Лекција 4.3 садржи следеће групе задатака:

Изабери решење задатка:

Задатак 1 (бесплатан)

Кратко решење

а) водоник – гасовито б) сахароза (шећер) – чврсто в) јод – чврсто г) етанол (алкохол) – течно

Детаљно решење

Корак 1: Подсећање на агрегатна стања супстанци с ковалентном везом

На собној температури и атмосферском притиску супстанце с ковалентном везом могу бити гасовите, течне или чврсте.

Корак 2: Разврставање супстанци на основу свакодневног искуства

а) Водоник

Водоник је састављен од молекула \( H_2 \) у којима су два атома повезана неполарном ковалентном везом. Он је безбојан гас који је лакши од ваздуха (њиме се пуне балони). Агрегатно стање: гасовито.

б) Сахароза (шећер)

Шећер је бела кристална супстанца коју користимо за сластење хране и пића. Агрегатно стање: чврсто.

в) Јод

Јод је кристална супстанца љубичасте боје, изграђена од молекула \( I_2 \). Загревањем лако сублимује, али на собној температури је чврст.

г) Етанол (алкохол)

Етанол је бистра течност карактеристичног мириса, која се налази у средствима за дезинфекцију. Агрегатно стање: течно.

Корак 3: Табела разврставања

\[ \begin{array}{|c|c|} \hline \text{Гасовито} & \text{водоник} \\ \hline \text{Течно} & \text{етанол (алкохол)} \\ \hline \text{Чврсто} & \text{сахароза (шећер), јод} \\ \hline \end{array} \]

Кратак запис решења:

а) водоник – гас б) сахароза – чврста супстанца в) јод – чврста супстанца г) етанол – течност

Најважније из лекције

  • Агрегатна стања: Ковалентна једињења на собној температури могу бити гасови (\(\text{Cl}_2\), \(\text{NO}_2\), \(\text{H}_2\)), течности (\(\text{H}_2\text{O}\), \(\text{Br}_2\), етанол) и чврсте супстанце (дијамант, јод, сахароза, сумпор).
  • Чврсте супстанце: Деле се на кристалне (правилан, уређен распоред честица) и аморфне (неуређена структура, обично у праху: скроб, какао).
  • Кристали грађени од атома: Дијамант и графит су изграђени од атома угљеника повезаних јаким ковалентним везама (дијамант одликују изузетна тврдоћа и висока температура топљења).
  • Кристали грађени од молекула: Лед (\(\text{H}_2\text{O}\)), јод (\(\text{I}_2\)) и сумпор (\(\text{S}_8\)). Због слабих привлачних сила међу молекулима, јод лако сублимује при загревању.
На собној температури и атмосферском притиску, супстанце са ковалентним везама могу се налазити у сва три агрегатна стања: гасовитом, течном и чврстом.
Агрегатно стање Карактеристика честица Примери
Гасовито Молекули су на великом међусобном растојању и слободно се крећу. Хлор (\(\text{Cl}_2\)), водоник (\(\text{H}_2\)), азот-диоксид (\(\text{NO}_2\))
Течно Молекули су ближи него код гасова, али се и даље релативно слободно крећу. Вода (\(\text{H}_2\text{O}\)), бром (\(\text{Br}_2\)), етанол (алкохол)
Чврсто Честице су веома збијене и њихово кретање је ограничено на осциловање. Сахароза (шећер), јод (\(\text{I}_2\)), лед, дијамант, графит, сумпор (\(\text{S}_8\))
Разврстај следеће супстанце на собној температури према агрегатном стању: бром, хлор, сахароза.
  • Гасовито: хлор
  • Течно: бром
  • Чврсто: сахароза (шећер)

Супстанце чврстог агрегатног стања према унутрашњој грађи делимо на кристалне и аморфне.

