HEMIJSKE REAKCIJE

HEMIJSKE REAKCIJE

Reakcije

sinteze i analize; supstitucije, adicije, polimerizacije; redoks reakcije; termohemijske reakcije; talone; kiselinsko bazne; jonske; povratne i nepovratne; homogene i heterogene itd.

Analiza i sinteza

2HI H2 + I2 analiza

sinteza

Reakcije analize (reakcije razlaganja)- sloene supstance prelaze u prostije, raskidanjem hemijskih veza ili stavaranjem novih.

2H2O 2H2 + O2

2H2O 2H2 + O2 Reakcije sinteze-reakcije stvaranja jedinjenja iz elemenata:

PRIMER:

PRIMER:

Reakcije supstitucije i adicije

CuSO4 + Fe

Fe SO4 + Cu

NaCl +AgNO3 AgCl + NaNO3

NH3 + HCl NH4Cl CH2 = CH2 +Br2 CH2Br-CH2Br

Reakcije oksido redukcije

H02 + Cl02 N+1Cl-1

Kiselinsko bazne reakcije

NaOH +HCl NaCl +H2O

2NH4OH + H2SO4 (NH4)2SO4+2H2O

Termohemijske reakcije

2NO2 N2O4

nCH2=CH2 [-CH2-CH2-]n n1000

Reakcije polimerizacije

C(s) + 2H2(g) CH4(g) +74,84 kJ

2N2(g) + O2(g) 2N2O(g) -164,0 kJ

Termohemijske reakcije

Jonske reakcije

Ag+ + Cl- AgCl

H+ + HS- H2S

Povratne i nepovratne reakcije

H2+ I2 2HI

Povratne (reverzibilne) i nepovratne (ireverzibilne)

NaCl Na+ + Cl-

Homogene i heterogene reakcije

N2(g) + 2O2(g) 2NO(g) H+(aq) + OH-(aq) 2H2O(l)

S(s) + O2(g) SO2(g)

Mg(s) + 2H2O(l) Mg(OH)2(aq) +H2(g)

Homogene-odigravaju se u homogenom sistemu, odnosno u sistemu koji se sastoji iz jedne faze

Heterogene-odvijaju se na granicama dve ili vie faza

Oksido redukcione reakcije Valenca i oksidacion broj Broj koji pokazuje koliko se atoma vodonika jedini sa jednim atomom nekog elementa, naziva se valenca tog elementa. Primer: U HCl hlor je jednovalentan U H2O kiseonik je dvovalentan U NH3 azot je trovalentan U CH4 ugljenik je etvorovalentan

Svaki element koji nije sjedinjen sa nekim drugim elementom smatra se da je nultovalentan ( npr. Li, Cu, H ). Oksidacioni broj (oksidaciono stanje)- broj elektrona koje jedan atom nekog elementa otputa, prima ili sparuje kada gradi hemijske veze sa drugim atomima. Kod slobodnih elemenata oksidacioni broj ima vrednost nula.

Elementi koji u hemijskim reakcijama otputaju elektrone imaju pozitivan , a oni koji primaju negativan oksidacioni broj.

2Cu0 + O20 2Cu+2O-2

- Oksidacioni broj elementa u slobodnom stanju ravan je nuli: Na0, Fe0, H0, H20, O20, O30, P40, S80 -Oksidacioni broj vodonika u najveem broju jedinjenja iznosi +1 (HCl, H2O, KOH) ,a u hidridima metala -1 (LiH, MgH2).

- Oksidacini broj kiseonika u najveem broju jedinjenja je -2, u peroksidima je -1 (H2O2, BaO2), u superperoksidima je -1/2 (KO2).

-Binarna jonska jedinjenja- oksidacioni broj monoatomnih jonova jednak je naelektrisanju jona (Na+, Br-, Fe3+ ,S2-itd.)

- kod kovalentnih binarnih jedinjenja , elementu manje elektronegativnosti pripisuje se pozitivan a elementu vee elektronegativnosti negativna vrednost oksidacionog broja [ fosfor (V) hlorid , PCl5, P (elektronegativnost 2,1), fosfor ima oksidacioni broj +5, a Cl (elektronegativnost 3,0) oksidacioni broj -1]

-Neki elementi mogu imati nekoliko razliitih vrednosti oksidacionih brojeva (bakar: +1, +2 ; gvoe: +2, +3; sumpor:-2, 0, +4 i +6;

-Algebarski zbir oksidacionih brojeva svih atoma elemenata u formuli jedinjenja ravan je nuli: H2O (H+12O-2 ); AlCl3 (Al+3Cl-13 ) 2x (+1) -2 =0 +3+-(1x3)=0

Reakcije oksido-redukcije Redoks reakcija, tj. reakcija oksido-redukcije je reakcija pri kojoj dolazi do razmene elektrona izmeu supstanci koje meusobno reaguju.

