3.5 Sljedeća jedinica Valencije i kemijske formule
3.4

Građa elementarnih tvari i kemijskih spojeva

Moći ću:
  • kemijskim simbolima označiti elementarne tvari
  • usporediti značenje pojmova atom i molekula
  • razlikovati pojmove koeficijent i indeks
  • objasniti kvalitativno i kvantitativno značenje kemijskog simbola
  • prikazati molekule elementarnih tvari crtežom i modelom
  • usporediti prostornu građu molekula kisika, ozona, sumpora i fosfora
  • razlikovati spojeve građene od molekula od ionskih spojeva
  • usporediti značenja pojmova ion, kation i anion
  • objasniti nastajanje jednostavnijih kationa i aniona
  • prikazati spoj kemijskom formulom, crtežom i modelom
  • protumačiti značenje pojma formulska jedinka, prepoznati ionski spoj na temelju sastava (metal – nemetal)
  • sastaviti empirijsku formulu spoja na temelju naboja zadanih iona.

Uvod

Čiste tvari dijele se na kemijske elemente i spojeve.
Atomi kemijskih elemenata grade spojeve i kemijske elemente.

Elementarne tvari mogu biti građene od istovrsnih atoma ili od molekula.

Molekule elementarnih tvari nastaju povezivanjem dvaju ili više istovrsnih atoma.

Elementarne su tvari i plemeniti plinovi.

Oni su građeni od mnoštva pojedinačnih, slabo povezanih atoma.

Označujemo ih simbolima tih kemijskih elemenata.

Simbolima kemijskih elemenata označujemo također:
– metale i polumetale
– nemetal ugljik.

Oni su građeni od mnoštva povezanih atoma.
Nemetale izgrađene od molekula označujemo formulom njihovih molekula.

Uvod

Čiste tvari dijele se na elementarne tvari i spojeve. Atomi kemijskih elemenata grade i jedne i druge.

Građa i označivanje elementarnih tvari

Elementarne tvari mogu biti građene od istovrsnih atoma ili od molekula. Molekule elementarnih tvari nastaju povezivanjem dvaju ili više istovrsnih atoma.

Elementarne tvari građene od mnoštva pojedinačnih, slabo povezanih atoma, a to su plemeniti plinovi, označujemo simbolima tih kemijskih elemenata.

Simbolima kemijskih elemenata označujemo također metale i polumetale te nemetal ugljik, koji su građeni od mnoštva čvrsto povezanih atoma.

Nemetale izgrađene od molekula označujemo formulom njihovih molekula.

Unesite odgovore na pripadajuća mjesta.

Dopunite rečenicu.

Od navedenih elementarnih tvari, odaberite onu koja najbolje odgovara ponuđenom opisu i upišite njezin simbol: željezo, aluminij, srebro, živa, dijamant (C), brom, bakar, jod, klor.

a) Po tom metalu je nazvano najmlađe metalno doba. To je
.

 

b) Najtvrđa tvar na svijetu je
.

 

c) Nemetal koji je na sobnoj temperaturi u tekućem stanju je
.

 

d) Taj metal je najbolji vodič električne struje. To je
.

 

e) Krovovi izrađeni od tog metala s vremenom dobiju zelenu patinu. To je
.

 

f) Metal koji je na sobnoj temperaturi u tekućem stanju je
.

 

g) Nemetal koji lako sublimira je
.

 

h) Metal koji se lako izvlači u tanke folije je
.
Netočno
Točno

Klikom odaberite jedan točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

Masa nekog kemijskog elementa X je 1,98 put veća od mase atoma klora.

a) Izračunajte relativnu atomsku masu atoma X i b) napišite njegov kemijski simbol.

Relativna atomska masa elementa X je:

Netočno
Točno

Unesite odgovore na pripadajuća mjesta.

Dopunite rečenicu.

b) Napišite kemijski simbol kemijskog elementa X iz prethodnoga zadatka.

Rješenje:

Simbol traženoga kemijskog elementa X je
.
Netočno
Točno
{{correctPercent}}%

Želite li pokušati ponovo?

Molekule su samostalne čestice točno određenog sastava.

Njihov sastav prikazuje se kemijskom formulom.

