PONAVLJANJE(VEZE)
- 3.predavanje -
ZADACI: 1) LewisovomsimbolikomprikaZi rezonantne strukturneformulesumporova(Vl) oksida!
2) Lewisovom simbolikom prikaZimorekulu fosfornekiseline, H3po4l
3 ) O d r e dko i j i j ee l e me n t: a) elektropozitivniji b) manjegpolumjera c) vecegafinitetapremaelektronu d) manjeenergijeionizacije ako usporedujei kaliji klor,te fluorijodl Van der Waalsoveili medumolekulske sile - privlaine sileizmedumolekulazovemovan der waalsovim silama - one su slabijeod kovalentnih veza,a posljedica njihovog djelovanja su razlidita agregatna stanjamolekulskih tvari - STALANDIPOLimajupolarnemolekule - privlacese medusobno suprotnonabijenikrajevidipolnihmolekula, Stozna6ida su DIPOL- DIPOLNEprivladne sileelektrostatske prirode - u jednomtrenutkuatomili molekulamoZe bitisimetridna, pa elektronski oblakima oblikkugle,a u drugomtrenutkuelektronski oblakpostajeguscinajednoj,a rjedina drugojstraniatomaili molekule:>dolazido DEFORMACIJE elektronskog oblakai na taj nacinnastajeTRENUTAiT|OlpOL - trenutacnidipoli uzrokujunastajanje INDUcIRANIH DlpoLA u susjednim atomima jer dolazido privladenja ili molekulama jezgrejednogi elektronskog oblakadrugog atomakoji nisukemijskivezani - priroduprivladnih silaizmeduinduciranih je 1g30.FritzLondon dipolaobjasnio - LONDONOVES|LE su van der Waatsoveprivtacne sileizmedumotekutakoje nemaiustalan dipol, a posliedicasu trenutainih i induciranihdipolaprisutnihu svakom sustavu - Stosu molekulei atomiveii, to je vecibroj dodiramedunjimapa su i van der Waalsovesilejace - jakost van der Waalsovihsilaovisio: 1) udaljenosti izmedudestica:Stoje udaljenost medudesticama manja,to su van
derWaalsovesilejade : Stosu molekulevece,to je vecibrojdodiramedunjimapa su i 2) velidinimolekula vander Waalsovesilejace 3) mogucnosti deformacije elektronskog oblaka Vodikoveveze - zbogvelikerazlikeu elektronegativnosti izmeduvodikai elektronegativnog atoma na kojije vezan,nastajujaki dipolikojise medusobno privlade elektrostatskim silamai medunjimanastajuVODIKOVE VEZE - one su mnogoslabijeod kovalentnihveza,a neStojace od van der Waalsovihsila - VODfKOYAYEZAie vezaelektrosfafske prirodeizmedudvijemotekuleu kojimaje vodikvezanna nekijako elektronegativan element - takvavezaima iznimnoznadenjekod molekulavode
temperatura I oC 0 4 100
p (gcm-3) 0,9170 1,0000 0,9584
,
agregatno stanje led tekuce teku6e
- iz navedenih podataka zakljucujemo da je najvecagustocavodepri+4 oC,ali i da oC je gustocaledapri 0 ne5tomanjaod gustocevode:> ovu neobidnupojavuzovemo ANOMALIJAVODE - ledje vodau dvrstomagregatnom stanju,a molekulevodesu pravilnorasporedene u prostoru
- svakikisikovatomje u toj strukturiokruZens 4 vodikovaatoma,od togaje s 2 vodikovaatomavezankovalentnim vezama,a s druga2 vodikovaatomaiz susjedne2 molekule vodes vodikovim vezama - zagrrlavanjem, sve do +4 oC ima dovoljnovodikovihvezada strukturavodeostaje rahlijas manjomgustocom,aiznad+4 oC brojvodikovih vezase takosmanjida znatnije dolazidoizralajatermidkogibanjemolekulaigustocaopada
- volumenvodenastaotaljenjemledamanjijeod volumenaleda,jer vi5enematoliko prostoraizmedumolekula, paje zatogustocaledamanjaod vodei on pliva slobodnog na vodi - vodikova vezamole nastatiizmeduistovrsnih, molekula ali i izmeduraznovrsnih jako polarne(npr.izmedualkoholai vode),Stobitnoutjedena svojstvasustava kojesu - spojevimeducijimmolekulama postojevodikovevezeimajumnogovi5ataliStai jer su i privladne jace,pa je potrebno vreliSta od odekivanih, vi5e silemedumolekulama energijeza njihovokidanje
