PONAVLJANJE(TVARI,GRADAATOMA)
- 2. predavanje -
ZADACI: 1. NekiizotopelementaX ima 19 elektronai masenibrojA(X):40.lzralrlnaj broj neutronau atomutog izotopaiodgovorio kojemelementuse radi! 2. Kolikonesparenih elektronau valentnojljusciima atomselenija,atomskogbroja :34, Z(Se) a nalazise u detvrtojperiodi,n:4, pSE? 3. Navedinaziveelemenatadijiatomiimajuove elektronske konfiguracije: a ) 1 s 22s1 b) 1s22s2 2pa c) 1s22s22pa3s23ps 4. Napi5ielektronske konfiguracrje za navedeneione: a) Cs*
b) 5z-
c) Ag*
d) 9z-
PER|ODN|SUSTAVELEMENATA(PSE) SuvremeniPSE - odrazavagraduatomakao i njegovuelektronsku konfiguraciju - sastojise od 7 PERIODA(vodoravniredovi)i 1S SKUPTNA itiGRUPA(okomiti redovi) - masenibrojnijenaznaden jer se razlikujeza pojedineizotopeistogelementa - u PSEelementise dijelena:metale(nalazese lijevoi u sredini),nemetale(nalaze se desno)i polumetale(nalazese na graniciizmedumetalai nemetala) - 7 periodaodgovara7 energetskih nivoau elektronskom omotadu
Ovisnost poloZajaelemenatau PSE o gradi atoma - svakaperioda,osimprveu kojojse nalazevodiki helij,zapodinjemetalom,a zavrSavanemetalom - 1. periodase sastojisamood 2 elementa,vodikai helijapa se zovejoS i VRLO KRATKAPERIODA(prvaperiodaodgovaraprvojelektronskoj ljuskikojamoZeprimiti samo2 elektrona sa suprotnim spinom:> 1s) - 2. i 3. periodase sastojeod 8 elemenata: KRATKEPERIODE(u drugu ljuskustanenajviSe8 elektrona,dok u trecustane18 elektrona,ali ona ima elektronsku je 3s, 3p samo8 elemenatajer ako se sjetimopravilapopunjavanja orbitalaredoslijed pa 4s i zatoimatre6aperiodasamo8 elemenata) - 4 . i 5 . p e ri o d a : D U GEP E R IODE ( 18elemenata) - 6. perioda:VRLODUGAPERIODA(32elementa) - 7. perioda: NEDOVRSENA (za sad imavi5eod 25 elemenata) - atomi svihkemijskihelemenatakoji se nalaze u istojperiodi imaju isti broj ljusaka!! - za elementeisteskupineznakovitoje da njihoveelementarne tvariimajuneka slidnasvojstvajer njihoviatomiimajujednakbrojvalentnihelektroh?:> znadida eIektron ske konfiguracije vaIentnih ljusaka odreduju svoj stva eIemenata - duZperiodesvojstvaelemenatase znakovitomijenjaju,ba5 zbog razlilitogbroja elektronau valentnojljusci - elementise mogus obziromna elektronekojimase posljednjima popunjava elektronski omotadpodijelitiu 4 skupine: s blok(dineelementi1. i 2. skupine): ELEMENTI GLAVNIHSKUPINA p - blok(6ineelementiod 13.do 18.skupine): ELEMENTI GLAVNIHSKUPINA d blok: PRIJELAZNI METALI f b l o k: L A N T A N OIDI A I K T INOIDI - posebnaimenaskupina(ne samo po brojevima)su: :>1. skupina- ALKALIJSKI METALI :>2. skupina ZEMNOALKALIJSKI METALI :>elementi13.,14.,15.skupineimajuime po prvomelementuu skupini- BOROVA, UGLJIKOVA,DUSIKOVASKUPINA - H A L K OGE NEILEMENTI : > 1 6 . sku p i n a - H A L OGE NEI L EM ENTI : > 1 7 . sku p i n a - P L E ME N ITPIL INOVI : > 1 8 .s ku p i n a ZADATAK5. Navedio kojimse elementimaradi,akoje: a) X elementiz skupinealkalijskih metalas najmanjimbrojemprotonau atomskoj jezgri;
b) Y element6iji atom imaT elektronau vanjskojljusci,a nalazise u tre6ojperiodi; c) napi5ielektronsku konfiguraciju elemenataX i Y !
