26-12-2013 IV grupa PS
-
Upload
bilindabutcher -
Category
Documents
-
view
38 -
download
1
description
Transcript of 26-12-2013 IV grupa PS
IV grupa Periodnog sistema
IV Grupa
Opšta konfiguracija:ns2np2
Stabilna
oksidac. stanja
Koeficijent
elektronegat.
Energija
jonizacije
Jedinjenja
Ugljenik
Cnem
etal
(-), +2, +4
2,5
kovalentna
Silicijum
Si
semim
etal
+4
1,8
kovalentna
Germanijum
Ge
semim
etal
+4
1,8
kovalentna
Kalaj
Sn
metal
+2, +4
1,8
jonska/koval
Olovo
Pb
metal
+2, +4
1,8
jonska
126-12-2013
IV+2
+4
CCO
neutralan
CO
2kiseo
H2CO
3
Si
SiO
2kiseo
H4SiO
4
Ge
GeO
2am
foteran
H4GeO
4
24
4
jače
kiseleosobine
Sn
SnO
amfoteran
Sn(O
H) 2
kisele= bazne
SnO
2am
foteran
Sn(O
H) 4
jače
kiseleosobine
Pb
PbO
amfoteran
Pb(O
H) 2
jače
bazneosobine
PbO
2am
foteran
Pb(O
H) 4
jače
kiseleosobine
sp3
Csp
2
120o
C
U prirodi:elem
entaran i u obliku jedinjenja
Alotropske modifikacije ugljenika
UGLJENIK, C
sp3
sp2
Fulereni
Dijamant
C60
Grafit
slojevita struktura
Van der
Valsove
kovalentne veze
kovalentne veze
3
teraedarska struktura
ne provodi struju
Nanotubule
delokalizovane π πππveze
provode struju
Valsove
veze
Aktivni ugalj
-ugljenik grafitne strukture
-Carbo m
edicinalis, adsorbens
+2: CO
Izabrana jedinjenja ugljenika:
4
+2: CO
+4: CO
2
H2CO
3
Karbonati
-gas bez boje i m
irisa
-jako redukciono sredstvo
-malo rastvorljiv u vodi
Ugljenik(II)-oksidCO
ugljen-monoksid
Osobine: -malo rastvorljiv u vodi
-indiferentan (neutralan) oksid
-OTROVAN
!!!!
O2+ hem
oglobin
CO + hem
oglobin
5
onem
ogućen transport O
2
~ 200 puta stabilniji kompleks
-gas
(u atm
osferi oko 0,04 %
)
-jedna zapremina vode rastvara jednu zapreminu CO
2
-molekul CO
2je nepolaran
struktura:
Ugljenik(IV)-oksidCO2
ugljen-dioksid
Osobine: struktura:
-kiseo oksid
-CO
2nije otrvan
(velika koncentracija CO
2→
smanjen parcijalni pritisak O
2→gušenje) 6
K = 3,1x10-7
(pK=6,5)
ako se isključi molekulski oblik H
2CO
3(1%) :
Ravnoteže u vodenom rastvoru CO2:
99%
1%
CO
2(aq) + H
2O ⇄
H2CO
3⇄
HCO
3-+ H
+
CO
2(aq) + H
2O ⇄
HCO
3-+ H
+K = 3,1x10
(pK=6,5)
CO
2(aq) + H
2O ⇄
HCO
3+ H
Karbonatna (ugljena) kiselina, H
2CO3:
H2CO
3⇄
HCO
3-+ H
+K
a1 = 1,3x10-4
(pK
a1=3,9)
HCO
3-⇄
CO
32-+ H
+K
a2 = 4,6x10-11
(pK
a2=10,3)
Soli ugljene kiseline:
7
Soli ugljene kiseline:
-hidrogenkarbonati (bikarbonati):
generalno rastvorljivi
(NaH
CO
3 slabije rastvorljiv)
-karbonati:
slabo rastvorljivi
osim karbonata alkalnih metala i (N
H4) 2CO
3
1114
14
7,7x10
1010
K− −−−
− −−−− −−−
= ==== ===
= ===
Ka HCO3-
= 4,6x10-11
NaH
CO
3�
Na+
+ HCO
3-
Vodeni rastvor NaHCO3
114
CO
Ha
HCO
b7,7x10
1,3x10
10
K
10K
32
3
− −−−
− −−−= ===
= ==== ===
− −−−
Ka HCO3-< K
b HCO3-
HCO
3-+ H
2O ⇄
H2CO
3+ OH
-(hidroliza)
baza
NaHCO3-antacid (za neutralisanje želudačne kiseline)
