1
CD SKRIPTA KEMIJE SA TESTOVIMA I RJEŠENJIMA OPĆA I ANORGANSKA KEMIJA
Usora; rujna 2005
Autor: prof. Tvrtko Malić
2
SADRŽAJ Uvod……………………………………………….str. 4 I A 1 Zakoni kemijskog spajanja……………………. I A 2 Relativna atomska masa………………………. I A 3 Unificirana atomska jedinica mase …………… I A 4 Relativna molekulska masa…………………… I A 5 Molarna masa………………………………… I A 6 Plinski zakoni u kemiji………………………. I A 7 Stehiometrijska izračunavanja………………. I A 8 Građa atoma I A 9 Atomsko jezgro…………………………………. I A 10 Izotopi………………………………………….. I A 11 Elektronski omotač……………………………. I A 12 Kvantna teorija………………………………… I A 13 Valno-mehanički model atoma……………….. I A 14 Elektronska konfiguracija…………………….. I A 15 Klasifikacija, periodičnost Periodnog sustava…. I A 16 Periodni sustav elemenata…………………….. I A 17 Imena kemijskih elemenata…………………… I A 18 Kemijska veza…………………………………. ! A 19 Ionska veza……………………………………. I A 20 Kovalentna veza……………………………… I A 21 Metalna veza………………………………… I A 22 Testovi I A od 1-10………………………….. I A 23 Odgovori I rješenja testova I A……………… I B 1 Disperzni sustavi……………………………… I B 2 Tyndalov fenomen……………………………. I B 3 Osmoza……………………………………….. I B 4 Dijaliza………………………………………… I B 5 Koloidi…………………………………………. I B 6 Emulzija………………………………………. I B 7 Vrelište I ledište otopina………………………. I B 8 Kemijska reakcija………………………………
3
I B 9 Taloženje………………………………………. I B 10 pH vrijednost, kiseline, lužine, soli…………… I B 11 Neutralizacija…………………………………. I B 12 Indikatori……………………………………… I B 13 Redoks reakcije………………………………. I B 14 Oksidacijski broj……………………………… I B 15 Jednadžba oksidacije I redukcije……………… I B 16 Egotermna I endotermna kemijska promjena…. I B 17 Testovi I B od 1-10…………………………… I B 18 Odgovori I rješenja I B Testova……………….. I C 1 Metali općenito………………………………….. I C 2 I skupina PSE…………………………………… I C 3 II skupina PSE………………………………….. I C 4 Radioaktivnost………………………………….. I C 5 III, IV, V, VI, VII, skupina PSE………………… I C 6 VIII skupina PSE………………………………… I C 9 IX, X , XI skupina PSE………………………….. I C 10 XII, XIII skupina PSE………………………….. I C 11 Testovi I C od 1-10……………………………. I C 12 Odgovori I rješenja I C testova………………… I D 1 Nemetali općenito……………………………….. I D 2 Nemetali XIV skupine PSE ugljik I silicij………. I D 3 Nemetali XV skupine PSE (dušik I fosfor)……… I D 4 Nemetal XVI skupine PSE (kisik)…………….. I D 5 Nemetal XV skupine PSE (sumpor)……………. I D 6 Vodik…………………………………………… I D 7 Voda…………………………………………….. I D 8 Nemetal XVII skupine PSE (klor)……………… I D 9 Elementi XVIII skupine PSE…………………… I D 10 Testovi i D od 1-10…………………………… I D 11 Rješenja i odgovori I D testova…………………. I E 1 Integralni test (I A, I B, I C, I D)…………………. I E 2 Odgovori i rješenja integralnog testa…………….
4
UVOD Na početku nekoliko naputaka za korištenje ove skripte. Skripta je sročena po Programu za I razred gimnazije, a koriŠteni su najbolji udžbenici kemije. Svo gradivo iz kemije za I razred gimnazije, podijeljeno je u četri parcijalna odjela. Poslije svakog parcijalnog dijela, slijedi kontrolni test sa rješenjima. Metoda učenja kemije na ovaj način je: pozorno pročitati pojedinu lekciju, tako čitav parcijalni dio. Poslije čitanja (nekoliko puta) isprintati testove iz pročitanog dijela. Testirati, izvršiti bodovanje, a analizirati greške. Poslije nekoliko dana ponoviti testiranje, a ako još nije zadovoljavajući rezultat ponoviti testiranje još nekoliko puta. Sami će te o uočiti vidan napredak iz gradiva kemije. Ovim načinom učenja uz udžbenike i druga nastavna sredstva postignut će te zavidan rezultat u primanju znanja iz kemije. Uz ovakav način učenja, slijedi i skripta iz eksperimentalnog dijela kemije kao prirodne znanosti. Skriptu započinjemo pitanjem? Što je to kemija? Kemija je znanost, koja se bavi proučavanjem tvari i promjenama tvari, ona je i dio familije prirodne znanosti. Ali kemija je i eksperimentalna znanost, koja se zasniva na spoznaji koja dolazi na osnovi eksperimentalnog istraživanja, opažanjem i mjerenjem promjena tvari ili sustava. Kemija je obilježila svojim otkrićima, zakonima i primjenom u industrijsko-tehnološkim procesima, povijest ljudskog roda. Riječ kemija potiče od arapske riječi" hem" što znači Egipat. Goethe je napisao: “povijest neke znanosti je ta znanost sama”. Zato ćemo dati kratku tablicu kronološkog razvoja kemije:
5
- 3000 godina prije Krista-egipatsko doba: Obilježava se poznavanjem boja (olovno bjelilo, bakarno zelenilo), dobivanje nekih metala, dobivanje vina, dobivanje piva, proizvodnju stakla, upotrebu organskih konzervansa , - 1000 – 1100 godina prije Krista – Feničko razdoblje: Obilježava se poznavanje dobivanjem bakra (Cu), željeza (Fe), Kositra (Sn), bronce. - 700 – 400 godina prije Krista – antička Grčka: Tales iz Mileta (voda je početak početka), Empedokles I AriStotel (vatra, voda, zrak i zemlja) su četri osnovna načela, DeMokrit (athomos kao nedjeljiva najsitnija čestica). - 500 godina poslije Krista – rimsko doba: Krasi početak eksperimentalnog istraživanja, dobivaju se vrlo čisti metali i dobivaju se mnoge slitine (legure), poznaju gips, vapno, kožu, škrob, sodu, destilaciju i sublimaciju. U daljnjem razvoju kemije često ćemo se vratiti i koristini načela iz antike. - 12. – 17. Stoljeće – doba alkemije: Započinje sa Libaviusom. To je doba u kojem se pokušava dobiti zlato (Au) iz neplemenitih metala. Ovaj utopistički pokušaj je propao, ali alkemičari (ljekarnici,liječnici, trgovci) su u traženju dobijanja zlata otkrili mnoge spojeve i kemijske elemente, počeli upotrebljavati kemijski pribor, a kemiju kao eksperimentalnu znanost uvode u familiju prirodnih znanosti. Alkemijsko doba krasi i remek djela u umjetnosti (slikarstvu, kiparstvu, muzici).Alkemičari utiru put za dolazak moderne kemije.
6
- 17. – 21. Stoljeće – moderna kemija: Cavendish (vodik – H, argon-Ar), Scheele (kisik-O,amonijak, glicerin), Lavoisier (zakon o održanju mase), Proust, Gay-Lussac, Dalton (zakoni u kemiji), Davy (kalij-K,natrij-Na,kalcijCa, srooncij-Sr, barij-Ba), Avogadro (plinski zakoni), Berzelius (uveo kemijsko pismo), Faraday (elektroliza), Solvay (dobivanje sode), Newlands (teorija oktava), Mendjeljejev (pe riodni sustav elemenata), Ramsay (argon-Ar, helij-He, neonNe, kripton-Cr), supružnici Curie, Maria I Piere (radioaktivnost radij-Ra, polonij-Po), Nobel (dinamit), Rutherford (radon-Rn), Soddy (pojava izotopije), Einstein (teorija relativnosti ), Haber i Bosch (sinteza amonijaka), Sorensen (teorija kise losti – pH) Bohr (model atoma), Pauli (princip elektronske raspodjele u omotaču), Bronstedt (teorija kiselina i baza), Luis ( teorija kemijske veze), Lawrence (ciklotron), Chadwick (neutron), Farmy /transurani), Perey (francij-Fr), Wiberg (hidridi) Seaborg, James, Ghiorso, Thomson, Street, Serge, ChambeRlain, Fiscer, Sikkerland I dr. Tako kemija sa fizikom i matematikom utire stazu prirodnih znanosti. U srednjovjekovnoj Bosni nije bilo alkemičara, jer je bilo više zlatonosnih potoka i rijeka. U Hrvatskoj zabilježeni alkemičari u Varaždinu i Zagrebu. U Zagrebu je najstariji prirodnomatematski fakultet u ovom dijelu Europe. Bosna i Hercegovina i Hrvatska su dali i dva nobelovca za kemiju (Prelog i Ružička). Ovo su samo kratki fragmenti iz bogate povijesti kemije, povijesti, koja je obilježila razvoj civilizacije.
7
I A 1 ZAKONI KEMIJSKOG SPAJANJA Svojim udžbenikom A.Lavoisier (francuski kemičar) započeo je suvremenu kemiju sa četri osnovna zakona u kemiji: 1.Zakon o održanju mase – A.Lavoisier 1784.g.: Ukupna masa svih tvari, koje sudjeluju u kemijskoj reakciji, ne mijenja se tijekom kemijske reakcije. 2. Zakon stalnih omjera masa – J.Proust 1799.g.: Kemijski elementi se međusobno spajaju u stalnim masenim odnosima, tako da je sastav svakog spoja stalan. 3. Zakon umnoženih omjera masa – J.Dalton 18o3.g.: Ako dva kemijska elementa čine međusobno više spojeva, onda se mase jednog kemijskog elementa, koje se spajaju s određenom masom drugog kemijskog elementa, odnose kao mali cijeli brojevi. 4. Zakon stalnih volumnih omjera – Gay-Lussac 18o9.g.: Pri istoj temperaturi i tlaku, volumeni plinova koji međusobno reagiraju ili nastaju, odnose se kao mali cijeli brojevi. Uz ova četri temeljna zakona u kemiji možemo dodati i peti: - Avogadrov zakon 1811.g.: Jednaki volumeni različitih plinova, pri istoj temperaturi i tlaku, sadrže jednak broj čestica.
8 I A 2 RELATIVNA ATOMSKA MASA To je broj (Ar) koji govori koliko puta je prosječna masa atoma nekog kemijskog elementa, veća od atomske jedinice mase. Primjer: Uz kemijski simbol helija, upisani su brojevi . 4.003 He 2
Broj 2 je atomski broj, a 4,oo3 je relativna atomska masa (Ar).
I A 3 UNIFICIRANA ATOMSKA JEDINICA MASE To je 1/12 mase atoma izotopa
12
C i iznosi:
U = 1,66 x 10-27 kg Tako je relativna atomska masa (Ar) definirana: Ar + m/u Gdje je m = masa kemijskog elementa U = atomska jedinica mase.
I A 4 RELATIVNA MOLEKULSKA MASA
9 To je broj (Mr) koji govori koliko je puta masa molekule nekog spoja veća od atomske jedinice mase. Ona se dobije zbrajanjem atomskih masa atoma kemijskih elemenata, koji čine molekulu tog spoja. Primjer: izračunati relativnu molekulsku masu sumporne kiseline (H2SO4)? Zbrojit će mo atomske mase svih atoma i to: 2 x Ar(H) = 2,02 1 x Ar(S) = 32,07 4 x Ar(O)= 64,00 ¨¨¨¨98,09
I A 5 MOLARNA MASA
10 Molarna masa ima oznaku (n), a to je ona količina tvari definirane kemijske formule, koja sadrži isto toliko jedinki, koliko ima atoma u točno 0,0012 kg izotopa 12C. Mjerenja pokazuju da u 0,0012 kg izotopa 12C ima 6,022 x 1023 atoma ugljika ( C ). Tako možemo napisati: Mr = M = m / n Gdje je : Mr – relativna molekulska masa M – molarna masa m— masa tvari n – količina tvari Mol je jedinica za količinu tvari (molekula, atoma, iona, elektrona). Slijedi izradba Avogadrove constante na osnovi dosadašnjih saznanja: L = N = AVOGADROVA CONSTANTA = > => broj molekula / količina tvari = N/n = 6,022 x 1023mol-1 Avogadrov broj je 6,022 x 1023 jedinki(molekula,atoma,iona,e) Avogadrova constanta je broj 6,022 x 1023 mol-1 čija je jedinica mol-1. Primjer: Koliko treba odvagati željeza (Fe) za 1 mol željeza?
Izrada: Ar(Fe) = 55,85, pa je molarna masa željeza
11 M(Fe) = 55,85 g mol. Ako odvažemo 55,85 g željeza odvagali smo 1 mol željeza (Fe).
I A 6 PLINSKI ZAKONI U KEMIJI Plinovi nemaju volumen, nego on ovisi o volumenu posude.
12 R.Boyle (engl.) I E.Mariotte (fra), neovisno pronašli zakonitost 1677.g.: volumen plina pri stalnoj temperaturi, obrnuto je proporcionalan tlaku: PV = const. Ili pV = p1V1 p = tlak plina V = volumen plina P1 = pri promjeni tlaka V1 = promjena volumena
Primjer: Volumen plina propan-butan u čeličnoj boci pod tlak Tlakom od 1 x 107 Pa I volumena boce od 15 dm3. Koliki bi volumen zauzela ta količina smjese propanButan pri tlaku od 1 x 105 Pa ? Izrada: PV = p 1 V1 pa je: pV / p 1 = 1 x 107 x 15 / 1 x 1o5 =>
1500 dm3.
Avogadrov zakon: Plinovi istog volumena pri istoj temperaturi i istom tlaku sadrže jednak broj čestica (molekula,atoma,iona,elektrona).
13 Tako 6,022 x 1023 jedinki pri normalnim uvjetima sadrži 1 mol plina, koji ima volumen od 22,4 dm3. Jedna od najvažnijih zakonitosti u kemiji je opća plinska jednadžba, koja glasi: PV = nRT Gdje je R = opća plinska konstanta, koja iznosi: 8,314 JK-1 mol-1 Tako je: R = pV/T = 101325 x 22,4 / 273,15 Gdje je: m – masa plina M – molarna masa plina R – opća plinska konstanta T – apsolutna temperatura Primjer: Koliko molekula plina propana ima u boci od 103 sa Temperaturom od 1000 C i pod tlakom od 10 7Pa? 7 PV = nRT odakle je n = pV/RT = 10 x 10 / 8,314 x 293 => 5 => 3,06 x 10 nastavljamo: N = nNa = 3,06 x 105 x 6,022 x 1023 = 1,84 x 1o29 molekula plina
I A 7 STEHIOMETRIJSKA IZRAČUNAVANJA J.B.Rihter (njem.) 1794.g. dao ime stehiometrija, po grčkoj riječi stojhejon – prvi pokušaj, osnovna čestica. Stehiometrija je
14 po Rihteru kemijsko računanje, za onaj dio kemije, koji pronalazi kemijske formule i opisuje kemijske reakcije jednadžbama.
I A 8 GRAĐA ATOMA Sve do početka 19.stoljeća smatralo se da je atom nedjeljiva najsitnija čestica kemijskog elementa. (athomos-grč. nedjeljiv). Proučavajući električno pražnjenje u razrjeđenim plinovima,
15 postavlja se osnova za novu teoriju o atomu kao sitnoj djeljivoj čestici. Model atoma, koji se sastoji od pozitivno naelektriziranog jezgra i elektrona koji kruže oko njega, dao je 1911.g. Rutherford, dok je Niels Bohr dao model atoma vodika.
I A 9 ATOMSKO JEZGRO U atomskom jezgru skoncentrirana je gotovo sva masa atoma. Sastoji se od pozitivno naelektriziranih čestica protona sa pozitivnim nabojem od 1,6 x 10-19C (kulona - coulomba).
16 Proton je subatomska čestica, čija je masa gotovo jednaka atomskoj jedinici mase. U jezgru se nalazi i neutron, koji nema električni naboj, ali ima masu jednaku masi protona, a to iznosi: 1,67 x 10-27kg Postojanje neutrona dokazao je Chadwick 1932.g. Pored protona i neutrona u jezgri ima još desetak subatomskih čestica, koji su pronađeni 1932.g. Jedna od tih čestica je i pozitron, čestica, koja odgovara elektronu, ali sa pozitivnim nabojem. Radijus jezgre je oko 10000 puta manji, od radijusa atoma. Broj protona u jezgri, naziva se rednim brojem. Tako atom željeza (Fe) ima u jezgri 26 protona, pa će i njegov redni broj biti 26Fe. Tako redom sve do rednog broja 92 – urana (U), koji su pronađeni u prirodi. Preko rednog broja 92 kemijski elementi su umjetno dobijeni.
I A 10 IZOTOPI Ono što daje karakter atomskoj vrsti, nije atomska masa, već naelektriziranost jezgra. To nam potvrđuju izotopi. Izotopi su atomi elementa određenog rednog (atomskog) broja, koji se međusobno razlikuju u atomskim masama. Izotopi nemaju
17 zasebno mjesto u Periodnom sustavu elemenata (PSE), već se svi izotopi jedne vrste atoma stavljaju na jedno mjesto. Otuda je dobilo i ime (isotop na grč.- na istom mjestu). Do danas je poznato 1200 izotopa za 114 različitih kemijskih elemenata. Pojedini izotopi različitih kemijskih elemenata, imaju jednake masene brojeve, koji se zovu izobari (isos na grč-isti a baristežak) Vodik (hidrogen) ima tri izotopa:
- normalni vodik ima
p+ + e - = H = 99,98 %
- deuterij (p+n)+ + e- = D = 0,02 % - tricij (p+2n)+ + e- = T = 7 x 10-7 %
I A 11 ELEKTRONSKI OMOTAČ Elektroni su oko jezgra raspoređeni tako da svi atomi neke atomske vrste nisu podjednako udaljeni od jezgre atoma, već su raspoređeni po ljuskama (K,L,M,N,O,P,Q). Ukoliko su ljuske dalje od jezgre atoma, imaju složeniju strukturu, tako K ljuska
18 ima 1 podljusku, L ljuska dvije podljuske . Svaka ljuska može primiti samo određen broj elektrona: - prva ljuska (K) ima 2 x 12
=
2 elektrona
- druga ljuska (L) ima 2 x 22
=
8 elektrona
- treća ljuska (M) ima 2 x 32
=
18 elektrona
- četvrta ljuska (N) ima 2 x 42
=
32 elektrona
- peta ljuska (O) ima 2 x 52
=
50 elektrona
- šesta ljuska (P) ima 2 x 62
=
72 elektrona
- sedma ljuska (Q) ima 2 x 72
=
98 elektrona
I A 12 KVANTNA TEORIJA Od kada je Rutherford predložio svoj model atoma, postavljeno je mnogo pitanja: zašto, elektroni, koji se kreću oko jezgra, poput planeta oko Sunca ne "padnu" u jezgru, zašto atom apsorbira ili emitira, samo određenu frekvenciju. Teorija iz 19.stoljeća nije mogla odgovoriti na ovo pitanje. Međutim otvaraju se novi pogledi za rješenje ovog problema. Max-Planc postavio hipotezu o kvantima svjetlosti: energija se
19 može emitirati ili apsorbirati, samo u paketima najmanje količine energije : E = hV Gdje je V frekvencija svjetlosti koju je postavio Einstein a h je Plancova konstanta koja iznosi 6,62 x 10-34 J s Tako Niels Bohr 1913.g. objašnjava spektar atoma vodika. Delta E = hV = h c Rh(1 /n2 gornji - 1 / n2 donji) Gdje je: 8 -1 - c brzina svjetlosti = 2,998 x 10 m s, - h – Plancova konstanta -1 - V – frekvencija svjetlosti (s ) 7 -1 - Rh – Ridbergova konstanta = 1,007 x 10 m U ovoj jednadžbi n (glavni kvantni broj) u najnižem stacionarnom stanju odgovara n = 1. Kad atom apsorbira
energiju, on može apsorbirati samo određene kvante energije, koji odgovaraju razlici energije stacionarnog stanja n = 2 ili n =3 Atom je tada pobuđen I to stanje traje kratko, pa se elektron vra ća na jedan od nižih nivoa I pritom emitira kvant svjetlosti, čija je energija jednaka razlici stacionarnog stanja. Stacionarno stanje je strogo određeno energetsko stanje. Tako nam sam atom šalje poruke o energiji aktivacije ( Ea) stacionarnog stanja. Niels Bohr (danski fizičar I kemičar, to je prvi uočio I dao zakon frekvencije:
20 Delta E = hV
I A 13 VALNO – MEHANIČKI MODEL ATOMA Na žalost Bohrova teorija objasnila je uspješno samo model atoma vodika (hidrogena), a nije mogla da objasni prirodu kemijske veze, niti je mogla da objasni zašto elektroni ne emitiraju energiju, za vrijeme dok se kreću oko jezgre. Ovi nedostatci, ili nedorečenost kvantne teorije, kao i nova otkrića, doveli su do postavljanja novog valno-mehaničkog modela atoma. Luis de Broglie (fra.) je 1923.g. iznio hipotezu: da bi se elektroni morali ponašati i kao val i kao korpuskula (čestica).
