Најважније из лекције
Оксиди неметала и киселине: Већина оксида неметала реагује са водом градећи кисеоничне киселине, при чему валенца неметала остаје иста (нпр. \( SO_3 \rightarrow H_2SO_4 \), \( N_2O_5 \rightarrow HNO_3 \), \( P_4O_{10} \rightarrow H_3PO_4 \), \( CO_2 \rightarrow H_2CO_3 \)). Изузетак је \( CO \), који не гради киселину.
Дефиниција киселина: Киселине су супстанце чији водени раствори као позитивне јоне садрже искључиво \( H^+ \) јоне, који мењају боју лакмуса из плаве у црвену.
Безбедност: Разблаживање \( H_2SO_4 \) врши се искључиво сипањем киселине у воду (КуВ).
Електролити: Раствори киселина проводе електричну струју захваљујући дисоцијацији на јоне (\( HCl \rightarrow H^+ + Cl^- \)).
Дефиниција киселина: Киселине су супстанце чији водени раствори као позитивне јоне садрже искључиво \( H^+ \) јоне, који мењају боју лакмуса из плаве у црвену.
Безбедност: Разблаживање \( H_2SO_4 \) врши се искључиво сипањем киселине у воду (КуВ).
Електролити: Раствори киселина проводе електричну струју захваљујући дисоцијацији на јоне (\( HCl \rightarrow H^+ + Cl^- \)).
Оксиди неметала у реакцији са водом граде кисеоничне киселине. Валенца неметала у оксиду и киселини која настаје реакцијом са водом остаје иста.
\[ S + O_2 \rightarrow SO_2 \quad \text{(сумпор(IV)-оксид)} \]
\[ SO_2 + H_2O \rightarrow H_2SO_3 \quad \text{(сумпораста / сулфитна киселина, валенца IV)} \]
\[ 2SO_2 + O_2 \rightarrow 2SO_3 \quad \text{(сумпор(VI)-оксид)} \]
\[ SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4 \quad \text{(сумпорна / сулфатна киселина, валенца VI)} \]
Концентрована сумпорна киселина (\( H_2SO_4 \)) је густа течност (\( \rho = 1,84\text{ g}\cdot\text{cm}^{-3} \)) и снажно је дехидратационо средство - одузима воду супстанцама органског порекла (нпр. шећеру) при чему се масивне количине топлоте ослобађају и остаје угљеник.
Правило разблаживања сумпорне киселине: Киселина се увек сипа у воду у танком млазу уз непрекидно мешање (скраћеница КуВ - Киселину у Воду). Због велике густине киселина пада на дно и ослобођена топлота се равномерно распоређује.
Никада се не сме сипати вода у киселину (ВуК), јер лакша вода остаје на површини, брзо прокључа и може избацити киселину ван посуде.
Никада се не сме сипати вода у киселину (ВуК), јер лакша вода остаје на површини, брзо прокључа и може избацити киселину ван посуде.
Примена сумпорне киселине: један је од најважнијих производа хемијске индустрије; користи се за вештачка ђубрива, синтетичка влакна, акумулаторе, боје, лекове и хлороводоничну киселину.
Колике су валенце сумпора у сумпор(IV)-оксиду и у сумпорастој киселини (\( H_2SO_3 \))?
Валенца сумпора у оба једињења је IV (валенца неметала се не мења додатком воде).
Азот гради пет различитих оксида у којима му валенца има вредности од I до V: \( N_2O \), \( NO \), \( N_2O_3 \), \( NO_2 \) и \( N_2O_5 \).
Азот(I)-оксид (\( N_2O \)) се назива „гас смејавац” и користи се као састојак за анестезију.
\[ N_2O_5 + H_2O \rightarrow 2HNO_3 \quad \text{(азотна / нитратна киселина, валенца V)} \]
\[ P_4 + 5O_2 \rightarrow P_4O_{10} \quad \text{(фосфор(V)-оксид)} \]
\[ P_4O_{10} + 6H_2O \rightarrow 4H_3PO_4 \quad \text{(фосфорна / фосфатна киселина, валенца V)} \]
Примена: Азотна киселина (\( HNO_3 \)) се користи пре свега за производњу вештачких ђубрива. Фосфорна киселина (\( H_3PO_4 \)) примењује се у производњи вештачких ђубрива и безалкохолних пића.
Који оксид азота у реакцији са водом гради азотну киселину (\( HNO_3 \))?
То је азот(V)-оксид (\( N_2O_5 \)), јер је у њему валенца азота V, као и у азотној киселини.
Угљеник(II)-оксид (\( CO \)): гас без боје и мириса, настаје непотпуним сагоревањем у простору без довољно кисеоника. Веома је отрован јер се јаче везује за хемоглобин од кисеоника. Не реагује са водом и не гради киселину.
Угљеник(IV)-оксид (\( CO_2 \)): гас без боје и мириса, није отрован, веће је густине од ваздуха и не подржава горење. Растварањем у води делимично гради угљену киселину.
\[ CO_2 + H_2O \rightleftarrows H_2CO_3 \quad \text{(угљена / карбонатна киселина)} \]
Двострука стрелица означава да је реакција повратна и да се \( H_2CO_3 \) лако разлаже.
Суви лед је угљеник(IV)-оксид у чврстом агрегатном стању. На атмосферском притиску директно прелази у гасовито стање (сублимује), па се користи за стварање вештачке магле.
Примена \( CO_2 \): пуњење апарата за гашење пожара (јер не гори и тежи је од ваздуха), производња газираних пића и хлађење (суви лед).
Зашто се пламен свеће гаси у присуству угљеник(IV)-оксида?
Зато што угљеник(IV)-оксид не подржава горење и, пошто има већу густину од ваздуха, истискује кисеоник неопходан за сагоревање.
Киселине су супстанце чији водени раствори као позитивне јоне садрже искључиво јоне водоника (\( H^+ \)).
Позитивни јони водоника (\( H^+ \)) дају киселинама заједничка хемијска својства и узрокују промену боје плаве лакмус хартије у црвену.
\[ HCl \xrightarrow{H_2O} H^+ + Cl^- \quad \text{(хлороводонична киселина - бескисеонична)} \]
\[ H_2SO_4 \xrightarrow{H_2O} 2H^+ + SO_4^{2-} \quad \text{(сумпорна киселина - кисеонична, збирна једначина)} \]
При електролитичкој дисоцијацији молекула под дејством поларних молекула воде, алгебарска сума свих позитивних и негативних наелектрисања насталих јона увек је једнака нули.
Електролити су супстанце чији водени раствори проводе електричну струју захваљујући присуству слободних јона:
- Јаки електролити: у потпуности дисосују на јоне у раствору (\( HCl, H_2SO_4, NaOH \)).
- Слаби електролити: само се делимично разлажу на јоне (\( H_2CO_3 \)).
- Неелектролити: не дисосују на јоне и њихови раствори не проводе електричну струју.
Написати једначину електролитичке дисоцијације азотне киселине (\( HNO_3 \)) у води.
\[ HNO_3 \xrightarrow{H_2O} H^+ + NO_3^- \]
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): Која од наведених киселина је бескисеонична: сумпорна (\( H_2SO_4 \)), хлороводонична (\( HCl \)), азотна (\( HNO_3 \)) или фосфорна (\( H_3PO_4 \))?
Бескисеонична киселина је хлороводонична киселина (\( HCl \)), јер у свом саставу не садржи атоме кисеоника.
Задатак 2 (средњи): Напишите једначину хемијске реакције настајања фосфорне киселине из њеног одговарајућег оксида и воде. Колика је валенца фосфора у овим једињењима?
Једначина реакције:
\[ P_4O_{10} + 6H_2O \rightarrow 4H_3PO_4 \]
Валенца фосфора и у фосфор(V)-оксиду и у фосфорној киселини износи V.
Задатак 3 (средњи): Зашто се концентрована сумпорна киселина разблажује додавањем киселине у воду, а не обрнуто? Објасните физичко-хемијски разлог.
Сумпорна киселина има скоро двоструко већу густину од воде (\( \rho = 1,84\text{ g}\cdot\text{cm}^{-3} \)) и њено растварање прати ослобађање велике количине топлоте. Додавањем киселине у воду (КуВ), она одмах тоне ка дну и топлота се равномерно распоређује по целој запремини воде. Ако бисмо сипали воду у киселину (ВуК), вода би пливала по површини и нагло прокључала на додирној површини, што би довело до прскања киселине и опасних опекотина.
Задатак 4 (тежак): Упоредите угљеник(II)-оксид (\( CO \)) и угљеник(IV)-оксид (\( CO_2 \)) према:
а) токсичности,
б) понашању према води и грађењу киселина,
в) условима у којима настају при сагоревању угљеника.
а) токсичности,
б) понашању према води и грађењу киселина,
в) условима у којима настају при сагоревању угљеника.
а) Токсичност: \( CO \) је изузетно отрован гас јер се везује за хемоглобин и спречава пренос кисеоника; \( CO_2 \) није отрован.
б) Реакција са водом: \( CO \) не реагује са водом и не гради киселину; \( CO_2 \) се раствара у води и делимично гради слабу и нестабилну угљену киселину (\( CO_2 + H_2O \rightleftarrows H_2CO_3 \)).
в) Настанак: \( CO \) настаје непотпуним сагоревањем угљеника (у недостатку кисеоника); \( CO_2 \) настаје потпуним сагоревањем у вишку кисеоника.
б) Реакција са водом: \( CO \) не реагује са водом и не гради киселину; \( CO_2 \) се раствара у води и делимично гради слабу и нестабилну угљену киселину (\( CO_2 + H_2O \rightleftarrows H_2CO_3 \)).
в) Настанак: \( CO \) настаје непотпуним сагоревањем угљеника (у недостатку кисеоника); \( CO_2 \) настаје потпуним сагоревањем у вишку кисеоника.