Kemijska formula elemenata izgrađenih od molekula sastoji se od:
– simbola elementa

– donjeg desnog indeksa koji označava broj atoma u molekuli.

Molekule su čestice sastavljene od dvaju ili više atoma. Njihov sastav prikazuje se kemijskom formulom.

Kemijska formula elementarnih tvari izgrađenih od molekula sastoji se od simbola elementa i donjeg desnog indeksa koji označava broj atoma u molekuli.

Na slici je prikazana molekula vodika (njezino značenje) u obliku dvije spojene bijele kuglice. Veliko slovo H2 je kemijski simbol za vodik a broj 2 označuje indeks (dva atoma vodika u molekuli).

Dakle, možemo zaključiti:

Simbolima kemijskih elemenata označujemo:
– sve metale
– polumetale.

Nemetale označujemo:
– simbolima kemijskih elemenata (sve plemenite plinove i ugljik)
– kemijskim formulama (nemetale građene od molekula).

Dakle, možemo zaključiti:

Simbolima kemijskih elemenata označujemo sve metale i polumetale, a od nemetala sve plemenite plinove i ugljik.

Kemijskim formulama označujemo sve nemetale građene od molekula.

Građa molekula elementarnih tvari

Za prikazivanje građe tvari kemičari se često koriste modelima.

Modeli atoma su i do nekoliko stotina milijuna puta uvećani prikazi atoma.

Boje modela atoma međunarodno su dogovorene:
vodik – bijela, kisik – crvena, ugljik – crna, dušik – plava, sumpor – žuta, klor – zelena, jod – ljubičasta.

Građa molekula elementarnih tvari

Za prikazivanje građe tvari kemičari se često koriste modelima. Modeli atoma su i do nekoliko stotina milijuna puta uvećani prikazi atoma. Modeli atoma imaju međunarodno dogovorene boje: vodik – bijela, kisik – crvena, ugljik – crna, dušik – plava, sumpor – žuta, klor – zelena, jod – ljubičasta.

Na slici su prikazane dvoatomne molekule elementarnih tvari i višeatomne molekule elementarnih tvari. Na skici PSE dvoatomne molekule su prikazane u crvenoj boji a višeatomne u plavoj boji.Na slici su prikazani modeli atoma : vodika H2 (dvije kuglice bijele boje), dušika N2 (dvije kuglice u plavoj boji), kisika O2 (dvije kuglice u tamnocrvenoj boji), fluora F2 (svijetlo zelene), klora Cl2 (dvije kuglice tamno zelene boje), broma Br2 (dvije kuglice crvene boje ), joda I2 (dvije kuglice ljubičaste boje). Dolje lijevo prikazan je model molekule fosfora P4 (četiri kuglice u narančastoj boji ) i model molekule sumpora S 8 (osam kuglica žute boje). Modeli su prikaz građe molekula nekoliko stotina milijuna uvećani.
Dvoatomne molekule elementarnih tvari i višeatomne molekule elementarnih tvari.

Molekula ozona izgrađena je od triju atoma kisika pa je njezina kemijska formula \ce{O3} .

Na slici je prikaz modela molekula kisika i ozona. Model molkule kisika je građen od dva atoma kisika a model molekule ozona od tri atoma kisika u obliku kuglica tamno crvene boje.
Prikaz modela molekula kisika i ozona

Koeficijentima označujemo veći broj istovrsnih molekula elementarnih tvari.

Taj broj pišemo ispred kemijske formule molekule.

Označivanje više molekula elementarne tvari:

Veći broj istovrsnih molekula elementarnih tvari označujemo koeficijentom. Taj broj pišemo ispred kemijske formule molekule.

Označivanje više molekula elementarne tvari:

Na slici je prikazano označivanje više molekula elementarnih tvari : tri molekule vodika u obliku modela ( tri para spojenih kuglica bijele boje). 3 H2 (značenje : tri molekule vodika). Broj tri je koeficijent , H je simbol elementa vodika, broj 2 je indeks.

Građa i označivanje kemijskih spojeva

Atomi svih elemenata osim plemenitih plinova povezuju se s drugim atomima.

Plemeniti su plinovi stabilni kao pojedinačni samostalni atomi.