Oksidacija je proces otputanja elektrona, pri emu se oksidacioni broj poveava.

Redukcija je proces primanja elektrona, pri emu se oksidacioni broj smanjuje.

Procesi oksidacije i redukcije se odvijaju istovremeno.

U optem obliku parcijalne reakcije su:

Ox +ne Red.

Red. Ox + ne

Oksidaciono sredstvo (Ox) je supstanca koja vri oksidaciju,tj. prima elektron(e).

Redukciono sredstvo (Red) je supstanca koja vri redukciju, tj. daje, otputa elektron(e).

-to je vei afinitet za elektrone oksidovanog oblika redoks jedinjenja to je jae oksidaciono sredstvo, tj. ima veu oksidacionu mo -to je manji afinitet za elektrone reduciranog oblika redoks jedinjenja to je jae redukciono sredstvo Primena metali mala elektronegativnost, mali afinitet za elektronima jaka redukciona sredstva

Na > Mg > Al opadajua redukciona mo Na+< Mg2+< Al3+ rastua oksidaciona mo nemetali velika elektronegativnost, veliki afinitet za elektronima jaka oksidaciona sredstva I2 < Br2 < Cl2 < F2 rastua oksidaciona mo I- > Br- > Cl- > F- opadajua redukciona mo to je vii stepen oksidacije atoma, to je on jae oksidaciono sredstvo (MnO4-, ClO3-, Cr2O72-)

OSNOVNA PRAVILA ZA SASTAVLJANJE

JEDNAINE HEMIJSKE REAKCIJE 1. Moraju biti poznati svi reaktanti i

produkti hemijske reakcije

2. Ukupna promena oksidacionog broja oksidovanih atoma mora biti jednaka ukupnoj promeni oksidacionog broja redukovanih atoma

b) napiu se redoks parovi, odnosno ralani se reakcija na parcijalne reakcije oksidacije i redukcije c) napie se prelaz elektrona

a) odrede se stepeni oksidacije pojedinih elemenata

d) izjednae se naelektrisanja na na levoj i desnoj strani parcijalnih reakcija na nain da: - u kiseloj sredini dodajemo H+ jone na onu stranu na kojoj su napisani elektroni (Primer 1.) - u baznoj sredini dodajemo OH- jone na stranu suprotnu od one na kojoj su napisani elektroni (Primer 2.)

e) proveri se da li broj atoma vodika i kiseonika na levoj strani odgovara njihovom broju na desnoj strani, a ako nije uravnoteimo ih dodatkom molekula vode

f) parcijalne reakcije se svedu na isti prelaz elektrona i saberu

3. Zbir elektrinih naelektrisanja na levoj strani jednaine mora biti jednak zbiru elektrinih naelektrisanja na desnoj strani jednaine.

4. Broj pojedinih atoma na levoj strani jednaine mora biti jednak njihovom broju na desnoj strani jednaine.

Primer 1.: Oksidacijom telur (IV)-oksida s dihromatom u azotnoj kiselini nastaje telurna kiselina. 1. korak Napiu se svi reaktanti i produkti hemijske reakcije.

TeO2 + Cr2O72- + H+ + H2O H6TeO6 + Cr3+

2. korak a) Odrede se stepeni oksidacije pojedinih elemenata. Ukoliko nije dolo do promene stepena oksidacije pree se na 3. korak. U naem primeru vidimo da se telur oksidovao, a hrom redukovao.

+4 -2 +6 -2 +1 +6 -2 +3 TeO2 + Cr2O72- H6TeO6 + Cr3+

b) Napiu se redoks parovi parcijalnih reakcija oksidacije i redukcije

+4 -2 +1 +6 -2 Oksidacija: TeO2 H6TeO6

+6 -2 +3 Redukcija: Cr2O72- 2Cr3+

c) Napie se prelaz elektrona parcijalnih reakcija oksidacije i redukcije Telur se oksidovao od stanja +4 do stanja +6 i imamo prelaz od 2 elektrona

+4 -2 +1 +6 -2

O: TeO2 H6TeO6 + 2e-

Hrom se redukovao i iz stepena oksidacije +6 preao u stepen oksidacije +3. Imamo prelaz od 3 elektrona za svaki atom hroma to ukupno iznosi 23 = 6 elektrona.

+6 -2 +3 R: Cr2O72- + 6e- 2Cr3+

d) Izjednae se naelektrisanja na levoj i desnoj strani parcijalnih reakcija Suma naelektrisanja na levoj strani parcijalne reakcije oksidacije je 0, a na desnoj strani imamo ukupno 2 negativna naelektrisanja (-2). Kako se u kiselom mediju naelekrisanja izjednaavaju dodavanjem H+ iona na stranu na kojoj su napisani elektroni, tako emo na desnu stranu dodati 2 pozitivna naelektrisanja (2 - 2 = 0), odnosno 2 H+ iona.

