se koliCina topiote ad

274,2 kJ. Izracunati entalpiju nastejanja AI

2

0,.

. 2 AI(s)

+ 312 02(g) -7 Al

2

0

3

("),

~

=

?

R,jesenjc: Posto sc promjcna

entalpijc mcuna na jedan mol

izraeunaccll10

koliCinu

oslobodelie

taplote, po

jednom

moln

At:

n

'-'=- mt:tv1 =

1/3 mol, le je

Ojn

823 kJ/maL

Za

nastajanje

jednog mala

oksida

potrebna

su

dva

mala,ilumillija,

te

6e

promjclla cnlalpijc

biti

2·823

kJ/mal

=

1646

kJ/moL

tj.

MIG 0 ) ~ LIB ~ -1646 kJ Imo .

11.' ' '2

;.,s

Reakcija je

egzotenml3. te

p r n ~ j e n a cntalpije

iIna negativIlu vrijednost.

Primjer

6. Izracul1ati kaloricnu vrijcdllost antraeita ako

on sadrii 96 %

ugljika, a ostalo su mineralni sastojci. .6.H(C02,g) "" 394,5 kJ/mal.

Rje.scnje: Kaloricna

vlijednost

se racuna po jedinici

mase,

tj. Q/m. Posta se

p r o m j e ~

entalpije

racuna po jcdnom

molu,

anda

trcba

cia

ZIlamo masu

jcdnog

mola

ugIjika, koja

iznosi

12 g. Sada

je

kaIoricna

vrijednost:

Q

~ ')94,5

kl

~ 32 875 kJ ~ 32875 kJ

m

12 g , g kg

S obzirom cIa

antracit

sadiii

96 % ugljika

onda je stvama

kaloriena vrijednost:

0,96

·32875 kl/kg 31560 kl/kg.

141



ZADACl

12.1. Da

bi se

odredila toplota nastajanja

c i n k ~ o k s i d a

A f { r ( z n o > ~ sagoreno je 3,27 g

cinka u kalorimetrijskoj bombi., pri

cemu

se

oslobodiJo

17,5 kJ. KoUka je toplota

nastajanja

i n k ~ o k s i d a

?

R: 349,46 kJ,

12.2. Toplota nastajanja acelilena

C ~ H 2

iznosi

227,1

klImat, a toplota nastajanja

benzena Cr,B iZllosi 83,6 kJ/rnoL Kolika

je

promjena c n l a l p ~ j e za reakciju

3 C 2 H 2 C ~ ) -,; C,H, ?

R: - 597,5 kJlmol.

1.2.3.

Data je

reakcija: H

2

g)

+

Cb(g.l--7

2

HCI(gj,8H =

R 185

kl/mot

KoIiko

6e

se

.Oplote

osloboditi

pri

sagorijevanju 1

dm

3

Illara pod normalnlm

uslovima?

R,

8,26

kJ.

12.4. Ko1iko kg Cistog ugljika (graftta)

treba,

da se

dobije

koliciua op1o e od 100

000

leJ I I H C 0 2 . ~ ~ -

393,5

kl.

R: 3,049 kg,

12.5.

Kolika

se

kolicina toplote

oslobodi

pri

s a g o r i j ~ v a l \ j u

1

kg

zeljeza

?

b . . H ( F ~ 2 0 3 , ~ )

- 822 2 kl/moL

R: 7361 kJ,

12.6. Odredi promjenu entalpije

za

reakciju: CH., g)

-+

2.

02(g')

t

COJ.(s)

+ 2 2 0 ~ ) ,

kada so zna da je toplota

nastajaJ1ia

CO .- 393,3

kJ/mo1

vodene pare - 242.2

kl/mal a toplota nas1ajanja metl-U)<l - 91

klIma .

R:

-787,7kJlmol.

12.7. Glavni proces

kojl

tece u

visokoj pcci

izraienje zbirnomjcdnacinom:

Fe

2

0, + 3 CO -> 2

Fe

+ 3 CO

2

,

Odredi toplotni efekat ave rc;:J cUc. Potrebne podatke uzcti iz

predhodnih

z.adataka

R, 37,7

k.l/mol.