21 Lambda = h / mV Gdje je h – Plancova const. a lambda –dužina vala elektrona Valna duljina elektrona mora biti jednaka obujmu kružne putanje, u suprotnom došlo bi do interakcije vala i nestanka impulsa elektrona. Austrijski fizičar E.Schrodinger je riješio ovako: ako je elektron val, onda i za njegovo kretanje važi ista valna jednadžba. Tako je postavio 1926.g. čuvenu jednadžbu. 1925.g. W.Heinseberg (njem.) dao je doprinos, on je pretpostavio: upravo zbog dvojne prirode elektrona (i val i korpuskula) NIJE MOGUĆE istovremeno odrediti njegovu brzinu, odnosno impuls (mV) i položaj u prostoru. Na osnovi Komptonovog efekta, Heisenberg je dao postavku: foton koji bi imao mali impuls i ne bi mijenjao impuls elektrona, imao bi tako veliku valnu duljinu, da bi smo bili potpuno nesigurni iu položaj elektrona.
To je “princip neodređenosti”, koji je univerzalni princip. Zato je 1932.g. Heisenberg dobio Nobelovu nagradu. Univerzalnost ovog principa treba shvatiti, tako da je on neposredna posljedica dvojne prirode materije, a ne rezultat nemogućnosti mjerenja ili nesavršenosti instrumenatata.
22
I A 14 ELEKTRONSKA KONFIGURACIJA To je raspodjela elektrona u nekom atomu, po ljuskama, podljuskama i orbitalama. Svaka podljuska (s-podljuska) sastoji se samo od 1 s orbitale, p-podljuska od 3 p orbitale, d-podljuska od 5 d orbitala, f-podljuska od 7 f orbitala. Svaka orbitala može primiti samo 2 elektrona, koji imaju suprotan spin. To je Paulijev princip donešen 1925.g.(austr.). Spin je svojstvo elektrona u svezi s njegovim ponašanjem u magnetnom polju.
23 Elektroni se u magnetnom polju ponašaju, kao mali magnetići, oni se mogu orjentirati u smjeru magnetskog polja ili u smjeru suprotno od smjera magnetskog polja. Ta dva stanja međusobno se razlikuju po energiji. Elektroni suprotna spina označavaju se sa strelicama (gore dolje). broj elektrona u podljuski redni broj ljuske
1 s 1 označava podljusku
Vidi raspored elektrona kod prvih 17 kemijskih elemenata. Elektroni se u p,d,f orbitalama razmještaju tako da broj nesparenih elektrona s paralelnim spinom bude maksimalan. To je tzv. “Hundovo pravilo”
24
25
Elektroni su predstavljeni strelicama. Strelice suprotna smjera označavaju elektrone suprotna spina. Orbitala može primiti samo 2 elektrona, ali suprotna spina. Prva ljuska ima samo jednu s podljusku, druga ljuska ima dvije podljuske 2 s I 2 p itd. Konfiguracija u kojoj su sve orbitale jedne ljuske popunjene kao u neona (Ne) zovu se “konfiguracija zatvorene ljuske”. Ona više ne može primiti elektrone. Elektronske konfiguracije odgovorne su za kemijsku sličnost kemijskih elemenata, koji pripadaju istoj skupini Periodnog sustava elemenata. Ustvari Periodni sustav elemenata je odraz konfiguracije atoma. Bohr je u svom modelu atoma vodika, zamišljao da se elektroni kreću oko jezgre atoma po kružnim putanjama, poput kretanja
26 planeta oko Sunca. Elektroni se u elektronskom omotaču atoma, kreću oko jezgre, ali je priroda tog kretanja takva, da se ne može reći gdje se neki elektron nalazi u određenom trenutku, već se govori samo o vjerojatnosti da se elektron nađe u nekoj poziciji. Ta se vjerojatnost mijenja s udaljenošću elektrona od jezgre, a prikazuje se oblakom točkica različite gustoće – koji nazivamo “elektronskim oblakom”
I A 15 KLASIFIKACIJA PSE Klasifikacija kemijskih elemenata započinje sa više različitih pristupa početkom 19. Stoljeća. --Prautova hipoteza W.Praut uzima kao etalon najlakši kemijski element – vodik. - Dobereinerova teorija trijada 1829.g. obrazovao grupe po 3 kemijska elementa sa sličnim kemijskim osobinama (Cl, Br, J) ili (Ca, Sr, Ba). - Newlandsova teorija oktava 1864.g. data postavka: poslije svakog sedmog kemijskog elementa dolazi osmi sa sličnim osobinama:
27 H Li F Na Cl K
Be B C N O Mg Al Si P S Ca Sr Ti Mn Fe
Pored očigledne srodnosti (Li,Na,K), vidimo da Mn I Fe Nemaju nikakve srodnosti sa drugim elementima u grupi.
I A 16 PERIODNI SUSTAV ELEMENATA 1869.g. D.I.Medjeljejev (ruski kemičar) iznio je tablicu koja sadržava horizontalne nizove – periode i vertikalne stupce – skupine. On je do tada poznate kemijske elemente poredao po rastućim atomskim masama, stavljajući elemente sličnih osobina jedne ispod drugih. Medjeljejev zakon glasi: Osobine kemijskih elemenata su funkcije njegovog mjesta u tablici Periodnog sustava elemenata. Medjeljejeva tablica:
28 Li Be B C N O F K Ca -
Na Mg Al Si P S C l
Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn - - As Se Br
Rb Sr Yt Zr Nb Mo - Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te J Cs Ba Di Ce - - - -
-
-
-
-
-
-
- -
- -
- Er La Ta W - Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi - -
- Th -
U - - -
-
-
-
-
-
- - -
Kako je predskazao prazna mjesta u periodnom sustavu su popounjena i njegov sustav postaje općepriznat. Oznake pojedinih skupina u suvremenom Periodnom sustavu date su prema IUPAC-u (union piure and applied chemistry) – unija za čistu i primjenjenu kemiju.: - I skupina – alkalijski metali litij (Li), natrij (Na), kalij (K), rubidij (Rb)ezij (Cs), francij (Fr), dobili ime po lužinama . - II skupina – zemnoalkalijski metali,: berilij (Be), magnezij (Mg), kalcij (Ca), sroncij (Sr), barij (Ba), radij (Ra).
- III do XIII skupine, prijelazni elementi. - XIV skupina ili ugljikova skupina. Ugljik (C), silicij (Si), germanij (Ge), kositar (Sn), olovo (Pb). - XV skupina, dušikova skupina: dušik (N), fosfor (P), arsen (As antimon (Sb), bizmut (Bi). - XVI skupina,ili kisikova skupina:kisik (O), sumpor (S), selen (Se), telur (Te), polonij (Po). - XVII halogena skupina: flour (F), klor(Cl), brom (Br), jod (J), astat (At), sa svim metalima čine soli. - XVIII skupina inertnih plinova ili plemenitih plinova: helij (He neon (Ne), argon (Ar), kripton (Kr), ksenon (Xe), radon (Rn). Periode, njih 7 sadrže različit broj kemijskih elemenata.
29 Kemijske elemente unutar Periodnog sustava elemenata dijelimo na: - metale (lijeva strana PSE), - nemetale (desna strana PSE) - metaloidi (elementi koji pokazuju i osobine metala i nemetala a to su bor (B), silicij (Si), germanij (Ge), arsen (As), antimon (Sb), telur (Te), polonij (Po), astat (At).
I A 17 IMENA KEMIJSKIH ELEMENATA 1813.g. Berzelius, švedski liječnik i kemičar daje način pisanja kemijskih elemenata simbolima. Berzelius je “alkemijsku kuhinju”, preobrazio u moderni laboratorij. Od njega potiče kemijski pribor (filter papir, stakleni lijevak, laboratorijska čaša, laboratorijska lampa idr.). Načelo Berzeliusa glasi: skraćeno ime (simbol) kemijskog elementa se sastoji od velikog početnog i ako ima drugog malog slova skraćenice latinskog imena elementa.
30 Imena kemijskih elemenata imaju zanimljivu povijest. Neki su poznati još iz davnina, pa se i ne zna tko ih je otkrio, ali većinu imena su dali znanstvenici koji su ih i otkrili. Navesti ćemo neke primjere: • H – vodik ili hidrogen. Otkrio ga 1766.g. H.Cavendisch, ime Dobijeno po grč. riječi hydor-voda • Li – litij. Otkrio ga 1817.g. I.Arfvedsen, grč. lithos – stijena • Na – natrij. Otkrio ga 1807.g. sir H.Davy, lat. nitrum – soda • K – kalij. 1807.g. sir H.Davy, arap. kali-pepeo. • Be – berilij. 1798.g. L.Vouquvelin, grč. berylos-dragi kamen. • Mg – magnezij.1808.g. sirH.Davy po grč.pokrajini Magneziji • Ca – kalcij.1808.g. sir H.Davy, lat. calcis – vapno. • Ra – radij.1898.g.Maria I Piere Curie, ima radioakt. osobine. • Sc – skandij.1788.g. Gadolin, po Skandinaviji. • Y – itrij 1788.g. Gadolin po Itriji (pokrajina u Švedskoj). • B – bor.1808.g.otkrili neovisno Lussac, Thenard I Davy. • Al – aluminij.1825.g.Oersted, lat. alumen-srebro iz gline. • C –ugljik.Poznat iz antike, lat.-kuhanje. • Si – silicij .1823.g.Berzelius,lat.silex-kremen.
•
• • • • • • • • •
Ge – germanij.1886.g.C.Winkler,ime u čast domovine. N – dušik.1772.g.Rutherford,grč.nitrum-koji čini šalitru. P – fosfor.1669.g.alkemičar Brandt, grč.photos-svjetlost. O – kisik.1774.g.Pristley I Scheele,grč.oxis-tvori kiselinu. S – sumpor.Nema podataka tko ga je otkrio Po –polonij.1898.g.Maria Curie, u čast, po domovini Poljskoj F – fluor.1771.g.Scheele,lat.fluere-treći Cl – klor.1774.g.Scheele, grč.chloros-zelen. Br – brom.1840.g. Balard, grč. bromhos-smrad J –jod.1811.g.Courtois,grč.iodos-ljubičast.
31 • • • • •
• • • • • •
He – helij.1868.g.Locquier, Jensen,grč.helios-Sunce. Ne – neon.1898.g.Ramsay,Travers,grč.neos-novi. Ar – argon.1894.Ramsay,Rayleigh,grč.argos-lijen Kr kripton.1895.g.Ramsay,grč.hriptos-skriven. Xe – ksenon.1895.g.Ramsay,grč.xenos-stran. Tc – tehnicij.1937.g.Perier,Segre,umjetni element. Pm – prometij.1945.Marinsky,Glendenin,Coryell,smionost At – astat.194o.Corson,McKenzie,Segre,grč.astatos-nestalan. Fr – francij.1939.g.Perey, u čast domovine. Np – neptunij.1940.McMillan,Abelson,po planeti. Pu – plutonij. 1940.Seaborg,McMillan,Wahl,Kenedy, planeta Am – americij.1944.Seaborg,James,Morgan,Ghiorso. Cm – kirij.1944.Seaborg,James,Morgan,Ghiorso,po Curie Bk – berklij.1949.Ghiorso,Thopson,Seaborg,Sveučilište. Cf – kalifornij.1950.Thopson,Street,Ghiorso,Seaborg. Es – ajnštajnij.1952.skupina znanstvenika, u čast Einsteinu. Fm – fermij.1952.skupina znanstvenika, u čast fiz.Fermiju.
• • • •
Md – medjeljevij.1955.Ghiorso,učast D.I.Medjeljejevu. No – nobelij.1957.Ghiorso,Seaborg,Sikkerland,Walton,u čast. Lr – laurencij.1961.Ghiorso,Sikkerland,Larsh,Latimer.u čast. Lu – lutecij.1907.Welsbach,ime dala komisija za kemiju.
•
• • • • •
32
I A 18 KEMIJSKO VEZIVANJE G.N.Lewis i W.Kosisl 1916.g. prvi objasnili prirodu kemijske veze.Dali su postavku: ako plemeniti plinovi (inertni plinovi) ne reagiraju ni sa jednim kemijskim elementom, onda je njihova struktura najstabilnija. Svi inertni plinovi sem helija (He), imaju po 8 elektrona u posljednjoj valentnoj ljusci. Tako popunjena ljuska ne može ni
33 emitirati, niti primiti niti jedan elektron, pa logički niti ne mogu graditi spojeve, čak niti sami ne tvore molekule. Tako je nastala teorija “okteta elektrona”, poznata i pod imenom “Lewisova teorija kemijske veze”. Ova teorija, je veoma brzo i matematički potvrđena. Prema suvremenoj predodžbi mogu biti: - ionska veza, - kovalentna veza, -metalna veza.
I A 19 IONSKA VEZA Ionsku vezu ćemo objasniti na primjeru stvaranja kristala kuhinjske soli (NaCl): Natrij (Na) u posljednjoj valentnoj ljusci ima 1 elektron, a najbliži inertni plin mu je neon(Ne). Klor (Cl) u posljednjoj ljusci ima 7 elektrona i najbliži inertni plin mu je argon (Ar).
34 Natrij može postići konfiguraciju neona, ako preda svoj elektron iz posljednje ljuske, a klor može postići strukturu argona, ako primi 1 elektron. * Na
** + * Cl ** = NaCl ** • su Lewisove točkice (broj elektrona u posljednjoj ljusci) Tako nastala kemijska veza između dva atoma zove se ionska ili elektrokovalentna ili heteropolarna veza. Kada u kemijskoj reakciji spajanja dva atoma, elektroni s atoma jednog elementa, prelaze na atom drugog elementa, stvara se ionska veza. Ionska veza nastaje, kada kemijski elementi s lijeve strane Periodnog sustava elemenata (metali), spajaju se sa kemijskim elementima na desnoj strani Periodnog sustava elemenata (nemetali). Sve tvari ionske građe, imaju svojstvo stvaranja kristala. 1913.g. Bragg je difrakcijom rtg.zraka, izmjerio duljinu brida kristalne rešetke kristala kuhinjske soli (NaCl). Na osnovi toga 1920.g. Lande je pretpostavio, da se u nekim kristalnim strukturama veliki anioni, moraju doticati. U tom slučaju, mali kationi ulaze u praznine, što ih čine veliki anioni. Dimenzija
elementarnih stanica u takvim spojevima neće ovisiti o veličini malih kationa, već o veličini velikih aniona. Ionski radijus kationa smanjuje se sa lijeva na desno u Periodnom sustavu elemenata, a radijus kationa istog naboja povećava se s povećanjem rednog (atomskog) broja kemijskog elementa unutar iste skupine Periodnog sustava elemenata. Radijusi aniona uvijek su veći od radijusa atoma, a radijus kationa uvijek je manji od radijusa atoma. Za ione, koji sadrže isti broj elektrona u omotaču, kaže se da su IZOELEKTRONSKI. Takvi su :
35 --N
-O
F
+ Na
++ Mg
+++ Al
H.Born i F.Haber našli su da se reakcija stvaranja kristala kuhinjske soli (NaCl) može opisati: -1 1.sublimacija natrija ……DELTA H = 93 kJ mol -1 2.disocijacija klora DELTA H = 122kJ mol -1 3.ionizacija natrija DELTA H = 496 kJ mol -1 4.elekto afinitet klora DELTA H = -348 kJ mol -1 5. stvaranje kristala DELTA H = - 786 kJ mol -1 UKUPNO DELTA H = -417 kJ mol Rezultat svih pet stupnjeva je egzoterman (mora biti) da bi nastala ionska veza. Ako se tijekom kemijske reakcije toplina oslobađa, reakcija je egzotermna i pripadajuća entalpia (DELTA H) ima negativan predznak, a ako se tijekom kemijske reakcije utroši energija, reakcija je endotermna.
I A 20 KOVALENTNA VEZA Po Lewisu i Langmuiru, atomi se mogu vezati, tako da vezivi elektroni ostanu zajednički za oba atoma, stvarajući vezivi elektronski par, pri čemu se ne mijenja naelektrisanje pojedinih atoma. Takvu vezu nazivamo kovalentnom ili homeopolarnom vezom.Ovim načinom vezuju se dva atoma vodika (hidrogena) u molekul vodika:
36 H2 tako što se oba atoma vodika združe u zajednički elektronski par, kada se dovoljno približe jedan drugom: H* + H*
=
H**H
=
H2
Ovaj zajednički par elektrona je u stanju da drži povezana oba jezgra atoma vodika, iako su oni istovrsno naelektrisani i kao takvi bi se odbijali. Sa ovakvom vezom atom vodika dobija strukturu atoma helija (He), koji je inertan plin. Sličan slučaj kovalentnog vezivanja kisika u molekulu kisika: ** O** **
+
** **O **
=
** ** O****O ** **
=
O 2
Možemo predstaviti i kovalentno vezivanje dušika u molekul: ** N* **
+
** N **
=
* * N******N * *
= N
Na ovaj način se vežu plinovi u molekule. Lewisovom teorijom kovalentne veze mogu se objasniti strukture mnogih molekula. 194o.g. Sidwick i Powell predočili su VSEPR vezu (valence shell electron pair repulsion). To je teorija o razmještaju elektronskih parova oko središnjeg atoma, veza ovisi o njihovom broju. Kako između elektronskih parova djeluju odbojne elektrostatske sile, oni se u valentnoj ljusci nastoje rasporediti tako da budu što dalje jedan od drugog.
