311 14) DRŽAVNA MATURA JESEN 2014. A B Dehidratacijsko sredstvo, sredstvo koje veže vodu je npr. bezvodni bakrov(ii) sulfat ili natrijev sulfat. Filtrirati je moguće samo ako je jedan sastojak krutina. Sedimentirati i dekantirati moguće je samo ako je jedan sastojak krutina ili tekućina koja se ne miješa s ostalima. Ovu smjesu, za razliku od većine smjesa tekućina, također nije moguće razdvojiti destilacijom (postići veći udio etanola) jer je to azeotropna smjesa. B Ionski spojevi vode električnu struju u taljevini i vodenoj otopini gibanjem iona. Većinom imaju viša tališta i vrelišta nego većina molekulskih spojeva jer su ionske interakcije jače od van der Waalsovih. A Tlak para je koligativno svojstvo: prisutnost otopljenih tvari snizuje ga (možemo to objasniti time što otapalo okružuje čestice otopljenih tvari pa je manje otapala slobodno za "bijeg" iz otopine
312 isparavanjem). tlak para otopine = tlak para čistog otapala množinski udio otapala (Raoultov zakon, vrijedi za razrijeđene otopine tj. one u kojima je množinski udio otapala velik). A Endotermnoj promjeni pogoduje povećanje temperature: dakle, ako je otapanje endotermno, topljivost raste povećanjem temperature. C Tyndallov fenomen pokazuju sustavi koji sadrže čestice koloidnih dimenzija (otprilike od nekoliko desetaka do 1000 nm). Škrob je polimer (glukoze), njegove su molekule (makromolekule) dovoljno velike za to, a male molekule šećera (saharoze), metanola i amonijaka nisu. A Osmotski tlak π = icrt, i = faktor disocijacije, za potpuno disocirane tvari kao što su soli i broj iona u formulskoj jedinki: NaCl Na + + Cl -, i(nacl) = 2 CaCl 2 Ca 2+ + 2Cl -, i(cacl 2) = 3 Ba(NO 3) 2 Ba 2+ + 2NO 3-, i(ba(no 3) 2) = 3 K 3PO 4 3K + + PO 4 3-, i(k 3PO 4) = 4
313 B NaCl(aq) + AgNO 3(aq) AgCl(s) + NaNO 3(aq) (AgCl je vrlo slabo topljiva sol) A Svaka sljedeća energija ionizacije sve je veća, svaki sljedeći elektron sve je teže izbaciti iz čestice. A Pobuđeno stanje ima višu energiju nego osnovno, pa je za prelazak iz osnovnog u pobuđeno stanje potrebna apsorpcija (primanje) energije, u obliku svjetlosti čija valna duljina odgovara razlici energije pobuđenog i osnovnog stanja (ΔE = hc/λ tj. λ = hc/ ΔE). Usporedi sa 7. zadatkom u ljeto 2014. E pobuđeno stanje apsorpcija energije ΔE = hc/λ emisija energije ΔE = hc/λ osnovno stanje
314 D Pripadnost istom kemijskom elementu određena je brojem protona u jezgri, a naboj jezgre ovisi jedino o broju protona (jezgra se sastoji od protona i neutrona, a neutroni nemaju naboj). B Razlika elektronegativnosti je 0,8, a veze se obično smatraju ionskima kad je razlika elektronegativnosti veća od oko 1,8-2. Elektronegativniji atom ima negativan parcijalni naboj (δ-) jer on više privlači k sebi dijeljene elektrone iz veze, a manje elektronegativan atom ima pozitivan parcijalni naboj (δ+). Uistinu nepolarna kovalentna veza jedino je između dva atoma istog elementa u simetričnoj molekuli. D Strukturni izomeri imaju različite strukturne formule, a istu molekulsku formulu.
315 2-metilbutan C 5 H 12 O butanal H C 4 H 8 O butan C 4 H 10 2,2-dimetilbutan C 6 H 14 dimetilpropan C 5 H 12 A Vodikova veza u pravilu je najjača međumolekulska interakcija (među nenabijenim česticama). Njome se povezuju molekule koje sadrže vodik vezan na jako elektronegativni atom (F, O ili N). D broj stereoizomera = 2^broj stereogenih centara. Stereogeni centri ovdje su asimetrično supstituirani ugljikovi atomi (ugljikovi atomi na koje su vezane 4 različite skupine ili atoma) ovaj spoj ih ima 2 (onaj na koji je vezan Br i na koji je vezan Cl) pa postoji 2^2 = 4 stereoizomera.