12.8. Za odredivanje stalldardne entalpije m a g n e z i j ~ o k s i d a MgO, uzorak Illat,111ezjjeve

ike mase

0)22 g

spaljen je u

kalorimetTIl,

pri

cemll

se

faZ'vito

3030 J. Izrabmati

s ~ l n d a r d n u entalpiju ~ g O

R: - 603,8 Id moL

14-2



12.9. Standardna entalpija ozona 0

3

iznosi + 142 kJ/mol. Izrafunati toplotni efekat

reakdje pretvaranja 1

kg

ozona u

kisik

12.10, Pri oksidaciji 12

g Ca

oslobada se koli6ina top1otc ad 190,65

kJ.

lzracunati

standardnu entrupiju

CaO,

R: - 635,5 kJ/mo .

11.11. Odredi

da

l je reakcija:

C

2

H

6

(g)

+2

l 7

2 CO

2

g)

+

5

Hz

endotcn1ma iIi

eg;r.oternma.

L l H ~ c m 6 , g ) == 89,7 kJ/mot.

R; endotennna,

12.12. Kolika se kolicin toplote

izdvoji

pri sagorijevanju 100

kg

98 % etil-alkohola,

ako se

reakcija odvija prema

e d n a ~ i n i :

C

2

H

s

OH{l) + 3 O

2

11) ' '* 2

0 : J { j ; ~

+ 3

HzO{g)

IIH(C,HsOH) ~ -

277

6kJ/mol.

R, 2,631·10' MJ/moJ.

143



KANTONALNO TAKMICENJE IZ

HEMlJE

UC1T1VlKA

SREDNJIH

SKOLA

TuzZa

maj, 1997.

lWPA A

1.

U posudi zapramine

1 m}

llalazi se

gas

kisik pri standardnim uslo\'ima. Koliko ima

atoIDa kisika

u

toj

zapremini ?

R: N(02)

=

n(02) ·N

A

: 2,689·](1 rnoleku]a;

N O):

5,377.]0

25

atoma,

2.

Razlika rnaksimalnog broja

elekt.rona na

orbitmna,

Ciji se

glavni kvalltni

brojev1

razlikuju za 2, iznosi 16, Kojc su

to

orbite

?

R n - n '02' 2

n

2

- 2n 2 .016

n'

=

J

n : I

2 ) 2

t

2· I

3. Koliko se maze dobiti

zcljcza iz

2 t siderita

sa

66 % FeC0

3

, aka je

iskoristenje

92 .

R: 111(FeC0

3

) = 1,32

I; w(Fe)

= 0,482;

rn(Fe)

= 0,585 t.

4. U 250 ml Ciste vade doda se jedna kap 98

%

H

2

S0

4

Cija je guslina 1,8 g/enr',

Kolika cc biti kolicillska koncentracija dobivenog rastvora ako 5 mI dodanog mstvora

sadrit 100

kapi? '

5. U 300

g

15

rastvora NaCl,

Cije

je gustiua

1,1

g/cm'

doda se

IQ{

ml vode i

50

g

kuhinjske

soli.

Izracunati kolicinsku

koncentraciju

dobivenog rastvora, Gustina vade

je

1 g/cm3 a gustina NaClje 2,1 glcm

3

.

R. c,

V,

= c,V.,c cJ

2,82 moL1; V,

=

0.272 I;

V,:

0,3961; C2

= 1,94

mol/i

144



GRUPA

B

1. U rastvoru mase m = 30 g rastvoreno je 1,5 g a m o n i j ~ k a r b o n a t a . Koliki je maseru

udio mnonijMkarbonata

u procentima, promilima

i ppm?

R: w ~

5

~

50

0=

50000

ppm.

2.

Koliko

se

maze dobiti aluminija

12

150 kg rudc boksita koja sadrii 68,5 % glil1ice,

aka je gubitak produXta

5,5

% ?

R. m(Al) = 51,38 kg,

3.

Izracunati maseni udia, mascnu

koncentrdciju

i gustinu rastvora koji se dobiju

mjeSanjem 450 g

28

rastvord bakar-sulfata gustine

1,37

glcm

3

i 150

ml vode.

Gustina vade je 1

gJcm3

..

R: meA)

'

126

g;

m(rastvani) '

6UO

g;

V r a ~ t v o r a )

'- ..