37
I A 21 METALNA VEZA Kristalna struktura metala, razlikuje se od kristala drugih kristalnih tvari. U kristalima metala nalaze se neutralni atomi, ioni I elektroni. Međutim, valentni elektroni nisu vezani za ione (atome), već su slobodni I vrlo pokretljivi. Baš pokretljivošću ovih elektrona objašnjava mnoge osobine metala: - električna provodljivost, - toplotna provodljivost,
38 - sklonost ka mehaničkoj deformaciji. Kod metala ne možemo govoriti o pojedinim molekulima – kristali metala predstavljaju gigantsku molekulu što predstavlja metalnu vezu. Metalna veza postoji samo u krutom I tekućem stanju, dok u plinovitom metali se sastoje od pojedinih čestica, koje su najčešće atomi. Međusobno vezivanje atoma metala u metalnoj vezi možemo predstaviti: (+)
( ) *
( )
*
(+)
( ) *
( ) *
( ) *
(+) *
( )
(+)
* (+)
* (+)
* (+)
( )
( )
(+)
(+)
( )
( )
(+)
(+)
( )
( )
(+) *
(+) *
(+)
( ) *
*
* ( )
(+) *
*
* (+)
( ) *
*
* ( )
(+) *
*
* (+)
( ) *
*
* ( )
(+)
( ) *
( )
(+)
• - elektron (+) – ion ( ) – atom
I A 22 TESTOVI Pažljivo pročitati pitanje, možda i nekoliko puta, pa tek onda pristupiti odgovoru ili rješavanju. Poslije izvršenog testiranja (primjer Test br.1) izvršiti bodovanje čitajući odgovore i rješenja. Svako pitanje predstavlja 10 bodova. Samo ona pitanja, koja se dijele ili je potrebno više odgovora, tako i bodovanje od 10 bodova po pitanju podijeliti na toliki broj dijela jednog pitanja
39 Ako ste odgovorima dobili više od 50 – 60 % od maksimalno mogućih bodova, uspjeh je dovoljan, 60 – 80 % uspjeh je dobar, 80 – 90 % uspjeh je vrlo dobar, više od 90 % uspjeh je odličan. Sada izvršiti analizu rezultata, kontrolirajući svoje rezultate sa rješenjem. Ako je potrebno pročitati još jednom lekciju na koju se odnosi pitanje (na koje nismo pravilno odgovorili). Poslije nekoliko dana ponoviti testiranje uz prethodno pročitan pasus. Izvršiti bodovanje i ponovo analizirati rezultat. Uočit ćete vidan napredak u bodovnom saldu. Za učenike, koji teže najboljoj ocjeni, treba ponoviti testiranje i izvršiti analizu svih 10 testova iz pojedinih odjela. Pribilježiti nerazumljive lekcije, pa ćemo zajedno na satu kemije doći do ispravnog saznanja.
Test broj I A 01. Ime i prezime......................................................................Datum................................... 1. Što je to KEMIJA?. (uvod)........................................................................................................ ....................................................................................................................................10 2. Zakon o održanju mase (A.Lavoisier 1789.g.) glasi:..................................................... ......................................................................................................................................... ........................................................................................................................(IA1) 10 3. Broj, koji govori, koliko puta je prosječna masa nekog elementa , veća od atomske
40 jedinice mase. To je...................................................................................................5 ima oznaku.Koju?.............................................................................................(IA2) 5 4. Koliko treba odvagati olova (Pb) za 2 mola olova (Pb)? (IA5) 10 5. Opća plinska jednadžba glasi.Kako? (IA6) 10 6. Koliko iznosi masa protona?..........................................................................(IA9) 10 7. Max-Planc, postavio hipotezu o kvantima svjetlosti, koja glasi. Kako?.................. ................................................................................................................................... ........................................................................................................................(IA12) 10 8. W.Praut uzima kao etalon najlakši element vodik (H), a Dobereiner. Što?................ .........................................................................................................................(IA15) 10 9. Napiši ionsko vezivanje kalijevog bromida: (IA19) 10 10. Koliko treba uzeti natrijeva hidroksida (NaOH), za neutralizaciju 150 g sumporne kiseline (H2SO4). Reakcija ide :2 NaOH + H2SO4 => Na2SO4 + 2 H2O ukupno bodova .......ocjena........
I A Test broj 02. Ime i prezime.............................................................................Datum........................ 1. Doba obilježeno poznavanjem boja (olovno bjelilo, bakarno zelenilo) dobivanje vina, piva, proizvodnja stakla. To je.Što?.................................................(uvod) 10 2 Zakon stalnih omjera masa (J.Proust, 1799.g.) glasi.Kako?................................ .............................................................................................................................. ..................................................................................................................(IA1) 10 3. Unificirana atomska jedinica mase iznosi. Koliko?.................................(IA3) 10 4. Koliko ima jedinki plina u 15 dm3mol-1?
41 (IA6) 10 5. Što su to izotopi?............................................................................................... ........................................................................................................................(IA10) 10 6.Zakon frekvencije. Tko ga je postavio?.....................................................................5. Napiši formulu................................................................................................(IA12) 5 7. Kako glasi načlelo Berzeliusa,(kod imena kemijskih elemenata).............................. ........................................................................................................................(IA17)10 8.Za ione, koji sadrže isti broj elektrona u omotaču, kaže se da su. Što?.................. .........................................................................................................................(IA19) 10 9. Kristali metala, predstavljaju đinovsku molekulu, što predstavlja. Što?........... .......................................................................................................................(IA21) 10 10. Koliko treba uzeti kalcijevog hidroksida (Ca(OH)2) da bi dobili 90 g kalcijevog sulfata (CaSO4) ? Reakcija ide: Ca(OH)2 + H2SO4 => CaSO4 + 2 H2O 10 ukupno bodova............ocjena...........
I A Test broj 03. Ime i prezime.........................................................................Datum....................... 1. Objasni, što je to "doba alkemije"?............................................................................... ......................................................................................................................................... .........................................................................................................................(uvod) 10 2. Zakon umnoženih omjera masa (J.Dalton, 1803.g.)glasi.Kako?.............................. ......................................................................................................................................... .....................................................................................................................(IA1) 10 3. Izračunaj relativnu molekulsku masu amonijevog klorida (NH4Cl)? 10
42 4. Koliko ima čestica u 1 dm3 kisika (O2)? (IA6) 10 5.Kolika je veličina radijusa jezgra, glede na radijus atoma?................................. .........................................................................................................................(IA9) 10 6. Luis de Broglie je 1923.g. postavio hipotezu. Koju?,................................................. ....................................................................................................................................... .........................................................................................................................(IA13) 10 7.Što je to, elektronska konfiguracija?.............................................................................. .........................................................................................................................(IA14) 10 8.New Landsova teorija oktava. Objasni?......................................................................... ......................................................................................................................(IA15( 10 9. Po Levisu kovalentna veza je takva:.............................................................................. ........................................................................................................................(IA20) 10 10. Koliko treba uzeti klorovodične kiseline (HCl) i natrijevog hidroksida (NaOH) za neutralizaciju 150 g kuhinjske soli (NaCl)? HCl + NaOH => NaCl + H2O 10 ukupno bodova..........ocjena.......
I A Test broj 04. Ime i prezime..........................................................................................Datum............................ 1. Zakon stalnih volumnih omjera (Gay-Lussac, 1809.g.). Kako glasi?........................................ ..................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................(IA1) 10 2. Molarna masa ima koju oznaku?.................................................................................(IA6) 5 molarna masa je.Što?........................................................................................................... ................................................................................................................................................ 5 3. Izračunaj vrijednost R konstante? (IA6) 10 4. Elektronski omotač atoma (IA11). Prva ljuska ima koliko elektrona:...............................5 koliko četvrta ljuska ima elektrona?......................................................................................5
43 5. Elektronski omotač atoma Objasni 1 s1 ............................................................................ ...............................................................................................................................(IA14) 10 6. Tko je prvi postavio tablicu Periodnog sustava elemenata?.................................(IA16) 5 Kada je data prva tablica PSE?............................................................................................5 7. Sve tvari ionske građe, imaju svojstvo stvaranja. Čega?................................................... ..................................................................................................................................(IA19) 10 8.Napiši kovalentno vezivanje kisika u molekul kisika (O2)? (IA20) 10 9. Koliko treba uzeti natrijevog hidroksida (NaOH) da bi dobili 100 g natrijevog nitrata (NaNO3) Reakcija ide NaOH + HNO3 => NaNO3 + H2O 10 10.Koliko ima čestica plina kisika, u čeličnoj boci od 15 dm3, na temperaturi od 200C i pod tlakom od 150000 Pa? 10 ukupno bodova................ocjena................
I A Test broj 05. Ime i prezime..............................................................................................Datum.......... 1. Avogadrov zakon iz 1811.g. glasi. Kako?..................................................................... ......................................................................................................................................... ..........................................................................................................................IA1) 10 2. Tko je dao prvi model atoma?..........................................................................(IA8) 5 Kada je dat prvi model atoma?.....................................................................................5 3. Koji je to izotop vodika (H), kojeg ima 0,02 %?............................................(IA10)10 4. Elektronski omotač atoma. Druga elektronska ljuska ima elektrona. Koliko?...........5 Peta elektronska ljuska ima elektrona. Koliko?...............................................(IA11)5 5. Ridbergova konstanta iznosi. Koliko?...........................................................(IA12)10
44 6. Heisenberg 1925.g. postavlja "princip neodređenosti" koji glasi. Kako?................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................(IA13)10 7. Svaka orbitala u elektronskom omotaču, koliko može primiti elektrona?......(IA1410 8. Kako glasi Mendjeljejev zakon?.................................................................................. ........................................................................................................................................ .................................................................................................................(IA16) 10 9. Radijus aniona uvijek je VEĆI
MANJI od radijusa atoma.
(IA19) 10
10.Koliko treba uzeti grama klorovodične kiseline (HCl) za neutralizaciju 100g natrijevog hidroksida (NaOH)? žReakcija ide HCl + NaOH => NaCl + H2O 10 ukupno bodova...........ocjena.....
I A Test broj 06. Ime i prezime......................................................................................Datum..................... 1. Postojanje neutrona. Tko je dokazao?...........................................................(IA111) 5 Kada je dokazano postojanje neutrona?.......................................................................5 2. Elektronski omotač atoma. Koliko četvrta ljuska ima elektrona?.............................5 A koliko sedma ljuska ima elektrona?.............................................................(IA11) 5 3. Tko je de Broglijevu teoriju matematički dokazao?.................................................5 Kada je dokazao de Beoglijevu teoriju?....................................................(IA12) 5 4. Koji kemijski element su otkrili neovisno tri znanstvenika u tri različita dijela svijeta istovremeno?................................................................................(IA17) 10
45 5. 1940.g. Sidwick i Powell dali su teoriju o. Čemu?................................................... ....................................................................................................................(IA20) 10 6.Pokretljivošću elektrona u valentnoj ljusci, objašnjavaju se mnoge osobine metala. Koje?............................................................................................................................. ............................................................................................................(IA21) 10 7. Volumen nekog plina iznosi 50 dm3, pri temperaturi od 370C. Koliki će biti volumen pri 900C, ako je tlak konstantan? 10 8.Koliko treba odvagati aluminija (Al) za 1 mol aluminija (Al)? 10 9. Ako odvagnemo 20 g sumporne kiseline (H2SO4), koliko procentualno (%) imamo svakog kemijskog elementa ponaosob u tom spoju? 10 10.Volumen nekog plina u čeličnoj boci od 10 dm3 i tlaku od 100 kPa. Koliki će biti tlak, ako se plin pretoči u bocu od 15 dm3? 10 ukupno bodova...........ocjena............
I A Test broj 07. Ime i prezime....................................................................................Datum....................... 1. Iz povijesti kemije. "Rimsko doba" krasi. Što?....................................................... ...................................................................................................................(uvod)10 2. Kako je nastala stehiometrija?................................................................................ ................................................................................................................................. ...............................................................................................................(IA7) 10 3. Izračunaj relativnu molekulsku masu modre galice (CuSO4 x 5 H2O)? 10 4. Što je to pozitron?.................................................................................................... ....................................................................................................................IA9) 10
46 5. Za 114 kemijskih elemenata, poznato je izotopa. Koliko?...................(IA10)10 6.Nastavi: DELTA E =
10
7.Kolika je masa plina u čeličnoj boci od 30 dm3 na 250C, i tlaku od 150 kPa? 10 8.Koliko treba odvagati platine (Pt) za 2,5 mola platine (Pt)? 10 9.Koliki je tlak plina vodika (H2) volumena 16 cm3 na temperaturi od 25oC s masom od 40 g? 10 10. Izračunaj relativnu molekulsku masu amonijevog sulfata ((NH4)2SO4)? 10 ukupno bodova..............ocjena........
I A Test broj 08. Ime i prezime..................................................................................Datum...................... 1. Što je to Avogadrov broj?...........................................................................................5 a što Avogadrova konstanta?.........................................................................(IA10) 5 2. Preko kojeg atomskog broja su kemijski elementi umjetno dobiveni?............(IA9)10 3. Što su to:izobari?.......................................................................................................... ,.......................................................................................................................(IA10)10 4. Elektroni su oko jezgra raspoređeni po ljuskama, koje se označuju. Kako?........... .......................................................................................................................(IA11) 10 5. Objasni Paolijev princip?............................................................................................
47 ........................................................................................................................................ ..............................................................................................................(IA14) 10 6. Vjerojatnost nalaženja elektrona, prikazuje se oblakom točkica, kojeg zovemo. Kako?....................................................................................................(IA15) 10 7. Mendjeljejeva tablica Periodnog sustava elemenata ima horizontalne nizove :...... ................................................................................................................................5 i vertikalne stupce:...................................................................................(IA16) 5 8.Koliko treba odvagati srebra (Ag) za 0,5 mola srebra (Ag)? 10 9. Koliki je tlak u čeličnoj boci kisika (O2) od 30 dm3 na temperaturi od 150C, ako u boci ima 17 kg kisika ? 10 10.Koliku masu ima 2 mola broma (Br)? 10 ukupno bodova.........ocjena.........
I A Test broj 09. Ime i prezime....................................................................................Datum....................... 1. Početak početka (osnovna čestica) za Talesa iz Mileta je. Što?..............................5 a za Empedoklesa i Aristotela je. Što?...............................................................(uvod)5 2. Nabroji 2 kemičara, dobitnici Nobelove nagrade, koji su djelovali i u Zagrebu? .........................................................................................................................(uvod) 10 3. Stacionarno stanje je strogo određeno energetsko stanje.
DA
NE
(IA12)10
4. Objasni "Hundovo pravilo":....................................................................................... ........................................................................................................................................ .................................................................................................................(IA14) 10 5. Konfiguracija u kojoj su sve orbitale jedne ljuske popunjene kao u neona (Ne)
48 zovu se. Kako?.........................................................................................(IA14) 10 6. Metalna veza, postoji samo u kojem agregatnom stanju?........................(IA21)10 7.Ako odvagnemo 12 gkalcijevog karbonata (CaCO3), imamo kalcija (Ca) u gramima.Koliko?.........................................................................................................5 kalcija (Ca) u procentima. Koliko?..............................................................................5 8. 1 mol nekog plina ima volumen od 22,4 dm3 a ima jedinki. Koliko? 10 9. Kolika je masa 10 dm3 vodika (H2), zasićenog vodenom parom pri 300C, ako je ukupni tlak 10 kPa? 10 10. Kolika je masa vodene pare, pri 1000C i tlaku od 1o kPa? 10 ukupno bodova...........ocjena...........
I A Test broj 10. Ime i prezime................................................................................Datum.......................... 1. Riječ kemija potiče od. Čega?..................................................................................... .....................................................................................................................(uvod) 10 2. Elektronske konfiguracije su odgovorne za kemijske sličnosti kemijskih elemenata, koje pripadaju istoj skupini Periodnog sustava elemenata. DA NE 10 3. I skupinu Periodnog sustava elemenata zovemo. Kako?.........................................2 II skupinu PSE zovemo.Kako?..................................................................................2 XVI skupinu PSE zovemo. Kako?............................................................................2 XVII skupinu PSE zovemo.Kako?............................................................................2 XVIII skupinu PSE zovemo. Kako?..........................................................................2 4. Poznaješ li neke kemijske elemente, koji su poznati iz davnina, pa se ne zna tko ih je otkrio:..............................................................................................IA17) 10
49 5. Prema suvremenoj predodžbi. Koji mogu biti tipovi kemijskih veza:..................... ................................................................................................................(IA18) 10 6.Koliko treba odvagati antimona (Sb) za 1 mol antimona (Sb)? 10 7.Ako odvagnemo 12 g amonijeva nitrata(NH4NO3), bit će u masi i procentima svih elemenata ponaosob u spoju. Koliko? 10 8. Izračunaj masu klora (Cl) ,koji se nalazi u čeličnoj boci od 0,25 dm3, ako je temperatura od 150 C i tlak od 1 bahra ? 9.Koliki je maseni udio kalcijevog karbida (CaC2)), koji po 1 kg razvija 150 dm3 etina : CaC2 + 2 H2O => C2H2 + Ca(OH)2 10 10. Koliko mola sadrži 2 dm3 bilo kojeg plina, pri normalnim uvjetima? 1o ukupno bodova.................ocjena...........
I A 23 ODGOVORI I RJEŠENJA I A TESTOVA Test br.01. 1.To je znanost, koja se bavi proučavanjem tvari i promjenama tvari, to je eksperimentalna znanost bod 10 ostv...... 2. Ukupna masa tvari, koje sudjeluju u kemijskoj reakciji. ne mijenja se tijekom kemijske reakcije 10 ....... 3.Relativna atomska masa, .........................................5 Ar ................................................................................5....... 4. 414,4 g Pb..................................................................10...... 5. pV = nRT..................................................................10...... 6. 1,67 x 10-27kg.............................................................10...... 7. Energija se može emitirati ili apsorbirati, samo u
50 paketima najmanje količine energije od E = hV..........10..... 8. Po tri kemijska elementa sa sličnim kemijskim osobinama u triade (Cl,Br,J)........................................10..... 9. K* + Br******* => KBr...............................................10...... 10. 122,3 g NaOH............................................................10..... ukupno bodova 100........
Test br.02. Odgovori i rješenja 1. Egipatsko doba............................................................10....... 2. Kemijski elementi se međusobno spajaju u stalnim masenim odnosima, tako da je sastav svakog spoja stalan...........................................................................10....... 3. 1,66 x 1o-27kg............................................................10...... 4. 4,03 x 1023 ...............................................................10...... 5. Izotopi su atomi elemenata određenog rednog broja (atomskog broja), koji se međusobno razlikuju u atomskim masama.............................................................10..... 6. Niels Bohr.....................................................................5...... Delta E = hV...............................................................5..... 7. Skraćeno ime (simbol) kemijskih elemenata se sastoji
51 od velikog početnog i ako ima drugog malog slova skraćenice latinskog imena kemijskog elementa..........10..... 8. Izoelektronski.................................................................5..... N---, O--, F-, Na+, Mg++, Al+++.........................................5..... 9. Metalnu vezu..................................................................10.... 10. 48,89 g Ca(OH)2 ..........................................................10.... ukupno 100.........