Periodidnost svojstavaelemenata : je temeljza svrstavanje elemenatau tablicu 1. Polumjeratoma :> porastomatomskogbrojaunutarjedneperioderastenabojjezgre,pa je privladna sila izmedujezgrei valentnihelektronasveja6a,dimese smanjujerad'ljusatoma :> polumjeratomarastekrozskupinus porastomatomskogbroja,odozgoprema dolje 2. Energijaionizacije - akoje iznosdovedeneenergijedovoljnovelik,elektronse odvojiod atomai nastaje pozitivnonabijenion - udaljavanjem jednogilivi5eelektronaiz omotada,elektridkineutralanatom prelazi u pozitivnonabijenu6esticu - energijupotrebnuza udaljavanje prvogelektronaiz elektridkinenabijene destice zovemoPRVAENERGIJAIONIZACIJE - teZeje pozitivnonabijenojdesticioduzetielektron,negoneutralnojpa je druga ve6aod prve energijaionizacije jednog :> energUa kojuje potrebnodovestiatomuu plinovitomstanjuza udaljavanje zovese ENERGIJA IONIZACIJE elektrona, - unutarskupinese mijenjatako da porastomatomskogbrojaudaljenost valentnih elektronaod jezgreraste,pa se smanjujeprivla6nasila izmedujezgrei elektrona-> zato je za udaljavanje sve udaljenijih elektronapotrebnamanjaenergija :>porastomatomskogbrojakrozskupinu,prvaenergijaionizacijese smanjuje - porastomatomskogbrojakrozperiodurastebroj protonau jezgriod lijevana desno,a porastomnabojajezgrerastei privladnasila pa se elektronisve teZeodvajaju od jezgre :> energijaionizacije rasteunutarperiodeod 1. do 18.skupine 3. Afinitetprema elektronu - atominemetalaimajuskoropopunjenu elektrona valentnuljuskuimogu primanjem :> plemenitogplina to svojstvoatoma posticipovoljniju konfiguraciju elektronsku zovemoAFINITETPREMAELEKTRONU - kad atom primielektronnastajenegativnonabijenion,jer u elektronskom omotadu ima vi5eelektronanegou jezgri :> afinitetpremaelektronu rasteunutarperiodeod 1. do 18.skupine,a porastom atomskogbrojakrozskupinuon se smanjuje
VEZE IZMEDUATOMAI MOLEKULA Kemijske veze - vezeizmeduatomazovemoKEMIJSKEVEZE - temeljniprincipnastajanjavezeje gotovouvijekisti-> smanjenjeenergijesustava - razliditielementiimajurazliditesposobnosti stvaranjaveze(npr.atomivodika gradekemijskuvezu,a atomiplemenitihplinovagotovonikad) najde56e - zbograzliditih svojstavaatomakojise medusobnopovezujurazlikujemo: KOVALENINU,/ONSKUi METALNUvezu - za prikazmedusobnog povezivanja atomasluZimose Lewisovimprikazom:> simbolomelementaje oznadiojezgrui sve elektrone
. B o, . o s i mv a l e n t n ijhe,r j e r l q l e n t noe. z n a dtiood k i c a m a , n:pHr .o , . M g . , ' oCo ,.-C., .-d_. , il-:, :Ai3 ' Leriisje preiiostavidia je vdianje atomau molekuluposljedica teZnjesvakog plemenitogplina(danas atomada postigneelektronsku konfiguraciju njemunajbliZeg jer je to znamoda je energetskitakvaelektronska konfiguracija atomanajpovoljnija, stanjes najniZomenergijom) Kovalentnaveza a) Kovalentna vezaizmeduistovrsnih atoma - kovalentnavezanastajepri spajanjuatomaNEMETALA - npr.nastajanje molekuleHr: H ' + o H -> H :H :>sva ki a to mvodikaim apo 1 elektr on kojidajeu ZAJEDNIdKI ELEKTRONSKI PAR;podjelomtog paraoba su atomapostiglastabilnuelektronsku plemenitog plinahelija konfiguraciju - zajednidki parse moZeprikazati elektronski na 2 nadina:H! H ili H - H (Lewisov prikazjes todkicama,alizajednickielektronskipar najde5ceoznadavamo crticomkoja prikazujekovalentnu vezu) - ako su atomipovezani1 zajednidkim parom,vezuzovemo elektronskim KOVALENTNA VEZA JEDNOSTRUKA ,.. .. .o ..-pren]eLewisuvezaizmeduatomakisikanastajeovako:o3+:o-> " -> O-: O -> O, (atomikisikaimajuu :O " " aa aa aa postiZupovezivanjem s2 valentnojljusci6 elektrona,oktetnukonfiguraciju para, pri elektronska 6emunastajedvostrukakovalentna para) vezaisvaki kisikovatom ima2 nepodijeljena - kemijskavezakojaje posljedicanastajanjazajedniikog elektronskogpara zove se kovalentnaveza !! b) Kovalentna vezaizmeduraznovrsnihatoma - npr.llgovezivanje.atoma halo.genog elementas atomomvodika: -> H:9.j:-t H -.Cl: -> HCI (nastala je jednostruka H-* vezajer je nastao 191: par) 1 zajednidki elektronski - 2) povezivanje.halkogenog.elementa s vodikom: H . + . O ! _ > i O . . H _ , : O . - H_ > H r O Hr H N (atomkisikaima s vodikom2 zalednilkaelektronska paras 2 atomavodika,pa nastaju2 jednostruke veze) - 3) povgzivanje atoma.izdu5ikoveskupines vodikom: Hr + .N. _> H rr \lrr H _> H-N-H _>NH"
'
H.