+4 -2 +1 +6 -2 O: TeO2 H6TeO6 + 2e- + 2H+

Kako na levoj strani parcijalne reakcije redukcije imamo viak od 8 negativnih naelektrisanja (-8), a na desnoj strani viak od 6 pozitivnih naelektrisanja (+6) to emo, da bi i leva strana imala viak od 6 pozitivnih naelektrisanja, dodati 14 pozitivnih naelektrisanja (14 - 8 = 6), odnosno 14 H+ jona.

+6 -2 +3 R: Cr2O72- + 6e- + 14H+ 2Cr3+

e) Proverimo da li je broj atoma vodika ili kiseonika na levoj strani jednak njihovom broju na desnoj strani. Kod parcijalne reakcije oksidacije na levoj strani imamo 2 atoma kiseonika, a na desnoj 6 atoma kiseonika pa emo dodati na levu stranu 4 molekula vode.

+4 -2 +1 +6 -2

O: TeO2 + 4H2O H6TeO6 + 2e

- + 2H+

Kod parcijalne reakcije redukcije imamo na levoj strani 7 atoma kisenika, a na desnoj ni jedan, pa emo na desnu stranu dodati 7 molekula vode.

+6 -2 +3

R: Cr2O72- + 6e- + 14H+ 2Cr3+ + 7H2O

f) Parcijalne reakcije svedu se na isti prelaz elektrona i saberu. Kako kod reakcije oksidacije imamo prelaz od 2 elektrona, a kod redukcije prelaz od 6 elektrona (3 po svakom atomu hroma) parcijalnu reakciju oksidacije pomnoimo sa 3 kako bi prelaz elektrona bio isti (6).

+4 -2 +1 +6 -2

O: TeO2 + 4H2O H6TeO6 + 2e

- + 2H+ 3

+6 -2 +3 R: Cr2O7

2- + 6e- + 14H+ 2Cr3+ + 7H2O

Saberu se sve parcijalne reakcije oksidacije i redukcije.

O: 3TeO2 + 12H2O

3H6TeO6 + 6e

- + 6H+

R: Cr2O72- + 6e- + 14H+ 2Cr3+ + 7H2O

R: Cr2O72- + 6e- + 14H+ 2Cr3+ + 7H2O

+

3. korak Proveri se je li zbir elektrinih naelektrisanja na levoj strani jednaine jednak zbiru elektrinih naelektrisanja na desnoj strani jednaine.

3TeO2 + Cr2O72- + 5H2O + 8H+ 3H6TeO6 + 2Cr3+

Naelektr. LEVO DESNO + 81=8 23=6 - 2 0

UKUPNO 6+ 6+

4.korak Provjeri se je li broj pojedinih atoma na lijevoj strani jednadbe jednak njihovom broju na desnoj strani jednadbe.

3TeO2 + Cr2O72- + 5H2O + 8H+ 3H6TeO6 + 2Cr3+

ELEMENT LEVO DESNO Te 3 3 Cr 2 2

O 32+7+5=18 36=18 H 52+8=18 36=18

Broj pojedinih atoma na levoj strani jednaine odgovara sumi tih atoma na desnoj strani jednaine. Konano se dobije uravnoteena reakcija:

3TeO2 + Cr2O72- + 5H2O + 8H+ 3H6TeO6 + 2Cr3+

Primer 2.: Laboratorijski se hromat moe dobiti oksidacijom hromita s jodatom u baznoj sredini

1. korak Napiu se svi reaktanti i produkti kemijske reakcije.

CrO42- + I2 + H2O Cr(OH)4- + IO3- + OH-

2. korak a) Odrede se stepeni oksidacije pojedinih elemenata. Vidimo da se hrom oksidovao, a jod redukovao.

+3 -2 +1 +5 -2 +6 -2 0 Cr(OH)4- + IO3- + CrO42- + I2

b) Napiu se redoks parovi parcijalnih reakcija oksidacije i redukcije

+3 -2 +1 +6 -2 Oksidacija: Cr(OH)4- CrO42-

+5 -2 0 Redukcija: 2 IO3- I2

c) Napie se prelaz elektrona parcijalnih reakcija oksidacije i redukcije Hrom se oksididovao od stanja +3 do stanja +6 i imamo prelaz od 3 elektrona

+3 -2 +1 +6 -2 O: Cr(OH)4- CrO42- + 3e-

Jod se redukovao i iz stepena oksidacije +5 preao u elementarno stanje (stepen oksidacije 0). Imamo prelaz od 5 elektrona za svaki atom joda to ukupno iznosi 25 = 10 elektrona.