328,5 ml

-{-

150

ml

'

478,5

ml;

w

21

; y

= 263,4 gil; p 1,254 glcm

3

,

4. 100 g

vade

pri temperaturi 100°C i pritisku 1,01325 .10

5

Pa

zauzima priblilno 100

mL

Izracullaj koUka

puta poveca volumen pri prelasku vode u pam pri navedcllim

uslovima.

R: V, =

0,11;

V,

=

nRT/p; V

2

N,

1700,

5.

Reakcija cinka sa hloridnom Idselinom odvija se premajcdnacini:

ZU(s)

+

2

Hel

--+

ZnCh

+

H

2

g)

IzractUlati:

a) zapreminu izdvojenog vodika

na

pritisku

104,5

kPa

i

temperaturi 25°C aka je

izreagovalo 20 g

cinka,

b) koliko je potrebno ml

23 h10ridne

kiseline za polpunu reakiju, ako je gustina

kisehne

1,15 g)cm

3

?

R

a)

V(H2): 7,251; 'b) n(HC1) 0,612 mol;

c(HC1) =

7,256 molll;

V(HC1)

84

mI.

145



GRUPA C

1. Fosfin (PH,) sagorijeva u kisiku dajuCi fosfor(V),oksid (P,O,)

j

vodu:

2

PHs(g)

+ 4

02(g}.-)-

P

2

0S(6) +;3 H

2

0( ).

Koliko

so

gmrna P,O,

dobije

kada se 'pomjesa 17,0

g

fosfina Sll 16,0

g

kisika

(oksigena) i pusti

da

reakcija

Ieee do kmja

? ,

R:

n(02)

0,5 mol; n(pH

3

) ~

0,5

mol; Fosfin jc u suvisku' Mjerodavan reaktant je

kisik.

m(P,O,)

17,74

g,

2,

Na

II

vode dodataje I kap 94 %HNO, cijaje gustina 1,5 glem'. Ako I ml dodate

kiseline saddi

20

kapi izraeunati pH nastalog rastvora,

Stepen

disoeijacije nastalog

rastvora kiseHne je 92 .

R: 1

22,38

m o ] ~ ; V, 0,05 ml;

V,,,

II', e2

1,12

mol/l; c(1' ")

1.03,10"

mol ;

pH =

2,987.

3, Rastvor sadrZi 1010 g KOH i

900

em

3

vadc.

Zaprel11ina raslvora je 9047 em

3

Odre?iti

koiicinsku

konccntraciju

ras1vora

i

masene

udjcle

KOH

i vode,

Gustina

vode Je I

glem',

R: m(rastvora)

910 g; w(KOH) 1,1

%; w(H,O) 98,9

%;

e(KOH) 0,197 mol/J,

4. Koliki su ~ s l 1 l o t s k i pritisci vodenih

rastvora

saharoze i natri}hlorida

k o n c e n t r a c ~ j a

0,

I

moVdm'

na 25'C

. Rastvor

saharoze

je

neelektrolit

a rastvor

n a t r i j ~ h 1 o r i d a j e jak elektrolit.

R:

n(saharoze) 247,8 kPa; n(NaCI)

495,6 kPa,

5.

Koliko grama

cinka (Zn)

izreaguje sa sulfatnom

IdseIinom

ako-se

dobije

500

cm

3

vodika(hidrogena) na 20'C i pritisku

102,6

kPa, '

Reakcija

se odvija

po jednacini:Zn(i) H

2

S0

4

; .

ZnSQ l +HZ(g)

R: n(Z11) n(H,) 0,021 mol; m(Zn) = 1,377

g,

Napomenn:

U grupi C Be

takmice

uceniDi

3,

i

4,

razreda

skola

u kojima- se hemlja

izucava 4

godine;

u grupi B uccnici

1.

i 2. razreda isiiil-skola; u grupi A ucenici

astalih srednjib skola,

146



LlTERATURA

1. 1. Filipavi6 SLiponovic. Opca i

anorganska

k e m ~ j a

Skolska

lmjiga,

Zagreb, 1980,

2,

C

Jela(;16,

Hernijska veza I struktura malekula,

Tellllicka lmjiga,

Zagreb,

1982,

3, 1 .