lonska veza : je vezakoja nastajespajanjematomametalas atomimanemetala - pri nastajanju takvevezeelektronpotpunoprelazis jednogatomana drugi,pa parovi nastajuionia ne zajednidki elektronski - metaliimajumaluenergijuionizacije i lakotvorepozitivne ioneili KATIONE jer Zeliposticistrukturu npr.,,,Al-> Al3*+ 3e- :> aluminijotpuSta 3 elektrona, plemenitog plinaa to je u ovomslucajuneoni ondamu elektronska najbliZeg (a prijeje bila: 1s22s22p63s23p1) konfiguracija ovakoizgleda:1s22s22p6 - nemetaliimajuvelikafinitetpremaelektronu i lakotvorenegativne ioneiliANlONE -> :> jer istoZeliposticistrukturu npr.nF + eFfluorprima1 elektron, najbliZeg plemenitog plinai kod njegaje to neon,pa mu je konfiguracija, kad primielektron, (a prijeje bila:1s22s22p5) ovakva:1s22s22p6 - brojotpu5tenih i primljenih elektrona ovisio brojuelektrona u valentnoj ljusci,Sto (ilinegativan) znadi:kolikoelektrona atomotpusti(iliprimi),tolikimu je pozitivan naboj - polumjerpozitivnog je uvijekmanjiod polumjera iona(kationa) njegovog atoma(er je brojelektronskih ljusakamanji,a i broj protonaje veciod brojaelektronapa jezgra jadeprivladi elektrone) - polumjernegativnog je neStoveciod polumjera iona(aniona) njegovogatomajer jezgraslabijeprivladivecibrojelektrona Nastajanjeionske veze - moZemoprikazati Lewisovim oznakama, npr.molekulaNaCl: . r t - .a - _ Na.J/ 9Ji -t Na' + Lâ‚Ź.lil -t Na' Cl--> NaCl - brojotpuStenih i brojprimljenih elektrona morabitijednak:> dakle,atommoZe otpustiti elektronsamoondakadpostojedrugiatomikojice taj elektronprimiti - svi procesitijekomkojihdolazido prijenosa pripadaju REDUKCIJSKO elektrona - proces OKS|DACIJSKIMPROCESIMA (oksidacija ili REDOKSPROCESIMA otpuStanjaelektrona;redukcija: proces primanjaelektrona) - nastajanje NaClmoZemoiovakoprikazati: > Na N a *+ e - l *2 Cl,+2e ->2Cl 2Na->2Na*+2eClr+2e-->2Cl
l+ l+
2 Na + C[-r 2 Na* + 2 Cl--> 2NaCl - jednadZbamase prikazujeprocespojedinacnoza svaki atom ili molekulu
- pri nastajanju :> atomnatrijaje otpustio ionskevezedo5loje do prijelaza elektrona se) i takoje postignut elektron(oksidirao se),a atomkloraje primioelektron(reducirao sustavniZeenergije(oktetkod oba atoma) npr.nastajanje magnezijevog oksida: a) Lewisovim oznakama: r -! ^ -rt-rMg..*j,.9.: -> Mg'* + [Al' -> MgO jednadZbama: b) kemijskim -> Mg Mg2*+ 2e- l*2 -> O, + 4e2 022Mg ->2M92*+4eOr+4e-->202-
l+ l+
2 M g+ C 2 - > 2 M g , * + 2 0 2 - ovdjese magnezijoksidirao ( primioelektron) (otpustio elektron), a kisikreducirao - medusobnim privladenjem suprotnonabijenihionanastajeionskavezakojaje ELEKTROSTATSKE PRIRODE - ionskavezaje vezakojuuzrokujeelektrostatsko privladenje suprotnonabijenih iona,a nastajespajanjem atomametalai atomanemetala - ionskavezanijeusmjerena veze),pa u prostoru(kaoStoje sludajkodkovalentne jedankationne privladinekiodredenianion;on privladisve anioneu blizini,a odbijasve kationeStouzrokujenjihovopravilnosmjeStanje u prostoru - zaloStoionskavezanijeprostorno ionski formulakojomse prikazuje usmjerena, prikazuje spojne njegovumolekulu, vec samonajmanjiodnosbrojaanionai kationau promatranom ionskomspoju(dakle,ona predstavlja JEDINKUSPOJA) FORMULSKU
ZADATAK4. Prikali nastajanjemagnezijevog nitridaLewisovimoznakamai jednadZbama kemijskim !