h
h
H. (s vodikomnastaju3 zajednickaelektronska paras 3 atomavodika) - istiprincipvrijedii za ugljikovuskupinu(nastaju4 jednostrukeveze) - medutim,kad nijeatomvezanza vodik,nastajui vi5estrukeveze,npr.molekula
co"5 t :
t
t.
ra
't
-r CO2sejavlja I 9. *..C. -t i Oi:C ll O. -> .9 : C : q. -> CO, (u molekuli yaze:> ugljikima4 nesparena kovalentna dvostruka elektrona u valentnoj ljusci, a kisikimasamo2)
:> STRUKTURNA FORMULApokazujenadinvezivanjairasporedatomau molekuli Usmjerenostkovalentneveze i grada molekula - nepodijeljeni elektronskiparovise jade odbijajuod zajednidkih podijeljenih parova,jer se rasprostiru elektronskih prostoru, pa u vecem onijace odbijajui susjedne vezneelektronske parovekojise zbogtoga medusobnopriblizavaju - Npr. 1) metan(CH+):) sVosu 4 elektronska parapodijeljena i 6inenajvecimoguci jer kut u prostoru se elektronski parovizbog istovrsnognabojanastojeStovi5eudaljiti. je To TETRAEDARSKI KUT i iznosi 109,50
2) amonijak(NH3):> 3 elektronska parasu veznai 1 je slobodan.Kakoslobodan parjace odbijavezneelektronske elektronski parove,to se oni morajumedusobno pribfizitipa je kut izmeduveza manjiod tetraedarskogi iznosi107o
3) voda (HzO):> iz istograzlogajekut medukovalentnim vezamau molekulivode joS manji,jer 2 nepodijeljena paradjelujuna 2 podijerjena, pa kut iznosi104,so
Odstupanje od pravila okteta - brojelektronskih parovamoZebitidrugadijipa govorimoo odstupanjuod pravila okteta Npr.1) BeCl, :> to je LINEARNAMOLEKULA(okoberilijevog atomase nalaze2 zajedni6ka para, elektronska kakose elektronskiparoviodbijaju,b ee 2 elektronska parabiti najudaljenija ako kut medukovalentnim vezamaiznosi180o)
2) BCl3:> to je PLANARNAMOLEKULA
3) PCls:> tvori IR/GONSKUBIPIRAMIDU
4) SF6:> tvoriOKTAEDAR
!
m'g u6n's'l '"'r;]ilx'in fififi l;:"#ff*J:. # il:::,];
.
Valencijeu spojevimas kovalentnomvezom - u kovalentnim spojevimaje valencijaodredenabrojemelektronakojeatom daleza parova(npr.kod molekuleNHr, du5ikje trovalentan stvaranjezajednickih elektronskih jer tvori3 jednostruke vezea vodikje jednovalentan) :> VALENGIJAIe svojstvoatoma nekog elementada se spaja s odredenimbrojem atoma drugogjednovalentnogelementa Kovalentnii van der Waalsovpolumjer - atomise nikadne pribliZe potpunoi ne stopese jedans drugim,ve6ostanuna - kaZese da je medunjimanastalakemijska rekoj ravnoteZnoj medusobnojudaljenosti veza - u kovalentnoj vezigusto6aelektronskog oblakanajvecaje u podrudjuveze- zalo jezgara povezanihatomanijejednakazbrqu polumjeraatoma,ve6je udaljenostizmedu uvijekmanja :> udaljenostizmedujezgaraatomavezanihkovalentnom vezomzovese DULJINA KOVALENTNE VEZE :> ako su kovalantnom vezomvezaniistovrsniatomi,tada polatog razmaka6ini KOVALENTNIPOLUMJER > ENERGIJAVEZEje energijapotrebnada se kemijskavezaizmeduatomau
I
o"':;::T;nj:J:'JI;
durinavezemanja, vezeveca!! a energija
- VAN DERWAALSOVPOLUMJERje polovicameduatomske 2 udaljenosti povezani istovrsnih atomakojisu u dodiru,ali nisumedusobno vezom kemijskom
Elektronegativnost : je svojstvoprivlaienjaetektrona iz vanjsketjuskedrugog atoma,odrorro para zajedniikog elektronskog : je mjera za jakostkojom atomijednog elementau molekuliprivlaie elektrone - LinusPaulingje pokazaoda se elektronegativnost svakevrsteatomamoZe brojdano izrazitiKOEFICIJ ENTOM ELEKTRONEGATIVNOSTI :> najve6uelektronegativnost imajuatominemetalau gornjemdesnomugluPSE,a najmanjuatomimetalau donjemlijevomugluPSE ZADATAK6. Za5tozemnoalkalijski metaliimajuu spojevimanabojnibroj2+, a halogeni elementi1- ?
