Најважније из лекције
Јонске супстанце: Изграђене су од катјона и анјона међусобно повезаних јаким јонским везама у правилну кристалну решетку. Укупан збир позитивних и негативних наелектрисања увек је једнак нули (електронеутралност).
Општа својства: Чврсто агрегатно стање на собној температури, високе температуре топљења (нпр. \(\text{NaCl}\) се не топи на пламену рингле) и добра растворљивост у поларним растварачима попут воде.
Агрегатна стања и честице:
Општа својства: Чврсто агрегатно стање на собној температури, високе температуре топљења (нпр. \(\text{NaCl}\) се не топи на пламену рингле) и добра растворљивост у поларним растварачима попут воде.
Агрегатна стања и честице:
- Гасови: слободни атоми (племенити гасови попут \(\text{He}\)) или молекули (\(\text{O}_2, \text{N}_2\)).
- Течности: молекули (\(\text{H}_2\text{O}, \text{Br}_2\)) или атоми метала (\(\text{Hg}\)).
- Чврсте супстанце: јони (\(\text{NaCl}\)), атоми метала (\(\text{Fe}, \text{Au}\)) или молекули (\(\text{I}_2\), лед).
Јонске чврсте супстанце су супстанце изграђене од позитивно наелектрисаних јона (катјона) и негативно наелектрисаних јона (анјона) између којих делују јаке електростатичке привлачне силе – јонске везе.
Јони су у простору правилно распоређени и образују геометријске облике (кристалну решетку). Око сваког катјона налази се више анјона и обрнуто.
Електронеутралност јонског кристала:
У узорку било које јонске супстанце, укупно позитивно наелектрисање свих катјона једнако је укупном негативном наелектрисању свих анјона.
У узорку било које јонске супстанце, укупно позитивно наелектрисање свих катјона једнако је укупном негативном наелектрисању свих анјона.
Код натријум-хлорида (\(\text{NaCl}\)), катјони \(\text{Na}^+\) и анјони \(\text{Cl}^-\) налазе се у односу \(1 : 1\).
Код магнезијум-хлорида, катјон магнезијума има наелектрисање \(2+\) (\(\text{Mg}^{2+}\)), а анјон хлора \(1-\) (\(\text{Cl}^-\)). Да би укупно наелектрисање било једнако нули, однос броја катјона према броју анјона је \(1 : 2\).
Код магнезијум-хлорида, катјон магнезијума има наелектрисање \(2+\) (\(\text{Mg}^{2+}\)), а анјон хлора \(1-\) (\(\text{Cl}^-\)). Да би укупно наелектрисање било једнако нули, однос броја катјона према броју анјона је \(1 : 2\).
Колики је однос броја катјона и анјона у једињењу калцијум-бромида, ако је катјон калцијума \(\text{Ca}^{2+}\), а анјон брома \(\text{Br}^-\)?
Пошто један јон калцијума носи наелектрисање \(2+\), потребна су два једноструко негативна јона брома (\(\text{Br}^-\)) да би се постигла електронеутралност. Однос катјона према анјонима је \(1 : 2\).
На собној температури и атмосферском притиску, супстанце са јонском везом су углавном чврстог агрегатног стања и кристалног облика.
Висока температура топљења: Због веома јаких привлачних сила између супротно наелектрисаних јона, јонске супстанце имају знатно више температуре топљења од већине супстанци са ковалентном везом.
Растворљивост у води: Због наелектрисања јона и поларности молекула воде, велики број супстанци с јонском везом добро се раствара у води. Насупрот томе, неполарне ковалентне супстанце (попут сумпора) практично се не растварају у води.
Када се загревају на врелој рингли, кухињска со (\(\text{NaCl}\), јонска веза) се не топи, док се сахароза (шећер, ковалентна веза) топи на релативно ниској температури и угљенише.
Зашто лед има знатно нижу температуру топљења (\(0 \, ^\circ\text{C}\)) од натријум-хлорида (\(801 \, ^\circ\text{C}\)), иако су обе супстанце у чврстом стању кристалне?
Лед је изграђен од молекула воде повезаних поларним ковалентним везама, а међумолекулске интеракције су релативно слабе. Натријум-хлорид је изграђен од јона повезаних веома јаким јонским везама које захтевају много више топлотне енергије да би се раскинуле.