Valencijau spojevimas ionskomvezom - u ionskomspojuvalencija jednakaje brojuelektrona kojeje atom elemenata metalaotpustioili atomnemetalaprimio - valencija je brojcano jednakabrojupozitivnih ili negativnih nabojanastalihionai
nemapredznak(npr.kod NaCli natriji klorsu jednovalentni, kod MgeNzje magnezij dvovalentan a du5iktrovalentan) - brojpozitivnih ili negativnih se kao nabojazovese NABOJNIBROJ(oznadava gornjidesniindekssimbolaelementai pi5emoprvobrojnabojapa predznak) ZADATAK5. Objasnistvaranje ionskevezeLewisovom simbolikom u bakrovom(l) (l l ) kl o ri d u ! k l o r i d ui u ba kro vo m
Metalnaveza : je vezaizmeduatomametala - osnovnaprivladna je uzajamnim silakojadjelujeizmeduatomametalauzrokovana djelovanjem metalnihionai zajednidkog elektronskog oblakakojimsu opkoljeni - valentnielektroni, ili bardio njih,raspodijeljeni su po ditavommetalutakoda su atomivezanizajednidkim oblakom elektronskim - prematome,atomisu postalipozitivni jedanoblak ionikojedvrstopovezuje DELOKALIZI RANIH ELEKTRONA - metalnavezanijeusmjerena u prostoru - preklapanjem orbitalametalnihatomakojise nalazemedusobno vrloblizujedna d r u g ooj p i su j e mo ka oZ ON Ui |i V R PCU - u VALENTNOJVRPCIse nalazevalentnielektroni,a iznadnje se prostirevrpca bez elektronakoju zovemoVODLJIVAVRPCA - valentnavrpcase gotovododirujes vodljivom vrpcom,paje potrebnozanemarivo (tu se elektroni malaenergijaza prijelazelektrona slobodnogibaju) :> svakiatomMg ima2 npr.magnezijima elektronsku konfiguraciju: 1s22s22p63s2 elektrona u 3s orbitali, a 3p orbitalesu prazne : e l e k tro nui 1 s,2 s,2 po rb i ta l ama jezgr e,a magnezijeve su vezanina pojedine preklapanjem 3s i 3p orbitalenastajudelokalizirane molekulske orbitale - zbogmogucnosti prijelaza a i ostali iz valentneu vodljivuvrpcumagnezij, elektrona metali,su dobrivodi6i toplinei elektriciteta - kod metalasu valentnai vodljivavrpcavrloblizupa energetskabarijeraza prijelaz elektronagotovoi ne postoji - povecavanjem pa je za udaljenosti meduvrpcamarasteenergetska barijera, prijelazelektrona potrebna vecaenergija:> zatotakvetvarislaboprovodeelektridnu s t r u j ui z o ve moi h P OL U V OD Ie | (tosu npr .Si i Ge) - porastom ponekielektronizvezedobivadovoljnoenergijeza temperature svladavanje energetskebarijerei prelaziu vodljivuvrpcu:> takvomjestou kristalus kojegje elektronotiSaou vodljivuvrpcuzovemoSUplltrun - u tu Supljinu polja,docielektroniz moZespontano, ili pod utjecajem elektridnog : pa nekeod susjednihveza Supljinanastajena drugommjestu to se zoveputovanje
Supljina - osimo temperaturi, poluvodica nekihdrugihatomau vodljivost ovisii o nazodnosti : strukturi poluvodici s nedistocama - tvarikod kojihpostojivelikaenergetskabarijeraizmeduvalentnei vodljivevrpce zovemoIZOLATORI - za prijelazelektrona je jakovelikaenergija,pa iz valentneu vodljivuvrpcupotrebna oni ne provodetoplinui elektricitet
KRISTALI Kristali i amorfnetvari - AMORFNETVARInemajupravilnuunutarnju gradui ne smatramoih pravim, jako pothladenim vec pri dvrstimtvarima,vec tekuiinama;one nemajuodredenotaliSte, postupnomek5ajudok se ne rastale(to su npr.stakloi vosak) zagrijavanju - KRISTALI(grd."kristallos" - led)imajupravilnuunutarnju gradusvojstvenu svakoj dvrstojtvari - kristaljepravilno geometrijsko grade,omedenoravnim, tijelopravilneunutarnje plohama medusobno okomitoi kosopoloZenim Elementisimetrijei kristalnisustavi - promatrajuci mnogekristale, zamjecujemo vanjskipravilnioblikkojipokazuje odredenusimetriju - zami5ljenu ravninukojadijelikristalna dvijezrcalnojednakepolovicezovemo RAVNINA SIMETRIJE - broj ravninasimetrijeu pojedinimvrstamakristalaje razlicit - akozamislimo da krozsrediSte kristala, npr.NaCl(kojiimaoblikkocke),prolazi pravacoko kojegmoZemozakretatikristalza odredenbrojstupnjeva,pa da opetdode u p o l o Z a j j ed n apko d e tn o m p o l o Z a j u, govor imo o OSISIMETRIJE - CENTARSIMETRIJE je zami5ljena tockaunutarkristalakojaje jednakoudaljena plohe od dvijenasuprotne, istovrsne i paralelne - postojekristalikojinemajucentarsimetrije :> kao npr.tetraedarski kristali - osimkarakteristidne oblik:> simetrlle, za kristaltreba odreditii karakteristi6an prema njegaodredujukristalografske osi kojimase kristalimogusvrstatiu 7 OSNOVNIH (p o g l e d apapir ti K R I S T AL N IH SUSTAVA !!!) - k r i s t a l o g ra fske o sise o b i l j e Z avaju osimax,y,z slovimaa, b, c ione odgovar aju prostornog koordinatnog sustava - u kristalnoj ponavljaduZ strukturimoZemouocitinajmanjidio kojise periodidki kristalografskih osi,a zovese ELEMENTARNA CELIJAKRISTALNERESETKE - ako proudimo mogucerazmjeStaje kubicnog sustavau kojemje cesticau kristalima elementarna celijakocka,moZemouociti3 vrsteelementarnih celija: a ) j e d n o sta vn a
b) prostorno ili volumnocentrirana
c) plo5nocentrirana
Vrste kristala i njihova fizicka svojstva - s obziromna vrstugradevnih i ionske,molekulske elemenata u kristalurazlikujemo: te kristalemetala atomskekristale, a) ionskikristali:> u njimasu gradevnielementiioni - zbogmedusobnog privladenja u iona,ionskispojevikristaliziraju suprotnonabijenih g u s t i ms l a g a l i n a ma npr.kristalNaCl
- gradevne jedinicesu kloridnii natrijevi ionimanjiod kloridnih), ioni(gdjesu natrijevi plo5no a razmjeStajje takavda nastaju kockeu kojimasu istovrsni centrirane atomina vrhovimai u srediniplohakocke - izdvojimo vidimoda je li iz te re5etkenatrijevion i kloridneionekojiga okruZuju, natrijevionokruZen sa 6 kloridnih ionakojise nalazena vrhovimaoktaedra:> slika:
- istoje i sa kloridnim ionomoko kojegje smje5teno 6 ionanatrija:> slika:
---)'' - !