8
slabo bazno(0,1 m
ol/L; pH 8,4)
CO
32-+ H
2O ⇄
HCO
3-+ OH
-
Vodeni rastvor Na 2CO3
(hidroliza)
Na 2CO
3�
2Na+
+ CO
32-
baza
14
14
10
10
−−
Na 2CO3 otrovan !!! (zbog velike koncentracije OH-jona)
jako bazno: 0,1 m
ol/l, pH=11,7
4
11
14
HCO
a
14
CO
b10
x2,
24,6x10
10
K
10
K
3
23
−
−
−−
==
=
−
−
cK
]OH
[23
CO
b×
=−
−
( )
pH NaHCO3<< pH
Na 2CO3
[OH
- ] N
aHCO3<< [OH
- ] N
a 2CO3
9
Vodeni rastvori NaH
CO
3i Na 2CO
3istih koncentracija:
KbHCO
3-<< K
bCO
32-
•Reakcije hidrogenkarbonata i karbonata sa kiselinama jačim od H
2CO3
HCO
3-+ H
+→
CO
2(g) + H
2O
CO
32-+ 2H
+→
CO
2(g) + H
2O
Rastvorljivi karbonati:
CaC
O3 (s) + 2H
+ + 2Cl-→
CO
2 (g)+ H
2O
+ Ca2
++ 2Cl-
2Na+
+ CO
32-+ 2H
++ 2Cl-→
CO
2(g)+ H
2O + 2Na+
+ 2Cl-
Rastvorljivi karbonati:
Slabo-rastvorljivi karbonati:
(laboratorijsko dobijanje CO
2)
10
(laboratorijsko dobijanje CO
2)
•Rastvaranje CaCO3pod dejstvom CO2
(sporo)
CaC
O3 (s) + CO
2+ H
2O ⇄
Ca2
++ 2HCO
3-
-nastaje hidrogenkarbonat
•Zagrevanje rastvora hidrogenkarbonata
Ca2
++ 2HCO
3-→ CaC
O3(s) + CO
2(g) + H
2O
t t2Na+
+ 2HCO
-→ 2Na+
+ CO
2-+ CO
(g) + H
O
-nastaje karbonat
t2Na+
+ 2HCO
3-→ 2Na+
+ CO
32-+ CO
2(g) + H
2O
11
Bikarbonatni (hidrogenkarbonatni) pufer
CO2(aq) / HCO3-ili H
2CO3 / HCO3-
glavni ekstracelularni pufer
kiselina
konjugovana
baza
CO2(aq) + H
2O ⇄ ⇄⇄⇄
H2CO3⇄ ⇄⇄⇄HCO3-+ H
+
�CO2(g)
vodeni→
rastvor
gasovita→
faza
Henrijev zakon
K = 3,1x10-7
(pK = 6,5) 12
Henderson Hasselbalch-ovajednačina(H-H)-opšti oblik:
[kiselina]baza]
[konjug.
log
pK
pH
a+
=
H-H jednačinaza bikarbonatni pufer za 37 o C (fiziološki uslovi) :
H-H jednačina za bikarbonatni pufer:
2
-3
pCO
k
][HCO
log
pK
pH
Hx
+=
[CO
2 (aq)]=kH×pCO
2Henrijev zakon:
pCO
2–parcijalni pritisak CO
2
kH–koeficijent rastvorljivosti
(Henrijeva konstanta)
zavisi od tem
perature
Odnos koncentracija komponenata pufera na fiziološkom pH 7,4
2
-3
pCO
k
][HCO
log
6,1
pH
xH
+=
VAŽNO !!!!
H-H jednačinaza bikarbonatni pufer za 37 o C (fiziološki uslovi) :
PATOFIZIOLOGIJA
BIOHEMIJA
kH=0,03 p [mmHg]
kH=0,23 p [kPa]
Odnos koncentracija komponenata pufera na fiziološkom pH 7,4
120
pCO
k
][HCO
2
3
xH
=
−
6,1
-7,4
pCO
k
][H
CO
log
2
-
3
xH
=
3,1pCO
k
][H
CO
log
2
-
3
xH
=
13
CO2 (aq) + H
2O
H2CO3
H+ + HCO3-
pluća
bubrezi
Pomeranje ravnoteža pri dodatku H
+ (kiselina) ili OH-(baza):
CO2 (g)
H+joni pomeraju ravnotežu na levo
-H
+joni se vezuju za HCO
3-i nastaje CO
2
-HCO
3-se nadoknađuju reapsorpcijom iz bubrega,
a nastali CO
2se izbacuje preko pluća
OH-joni pomeraju ravnotežu na desno
pluća
OHjoni pomeraju ravnotežu na desno
-OH
-reaguju sa CO
2i nastaje HCO
3-
14
SILICIJUM, Si
SiO
2u prirodi:
-kristalni kvarc
-opal (poludragi kam
en)
-ahat (tvrd, za izradu avana)
Silicijum(IV)-oksidSiO
2
