Ттн Ндљковћ Дргн анђлковћ
Хемија 8 Уџбнк х з ос рзрд основн школ
Х 8 Уџбнк х з ос рзрд основн школ Ттн Ндљковћ, Дргн анђлковћ Урднк Проф. др Живослав Тешић, Хемијски факултет, Београд Одговорн урднк Лидија Станојевић извршн урднк Љиљана Ћалић Рцнзнт Др Душанка Милојковић-Опсеница, Хемијски факултет, Београд Др Владимир Павловић, Хемијски факултет, Београд Бранислава Дилбер-Косић, професор хемије у ОШ „Жарко Зрењанин“ у Кикинди Лктур Весна Калабић Грфчко облковњ Катарина Ковачевић Дзн Студио Логос илустрц Милан Драгојловић Архива Логоса
Фотогрф Далибор Даниловић Getty images Shutterstock images
издвч Нови Логос Цара Душана 48, Београд тел: 011/2636 520; фаx: 011/2620 365 e-mail: of
[email protected] З здвч Нада Осмајић Штп
Ттн Ндљковћ Дргн анђлковћ
Хемија 8 Уџбнк х з ос рзрд основн школ
СаДРЖај Кртк водч кроз уџбнк ...................................... 6 1. Нтл, оксд нтл кслн ....... 11 1.1. Неметали. Физичка својства неметала ....................12 1.2. Водоник – својства и примена ..................................... 16 1.3. Кисеоник – својства и примена .................................... 19 1.4. Сумпор – својства и примена ......................................... 23 1.5. Азот – својства и примена ............................................... 28 1.6. Угљеник – својства и примена ...................................... 31 Питања и задаци .................................................................. 37
2. мтл, оксд тл хдроксд (бз) .................................................. 41 2.1. Метали. Физичка својства метала .............................. 42 2.2. Калцијум – својства и примена .................................... 47 2.3. Гвожђе, алуминијум, бакар – својства и примена ..............................................................53 2.4. Легуре ......................................................................................... 58 Питања и задаци .................................................................. 65
3. Сол ................................................................................69 3.1. Соли ............................................................................................. 70 3.2. Добијање соли........................................................................ 74 3.3. Својства и примена соли .................................................. 79 Питања и задаци .............................................................. ........87
4. елктролтчк дсоцц кслн, хдроксд (бз) сол ..................................... 91 4.1. Електролитичка дисоцијација ..................................... 92 4.2. Мера киселости раствора – pH-скала ....................... 98 Питања и задаци ................................................................103
4
5. Угљоводонц........................................................ 109 5.1. Увод у органску хемију....................................................110 5.2. Угљоводоници – подела и физичка својства.......113 5.3. Засићени угљоводоници – алкани............................117 5.4. Незасићени угљоводоници – алкени и алкини ................................................................123 5.5. Хемијска својства угљоводоника...............................128 5.6. Ароматични угљоводоници. Бензен .......................132 5.7. Извори и примена угљоводоника .............................135 Питања и задаци ............................................................... 141
6. Оргнск дњњ с ксонко .............. 145 6.1. Алкохоли .................................................................................146 6.2. Добијање и својства алкохола .....................................152 6.3. Карбоксилне киселине ...................................................158 6.4. Физичка и хемијска својства карбоксилних киселина ................................................ 162 6.5. Естри карбоксилних киселина ...................................166 Питања и задаци ................................................................171
7. Болошк вжн оргнск дњњ ......... 177 7.1. Масти и уља ...........................................................................178 7.2. Угљени хидрати ..................................................................183 7.3. Моносахариди – структура и својства ....................187 7.4. Дисахариди и полисахариди – структура и својства ................................................................................... 190 7.5. Аминокиселине и протеини ........................................195 7.6. Витамини ................................................................................199 Питања и задаци ................................................................205
8. Х жвотн срдн.................................... 211 8.1. Загађивачи ваздуха, воде и земљишта ..................212 8.2. Мере заштите животне средине ................................217 Питања и задаци ................................................................220
Рчнк поов........................................................... 222 Прлог ............................................................................ 231 5
Кртк водч кроз уџбнк
4. ЕЛЕКТРОЛИТИЧКА ДИСОЦИЈАЦИЈА КИСЕЛИНА, ХИДРОКСИДА (БАЗА) И СОЛИ
СОЛИ Знаш...
Поштовани ученици,
добро дошл у свт норгнск оргнск х. У седмом разреду сазнали сте да је хемија природна наука која се бави проучавањем својстава и промена супстанци, да њено проучавање почиње општом хемијом и упознавањем са начинима на које се испитују својства различитих супстанци. Усвајањем појмова опште хемије поставили сте основе за стицање и развијање свих нових знања, вештина и умења потребних за разумевање појава из свакодневног живота и појмова из других области хемије. Ове школске године проучаваћете појмове неорганске и органске хемије, биохемије и хемије животне средине. Да бисмо вам олакшали изучавање појмова тих делова хемије, јасно смо одвојили целине странама које вас уводе у разнолики свет супстанци из живе и неживе природе. Надамо се да ће вам садржаји у овом уџбенику користити да наставите свој пут кроз свет хемије. На том пут у упознаћете се са својствима елемената и једињења неживе природе и живих бића. Користећи стечена знања, моћи ћете да дате свој допринос очувању животне средине и да наставите своје даље усавршавање и образовање. Желимо вам много успеха у раду!
Да ли знаш...