316 1 2 1 3 4 R 4 S S 4 4 S 3 2 3 1 2 3 1 2 A Vidi konfiguracije određene na slikama. C gustoća = masa/volumen = 200 kg/250 L = 200 kg / 250 dm 3 = 0,8 kg/dm 3 = 800 g/dm 3 B molalnost = množina otopljene tvari / masa otapala = (n(nacl)/m(nacl)) / (m(otopina) m(otopljena tvar) = (15 g / 58,44 g/mol) / (200 g 15 g) = 0,00139 mol/g = 1,39 mol/kg C gustoća = masa jedinične ćelije / volumen jedinične ćelije = broj atoma u jediničnoj ćeliji masa atoma/volumen jedinične ćelije, dakle broj atoma u jediničnoj ćeliji = gustoća volumen jedinične ćelije / masa atoma = ρ a 3 / (A r(cu) u) = 8,92 g cm -3 (361 10-10 cm) 3 / (63,5 1,66 10-24 g) = 4
317 C Promjena entalpije ima negativnu vrijednost za promjene pri kojima se oslobađa energija, kojima pogoduje niža temperatura, a to su promjene u "niže" agregatno stanje, koje se nalazi pri nižoj temperaturi, dakle npr. iz plinovitog u tekuće. A 2Fe + 3Cl 2 2FeCl 3, množine sudionika reakcije uvijek se odnose isto kao stehiometrijski koeficijenti, iz čega slijedi da reagira n(fe)/n(cl 2) = 2/3, dakle n(fe) = 2/3 n(cl 2) = 2/3 0,3 mol = 0,2 mol, a preostaje 0,3 mol 0,2 mol = 0,1 mol Fe. C Δ solh > 0 znači da otapanje "uzima" toplinu iz okoline (endotermno), pa se temperatura snizi. A U reakciji nezasićenih ugljikovodika (alkena i alkina) s bromnom vodom dolazi do adicije broma na dvostruku vezu, pa se zbog gubitka smeđe obojenog broma bromna voda obezboji.
318 B n(hcl) = cv = 0,2 dm 3 0,01 mol/dm 3 = 0,002 mol. n(koh) = cv = 0,02 dm 3 0,01 mol/dm 3 = 0,0002 mol. Mjerodavni reaktant je KOH i odvije se 0,0002 mol reakcija neutralizacije. Reakcijska entalpija = toplina/množina reakcija = 11,1 J / 0,0002 mol = 55500 J/mol = 55,5 kj/mol. Reakcijska entalpija je negativna jer se toplina oslobodi. A Reakcijom karboksilne kiseline i alkohola nastaje ester, koji dobiva ime alkil- (iz alkohola) -oat (iz kiseline). D Adicijom kisika iz OH skupine na karbonilni (C=O) atom ugljika (nakon toga još dolazi do deprotonacije OH + i protonacije O - ). D-glukoza D-glukopiranoza
319 B Elektrofilna supstitucija znači da je anorganski/"manji" reagens elektrofil, čestica siromašna elektronima, često pozitivno nabijena (ovdje produkt reakcije Br 2 s katalizatorom, koji se može promatrati kao Br + ). Bromiranje butana je radikalska supstitucija. Dobivanje etanola iz etena je nukleofilna adicija. Dobivanje brometana iz etanola je nukleofilna supstitucija. C C 4H 10 + 13/2 O 2 4CO 2 + 5H 2O, dakle n(c 4H 10)/n(H 2O) = 1/5, dakle n(c 4H 10) = 1/5 n(h 2O). B Pri većim temperaturama reakcije su brže, a takve relativno male razlike u temperaturi obično nemaju tako velik utjecaj na položaj ravnoteže. (Ali ne vidim razloga da bi bilo nemoguće dobiti i graf nalik na A, ovisno o reakciji i vremenskom rasponu.)
320 D Povećanje tlaka pomiče ravnotežu prema strani na kojoj je manji broj plinovitih čestica. U reakciji pod A iz 0 plinovitih čestica nastaje 1, pod B iz 2 nastaju 3 (pa u te dvije reakcije povišenje tlaka povećava količinu reaktanata), pod C iz jedne jedna (pa na ravnotežu te reakcije promjena tlaka ne utječe), a pod D iz 4 nastaju 2. C Dodatkom kiseline povećava se koncentracija H 3O + i odgovarajuće smanjuje koncentracija OH - jer uvijek ostaje ionski produkt vode K w = c(h 3O + ) c(oh - ). C K p = p 2 (NOBr)/[p 2 (NO) p(br 2)] = (112 kpa) 2 / [(10 kpa) 2 1 kpa] = 125,4 kpa -1 C ph = log(c(h 3O + )/mol dm -3 ) c(h 3O + ) = 10 -ph mol dm -3 = 10-4 mol dm -3 ; treba razrijediti 10-4 / 10-6 = 10 2 = 100 puta.
321 D Octena kiselina je slaba kiselina pa je ph njenih soli s jakim bazama veći od 7 zbog hidrolize njenog aniona: CH 3COO - + H 2O CH 3COOH + OH -. D Brønsted-Lowryjeve kiseline su proton-donori, dakle čestice koje u odnosu na svoje konjugirane baze s druge strane jednadžbe imaju jedan H + više (dakle jedan H više i za 1 pozitivniji odnosno manje negativan naboj). B Najpoznatiji amfoterni metali (a time su im amfoterni i hidroksidi i oksidi) su Al, Zn, Cr. Amfoteran znači da reagira i s kiselinama i s bazama da se otapa i u jako kiselim i u jako lužnatim otopinama.
322 A Redukcija je primanje elektrona, a oksidacija otpuštanje elektrona. Na katodi se uvijek odvija redukcija, a na anodi oksidacija. D U redoks procesu dolazi do promjene oksidacijskog broja (najmanje dva elementa jednom povećanja, drugom smanjenja). Ovdje se oksidacijski broj Na mijenja iz 0 u 1, a H iz 1 u 0. A i C su taložne reakcije (iz otopina nastaje tvar u čvrstom stanju, talog), a B kiselo-bazna (CH 3COOH je kiselina, daje proton, a H 2O je baza, prima proton). D Ako je Br 2 oksidacijsko sredstvo, Br 2 se reducira, dakle smanjuje se oksidacijski broj Br, iz 0 u -1. U BrO -, BrO 3 - i BrO 4 - oksidacijski broj Br je veći nego u Br 2 (redom 1, 5 i 7), pa bi se za nastajanje tih jedinki Br 2 morao oksidirati, pri čemu bi reducirao nešto drugo i stoga bio redukcijsko sredstvo. C Taj C vezan je na 2 H, koji su manje elektronegativni od njega, i dvostrukom vezom na O koji je elektronegativniji (dvostruka veza "vrijedi" kao da je vezan na dva O).
2. dio 323
324 Kromatografija je metoda razdjeljivanja smjesa (budući da je R f vrijednost karakteristično svojstvo molekule, može se koristiti i za identifikaciju poznatih tvari, osobito u kombinaciji s drugim metodama). Gravimetrija je određivanje (prvenstveno količine neke tvari) mjerenjem mase (obično taloga nastalog u taložnoj reakciji). Polarimetrija je mjerenje kuta zakretanja smjera polarizacije svjetlosti pri prolasku kroz uzorak, a taj kut je mjera optičke aktivnosti. Slična kemijska svojstva imaju elementi koji se nalaze u istoj skupini (stupcu).
Ion naboja 3+ ima tri elektrona manje nego element (u pravilu se uklanjaju zadnji elektroni iz elektronske konfiguracije). 325
Nezasićena otopina sadrži manje otopljene tvari nego što je topljivost pri toj temperaturi (20 g < 40 g), zasićena jednako, a prezasićena više (60 g > 48 g, 10 g > 5 g). 326
327 (to su aldehidi, pri redukciji [Ag(NH 3) 2] + oksidiraju se u karboksilne kiseline) Ili
328 (može se riješiti i bez aproksimacije c 0 x c 0, kao kvadratna jednadžba čije se uzima smisleno rješenje, ali aproksimacija je prikladna jer ispadne da je x doista puno manji od c 0, pa se dobije isti α to se može naslutiti iz toga što je K a jako mala u odnosu na c 0) Fenol (OH skupina na benzenskom prstenu) je C 6H 5OH, konjugirana baza dobije se uklanjanjem H + iz formule, dakle uklanjanjem jednog H i smanjenjem naboja za 1. Jedinka C 6H 5O - zove se fenoksid (fenoksidni ion).
329 Otopina je lužnata jer reakcijom s vodom nastaju OH -. Reakcija s vodom zove se hidroliza, anioni slabih kiselina hidroliziraju pri čemu nastaje ta kiselina i hidroksidni ioni OH -. B (jer u zadnjoj reakciji ponovo nastaje; E bi također trebao biti katalizator ali je ujedno i međuprodukt, pa je autokatalizator) (sve jedandžbe treba zbrojiti) (brzinu ukupne reakcije određuje najsporiji korak odnosno zadnji spori korak ako postoji više koraka čije su brzine usporedive)
(Jednadžba reakcije može biti i u obliku H + + OH - H 2O ili 2NaOH + H 2SO 4 Na 2SO 4 + 2H 2O, a može i bez nje.) 330
331 Eliminacija, dehidratiranje ili dehidratacija. Supstitucijama ili nukleofilnim supstitucijama.
(Lakmus je obojen crveno u kiseloj otopini i plavo u lužnatoj; metiloranž crveno i narančasto u kiseloj i žuto u lužnatoj; fenolftalein bezbojan u kiseloj i neutralnoj te ljubičast u lužnatoj i opet bezbojan u ekstremno jako lužnatoj. Bromtimol plavo je žuto u kiseloj otopini, zeleno u neutralnoj i plavo u lužnatoj.) 332
333 (U elektrolizi, ioni se privlače sa suprotno nabijenom elektrodom, "anioni putuju prema anodi, kationi prema katodi", dakle anoda je pozitivno nabijena, a katoda negativno. U galvanskom članku je obrnuto, anoda je negativno nabijena, a katoda pozitivna. U oba slučaja na anodi se uvijek odvija oksidacija, na katodi redukcija. Masa se smanjuje onoj elektrodi koja se "otapa", čiji metal prelazi u ione otpuštanjem elektrona, dakle na cinkovoj elektrodi odvija se oksidacija otpuštanje elektrona; pa se redukcija odvija na bakrovoj elektrodi i to je katoda, pozitivna elektroda. Njoj se masa tijekom reakcije povećava taloženjem elementarnog bakra.) (piše se "kako idu elektroni": ono što se oksidira ono u što se oksidira ono što se reducira ono u što se reducira)
334