Лекција 8.1 садржи следеће групе задатака:

Изабери решење задатка:

Задатак 1 (бесплатан)

Кратко решење

Електролити су супстанце чији растопи или раствори садрже покретљиве јоне и проводе електричну струју (киселине, базе и соли), нпр. \( \text{HCl} \), \( \text{NaOH} \), \( \text{NaCl} \). Неелектролити су супстанце чији растопи или раствори не проводе електричну струју, нпр. хемијски чиста вода, алкохоли, угљени хидрати, масти и уља. Цртеж апаратуре за испитивање електропроводљивости: четири чаше, свака са две металне електроде повезане проводницима са извором струје и сијалицом. У прву чашу се сипа раствор \( \text{HCl} \), у другу раствор \( \text{NaOH} \), у трећу раствор \( \text{NaCl} \), а у четврту хемијски чиста вода \( \text{H}_2\text{O} \). Сијалице изнад прве три чаше светле, а сијалица изнад чаше са водом не светли.

Детаљно решење

Корак 1: Електролити

Основна особина електролита је да њихови растопи или раствори проводе електричну струју. Електричну струју проводе зато што садрже покретљиве јоне. Електролити су супстанце чији растопи или раствори садрже покретљиве јоне и проводе електричну струју. Електролити могу бити киселине, базе и соли. Примери су \( \text{HCl} \), \( \text{NaOH} \) и \( \text{NaCl} \).

Корак 2: Неелектролити

Неелектролити су супстанце чији растопи или раствори не проводе електричну струју, јер не садрже покретљиве јоне. Примери су хемијски чиста вода (\( \text{H}_2\text{O} \)), алкохоли, угљени хидрати, масти и уља.

Корак 3: Како се то показује огледом

Цртеж апаратуре за испитивање електропроводљивости: четири чаше, свака са две металне електроде повезане проводницима са извором струје и сијалицом. У прву чашу се сипа раствор \( \text{HCl} \), у другу раствор \( \text{NaOH} \), у трећу раствор \( \text{NaCl} \), а у четврту хемијски чиста вода \( \text{H}_2\text{O} \). Сијалице изнад прве три чаше светле, а сијалица изнад чаше са водом не светли. Ако сијалица светли, у посуди се налази електролит. Ако не светли, то је неелектролит.

Корак 4: Чврсте јонске супстанце

Чврсте јонске супстанце не проводе струју, јер су јони везани јаким јонским везама и нису слободни. Када се истопе или растворе у води, јони постају покретљиви и супстанца проводи струју.

Кратак запис решења:

Електролити: растопи или раствори садрже покретљиве јоне и проводе струју (киселине, базе, соли). Неелектролити: не проводе струју (чиста вода, алкохоли, угљени хидрати, масти, уља).