дасоли могу имати свихпет основних укуса: слан,горак,сладак, кисео иљут; даводени каменац настаје у контакту тврде водесапредметима (цеви, унутрашњостмашине завеш, бојлераи другихделова) јер се таложе калцијум и магнезијум-карбонат,који су слабо растворни у води; даводени растворнатријум-хлориданије ни кисео ни базан,већ неутралан,тако да плавалакмус хартијаостаје плаваи црвена лакмус хартијаостаје црвенау таквом раствору; даје деминерализованаводаона вода којане садржи растворене соли; дасе деминерализованаводадобија поступком деминерализације у уређајимакоји садрже супстанце које везују катјоне и анјоне соли; дасе та водакористи због медицинских, фармацеутских,лабораторијских, козметичкихи другихтехнолошких потреба; даданас со није скупљаодзлата,али дасе некадавеома ценила,и то утоликојмери даје утицала наисторију човечанства; у неким деловимаАфрике со је вределаисто колико и злато и грам соли п родавао се заграм злата; економије многихдржава у историји човечанстваи трговачки путеви зависили су одпроизводње соли; со је ималаи религиозну улогу јерсу јојмноги народи давали натприродне моћи као што је моћ дапрочишћава одзла;
90
дапчела убризгавамрављу киселину, пасе након убода место може намазати раствором сапуна,при чему ће доћи до реакције неутрализације,аболови ће се смањити; убодосе је базан и место убода требанамазати сирћетом; дакалцијум-карбонат и други карбонати реагују сахлороводоничном или сумпорном киселином узиздвајање мехурићаугљеник(IV)-оксида,а пошто је овареакција карактеристичназа карбонате,они се доказују наовајначин и у узорцимастена; калцијумов јон може се доказати тако што се со унесе у пламен,а пламен се боји црвеном бојом; дасо делује као конзерванс и чувамесо одкварења, због чегасе месо усолипре сушења; со се користи као конзерванс и при припремању туршије и киселог купуса; откриће тихпоступакабило је револуција у исхрани људи,јер су натајначин могли даостављају храну зазиму кадаје била мање доступна; подаци показују дасу чак Стари Египћани (3 000 г.п.н.е.) натајначин остављали месо,а со су користили и за мумије; дасу телесне течностиводени раствори који садрже јоне натријумаи хлоридне јоне и дасе за надокнађивање изгубљене воде и соли у организму,испирање рана и сочива,влажење слузнице и завојакористи растворове соли такве концентрације која одговараоној у телесним течностима.
шта значи када неки козметички производ има pH вредност 5,5; како се може проверити који је раствор киселији, лимунов сок или сирће; да ли кухињска со проводи струју; због чега електричне инсталације не смеју бити мокре; шта треба учинити уколико се запале електричнеинсталације; због чега је мак уКалифорнији и Мексику жуте боје, а у Европи црвене; шта се дешава са бојом сока од трешње када се дода у раствор натријум-хидроксида?
Д л знш...? Питања на овој страни уџбеника уводе вас у нову наставну област.
Знш... На овој страни уџбеника су одговори на уводна питања наставне области.
4.
ЕЛЕКТРОЛИТИЧКА ДИСОЦИЈАЦИЈА КИСЕЛИНА, ХИДРОКСИДА (БАЗА) И СОЛИ
91
Ов ткст пооћ ћ т д... На основу овог текста можете сазнати која ћете знања, умења и вештине стећи након учења дате лекције.
Нслов лкц У свакој наставној области има од две до седам лекција.
Нствн облст У осмом разреду има осам наставних области.
чему настајурастопи.Због тога растописолии хидроксида такођемогу проводитиелектрицитет.
Електролити су водени раствори или растопи соли, хидроксида и киселина.
Због чега сијалица светли када део струјног кола чини водени раствор електролита?
Супстанцекојенедисосујуу водиичијиводенираствори непроводе електрицитет називају сенеелектролити. Неелектролитису, на пример,шећери, алкохоли,чиста вода, метанидругесупстанце.
Дисоцијацијакиселина
4.1. Електролитичка дисоцијација
Придисоцијацији киселинепод утицајемполарних молекула водераскида се поларна ковалентна везау молекулу киселине.Атом водоника остајебез електрона ипостаје + позитивно наелектрисанјон (Н ),а киселинскиостатак – постајенегативно наелектрисанјон (А ). НА
: ; + – ;
Н2О
+
Н + А
CuSO4
Военирасворикиселина, хироксиаи солијесу елекролии
ировоеелекрицие.
–
+
С.Аренијус (1859–1927) је научниккојијеосавиоеорију елекролиичкеисоцијацијеи еорију киселинаибаза.
Реч елекролиоичеорчких речиизначи расворенелекрон.
Електролитичка дисоцијација е ј важан процес којисе дешава кадасе киселина,хидроксидили сораствориу води.Након електролитичкедисоцијације у воденимрастворима ових супстанципостојекатјонии анјоникојисе независно крећу.
Електролитичка дисоцијација је процес у коме долази до разлагања јонских и одређених поларних ковалентних супстанци на јоне под утицајем поларних молекула растварача. KA
Н2О
+
–
K + A
катјон анјон
Реч исоцијацијаоиче офранцускеречии значи развајање.
Аутори
Процес дисоцијацијепредставља сехемијскомједначином, а настрелицисепишеформулаводејерсе тајпроцесдешава под утицајеммолекула воде.
На основу структуре атома водоника и позитивног + јона водоника објасни због чега се јон Н назива и протон.
Јеначинаисоцијације
Због тогашто воденирас творикиселина, хидроксида исоли садржепокретљиве наелектрисанечестице, овесупстанце могу проводитиелектрицитет.Јони солии хидроксида могу битипокретљивииуколико сеовесупстанцеистопе,при
Објасни да ли је шећер електролит.
Н2О + – НСl Н + Сl + МолекулНСl дисосујена позитиванН јон(протон) и – негативанСl јон(хлориднијон).
Објашњење:
92
Шећер јенеелекролиине ровоиелекрицие.Збооа кроз срујноколонероиче срујаисијалицане свели.
Атом водоника ( 1Н) има један протон (p +) и један електрон (е –), а једанпут позитиван јон водоника (Н +) само један протон. Због тога се једанпут позитиван јон + водоника (Н ) другачије назива протон.
93
Дфнц
6
да ли су млеко, раствор соде бикарбоне, сирће и кречна вода базни, кисели или неутрални;
Донстрцон оглд Покушајте да на основу илустрације огледа одговорите на питање и тиме употпуните своје знање о појави која се демонстрира огледом.
Птњ Иза сваке лекције налазе се питања која вам помажу да проверите основна знања о појмовима из лекције.
ЛАБОРАТОРИЈСКЕ ВЕЖБЕ
ПИТАЊА
ЗАДАТАК 1 Испитај утицај сумпор(IV)-оксида на биљне пигменте и своја запажања запиши у Радној свесци на стр. 22.
2. производа:
Припремиследеће супстанце иприбор:
Оглед 1 Сумор(IV)-окси је веома орован и може изазваи ушење.
Лборторск вжб Упутство за извођење лабораторијских вежби.
