Povratak na popis lekcija - kemija 8
Video

Kemijski spojevi nastaju spajanjem atoma dvaju ili više kemijskih elemenata. Kemijske spojeve označavamo formulama koje odražavaju njihov stalan sastav.

Kemičari su još u 18. stoljeću mjerenjem masenih udjela elemenata u spoju uočili i definirali zakon stalanih masenih omjera. Prema tom zakonu, maseni udio nekog elementa u spoju iskazuje se kao omjer relativne atomske mase tog elementa prema relativnoj molekulskoj masi spoja.

Izračunajmo sada koliki je maseni udio vodika i kisika u najraširenijem kemijskom spoju na Zemlji – vodi. Formula vode je H2O.

Postavimo prvo jednadžbu za izračunavanje masenog udjela vodika u vodi. Maseni udio vodika u vodi jednak je omjeru umnoška relativne atomske mase vodika i broja njegovih atoma u molekuli vode, prema relativnoj molekulskoj masi vode:

U tablici periodnog sustava elemenata možemo naći podatke o relativnim atomskim masama. Relativna atomska masa vodika je 1,008, a kisika 16. Relativne atomske i molekulske mase su bezdimenzijske veličine, dakle nemaju mjernu jedinicu.

Relativna molekulska masa vode dobije se zbrajanjem relativnih atomskih masa dvaju atoma vodika i jednog atoma kisika, što iznosi 18,016.

Mr(H2O) = 2·Ar(H) + Ar(O)

= 2· 1.008 + 16

=18,016

Uvrstimo li te podatke u gornju jedndžbu, rezultat će pokazati da je maseni udio vodika u molekuli vode jednak 2,016 podijeljeno sa 18,016 i iznosi 0,1119.

Ako taj broj pomnožimo sa 100 % dobivamo da je postotak vodika u vodi 11,19 %.

Budući da je zbroj udjela svih sastojaka u smjesi jednak jedinici, ili izraženo u postocima 100 %, maseni udio kisika u molekuli vode možemo izračunati na dva načina.

Prvi je da od 1 oduzmemo 0,1119, koliko otpada na vodik, te dobijemo da je to 0,8881 tj. 88,81 %

w(O, H2O) = 1 - w(H)

= 1 – 0,1119

= 0,8881

= 88,81 %

ili da računamo prema jednažbi za maseni udio elementa u spoju. Postavimo jednadžbu: maseni udio kisika u vodi jednak je omjeru relativne atomske mase jednog atoma kisika prema relativnoj molekulskoj masi vode. Uvrstimo podatke i izračunajmo. Maseni udio kisika u vodi je 0,8881, tj. postotak kisika u vodi je 88,81 %.

Općenito, maseni udio je veličina koje pokazuje koliko pojedini sastojak sudjeluje u ukupnoj masi spoja ili smjese.

Empirijska formula pokazuje najmanji cjelobrojni omjer svih atoma u kemijskom spoju, a može se izračunati na temelju poznatih masenih udjela svih elemenata koji čine taj spoj.

Riješimo sljedeći zadatak koji glasi: Odredi empirijsku formulu fosforovog oksida, ako je kemijskom analizom ustanovljeno da je postotak fosfora u tom oksidu 44 %, a kisika 56 %.

Napišimo prvo što je zadano:

w(P) = 44 % = 0,44

w(O) = 56 % = 0,56

Zatim, tražimo omjer broja atoma fosfora prema broju atoma kisika u formuli spoja, što kraće zapisujemo:

N(P) : N(O) = ?

Taj ćemo omjer izračunati tako da maseni udio fosfora u spoju podijelimo s relativnom atomskom masom fosfora, a maseni udio kisika u spoju podijelimo s njegovom relativnom atomskom masom. Postavimo razmjer:

Na kraju, dobiveni omjer treba prevesti u cijele brojeve dijeljenjem s najmanjim članom, a to je broj 0,014:

Omjer još uvijek nije u obliku malih cijelih brojeva, te moramo pomnožiti oba člana sa 2 :

N(P) : N(O) = (1· 2) : (2,5 · 2)

= 2 : 5

Time je zadatak riješen i možemo napisati da je empirijska formula ispitivanog spoja P2O5 .

Na temelju empirijske formule može se odrediti molekulska formula, ako je poznata relativna molekulska masa ispitivanog spoja. Molekulska formula prikazuje stalan sastav molekule, tj. ukupan broj svih atoma u 1 molekuli nekog spoja. U našem zadatku eksperimentalno je ustanovljeno da je relativna molekulska masa fosforovog oksida 284.

Izračunajmo relativnu molekulsku masu dobivene empirijske formule fosforovog oksida.

Mr(P2O5) = 2Ar(P) + 5Ar(O)

= 2·30,97 + 5·16

= 142

Usporedimo eksperimentalno dobivenu molekulsku masu fosforovog oksida s izračunatom molekulskom masom empirijske formule tako da ih podijelimo:

Vidimo da molekula fosforovog oksida sadrži dvije empirijske formulske jedinke tog spoja. Prema tome, broj svakog atoma u empirijskoj formuli mora se pomnožiti s dva, što znači da molekulska formula ispitivanog fosforovog oksida glasi P4O10.

Kemijski spoj:

nastaje spajanjem dvaju ili više raznovrsnih atoma

označavamo ga kemijskom formulom koja pokazuje stalan sastav, tj. broj i vrstu atoma u spoju

Maseni udio nekog elementa u spoju izračunava se iz omjera relativne atomske mase tog elementa prema relativnoj molekulskoj masi spoja:

Maseni udio (w):

-brojčana je veličina koja se izražava decimalnim brojem

-pokazuje kojim dijelom jedan sastojak pripada cijelini

-može se izraziti u

postocima (%, dio na sto dijelova), promilima (‰, dio na tisuću) ili dijelovima na milijun (ppm)

Empirijska formula

- prikazuje najmanji cjelobrojni omjer pojedinih vrsta atoma u nekom spoju

Molekulska formula

- prikazuje stvarni sastav molekule, tj. ukupan broj i vrstu atoma u molekuli spoja

Zadatak:

Koliki je maseni udio vode u modroj galici, kemijskog naziva bakrov sulfat pentahidrat?

Rješenje:

Modra galica je bakrova sol kemijske formule:

CuSO4 · 5H2O. Kristali modre galice plave su boje, a izgrađeni su od iona Cu2+ , iona SO42– i molekula H2O, u omjeru 1 : 1 : 5.

Postavimo jednadžbu, u kojoj je maseni udio vode u modroj galici jednak omjeru umnoška relativne molekulske mase vode i broja njenih molekula u formulskoj jedinki modre galice, prema ukupnoj relativnoj molekulskoj masi modre galice.

Maseni udio vode u modroj galici je 36,08 %.

Izračunajte koliki je maseni udio kisika u sumpornoj kiselini (H2SO4):

0,7830
0,9130
0,6530

Izračunajte koliki je maseni udio natrija u kuhinjskoj soli:

0,3099
0,3399
0,3934

Maseni udio elementa u spoju najjednostavnije možemo izračunati ako znamo:

relativne atomske mase
mase pojedinih atoma u kilogramima
brojnost jedinki

Oznaka za maseni udio je:

v
w
m

Udjeli su općenito:

brojčane veličine koje se izražavaju mjernim jedinicama
brojčane veličine koje se izražavaju decimalnim brojevima
brojčane veličine koje se izražavaju razlomcima