ZADATAK7. Popunitablicu takoda odredi5da li navedenasvojstvaelemenatarastu ili padaju(za rastnapiSistrelicupremagore,a za padstrelicupremadolje): perioda(od 1. do 7.) sku p ina( od 1. do 18.)
polumler_*qlnaafinitet elektronegativnost
Elektronegativnosti kovalentneveze - razllkau elektronegativnosti atomakoji sudjelujuu vezi uzrokujerazdvajanjeteZi5ta pozitivnog i negativnog naboja,pa takvamolekulaima dva pola:> tako nastaju P O L AR N E i l i D IP OL N E mo l e ku l iel i DIPOLI - vezaizmeduatomarazliditeelektronegativnosti je kovalentna vezas djelomicno ionskomprirodom - Stoje razlikaelektronegativnog atomakoji6inimolekuluveca,to ce zajednicki par elektronski biti bliZeelektronegativnijem atomu,a polarnostmolekule6e bitive6a - dio molekuleu kojemse nalaziatom manjeelektronegativnosti i oko kojegje manja gusto6aelektronskog oblakaoznadavamo s 6 +, a dio molekules atomomvece i s ve6omgusto6omelektronskog elektronegativnosti oblakas d :> mjeraza polarnost je ELEKTRICNI DIPOLNIMoMENT(p) kojijejednak polova(l)-> 1l: e * | naboja(e) i udaljenosti umno5kuelektridnog - dipolnimomentje veliiina koja se javlja samo kod molekulagradenihod raznovrsnihatoma - medutim,polarnostmolekuleuvjetujei njenagrada-> akoje molekulagradena teZi5tepozitivnog takoda se, unatodrazliciu elektronegativnosti atomakojije izgraduju, i negativnog nabojanalazeu istojto6ki,molekulanijepolarna(npr.molekulaCOr)
spojevaC2HsOHi CTH'SH: ZADATAK8. Molekule formulama; a) prikaZistrukturnim dipolni dipolii kojaod tih molekulaimaizra7:en'tji molekule li te b) obrazloZijesu karakter!
ZADATAK9. Za5toje duljinavezeu molekulilrveca negou molekuliBrr?
DOMAEAZADACA2 prikaZimolekule: simbolikom 1. Lewisovom a) vodika,Ht b) broma,Br, HCI c) klorovodika, Hl d) jodovodika, sumporovodika, simbolikomprikaZimolekule:klora,fluorovodika, 2. Lewisovom sumporai duSikau tim molekulama! i odgovorikolikosu valentniatomifluora, amonijaka simbolikomPrikaZi: 3. Lewisovom HrSO, kiselinu, a) sumporastu H2CO3 b) ugljicnukiselinu, -! simbolikomprikaZistrukturnuformulunitritnogiona,NOr 4. Lewisovom (napomena:kad pisetestruktureionastaviteih uvijeku uglatuzagradui ondanaboj izvante zagrade) molekule molekulaodaberipolarne:HF, H2O,NH3,N2' Navedene 5. Od navedenih ili mali formulamai ozna6idiomolekulekojiima malipozitivni prikaZistrukturnim negativninaboj.
6S
I
Oblik molekule
Broj elektronskihparova podijeljenihnepodijeljenih ukupan 2
0
2
linearan
a 303trigonski
planaran
5
A
-O
o
4o4tetraedarA
r-/ 4
1
3
trigonskaPiramida
224kutni
b
-{--.
b
- - f , \= \-., n
arY
s
0
5
4
1
5
biPiramida trigonska
PoPutljuljadk"
*+d Il) o
? *{
Arl
?,
s2sr*+:
b
?
2s5linearni
-<
6 .)
o-T-o
606oktaedar.)X.
5
crl)} o 6
1
42okvadratni}fp
kvadratnabiPiramida
planaran
Slika 5.4. Geometriiamolekuleprema VSEPR-teorUi
a *X ?,c crl\) cf I -c