г) реакција сумпор(VI)-оксида са водом. 3. сумпор(IV)-оксида и сумпора.
Упутство
4. раствора?
Сави зашине рукавицеи наочаре
Мере опреза
5. 3 и 24.
ЗАДАТАК 2 Припремиследеће супстанце иприбор:
Вжно знт о... На крају сваке лекције налазе се описи свих кључних појмова обрађених у лекцији.
1.
Упутство Оглед 1
ВАЖНО ЈЕ ЗНАТИ О... сумпору, његовим својствима и примени води.
веома отрован. Добро сераствара у води и са њом
Сумпорсакисеоникомможе да гради два оксида: 2 3
Сумпор(VI)-оксиднастајесагоревањем
сумпор(IV)-оксид сумпор(VI)-оксид (сумпор-диоксид) (сумпор-триоксид)
2 2
2
IV
2
IV
2 2
VI
VI
3 2
3
23
24
Примена
H2SO 4 и барут
S8
SO2
27
26
Птњ здц На крају сваке наставне области налазе се питања и задаци који вам помажу да проверите своје знање.
и н и м а т и В
и л и и д о в у и н р о а в м т с и а љ Р у
а а д н и в в и : а т а г м м а а о и и м д к ј л а с с и а с У н е ј е т ц и и к г и ц у о т р м к о и р е а т ш п х е н д а у у р з а и
и н и е т о р П
А Њ Е Њ И Д Е Ј А Н Ж А В И К Ш О Л О И Б
Ш У табели на крају наставне области дат је преглед свих важних појмова из те области који вам помаже да систематизујете своје знање.
х и к ч и з и ф х и т а в и а ч т и с л ј з о а в Р с
: а а а а н г н о к о т л р а а и ч и У о н н ц т п в т а и и л л с и т у а н д г а а ш е т а р г а р к р з т
и т а р д и х и н е љ г У
к и л : б а г о о а к а и л с н е н ј У т в е в г и р и г р д е р е а з е н р е н е г р е
а љ у и и т с а М
1
Група 1: витамини растворни у води. Група 2: витамини растворни ууљима. Витамини: витамин В1 (Бе1), витамин С (Це), витамин D (Де), витамин В3 (Бе3), витамин Е, витамин А. 5. На основу описа одредиврсту биолошкиважног једињења (угљени хидрат, маст, уље, витамин, аминокиселина, протеин).
5
4
3
а н о к и и ц л : а а л б г а у о о к а г л с е е и н ј т н р У е в т г и о р и г р т м е р е ш р з е е н н а е з е т р е
2
6. Одреди којојгрупи угљениххидрата према сложености грађе припадају: а) галактоза, г) целулоза,
б) фруктоза, д) лактоза,
1
в) скроб, ђ) сахароза.
205
204
Aтмосфера
3
г) хемоглобин?
а) Супстанца се добро раствара у води, а ако се дуже време не уноси у довољним количинама у организам, може настати поремећај познат као рахитис. б) Супстанца се немеша са водом, чврстог је агрегатног стања, а сапонификацијом даје смешу која се може користити као сапун. в) Супстанца има амино-групу у свом молекулу, a повезивањем више молекула те супстанце настаје протеин. г) Супстанца је слатког укуса, добро се раствара у водии назива се лактоза.
4
4. Разврстајназиве витамина на групе.
и д и е о д н в а и л с у у р а т а с е и к х у ц н г а и н р с р о о к о к а в н е т с т т о л п с а л е у а М Б с Р С е ц е н ц у а н у т г а ј с о т п с а р у н п а с т у в а с т е г л е е с е р н а б г ч р е е у а т с г с о а у о и т т с њ с и с р а б а д а љ а в л о т М ч с У С в
5
2
2. Одредикојису угљенихидратиу највећојмерисаставнидео сваке приказаненамирниц е: а) б) в)
3. Којуулог у уорганизму човекаима: а) глукоза, б) гликоген, в) маст,
и д и е о д и н в а и д л с у у р и а а р т к е и у х а с ц н и а х с а р н р г о а о к о с к т г т е с в т а и и л с л л д - е п у а О Б с Р С
а) Лактоза је грожђани шећер. б) Уља су смеше триацилглицерола и слободних масних киселина. в) Масти су једињења. г) Протеини су увек слаткогукуса. д) Сви витамини растворни су у води.
г с о у и к н н т и у р д е ц а к г о и н а в р а е д р т а т г а с х с а л а а п г с р с у у и с о и ј т а о д а л е с б о л р њ о а а л в м е П е в т Б ч с С у Н
ПИТАЊА И ЗАДАЦИ 1. Које су реченицетачне?
Хидросфера
Земљиште
Биосфера
Литосфера
Животна средина представља све оно с чим је директно или индиректно повезана човекова животна и производна активност. Појам животне средине могао би се разликовати од појма природна средина који подразумева средину без човекових активности и директних утицаја. Међутим, с развојем индустрије, науке и броја људи на планети губи се граница између природне и животне средине. Животна средина може се посматрати као систем који чине: атмосфера, хидросфера, литосфера, земљиште и биосфера. Научна дисциплина која се бави проучавањем животне средине назива се екологија. Име те дисциплине потиче од грчких речи и значи наука о дому. Екологија се често поистовећује са заштитом животне средине, али то није исправно, јер је заштита животне средине само једна од области екологије. Део хемије који проучава распростирање и међусобно деловање хемијских елемената и једињења у животној средини, као и њихов утицај на њене делове, назива се хемија животне средине. То је мултидисциплинарна област класичне хемије која захтева знања свих области хемије и преплиће се са свим научним дисциплинама које се баве проучавањемживотнесредине.
Облст х Ове стране одвајају целине у уџбенику које вас уводе у разнолики свет супстанци из живе и неживе природе.
Заштита животне средине подразумева скуп различитих мера и поступака који спречавају угрожавање животне средине и доприносе да се сачува биолошка равнотежа. Она није део једне или више наука, већ мора бити уграђена у сва научна истраживања и активности човека. То је мултидисциплинарна активност која треба да буде трајна обавеза свих чланова друштва, јер сваки поремећај стања животне средине доводи до поремећаја у свим њеним деловима, утиче на квалитет живота и односе међу људима.
