KEMIJA 2

TERMOKEMIJA/KEMIJSKA DINAMIKA

OTOPINE

PERIODIČNOST

ORGANSKA KEMIJA

  1. Energija
  1. Egzotermne i endotermne promjene
  1. Toplinski kapacitet
  1. Entalpija i promjena entalpije
  1. Brzina kemijske reakcije
  1. Definicija otopine
  1. Maseni udio i topljivost tvari
  1. Iskazivanje sastava otopina
  1. Koligativna svojstva otopina
  1. Doseg reakcije
  1. Periodičnost svojstava metala i nemetala
  1. Metali -svojstva i reakcije
  1. Nemetali - svojstva i reakcije
  1. Kemijska analiza organskoga spoja
  1. Ugljikovodici

UGLJIKOVODICI

AROMATSKI

ALIFATSKI

Svim kemijskim reakcijama zajedničko je to da se mijenjaju načini povezivanja atoma, pa time i energetsko stanje tvari.

Molekule tvari u određenom trenutku posjeduju kinetičku i potencijalnu energiju. Zbroj tih dviju energija naziva se UNUTARNJOM ENERGIJOM.

Agregacijsko stanje tvari ovisi o odnosu kinetičke i potencijalne energije tvari.

Promjena unutarnje energije

  1. IZMJENOM TOPLINE
  1. RADOM

Toplina - oblik prijenosa energije između okoline i sustava, mjeri se u džulima (J)

Temperatura - funkcija stanja sustava, mjera unutarnje energije sustava

Prirast bilo koje termodinamičke funkcije, pa tako i unutarnje energije, je razlika između vrijednosti konačnog i početnog stanja.

Rad (u kemijskom smislu) je prijenos energije između sustava i okoline.

ENERGIJA SUSTAVA je mjera koja pokazuje kolika je mogućnosta da sustav obavi rad ili proizvede toplinu, ona je ujedno i funkcija stanja sustava.

delta U = Q + W

I toplina i rad mogu imati negativan ili pozitivan predznak

Sustav koji promatramo može biti: otvoren, zatvoren ili izoliran

Svaki proces u kojemu se oslobađa toplina je EGZOTERMAN, delta H JE MANJA OD NULE. - > UKUPNA E SUSTAVA JE SMANJENA

Svaki proces u kojemu se veže toplina je ENDOTERMAN, delta H JE VEĆA OD NULE. -> UKUPNA E SUSTAVA JE U PRIRASTU

TOPLINSKI KAPACITET pokazuje koliko topline treba dovesti objektu da mu se temperatura povisi za 1 K.

Oznaka je C, a mjerna jedinica džula po kelvinu.

ENTALPIJA (H) je funkcija stanja sustava koja ovisi o uvjetima u kojima se sustav nalazi, tj. ona je toplina koja se apsorbira ili oslobađa tokom fizikalnih ili kemijskih promjena. Promjena entalpije je EKSTENZIVNA veličina.

SPECIFIČNI TOPLINSKI KAPACITET, c, pokazuje koliko topline treba dovesti 1 kg neke tvari.

MOLARNI TOPLINSKI KAPACITET, Cm, prikazuje koliko topline treba dovesti 1 molu tvari.

FORMULE

image

image

Standardna reakcijska entalpija - toplina koja se oslobađa ili apsorbita u fiz. ili kem. promjenama pri tlaku od 100 kPa

TERMOKEMIJSKA JEDNADŽBA sadrži vrijednosti standardne reakcijske entalpije i agregacijska stanja reaktanata i produkata.

Standardna entalpija stvaranja - toplina oslobođena prilikom stvaranja 1 MOLA tvari pri 100 kPa

Standardna entalpija veza je mjera za jakost kovalentne veze.

ENTALPIJE PRIJELAZA - entalpija taljenja, entalpija isparavanja

promjena reakcijske entalpije = entalpija produkata - entalpija reaktanata

Stehioimetrija proučava odnos množina reakcijskih sastojaka.

Za uspješan sudar čestica potrebna nam je pravilna orijentacija i minimalna količina kinetičke energije koja se naziva ENERGIJA AKTIVACIJE. Ukoliko se oslobodi manje energije od energije aktivacije reakcija je endotermna i obratno.

MJERODAVNI ili LIMITIRAJUĆI reaktant određuje količinu produkta koji može nastati i izreagirao je do kraja.