-ahat (tvrd, za izradu avana)
O Si
OO
Struktura: polimerizovan
Si
O
O
Si
O
OO
O
OSi
O
OO
15
O
O
O
tetraedarski raspored
(sp3hibridizacija)
O Si
O
OSi
OO
O
OSiO
OO
-ne rastvara se u H
2O i kiselinam
a (izuzev HF)
SiO
2(s) + 4HF →
SiF
4(g) + 2H
2O
SiO
(s) + 6HF →
H
SiF
+ 2H
O
OsobineSiO2:
-tvrd, teško se topi (jake veze Si-O)
SiO
2(s) + 6HF →
H
2SiF
6 + 2H
2O
heksafluorosilikatna kiselina
-sporo se rastvara u rastvorima bazam
a
SiO
2(s) + 2NaO
H →
Na 2SiO
3 + H
2O
Rastvori baza i HF ne čuvaju se u staklenim
posudam
a(staklo sadrži SiO
)Rastvori baza i HF ne čuvaju se u staklenim
posudam
a(staklo sadrži SiO
2)
16
Natrijum-silikat, Na 2SiO
3
-rastvorljiv u vodi
-vodeni rastvor reaguje bazno (hidroliza silikatnog jona)
-slaba kiselina
-polimerizuje
Ortosilikatna kiselinaH4SiO
4
ortosilicijumova kiselina
Osobine: OH
Si
OH
HO
OH
OH
HO
OH
OH
Si
-H2O
OH
Si
OH
OH
HO
OH
OH
Si
O
sušenje
Silika-gelSiO
2·nH2O
17
Na 2SiO
3silikatne kiseline
SiO
2·nH
2O
HCl
sušenje
Osobine:velika moć adsorpcije
-sredstvo za sušenje
-adsorbens u hromatografiji
Silikoni O
R Si
RRR Si
R = CH
3, C6H
5
Linearni polimeri: silikonska ulja
Mrežasti polimeri: smole i gume
Osobine:
nisu toksični
hem
ijski stabilni
term
o stabilni
Upotreba:
nauka
medicina
tehnika
18
KALAJ, Sn
Jedinjenja kalaja
+2: Sn(O
H) 2
kalaj(II)
stanat(II)
+4:
Sn(O
H) 4
kalaj(IV)
stanat(IV)
19
Kalaj(II)-hidroksid, Sn(OH) 2
Sn2++ OH-→
Sn(OH) 2(s)
Dodatkom baza u rastvore koji sadrže kalaj(II)-jone, Sn2+:
Sn(N
O3) 2
alkalni hidroksidi, NH
3
Amfoteran (kisele osobine ≈bazneosobine)
alkalni hidroksidi, NH
3
Sn(O
H) 2(s)+ 2H
+→ Sn2+ + 2H
2O
Sa kiselinamanastaje kalaj(II):
Sa jakimbazamanastaje stanat(II):
20
Sa jakimbazamanastaje stanat(II):
Sn(O
H) 2
(s)+ 2OH
-→ [Sn(O
H) 4]2-
tetrahidroksostanat(II)
[Sn(O
H) 4]2-, [Sn(O
H) 3]-, SnO
22-
Stanati se različito pišu:
OH
-OH
-
Kalaj(II) i stanat(II)jedinjenja
+2
Bazna sredina:
[Sn(O
H) 4]2-
stanat(II)
Sn2+
Sn(O
H) 2(s)
[Sn(O
H) 4]2-
alkalni hidroksidi, NH
3alkalni hidroksidi
[Sn(O
H) 4]2-
Sn(O
H) 2(s) Sn2+
H+
H+
Kiselasredina:
Sn2+ kalaj(II)
Sn(N
O3) 2
Jedinjenja kalaja stepena oksidacije +2 su redukciona sredstva
21
Jedinjenja kalaja stepena oksidacije +2 su redukciona sredstva
(oksiduju se do jedinjenja stepena oksidacije +4)
Sn2+
Sn4+
U kiselojsredini:
+ oksidaciono sredstvo
Ubaznojsredini:
+2 +4
[Sn(O
H) 4]2-
[Sn(O
H) 6]2-
+ oksidaciono sredstvo
Kalaj(IV)-hidroksid, Sn(OH) 4
Sn(O
H) 4(s)+ 4H
+→ Sn4+ + 4 H
2O
kalaj(IV)
Amfoteran (sa jače izraženim
kiselim
osobinam
a)
sa kiselinama:
kalaj(IV)
+4
Sn(O
H) 4
(s)+ 2OH
-→ [Sn(O
H) 6]2-
heksahidroksostanat(IV)
sa bazama (NaOH, KOH):
22
OLOVO, Pb
Jedinjenja olova
+2: Pb(O
H) 2
olovo(II) soli
+4: PbO
2
Olovo i jedinjenja olova :kumulativni otrovi !!!!