ХЕМИЈА ЖИВОТНЕ СРЕДИНЕ
210
209
7
ОПШТа Хемија Знш... да су неметали водоник, угљеник, азот, кисеоник, флуор, фосфор, сумпор, хлор, бром и јод; да атомима неметала недостаје мали број електрона да би постигли стабилност атома племенитих гасова; да се атоми неметала могу међусобно повезивати ковалентним везама градећи молекуле; да атоми неметала могу примати електроне од атома метала, при чему настају негативни јони неметала и позитивни јони метала; да се између јона метала и јона неметала образује јонска веза;
да у елементарном стању неметали постоје у облику вишеатомних молекула; тако водоник, кисеоник, азот, флуор, хлор, бром и јод постоје као двоатомни молекули: H 2, O2, N2, F2, Cl2, Br2 и I2, сумпор као S 8, фосфор као P4, а угљеник гради „џиновске молекуле“ од великог и неодређеног броја атома; да су најчешће валенце неметала: Неметали
Валенце
Водоник
I
Кисеоник
II
Азот, фосфор Флуор, хлор, бром, јод
8
III, V I
Сумпор
II, IV, VI
Угљеник
II, IV
еЛемеНТи и НеОРГаНСКа јеДиЊеЊа 9
Неорганска хемија проучава својства елемената и неорганских једињења
Неорганска једињења саставни су део руда и минерала.
Неорганске супстанце саставни су део живих организама
Вода и натријум-хлорид важна су неорганска једињења
Неорганска хемија јесте најстарији део хемије. То је хемија елемената, неорганских једињења и њихових међусобних односа. Може се рећи да је неорганска хемија настала онда када је човек почео да се интересује за неорганске супстанце које су биле у његовој околини. Први лекови била су неорганска једињења, прва оруђа и оружја прављена су од метала, а прва средства за улепшавање била су једињења бакра и сумпора. Иако су неорганска једињења првенствено део неживе природе, живи свет не би постојао без јона који у организму учествују у великом броју реакција и процеса. Вода као неорганско једињење чини око 70 % масе одраслог човека. Проучавање њихове улоге важан је део неорганске хемије.
10
1. НемеТаЛи, ОКСиДи НемеТаЛа и КиСеЛиНе Д л знш... због чг бљк зот узу з зљшт ко доступн з вздух; због чг с блон з лтњ н пун водонко, ко то нлкш гс; шт су ксл кш; ко кслн ож послужт ко покзтљ колко нк зљ рзвн; кко с ож докзт кслост супстнц; шт с ож корстт ко вштчк гл н рзлчт нфстц; шт фкт стклн бшт; шт фулрн (фудблн, buckminsterfullerene)?
11
1.
НЕМЕТАЛИ, ОКСИДИ НЕМЕТАЛА И КИСЕЛИНЕ 1.1. Неметали. Физичка својства неметала : ; . •
•
Неметали чине мању групу хемијских елемената и осим водоника сви се налазе у десном делу таблице Периодног система елемената. Немеали су вооник, уљеник, азо, кисеоник, флуор, сумор, фосфор, хлор, бром и јо.
Неметали се разликују по боји и по мирису. Неки од неметала су без мириса, а неки имају веома јак, непријатан мирис, на пример хлор и бром. Неметали не проводе електрицитет, а по електропроводљивости издваја се угљеник (графит), који је добар проводник електрицитета. Сви неметали слабо су растворљиви у води.
Бром Графи
Јо
Хлор
Сумор
Фосфор
Немеали се разликују о боји
12
У молекулима елемената атоми неметала повезани су неполарним ковалентним везама. Због тога неметали у елементарном стању, на собној температури, могу бити у гасовитом, течном или чврстом агрегатном стању. Водоник, кисеоник, азот, флуор и хлор јесу гасови, бром је течан, а угљеник, сумпор, фосфор и јод чврстог су агрегатног стања.
Већина немеала не ровои срују
Зступљност нтл у пррод Иако их је бројчано знатно мање од метала, неметали су заступљенији у природи и у производима из свакодневног живота.
И то је водоник!
Водоник, кисеоник, азот, угљеник и сумпор јесу неметали који су у природи заступљени и у елементарном стању и у виду једињења. Остали неметали (флуор, хлор, бром, јод и фосфор) граде једињења која чине саставни део природе. Водоник и кисеоник су најзаступљенији елементи. Водоник је најзаступљенији у свемиру, а кисеоник на Земљи. Кисеоник се у елементарном стању налази у атмосфери као саставни део ваздуха и као део озонског омотача. Најважније једињење водоника и кисеоника јесте вода, а ови елементи улазе и у састав једињења која чине уља, масти, нафту, протеине, витамине и др.
Сунце је израђено о вооника, који се нуклеарним реакцијама ревара у хелијум, ри чему се ослобађа велика количина енерије.
Сумпор је неметал који се налази у истој групи Периодног система елемената као кисеоник. Сумпор се углавном налази у Земљиној кори. У мањој мери може се наћи у елементарном стању, а у већој у облику једињења. Азот је у елементарном стању заступљенији од фосфора, док је фосфор заступљенији у облику једињења. Азот је саставни део ваздуха и чини око 78 % његове запремине. Налазише сумора
Угљеник је заступљен у Земљиној кори, ваздуху и живим бићима. У Земљиној кори налази се у елементарном облику (графит и дијамант) и улази у састав различитих врста угљева. У ваздуху га има у облику угљен-диоксида, а у живим бићима у облику многобројних различитих једињења.
Већина немеала јесу биоени елемени јер су њихова јеињења сасавни ео живих бића. Налазише уљеника
13
Халогени елементи (флуор, хлор, бром и јод) су због велике реактивности у природи заступљени искључиво у облику једињења. Најзаступљеније једињење халогених елемената јесте натријум-хлорид.
ЛАБОРАТОРИЈСКЕ ВЕЖБЕ ЗАДАТАК Испитај физичка својства сумпора, угљеника и јода и резултате својих запажања забележи у Радној свесци на стр. 6. Припреми следеће супстанце и прибор: • сумпор, графит, јод, дестилована вода, неполарни растварач; • сталак, епрувете, сахатна стакла, кашичица, мензура. Упутство Мере опреза 1.
2.
3.
4.
1, 4. Сумор 2, 5. Графи 3, 6. Јо
5.
6.