Plemeniti plinovi kemijski su inertni (ne ulaze u reakciju s drugim kemijskim elementima).

Plemeniti plinovi u periodnom sustavu elemenata nalaze se u 18. skupini (stupcu).

Atomi svih drugih elemenata povezuju se s drugim atomima.

Pri povezivanju atoma nastaju tvari građene od iona ili od molekula.

Građa i označivanje kemijskih spojeva

Atomi svih elemenata osim plemenitih plinova povezuju se s drugim atomima. Plemeniti su plinovi stabilni kao pojedinačni samostalni atomi i kemijski su inertni. U periodnom sustavu elemenata nalaze se u 18. skupini.

Atomi svih drugih elemenata povezuju se s drugim atomima. Pri tom povezivanju nastaju tvari građene od iona ili od molekula.

Shematski prikaz građe kemijskih spojeva u obliku tri pravokutnika . U plavom pravokutniku gore piše KEMIJSKI SPOJEVI (građeni su) . Iz tog pravokutnika dolje lijevo je strelicom označen parvokutnik u kojem piše MOLEKULA (spojevi koji su građeni od atoma nemetala tvore molekulu). Dolje desno strelica pokazuje na pravokutnik u kojem piše IONA (spojevi koji su nastali povezivanjem atoma metala i nemetala građei su od iona).
Shematski prikaz građe kemijskih spojeva

Molekule kemijskih spojeva građene su od dvaju ili više raznovrsnih atoma nemetala.

Kemijski sastav molekula prikazuje se kemijskom formulom.

Takva se formula naziva molekulska formula

i ona u potpunosti opisuje sastav molekule.

 

U molekulskoj formuli pojedina se vrsta atoma označuje kemijskim simbolom.

Broj atoma u molekuli označava se kao donji desni indeks uz simbol.

Primjerice, molekula vode građena je od dvaju atoma vodika i jednog atoma kisika.

Uz simbol vodika piše se indeks dva.

 

Uz simbol kisika nije potreban indeks jedan

jer simbol elementa već predstavlja jedan atom.

Molekule kemijskih spojeva građene su od dvaju ili više raznovrsnih atoma nemetala.

Kemijski sastav molekula prikazuje se kemijskom formulom. Takva se formula naziva molekulska formula i ona u potpunosti opisuje sastav molekule.

U molekulskoj formuli pojedina se vrsta atoma označuje kemijskim simbolom, a broj atoma u molekuli piše se uz simbol kao donji desni indeks.

Primjerice, molekula vode građena je od dvaju atoma vodika i jednog atoma kisika. Uz simbol vodika piše se indeks dva. Uz simbol kisika nije potrebno pisati indeks jedan jer simbol elementa već označava jedan atom.

Slika prikazuje kalotni model molekule vode (crvena kuglica kisika u sredini i dvije bijele sa strane koje predstavljaju vodik). Napisana je kemijska formula vode H20 koja ima KVALITATIVNO značenje (kemijski spoj voda) i KVANTITATIVNO značenje (jedna molekula vode).

Kemijske formule imaju kvalitativno i kvantitativno značenje.

Kvalitativno označuju vrstu kemijskog spoja,
a kvantitativno broj molekula tog spoja. 

Kemijske formule imaju kvalitativno i kvantitativno značenje. Kvalitativno označuju vrstu kemijskog spoja, a kvantitativno broj molekula tog spoja. 

Veći broj istovrsnih molekula kemijskog spoja označuje se koeficijentom

koji se piše ispred molekulske formule.

Veći broj istovrsnih molekula kemijskog spoja označuje se koeficijentom koji se piše ispred molekulske formule.

Na slici su prikazani modeli četiri molekule vode (opisnani na slici prije) koje pišemo molekulskom formulom 4H2O, gdje je 4 koeficijent. Značenje: četiri molekule vode . Čitaj: četiri ha -dva-o
Za znatiželjne

Kako je građena molekula DNK?

Kako je građena molekula DNK?

Molekule građene od više tisuća atoma nazivamo makromolekulama (velikim molekulama).

To su molekule prirodnih spojeva, poput bjelančevina, škroba i celuloze,
ali i molekule umjetno dobivenih spojeva poput plastičnih masa.