Hronično trovanje olovom : saturnizam
23
Olovo(II)-hidroksid, Pb(OH) 2
Pb2++ 2OH
-→ Pb(O
H) 2
(s)
Dodatkom baza u rastvore koji sadrže olovo(II) jone, Pb2+:
Pb(N
O3) 2
alkalni hidroksidi, NH
3
Amfoterni (sa jače izraženim
baznim
osobinam
a)
alkalni hidroksidi, NH
3
Pb(O
H) 2
(s)+ 2H
+→ Pb2+ + 2H
2O
olovo(II)
sa kiselinama:
24
Pb(O
H) 2
(s)+ OH
-→ [Pb(O
H) 3]-
trihidroksoplumbat(II)
sa jakim bazama (NaOH, KOH):
Rastvorljive -sa jednovalentnim anjonima
NO
2- , NO
3- , ClO
3- , ClO
4- , BrO
3- , CH
3COO
-
PbO
ili + kiselina →
so
Olovo(II)-soli
ili + kiselina →
so
Pb(O
H) 2
-malo se rastvara u hladnoj vodi
-rastvorljiv u kjučaloj vodi
Olovo(II)-hlorid, PbCl 2
Olovo(IV)-oksid,PbO2
25
-am
foteran (sa jače izraženim
kiselim
osobinam
a)
-izuzetno jako oksidaciono sredstvo u kiseloj sredini
Olovo(IV)-oksid,PbO2
+4
PbO2
Pb2+
+ red. sredstvo, H
+
1. ReakcijeHCl sa: CaC
O3; Na 2CO
3 ; NaH
CO
3;
2.NaH
CO
3se koristi kao antacid (za neutralisanje želudačne kiseline, HCl). Zbog
čega se Na 2CO
3ne sm
e koristitiumesto NaH
CO
3.
3. CO
2(aq) + H
2O ⇄
H2CO
3⇄
HCO
3-+ H
+
Kako dodatk HCl ili NaO
H utiče na ovu ravnotežu ?
Uvežbavanje
Kako dodatk HCl ili NaO
H utiče na ovu ravnotežu ?
4. Za bikarbonatni (hidrogenkarbonatni) pufer navesti komponente koje ga sačinjavaju
i Henderson Hasselbalch-ovujednačinu.
5. Henderson Hasselbalch-ovajednačina za bikarbonatni pufer pri fiziološkim
uslovim
a.
6. Odnoskoncentracija komponenti bikarbonatnogpufera na fiziološkom pH 7,4.
7. Koje od sledećih jedinjenja i zašto se ne može koristiti kao antacid (za neutralisanje 2
6
7. Koje od sledećih jedinjenja i zašto se ne može koristiti kao antacid (za neutralisanje
HCl u želudcu)?
a)Al 2(SO
4) 3·nH
2O
b)
Al(OH) 3
c)NaH
CO
3
d)
MgO
8. Objasniti različito agregatno stanje CO
2i SiO
2.
9. Da li se rastvori NaO
H i HF m
ogu čuvati u staklenim
bocama? Zašto?
10. Jednačinam
a prikazati am
foternost Sn(O
H) 2.
11. Sa po jednom jednačinom prikazati sledeće promene:
Sn4+→
Sn(O
H) 4(s)→
[Sn(O
H) 6]2-
12. Sa po jednom jednačinom prikazati sledeće hem
ijske promene:
Sn
2+ →
Sn(O
H) 2(s) →
[Sn(O
H) 4]2-
13. Oksidacijom kalaj(II) jona u kiseloj sredini dobija se kalaj(IV) jon ili stanat(IV) jon
14. Form
ule kalaj(II) jona, kalaj(IV) jona, stanat(II) jona i stanat(IV) jona.
15. Oksidacijom stanat(II) jona u baznoj sredini dobija se kalaj(IV) jon ili stanat(IV) jon
27
16. Jednačinam
a prikazati am
foternost Pb(O
H) 2.
Pb2+ →
Pb(O
H) 2
(s)→ [Pb(O
H) 3]-
17. Sa po jednom jednačinom prikazati sledeće promene:
18. Kada se u rastvor Pb(N
O3) 2doda rastvor NaO
Hpojavi se talog (jednačina)
kojise
zatim rastvara u višku NaO
H (jednačina).
19. Jednačinama prikazati reakcije koje se odvijaju kada se NaO
H u višku postepeno dodaje u
rastvor Pb(N
O3) 2.
20. Jednačinom
prikazati reakciju
kojase odvija dejstvom NaO
H u višku na rastvor Pb(N
O3) 2.
21. Sa pojednom
jednačinom
prikazatisledećehem
ijske promene:
21. Sa pojednom
jednačinom
prikazatisledećehem
ijske promene:
[Pb(O
H) 3]-→
Pb(O
H) 2
(s)→
Pb2+
28