Сави зашине рукавице
Оглед 1 На три сахатна стакла сипај редом мало сумпора, графита и јода. За сваку супстанцу опиши физичка својства која уочаваш. Оглед 2 Шест празних епрувета стави у сталак. У три епрувете сипај по 2 cm3 дестиловане воде, а у преостале три по 2 cm3 неполарног растварача. Супстанце сипај редом у епрувете као што је означено на слици. Епрувете снажно промућкај. Објасни разлике у растворљивости сумпора, графита и јода у поларном и неполарном растварачу.
ПИТАЊА 1. Наброј називе неметала и напиши њихове хемијске симболе. 2. Наведи сличности и разлике у основним физичким својствима неметала. 3. Где се и у ком облику кисеоник може наћи у природи? 4. За сваки пар елемената одреди који је елемент заступљенији у природи: а) водоник и кисеоник, б) сумпор и кисеоник, в) азот и фосфор, г) хлор и бром.
14
В А Ж Н О Ј Е З Н АТ И О . . . неметалима и њиховим физичким својствима
Неметали су на собној температури различитог агрегатног стања.
агргтно стњ гсовто: флуор водоник хлор кисеоник азот
тчно: бром
чврсто:
Кисеоник и водоник су најзаступљенији елементи – кисеоник на Земљи, а водоник у свемиру.
угљеник јод сумпор фосфор
Неметали се разликују по боји и по мирису. Већина неметала не проводи струју. Слабо су растворни у води. Сумор Графи
Немеали су слабо расворни у вои
Азот је у елементарном стању заступљенији од фосфора, док је фосфор заступљенији у облику једињења.
Сумпор се у мањој мери може наћи у елементарном стању у Земљиној кори, а у већој мери у облику једињења.
Халогени елементи у природи су заступљени искључиво у облику једињења. Налазише сумора
Азо и фосфор су биоени елемени
Наслае наријум-хлориа
Угљеник је заступљен у Земљиној кори, ваздуху и живим бићима.
15
1.2. Водоник – својства и примена 8
9
10
11
12
13
14
1
: ; . •
•
Водоник је први елемент у Периодном систему елемената. Налази се у Ia (1) групи и првој периоди. Вооник је 1766. оине окрио Х. Кевениш (1731–1810) и оказао а саоревањем аје воу. А. Лавоазје (1743–1794) му је ао назив hydrogenium.
Напиши хемијске симболе са атомским и масеним бројем и називе изотопа водоника који у језгру имају 0, 1, односно 2 неутрона, и одреди број протона и електрона. Објашњење:
Назив hydrogenium (H) оиче о рчких речи и значи раиељ вое.
1 1
H
2 1
3 1
H
H
N(p+) = 1
N(p+) = 1
N(p+) = 1
N(e–) = 1
N(e–) = 1
N(e–) = 1
N(n0) = 0
N(n0) = 1
N(n0) = 2
Протијум
Деутеријум
Трицијум
У природи је најзаступљенији изотоп протијум, па се под називом водоник подразумева управо тај изотоп. У елементарном стању водоник постоји као двоатомни молекул (Н2).
Образовање везе у молекулу вооника
Моел молекула вооника
16
Добњ фзчк своств водонк Водоник се може добити реакцијом појединих метала са киселинама или електролизом воде. Најчешће се у лабораторији за добијање водоника користи реакција цинка и хлоридне (хлороводоничне) киселине: Zn + 2HCl
На који се начин водоник може добити у лабораторији?
ZnCl2 + H2
цинк-хлорид водоник
Водоник је гас без боје, мириса и укуса. Водоник је најлакши гас јер има најмању релативну атомску масу.
Објасни које физичко својство водоника омогућује прикупљање гасовитог водоника изнад воде. Објашњење:
Вооник се обија реакцијом ојеиних меала са киселинама и рикуља у ерувеи изна вое.
Водоник се може прикупљати изнад воде због тога што се практично не раствара у њој, јер су његови молекули неполарни, а молекули воде поларни. Шта се дешава када се запали водоник?
Хск своств водонк Водоник гори и при том се једини са кисеоником градећи воду. Чист водоник сагорева мирним светлоплавим пламеном. 2Н2 + О2 2Н2О Ако се смеша водоника и кисеоника (у запреминском односу 2 : 1) запали, чује се прасак и због тога се та смеша назива праскави гас. Водоник се једини и са металима и са неметалима.
Напиши једначине реакција водоника са: а) хлором, б) азотом.
Вооник реаује са кисеоником из вазуха и ри ом насаје воа.
Објашњење:
а) Н2 + Сl2
I I
2HCl
б) 3Н2 + N2
III I
2NH3
Прн водонк Водоник се користи за заваривање и сечење метала и као ракетно гориво. Примена водоника заснива се на реакцији
Обраа меала
17
сагоревања. При тој реакцији ослобађа се енергија потребна за топљење метала, односно рад мотора.
ПИТАЊА 1. Опиши физичка својства водоника.
Хиненбур, 1937.
2. Напиши једначине реакција и називе реакционих производа водоника са: Пошо је најлакши ас, вооник се некаа корисио за уњење балона за леење – цеелина. Из уоребе је избачен 1937. оине збо оа шо је лако зааљив.
а) кисеоником, б) бромом, в) азотом. 3. Напиши једначину реакције којом се у лабораторији најчешће добија водоник. 4. Због чега се водоник користи као ракетно гориво?
ВаЖНО је ЗНаТи О...
водонику, његовим својствима и примени Водоник се налази у Ia (1) групи и првој периоди. Постоје три изотопа водоника: протијум, деутеријум и трицијум. Најзаступљенији је протијум. 1 1
Запис:
2
H
3
H
H
1
протијум
1
деутеријум
трицијум
Водоник се може добити реакцијом одређених метала са киселинама или електролизом воде. Једначина реакције добијања водоника у лабораторији је: Zn + 2HCl О2
ZnCl2 + H2
Н2
У елементарном стању водоник постоји као двоатомни молекул (Н2). Најлакши је гас, без боје је, мириса и укуса и слабо се раствара у води.
Водоник се једини и са металима и са неметалима. Водоник гори и при том се једини са кисеоником градећи воду: 2Н2 +
Елекролиза вое
Вооник је лакши о вазуха
О2
2Н2О
Лабораоријско обијање вооника
Примена водоника заваривање метала
18
сечење метала
ракетно гориво
Праскави ас у конзерви саорева екслозивно
1.3. Кисеоник – својства и примена : ; ; . •
5
6
7
8
9
•
•
Живот на Земљи не би био могућ без присуства кисеоника како у елементарном стању тако и у виду једињења.