Својства супстанци директно зависе од врсте основних градивних честица (атоми, молекули, јони) и јачине привлачних сила међу њима.
| Агрегатно стање | Градивне честице | Карактеристике и примери |
|---|---|---|
| Гасовито | Слободни атоми или молекули |
• Атоми: племенити гасови (\(\text{He}, \text{Ne}, \text{Ar}\dots\)) • Молекули: \(\text{O}_2, \text{N}_2, \text{H}_2, \text{Cl}_2, \text{F}_2, \text{CO}_2\dots\) • Честице су веома удаљене и крећу се хаотично и брзо. |
| Течно | Молекули или атоми |
• Молекули: вода (\(\text{H}_2\text{O}\)), бром (\(\text{Br}_2\)) • Атоми: жива (\(\text{Hg}\)) • Привлачна дејства су јача него у гасовима, растојања мања. |
| Чврсто | Јони, атоми или молекули |
• Јони: јонска једињења (\(\text{NaCl}, \text{KBr}\)) • Атоми: метали (\(\text{Fe}, \text{Au}, \text{Cu}\)), дијамант • Молекули: лед, сахароза, јод (\(\text{I}_2\)) |
Који хемијски елементи су на собној температури и атмосферском притиску у течном агрегатном стању и које су њихове основне честице?
У течном агрегатном стању су:
- Жива (\(\text{Hg}\)) – изграђена од слободних атома.
- Бром (\(\text{Br}_2\)) – изграђен од двоатомних молекула.
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): Које основне честице изграђују кристал калијум-бромида (\(\text{KBr}\))?
Калијум-бромид је једињење с јонском везом, па су његове основне градивне честице јони: катјони калијума (\(\text{K}^+\)) и анјони брома (\(\text{Br}^-\)).
Задатак 2 (средњи): Од понуђених супстанци одабери оне које имају високу температуру топљења и добро се растварају у води:
а) угљен-диоксид (\(\text{CO}_2\))
б) калцијум-хлорид (\(\text{CaCl}_2\))
в) сумпор (\(\text{S}_8\))
г) натријум-флуорид (\(\text{NaF}\))
а) угљен-диоксид (\(\text{CO}_2\))
б) калцијум-хлорид (\(\text{CaCl}_2\))
в) сумпор (\(\text{S}_8\))
г) натријум-флуорид (\(\text{NaF}\))
Тачан одговор су б) калцијум-хлорид и г) натријум-флуорид.
Образложење: То су супстанце са јонском везом. Јонска једињења имају високе температуре топљења и већина се добро раствара у води. \(\text{CO}_2\) је гас на собној температури, а сумпор је неполарна ковалентна супстанца нерастворљива у води.
Образложење: То су супстанце са јонском везом. Јонска једињења имају високе температуре топљења и већина се добро раствара у води. \(\text{CO}_2\) је гас на собној температури, а сумпор је неполарна ковалентна супстанца нерастворљива у води.
Задатак 3 (средњи): Разврстај следеће супстанце према врсти основних градивних честица (атоми, молекули или јони):
хелијум (\(\text{He}\)), кисеоник (\(\text{O}_2\)), кухињска со (\(\text{NaCl}\)), жива (\(\text{Hg}\)), вода (\(\text{H}_2\text{O}\)), магнезијум-оксид (\(\text{MgO}\)).
хелијум (\(\text{He}\)), кисеоник (\(\text{O}_2\)), кухињска со (\(\text{NaCl}\)), жива (\(\text{Hg}\)), вода (\(\text{H}_2\text{O}\)), магнезијум-оксид (\(\text{MgO}\)).
- Атоми: хелијум (\(\text{He}\)), жива (\(\text{Hg}\))
- Молекули: кисеоник (\(\text{O}_2\)), вода (\(\text{H}_2\text{O}\))
- Јони: кухињска со (\(\text{NaCl}\)), магнезијум-оксид (\(\text{MgO}\))
Задатак 4 (тежак): Катјон алуминијума има наелектрисање \(3+\) (\(\text{Al}^{3+}\)), а анјон кисеоника (оксидни јон) има наелектрисање \(2-\) (\(\text{O}^{2-}\)).
а) Колики је однос броја катјона према броју анјона у овом једињењу?
б) Објасни зашто тај однос мора бити тачно такав.
а) Колики је однос броја катјона према броју анјона у овом једињењу?
б) Објасни зашто тај однос мора бити тачно такав.
а) Однос је \(2 : 3\) (на свака 2 катјона \(\text{Al}^{3+}\) долазе 3 анјона \(\text{O}^{2-}\)).
б) Образложење: Кристал мора бити електронеутралан (укупно позитивно наелектрисање једнако укупном негативном). \[ 2 \cdot (+3) + 3 \cdot (-2) = (+6) + (-6) = 0 \]
б) Образложење: Кристал мора бити електронеутралан (укупно позитивно наелектрисање једнако укупном негативном). \[ 2 \cdot (+3) + 3 \cdot (-2) = (+6) + (-6) = 0 \]