O.,--,on - kaZemoda je u kristalukuhinjske soli(NaCl)koordinacijski broj6 - KOORDINACIJSKI BROJje brojionasuprotnog nabojakojise u ionskomkristalu nalazeoko sredi5njeg iona - ioniu kristaluse ne krecuslobodno, vec samotitrajuna odredenim mjestimau kristalu - kakosu elektrostatske je velikakolicinaenergijeda sileizmeduionajake,potrebna bi se takvakristalnastrukturarazorila - privladne silesu meduionimave6eStosu nabojiionaveci,a udaljenost medunjima manja npr.taliStanekihionskihspojevanamto pokazuju: : tali5teCsCljeniZeod tali5taNaCljerje udaljenost izmeduionaCs i Cl ve6a : t a l i 5 taMg Oi B a O su vi 5 ao d tali5taNaCliCsCljerje kolidina nabojaionaveca - ugrijemoli kristaletolikoda se rastale,ionivi5enisuvezanina odredenamjestau re5etki,negose unutartalinekrecunepravilno kristalnoj u svimsmjerovima - akose pomo6utakvetalinezatvorikrugistosmjerne struje,ionise pocnugibati :> premasuprotnonabijenoj usmjereno elektrodi z"ta talineionskihspojevadobro provodestruju,dokje ionskispojeviu dvrstomstanjune provode - ionskispojevisu dvrstii krti,ali ve6inaih se otapau vodi(kojaje POLARNO pa njihoveotopineopetdobroprovodestrujuzbogslobodnog gibanja OTAPALO), elektrona - priotapanju, ionise okruZuju molekulama vode:> onise HIDRATIZIRAJU - ionskikristalipokazuju svojstvoKALAVOSTI(: znadida se kristalilomasmjerom odredeneplohe,ako se na njihdjelujemehanidkom silom) - amorfnetvarine pokazujukalavost- one se pri udarculomena nepravilne komadice DoMAcA ZADAGA :-) @' prikaZistvaranje 1. Lewisovom simbolikom vezeu: a) leljezovom(ll) kloridu (lll) kloridu b) Zeljezovom (iliasocirati) 2. Kakoie se udruZiti molekulevodeu tekucemstanju?Nacrtaji objasni!! 3. lz nizaspojevaizdvojione u kojihje prisutnaionskaveza'.Rb2O,Clr, CuO,NOr, A g C l ,Al C l 3! 4. Tali5teNaFje 997 oC,a taliSteNaClje801 oC.Za5tonatrijevfluoridimavi5e taliSteod natrijevog klorida? 5 . Pr i k a2Li e w i so vo m ( HNO3)isve njene stru ktu ro m molekulu kiseline du5icne rezonantne strukture. 6. Jesuli molekule vodeu vodenojparipovezane vodikovom vezom?Objasnil
96
6. KRISTALI
m ll-+l
kubi6ni A-U-L -
^ U - P - If l
-
..
h a l i t( N a C l )
V"V
/r--fr
tetragonski a:F=y=90'
IllI
apofilit (KCao[F(Sioo,J H2O])
tri .-
_ y\ _,.y. -1-+'-+-a q.--
lffit'l heksagonski 8t:82=a3*C
cr=F=90.;1:129.
trigonski a1 = a2:
a3
at=&z=%*90"
rompski a*b+c cx:F=Y=90.
monoklinski a+b*c u=y=90";p*90'
I
|ifll
apatit(CarIF(POJs])
{,s4*:> --
12!.
-
,4\
KA V
kalcit(CaCO.)
trl till
aragonit(CaCO3)
H#
M
tbJ)
th )(
t/ )t
gips (CaSOo 2 H2O)
:\-
,?--triklinski u+$*y*90"
ft-.t-)
e#
S l i k a6 . 1 2 .K r i s t a l nsiu s t a v i
albit (Na[AlSi.Ou])