TEST br.03. ODGOVORI I RJEŠENJA 1. Doba, kada se pokušalo pronaći zlato (Au) iz neplemenitih metala, doba procvata umjetnosti i dr .....bod 10 ....... 2. Ako dva kemijska elementa čine međusobno više spojeva, onda se mase jednog kemijskog elementa, koje se spajaju sa određenom masom drugog kemijskog elementa, odnose kao mali cijeli brojevi..................................10....... 3. 53,48 g.............................................................................10...... 4. 2,6 x 1022 ........................................................................10...... 5. 10000 puta manji.............................................................10...... 6. Da bi elektroni morali da se ponašaju i kao val i kao čestica...................................................................................10...... 7. To je raspodjela elektrona u nekom atomu, po ljuskama
52 podljuskama i orbitalama...................................................10...... 8. Poslije svakog sedmog kemijskog elementa, dolazi osmi kemijski element s sličnim osobinama..............................10..... 9. Atomi se mogu vezati, tako da vezivi elektroni ostanu zajednički za oba atoma, stvarajući vezivi elektronski par, pri čemu se ne mijenja naelektrisanje pojedinih atoma..................................................................................10..... 10. 93,60 g HCl i 102,67 g NaOH.......................................10..... ukupno
100......
TEST br. 04. ODGOVORI I RJEŠENJA 1. Pri istoj temperaturi i tlaku volumeni plinova koji međusobno reagiraju ili nastaju, odnose se kao mali cijeli brojevi.....................................................................10....... 2. n.........................................................................................5....... a to je ona količina tvari, definirane kemijske formule koja sadrži isto toliko jedinki, koliko ima atoma u točno 0,012 kg izotopa 12C...........................................................5...... 3. RH = 1,007 x 10 7m-1........................................................10..... 4. 2 elektrona (e-)....................................................................5..... 32 elektrona (e-)..................................................................5..... 5. redni broj ljuske => 1 s 1 => broj elektrona u podljusci označava podljusku ..................................10......
53 6. Dmitrij Ivanovič Medjeljejev ............................................5...... 1869.g. ...............................................................................5...... 7. kristala................................................................................10..... 8. O****** +******O = O2 ....................................10..... 9. 74,14 g NaOH.....................................................................10.... 10. 14,78 g..............................................................................10..... ukupno
100.....
TEST br. 05. ODGOVORI I RJEŠENJA 1. Jednaki volumeni različitih plinova, pri istoj temperaturi i tlaku, sadrže jednak broj čestica.......................................10..... 2. Rutherford...........................................................................5..... 1911.g. ..............................................................................5..... 3. deuterij (D)........................................................................10.... 4. 8 elektrona (e-)....................................................................5..... 50 elektrona (e-)...................................................................5..... 5. 1,007 x 10 7m-1....................................................................10.... 6. Upravo zbog dvojne prirode elektrona (e-) i val i čestica nije moguće istovremeno odrediti njegovu brzinu, odnosno impuls (mV) i položaj u prostoru.........................................10.... 7. 2 elektrona (e-), ali suprotna spina.....................................10.... 8. Osobine kemijskih elemenata su funkcije njegovog mjesta u tablici Periodnog sustava elemenata......................10.... 9. Veći.....................................................................................10.... 10. 91,12 g HCl.......................................................................10....
54 ukupno
100.....
TEST br. 06. ODGOVORI I RJEŠENJA 1. Chadwick.........................................................................5........ 1932.g............................................................................5........ 2. 32 elektrona (e-)..............................................................5....... 98 elektrona (e-)..............................................................5........ 3. Schredinger......................................................................5........ 1926.g................................................................................5....... 4. Bor (B)............................................................................10....... 5. VSPER - razmještaj elektronskih parova oko središnjeg atoma................................................................................10...... 6. Električna provodljivost, toplotna provodljivost,sklonost ka mehaničkoj deformaciji...............................................10...... 7. 121,6 dm3.........................................................................10..... 8. 26,98 g Al.........................................................................10..... 9. vodika (H2) = 2 % , sumpora (S) = 32,6%, kisika (O2) = 65,3 %....................................................................10..... 10. 66,66 kPa........................................................................10......
55 ukupno 100.......
TEST br. 07. ODGOVORI I RJEŠENJA 1. Početak eksperimentalnog ispitivanja, dobivaju čiste metale i čiste slitine (legure), poznaju gips, vapno, kožu škrob, sodu, destilaciju, sublimaciju.................................10....... 2. 1794.g. Rihter, po grč.riječi - stojhejon- prvi pokušaj. To je kemijsko računanje, za dio kemije koji pronalazi formule..................................................................................10....... 3. 249,66 g CuSO4x 5 H2O..................................................10....... 4. Subatomska čestica koja odgovara u naboju elektronu, ali suprotnog (+) naboja...................................................10...... 5. 1200 ................................................................................10..... 6. DELTA E = hV = h c RH ( 1 / n2 gornji - 1 / n2 donji) 10.... 7. 9,06 kg..............................................................................10...... 8. 487,75 g platine (Pt).........................................................10...... 9. 6121,75 k Pa.....................................................................10...... 10. 132,14 g..........................................................................10......
56
TEST br.08. ODGOVORI I RJEŠENJA
1. 6,022 x 1o23 molekula, atoma, iona ili elektrona ..........5...... 6,o22 x 1023mol-1 čija je jedinica mol-1..........................5.,... 2. preko atomskog broja (rednog) 92.................................10.... 3. To su izotopi sa istim masenim brojevima.....................10.... 4. 1,2,3,4,5,6,7 ili K,L,M,N,O,P,Q.....................................10.... 5. Svaka orbitala može primiti samo dva elektrona (e-) koji imaju suprotan spin...................................................10 6. Elektronskim oblakom...................................................10..... 7. Periode............................................................................5..... skupine............................................................................5..... 8.53,95 g ...........................................................................10..... 9. 84,78 kPa.......................................................................10..... 10. 159,8 g ........................................................................10.....
57 ukupno 100........
TEST br. 09. ODGOVORI I RJEŠENJA 1. Voda.............................................................................5........ voda, vatra, zrak i zemlja...............................................5....... 2. Prelog i Ružička.............................................................10.... 3. DA ..............................................................................10..... 4. Elektroni se u p,d,f orbitalama razmještaju tako, da broj nesparenih elektrona (e-) s paralelnim spinom bude maksimalan...........................................................10...... 5. Konfiguracija "zatvorene ljuske"..................................10..... 6. Krutom i tekućem agregacijskom stanju........................5..... pojedinih čestica, koje su najčešće atomi........................5..... 7. 40,08 g ili 40 % kalcija (Ca)...........................................4.... 12,00 g ili 11 % ugljika (C)..............................................3..... 48 g ili 44,4 % kisika (O2).................................................3....
58 8. 6,022 x 1023 , 8,52 mola kisika (O2).............................10..... 9. 0,08 g vodika (H2).........................................................10.... 10. 80,17 g .......................................................................10..... ukupno
100......
TEST br.10. ODGOVORI I RJEŠENJA 1. Od arapske riječi hem- Egipat...................................10......... 2. NE.............................................................................10........ 3. Alkalijski metali.........................................................2......... zemnoalkalijski metali.................................................2........ kisikova skupina PSE.....................................................2...... halogeni elementi............................................................2..... inertni (plemeniti)plinovi................................................2..... 4. Ugljik(C), sumpor(S).....................................................10..... 5. Ionska, kovalentna i metalna..........................................10.... 6. 121,8 g antimona (Sb).....................................................5..... 627 g polonija (Po)..........................................................5..... 7. 28,o2 g ili 35 % dušika (N2).................................................................. 4..... 4,03 g ili 5 % vodika (H2)................................................3..... 48,00 g ili 59,67 % kisika (O2)........................................3..... 8. 0,75 g ............................................................................10..... 9. 42 % kalcijevog karbida (CaC2)....................................10..... 10. 7,4 x 1023mol-1 ...........................................................10..... ukupno
100.......
59
I B 1 DISPERZNI SUSTAVI Pod disperznim sustavom, smatra se sustav od dvije ili više faza, od kojih je jedna (disperzna faza) fino razrjeđena u drugoj (disperzno sredstvo). I disperzna faza i disperzno sredstvo, mogu biti kruti (s), tekući (l), ili plinoviti (g). Primjer: * krute tvari, koje lebde u plinu - DIM, * kapljice tekućine u nekom plinu - MAGLA, * mjehurići plina u tekućini - PJENA, * kapljice tekućine u nekoj drugoj tekućini - EMULZIJA, * čestice krutih tvari u nekoj tekućini - SUSPENZIJA, Disperzni sustavi mogu biti: * grubo-disperzni sustavi, * koloidno-disperzni sustavi, * molekularno-disperzni sustavi.
60
I B 2 TYNDALOV FENOMEN Ako se molekularno-disperzni sustav gledan prostim okom, vidi kao potpuno bistra tekućina (l) - govorimo o "pravoj otopini". Ako je promjer krute tvari (s) veći od 10-5 cm, tako da čestice nisu vidljive čak niti pod mikroskopom, takav sustav nazivamo koloidnom otopinom ili solom. Ako se kroz koloidnu otopinu pusti zraka svjetlosti, ona će kroz koloidnu otopinu biti ocrtana. Ovu pojavu možemo opaziti: ako sunčeva zraka pada u tamnu sobu, ispunjenu prašinom ili u kinu zraka koja prenosi sliku - ocrtana je svom dužinom. Ovu pojavu je 1857.g. otkrio M.Faraday, a istražio J.Tyndall. To je pojava raspršavanja svjetlosti na česticama koloidnih dimenzija. Prava otopina ne pokazuje Tyndalov fenomen. slika Tyndalov fenomen
61
I B 3
OSMOZA
Zakon osmotskog tlaka, koji vrijedi za "prave otopine": pV = n R T ili pV = cRT
c = koncentracija otopine
može se primjeniti i na koloidne otopine, kao i na suspenzije. Osmotski tlak koloidnih otopina u usporedbi s "pravim otopinama" neznatan je, jer je koloidna otopina milion puta manja od "prave otopine" Osmotski tlak je hidrostatski tlak, pri kojem je brzina prijelaza molekula otapala iz otopine kroz polupropusnu membranu jednaka. Osmoza je spontan proces, pri kojem molekule otapala prolaze kroz polupropusnu membranu iz razrjeđenije otopine u koncentriraniju otopinu. Kod stalne temperature, osmotski tlak ovisi samo o molarnoj koncentraciji otopine, a to znači da osmotski tlak ovisi samo o broju čestica otopljene tvari. Osmotski tlak pojedinih sokova u organizmu (krvi), točno je određen (78o kPa). Lijekovi, koje dobivamo kroz injekcije u žile sadrže osmotski tlak, kao u našoj krvi U protivnom, došlo bi do poremećaja, pa i do smrti. Potrebno je često da 2 otopine
62 2 različitih tvari imaju jednake osmotske tlakova. Za takve otopine kažemo da su IZOTINIČNI. Pojava neprisiljenog gibanja iona u otopini, kaja ima za posljedicu izjednačavanje koncentracija, zovemo DIFUZIJA.
I B 4
DIJALIZA
Dijaliza se upotrebljava za odjeljivanje koloidnih otopina (koloidno otopljene tvari)., od "prave otopine", pomoću ultrafiltera (ili životinjske, ili biljne ili umjetne membrane). Metoda se zasniva da koloidne čestice ne mogu proći kroz polupropusnu membranu, a ioni mogu. Dijaliza se praktički upotrebljava kod pročiščavanja krvi, kod bolesti bubrega. slika : dijaliza
63
i B 5
KOLOIDI
Naziv koloidi dao je engl.kemičar T.Graham. Hidrofobni koloidi : to su hidroksidi metala, željezni hidroksid Fe(OH)3 i aluminijev hidroksid (Al(OH)3. Ovi koloidi se odnose na sposobnost adsorpcije, pa je time nastalo elektrostatsko odbijanje, koje sprečava udruživanje čestica i tako uvjetuje stabilnost koloidnih čestica - solova. Hidrofilni koloidi imaju težnju da adsorbiraju molekule vode, koje potom sprečavaju spajanje koloidnih čestica u veće čestice. Ovo nakupljanje vode (H2O) može ići do stvaranja gela. Na stabilnost otopljenih tvari, više utiče molekula vode (H2O), (hidratacija), nego elektrostatski naboj. Zaštitno djelovanje gelova upotrebljava se i iskorištava pri izradi fotografskog materijala, jer sprečava koaguliranje. Prirodni koloidni sustavi su mlijeko, magla, razna vlakna. Disanje, izmjena tvari u stanicama, asimilacija, vrši se preko koloida. Minerali, koje biljke crpe iz zemlje ne ipiru se oborinama, jer su u koloidnom stanju u slojevima zemlje.
64
Tako koloidi su uzroci procesima bez kojih ne bi bilo života u prirodi. Koloidni sustavi imaju ogromnu ulogu u tehnološkim procesima, kod proizvodnje, plastičnih masa (PVC, nylon, bakelit) ubrajaju se u koloide , jer molekule tih tvari, imaju koloidne dimenzije. Foto-procesi se odvijaju uz potporu koloida (AgBr). Bojenje tkanina se vrši u koloidnim otopinama Ljepila možemo ubrojiti u kolidne tvari. Staklo i porculan su koloidne tvari. Isto tako koloidi su veziva sredstva ugrađevinarstvu ( cement). Hidrofobni koloidi (željezni hidroksid Fe(OH)3, aluminijev hidroksid (Al(OH)3), zovu se SOLOVI. Odnosi se na sposobnost adsorpcije, pa time nastalo elektrostatsko odbijanje, koje sprečava udruživanje čestica i tako uvjetuje stabilnost koloidne čestice - solova. Hidrofilni koloidi imaju težnju da adsorbiraju molekule vode, koja potom sprečava spajanje koloidnič čestica u veće čestice. Ovo nakupljanje vode (H2O), može ići sve do stvaranje GELA. Zaštitno djelovanje gelova upotrebljava se i iskorištava pri izradi fotografskog materijala, jer sprečava KOAGULACIJU.
65
I B 6 EMULZIJA Mlijeko je najpoznatija emulzija. Mlijeko je bijelo, a ne prozirno, jer sadrži mnogo sićušnih čestica masti. Mast se u vodi ne otapa. Kazein u mlijeku, takođe sprečava izdvajanje masti. Kazein djeluje kao emulgator - stabilizator masti. Emulgatori imaju veliku primjenu u: - farmaceutskoj industriji, - kozmetičkim preparatima, - industriji boja i lakova, - prehrambenoj industriji. Upotrebljavaju se da stabiliziraju kozmetičke preparate i lijekove, boje i prehrambene proizvode.
66
I B 7 VRELIŠTE I LEDIŠTE OTOPINA Temperatura, pri kojoj tlak pare raste, više čestica ima dovoljno energije da savlada napetost površine i prijeđe u parnu fazu. Temperatura pri kojoj se tlak pare tekućine (l) izjednači s tlakom pare iznad tekućine, naziva se - VRELIŠTEM. Normalno vrelište je pri tlaku od 101 kPa. Temperatura pri kojoj su tekućina (l) i kruta tvar (s) u ravnoteži, naziva se - LEDIŠTE. Tako živa (Hg) ima vrelište na 35ooC, voda na 100oC, benzen na 80oC, eter na 35oC itd. Za razrjeđene otopine sniženje točke ledišta i povišenje točke vrelišta proporcionalno je molarnoj koncentraciji otopine. Kostante sniženja ledišta, zovu se - KRIOSKOPSKE konstante (KK). Konstante povišenja točke vrelišta zovu se EBULIOSKOPSKE konstante (Ke). Tako imamo formulu: DELTA t = K mB / mA . mB DELTA t => povišenje vrelišta ili sniženje ledišta K => KK =>Ke - kriskopska i ebulioskopska konstanta
67
I B 8 FORMULA SPOJA - KEMIJSKA REAKCIJA Kemijskom formulom označavamo određenu vrstu tvari. Tako razlikujemo: - empirijska formula prikazuje omjer pojedinih kemijskih elemenata u molekuli, - "prava" kemijska formula, prikazuje vrstu i broj atoma, koji grade molekulu, - molekulska formula se dobije zbrajanjem atomskih masa, pojedinih kemijskih elemenata u spoju ili molekuli. - strukturna kemijska formula prikazuje, kako su atomi međusobno povezani u molekulu. Tipičan primjer je benzen: ima empirijsku formulu (CH), "pravu"formulu (C6H6), a strukturnu ( Primjer 2.: Izračunaj % sastav kalcija (Ca) u gipsu (CaSO4 x 2 H2O): 1 x Ar(Ca) = 40,08 1 x Ar(S) = 32,07 4 x Ar(O) = 64,00 4 x Ar(H) = 4,03 2 x Ar(O) = 32,00 ukupno 172,18 Ako odvagamo 172,18 g gipsa (CaSO4x2H2O) imat ćemo: 40,08 g kalcija (Ca), 32,07 g sumpora )S), 64,00 g kisika (O),
68 36,03 g vode (H2O). Maseni udio kalcija (Ca) u spoju je:
w(Ca) = M(Ca) / M (CaSO4 x 2H20) = Mr(Ca) / Mr(CaSO4 x 2H2O) = => 40,08 / 172,18 = 0,2328 = 23,28 % Primjer 3: Izračunaj formulu spoja, koji sadrži 25 % Ca, 12,84 % S, 25,63 % O i 36,08 % H: n(Ca) = m(Ca) / M (Ca) = 25,45 / 40,08 = 0,635 mol n(S) = m(S) / M(S) = 12,84 / 32,07 = 0,40 mol n(O) = m(O) / M(O) = 25,63 / 16,00 = 1,60 mol n(H2O) = m (H2O) / M(H2O) = 36,00 / 18,00 = 2,00 mol Dijelimo s najmanjim iznosom: N(Ca) : N(S) : N(O) : N(H2O) => 0,4 / 0,4 : 0,4 / 0,4 : 1,6 / 0,4 : 2 : 0,4 => => 1 : 1 : 4 : 5 = CaSO4 x 5 H2O Kemijske reakcije ili kemijske promjene, predstavljaju KEMIJSKE JEDNADŽBE. Potrebno je pridržavati se naputaka za pisanje kemijske jednadžbe i to:
69
1. lijevo u jednadžbi su reaktanti, a desno produkti, 2. svi kemijski elementi, koji se nalaze na jednoj strani jednadžbe , moraju se nalaziti i na drugoj strani. To je neuništivost kemijskih elemenata pri kemijskim promjenama, 3. broj atoma pojedinih elemenata, mora biti jednak na objema stranama jednadžbe tj. ukupna masa s jedne strane jednadžbe mora biti jednaka ukupnoj masi s druge strane jednadžbe. To je neuništivost tvari. Znak jednakosti kod kemijskih jednadžbi, odnosi se samo na održanje energije kemijskog elementa, njegovoj količini, ali nikako se ne odnosi na jednakost samih supstanci, na obje strane jednadžbe. Pri kemijskim reakcijama, neke tvari pojedinačno iščezavaju, a nove se stvaraju. Primjer: 2 H2 + O2 = 2 H2O Vode nije bilo prije pomenute kemijske promjene, ali se ona stvorila, kao posljedica kemijske promjene. Od tri molekule (2 vodika i 1 kisika) nastale su dvije molekule vode. Ipak osnovne tvari nisu iščezle, niti po vrsti, niti po količini. U kemijskoj jednadžbi, ne može se kao u matematici, lijeva strana premjestiti na desnu, a desna na lijevu. Takva u obrnutom redu pisana jednadžba predstavlja sasvim drugu kemijsku promjenu. 2 H2O = 2H2 + O2 Ova bi jednadžba predstavljala prijelaz vode u praskavi plin, dok je:
70
2 H2 + O2 = 2 H2O predstavlja sjedinjenje (sintezu) kisika i vodika u vodu. Razlaganje vode na sastojine, može se izvesti jakim zagrijavanjem vodene pare, a kemijsko sjedinjavanje (sinteza) vodika i kisika može se izvesti, ako smjesu reaktanata zagrijemo ili kroz nu propustimo električnu varnicu. Iz kemijske jednadžbe možemo pročitati i masene odnose, po kojima se vrši kemijska promjena. Iz reakcije (2H2O + O2 = 2H2O) čitamo da 2 mola vodika (4 g) i 1 mol kisika (32,0 g), daju 2 mola vode (36,0 g). Iz ove reakcije možemo dobiti odnose: 1. koliko se može dobiti grama vode sa 1 g vodika? 4 g vodika daje => 36 g vode 1 g vodika daje => X g vode X = 9 g vode 2. koliko se dobilo vode sa 1 g kisika? 32 g kisika (1 mol) => 36 g vode 1 g kisika => X g vode X = 1,125 g vode 3. koliko bi se grama trebalo uzeti, vodika, da bi se dobilo 1 g vode? 36 g vode se dobije sa 4 g vodika 1 g vode se dobije sa X g vodika X = 0,111 g vodika za 1 g vode Isto tako možemo napisati i za kisik:
71
36 g vode se dobije iz 32 g kisika 1 g vode se dobije iz X g kisika X = 0,888 g kisika za 1 g vode Iz formule možemo vidjeti da u 18 g vode ima 2 g vodika i 16 g kisika. Koliko grama vodika dolazi na 100 g vode? 18 g vode ima 2 g vodika 100 g vode ima X g vodika X = 11,1 g ili 11,1 % vodika. Koliko grama i procenata kisika dolazi na 100 g vode? 18 g vode ima 16 g kisika 100 g vode ima X g kisika X = 88,9 % Poznavanje kemijske formule tvari, omogućuje da izračunamo maseni udio svakog pojedinog elementa u spoju ili procentni sastav. Poznavanje masenog udijela pojedinih eklemenata u spoju, omogućava da se izračuna empirijska formula spoja. Kemijska reakcija - to je proces u kojemu se pregrupiraju kemijske veze, pri čemu nastaju nove tvari. Takva reakcija je reakcija spajanja ili SINTEZE (grč. sintitheum - spajati). Kemijske reakcije pri kojima iz jedne tvari nastaju dvije ili više novih tvari zovemo rastavljanje ili ANALIZA (grč. analie enin - rastavljati). Analiza uz potporu električne struje zove se ELEKTROLIZA.
72
Kemijske reakcije u prirodi i industriji, veoma su česte. Osim sinteze i analize, postoje i druge vrste kemijskih reakcija. Kemijske reakcije se odvijaju svud oko nas. Primjer: zapalimo drvo, ono gori i izgori, a nastali pepeo je nova tvar. Sok od grožđa pređe vrenjem u vino, komad željeza korodira na vlažnom zraku itd. Da bi smo našli formulu spoja, potrebno je znati procentni sastav spoja, njegovu masu, atomsku masu elementa (Ar). Kemijskom formulom, označavamo određenu vrstu tvari. Posebnu razliku uočiti: empirijska formula prikazuje omjer pojedinih elemenata u molekuli, a strukturna formula pokazuje i kako su atomi međusobno vezani.
73
I B 9 REAKCIJE RASTAVLJANJA TVARI To su postupci, koji omogućuju analizu tvari. - mrvljenje krutih tvari drobilicama ili mlinovima, - filtracija gdje se odjeljuju neotopljene krute tvari (s) od tekućina (l), - sušenje - odjeljujemo vlagu od neke krute (s) tvari, - isparavanje (hlapljenje) - gdje se otopljene krute (s) tvari odjeljuju od otapala, - prekristalizacija je izlučivanje otopine u obliku kristala, - sublimacija je prelaženje krute tvari (s) u plinovito stanje (g) bez taljenja, - ultrafiltracija gdje se odvaja koloidna faza od sredstva, - elektroforeza. To je gibanje iona određenim smjerom prema pozitivnoj (+) ili negativnoj (-) elektrodi, - koagulacija je prijelaz sola u grubo-disperzni sustav, - postkrepicitacija ili sutaloženje. To je metoda odjeljivanja naglim taloženjem
74 I B 1O pH VRIJEDNOST pH vrijednost je mjera kiselosti. To je negativni logaritam koncentracije oksonijevih iona ili pH = - log ( c(H+) / mol dm-3) Isto tako možemo reći da je pOH negativan logaritam množinske koncentracije hidroksilnih iona: pOH = - log (c(OH)- / mol dm-3 Skala kiselosti ili pH skalu možemo prikazati: O 1
1 -1 10
2
3
4
5
6
7
8
9 10
11
12
13
-2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 -10 -11 -12 -13 -14 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
Za kemijski čistu vodu pri 25oC pH = 7. U tom položaju pH skala ne pokazuje ni kisela niti bazna svojstva, pa kažemo da u tom položaju spojevi niti su kiseli niti bazni. pH = 7 je neutralna sredina. Tako imamo poredak po jačini kiselosti:
14
75 -
pH pH pH pH pH pH pH pH pH pH pH pH pH pH
= O - 1,5 (HCl i želudčana kiselina) = 2 (sok od limuna) = 2,5 (ocat) = 3 (sok od naranče) = 3,5 (vino) = 4 (sok od rajčice) = 5 (crna kava) = 6 (urin) = 6,8 (mlijeko) = 7 (destilirana voda) = 7,4 (krv) = 10,5 (vapneno mlijeko) = 11,9 (amonijak) = 13-14 (natrijev hidroksid)
Mjera kiselosti se rabi za ispitivanje kakvoće tla, kiselina , baza, soli i ostalih tvari, ljudske tekućine itd. Koliko je važno voditi računa o mjeri kiselosti. Samo jedan primjer od mnogih: Ako bi se promjenio pH ljudske krvi samo za o,5 nastupila bi smrt. Za brzo određivanje jakosti kiselosti najpogodniji je univerzalni indikatorski papir, a za točno određivanje kiselosti rabi se aparat - pH metar.
I B 11 KISELINE
76 Prema definiciji S.Arrheniusa (švedski kemičar) kiseline su tvari, koje u vodenim otopinama povećavaju koncentraciju vodikovih (oksonijevih)iona. Prema N.Bronstedu kiseline su tvari, koje mogu dati proton nekoj drugoj tvari. Po ovoj teoriji kiseline su proton-donori. Kiseline mogu biti jednoprotonske, dvoprotonske, i višeprotonske. Jednoprotonske imaju jedan atom vodika, dvoprotonske dva atoma vodika, a višeprotonske više od dva atoma vodika. Kiseline uglavnom nastaju reakcijom nemetalnog oksida i vode, sintezom vodika i nekog nemetala, utjecajem jedne kiseline na sol druge kiseline: - SO3 + H2O => H2SO4 - H2 + Cl2 => 2 HCl - 2 NaCl + H2SO4 => Na2SO4 + 2 HCl Skoro svi elementi, kako metali, tako i nemetali jedine se s kisikom i daju odgovarajuće okside (Na2O, CaO, Fe2O3, SO2, CO2, P2O5 i dr.). Neki oksidi u reakciji sa vodom reagiraju burno, neke treba ugrijati da bi došlo do reakcije, a neki ne grade neposredno spojeve s kisikom:
SO2 + H2O => H2SO3
ili
77 CO2 + H2O => H2CO3 CaO + H2O => Ca(OH)2 CO2 + 2NaOH => Na2CO3 Tako razlika između kiselih i baznih oksida daje i različite produkte. Međutim ima i amfoternih oksida (koji se ponašaju i kao kiselina i kao baza). Tipičan primjer je cinkov oksid (ZnO), koji gradi Zn(OH)2 (kada djeluje kao baza, ili H2ZnO2 kada djeluje kao kiselina. Kiseline čine važnu grupu spojeva. Zajedničke osobine kiselina su: - vodene otopine kiselina provode električnu struju, - kiselog su okusa, - modri lakmus papir se oboji u crveno, - pozitivan oksonijev ion se može zamijeniti ionom metala, - stvaraju soli, uz oslobađanje vodika . Po jakosti kiseline možemo svrstati: - JAKE KISELINE HClO4 (perklorna) H2SO4 (sumporna kiselina) HJ (jodovodična kiselina) HCl (klorovodična) HNO3 (dušićna kiselina )
- SLABE KISELINE H2SO3 (sumporasta kiselina)
78 H3PO4 (fosforna kiselina) HF (fluorovodična kiselina) HNO2 (dušikasta kiselina) CH3COOH (octena kiselina) - VEOMA SLABE KISELINE H2CO3 ( ugljična kiselina) HClO (hipoklorasta kiselina ) HCN ( cijanovodična kiselina) H2S (sumporvodična kiselina) H2O (voda) Jedno veoma važno upozorenje, kod vršenja kemijskog pokusa ukojem nam kao reaktant sudjeluje kiselina. Voditi računa o jačini i koncentraciji kiselina. Jedno zlatno pravilo glasi: " nikada ne sipati vodu u kiselinu (VUK) nego oprezno dolijevati kiselinu u vodu KUV).
I B 12 BAZE ili LUŽINE
79 Baze su spojevi, koji sadrže hidroksilne ione. Crveni lakmus papir modre. Baze imaju lužnat okus na sapun. Otuda ima lužine. Vodene otopine provode električnu struju. Kao što je za kiseline bitan oksonijev ion (H3O+), tako je za baze karakterističan hidroksilni ion (OH-). Baze nastaju: - uticajem nekih metala na vodu: 2 Na + 2 H2O => 2 NaOH + H2 - otapanjem metalnih oksida u vodi: CaO + H2O => Ca(OH)2, - uticajem jače baze, na soli slabije baze: 2 NaOH + FeSO4 => Fe(OH)2 + Na2SO4. Prema Arrheniusu lužine su tvari, koje povećavaju koncentraciju hidroksilnih iona u otopini. Najveću uporabu imaju natrijeva baza (NaOH) i kalcijeva baza (Ca(OH)2). Uporaba natrijevog hidroksida je najveća u proizvodnji papira, tekstilnoj industriji, industriji celuloze, proizvodnji deterđenata, sapuna, šampona. Kalcijev hidroksid (gašeno vapno), najviše se upotrebljava u graditeljstvu, proizvodnji sode, proizvodnji sredstava za bijeljenje i dr.
I B 13
SOLI
Soli označavaju određenu skupinu spojeva. To su spojevi kationa metala i aniona kiselinskog ostatka.
80 Nazive su dobili na osnovi naziva metala. Pri reakciji između kiselina i baza nastaju soli. Vodene otopine soli provode električnu struju, bez obzira kako je sol nastala. Svaka sol sadrži metal i kisikov ostatak: HCl + NaOH => NaCl + H2O ili H2SO4 + 2 NaOH => Na2SO4 + 2 H2O Navest ćemo neke primjere kalcijevih i amonijevih soli: - CaCl2 - kalcijevklorid - Ca(HSO4)2 - kalcijev hidrogen sulfat - CaSO4 - kalcijev sulfat - Ca(HCO3)2 - kalcijev hidrogen karbonat - CaCO3 - kalcijev karbonat - Ca(H2PO4)2 - kalcijev dihidrogen fosfat - CaHPO4 - kalcijev hidrogen fosfat - Ca(PO4)2 - kalcijev fosfat - NH4Cl - amonijev klorid - NH4HSO4 - amonijev hidrogen sulfat - (NH4)2SO4 - amonijev sulfat - NH4HCO3 - amonijev hidrogen karbonat - (NH4)2CO3 - amonijev karbonat - NH4H2PO4 - amonijev di hidrogenfosfat - (NH4)2HPO4 - amonijev hidrogen fosfat - (NH4)3PO4 - amonijev fosfat
I B 14 NEUTRALIZACIJA Reakcije između baza i kiselina, zove se neutralizacija. Pri ovoj reakciji nastaje sol i voda. Soli kao što su:
81 - NaCl, - Na2SO4, - CaCO3 + ne sadrže ni H niti OH-, zovu se neutralne soli. Kod višebaznih kiselina, neutralizacija može da bude djelomična, to jest da svi atomi vodika, koji su sposobni da budu zamijenjeni metalima ne budu zamijenjeni. Tako nastale soli sadrže jedan ili više vodikovih atoma, koji se mogu zamijeniti metalima i zovu se kisele soli. H2SO4 + NaOH => NaHSO4 + H2O H3PO4 + NaOH => NaH2PO4 Analogno kiselim, postoje i bazne soli. One sadrže jednu ili više hidroksilnih skupina, koje nisu zamjenjene kiselinskim ostatcima. To su: Ca(OH)Cl Al(OH)2Cl Neutralizacija je reakcija u kojoj se iz vodikovih iona i hidroksilnih iona nastaje sol i voda. Proces neutralizacije primjenjuje se u svakidašnjem životu, pa ćemo navesti primjere:
- bolesnici s velikom kiselošću želudca, uzimaju bazične preparate, - u proizvodnji amonijevih soli, kao umjetnih gnojiva (amonijev nitrat, amonijev sulfat, amonijev fosfat) Evo nekoliko tipičnih primjera neutralizacije:
82 - NaOH + HCl => NaCl + H2 - Ca(OH)2 + 2 HCl => CaCl2 + 2 H2O - Al(OH)3 + 3 HCl =>AlCl3+ 3 H2O - 2 NaOH + H2SO4 => Na2SO4 + 2 H2O - 3 NaOH + H3PO4 => Na3PO4 + 3 H2O - 2 NaOH + H3PO4 => Na2HPO4 + 2 H2O - NaOH + H3PO4 => NaH2PO4 + H2O Ovih nekoliko kemijskih jednadžbi, pokazuje da u reakciji neutralizacije kiseline i lužine uvijek nastaje sol i voda. Međutim neutralizacija se događa i kada međusobno reagiraju anhidridi kiselina, ali u tom slučaju ne nastaje voda: - CaO + CO2 => CaCO3 - Na2O + CO2 => Na2CO3 - CaO + SO3 => CaSO4 U ovom slučaju (CO2) je anhidrid ugljične kiseline (H2CO3), SO3 je anhidrid sumporne kiseline (H2SO4), a CaO je anhidrid kalcijeva hidroksida (Ca(OH)2).
I B 15 INDIKATORI Indikatori su tvari, koje mijenjaju boju, prema tome da li se nalaze u neutralnoj, baznoj ili kiseloj sredini.
83 Najuobičejaniji indikator je lakmus papir. Ali poznajemo još nekoliko indikatora, koji se rabe s obzirom na vrstu spoja, ili boju koji razvija: - METIL-ORANŽ u kiseloj sredini crvenkast, a u lužnatoj žut - METIL-CRVENO u kiseloj sredini crven, a u lužnatoj žut - LAKMUS PAPIR u kiseloj sredini crven, a u lužnatoj modar - FENOL-FTALEIN u kiseloj sredini bezbojan, a u lužnatoj crvenoljubičast. Za brzo određivanje najpogodniji je univerzalni lakmus papir, a za veoma točno određivanje kiselosti upotrebljava se pH-metar.
I B 16 REDOKS - REAKCIJE U svakoj kemijskoj reakciji dolazi do preraspodjele elektronskog oblaka atoma. Ustvari dolazi do preraspodjele elektrona (e-), pa nastaju nove čestice s manjom energijom.
84 Višak energije oslobađa se u obliku svjetlosti i topline. Reakcija u kojoj neka molekula, atom ili ion gubi elektrone (e-), zove se reakcije oksidacije. Reakcije, u kojoj neka molekula, atom ili ion prima elektrone (e-), zove se reakcija redukcije. U kemijskim reakcijama, među atomima metala, nastaju spojevi, ali u tom slučaju dolazi do preraspodjele elektronskog oblaka oko svakog atoma. C + 2 Cl2 => CCl4 Atomi klora su elektronegativniji od atoma ugljika, pa zato jače privlače zajedničke elektronske parove, tako da oni pripadaju više atomima klora (Cl) nego atomu ugljika (C). Oksidacija i redukcija nerazdvojno su vezane jedna za drugu. Jasno je da su oksidaciono - redukcione reakcije vezane za prijenos elektrona (e-). Oksidaciono sredstvo se tijekom redukciono - oksodacione reakcije reducira, a redukciono sredstvo oksidira. Broj elektrona (e-) što ih oslobađa redukciono sredstvo, jednak je broju elektrona (e-), što ih prima oksidaciono sredstvo.
Sustavi, u kojima su moguće reakcije oksidacije i redukcije, moraju imati jedno oksidacijsko i jedno redukciono sredstvo. Kako su reakcije povezane sa prijenosom elektrona (e-). Uzmimo primjer: 2 Na + Cl2 => 2 Na+ + 2 Cl-
85 Prije reakcije i natrij i klor su imali naboj O. Nakon reakcije atomi prelaze u ione, natrij u jednopozitivan ion, a klor u jednonegativan ion. Oksidacija je proces u kojem neki atom, gubi jedan ili više elektrona. Redukcija je proces primanja elektrona (e-).
I B 17 OKSIDACIJSKI BROJ To je broj, koji pokazuje u kojem se oksidacijskom stanju nalazi element u pojedinom spoju.
86 Kod određivanja oksidacionog broja spoja moramo voditi računa o pravilima: - oksidacijski broj svih elemenata u elementarnom stanju je O - oksidacijski broj vodika u svim spojevima sem u hidridima je ( + 1), a u hidridima je ( - 1). - oksidacijski broj kisika je u svim spojevima sem u peroksidima ( - 2), a u peroksidima ( - 1) - oksidacijski broj alkalijskih metala (Li,Na,K,Rb,Cs) uvijek je ( + 1) - oksidacijski broj zemnoalkalijskih metala (Mg.Ca,Ba) uvijek je ( + 2) - oksidacijski broj halogenih elemenata (F,Cl,J,Br) je ( - 1) Kod spojeva, koji nisu građeni ionski i kod kojih atomi nemaju naboj, oksidacijski broj treba pripisati svakom elementu, na osnovi odgovarajućih pravila.
I B 18 JEDNADŽBA OKSIDACIJE I REDUKCIJE
87
I B 19 EGZOTERMNE I ENDOTERMNE PROMJENE One kemijske promjene ili reakcije, koje se događaju, tako da toplina, ili bilo koji drugi vid energije, prelazi iz okoline u sustav, koji se kemijski mijenja, zovu se - endotermne promjene
88 ili reakcije. Ime nastalo od grč. riječi endon - unutra i thermos topao. One kemijske promjene ili reakcije, koje se događaju, tako da toplina prelazi iz sustava u okolinu, zovu se egzotermne promjene ili reakcije. Ime nastalo od grč.riječi exo - vani i thermos - topao. Svaki proces u kojem se oslobađa toplina naziva se egzotermnim procesom. Svaki proces u kojem se troši toplina, naziva se endotermnim procesom. Egzoterman proces je proces u kojem sustav predaje toplinu okolini: DELTA H < O Endoterman proces je proces u kojem sustav prima toplinu od okoline: DELTA H > O
I B 20 TESTOVI Test br.01. Ime i prezime...................................................................................Datum...................... 1. Pod disperznim sustavom se smatra.Što?.................................................................... .......................................................................................................................................
89 .....................................................................................................................(IB1) 10 2. Što je to osmoza?...................................................................................................... .....................................................................................................................(IB3) 10 3. U uporabi je za odjeljivanje koloidnih od "pravih" otopina, pomoću ultrafiltera. To je. Što?.............................................................................................(IB4) 10 4. Prirodni koloidni sustavi su. Što?.................................................................................. ..................................................................................................................(IB5) 10 5. Koja je najpoznatija emulzija?....................................................................(IB6) 10 6. Reakcija 2 H2 + O2 => 2 H2O. Koliko se može dobiti vode (H2O) od 2 g vodika? (IB8) 10 7. Nabroji reakcije rastavljanja tvari:............................................................................ ................................................................................................................(IB9) 10 8. Što je to pH?.................................................................................................................. ..............................................................................................................(IB10) 10 9. Što su kiseline prema Arheniusu?................................................................................ .......................................................................................................................(IB11) 10 10.Napiši formulu:kalcijevog klorida:.........................................................................5 amonijev fosfat:........................................................................................................5 ukupno bodova............ocjena.......
I B Test broj 02. Ime i prezime.............................................................Datum................. 1. Endotermne reakcije ili promjene su one kemijske reakcije, koje se događaju tako da (nastavi):............................................................. ............................................................................................(IB19) 10
90 2. Oksidacijski broj, to je broj, koji pokazuje (što)?....................... .............................................................................................(IB17)10 3. Jednadžba oksidacije i redukcije bi izgledala. Kako? (IB18)10 4. Reakcije u kojiima neka molekula, atom ili ion, prima elektrone, zove se. Kako?.............................................................................IB16) 10 5. Napiši formulu za kalcijev hidrogen sulfat:......................................5 amonijev hidrogen fosfat:..................................................................5 6. Analogno kiselim, postoje i bazne soli. One sadrže jednu ili više hidroksilnih skupina (OH), koje su zamjenjene kiselinskim ostatkom. To su.Što?............................................................................(IB14)10 7. Tablica jakosti kiselina. Navedi sve jake kiseline koje poznaješ: ......................................................................................(IB11)10 8. Da bi smo našli formulu spoja, potrebno je znati. Što.............. ...........................................................................................(IB8)10 9. Izračunaj procentni (%) sastav natrija (Na) u natrijevom hidroksidu (NaOH). 10 10.Reakcije iz kojih iz jedne tvari, nastaju dvije ili više tvari, zovemo. Kako?..................................................................................... 10 ukupno bodova......ocjena........
I B Test broj 03. Ime i prezime...............................................................................Datum...........................
91 1. Disperzni sustavi.: krute tvari lebde u plinu. To je.Što?................................5 česice krutih tvari u nekoj tekućini. To je. Što?...................................(IB1) 5 2. Koja se to plinska jednadžba može primjeniti, kao zakon osmotskog tlaka? .......................................................................................................(IB3) 10 3. Koloidi su uzroci procesima, bez kojih ne bi bilo života u prirodi. (navedi primjer)...........................................................................................(IB5)10 4. Mast se u vodi OTAPA NEOTAPA Kazein u mlijeku NESPREČAVA SPREČAVA izdvajanje masti
5 5
5. Osmotski tlak pojedinih sokova u tijelu je točno određen. Tako je osmotski tlak krvi:..........................................................................................(IB3)10 6. U kemijskoj reakciji lijevo su. Što?..............................................................5 a desno su. Što?................................................................................................5 7. Koliko bi se vode dobilo iz reakcije 2 H2 + O2 => 2 H2O iz 2 g kisika? 10 8.Empirijska formula prikazuje. Što?..................................................................... ................................................................................................................(IB8) 10 9.Navedi primjere svih kiselina, koje poznaješ iz tablice slabe kiseline:............... ..................................................................................................................(IB11)10 10.Naqcrtaj skalu kiselosti:
(IB10)10 ukupno bodova...............ocjena.............
I B Test broj 04. Ime i prezime.....................................................................................Datum.....................
92 1. Egzotermne promjene ili reakcije su one kemijske promjene ili reakcije, koje se događaju tako da (nastavi):............................................................................. ..........................................................................................................................(IB19)10 2. Oksidacioni broj svih kemijskih elemenata u elementarnom stanju je. Koliki? .......................................................................................................................(IB17)10 3. Reakcije, u kojoj neka molekula, atom ili ion gubi elektron, zove se. Kako? ......................................................................................................................(IB19)10 4. Napiši formulu za: kalcijev sulfat:..............................................................................5 amonijev dihidrogen fosfat:..........................................................................................5 5. Neutralizacija, je reakcija u kojoj iz (čega?) .............................................................5 nastaju...........................................................................................................................5 6. Mjera kiselosti (pH) za urin iznosi.Koliko?.................................................................2 pH NaOH iznosi.Koliko?...........................................................................................2 pH soka rajčice iznosi. Koliko?.....................................................................................2 pH octa iznosi. Koliko?.............................................................................................2 pH želudčane kiseline.inosi. Koliko?.........................................................................2 7.Sublimacija je. Što?.................................................................................................. ....................................................................................................................(IB9)10 8.Izračunaj procentni sastav kalcija (Ca) u gašenom vapnu (Ca(OH)2)? 10 9.Što je to ebulioskopska konstanta?............................................................................. ........................................................................................................................(IB7) 10 10.Pojava neprisiljenog gibanja iona ili molekula u otopini koje ima za posljedicu izjednačavanje koncentracija.Zovemo.Kako?...................................................(IB3)10 ukupno bodova.............ocjena..........
I B Test broj 05. Ime i prezime.......................................................................................Datum....................
93 1. Disperzni sustavi: kapljice tekućine u nekom plinu.Što je to?..............................5 kapljice tekućine u nekoj drugoj tekućini. Što je to?.....................................(IB1) 5 2. Zašto je osmotski tlak koloidnih otopina u poređenju s "pravom" otopinom neznatan?................................................................................................................. ..........................................................................................................................(IB3)10 3. Kakvi to koloidi imaju težnju da adsorbiraju molekulke vode koja potom sprečava spajanje koloidnih čestica u veće čestice. Ovo nakupljanje vode može ići do stvaranja gela (nastavi):...................................................................................................... ...............................................................................................................................10 4. Gdje se emulzije upotrebljavaju?.............................................................................. ..................................................................................................................(IB6) 10 5.Što je to vrelište?...................................................................................................... ...................................................................................................................(IB7) 10 6. Što su to izotonične otopine?..................................................................................... ..................................................................................................................(IB3) 10 7.Koliko grama treba uzeti vodika, da bi se dobilo 2 g vode iz reakcije: 2 H2 + O2 => 2 H2O 10 8.Što se to odvaja ultrafiltracijom?.............................................................................. ......................................................................................................................(IB9)10 9.pH soka limuna iznosi. Koliko?..................................................................................2 pH soka naranče iznosi. Koliko?.................................................................................2 pH crne kave iznosi. Koliko?........................................................................................2 pH mlijeka iznosi. Koliko?............................................................................................2 pH krvi iznosi. Koliko?..................................................................................................2 10. Navedi vrlo slabe kiseline, koje poznaješ:.................................................................. ....................................................................................................................................10 ukupno bodova.........ocjena..........
I B Test broj 06. Ime i prezime.......................................................................Datum........................... 1. Svaki proces, u kojem se oslobađa toplina, naziva se. Kako?...........................
94 ..........................................................................................................(IB19) 10 2. Reakcije u kojoj neka molekula, atom ili ion prima elektron, zove se. Kako? ..........................................................................................................(IB16)10 3. Napiši formulu kalcijevog hidrogen karbonata:...................................................5 amonijev hidrogen karbonat:...................................................................(IB14)10 4 Napiši način nastanka kiselina sintezom nekih nemetala s vodikom? (IB11) 10 5. Prema Bronstedtu kiseline su tvari (nastavi)....................................................... ...............................................................................................................(IB11) 10 6. Analiza uz potporu električne struje, zove se. Kako?..................................(IB8) 10 7. Što je to koagulacija?............................................................................................... .........................................................................................................................(IB9) 10 8. Izračunaj procentni sastav (%) kalcija (Ca) u kalcijevom sulfatu (Ca SO4)?
10 9.Kako se zove konstanta sniženja točke ledišta?........................................................ ....................................................................................................................(IB7) 10 10. Koliko treba uzeti kisika, da bi se dobilo 2 g vode iz reakcije: 2H2 + O2 => 2 H2O 10 ukupno bodova.............ocjena...............
I B Test broj 07. Ime i prezime..............................................................................Datum.............................
95 1. Disperzni sustavi. Mjehurići plina u nekoj tekućini. Što je to?.................................10 2 Osmotski tlak je hidrostatski tlak, pri kojem je brzina prijelaza molekula otapala iz otopine kroz polupropusnu membranu RAZLIČITE JEDNAKE (IB3) 10 3. Metoda se zasniva da koloidne čestice ne mogu proći kroz polupropusnu membranu , a ioni mogu. U uporabi je kod pročiščavanja krvi kod bolesti bubrega. To je.Što? .........................................................................................................................(IB4)10 4. Koje to građevinsko vezivo, možemosmatrati koloidima?.................................... ...............................................................................................................(IB5) 5 koji to građevinski materijal možemo smatrati koloidima?............................... ............................................................................................................................5 5. Navedi neke solove, koje poznaješ?...................................................................... .....................................................................................................................(IB5) 10 6.Što je to ledište?..................................................................................................... .............................................................................................................(IB7) 10 7.Koliko ima vodika u 200 g vode.Reakcija 2 H2 + O2 => 2 H2O 10 8.Reakcije, pri kojima se pregrupiraju kemijske veze, pri čemu nastaju nove tvari. Kako se zove?...........................................................................................(IB8) 10 9.Što se to filtriranjem odjeljuje?.................................................................................. .................................................................................................................(IB9) 10 10.. Jedno upozorenje, kod kemijskih pokusa. Što znači VUK?............................. ..............................................................................................................................5 a što KUV?............................................................................................................. ...............................................................................................................................5 ukupno bodova............ocjena..............
I B Test broj 08. Ime i prezime............................................................................Datum........................... 1. Svaki proces, u kojem se troši toplina, naziva se. Kako?................................ ............................................................................................................(IB19) 10
96 2. Oksidacijski broj vodika u gotovo svim spojevima je. Koliko?.......................5 oksidacijski broj vodika u hidridima. Iznosi. Koliko?.............................(IB17) 10 3. Napiši 5 primjera neutralizacije:..........................................................................2 ...............................................................................................................................2 ...............................................................................................................................2 ...............................................................................................................................2 ...............................................................................................................................2 4.Napiši formulu za kalcijev hidrogen fosfat:.............................................................5 za kalcijev di hidrogen fosfat:...................................................................................5 5. Navedi primjerom, kako nastaju lužine otapanjem metalnih oksida u vodi: (IB12)10 6.Napiši način nastanka kiselina, uticajem vode na anhidride kiselina: (IB11)10 7.Što to pokazuje empirijska formula :.......................................................................... ...................................................................................................................(IB8) 10 8.Izračunaj procentni sastav (%) natrija (Na) u čilskoj šalitri (NaNO3): 10 9. Ok kojih su materijala izgrađene membrane, koje se rabe kod dijalize?............... ......................................................................................................................(IB4) 10 10.Koliko grama kisika dolazi u 200 g vode. Iz reakcije 2 H2 + O2 => 2 H2O 10 ukupno bodova..................ocjena.................
I B Test broj 09. Ime i prezime....................................................................................Datum........................... 1. I disperzna faza i disperzno sredstvo, mogu biti kojeg agregacijskog stanja?
97 ..............................................................................................................(IB1) 10 2. Koju to pojavu je 1857.g. otkrio M.Faraday, a istražio J.Tyndall?................. ...............................................................................................................(IB2) 10 3. Dali je osmoza spontan proces? 4. Označi koloidnu tvar DRVO STAKLO
DA
METAL PORCULAN
NE
(IB3) 10
CEMENT
10
5. Zaštitno djelovanje gelova, koristi se pri izradi fotografskog materijala, jer (što?) ......................................................................................................................(IB5)10 6. Koliko grama vodika treba uzeti, da bi dobili 150 g vode? Iz reakcije 2 H2 + O2 => 2 H2O 10 7. Svi kemijski elementi, koji se nalaze na jednoj strani jednadžbe, moraju se nalaziti i na drugoj strani. To je iz zakona. Kojeg?............................................. ..................................................................................................................(IB8)10 8. "Prava" kemijska formula prikazuje. Što?............................................................. .............................................................................................................(IB8) 10 9.Što je to elektroforeza?................................................................................................ ........................................................................................................................(IB9) 10 10. Kako nastaju kiseline? Djelovanjem jedne kiseline na sol druge kiseline (IB11) 10
ukupno bodova.......ocjena.........
I B Test broj 10. Ime i prezime..................................................................................Datum......................... 1. Egzoterman proces. DELTA H je..............................................................................5
98 endoterman proces. DELTA H je...................................................................(IB19) 5 2. Oksidacijski broj alkalijskuh metala je. Koliki?.......................................................5 a zemnoalkalijskih metala. Kiliki?....................................................................(IB17) 5 3. Neutralizacija može nastati i kada međusobno reagiraju anhidridi kiselina i lužina, ali u tom slučaju ne nastaje voda. Navedi primjer: (IB14) 10 4. Indikator lakmus papir mijenja boju. U kiseloj sredini...........................................5 u baznoj sredini.........................................................................................................5 5. Kiselost (pH) čiste vode, pri 250C iznosi. Koliko?........................................(IB10) 10 6. Kako nastaju lužine, uticajem nekih metala na vodu? (IB11) 10 7. Kako nastaju kiseline? sintezom nekih metala sa vodikom? (IB11)10 8. Strukturna kemijska formula prikazuje. Što?................................................................ .........................................................................................................................(IB8) 10 9. Koliko grama vode se može dobiti iz 10 g vodika. Iz reakcije: 2 H2 + O2 => 2 H2O 10 10. Koliko procenata (%) ima žive (Hg) u živinom sulfatu (HgSO4)? 10 ukupno bodova.................ocjena...............
I B 21 ODGOVORI I RJEŠENJA I B TESTOVA Test br.1 odgovor i rješenje
99 1 Dvije ili više faza, od kojih je jedna disperzna, fino razdjeljena u drugoj - disperzno sredstvo 10....... 2. Osmoza, je spontan proces, pri kojem molekule otapala, prelaze kroz polupropusnu membranu iz razređenije u koncentriraniju otopinu. 10...... 3. Dijaliza.............................................................................10..... 4. Magla, mlijeko, razna vlakna, boje itd.............................10..... 5. Mlijeko.............................................................................10..... 6. 18 g vode..........................................................................10..... 7. Mrvljenje, ..........................................................................1 filtriranje.............................................................................1 sušenje................................................................................1 isparavanje..........................................................................1 prekristalizacija...................................................................1 sublimacija..........................................................................1 ultrafiltracija.......................................................................1 koagulacija............................................................................1 postkrepicitacija....................................................................1 8. To je mjera kiselosti - log c(H+) / mol dm-3........................10 9. Su tvari, koje u vodenim otopinama povećavaju koncentraciju vodikovih (oksonijevih )iona........................................10 10. CaCl2....................................................................................5... (NH4)3PO4.............................................................................5 ukupno 100.......
Test br.02.odgovori i rješenja 1. Toplina ili energija prelazi iz okoline u sustav, koji se kemijski mijenja.................................................................10.....
100 2. U kojem se oksidacijskom stanju nalazi kemijski element u pojedinom spoju..................................................10.... 3. oksidacija 2 Na =======> 2 Na+ + eredukcija -
2 Cl ======> Cl + 2 e- .................................10.... 4. Reakcije redukcije..............................................................10.... 5. Ca(HSO4)2 .........................................................................5..... (NH4)2HPO4 ........................................................................5..... 6. Ca(OH)Cl.............................................................................5..... Al(OH)2Cl ..........................................................................5..... 7. HClO4...................................................................................2..... H2SO4 ...................................................................................2.... HJ .........................................................................................2.... HCl .....................................................................................2..... HNO3 .................................................................................2.... 8. % sastav spoja ..................................................................2,5.... njegovu masu ....................................................................2,5.... Ar .....................................................................................2,5..... elemente, koji se nalaze u spoju .......................................2,5..... 9. 57,47 % Na ........................................................................10.... 10. Analiza - rastavljanje ......................................................10 ukupno 100......
Test br.03.odgovori i rješenja 1. Dim ......................................................................... 5....... Suspenzija ................................................................5....... 2. pV = nRT ....................................................................5...... 3. Disanje ............................................................................4......
101 izmjena tvari u stanicama ..............................................3...... asimilacija ......................................................................3 ..... 4. Ne otapa .........................................................................5..... sprečava ...........................................................................5..... 5. 78 kPa ...........................................................................10..... 6. Reaktanti ..........................................................................5..... produkti ...........................................................................5..... 7. 2,25 g vode ...................................................................10..... 8. Omjer pojedinih kemijskih elemenata u molekuli .........10.... 9. H2SO3 ................................................................................2..... H3PO4 ..............................................................................2..... HF ....................................................................................2..... HNO2 ...............................................................................2 CH3COOH .......................................................................2 10. O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 -1 -2 1o 10 i td.
ukupno 100..........
Test br.04. Odgovori i rješenja 1. Toplina prelazi iz sustava u okolinu ............................10...... 2. O ................................................................................10...... 3. Oksidacije ....................................................................10...... 4. CaSO4 ............................................................................5...... NH4H2PO4 ....................................................................5.......
102 5. H+ ................................................................................2,5...... OH- .............................................................................2,5 ..... sol .................................................................................2,5...... mol vode .......................................................................2,5..... 6. pH = 6 ...........................................................................2....... pH = 13-14 ...................................................................2....... pH = 4 ...........................................................................2....... pH = 2,5 ......................................................................2....... pH = 0 - 1,5 .................................................................2 ....... 7. Prelazak krute tvari u plinovito stanje, bez prethodnog taljenja............................................................................10...... 8. 34,13 % Ca ...................................................................10..... 9. Konstanta povećanja vrelišta - Ke ..................................10...... 10. Difuzija ........................................................................10...... ukupno 100...........
Test br.05. odgovori i rješenja 1. Magla .......................................................................5........... emulzija .....................................................................5......... 2. Jer je koloidna otopina milion puta manje, u odnosu na "pravu" otopinu ....................................................10....... 3. Hidrofilni koloidi ........................................................10.......