REAKTANT U SUVIŠKU nije izreagirao do kraja.

DOSEG REAKCIJE

image

Pri sudaru čestica kratkotrajno nastaje AKTIVACIJSKI KOMPLEKS. Tada se veze u molekulamaregrupiraju.

BRZINA REAKCIJE

image

Početna brzina - najveća (zato što su koncentracije reaktanata najveće)-> smanjenjem koncentracije smanjuje se i brzina reakcije

Trenutačna brzina - brzina reakcije u nekom trenutku (nagib tangente na točku krivulje)

Prosječna brzina - ovisi o prirastu množinske koncentracije reaktanata ili produkata u odabranom intervalu

image

stehiometrijski je broj u reakcijama stalnoga volumena za reaktante negativan, a za produkte pozitivan.

Prosječna brzina reakcije se dobiva i dijeljenjem promjene njenog dosega s vremenskim intervalom.

ČIMBENICI KOJI UTJEČU NA BRZINU REAKCIJA

Agregacijsko stanje

Ukupna površina reaktanata

Koncentracija

Temperatura

Katalizator/ inhibitor

Enzimi - biološki katalizatori

Kinetička energija obrnuto je proporcionalna energiji aktivacije.

homogene smjese od otapala i otopljene tvari

STVARANJE OTOPINE: disocijacija (rastavljanje molekule na ione) i solvatacija (okruživanje iona molekulama otapala; za vodu hidratacija; ion - dipol veze)

ENTALPIJA OTAPANJA - zbroj ENTALPIJA KRISTALNE STRUKTURE (toplina oslobođena tokom razlaganja kristalne rešetke na ione) i ENTALPIJE HIDRATACIJE (toplina apsorbirana hidratacijom/solvatacijom)

image

MASENI UDIO: m(x)/m(OTOPINA)

TOPLJIVOST TVARI: w.100/1-w

Udjeli

Koncentracije

Molalnost

image

  • svojstva otopina nehlapljivih otopljenih tvari, OVISE SAMO O BROJU ČESTICA

Pripema otopina razrjeđivanjem

image

SNIŽENJE TLAKA PARA OTOPINE - tlak para otopine manji je od tlaka para čistoga otapala - proporcionalan je umnošku množinskog udjela otapala i tlaka para otapala -> RAOULTOV ZAKON (razlog: u površinskom sloju otopine ima manje molekula otapala i gubi se dinamička ravnoteža između molekula otapala u površinskom sloju i ishlapjelih molekula otapala)

POVIŠENJE VRELIŠTA OTOPINA - potrebna je viša temperatura da bi se tlak para otopine izjednačio s tlakom iznad otopine pa je vrelište više

image

SNIŽENJE LEDIŠTA OTOPINE - kada se povisi vrelište, mijenja se i položaj ravnotežne linije na faznom dijagramu pa je ledište niže

OSMOTSKI TLAK - tlak potreban da se uspostavi ravnoteža između dviju otopina različitih koncentracija odvojenih polupropusnom membranom

METALI - neprozirne tvari metalnoga sjaja -> poslijedica odbijanja svjetlosti na pokretljivim valentnim elektronima (METALNA VEZA, ''more elektrona''), pravilne su kristalne strukture, plošno centrirane kubične ili heksagonske ćelije (po 2 atoma u svakoj)

NEMETALI - plinovi, plemeniti plinovi (inertnost), dvoatomne molekule

OKSIDI - spojevi elemenata s kiskom

KLORIDI - soli klorovodične kiseline, dobivaju se izravnom sintezom (metal+HCl, hidroksid+HCl, karbonat+HCl)

HIDRIDI - metal ili nemetal + H

po načinu vezivanja: ionski i kovalentni

Po kiselinski-baznim svojstvima: kiseli (najviše O2), bazični, amfoterni, neutralni (najmanje O2)

ionski - kation metala + H-

kovalentni - nemetal + H

intersticijski - prijelazni metali - H ugrađen u njihovu kristalnu strukturu

Sve lužine su hidroksidi, ali nisu svi hidroksidi lužine!

image

Natrij, Na

mekan, čuva se u petroleju, burno reagira s vodom (nastaje natrijeva lužina), gorenjem nastaje natrijev peroksid, natrijev klorid - sol, soda bikarbona