Petrovski,

Opsta

j

neorganska hemija,

Rudarsko-geoloSki fakultet,

Tuzla,

1993,

4 Kallay-Cvitas Novi pristup racunanju u kemiji,

Skolska lmjiga,

Zagreb,

1982,

5.

M Sikirica Stehiomtrija,

Skolska

klljiga, Zagreb,

1993,

6,

Glinka

NL. Zadaci ; uprainenla po opsee; himil,

Leningrad, Himia, 1986,

7,

M

Mmalovic

Medicinska hemija

I

dio-

Te()rijska

nastava s hem;jskim

raeunanjem, DB Preporod, Tuzla,

1995,

8, T evita.

i

N, Kallay, Filickc

vcUoine

i jedinice Medunarodnog

sustava, Hrvatsko kcmijsko

c ru,tvo

i 5kolska knjiga,

Zagreb,1981.

9.

1 1. Brenzi/;cak,

Mjerenje

j

racunm1ie

u

tchnici i znanosti)

Tehnicka knjiga,

Zagreb, 1971.

10,

M. Brezin§(;ak,

Metrologija, Zakonska, Tehnicka enciklopedija,

JLZ,

7 svezak,

Zagreb,

1982,

11. Atomic weights of

tile

elements, Pure AppL

Chem, 51(1979)405

12.

Manual

of Symbols

and

Terminology

for

P h y s i c o ~ C h e l 1 1 i c a l

Quantities, Pure

AppL

Chem

51(1979)1.

147



DODATAK

MEDUN RODNI

SISTEM

JEDINIC

SI)

1.

Osnovne jedinice

Velicina

duZina

rnasa

vrijeme

termodinamiCka

temperatura

jacina elcktr.struje

jaclna

svjetlosti

kolicina supstance

(tvari)

Oznaka

m

t

T

I

I

n

2. Neke izvedene jedinice Sf

Jedinica

metar

kilogram

sekunda

kelvin

amper

kandela

mol

Oznaka

m

kg

s

K

A

cd

mol

VeliCina Jedinica

Oznaka

jedinice

povrSiIla

zapremina (volumen)

brzina

gustina

sila

pritisak, naprezanje

energija, rad, top

Iota

snaga, energetski fluks

e1ektricni nahoj ,

elektricni

napon

elek-tricni kapacitet

elektdcru otpor

Celzijeva temperatura

akliVllost radioaktivne tvari

specificm toplotni kapacitet

kolicinska koncentracija

masena koncentracija

kvadratni metar

kubci

metar

metar u sekundi

kilogram po kubnom

metra

njutn (newton)

paskal (pascal)

dzul Goule)

vat (watt)

kulon(coulomb)

volt

farad

om (ohm)

Cetzijev stepen

bekerel

dZul

po kilogram kelvinu

mol

po

kubnom metru

kilogram po kubnom metro

m

2

m'

rn/s

kgtm

J

N

~

kg·rn/s

2

Pa=N m

2

J ~ N m

W ~ J s

C

V

F ~ C N

n ~ V A

'C

q

Jlkg·K

mol/m

3

kg/m

3

148



3. Mjerne jedinice izvan Sf koje se mogu upotrebljavati

VeliCina

zapremina

masa

vrijeme

pritisak

energija

Jedinica

litar

I)

tona (t)

atomska jedipica

mase

(u)

minuta(min).sat(b),dan(d)

bar

elek1:ronvolt (eV)

Vrijednost iskazana

osnoynim jedinicama

1 ] W'm'

1 t ~ 1 3 k g

.

I u ~ 1,66057·10·

27

kg

Imin=60s

1 bar l05

Pa

I eV

~ 1,6021O'''J

4. Mjerne jedinice koje se ne mogu vise upotrebljavati

Velicina

dliZina

sila

pritisak

Jedinica

angstrem (A)

mikron

din

ki1opond (kp)

tehnicka atmosfera (at)

fizicka atmosfera (atm)

*milimetar

zivinog stuba

Odnos sa iedinicama 81

I A

IO om

I f

10·6

m

1

din

1O,5N

1 kp

~

9.8066 N

I

at 998066

Pa

I

atln

= 101325 Pa

Documents

Zadatci Iz Opste Hemije