103 4. Farmaceutskoj industriji ..............................................2,5...... kozmetičkim preparatima ...........................................2,5...... industriji boja i lakova .................................................2,5...... prehrambenoj industriji ...............................................2,5 ...... 5. Temperatura pri kojoj se tlak pare tekućine izjednači s tlakom pare iznad tekućine naziva se vrelište.............10..... 6. Dvije otopine dvije različite tvari, koje imaju jednake osmotske tlakove ...........................................................10..... 7. 0,22 g vodika .................................................................10..... 8. Koloidna faza, od sredstva..............................................10..... 9. pH = 2 ............................................................................2...... pH = 3 ..............................................................................2..... pH = 5 ..............................................................................2..... pH = 6,8 ...........................................................................2..... pH = 7,4 ...........................................................................2..... 10. H2CO3 .............................................................................2..,.. HClO ................................................................................2..... HCN ..................................................................................2..... H2S ..................................................................................2...... voda ..................................................................................2..... ukupno 100 .........
Test br.06. odgovori i rješenja 1. Egzotermnim procesom ..............................................10......... 2. Reakcije redukcije .......................................................10........ 3. Ca(HCO3)2 ....................................................................5........ NH4HCO3 ......................................................................5....... 4. H2 + Cl2 => 2 HCl .....................................................10...... 5. Koje mogu dati proton, nekoj drugoj tvari ......................10......
104 6. Elektroliza .......................................................................10...... 7. Prijelaz sola u grubo disperzni sustav...............................10...... 8. 29,44 % Ca ............................................................. 10..... 9. Krioskopska konstanta Kk .................................................10.... 10. 1,77 g kisika .............................................................. 10... ukupno 100.... Test br.07. odgovori i rješenja 1.Pjena .................................................................................10...... 2. Jednake .............................................................................10..... 3. Dijalize .............................................................................10..... 4. Gips, cement .......................................................................5..... staklo ....................................................................................5..... 5. Fe(OH)3 ..............................................................................5..... Al(OH)3 ...............................................................................5..... 6. Temperatura, pri kojoj su tekućini i krute tvari u ravnoteži 10.. 7. 22,2 g vodika ......................................................................10.... 8. Sinteza ................................................................................10.... 9. Se neotopljene krute tvari od tekućina ...............................10.... 10. Nikada ne sipati vodu u kiselinu ......................................5...... oprezno dolijevati kiselinu u vodu ...................................5...... ukupno 100......
Test br.08. odgovori i rješenja 1. Endotermnim procesom .............................................10........ 2 + 1 ................................................................................5 ....... - 1 .................................................................................5....... 3. NaOH + HCl => NaCl + H2O ...................................1........ Ca(OH)2 + 2HCl => CaCl2 + 2 H2O ..........................1........ Al(OH)3 + 3 HCl => AlCl3 + 3 H2O .............................1....... 3 NaOH + H3PO4 => Na3PO4 + 3 H2O .......................1....... 2 NaOH + H2SO4 => Na2SO4 + 2 H2O ........................1......
105 2 NaOH + H3PO4 => Na2HPO4 + 2 H2O ..................... 1...... NaOH + H3PO4 => Na2HPO4 + H2O ...........................1...... NaOH + HNO3 => NaNO3 + H2O ................................1..... Ca(OH)2 + H2SO4 => CaSO4 + 2 H2O ...........................1..... KOH + HCl => KCl + H2O .............................................1..... 4. CaHPO4 ................................................................................4.... CaH2PO4 ..............................................................................3..... Ca(PO4)2 .............................................................................3..... 5. CaO + H2O => Ca(OH)2 ...................................................5.... Na2O + H2O => 2 NaOH .................................................5.... 6. SO3 + H2O => H2SO4 ......................................................5..... 7. Omjer pojedinih elemenata u molekuli...............................10.... 8. 27,05 % Na ........................................................................10.... 9. Pergament..............................................................................4... celofan....................................................................................3... nitroceluloza...........................................................................3... 10. 177,8 g kisika ....................................................................10... ukupno 100......
Test br 09 rješenja o odgovori 1. Tekućine, krute tvari i plinovi ......................................10........ 2. Tyndallov fenomen ili pojavu raspršivanja svjetlosti na čestice koloidnih dimenzija.......................................10........ 3. DA ................................................................................10....... 4. Staklo, porculan i cement............................................10....... 5. Sprečava koagulaciju ......................................................10...... 6. 16,65 g vodika .................................................................10.....
106 7. Neuništivost kemijskih elemenata ...................................10..... 8. Vrstu i broj atoma, koji grade molekulu...........................10..... 9. Gibanje iona određenim smjerom prema (+) ili (-) elektrod10.. 10. 2NaCl + H2SO4 => Na2SO4 + 2 HCl 10..... ukupno 100.......
Test br 10. odgovori i rješenja 1. DELTA H < O .............5... DELTA H > O ................................................5... 2. +1.........................................................................................5.... +2 .......................................................................................5... 3. CaO + CO2 => CaCO3, Na2O + CO2 => Na2CO3 .............10... 4. Crven .................................................................................5 modar...................................................................................5 5. pH = 7 ...............................................................................10....
107 6. 2 Na + 2 H2O => 2 NaOH + H2 .......................................10.... 7. H2 + Cl2 => 2 HCl ...........................................................10.... 8. Kako su atomi međusobno povezani u molekule................10... 9. 1,11 g vode .........................................................................10... 10. 67,61 %, 67,62 % Hg .......................................................10...
I C 1 METALI OPĆENITO Metali čine 80 % svih poznatih elemenata. Pored kisika (O) i silicija (Si) u prvih 10 elemenata sve su metali. Tako ima: - aluminija (Al) 8,1 % - željeza (Fe) 5,0 % - kalcija (Ca) 3,6 % - natrija (Na) 2,8 % - kalija (K) 2,6 % - magnezija (Mg) 2,1 % - titana (Ti) o,44 % - mangana (Mn) 0,1 % U elementrarnom stanju, pojavljuju se samo zlato (Au),srebro (Ag), bizmut (Bi), bakar (Cu), paladij (Pa) i platina (Pt), dok su
108 svi ostali metali samo u spojevima, u obliku ruda (oksida, i sulfida, a rjeđe u obliku karbonata, sulfata, silikata ). Metali se u Zemljinoj kori nalaze u : - eruptivnim stijenama - to su silikatni minerali, nastali kristalizacijom magme ili lave - sedimentnim stijenama - kojie su nastale talkoženjem minerala, biljnih i životinjskih ostataka, - metamorfnim stijenama - koje su nastale djelovanjem visoke temperature i visokog tlaka u dubini Zemljine kore. Zato se i zovu jer nastaju promjene - metamorfoze. Svi metali, sem žive (Hg) su na sobnoj temperaturi krutine, pravilne kristalne strukture. U kristalnoj rešetki atomi metala su povezani metalnom vezom. Mogu biti : - ionske slagaline kao kod kuhinjske soli (NaCl) - kubične ili guste slagaline i - heksagonske ili kompaktne slagaline.
Metali se razlikuju po čvrstoći i specifičnoj masi. Čvrstoća se određuje teretom, koji može da izdrži metalna žica od 1 mm ( to je kod željeza - Fe 62 kg, a kod olova - Pb svega 2 kg). Specifična masa metala je različita. Tako je osmij - Os 40 puta teži od litija - Li. Tako možemo podijeliti - laki metali sa specifičnom masom do 5 kg i - teški metali sa specifičnom masom preko 5 kg. U plinovitom stanju između metala i nemetala razlika je neznatna. Metalna veza je uzrokovala mnoge osobine metala, koje druge tvari u prirodi nemajua to je: izvlačenje, kovanje, savijanje, deformacija, zavarivanje idr. Metali se otapaju u talinama drugih metala, pri čemu nastaju slitine (legure). Osobine slitina se razlikuju od metala od kojih su
109 sastavljeni. Slitine imaju često bolja mehanička svojstva, od metala od kojih su sastavljeni. U povijesti posebno mjesto ima slitina bakra - Cu i kositra - Sn, koju zovemo bronca, pa čitavo razdoblje ljudskog roda zovemo bronzano doba. Slitina je kruta otopina metala u metalu. Metali i slitine, dobri su vodiči elektriciteta i topline. Tako je srebro - Ag, kao najbolji vodič elektriciteta i topline. Kemijske osobine metala Ove osobine su vezane uz osobine metala sa slobodnim elektronima iz posljednje ljuske. Galvanski članak je uređaj, uz čiju potporu možemo dobiti električnu struju, rabeći kemijski proces:
CuSO4 + Zn => ZnSO4 + Cu ili Cu++ + SO4-- + Zno => Zn++ + SO4-- + Cuo Atomi cinka - Zn gube 2 elektrona i prelaze u cinkove ione, a bakreni ioni primaju 2 elektrona i prelaze u neutralne atome. Suština je prelaženje elektrona sa cinka - Zn na bakar - Cu. Tako je nastala električna struja. Galvanski članak je dobio ime po italijanskom fizičaru Galvani Luigiu, koji je 1789.g. prvi tu pojavu zapazio.
110
Metali su: Litij (Li), berilij (Be), natrij (Na), magnezij (Mg), aluminij (Al), kalij (K), kalcij (Ca), skandij (Sc), titan (Ti), vanadij (V), krom (Cr), mangan (Mn), željezo (Fe), kobalt (Co), nikl (Ni), bakar Cu), cink (Zn), galij (Ga), rubidij (Rb), sroncij (Sr), itrij (Y), cirkonij (Zr), nobelij (Nb), molibden (Mo), tehnicij (Tc), rutenij (Ru), rodij (Rh), paladij (Pd), srebro (Ag), kadmij (Cd), indij (In), kositar (Sn), cesij (Cs), barij (Ba), lantan (La), cerij (Ce), praseodimij (Pr), neodimij (Nd), prometij (Pm), samarij (Sm), eurupij (Eu), gadolinij (Gd), terbij Tb), disprozij (Dy), holmij (Ho), erbij (Er), tulij (Tm), iterbij (Yb), lutecij (Lu), hafnij (Hf), tantal (Ta), volfram (W), renij (Re), osmij (Os), iridij (Ir), platina (Pt), zlato (Au), živa (Hg), talij (Tl), olovo (Pb), bizmut (Bi), polonij (Po), francij (Fr), radij (Ra), aktinij (Ac), torij (Th), paladij (Pa), uran (U), neptunij (Np), plutonij (Pu), americij
111 (Am), kirij (Cm), berklij (Bk), kalifornij (Cf), ajnštajnij (Es), fermij (Fm), menjeljejevij (Md), nobelij (No), laurencij (Lr),
Korozija metala Corrado - lat. nagrizati. Korozija je pojava razaranja metala uslijed kemijskog djelovanja. To je prirodni (spontani) proces razaranja metala djelovanjem okoline. To je štetan elektrokemijski proces, koji se pospješuje uticajem, atmosferskog kisika-O2, vode - H2O, ili kiselim agensima. Najveću štetu gospodarstvu nanosi korozija. Tako oko 15 % željeza - Fe i njegovih slitina godišnje nepovratno propadne. Proces korozije se može prikazati: 1/2 O2 + H2O + 2 e- => 2 OHFe => Fe++ + 2 eObjašnjenje: zbog veće koncentracije kisika - O2, zbiva se redukcija kisika na katodi, dok se željezo - Fe oksidira tojest korodira na anodi.
112 Tako isto se i ispod površine vode zbiva oksidacija željeza. Korozija metala je u svezi s njegovim standardnim elektrodnim potencijalom. Tako, što je elektrodni potencijal negativniji, to metal lakše korodira. Ali ima i izuzetaka. Primjer aluminij - Al, magnezij - Mg, cink - Zn, olovo - Pb. Na ovim metalima se stvara oksidni sloj, koji čvrsto prijanja uz metal i štiti od dalje korozije. Zaštita od korozije se vrši prekrivanjem površine metala, zaštitnom prevlakom ili elektro-kemijskim postupkom. Tako se najčešće rabi postupak: - emajliranja - to je nanošenje emajla (kao staklo) na temperaturi iznad 1000oC u specijalnim pećima, - fosfatiranje ili uranjanje metala u vruću otopinu fosforne kiseline - H3PO4, pa nastaje na metalu zaštitni sloj fosfata
- organske prevlake, to su zaštitne boje i lakovi - plastifikacija zaštitno nanošenje plastičnog sloja na metal, - nanošenje tankog sloja drugog metala - pocinčano željezo, - katodna zaštita, kojom se štite velika postrojenja, kao naftovodi, cjevovodi, željezničke tračnice i dr.U tom slučaju predmet, kojim se zaštićuje je katoda, a metal kojim štitimo je anoda. Metalurgija To je metoda dobivanja metala iz ruda-minerala. Dijeli se na: - crnu metalurgiju (Fe), - obojenu metalurgiju (ostali metali). Povijest ljudskog roda, je obilježila i poznavanje metala i čelika. Kao gorivo i redukciono sredstvo upotrebljavao se drveni
113 ugalj, a poslije 18.stoljeća koks. Način obogaćivanja ruda prije uporabe je: - gravitacijska metoda, to je kad se čestice rude talože u vodi, - flotacijska metoda, koja se zasniva da voda neke minerale lako kvasi, a neke uopće ne kvasi. To je najraširenija metoda obogaćivanja ruda u svijetu, - metoda magnetske operacije, koja se sastoji u odvajanju minerala djelovanjem električne struje. Samo dobijanje metala ovisi o tome, da li je ruda oksidna ili sulfidna ili karbonatna.
Najstarija metoda je oduzimanje kisika oksidima: Fe2O3 + 3 CO => 2 Fe + 3 CO2 Mnogi metalni oksidi ne mogu se reducirati, jer stvaraju spojeve (karbide). U tom slučaju može se rabiti aluminij - Al, kao redukciono sredstvo. Postupak se zove termitski postupak: 3 MnO2 + 4 Al => 2 Al2O3 + 3 Mn Neki metali (zlato- Au, srebro - Ag) odvajaju se otopinom alkalijskog cijanida (KCN). Taj postupak nazivamo cijanizacija.
114
I C 2 ALKALIJSKI METALI ILI I SKUPINA PSE Ime i simbol atomski broj atomska masa točka taljenja gustoća Litij - Li 3 6,940 180,5o 0,534 o Natrij - Na 11 22,997 97,8 0,970 o Kalij - K 19 39,096 63,5 0,860 o Rubidij - Rb 37 85,480 38,9 1,520 o Cezij - Cz 55 132,910 28,4 Francij - Fr 87 223, 87 To su elementi I skupine Periodnog sustava elemenata. Ime nastalo iz osobina tih metala, da tvore lužine, a vodene otopine
115 tih lužina da tvore jake alkalije. Alkali - arap. znači natrijevi i kalijevi spojevi. Svi elementi I Skupine Periodnog sustava predavanjem jednog elektrona iz posljednje ljske, postižu konfiguraciju inertnih plinova, pri čemu dobijaju +1 oksidacioni broj. Zato su svi elementi alkalijske skupine Periodnog sustava elemenata vrlo reaktivni. Zato se u prirodi ne nalaze u slobodnom stanju.
116 Li - litij (lithium) t.t. 179oC, t.v. 1340oC gustoća 0,534, bijel Otkrio ga Arfvedsen 1817.g. u mineralu petalitu. Ime dobio po grč. riječi lithos - stijena. Razlikuje se od ostalih elemenata, svoje skupine. Po svojim osobinama, više se priklanja grupi zemnoalkalijskih metala. Mada je prilično rasprostranjen u prirodi, vrlo se rijetko nalazi u većim naslagama. Ima ga u mineralnim vodama, koje se upotrebljavaju u medicini. Litij je bijela kovina, vrlo lagan (spec.mase 0,534) pa pliva na vodi. Upotrebljava se za izradu laganih slitina.
Na - natrij (natrium) t.t. 97,80C,t.v. 880oC, gustoća 0,97 bijel Otkrio ga je sir H.Davy 1807.g. uz veliku radost. Spada u red vrlo rasprostranjenih elemenata u prirodi (2,8 %). Nalazi se u obliku mnogih silikatnih minerala (nema ga slobodnog u prirodi). Po boji kovina slična srebru - Ag, ali toliko mekan, da se može sjeći nožem. Lakši od vode, pa pliva po njoj (spec.masa 0,97). Ime dobio od lat.nitrum - soda. Sa vodom reagira veoma burno (pa se čuva u petroleju)Dobar vodič topline i elektriciteta. 2 Na + H2O => Na2O + H2
117
Gori intenzivno-žutim plameno.Dobiva se iz kuhinjske soli (NaCl) katodnom redukcijom. Metalni natrij upotrebljava se za dobijanje natrijevih spojeva, u industriji kaučuka (berlinska buna), u organskoj sintezi polimera. Radioaktivni (24Na)rabi se u medicini. Natrijevi spojevi imaju važnu ulogu u životnim procesima ljudi i životinja. * NaCl- kuhinjska sol Vrlo raširen spoj, u mnogim mjestima u velikim naslagama, morska voda sadrži 2,7 % NaCl. To je bijela kristalna tvar, sirovina za dobijanje natrija i natrijevih spojeva, neophodna sastojina ljudske ishrane. Dobija se iz mora isoljavanjem u Ninu i Pagu, ili iz slanih bunara u Tuzli.
118 * NaOH - kaustična soda ili natrijev hidroksid Jedna od najjačih alkalija, pa ima široku primjenu u granama kemijske industrije, proizvodnji sapuna, tekstilnoj, industriji boja, industriji celuloze, polimernoj industriji i dr. Proizvodi se u Lukavcu, Jajcu, Kaštel Sućurcu. * Na2CO3 - natrijev karbonat - soda Dobiva se po Solvayu: 2 NH3 + CO2 + H2O => (NH4)2CO3 (NH4)2CO3 + NaCl => NaHCO3 + NH4Cl 2 NaHCO3 + grijanje => Na2CO3 + CO2 + H2O Postupak ide: kuh injska sol => karboniziranje => kalciniranje = soda.
Mnogo se upotrebljava u u industriji stakla, za umjetna gnojiva u industriji kože, tekstilnoj industriji i dr. * NaNO3 - natrijev nitrat ili čilska salitra Ima ga u većim naslagama u Čileu. Rabi se u poljoprivredi. Služi kao reagens u kemijskoj industriji. * Na2SO4 - natrijev sulfat ili glauberova sol Ima ga u morskoj vodi, jezerima. Ime dobio po alkemičaru Glauberu (tretirao sumpornu kiselinu i kuhinjsku sol:
119 H2SO4 + 2 NaCl => Na2SO4 + 2 HCl
120
K - kalij (kalium) t.t. 63,5oC, t.v. 762,2oC, Spec.m.0,86 srebrn Srebrenasto bijela kovina. Otkrio sir H.Davy 1807.g..Lagana kovina, koja oksidira na zraku. U prirodi, gotovo koliko i natrija, minerali su silvin i karnalit. S vodom daje: 2 K + 2 H2O => 2 KOH + H2 Kada reagira sa vodom, vodik se zapali i gori ljubičastim plamenom. Ima slabo izražene radioaktivne pojave. * K2CO3 - kalijev karbonat (potaša) Ne može se dobiti po Solvayu, jer je kalijevbikarbonat (KHCO3 lako otopljiv u vodi, pa se dobiva elektrolizom kalijeva klorida (KCl). Potaša je bijeli prah, vodena otopina reagira bazno, rabi se u kemijskoj industriji, industriji stakla, sapuna i dr.
