Најважније из лекције
Коефицијенти и индекси: Коефицијент стоји испред формуле и означава број честица (\(3\text{O}_2\)), док индекс стоји доле десно и означава број атома унутар честице (\(\text{O}_2\)).
Валенца vs Оксидациони број: Валенца је способност везивања (римски број, нпр. \(\text{II}\)), а оксидациони број је наелектрисање атома са знаком (арапски број, нпр. \(-2\) или \(+3\)).
Кључна правила оксидационих бројева:
Валенца vs Оксидациони број: Валенца је способност везивања (римски број, нпр. \(\text{II}\)), а оксидациони број је наелектрисање атома са знаком (арапски број, нпр. \(-2\) или \(+3\)).
Кључна правила оксидационих бројева:
- Слободни елементи: увек \(0\) (\(\overset{0}{\text{O}}_2, \overset{0}{\text{Fe}}\)).
- Збир у неутралном молекулу/формулској јединки: увек \(0\).
- Стандардне вредности у једињењима: \(\text{H} (+1)\), \(\text{O} (-2)\), алкални метали (\(+1\)), земноалкални (\(+2\)), \(\text{Al} (+3)\), \(\text{F} (-1)\).
Хемијски симбол представља један атом хемијског елемента (нпр. \(\text{Ag}\), \(\text{He}\)).
Коефицијент је број који се пише испред симбола или формуле и означава број слободних атома, молекула или формулских јединки у узорку (нпр. \(2\text{Ag}\) означава два атома сребра; \(5\text{NH}_3\) означава пет молекула амонијака).
Хемијска формула представља састав молекула елемената и једињења или састав јонских супстанци. Код јонских супстанци формула приказује најмању групу јона која се периодично понавља у кристалној решетки – формулску јединку (нпр. \(\text{NaCl}\)).
Индекс је број записан у доњем десном углу уз симбол елемента унутар формуле и приказује број атома у молекулу или однос јона у формулској јединки. Коефицијент и индекс 1 се никада не пишу.
Врсте хемијских формула:
- Молекулске формуле: приказују тачан број и врсту атома (нпр. \(\text{H}_2\text{O}\), \(\text{H}_2\text{CO}_3\)).
- Структурне (Луисове) формуле: приказују начин повезивања атома ковалентним везама (цртицама).
- Електронске формуле: приказују валентне електроне (заједничке и слободне електронске парове) тачкама или паровима тачака.
Шта означава запис \(3\text{H}_2\text{SO}_4\)? Колико укупно атома сваког елемента садржи овај узорак?
Запис означава 3 молекула сумпорне киселине (коефицијент је 3).
Укупан број атома:
Укупан број атома:
- Водоник (\(\text{H}\)): \(3 \cdot 2 = 6\) атома
- Сумпор (\(\text{S}\)): \(3 \cdot 1 = 3\) атома
- Кисеоник (\(\text{O}\)): \(3 \cdot 4 = 12\) атома
Валенца је способност атома неког елемента да се веже са одређеним бројем других атома (обично једновалентног водоника). Означава се римским бројевима (\(\text{I, II, III, IV...}\)) и нема предзнак.
Оксидациони број је број (формално или стварно наелектрисање) који се додељује атому у супстанци под претпоставком да је веза потпуно јонска. Означава се арапским бројем са предзнаком (\(+1, -2, +3, \dots\)) и пише се изнад симбола елемента: \(\overset{+1}{\text{H}}_2\overset{-2}{\text{O}}\).
Разликујте оксидациони број од стварног наелектрисања јона:
- Оксидациони број: знак се пише испред броја изнад симбола (\(\overset{-2}{\text{O}}\)).
- Наелектрисање јона: знак се пише иза броја у горњем десном индексу (\(\text{O}^{2-}\)).
| Елемент | Валенца | Оксидациони број | Елемент | Валенца | Оксидациони број |
|---|---|---|---|---|---|
| \(\text{H}\) | \(\text{I}\) | \(+1, -1\) | \(\text{S}\) | \(\text{II, IV, VI}\) | \(-2, +4, +6\) |
| \(\text{O}\) | \(\text{II}\) | \(-2, -1\) | \(\text{N}\) | \(\text{III}\) | од \(-3\) до \(+5\) |
| \(\text{Li, Na, K}\) | \(\text{I}\) | \(+1\) | \(\text{P}\) | \(\text{III, V}\) | \(-3, +3, +5\) |
| \(\text{Mg, Ca, Ba}\) | \(\text{II}\) | \(+2\) | \(\text{F}\) | \(\text{I}\) | \(-1\) |
| \(\text{Al}\) | \(\text{III}\) | \(+3\) | \(\text{Cl, Br, I}\) | \(\text{I, III, V, VII}\) | \(-1, +1, +3, +5, +7\) |
Оксидациони број атома у молекулима елементарних супстанци и слободних атома је увек \(0\):
\[ \overset{0}{\text{H}}_2, \quad \overset{0}{\text{O}}_2, \quad \overset{0}{\text{N}}_2, \quad \overset{0}{\text{Cl}}_2, \quad \overset{0}{\text{P}}_4, \quad \overset{0}{\text{Na}}, \quad \overset{0}{\text{Fe}}, \quad \overset{0}{\text{Cu}} \]
Збир свих оксидационих бројева атома у неутралном молекулу или формулској јединки увек је једнак нули.
У бинарним једињењима:
- Електронегативнији атом има негативан оксидациони број.
- Мање електронегативан атом има позитиван оксидациони број.
Упиши познате оксидационе бројеве (водоник је готово увек \(+1\), кисеоник \(-2\), алкални метали \(+1\), земноалкални \(+2\), алуминијум \(+3\), флуор \(-1\)).
Постави једначину тако да збир свих оксидационих бројева помножених са одговарајућим индексима буде једнак \(0\) (или наелектрисању јона).
Израчунај непознати оксидациони број централног атома.
Бинарни оксиди:
У \(\overset{x}{\text{C}}\overset{-2}{\text{O}}_2\): \(x + 2 \cdot (-2) = 0 \implies x = +4 \implies \overset{+4}{\text{C}}\overset{-2}{\text{O}}_2\)
У \(\overset{x}{\text{N}}_2\overset{-2}{\text{O}}\): \(2x + 1 \cdot (-2) = 0 \implies 2x = +2 \implies x = +1 \implies \overset{+1}{\text{N}}_2\overset{-2}{\text{O}}\)
У \(\overset{x}{\text{C}}\overset{-2}{\text{O}}_2\): \(x + 2 \cdot (-2) = 0 \implies x = +4 \implies \overset{+4}{\text{C}}\overset{-2}{\text{O}}_2\)
У \(\overset{x}{\text{N}}_2\overset{-2}{\text{O}}\): \(2x + 1 \cdot (-2) = 0 \implies 2x = +2 \implies x = +1 \implies \overset{+1}{\text{N}}_2\overset{-2}{\text{O}}\)
Оксокиселине:
У сумпорној киселини \(\overset{+1}{\text{H}}_2\overset{x}{\text{S}}\overset{-2}{\text{O}}_4\): \[ 2 \cdot (+1) + x + 4 \cdot (-2) = 0 \implies 2 + x - 8 = 0 \implies x = +6 \implies \overset{+1}{\text{H}}_2\overset{+6}{\text{S}}\overset{-2}{\text{O}}_4 \]
У сумпорној киселини \(\overset{+1}{\text{H}}_2\overset{x}{\text{S}}\overset{-2}{\text{O}}_4\): \[ 2 \cdot (+1) + x + 4 \cdot (-2) = 0 \implies 2 + x - 8 = 0 \implies x = +6 \implies \overset{+1}{\text{H}}_2\overset{+6}{\text{S}}\overset{-2}{\text{O}}_4 \]
Соли и хидроксиди (преко киселинског остатка / хидроксидне групе):
- Хидроксидна група увек има вредност \(\text{(OH)}^{-1}\):
У \(\text{Pb(OH)}_2 \implies x + 2 \cdot (-1) = 0 \implies x = +2 \implies \overset{+2}{\text{Pb}}\overset{-1}{\text{(OH)}}_2\) - Сулфатна група као киселински остатак има вредност \(\text{SO}_4^{2-}\) (јер потиче од \(\text{H}_2\text{SO}_4\)):
У \(\text{CuSO}_4 \implies x + (-2) = 0 \implies x = +2\) (бакар је \(+2\)), а за сумпор: \(y + 4 \cdot (-2) = -2 \implies y = +6\). - Нитратна група као киселински остатак има вредност \(\text{NO}_3^-\) (потиче од \(\text{HNO}_3\)):
У \(\text{Fe(NO}_3)_3 \implies x + 3 \cdot (-1) = 0 \implies x = +3\) (гвожђе је \(+3\)), а за азот: \(y + 3 \cdot (-2) = -1 \implies y = +5\). - Карбонатна група има вредност \(\text{CO}_3^{2-}\):
У \(\text{Al}_2\text{(CO}_3)_3 \implies\) алуминијум је \(+3\), а за угљеник у \(\text{CO}_3^{2-}\): \(x + 3 \cdot (-2) = -2 \implies x = +4\).
IUPAC рационална номенклатура:
- Елементи сталне валенце: Наводи се назив електропозитивног елемента, па корен електронегативног са одговарајућим наставком (валенца се не пише у називу).
Примери: \(\text{CaO}\) – калцијум-оксид; \(\text{NaCl}\) – натријум-хлорид; \(\text{BaBr}_2\) – баријум-бромид. - Елементи променљиве валенце: Оксидациони број (валенца) се обавезно наводи у загради римским бројем иза назива метала.
Примери: \(\text{FeO}\) – гвожђе(II)-оксид; \(\text{Fe}_2\text{O}_3\) – гвожђе(III)-оксид; \(\text{FeCl}_2\) – гвожђе(II)-хлорид; \(\text{FeCl}_3\) – гвожђе(III)-хлорид; \(\text{CuO}\) – бакар(II)-оксид.
Стехиометријски префикси (из грчког језика) често се користе за бинарна једињења неметала: моно- (1), ди- (2), три- (3), тетра- (4), пента- (5), суб- (мањи удео кисеоника):
| Формула | Рационални (IUPAC) назив | Традиционални / префиксни назив |
|---|---|---|
| \(\text{CO}\) | угљеник(II)-оксид | угљен-моноксид |
| \(\text{SO}_2\) | сумпор(IV)-оксид | сумпор-диоксид |
| \(\text{SO}_3\) | сумпор(VI)-оксид | сумпор-триоксид |
| \(\text{N}_2\text{O}\) | азот(I)-оксид | азот-субоксид („гас смејавац”) / диазот-моноксид |
| \(\text{N}_2\text{O}_3\) | азот(III)-оксид | азот-триоксид / диазот-триоксид |
| \(\text{N}_2\text{O}_4\) | азот(IV)-оксид | азот-тетроксид / диазот-тетроксид |
| \(\text{N}_2\text{O}_5\) | азот(V)-оксид | азот-пентоксид / диазот-пентоксид |
| \(\text{SiO}_2\) | силицијум(IV)-оксид | силицијум-диоксид |
| \(\text{PCl}_3\) | фосфор(III)-хлорид | фосфор-трихлорид |
Нека бинарна једињења са водоником имају специфичне уобичајене називе:
\(\text{H}_2\text{O}\) (вода), \(\text{NH}_3\) (амонијак), \(\text{CH}_4\) (метан), \(\text{PH}_3\) (фосфин), \(\text{H}_2\text{S}\) (водоник-сулфид / сумпорводоник), \(\text{HCl}\) (хлороводоник), \(\text{HF}\) (флуороводоник), \(\text{HBr}\) (бромоводоник).
Називи најважнијих катјона и анјона:
| Ознака катјона | Назив | Ознака анјона | Назив |
|---|---|---|---|
| \(\text{Na}^+\) | јон натријума (натријумов јон) | \(\text{O}^{2-}\) | оксидни јон |
| \(\text{Ca}^{2+}\) | јон калцијума (калцијумов јон) | \(\text{S}^{2-}\) | сулфидни јон |
| \(\text{Fe}^{2+}\) | гвожђе(II)-јон (феро-јон) | \(\text{Cl}^-, \text{Br}^-, \text{I}^-\) | хлоридни, бромидни, јодидни јон |
| \(\text{Fe}^{3+}\) | гвожђе(III)-јон (фери-јон) | \(\text{N}^{3-}\) | нитридни јон |
| \(\text{Cu}^{2+}\) | бакар(II)-јон (купри-јон) | \(\text{NO}_3^-, \text{NO}_2^-\) | нитратни, нитритни јон |
| \(\text{NH}_4^+\) | амонијум-јон | \(\text{SO}_4^{2-}, \text{SO}_3^{2-}\) | сулфатни, сулфитни јон |
| \(\text{Al}^{3+}\) | јон алуминијума | \(\text{CO}_3^{2-}, \text{PO}_4^{3-}\) | карбонатни, фосфатни јон |
Укупни збир позитивних и негативних наелектрисања у формулској јединки мора бити једнак 0.
Примери:
Примери:
- \(\text{Fe}^{2+} + 2\,\text{Cl}^- \longrightarrow \text{FeCl}_2\) (гвожђе(II)-хлорид)
- \(\text{Fe}^{2+} + \text{SO}_4^{2-} \longrightarrow \text{FeSO}_4\) (гвожђе(II)-сулфат)
- \(2\,\text{NH}_4^+ + \text{SO}_4^{2-} \longrightarrow \text{(NH}_4)_2\text{SO}_4\) (амонијум-сулфат)
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): Одреди оксидационе бројеве свих атома у следећим супстанцама:
а) \(\text{Cl}_2\)
б) \(\text{CO}\)
в) \(\text{Al}_2\text{O}_3\)
а) \(\text{Cl}_2\)
б) \(\text{CO}\)
в) \(\text{Al}_2\text{O}_3\)
а) \(\text{Cl}_2\) је елементарна супстанца: \(\overset{0}{\text{Cl}}_2\). Оксидациони број је \(0\).
б) Кисеоник у оксидима има \(-2\): \(x + (-2) = 0 \implies x = +2\). Дакле: \(\overset{+2}{\text{C}}\overset{-2}{\text{O}}\).
в) Алуминијум у једињењима има \(+3\), а кисеоник \(-2\): \(2 \cdot (+3) + 3 \cdot (-2) = 6 - 6 = 0\). Дакле: \(\overset{+3}{\text{Al}}_2\overset{-2}{\text{O}}_3\).
б) Кисеоник у оксидима има \(-2\): \(x + (-2) = 0 \implies x = +2\). Дакле: \(\overset{+2}{\text{C}}\overset{-2}{\text{O}}\).
в) Алуминијум у једињењима има \(+3\), а кисеоник \(-2\): \(2 \cdot (+3) + 3 \cdot (-2) = 6 - 6 = 0\). Дакле: \(\overset{+3}{\text{Al}}_2\overset{-2}{\text{O}}_3\).
Задатак 2 (средњи): Одреди оксидациони број централног атома неметала у следећим киселинама:
а) \(\text{HNO}_3\) (азотна киселина)
б) \(\text{H}_3\text{PO}_4\) (фосфорна киселина)
а) \(\text{HNO}_3\) (азотна киселина)
б) \(\text{H}_3\text{PO}_4\) (фосфорна киселина)
Узимамо да је оксидациони број водоника \(+1\), а кисеоника \(-2\):
а) За \(\overset{+1}{\text{H}}\overset{x}{\text{N}}\overset{-2}{\text{O}}_3\): \[ 1 \cdot (+1) + x + 3 \cdot (-2) = 0 \implies 1 + x - 6 = 0 \implies x = +5 \] Оксидациони број азота је \(+5\).
б) За \(\overset{+1}{\text{H}}_3\overset{x}{\text{P}}\overset{-2}{\text{O}}_4\): \[ 3 \cdot (+1) + x + 4 \cdot (-2) = 0 \implies 3 + x - 8 = 0 \implies x = +5 \] Оксидациони број фосфора је \(+5\).
а) За \(\overset{+1}{\text{H}}\overset{x}{\text{N}}\overset{-2}{\text{O}}_3\): \[ 1 \cdot (+1) + x + 3 \cdot (-2) = 0 \implies 1 + x - 6 = 0 \implies x = +5 \] Оксидациони број азота је \(+5\).
б) За \(\overset{+1}{\text{H}}_3\overset{x}{\text{P}}\overset{-2}{\text{O}}_4\): \[ 3 \cdot (+1) + x + 4 \cdot (-2) = 0 \implies 3 + x - 8 = 0 \implies x = +5 \] Оксидациони број фосфора је \(+5\).
Задатак 3 (средњи): Напиши хемијске формуле за следећа једињења:
а) бакар(II)-нитрат
б) амонијум-карбонат
в) хром(III)-сулфат
а) бакар(II)-нитрат
б) амонијум-карбонат
в) хром(III)-сулфат
Усклађујемо наелектрисања катјона и анјона да збир буде \(0\):
а) Катјон \(\text{Cu}^{2+}\) и нитратни анјон \(\text{NO}_3^-\): потребна су два нитратна јона \(\implies \mathbf{\text{Cu(NO}_3)_2}\).
б) Амонијум-катјон \(\text{NH}_4^+\) и карбонатни анјон \(\text{CO}_3^{2-}\): потребна су два амонијум-јона \(\implies \mathbf{\text{(NH}_4)_2\text{CO}_3}\).
в) Хром(III)-катјон \(\text{Cr}^{3+}\) и сулфатни анјон \(\text{SO}_4^{2-}\): најмањи заједнички садржалац за 3 и 2 је 6 \(\implies 2 \cdot (+3) + 3 \cdot (-2) = 0 \implies \mathbf{\text{Cr}_2\text{(SO}_4)_3}\).
а) Катјон \(\text{Cu}^{2+}\) и нитратни анјон \(\text{NO}_3^-\): потребна су два нитратна јона \(\implies \mathbf{\text{Cu(NO}_3)_2}\).
б) Амонијум-катјон \(\text{NH}_4^+\) и карбонатни анјон \(\text{CO}_3^{2-}\): потребна су два амонијум-јона \(\implies \mathbf{\text{(NH}_4)_2\text{CO}_3}\).
в) Хром(III)-катјон \(\text{Cr}^{3+}\) и сулфатни анјон \(\text{SO}_4^{2-}\): најмањи заједнички садржалац за 3 и 2 је 6 \(\implies 2 \cdot (+3) + 3 \cdot (-2) = 0 \implies \mathbf{\text{Cr}_2\text{(SO}_4)_3}\).
Задатак 4 (тежак): Дата су једињења: \(\text{FeBr}_3\), \(\text{Cr}_2(\text{SO}_4)_3\) и \(\text{Ca(NO}_3)_2\).
а) Одреди оксидационе бројеве свих елемената у овим једињењима.
б) Наведи њихове IUPAC називе.
а) Одреди оксидационе бројеве свих елемената у овим једињењима.
б) Наведи њихове IUPAC називе.
а) Оксидациони бројеви:
- У \(\text{FeBr}_3\): Бром у бромидима је \(-1\). \(x + 3 \cdot (-1) = 0 \implies x = +3\). Формула: \(\overset{+3}{\text{Fe}}\overset{-1}{\text{Br}}_3\).
- У \(\text{Cr}_2(\text{SO}_4)_3\): Сулфатна група је \(\text{SO}_4^{2-}\). За хром: \(2x + 3 \cdot (-2) = 0 \implies x = +3\). У сулфатној групи (\(\text{O} = -2\)): \(y + 4 \cdot (-2) = -2 \implies y = +6\). Формула: \(\overset{+3}{\text{Cr}}_2(\overset{+6}{\text{S}}\overset{-2}{\text{O}}_4)_3\).
- У \(\text{Ca(NO}_3)_2\): Калцијум је увек \(+2\), нитратна група \(\text{NO}_3^-\). У њој (\(\text{O} = -2\)): \(z + 3 \cdot (-2) = -1 \implies z = +5\). Формула: \(\overset{+2}{\text{Ca}}(\overset{+5}{\text{N}}\overset{-2}{\text{O}}_3)_2\).
- \(\text{FeBr}_3\): гвожђе(III)-бромид (пошто гвожђе има променљиву валенцу)
- \(\text{Cr}_2(\text{SO}_4)_3\): хром(III)-сулфат
- \(\text{Ca(NO}_3)_2\): калцијум-нитрат (калцијум има сталну валенцу II, па се број не наводи)