Најважније из лекције

Електролити: Супстанце чији раствори и растопи проводе струју због покретљивих јона (киселине, базе, соли). Неелектролити не проводе струју (чиста вода, шећери, алкохоли).
Електролитичка дисоцијација: Рападање молекула или јонских кристала на јоне под дејством поларних молекула воде.
Аренијусове дефиниције:
  • Киселине дисоцијацијом у води дају \(\text{H}^+\) (односно хидронијум-јоне \(\text{H}_3\text{O}^+\)). Полипротичне киселине дисосују по ступњевима (\(\text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{H}^+ + \text{HSO}_4^- \rightarrow 2\text{H}^+ + \text{SO}_4^{2-}\)).
  • Базе дисоцијацијом дају \(\text{OH}^-\) јоне (нпр. \(\text{NaOH}\), док \(\text{NH}_3\) реагује с водом дајући \(\text{NH}_4^+\) и \(\text{OH}^-\)).
Неутрализација и соли: Реаговањем киселине и базе настају со и вода. Према степену неутрализације, соли могу бити нормалне (\(\text{NaCl}\)), киселе (\(\text{NaHSO}_4\)) и базне (\(\text{Ca(OH)NO}_3\)).
Индикатори: Лакмус (кисело: црвен, базно: плав), фенолфталеин (кисело: безбојан, базно: љубичаст), метил-оранж (кисело: црвен, базно: жут).
Електролити су супстанце чији водени раствори или растопи проводе електричну струју захваљујући присуству покретљивих јона. У електролите спадају киселине, базе и соли.
Неелектролити су супстанце чији водени раствори или растопи не проводе електричну струју јер не садрже слободне јоне (нпр. хемијски чиста вода, алкохоли, угљени хидрати, масти и уља).
Јонска једињења у чврстом кристалном стању не проводе електричну струју јер су јони чврсто везани у кристалној решетки. Она постају проводници тек када се истопе или растворе у води.
Када се у водени раствор натријум-хлорида (\(\text{NaCl}\)) уроне електроде повезане са извором струје и сијалицом, сијалица светли јер је раствор електролит. У раствору шећера сијалица не светли јер је шећер неелектролит.
Зашто чврста кухињска со (\(\text{NaCl}\)) не проводи струју, док њен водени раствор проводи?
У чврстом стању јони \(\text{Na}^+\) и \(\text{Cl}^-\) су фиксирани у кристалној решетки јаким јонским везама и нису покретљиви. При растварању у води кристална решетка се разлаже и јони постају слободни и покретљиви, што омогућава провођење струје.
Електролитичка дисоцијација је процес разлагања јонских и одређеног броја поларних ковалентних супстанци на јоне под утицајем поларних молекула растварача (воде). Ову теорију поставио је Сванте Аренијус.
Општа једначина дисоцијације соли \( \text{MA} \): \[ \text{MA(s)} \xrightarrow{\text{H}_2\text{O}} \text{M}^+(\text{aq}) + \text{A}^-(\text{aq}) \] Општа једначина дисоцијације киселине \( \text{HA} \): \[ \text{HA(aq)} \xrightarrow{\text{H}_2\text{O}} \text{H}^+(\text{aq}) + \text{A}^-(\text{aq}) \]
Код поларних ковалентних молекула вода изазива раскидање најполарније везе (најчешће \(-\text{O}-\text{H}\)), при чему везни електронски пар остаје на атому кисеоника, чиме настају катјон водоника (\(\text{H}^+\)) и одговарајући анјон.
Слободан протон (\(\text{H}^+\)) се у води брзо везује за молекул воде, при чему настаје хидронијум-јон (\(\text{H}_3\text{O}^+\)): \[ \text{H}^+(\text{aq}) + \text{H}_2\text{O(l)} \longrightarrow \text{H}_3\text{O}^+(\text{aq}) \] Због једноставности, \(\text{H}^+\) и \(\text{H}_3\text{O}^+\) се у једначинама често појмовно изједначавају.
Прикажи дисоцијацију хлороводоничне киселине (\(\text{HCl}\)) у води уз приказ настанка хидронијум-јона.
\[ \text{HCl(aq)} + \text{H}_2\text{O(l)} \longrightarrow \text{H}_3\text{O}^+(\text{aq}) + \text{Cl}^-(\text{aq}) \]
Киселине су електролити који дисоцијацијом у води као једине позитивно наелектрисане јоне (катјоне) дају јоне водоника, односно протоне (\(\text{H}^+\)).
Монопротичне киселине дисоцијацијом дају један протон (\(\text{H}^+\)): \[ \text{HCl} \xrightarrow{\text{H}_2\text{O}} \text{H}^+ + \text{Cl}^- \] \[ \text{HNO}_3 \xrightarrow{\text{H}_2\text{O}} \text{H}^+ + \text{NO}_3^- \]
Полипротичне киселине садрже два или више заменљивих атома водоника и дисосују поступно (у ступњевима): \[ \text{I ступањ:} \quad \text{H}_2\text{SO}_4 \rightleftharpoons \text{H}^+ + \text{HSO}_4^- \quad (\text{хидрогенсулфатни јон}) \] \[ \text{II ступањ:} \quad \text{HSO}_4^- \rightleftharpoons \text{H}^+ + \text{SO}_4^{2-} \quad (\text{сулфатни јон}) \] \[ \text{Укупна једначина:} \quad \text{H}_2\text{SO}_4 \longrightarrow 2\text{H}^+ + \text{SO}_4^{2-} \]
Формула киселине Назив киселине Формуле и називи јона киселинских остатака
\(\text{HCl}\) хлороводонична киселина \(\text{Cl}^-\) (хлоридни јон)
\(\text{HNO}_3\) азотна киселина \(\text{NO}_3^-\) (нитратни јон)
\(\text{HNO}_2\) азотаста киселина \(\text{NO}_2^-\) (нитритни јон)
\(\text{H}_2\text{SO}_4\) сумпорна киселина \(\text{HSO}_4^-\) (хидрогенсулфатни), \(\text{SO}_4^{2-}\) (сулфатни)
\(\text{H}_3\text{PO}_4\) фосфорна киселина \(\text{H}_2\text{PO}_4^-\) (дихидрогенфосфатни), \(\text{HPO}_4^{2-}\) (хидрогенфосфатни), \(\text{PO}_4^{3-}\) (фосфатни)
\(\text{CH}_3\text{COOH}\) сирћетна (етанска) киселина \(\text{CH}_3\text{COO}^-\) (ацетатни / етаноатни јон)
\(\text{H}_2\text{CO}_3\) угљена киселина \(\text{HCO}_3^-\) (хидрогенкарбонатни), \(\text{CO}_3^{2-}\) (карбонатни)
Напиши називе и формуле свих анјона који настају поступном дисоцијацијом фосфорне киселине (\(\text{H}_3\text{PO}_4\)).
1. Дихидрогенфосфатни јон: \(\text{H}_2\text{PO}_4^-\)
2. Хидрогенфосфатни јон: \(\text{HPO}_4^{2-}\)
3. Фосфатни јон: \(\text{PO}_4^{3-}\)
Базе су електролити који дисоцијацијом у води као једине негативно наелектрисане јоне (анјоне) дају хидроксидне јоне (\(\text{OH}^-\)).
Дисоцијација хидроксида метала: \[ \text{NaOH} \xrightarrow{\text{H}_2\text{O}} \text{Na}^+ + \text{OH}^- \] \[ \text{Ba(OH)}_2 \xrightarrow{\text{H}_2\text{O}} \text{Ba}^{2+} + 2\text{OH}^- \]
Амонијак (\(\text{NH}_3\)) не садржи \(\text{OH}^-\) групу у структури свог молекула, али се сврстава у базе јер у реакцији са водом даје хидроксидне јоне: \[ \text{NH}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{NH}_4^+ + \text{OH}^- \]
Напиши једначину електролитичке дисоцијације калијум-хидроксида (\(\text{KOH}\)) у води.
\[ \text{KOH} \xrightarrow{\text{H}_2\text{O}} \text{K}^+ + \text{OH}^- \]
Реакција неутрализације је хемијска реакција између киселине и базе при чему настају со и вода: \[ \text{киселина} + \text{база} \longrightarrow \text{со} + \text{вода} \]
Према степену неутрализације, соли се деле на:
  • Нормалне (неутралне) соли: настају потпуном неутрализацијом (нпр. \(\text{NaCl}\), \(\text{Na}_2\text{SO}_4\), \(\text{Ca(NO}_3)_2\)).
  • Киселе соли: настају непотпуном неутрализацијом полипротичних киселина; садрже водоник у саставу киселинског остатка (нпр. \(\text{NaHSO}_4\) – натријум-хидрогенсулфат).
  • Базне соли: настају непотпуном неутрализацијом вишехидроксилних база; садрже \(\text{OH}^-\) групу у саставу соли (нпр. \(\text{Ca(OH)NO}_3\) – калцијум-хидроксид-нитрат).
Једначине дисоцијације нормалних соли у води: \[ \text{NaCl} \longrightarrow \text{Na}^+ + \text{Cl}^- \] \[ \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 \longrightarrow 2\text{Al}^{3+} + 3\text{SO}_4^{2-} \] \[ (\text{NH}_4)_2\text{SO}_4 \longrightarrow 2\text{NH}_4^+ + \text{SO}_4^{2-} \]
Киселинско-базни индикатори мењају боју у зависности од тога да ли се налазе у раствору киселине или базе:
  • Лакмус: у киселој средини је црвен, а у базној плав.
  • Фенолфталеин: у киселој средини је безбојан, а у базној љубичаст (ружичаст).
  • Метил-оранж: у киселој средини је црвен, а у базној жут.

Задаци за вежбање

Задатак 1 (лак): Разврстај следеће супстанце на електролите и неелектролите: \(\text{KOH}\), алкохол (етанол), \(\text{H}_2\text{SO}_4\), шећер (глукоза), \(\text{CaCl}_2\).
Електролити: \(\text{KOH}\) (база), \(\text{H}_2\text{SO}_4\) (киселина), \(\text{CaCl}_2\) (со).
Неелектролити: алкохол (етанол), шећер (глукоза).
Задатак 2 (средњи): Напиши укупне једначине електролитичке дисоцијације за следећа једињења у води:
а) Цезијум-хидроксид (\(\text{CsOH}\))
б) Гвожђе(III)-сулфат (\(\text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3\))
в) Амонијум-карбонат (\((\text{NH}_4)_2\text{CO}_3\))
а) \(\text{CsOH} \longrightarrow \text{Cs}^+ + \text{OH}^-\)
б) \(\text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3 \longrightarrow 2\text{Fe}^{3+} + 3\text{SO}_4^{2-}\)
в) \((\text{NH}_4)_2\text{CO}_3 \longrightarrow 2\text{NH}_4^+ + \text{CO}_3^{2-}\)
Задатак 3 (средњи): Прикажи дисоцијацију угљене киселине (\(\text{H}_2\text{CO}_3\)) по ступњевима и наведи називе насталих анјона.
I ступањ: \(\text{H}_2\text{CO}_3 \rightleftharpoons \text{H}^+ + \text{HCO}_3^-\) (настаје хидрогенкарбонатни јон)
II ступањ: \(\text{HCO}_3^- \rightleftharpoons \text{H}^+ + \text{CO}_3^{2-}\) (настаје карбонатни јон)
Задатак 4 (тежак): Напиши молекулске једначине за:
а) реакцију потпуне неутрализације натријум-хидроксида и сумпорне киселине,
б) реакцију непотпуне неутрализације калцијум-хидроксида и азотне киселине при којој настаје базна со.
Именуј добијене соли.
а) \(2\text{NaOH} + \text{H}_2\text{SO}_4 \longrightarrow \text{Na}_2\text{SO}_4 + 2\text{H}_2\text{O}\)
Настала со је натријум-сулфат (нормална со).

б) \(\text{Ca(OH)}_2 + \text{HNO}_3 \longrightarrow \text{Ca(OH)NO}_3 + \text{H}_2\text{O}\)
Настала со је калцијум-хидроксид-нитрат (базна со).

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: