Vodik, halogeni i halkogeni elementi

This video is in croatian language. Instrukcije kemije za ispit 1. gimnazije Osijek, gradivo vodika, halogenih i halkogenih elemenata.

kemijainstrukcijevodikhalogenihalkogeni
1.0x

Vodik, halogeni i halkogeni elementi

Created 2 years ago

Duration 0:26:59
lesson view count 404
This video is in croatian language. Instrukcije kemije za ispit 1. gimnazije Osijek, gradivo vodika, halogenih i halkogenih elemenata.
Select the file type you wish to download
Slide Content
  1. Vodik, Halogeni i Halkogeni elementi

    Slide 1 - Vodik, Halogeni i Halkogeni elementi

    • Instrukcije iz kemije
    • Leon Jeđud,
    • I. gimnazija Osijek
  2. Vodik

    Slide 2 - Vodik

    • Hydrogen = lat. onaj koji stvara vodu.
    • Pronalazi se u najvišim slojevima atmosfere i u vulkanskim plinovima.
    • Fizikalna svojstva:
    • H2 je plin bez boje i mirisa, ima znatno manju gustoću od zraka.Slabo je topljiv u vodi.Ima najjaču kovalentnu homopolarnu jednostruku vezu.
    • Kemijska svojstva:
    • U volumnom udjelu zraka 18%-60% je eksplozivan – plin praskavac.
    • Nije otrovan u manjim količinama.
    • Izotopi vodika:
    • Vodik ima 3 izotopa.
    • -Najstabilniji i najlakši je procij koji čini preko 99% atoma vodika. On ima samo jedan proton u jezgri (otud ime procij).
    • -Drugi je deuterij, koji u jezgri ima jedan p+ i jedan n0
    • -Treći je tricij, koji u jezgri ima jedan p+ i dva n0
  3. Dobivanje vodika

    Slide 3 - Dobivanje vodika

    • Laboratorijski reakcijom cinka i razrijeđene klorovodične kiseline u Kippovu aparatu. Zn(s) + 2HCl(aq) -> ZnCl2 (aq) + H2 (g)
    • U velikim količinama se proizvodi elektrolizom vode.
    • Nastaje plin praskavac – smjesa vodika i kisika u omjeru 2:1
    • K(-): 4H2O(l) + 4e- -> 2 H2 (g) + 4 OH-(aq)
    • A(+): 2H2O(l) -> O2 (g) + 4H+(aq) + 4e-
    • 2H2O(l) -> 2H2 (g) + O2 (g)
    • Kippov aparat
    • Također se dobiva reakcijom vodene pare s koksom:
    • C(s) + H2O(g) -> CO(g) + H2 (g)
    • Smjesa vodika i ugljikova(II) oksida naziva se vodeni plin.
  4. Spojevi vodika

    Slide 4 - Spojevi vodika

    • S metalima 1. i 2. skupine tvori hidride: NaH, KH, MgH2, CaH2
    • Oksidacijski je broj s metalima -I (takav ion se naziva hidridni ion)
    • S nemetalima tvori spojeve s kovalentnim vezama: HCl, HF, NH3, CH4
    • Oksidacijski je broj s nemetalima I
    • [H:]- Lewisova struktura hidridnog iona
    • Upotreba vodika
    • Vodik izgaranjem oslobađa veliku količinu energije (ΔrH0 = -483,6 kJ mol-1) i
    • Zbog toga se koristi za autogeno zavarivanje te rezanje metala.
    • Vodik se u reakcijama koristi kao redukcijsko sredstvo (u dobivanju nekih metala), kao sirovina za sintezu klorovodične kiseline i amonijaka (za gnojivo).
    • Tekući vodik se koristi i kao raketno gorivo.
  5. Pritisni za pomoć 

    Slide 5 - Pritisni za pomoć 

  6. Halogeni elementi

    Slide 8 - Halogeni elementi

    • -Izrazito naglašena sličnost elemenata.
    • -Između dvoatomnih molekula djeluju slabe van der Waalsove privlačne sile koje jačaju porastom radijusa.
    • -Imaju elektronsku konfiguraciju valentne ljuske: ns2 np5
    • -Nedostaje im jedan elektron do stabilne elektronske konfiguracije.
    • -Vrlo su reaktivni, u prirodi se ne nalaze u elementarnom stanju.
    • *Izostavljamo astata jer je iznimno rijedak i radioaktivan.
    • Rast atomskog radijusa
    • plinovi
    • tekućina
    • krutina
    • Porast reaktivnosti
    • i redukcijskog potencijala
    • jod
    • klor
    • fluor
    • brom
    • fluor
    • brom
    • jod
    • klor
  7. Fluor

    Slide 9 - Fluor

    • Fluor je otrovni, svjetložuti plin oštra mirisa.
    • Najelektronegativniji kemijski element (koeficijent 4,00).
    • Element s najvećim redukcijskim potencijalom -> najjače oksidacijsko sredstvo (E0= +2,87 V).
    • Izrazito reaktivan, pa se spaja sa skoro svim elementima.
    • Koristi se u proizvodnji nuklearnog goriva (UF6).
    • Oksidira klor, pa se time može koristiti za dobivanje Cl2
    • Freoni – fluorirani ugljivokodici koji se koriste u hladnjacima i kao potisni plin u dezodoransima. Štetan za ozon zbog fluorovog atoma.
    • : F – F :
    • :
    • :
    • :
    • :
    • Struktura molekule F2
    • Fluorov oksidacijski broj je uvijek –I ili 0
  8. Klor

    Slide 10 - Klor

    • Klor je otrovni, žutozeleni plin oštra i bockava mirisa.
    • Vrlo je jako oksidacijsko sredstvo pa tako oksidira sve halogene elemente osim fluora:
    • Cl2 (g) + 2 I- (aq) -> I2 (aq) + 2Cl- (aq)
    • Topljiv je u vodi i s njom reagira:
    • Cl2 (aq) + H2O(l) -> HClO(aq) + H+(aq) + Cl-(aq)
    • pri tome nastaje hipoklorasta i klorovodična kiselina. Ta smjesa se zove klorna voda.
    • Industrijski se dobiva elektrolizom vodene otopine ili taljevine natrijeva klorida.
    • Primjena klora
    • -sirovina u proizvodnji plastičnih masa (PVC)
    • -otapala i pesticidi
    • -izbjeljivanje tekstila
    • -dezinfekcija vode
  9. Brom

    Slide 11 - Brom

    • Brom je korozivna, crvenosmeđa tekućina oštrog mirisa.
    • Ono je lako hlapljiva tekućina (slabe van der Waalsove sile) što rezultira malim tlakom para.
    • Spoj srebrov bromid (AgBr) koristi se u izradi fotografske emulzije.
    • Brom se koristi još u kemijskoj industriji za različite organske sinteze.
  10. Jod

    Slide 12 - Jod

    • Jod tvori ljubičasto-crne kristale koji lako sublimiraju u ljubičaste pare.
    • Prije se dobivao iz algi, a danas iz slane vode iz naftnih bušotina.
    • Jod je topljiv u organskim otapalima, dok je u vodi slabo topljiv.
    • Otopina joda i kalijeva jodida u etanolu koristi se kao antiseptičko sredstvo (operacije) i naziva se jodna tinktura.
    • Jod je esencijalni mikroelement u živim organizmima jer je potreban za sintezu tiroksina (hormona štitnjače).
    • U svrhu sprječavanja nedostatka joda u tijelu, dodaje se kalijev jodid kuhinjskoj soli.
    • Smeđa alga padina
    • Jodna tinktura
  11. Halogenovodici

    Slide 13 - Halogenovodici

    • Nastaju reakcijom vodika s molekulom halogena.
    • Svi su plinovi i svi otapanjem u vodi daju
    • halogenovodičnu kiselinu.
    • HX(g) + H2O(l) <--> H3O+(aq)+ X-(aq) X= neki halogeni element.
    • Veći radijus atoma = manje privlačenje u molekuli halogenovodika = lakša disocijacija = jača kiselina (HI je jača od HBr koja je jača od HCl…)
    • Fluorovodična kiselina nagriza staklo, pa se stoga skladišti u plastičnim bocama. SiO2 (s) + 4 HF(aq) -> SiF4 (g) + 2H2O(l)
    • Klorovodik nastaje kao nusprodukt u reakcijama kloriranja organskih spojeva. Otapanjem u vodi dobiva se klorovodična kiselina. U koncentriranoj otopini maseni udio je max 36%. Koristi se u sintezi različitih organskih i anorganskih spojeva.
  12. Oksokiseline

    Slide 14 - Oksokiseline

    • Svi halogeni elementi osim fluora daju niz oksokiselina s kisikom.
    • Što je veći broj kisikovih atoma to je jača kiselina.
    • Oksokiseline klora:
    • -Perklorna kiselina (HClO4) je jedina postojana pri sobnoj temperaturi. Ona je jako oksidacijsko sredstvo i eksplozivno reagira s mnogim organskim tvarima.
    • -Hipoklorasta kiselina (HClO) i njezine soli jaka su oksidacijska sredstva i njihove otopine koriste se kao sredstva za izbjeljivanje i dezinfekciju. Nestabilna je i razlaže se prema reakciji: 2HClO(aq) -> 2HCl(aq) + O2 (g)
    • Natrijev hipoklorit (NaClO) se koristi za izbljeljivanje rublja i dezinfekciju bazena.
    • -Soli klorne kiseline (HClO3), klorati, koriste se u sredstvima za uništavanje korova te u eksplozivima zbog svojeg jakog oksidacijskog djelovanja.
    • Oksokiseline klora
    • HClO
    • Hipoklorasta kiselina
    • HClO2
    • Klorasta kiselina
    • HClO3
    • Klorna kiselina
    • HClO4
    • Perklorna kiselina
    • NaClO kao jedna vrsta izbjeljivača.
  13. Halkogeni elementi

    Slide 19 - Halkogeni elementi

    • Skupina pokazuje zajedničke karakteristike, ali kisik pokazuje odstupanja u svim svojstvima u odnosu na ostale elemente u skupini.
    • Zbog malena polumjera atoma gradi dvoatomnu molekulu O2 dok ostali elementi te skupine grade prstenaste (najčešće 8 atoma poput S8) i lančaste strukture.
    • Elektronska konfiguracija valentne ljuske ns2 np4
    • U spojevima oksidacijski brojevi variraju od –II do VI
    • Za 16. skupinu karakteristične su alotropske modifikacije (isti element, različite strukture).
    • Spojevi s vodikom topljivi su u vodi i tvore kiseline. Kao
    • kod halogenovodika, jačina kiseline raste porastom
    • protonskog broja u skupini (H2O najslabija kiselina).
    • Jakost kiselina
    • H
    • 2
    • O
    • H
    • 2
    • S
    • H
    • 2
    • Se…
  14. Kisik

    Slide 20 - Kisik

    • Plin bez boje i mirisa, veće gustoće od zraka.
    • Ne gori, ali podržava gorenje.
    • Nije reaktivan pri sobnoj temperaturi, ali pri povišenoj temperaturi reagira s većinom elemenata i organskim spojevima.
    • Molekula kisika je paramagnetična = ima nesparene elektrone.
    • : O = O : struktura molekule O2
    • :
    • :
    • U visokim slojevima atmosfere je prisutna alotropska modifikacija kisika ozon O3
    • Ozon ima dvije rezonantne strukture, jer elektroni putuju od jednog atoma do drugog. Ozon nastaje fotokemijskim razlaganjem molekula kisika.
    • O2 (g) <-> 2 O(g)
    • 2O(g) + 2O2 (g) <-> 2 O3 (g)
    • 3O2 (g) <-> 2O3 (g)
    • Nakon fluora, ozon je najjači oksidans. Koristi se u farmaceutskoj i kozmetičkoj industriji.
    • Tekući kisik
  15. Kisik se laboratorijski dobiva pirolizom kalcijeva premanganata:

    Slide 21 - Kisik se laboratorijski dobiva pirolizom kalcijeva premanganata:

    • 2KMnO4 (s) -> K2MnO4 (s) + MnO2 (s) + O2 (g)
    • Industrijski se kisik dobiva frakcijskom destilacijom zraka.
    • Spojevi kisika
    • Kisik ima nekoliko oksidacijskih stanja: -2 oksidi, -1 peroksidi, -1/2 superoksidi
    • [: O :]2- [: O – O :]2- [: O – O :]-
    • :
    • :
    • :
    • :
    • :
    • :
    • :
    • :
    • :
    • .
    • -2 -1 -1 -1/2 -1/2
    • oksidni ion peroksidni ion superoksidni ion =svi ovi ioni jake su baze s vodom
    • Okside dijelimo na: -kisele okside – s vodom daju kiseline (CO2, SO2, SO3, N2O5)
    • -bazične oksida – s vodom daju baze (CaO, MgO…)
    • -amfotermni oksidi – reagiraju i s kiselinama i s bazama (Al2O3, ZnO, BeO…)
    • -neutralni oksidi – ne reagiraju s vodom, ni s kiselinama ni bazama (CO, N2O, NO)
  16. Voda

    Slide 22 - Voda

    • Prirodne vode su homogene smjese, zbog toga dijelimo vode na meke (kišnica)i tvrde (iz bunara). Ukupna količina anorganskih tvari u vodi određuje njenu tvrdoću koja se izražava u francuskim i njemačkim stupnjevima.
    • 1 francuski stupanj = 10 mg CaCO3 / 1 dm3 vode
    • 1 njemački stupanj = 10 mg CaO / 1dm3 vode
    • Prolazna ili karbonatna tvrdoća vode – potječe od Ca(HCO3)2 i Mg(HCO3)2ona se može prokuhavanjem pročistiti, ali se u vodovodnoj vodi to ne radi.
    • Trajna ili nekarbonatna tvrdoća vode – potječe od prisutnih iona soli jakih kiselina.Uklanjanje trajne tvrdoće vode zahtjeva ionske izmjenjivače.
    • Vodikov peroksid
    • Vodikov peroksid (H2O2) nestabilna je tekućina koja se razlaže na vodu i kisik.
    • 2H2O2 (aq) -> 2H2O(l) + O2 (g)
    • Koristi se kao dezinfekcijsko sredstvo, kao izbjeljivač tekstilam kože ili kose.
  17. Sumpor