Кристалне супстанце имају уређену унутрашњу структуру - њихове градивне честице (атоми или молекули) правилно су распоређене у простору и формирају одређене геометријске облике (кристалну решетку).
Аморфне супстанце имају неуређену структуру - њихове честице немају правилан просторни распоред. Најчешће су то прашкасте супстанце.
Примери аморфних супстанци: какао, скроб, различите боје у праху.
Примери кристалних супстанци: дијамант, лед, јод, сумпор, шећер.
Како се називају супстанце чврстог агрегатног стања које имају неуређену структуру и обично се јављају у облику праха?
То су аморфне супстанце (на пример какао или скроб).
Код неких кристалних супстанци градивне честице су атоми повезани јаким ковалентним везама у правилне просторне структуре.
Дијамант је кристални облик угљеника у коме је сваки атом угљеника (\(\text{C}\)) повезан са четири друга атома угљеника јаким неполарним ковалентним везама.
Својства дијаманта су директна последица његове атомске кристалне структуре:
  • Изузетно велика тврдоћа (једна од најтврђих супстанци у природи)
  • Веома висока температура топљења
  • Способност јаког преламања светлости
Графит је такође изграђен искључиво од великог броја атома угљеника, али због другачијег просторног распореда и повезивања атома показује потпуно различита својства од дијаманта (нпр. тамна боја, мекоћа).
Која врста честица изграђује дијамант и којим типом везе су оне повезане?
Дијамант изграђују атоми угљеника повезани неполарним ковалентним везама.
Код молекулских кристалних супстанци, градивне јединице су молекули који су правилно распоређени у простору. Атоми унутар молекула везани су ковалентним везама, док између самих молекула делују привлачне међумолекулске силе.
  • Лед: Кристална супстанца у којој су молекули воде (\(\text{H}_2\text{O}\)) правилно распоређени у простору и повезани међумолекулским привлачним силама. Загревањем и топљењем нарушава се кристална структура и лед прелази у течну воду.
  • Јод: Кристална супстанца тамнољубичасте боје изграђена од двоатомских молекула јода (\(\text{I}_2\)). Пошто су привлачне силе између молекула слабе, јод при загревању лако директно из чврстог прелази у гасовито агрегатно стање - та појава назива се сублимација.
  • Сумпор: Кристална супстанца чије су основне градивне јединице прстенасти молекули састављени од по осам атома сумпора (\(\text{S}_8\)).
Зашто јод при загревању лако сублимује (прелази директно из чврстог у гасовито стање)?
Јод сублимује зато што су привлачне силе између молекула јода (\(\text{I}_2\)) у кристалној решетки веома слабе, па се молекули лако раздвајају већ при малом додавању топлоте.

Задаци за вежбање

Задатак 1 (лак): Које основне честице изграђују лед, а које дијамант?
  • Лед изграђују молекули воде (\(\text{H}_2\text{O}\)).
  • Дијамант изграђују атоми угљеника (\(\text{C}\)).
Задатак 2 (средњи): Одреди која су од наведених тврђења тачна, а која нетачна:
а) Скроб је кристална супстанца.
б) На собној температури бром је течног агрегатног стања.
в) Графит и дијамант су изграђени од исте врсте атома.
г) При топљењу леда ковалентне везе унутар молекула воде се раскидају.
а) Нетачно - скроб је аморфна супстанца (прашкасте неуређене структуре).
б) Тачно - бром је на собној температури у течном стању.
в) Тачно - оба су изграђена од атома угљеника.
г) Нетачно - при топљењу се нарушава кристална структура (међумолекулске интеракције), док молекули воде (\(\text{H}_2\text{O}\)) остају очувани.
Задатак 3 (средњи): Супстанца је на собној температури у чврстом стању. Њен молекул је изграђен од осам атома истог хемијског елемента, а честице су правилно распоређене у простору. О којој врсти структуре је реч и која је то супстанца?
Пошто су честице правилно распоређене у простору, у питању је кристална супстанца изграђена од молекула. Супстанца са молекулом од 8 истоврсних атома (\(\text{S}_8\)) је сумпор.
Задатак 4 (тежак): Иако су и дијамант и графит изграђени од истог елемента (угљеника), они имају потпуно различита физичка својства (дијамант је изузетно тврд и провидан, док је графит мекан и тамне боје). Шта је узрок ових разлика?
Узрок је различита унутрашња кристална структура (просторни распоред атома и начин на који су повезани).
Код дијаманта је сваки атом угљеника повезан са четири суседна атома ковалентним везама у чврсту тродимензионалну мрежу, што му даје велику тврдоћу и специфична оптичка својства. Код графита је распоред атома другачији, што доводи до потпуно другачијих својстава. Својства супстанце директно зависе од њене структуре.

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: