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:
Индикатори: Лакмус (кисело: црвен, базно: плав), фенолфталеин (кисело: безбојан, базно: љубичаст), метил-оранж (кисело: црвен, базно: жут).
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 \(\text{OH}^-\)).
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: \(\text{PO}_4^{3-}\)
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).
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) 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) \((\text{NH}_4)_2\text{CO}_3 \longrightarrow 2\text{NH}_4^+ + \text{CO}_3^{2-}\)
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)
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) 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).
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).