На основу хемијског симбола атома кисеоника са атомским бројем (8О) шематски представи распоред електрона у омотачу. Објашњење:
Кисеоник су независно јеан о руо окрили Шеле (1742–1786) и Ж. Присли (1733–1804), а Лавоазје је оисао њеова својсва, окрио а је јеан о лавних сасојака вазуха и ао му назив оxygenium.
Назив оxygenium (O) оиче о рчких речи и значи раиељ киселина.
Кисеоник се налази у VIa (16) групи и другој периоди у Периодном систему елемената. У елементарном стању кисеоник може да постоји као двоатомни (О2) и троатомни молекул (О3). Различити облици једног хемијског елемента називају се алотропске модификације. Кисеоник, према томе, има две алотропске модификације чији су називи: О – кисеоник (О 2), – озон (О3).
О
О
О
О
Моели молекула кисеоника и озона
Добњ фзчк своств ксонк Кисеоник се може добити прерадом ваздуха, електролизом воде и термичким разлагањем одређених кисеоничних једињења.
19
У лабораторији се кисеоник најчешће добија загревањем једињења као што су жива(II)-оксид (HgO) или калијум-перманганат (КMnO4).
Напиши једначину реакције разлагања жива(II)-оксида (HgO). Кисеоник насаје у роцесу фоосинезе
Објашњење: 2НgО
2Нg + О2
Кисеоник је гас без боје, мириса и укуса. Слабо се раствара у води и може се прикупљати изнад воде. На који се начин кисеоник може добити у лабораторији?
Кисеоник се обија заревањем жива(II)-оксиа и рикуља у ерувеи изна вое.
Озон се може добити из кисеоника под утицајем електричне струје. Озон је безбојан гас који у атмосфери Земље чини слој који штити природу од штетног зрачења. Деловањем човека озонски омотач се оштећује и због тога се улажу велики напори да се он очува.
Оређени асови уичу на ошећење озонско омоача, ри чему насају акозване озонске руе
јдњњ ксонк
Једињењe елемента и кисеоника назива се оксид. Реакција елемента са кисеоником назива се оксидација (сагоревање). То значи да је кисеоник неопходан за сваку реакцију сагоревања. Реакција сагоревања јесте реакција у којој се увек ослобађа одређена количина топлотне енергије. Реакцијом кисеоника са металима настају оксиди метала. I
4Na + O2
натријум-оксид II II
Саоревање
2Ca + O2
20
II
2Na2O
2CaO калцијум-оксид
Реакцијом кисеоника са неметалима настају оксиди неметала.
Да ли кисеоник гори?
IV II
S + O2
SO2 сумпор(IV)-оксид IV II
C + O2
CO2 угљеник(IV)-оксид
Називи оксида дају се тако што се називу елемента дода реч оксид. На пример, оксид натријума има назив натријум-оксид. Код елемената променљиве валенце у називу се наводи и валенца тог елемента. На пример, оксид тровалентног гвожђа има назив гвожђе(III)-оксид. У пракси се користе и уобичајени називи оксида елемената променљиве валенце у којима се број атома кисеоника наводи префиксима суб-, моно-, ди-, три-, тетро- и пенто-. N2O
азот-субоксид
NO азот-моноксид
N2O3
азот-триоксид
NO2
азот-диоксид
N2O5
Кисеоник је ас који не ори, али је неохоан реакан сваке реакције саоревања.
азот-пентоксид
Напиши једначине реакција сагоревања и називе насталих оксида.
а) литијума, б) фосфора, тако да настане оксид тровалентног фосфора. Кисеоник је неохоан за обрау меала
Објашњење:
а) 4Li + О2
I II
2Li2O литијум-оксид
б) Р4 + 3О2
III II
2Р2O3 фосфор(III)-оксид
Кисеоник улази и у састав различитих једињења као што су киселине, хидроксиди, соли, алкохоли, протеини, нуклеинске киселине и друга.
Прн ксонк Кисеоник се у индустрији користи за све реакције сагоревања, а у медицини, астронаутици и ронилаштву за пуњење боца које служе као помоћ при дисању. Користи се и као средство за аутогено заваривање и сечење метала и као ракетно гориво.
Кисеоником се уне боце које корисе рониоци, асронауи и руи
21
ПИТАЊА 1. Опиши физичка и хемијска својства кисеоника. 2. Напиши једначине реакција кисеоника са: а) алуминијумом,
б) калцијумом,
в) азотом (настаје оксид двовалентног азота). 3. Напиши једначину реакције којом се у лабораторији најчешће добија кисеоник. 4. Због чега се кисеоник користи за заваривање метала?
ВаЖНО је ЗНаТи О...
кисеонику, његовим својствима и примени Живот на Земљи не би био могућ без присуства кисеоника.
У елементарном стању кисеоник може постојати у две алотропске модификације: кисеоник (О 2) и озон (О3).
O2
кисеоник
Кисеоник је гас без боје, мириса и укуса. Слабо се раствара у води.
Кисеоник се може добити прерадом ваздуха, електролизом воде и термичким разлагањем одређених кисеоничних једињења. Једначина реакције добијања кисеоника у лабораторијским условима: 2НgО
2Нg + О2
Кисеоник је гас који не гори, али подржава горење.
22
Једињење елемента и кисеоника назива се оксид, а реакција тог елемента са кисеоником назива се оксидација (сагоревање).
O3 озон
Реакцијом кисеоника са металима настају оксиди метала, а реакцијом са неметалима настају оксиди неметала. Na2O, CaO, MgO, FeO Оксиди метала
NO, P2O5, SO2, CO Оксиди неметала
Кисеоник улази и у састав различитих једињења као што су киселине, хидроксиди, соли, алкохоли, протеини, нуклеинске киселине и друга једињења.
Примена кисеоника реакције пуњење боца које сагоревања служе као помоћ при дисању
1.4. Сумпор – својства и примена 4
: ; ; ; .
5
6
7
8
9
10
•
•
•
•
На основу распореда електрона у омотачу атома сумпора, одреди у којој се групи и периоди Периодног система елемената налази сумпор.