Prirodna makromolekula koja izaziva najveće zanimanje znanstvenika
zasigurno je molekula DNK.

To je vrlo složena molekula koja prenosi nasljedne osobine (boja kose, očiju, građa tijela, sklonost nekoj bolesti).

Sastoji se od dvaju povezanih zavojitih lanaca.

Na internetskim stranicama potražite podatke o kemijskom sastavu, građi i svojstvima molekule DNK.
Pokušajte napraviti model DNK koristeći dvije žice i kuglice različitih boja koje prate strukturu DNK.
Koristeći neki od prezentacijskih alata, timski pripremite kratko izlaganje i model DNK.

Za znatiželjne

Kako je građena molekula DNK?

Molekule građene od više tisuća atoma nazivamo makromolekulama. To su molekule prirodnih spojeva poput bjelančevina, škroba i celuloze, ali i molekule umjetno dobivenih spojeva poput plastičnih masa.
Prirodna makromolekula koja izaziva najveće zanimanje znanstvenika zasigurno je molekula DNK. To je vrlo složena molekula nasljeđa, a sastoji se od dvaju povezanih zavojitih lanaca. Na internetskim stranicama potražite podatke o kemijskom sastavu, građi i svojstvima molekule DNK. Koristeći neki od prezentacijskih alata, timski pripremite kratko izlaganje.

Kemijski spojevi građeni od iona

Ioni grade mnoge kemijske spojeve, primjerice soli.

Spojevi građeni od iona nazivaju se ionski spojevi.
Ionski spojevi jesu spojevi metala i nemetala.

Ioni nastaju od atoma otpuštanjem ili primanjem elektrona.
To su stabilne čestice pozitivnog ili negativnog naboja.

Pozitivno nabijeni ioni zovu se kationi.
Negativno nabijeni ioni zovu se anioni.
Naboj iona označuje se kao gornji desni indeks uz simbol elementa.

Kako nastaje kation?

Pozitivno nabijeni ioni nazivaju se kationi.
Kationi nastaju kad atom, npr. nekog metala, otpusti elektrone.

Proučimo građu atoma natrija.

Kemijski spojevi građeni od iona

Ioni su građevne jedinice mnogih kemijskih spojeva, primjerice soli. Spojevi građeni od iona nazivaju se ionski spojevi. Ionski spojevi jesu spojevi metala i nemetala.

Ioni nastaju od atoma, otpuštanjem ili primanjem elektrona. To su stabilne čestice pozitivnog ili negativnog naboja.

Pozitivno nabijeni ioni zovu se kationi. Negativno nabijeni ioni zovu se anioni.

Naboj iona označuje se kao gornji desni indeks uz simbol elementa.

Kako nastaje kation?

Pozitivno nabijeni ioni nazivaju se kationi. Kationi nastaju kada atom, npr. nekog metala, otpusti elektrone.

Proučimo građu atoma natrija.

Na slici je prikazana građa atoma natrija (shematski prikaz) . Jezgra je prikazana kao spojene kuglice crveno smeđe i žute boje. Građena je od 11 protona i 11 neutrona. Zapisano je N (p+)= 11. Elktronski omotač je prikazan u obliku plavih koncentričnih krugova u kjima su smješteni elektroni . Zapisano je N (e-)= 11. Naboj atoma = 0
Shematski prikaz građe atoma natrija

Protonski broj natrija jest 11.

To znači da atom natrija u jezgri ima 11 protona,

a u elektronskom omotaču 11 elektrona.

Proučimo građu iona natrija.

Protonski broj natrija jest 11. To znači da atom natrija u jezgri ima 11 protona, a u elektronskom omotaču 11 elektrona.

Proučimo građu iona natrija.

Na slici je prikazana građa kationa natrija. Jezgra je prikazana u obliku spojenih kuglica žute i crvenosmeđe boje ( 11 protona i 11 neutrona) . Zapisano je N (p+)= 11. U elektronskom omotaču (plave boje) rapoređeno je 10 elektrona i zapisano je N (e-)=10. Veći je broj protona od elektrona pa je naboj iona + 1.
Shematski prikaz građe kationa natrija

Odbaci li atom natrija jedan elektron, u elektronskom omotaču ostaje 10 elektrona. Nastao je pozitivno nabijeni kation natrija, \ce{Na^+} .