+5 -2 0 R: 2 IO3- + 10e- I2

d) Izjednae se naelektrisanja na levoj i desnoj strani parcijalnih reakcija

Na levoj strani parcijalne reakcije oksidacije imamo 1 negativno naelektrisanje (-1), a na desnoj strani imamo 5 negativnih naelektrisanja (-5). Kako se u baznom mediju naelektrisanja izjednaavaju dodavanjem OH- jona na suprotnu stranu od one na kojoj su napisani elektroni, na levu stranu emo dodati 4 negativna naelektrisanja, odnosno 4OH- jona.

+3 -2 +1 +6 -2 O: Cr(OH)4- + 4OH- CrO42- + 3e-

Kako na levoj strani parcijalne reakcije redukcije imamo 12 negativnih naelektrisanja (-12), a na desnoj strani nemamo ni jednu naelektrisanu esticu (0), na desnu stranu emo dodati 12 negativnih naelektrisanja, odnosno 12 OH- jona.

+5 -2 0 R: 2 IO3- + 10e- I2 + 12OH-

e) Proverimo da li je broj atoma vodonika ili kiseonika na levoj strani jednak njihovom broju na desnoj strani.

Kod parcijalne reakcije oksidacije na levoj strani imamo 8 atoma kiseonika, a na desnoj 4 atoma kiseonika pa emo dodati na desnu stranu 4 molekula vode.

+3 -2 +1 +6 -2 O: Cr(OH)4- + 4OH- CrO42- + 3e- + 4H2O

Kod parcijalne reakcije redukcije imamo na levoj strani imamo 6 atoma kiseonika, a na desnoj 12 atoma kiseonika pa emo dodati na levu stranu 6 molekula vode.

+5 -2 0 R: 2 IO3- + 10e- + 6H2O I2 + 12OH-

f) Parcijalne reakcije svedu se na isti prelaz elektrona i saberu.

Kako kod reakcije oksidacije imamo prelaz od 3 elektrona, a kod redukcije prelaz od ukupno 10 elektrona (5 po svakom atomu joda) parcijalnu reakciju oksidacije pomnoimo sa 10, a parcijalnu reakciju redukcije pomnoimo sa 3 kako bi prelaz elektrona bio isti (30).

+3 -2 +1 +6 -2 O: Cr(OH)4- + 4OH- CrO42- + 3e- + 4H2O 10

+5 -2 0 R: 2 IO3- + 10e- I2 + 12OH- 3

Saberu se sve parcijalne reakcije oksidacije i redukcije.

O: 10Cr(OH)4- + 40OH-

10CrO42- + 30e- + 40H2O

R: 6 IO3- + 30e- + 18H2O 3I2 + 36OH- +

10Cr(OH)4- + 6IO3- + 4OH- 10CrO42- + 3I2 + 22H2O

3. korak

Provri se je li zbir elektrinih nabelektrisanja na levoj strani jednaine jednak zbiru elektrinih naelektrisanja na desnoj strani jednaine.

10Cr(OH)4- + 6IO3- + 4OH- 10CrO42- + 3I2 + 22H2O

Naelektr. LEVO DESNO + 0 0 - 10+6+4=20 102=20

UKUPNO 20- 20-

4. korak Proveri se je li broj pojedinih atoma na levoj strani jednaine jednak njihovom broju na desnoj strani jednaine.

10Cr(OH)4- + 6IO3- + 4OH- 10CrO42- + 3I2 + 22H2O

ELEMENT LEVO DESNO

Cr 10 10 I 6 32=6 O 104+63+4=62 104+22=62 H 104+4=44 222=44

10Cr(OH)4- + 6IO3- + 4OH- 10CrO42- + 3I2 + 22H2O

HEMIJSKE REAKCIJE Slide Number 2Slide Number 3Slide Number 4Slide Number 5Slide Number 6Slide Number 7Slide Number 8Slide Number 9Slide Number 10Slide Number 11Slide Number 12Slide Number 13Slide Number 14Reakcije oksido-redukcijeSlide Number 16Slide Number 17Slide Number 18Slide Number 19Slide Number 20Slide Number 21Slide Number 22Slide Number 23Slide Number 24Slide Number 25Slide Number 26Slide Number 27Slide Number 28Slide Number 29Slide Number 30Slide Number 31Slide Number 32Slide Number 33Slide Number 34Slide Number 35Slide Number 36Slide Number 37Slide Number 38Slide Number 39Slide Number 40Slide Number 41Slide Number 42Slide Number 43Slide Number 44Slide Number 45Slide Number 46Slide Number 47Slide Number 48