Сумор је био озна ревним Грцима и Кинезима. Они су а корисили за маијске обрее, за обијање баруа и у меицинске сврхе.
Лаински назив sulphur (S) реузе је из Библије, а осоје различиа умачења њеово значења – „неријаељ бакра“ и „камен који се релива“.
Објашњење:
Сумпор се налази у VIa (16) групи и трећој периоди Периодног система елемената.
Фзчк своств супор У елементарном стању сумпор гради вишеатомне молекуле. Сумпор је супстанца чврстог агрегатног стања, жуте боје, карактеристичног мириса и врло се слабо раствара у води. Овај елемент има више различитих алотропских модификација и у зависности од тога може бити прашкастог, кристалног или пластичног изгледа.
Узорци сумора
23
јдњњ супор Шта се дешава када се сумпор запали изнад воде?
Сумпор са кисеоником може да гради два оксида: у једном је валенца сумпора четири, а у другом шест. О S О
О
О
S О
SO2
SO3
сумпор(IV)-оксид (сумпор-диоксид)
сумпор(VI)-оксид (сумпор-триоксид)
Сумпор(IV)-оксид добија се сагоревањем сумпора. S + O2
Пре
После
Сумор ори лавичасим ламеном и ако насаје сумор(IV)-окси, који са воом аје сулфину киселину. Сулфина киселина мења боју лаве лакмус харије.
SO2
Oвај оксид је гас без боје, оштрог је мириса и веома отрован, због чега се не сме удисати. Сумпор(IV)-оксид је кисели оксид, јер са водом реагује градећи киселину. Ова киселина назива се сулфитна (сумпораста) киселина. О
IV
IV
SO2 + H2O
S
H2SO3
Н
Н О
О
Моел молекула сулфине киселине
Киселина
I
II
H2 SO3 атоми во�оника
киселински остатак Плави лакмус и меил-оранж јесу сусанце којима се може оказаи рисусво киселине. Такве сусанце називају се иникаори
Сумпор(VI)-оксид настаје сагоревањем сумпор(IV)-оксида. 2SO2 + O2
2SO3
Овај оксид реагује са водом и гради сулфатну (сумпорну) киселину. VI
SO3 + H2O
VI
H2SO4 Моел молекула сулфaне киселине
24
Киселине су супстанце које се најчешће користе као водени раствори. Водени раствор киселине који има највећу могућу процентну концентрацију назива се концентрована киселина. Концентрована сумпорна киселина има процентну концентрацију 96 % и делује нагризајуће у контакту са кожом, тканинама и металима. Такав раствор може се разблаживати водом, при чему настају разблажене киселине.
Прн супор њговх дњњ
На који се начин концентрована киселина правилно разблажује?
ВуК
Сумпор се користи у пољопривреди, медицини, производњи гума, боја, шибица и барута.
КуВ
Сумпор(IV)-оксид се користи као средство за избељивање, за дезинфекцију бачви и за стерилизацију сувог воћа.
Конценроване киселине реба разблаживаи ако шо се киселина оаје у осуу са риремљеном воом. Никаа се воа не сме оаваи у киселину.
Примена сумор(IV)-окси
Сулфатна (сумпорна) киселина једна је од најважнијих киселина у хемијској индустрији. На основу количине произведене сумпорне киселине може се оценити степен развоја хемијске индустрије једне земље, а тиме и њена економска развијеност. Ова киселина је основна сировина у многим гранама хемијске индустрије. Користи се у производњи вештачких ђубрива, влакана, боја, лекова, акумулатора и експлозива. У нашој земљи сулфатна (сумпорна) киселина производи се у Хемијској индустрији „Зорка Шабац“.
Примена сумора
И то су једињења!
CO
C SO4 катјон анјон киселинског метала остатка калцијум-сулфат
Акумулаор
Боје
За киселине је каракерисично а рае соли. Соли су важна јеињења, веома су засуљене у рирои и имају широку римену у сваконевном живоу. На ример, калцијум-сулфа је сасојак школске крее.
25
ЛАБОРАТОРИЈСКЕ ВЕЖБЕ ЗАДАТАК 1 Испитај утицај сумпор(IV)-оксида на биљне пигменте и своја запажања запиши у Радној свесци на стр. 22. Припреми следеће супстанце и прибор: • сумпoр, црвена ружа; • шпиритусна лампа, ерленмајер, кашичица, гумени запушач. Упутство Оглед 1 Сумор(IV)-окси је веома орован и може изазваи ушење.
Мере опреза
Сави зашине рукавице и наочаре
Кроз гумени запушач провуци кашичицу, а у ерленмајер стави наквашену црвену ружу. Упали мало сумпора у кашичици и запушачем затвори ерленмајер у коме се налази ружа. Опиши и објасни промене настале на ружи. Напиши једначину хемијске реакције насталог оксида и воде. ЗАДАТАК 2 Испитај киселост различитих супстанци. Припреми следеће супстанце и прибор: • лимунов сок, сирће, водени раствори сумпорне киселине, азотне киселине и хлороводоничне киселине, плава лакмус хартија; • сахатна стакла. Упутство Оглед 1 На сахатна стакла редом сипај лимунов сок, сирће, водени раствор сумпорне киселине, водени раствор азотне киселине и водени раствор хлороводоничне киселине. За сваку супстанцу припреми по једну плаву лакмус хартију. Један крај лакмус хартије урони у супстанце на сахатним стаклима. Опиши промене које уочаваш на лакмус хартији.
26
ПИТАЊА 1. Опиши физичка својства сумпора. 2. Напиши једначине реакција и називе реакциoних производа: а) сагоревање сумпора, б) сагоревање сумпор(IV)-оксида, в) реакција сумпор(IV)-оксида са водом, г) реакција сумпор(VI)-оксида са водом. 3. Наведи примену сулфатне (сумпорне) киселине, сумпор(IV)-оксида и сумпора. 4. На који се начин може доказати киселост воденог раствора? 5. Одреди валенцу сумпора у оксиду формуле SO3 и киселини формуле H2SO4.
ВАЖНО ЈЕ ЗН АТИ О... сумпору, његовим својствима и примени Сумпор је супстанца чврстог агрегатног стања, жуте боје, карактеристичног мириса и врло слабо раствoрна у води.
Сумпор са кисеоником може да гради два оксида: SO2
SO3
сумпор(IV)-оксид сумпор(VI)-оксид (сумпор-диоксид) (сумпор-триоксид)
Киселине су супстанце чији водени раствори мењају боју одређених индикатора. Плава лакмус хартија мења боју у црвено у присуству киселине.
Сумпор(IV)-оксид је гас без боје, оштрог мириса и веома отрован. Добро се раствара у води и са њом реагује градећи сулфитну (сумпорасту) киселину. S + O2
IV
SO2
IV
SO2 + H2O
H2SO3
Сумпор(VI)-оксид настаје сагоревањем сумпор(IV)-оксида. Овај оксид реагује са водом и гради сулфатну (сумпорну) киселину: VI
2SO2 + O2
VI
SO3 + H2O
2SO3
H2SO4
Примена H2SO4 пољопривреда, медицина, гумe, бојe, шибицe и барут
S8 избељивање, дезинфекцијa бачви и стерилизацијa сувог воћа
SO2 вештачкa ђубрива, бојe, лекови, акумулатори и експлозиви
27
1.5. Азот – својства и примена 2
3
4
5
6
7
8
: a; ; . •
•
•
Азот се налази у Va (15) групи и другој периоди Периодног система елемената. Азо је окрио научник Е. Раерфор (1857–1919). Лавоазје извео је назив „азо“ о рчке речи која значи „беживоан“.
Фзчк своств зот У елементарном стању aзот постоји у облику двоатомних молекула (N2).
Назив nitrogen (N) оиче о рчких речи и значи раиељ шалире. Моел молекула азоа
Азот је гас без боје, мириса и укуса. Слабо се раствара у води и има мању растворљивост у води од кисеоника.
јдњњ зот Азот је инертан гас и по својствима личи на племените гасове. Његова инертност објашњава се стабилношћу молекула због постојања јаке троструке везе. При одређеним условима азот реагује са водоником градећи амонијак (NH3). N2 + 3H2 2NH3
Нацртај структурну формулу молекула амонијака. Објашњење:
Амонијак се у нашој земљи роизвои у Азоари Панчево
28
H
N H
H
H
N H
H
Моел молекула амонијака
Амонијак је гас без боје, оштрог је непријатног мириса, добро растворан у води и лакши од ваздуха.
И то је оксид азота!
Са кисеоником азот може да гради пет различитих оксида у којима валенца азота износи редом I, II, III, IV и V.
N2O
NO
N2O3
aзот(I)-оксид
aзот(II)-оксид
aзот(III)-оксид
(азот-субоксид)
(азот-моноксид)
(азот-триоксид)
NO2
N2O5
aзот(IV)-оксид
aзот(V )-оксид
(азот-диоксид)
(азот-пентоксид)
Ови оксиди међусобно се разликују по физичким и хемијским својствима. Реакцијом азот(III)-оксида и азот(V)-оксида са водом настају киселине. H
N2O3 + Н2О
2НNO2
О
О
нитритна (азотаста) киселина
Моел молекула нирине киселине
N
Азо(I)-окси је ас без боје и мириса и слакасо је укуса. Уисање мањих количина о аса изазива весело расоложење, а у већој мери ошу анесезију. Збо оа се кориси у меицини.
О
N2O5 + Н2О
2НNO3
нитратна (азотна) киселина
N О
H О
Моел молекула ниране киселине
Нитратна (азотна) киселина је безбојна течност и веома је отровна. Концентрована азотна киселина (69,8 %) у контакту са кожом изазива опекотине жуте боје.
Прн зот њговх дњњ Азот се у течном агрегатном стању користи за конзервирање хране и у медицини. Амонијак се користи као сировина за добијање пластике, експлозива и средстава за чишћење. Азотна киселина користи се у лабораторијама као важан реагенс, а у индустрији за производњу експлозива и за пречишћавање метала, док се њене соли примењују као вештачка ђубрива.
Течни азо кориси се за реман коже
Нирана (азона) киселина важан је реаенс у хемијској лабораорији
Амонијак и азона киселина корисе се за роизвоњу екслозива
29
ПИТАЊА 1. Опиши физичка својства азота и амонијака. 2. Напиши једначине реакција и називе реакционих производа: а) реакција азота и водоника, б) реакција азот(V)-оксида са водом. 3. Наведи примену азота, амонијака и азотне киселине. 4. Колико износи валенца азота у молекулима киселина чије су формуле HNO 2 и HNO3?
ВАЖНО ЈЕ ЗН АТИ О... азоту, његовим својствима и примени
Азот је гас без боје, мириса и укуса. Слабо се раствара у води. Азот је инертан гас и по својствима личи на племените гасове.
Најважније једињење азота и водоника је амонијак (NH3), а са кисеоником азот гради пет различитих оксида: N2O
NO
aзот(I)-оксид
aзот(II)-оксид
Амонијак је гас без боје, непријатног је мириса и добро се раствара у води.
N2O3 aзот(III)-оксид
NO2 aзот(IV)-оксид
N2O5 aзот(V )-оксид
Aзот(III)-оксид и азот(V)-оксид са водом дају киселине: N2O3 + Н2О
2НNO2 нитритна (азотаста) киселина
N2O5 + Н2О
2НNO3
нитратна (азотна) киселина
Примена
30
N2
NH3
HNO3
конзервирање хране и медицинa.
пластикa, експлозиви и средства за чишћење.
ђубрива, експлозиви и пречишћавање метала.
1.6. Угљеник – својства и примена : ; ; .
3
4
5
6
7
•
•
•
Угљеник се налази у IVa (14) групи и другој периоди у Периодном систему елемената.
Фзчк своств угљнк
За уљеник се зна још из оба раисорије. Лавоазје је усановио а је уљеник хемијски елемен.
Угљеник има три алотропске модификације: графит, дијамант и фулерен. Назив carboneum (C) оиче о лаинске речи и значи уаљ.
Дијаман
Крисална решека ијамана
Графи
Крисална решека рафиа
Графит је крта чврста супстанца која за разлику од осталих неметала може да проводи електрицитет.
Моел молекула фулерена
Елекроровољивос рафиа
Дијамант је најтврђа позната природна супстанца. То је супстанца без боје и за разлику од графита не проводи електрицитет.
31