    Slide 23 - Sumpor

    • Sumpor je kristalna tvar žute boje. Ima dva polimorfna oblika: rompski (termodinamički stabilniji) i monoklinski.
    • Molekula sumpora je nepolarna – nije topljiv u vodi, ali je u nepolarnim otapalima.
    • Za razliku od kisika, sumpor na sebe može vezati više od 8 elektrona u molekuli (nije mu potreban oktet) i stoga često drži molekulu na okupu kao temelj.
    • Najvažniji minerali sumpora: pirit (FeS2), sfalerit (ZnS), halkopirit (CuFeS2) i galenit (PbS)
    • Elementarni sumpor se ekstraktira iz zemlje pomoću vruće pare, koja ga rastali, i potom se visokim tlakom izbacuje na površinu (Fraschov postupak).
    • Oksidacijski broj sumpora može biti: -II, 0, II, IV, VI
    • Taljenjem sumpora prstenasta struktura S8 puca pa nastaju kraći, a zatim dulji lanci (raste viskoznost). Pri2000C sumpor se ne može izliti iz epruvete. Ako ga senastavi zagrijavati lančaste strukture se kidaju i opetpostaje tekući.
    • Ako se sumpor zagrijan do vrelišta naglo ohladi (izlijevanjem u vodu), nastaje plastičnisumpor, koji nakon nekog vremena postaje S8 i ponovno nastaju kristali.
    • Rompski sumpor
    • monoklinskisumpor
    • molekula S8
  18. [: S :]-2			[: S – S :]2-

    Slide 24 - [: S :]-2 [: S – S :]2-

    • : :
    • : :
    • : :
    • sulfidni ion disulfidni ion
    • Sumporovodik, H2S, je bezbojan, otrovan plin neugodna mirisa po pokvarenim jajima.
    • Vodena otopina sumporovodika slaba je sumporovodična kiselina.
    • Sumporovodik je reagens za dobivanje iona teških metala koji stvaraju obojene sulfide.
    • Sumporov (IV) oksid, SO2 je plin otrovan za niže organizme. Nastaje gorenjem sumpora:
    • S(s) + O2 (g) -> SO2 (g) SO2 (g) + H2O(l) -> H2SO3 (aq)
    • Dobro je topljiv u vodi, a otapanjem u vodi nastaje sumporasta kiselina.
    • Sumporov (VI) oksid, SO3, plin koji nastaje oksidacijom sumporovog (IV) oksida.
    • 2SO2 (g) + O2 (g) -> 2 SO3 (g) SO3 (g) + H2O(l) -> H2SO4 (aq)
    • Ta reakcija je egzotermna, ali spora.
    • U reakciji s vodenom parom (ili vodom) nastaje bijeli dim (kapljice sumporne kiseline).
  19. Sumporna kiselina

    Slide 25 - Sumporna kiselina

    • Sumporna kiselina je jedna od najvažnijih proizvoda kemijske industrije.
    • To je bezbojna, uljasta tekućina. Jaka je anorganska kiselina čija je max. Koncentracija 98%.
    • Sumporna kiselina dobiva se kontaktnim postupkom u dva procesa:
    • 1.) dobivanje SO3 : 2SO2 (g) + O2 (g) -> 2 SO3 (g)
    • 2.) provođenje SO3 kroz otopinu konc. Sumporne kiseline pri čemu nastaje pirosumporna kiselina (H2S2O7), a daljnjim uvođenjem SO3 nastaje oleum (HO(SO3)nH)
    • SO3 (g) + H2SO4 (l) -> H2S2O7 (l) Oleum se po potrebi razrjeđuje u H2SO4
    • Razrijeđena sumporna kiselina reagira sa metalima negativnog redukcijskog potencijala: Fe(s) + H2SO4 (aq) -> FeSO4 (aq) + H2 (g)
    • Koncentrirana sumporna kiselina reagira s metalima pozitivnog redukcijskog potencijala jer ima povećanu moć oksidiranja:
    • Cu(s) + 2H2SO4 (l) -> CuSO4 (aq) + SO2 (g) + 2H2O(l)
    • Sumporna kiselina šećeru, tkanini, papiru i drugim organskim tvarima oduzima vodu. Sumporna kiselina ima jako higroskopsko djelovanje (veže vodu za sebe).
    • C11H22O11 (s) ---------> 12C(s) + 11H2O(l)
    • H2SO4
  20. Slide 29

    • Preskoči