Kako nastaju anioni?

Negativno nabijeni ioni nazivaju se anioni.

Anioni nastaju kada atom, primjerice nekog nemetala, primi elektrone.

Proučimo građu atoma klora.

Kako nastaju anioni?

Negativno nabijeni ioni nazivaju se anioni. Anioni nastaju kada atom, primjerice, nekog nemetala, primi elektrone.
Proučimo građu atoma klora.

Na slici je prikazan neutralni atom klora , Cl . Jezgra mu je građena od 17 protona i neutrona u obliku žutih i crvenosmeđih kuglica. U elektronskom omotaču (u obliku tri koncentrična kruga) raspoređeno je 17 elektrona u obliku bijelih kuglica.Zbog podjednakog broja protona i elektrona , naboj atoma je nula.
Shematski prikaz građe atoma klora

Protonski broj klora jest 17.

To znači da ima 17 protona u jezgri i 17 elektrona u elektronskom omotaču.

Ako taj atom primi jedan elektron, imat će 18 elektrona,

odnosno jedan negativni naboj više.

Nastaje negativno nabijeni ion klora – anion klora, Cl–.

Protonski je broj klora 17. To znači da atom klora ima 17 protona u jezgri i 17 elektrona u elektronskom omotaču. Ako taj atom primi jedan elektron, imat će 18 elektrona, odnosno jedan negativni naboj više. Tako nastaje negativno nabijeni ion klora – anion klora, \ce{Cl^-} .

Proučimo građu iona klora.

Na slici je prikazana građa aniona klora. Anioni su negativno nabijeni atomi i imaju više elektrona. Jezgra je građena od 17 protona ,N( p+). Elketronski omotači su prikazani u obliku tri koncentrična kruga u kojima je 18 elektrona , N (e -). Više je elektrona (negativno nabijenih čestica ) i zato je atom klora anion.
Shematski prikaz građe aniona klora

Neki atomi mogu odbaciti ili primiti više elektrona.

Njihovi ioni imaju više pozitivan ili negativan naboj.

To se prikazuje dodatkom koeficijenta uz naboj u gornjem desnom indeksu.

Neki atomi mogu odbaciti ili primiti više elektrona. Naboj iona prikazuje se kao koeficijent u gornjem desnom indeksu.

Klikom odaberite jedan točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

Kad atom dušika primi tri elektrona nastane:

Netočno
Točno

Klikom odaberite jedan točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

Tvar Y sastoji se od dvije vrste iona. Kation je građen od jednog atoma dušika i određenog broja atoma vodika. Masa kationa je 18,042 Da, a njegov nabojni broj je 1+. Odredite broj atoma vodika u kationu i odaberite točno napisanu kemijsku oznaku tog kationa.

Netočno
Točno
{{correctPercent}}%

Želite li pokušati ponovo?

Neki ioni i njihove oznake

Tablica iona i njihovih oznaka
oznaka kationa N(p+) N(e–) naziv kationa oznaka aniona N(p+) N(e–) naziv aniona
K+ 19 18 kalijev ion Br– 35 36 bromidni
ion
Ca2+ 20 18 kalcijev
ion		 S2– 16 18 sulfidni
ion
Al3+ 13 10 aluminijev
ion		 N3– 7 10 nitridni
ion

Neki ioni i njihove oznake

Tablica 1.  Značajke nekih iona 
oznaka
kationa		 N(\ce{p+}) N(\ce{e-}) ime
kationa		 oznaka
aniona		 N(\ce{p+}) N(\ce{e-}) ime
aniona
\ce{K+} 19 18 kalijev ion \ce{Br-} 35 36 bromidni
ion
\ce{Ca^{2+}} 20 18 kalcijev
ion		 \ce{S^{2-}} 16 18 sulfidni
ion
\ce{Al^{3+}} 13 10 aluminijev
ion		 \ce{N^{3-}} 7 10 nitridni
ion

Povlačenjem elemenata uskladi odgovarajuće parove.

Spojite parove premještajući pojmove po stupcima.