Kalcij, Ca

mekan zemnoalkalijski metal, reaktivan, reagira s kisikom, vodom i HCl, kalcijev karbonat, gips, vapno, vapnena voda

Željezo, Fe

feromagnetičnost, kovkost, dobar vodič, reaktivan, reagira s kisikom i klorom, može biti i dvovalentan i trovalentan, reagira i s neoksidirajućim kiselinama

Bakar, Cu

prijelazni metal, žilav i rastezljiv, postojan na zraku zbog sloja bakrova oksida, zelena patina, izuzetno dobra vodljivost, modra galica (bakrov (II) sulfat pentahidrat)

Aluminij, Al

mala gustoća, visoka zastupljenost ui Zemljinoj kori, amfoteran, izvrstan vodič, otporan na koroziju

Vodik, H

najzastupljeniji kemijski element u svemiru, nema određeno mjesto u PSE (energija ionizacije mu je veća od alkalijskih metala), dvoatomne molekule, plin s najmanjom gustoćom, dobiva se u Kippovu aparatu (Zn, Mg + HCl, H2SO4), plin praskavac

Klor, Cl

halogeni element, reaktivnost, klorovodik, kloridni ioni dokazuju se srebrovim nitratom

Kisik, O

ne gori, ali podržava gorenje, termička disocijacij kalijeva permanganata, nitrata, itd.

Sumpor, S

svijetložute boje, bez mirisa, rompski i monoklinski, osmoatomna molekula, sumporasta kiseliona-sulfiti, sumporna kiselina-sulfati, dehidratacijsko djelovanje, sumporovodik

Dušik, N

sastavni dio zraka, amonijak, frakcijska destilacija tekućeg zraka, dušična kiselina, NO3- (nitrratni ioni)

Kvalitativna

Izravno dokazivanje - svijeća, staklena pločica

Neizravno dokazivanje - etanol, čaša+vapnena voda

Dokazivanje dušika - natrijeva lužina+urea, zagrijavati

Dokazivane sumpora - kosa+natrijeva lužina+olovov acetat

Dokazivanje klora - Beilsteinova proba - bakrena žica, plamen

Areni

Benzen

CIKLIČKI

ACIKLIČKI

Cikloalkani, cikloalkeni, cikloalkini

Zasićeni

Alkani

CnH2n+2

Određivanje imena: najveći lanac ili lanac s najviše supstituenata (metil, etil, propil) je glavni, supstituenti trebaju imati najmanji mogući broj i navesti se po redu

KONSTITUCIJSKI IZOMERI - spojevi istih molekulskih, a različitih strukturnih formula

Slabo reaktivni

Karakteristične reakije: gorenje (potpuno i nepotpuno (piroliza)), supstiticija (homolitičko i heterolitičko cijepanje, slobodni radikali, lančane reakcije)

...supstitucijom nastaju...

HALOGENALKANI

Fosilna goriva

R-X (X=F, Cl, Br ili I)

Primarni, sekundarni i tercijarni

Freoni (F) i haloni (Br)

Bezbojne tekućine veće gustoće od vode, s njom se ne miješaju

Reaktivni!

Reakcije: supstitucije (nastaju alkoholi) i eliminacije (prednost pri višim temperaturama)

Nezasićeni

Alkeni

Alkini

CnH2n

Određuje se najdulji lanac sa dvostrukom vezom i ona treba biti na čim manjem broju i taj broj ide pred nastavak -en.

STEREOIZOMERI (CIS-TRANS IZOMERI) - raspored atoma u prostoru im je različit, a raspored i vrsta veza ista.

CnH2n-2

Imenovanje im je isto kao i za alkene.

ZAJEDNIČKA SVOJSTVA

Prva tri člana homolognoga niza su u plinovitom agregacijskom stanju i imaju manju gustoću od vode.

Zbog Londonovih sila im vrelišta i tališta ovise o molekulskoj masi.

Karakteristična reakcija: adicija

Reaktivnost

Katalitičko hidrogeniranje: uz prisutnost metalnih katalizatora na dvostruku vezu doda se atom vodika

Halogeniranje: na dvostruku vezu se dodaju halogeni elementi

Hidrohalogeniranje: adicija halogenovodika na alkene i alkine

Hidratacija: adicija vode na alkene u kiseloj sredini -> produkt: ALKOHOLI

Polimerizacija

Markovnikovljevo pravilo: Atom vodika adira na onaj atom ugljika koji ima više atoma vodika.