Kemijskim oznakama iona u lijevom stupcu, pridružite odgovarajući naziv.

jodidni ion

\ce{Al^{3+}}

aluminijev ion

\ce{I-}

oksidni ion

\ce{O^{2-}}

sulfidni ion

\ce{S^{2-}}

Netočno
Točno
{{correctPercent}}%

Želite li pokušati ponovo?

Svaki ion privlači ione suprotnog naboja, a odbija ione istog naboja.

Među ionima suprotnog naboja djeluju jake privlačne sile.

Gustim slaganjem iona nastaju kristali ionskog spoja.

U ionskim kristalima svaki je kation okružen anionima i obrnuto.

Sastav ionskog spoja prikazuje se simboličkim zapisom koji nazivamo formulska jedinka.

Formulska jedinka pokazuje i najmanji omjer broja kationa i aniona u tom spoju.

Svaki ion privlači ione suprotnog naboja, a odbija ione istog naboja. Među ionima suprotnog naboja djeluju jake privlačne sile. Gustim slaganjem iona nastaju kristali ionskog spoja. U ionskim kristalima svaki je kation okružen anionima i obrnuto.
Sastav ionskog spoja prikazuje se simboličkim zapisom koji nazivamo formulska jedinka. Osim sastava, formulska jedinka prikazuje najmanji brojčani omjer kationa i aniona u ionskom spoju.

Formulska jedinka simbolički je zapis (formula) koja pokazuje sastav ionskog spoja i najmanji omjer broja kationa i aniona u tom spoju.

Na slici je prikazan razmještaj iona natrija i klora u kristalu natrijeva klorida. Atomi klora, Cl- (u obliku većih zelenih kuglica) i atomi natrija Na + (u obliku bijelih manjih kuglica) rapoređeni su kao rešetka u obliku kvadra.
Razmještaj iona natrija i klora u kristalu natrijeva klorida.

Zbroj pozitivnih i negativnih naboja u ionskim spojevima uvijek je jednak nuli pa su kristali u cjelini električki neutralni.

Tablica 2. Ionski sastav i formule nekih ionskih spojeva
ioni koji grade kristal najmanji brojčani omjer iona u kristalu formulska jedinka spoja čitanje kemijske formule
\ce{Na+} i \ce{Cl-} 1 : 1 \ce{NaCl} EN-A-CE-EL
\ce{K+} i \ce{S^{2-}} 2 : 1 \ce{K2S} KA-DVA-ES
\ce{Al^{3+}} i \ce{Br-} 1 : 3 \ce{AlBr3} A-EL-BE-ER-TRI
\ce{Fe^{3+}} i \ce{O^{2-}} 2 : 3 \ce{Fe2O3} EF-E-DVA-O-TRI

Na kraju…

Riješite interaktivni kviz!

Povlačenjem elemenata uskladi odgovarajuće parove.

Spojite parove premještajući pojmove po stupcima.

Povežite kemijsku formulu spoja s njezinim kvalitativnim značenjem.

\ce{CO2}

kalijev bromid

\ce{H2O}

voda

\ce{KBr}

ugljikov(IV) oksid

\ce{HCl}

amonijak

\ce{CaBr2}

klorovodik

\ce{NH3}

kalcijev bromid
Netočno
Točno

Unesite odgovore na pripadajuća mjesta.

Dopunite rečenicu.

Dopišite pojam koji nedostaje.

Kemijski spojevi nastali spajanjem atoma metala i nemetala izgrađeni su od
.
Netočno
Točno

Klikom odaberite jedan točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

Koja tvrdnja opisuje nastajanje kationa?

Netočno
Točno

Unesite odgovore na pripadajuća mjesta.

Dopunite rečenicu.

Dopišite pojmove koji nedostaju.

Negativno nabijeni ioni nazivaju se
.
Pozitivno nabijeni ioni nazivaju se
.
Netočno
Točno

Unesite odgovore na pripadajuća mjesta.

Dopunite rečenicu.

Dopišite pojam koji nedostaje.

Formula ionskog spoja koja pokazuje najmanji omjer broja kationa i aniona u tom spoju jest 
 
.
Netočno
Točno
{{correctPercent}}%

Želite li pokušati ponovo?

Informacije o čestičnoj građi tvari možete pronaći u jedinici 1.7 Građa tvari u DOS-u Fizika 7.