121
* KCl - kalijev klorid (silvin) Upotrebljava se u poljoprivredi, kao umjetno gnojivo * KNO3 - kalijev nitrat (obična salitra) Dobiva se: KCl + NaNO3 => KNO3 + NaCl To je bijela kristalna tvar, rabi se za izradu baruta (75 % KNO3, 12 % S, 13 % C). * KOH - kalijev hidroksid Dobiva se: K2CO3 + Ca(OH)2 => 2 KOH + CaCO3 Upotrebljava se u proizvodnji sapuna. * KCN - kalijev cijanid Cijankalij, bijeli kristalni prah, vrlo otrovan.Rabi se za izlučivanje zlata (Au) i srebra (Ag), za tamanjenje gamadi * KCNS - kalijev rodanid Bijela sol. Dobiva se : KCN + S => KCNS Rabi se u kemijskoj analizi za dokazivanje željeza (Fe).
122
Rb - rubidij (rubidium) t.t. 39oC, t.v. 696oC, spec.masa 1.52
123
Cs - cezij (cesium) t.t.28,5oC, t.v. 708oC, spec.masa 1,87
124
Fr - francij (francium) radioaktivan je Ova tri kemijska elementa spadaju u rasijane elemente na zemljinoj kori (nalaze se na mnogim mjestima u malenim količinama). Nema ih slobodnih u prirodi. Rubidij se upotrebljava za foto-stanica, francij je produkt radioaktuivnog raspada aktinija 227Ac. Rubidij i cezij su otkrili 1860.g. Bunsen i Kirchhoff. Ime dobili rubidus - tamnocrven, caesius - svjetlo modar. Rabe se za kvantitativno određivanje kalija (K), olova (Pb), cezija (Cz), kisika (O). Francij otkrio francuski kemičar M.Perey 1947.g., a u čast domovine dobio ime.
125
I C 3 ZEMNOALKALIJSKI METALI (II SKUPINA PSE) Be berilij (beryllium) Mg-magnezij (magnesium) Ca-kalcij (calcium) Sr-stroncij (strontium) Ba-barij (barium) Ra-radij (radium)
4 12 20 38 56 88
9,012 24,31 40,08 87,62 137,33 226,03
1,85 bijel 1,74 srebrnobijel 1,54 srebrnobijel 2,60 srebrne 3,5 srebrne 5,5 radioaktivan
Atomi elemenata ove grupe, sadrže po 2 elektrona u perifernoj grupi , lako prelaze u dvooksidno (++) ione. U krutom stanju svi su bijele boje, s vodom stvaraju lužine teško topljive u vodi. Ime potiče otuda, što njihovi oksidi, nekad zvani zemlje u vodenoj otopini reagiraju kao alkalije.
126
Be - berilij (brrilium) t.t.1285oC, t.v.2970oC,spec.mase 1,86
Rude berilija su dosta rijetke. Beril je silikat aluminija i berilija, to je ujedno i najvažniji mineral berilija.Ako je varijetet berila obojen zeleno - zove se smaragd, a ako je obojen modro - zove se akvamarin. Zbog velike tvrdoće i postojanosti na zraku, gradi vrlo tvrde slitine, koje se sve više primjenjuju. Spojevi berilija su otrovni. Dobro propušta Rtg zrake, rabi se kao fluorescentni materijal u fluorescentnim cijevima. Dobijen 1798.g. od kemičara L.Vouquelina. Ime dobio po dragom kamenju. Spojevi berilija su slatki.
127
Mg - magnezij (magnesium) t.t.650o t.v. 1105o,sp.mase 1,74 Ima više minerala, čiji je sastojak magnezij: - magnezit (MgCO3) - dolomit (MgCO3 x CaCO3) - silikati ( serpentin, talk, azbest) Magnezij pripada grupi laganih metala, boje srebrnobijele. Otkrio ga je sir H.Davy 1807.g. U trgovini dolazi u obliku trake ili praha. Može se lako zapaliti, gori blještavom svjetlošću. Rabi se za izradu božićnih krijesnica. To iskorištava, pri snimanju u nedovoljno osvjetljenim prostorijama. Zbog svoje male mase rabi se za izradu slitina u avionskoj i automobilskoj industriji:
128 - elektron-metal (95 % Mg i 5 % Zn) - magnalij - legura magnezija i aluminija. * MgO - magnezijev oksid Pri gorenju prelazi u bijeli prah: 2 Mg + O2 => 2 MgO Ovaj se oksid vrlo malo otapa u vodi, ali ipak toliko da vodena otopina pokazuje baznu reakciju: MgO + H2O => Mg(OH)2 MgO + 2 HCl => MgCl2 + H2O Magnezijev oksid može se dobiti prženjem magnezijevog karbonata (magnezita): MgCO3 + pov.temperatura => MgO + CO2 od magnezijeva oksida, prave se opeke (cigle) za oblaganje topioničarskih peći, jer su vrlo postojane na visokim temperatu rama (2800oC), vatrostalne su. Ovaj oksid upotrebljava se u medicini ( magnesia usta). * MgSO4 x 7 H2O - magnezijev sulfat (gorka sol) Gorko-slanog okusa. U prirodi u izvorima mineralnih voda, rabi se u medicini kao 0,2 % otopina protiv debljanja i žučnih tegoba.Kristalizira u lijepim rompskim kristalima. * MgCl2 - magnezijev klorid Primjenjuje se u tehničke svrhe. Pomješan sa magnezijevim oksidom i strugotinama drveta daje uz vodu materijal koji vremenom očvrsne, pa služi za izradu podova (ksilolit), umjetnog
129 mermera. Upotrebljava se i u medicini. * Mg - silikati Azbest se puno rabio, ali se zbog karcenogenosti izbacuje iz uporabe. Serpentin se rabi u tehnici, talk kao prah za upijanje ulja.
130
Ca - kalcij (calcium) t.t.845o, t.v.1420,C,sp.mase 1.54 Srebrnobijela kovina, žilava i rastegljiva. S kisikom se lako spaja, s vodom reagira: Ca + 2 H2O => Ca(OH)2 + H2 Zapaljen izgara na zraku narančastim plamenom: 2 Ca + O2 => 2 CaO Spada u red najraširenijih elemenata u prirodi (3,6 %).U prirodi kao vapnenac, kreda, mramor, u obliku silikata, karbonata, fosfata i sulfata.
131 Otkrio ga je 1808.g. sir H.Davy, ime dobio po calcis - lat. vapno. Kalcijevi spojevi su neophodni za živi svijet jer reguliraju rad srca, mehanizam zgrušavanja krvi i mlijeka. Skeleti organizama, zubi, kosti imaju oko 90 % kalcija. Dnevna potreba za odrasle osobe je 1 - 2 g kalcija i to pretežno biljnom hranom. Nedostatak kalcija u organizmu prouzrokuje bolest rahitis ili bolest kostiju. * CaCO3 - kalcijev karbonat U prirodi se nalazi u dva kristalna oblika kao aragonit i kalcit. Koralji i mnoge vrste školjki sastoje se uglavnom od kalcijevog karbonata.Mramor je sitnozrnasti vapnenac, koji je bio izložen visokom tlaku. Kreda je nastala taloženjem skeleta uginulih mikroorganizama. U običnoj vodi vapnenac se neotapa, ali ako voda sadrži ugljični dioksid (CO2), onda se otapa, pri čemu nastaje bikarbonat: CaCO3 + H2O + CO2 => Ca(HCO3)2 Tako i nastaju poznati pećinski ukrasi - sige: stalaktiti i stalagmiti, ili u rijekama bigar. Prirodne vode u kojima se vrlo često nalazi otopljen CO2, prolazeći kroz vapnenac, otapaju kalcijev karbonat. Ali kada voda izbije na površinu, tlak CO2 se smanji i bikarbonat se raspada na karbonat: Ca(HCO3)2 => CO2 + CaCO3 + H2O
132 Sve prirodne vode sadrže veće ili manje količine soli, poglavito kalcijev i magnezijev bikarbonat. Ako vode sadrže veće količine otopljenih bikarbonata, nazivamo ih tvrdim vodama, a sa manje mekim vodama.Vode koje troši industrija(kože, tekstilna, prehrambena)moraju se prethodno omekšati. Tvrdoća vode izražava se stupnjevima tvrdoće. Jedan stupanj tvrdoće ima voda koja u 1 litri sadrži 10 mg CaO. Omekšavanje vode se vrši: Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 => 2 CaCO3 + 2 H2O CaSO4 + Na2CO3 => CaCO3 + Na2SO4 Talog (CaCO3) se uklanja i voda se može pustiti u kotao. Voda se može i deionizirati ili demineralizirati: Ca(HCO3)2 + 2 Na-permutit => Ca-(permutit)2 + 2 NaHCO3 Ca-(permutit)2 + 2 NaCl => 2 Na-permutit + CaCl2 Demineralizaciju sintetskim smolama možemo prikazati i: 2 H - smola + Ca++ => Ca - smola + 2 H+ kationski izmjenjivač OH - smola + HCO3- => HCO3-smola + OH- anionski
133 Tijekom vremena kationski i anionski izmjenjivač ostane bez iona (H+ i OH-), pa se izmjenjivači moraju regenerirati, a to se provodi ispiranjem kiselog izmjenjivača sa HCl i ispiranje baznog izmjenjivača sa NaOH. Pritom se kationi u kiselom izmjenjivaču zamjene vodikom ionima (H+) iz HCl, a anioni (OH-) iz NaOH. * CaO - kalcijev oksid (živo vapno) To je bijeli sitni prah, dobija se prženjem karbonata: CaCO3 + 800 - 900oC => CaO + CO2 Ova kemijska reakcija izvodi se tehnički u velikim razmjerima, jer se kalcijev oksid znatno primjenjuje u građevinarstvu i drugim granama industrije Kako je taj proces povratan CO2 se mora stalno odvoditi, da bi reakcija išla u smislu dobijanja vapna. Prilično je jakog baznog karaktera, dakle anhidrid baze: * Ca(OH)2 - kalcijev hidroksid (gašeno vapno) To je bijela tvar. Dobiva se: CaO + H2O => Ca(OH)2 + temperatura Ovaj postupak se zove "gašenje vapna". Kalcijev hidroksid se u vodi malo otapa (vapnena voda). Razmućen u vodi gradi finu suspenziju (vapneno mlijeko) kojim se dezinficiraju zidovi.Ova reakcija gašenja vapna je vrlo egzotermna. Pomiješan sa pijeskom i vodom, gašeno vapno služi kao žbuka za žbukanje.
134 Tijekom vremena gašeno vapno pod uticajem CO2 iz zraka prelazi u karbonat, pri čemu se izdvajaju znatne količine vode (zidovi se znoje): Ca(OH)2 + CO2 => CaCO3 + H2O Žbuki se dodaje pijesak, da bi masa bila poroznai da bi CO2 mogao prodrijeti kroz cijelu masu. * CaCl2- kalcijev klorid (klorno vapno) Rabi se u tekstilnoj industriji, za bijeljenje, u medicini za ispiranje rana, a u obliku masti protiv ozeblina. * CaSO4 - kalcijev sulfat U prirodi kao anhidrit (CaSO4), gips ili sadra CaSO4x2H2O. Ako se gips grije: CaSO4 x 2H2O + pov.temperatura => CaSO4 x 1/2H2O To je hemihidrat. Pomiješan s vodom: CaSO4x1/2H2O + 3/2 H2O => CaSO4 x 2 H2O Na ovoj pojavi se zasniva primjena gipsa. Gips se rabi u građevinarstvu i medicini.
* Cement
135 Neki prirodni silikati (laporac, vapnenac) imaju osobinu da prženjem izgube vodu s kojom su bili vezani i da ponovo vežu vodu kada se snjom zamjese. Tako oni poslije prženja mogu u samoj vodi da očvrsnu. Ime dobijeno kao imenica cementum - cedere lomiti. 1824.g. J. Aspid iz Leedsa (UK) otkrio postupak proizvodnje portland cementa.Označuje se sa oznakom (PC). Prirodna smjesa vapnenca i gline zove se laporac (dalmacija, hercegovina). Kemijski sastav: hidraulički modul => m CaO / m SiO2 + m Fe2O3+ m Al2O3 Pri temperaturi od 1000-1450oC u omekšanoj reakcijskoj smjesi kalcijev oksid (CaO) kemijski se veže sa SiO2 i Fe2O3 Omekšane čestice tako nastalih spojeva, staljuju se u veće cjeline (klinker). To je proces sintetiziranja. Usijani klinker se iz rotacionih peći odvodi u cijev za hlađenje i melje u fini sitni prah. O finoći meljave ovisi kvalitet cementa. Sam postupak zahtijeva velike koiličine energije (80 130 kWh/po toni). Kao gorivo rabi se plin ili mazut. Cementare su veliki onečiščivači zraka, pa je neophodna uporaba filtera (elektrofilteri). Dodatkom vode cementu, zbiva se vrlo složena reakcija (smjesa isprva plastična, poslije očvrsne). Sam sastav i struktura nastalih spojeva sa sigurnošću nisu određeni. Cement sa pijeskom, šljunkom i vodom, daje masu koja se zove beton. ,spec.mase 3,74
136
Sr - stroncij (strontium) t.t.771o,t.v.1385oC, sp.mase 2,6
137
Ba - barij (barium) t.t. 726,2o, t.v.1696oC U prirodi samo u vezanom obliku (u obliku sulfata i karbonata. Stroncijeve soli boje bezbojan plamen crveno, a barijeve soli zeleno (bengalska vatra). Barij otkrio sir H.Davy 1808.g. * BaSO4 - barijev sulfat Neotapa se u vodi i kiselinama, rabi se pri Rtg snimanju crijevnog trakta i kao bijela mineralna boja.
138
Ra - radij (radium) t.t. 700o, t.v.1140oC,spec.mase 5-6 Godine 1896.g. Beckerel je primjetio da uranove soli djeluju na foto ploču, bez prethodnog osvjetljenja. Maria Sklodowska Curie tražeći temu za svoju doktorsku disertaciju, zaintrigirala se za neobjašnjene beckerelove zrake. 1898.g. poslije 2 godine napornog rada uspjela je izolirati elemenate radij i polonij. Po kemijskim osobinama radij je vrlo sličan bariju. Na zraku je nepostojan i razlaže vodu. Najvažnija ruda radija je uranit (smolinac), koji sadrži male količine radija ( 1 tona rude ima 0,15 g radija). Nalazišta u Češkoj, Kongu i Kanadi.
139 I C 4 RADIAKTIVNE POJAVE Pojave, koje ispoljava radij, zovu se radioaktivne pojave. Iste osobine ima i uran (U), torij (Th), aktinij (Ac). Radioaktivne pojave ispoljavaju se zračenjem. Radioaktivno zračenje djeluje veoma jako na živi organizam (izaziva zapaljenje kože, opekotine i razaranje tkiva) ali se u kontroliranim dozama rabi za liječenje. Ispitivanja su dokazala, da je zračenje trojake vrste (alfa, beta i gama) zraci. Jedna vrsta zraka skreće ka negativnom polu, ako se puste između električnih ploča, što znači da su ti zraci pozitivno naelektrizirani ili alfa-zraci. Druga vrsta skreće ka pozitivnom polu mnogo jače nego alfa-zraci. To su beta-zraci. Gama -zraci ne skreću, znači nisu naelektrizirani. Svi zraci su nevidljivi, ali ako iznad radioaktivnog preparata stavimo foto-ploču zavijenu u crni papir, vidjet ćemo njihovo izazivanje foto-ploče. Po prodornosti se razlikuju: - gama-zraci, su najprodorniji - bete-zraci ne mogu proći kroz olovni lim 0,3 mm, - alfa-zraci se zadržavaju već i na aluminijevskom limu 0,1 mm Alfa i beta zraci su materijalne prirode, a gama- zraci su elektromagnetni valovi, tj. iste prirode kao i svjetlosni zraci, samo vrlo kratkih valnih duljina. Beta-zraci su isto što i katodni zraci, dakle elektroni (negativno naelektrizirane čestice), samo se od katodnih zraka razlikuju po brzinama kojima se kreću. Pozitivno naelektrizirana čestica (alfa-čestica), kreće se velikom brzinom (do 20000 km/sec), a od elektrona su teži 8000 puta
140 .Utvrđeno je da su to ustvari slobodna jezgra atoma helija u brzom pokretu i da izašavši iz radioaktivnog preparata, brzo hvataju elektrone prelazeći u nenaelektrizirane (neutralne) atome helija (He). Po teoriji o raspadanju atoma, postoje atomske vrste, koje su toliko nepostojane, da se same od sebe raspadaju. Raspadanje atomskih vrsta, znači raspadanje njihovih jezgara. Ova raspadanja su eksplozivna i dijelovi atomskih jezgara, uslijed oslobođene energije bivaju izbačeni, te tako stiču veliku kinetičku energiju, koja im daje karakter zračenja. Pri radioaktivnom raspadanju u prirodi, od jezgra se otkidaju ili alfa ili beta čestice. Zaostali dio jezgre, uslijed velike mase ne može dobiti toliku brzinu, da bi ispoljavao zračenjem. Zaostali dio raspadnutog jezgra predstavlja novu atomsku vrstu. Taj novi elemenat zove se radon - Rn i pripada grupi inertnih plinova. Jedinica za mjerenje radioaktivnosti naziva se kiri i iznosi 3,7 x 1010 dezintegracija u sekundi. Ustvari, toliki broj alfačestica emitira 1 g radija u 1 sekundi. Radioaktivni procesi mogu se predstaviti u obliku jednadžbe: Ra => Rn + He (u obliku alfa-zraka) Jednadžba nam pokazuje da radij (Ra) kao elemenat iščezava i da od njega postaju dvije druge elementarne materije (radon i helij). Ovo raspadanje vrši se samo od sebe (spontano) i mi nismo u stanju ni da ga ubrzamo, niti da ga usporimo ili spriječimo. Postavlja se pitanje: kako to da se do sada nije
raspala sva količina radija (Ra) koji se nalazi u prirodi? Objašnjenje je da čak i one promjene, koje se dešavaju uz oslobađanje energije (egzotermne reakcije) ne mogu početi same
141 od sebe, već je potrebno da im se za početak da izvjesna količina energije, pa u ma kom obliku. Vrijeme koje je potrebno da prođe da bi se polovina od nazočne količine raspala - zove se poluvrijeme raspada. Poluvrijeme raspada je karakteristično za svaki radioaktivni elemenat ponaosob. Ispitivanja su pokazala da je potrebno 1580 godina, pa da se od 1 g radija (Ra) ostane o,5 g radija. Od ove količine (0,5 g) ostat će poslije novih 1580 godina 0,25 g, a poslije 7900 godina 0,03125 g radija (Ra). Jednadžbu radioaktivnog raspada radija možemo napisati: 226 88
Ra => 22286Rn + 42He
Nastali radon (Rn) je također radioaktivan, pa se i on spontano raspada: 222 86
Rn => 21884Po + 42He
Polonij je također radioaktivan i spontano se raspada pa raspad traje sve do 206Pb , koje nije radioaktivno. Pošto sada prestaje radioaktivan raspad, njime se završava ovaj niz prelaza iz jedne atomske vrste u drugu. I sam radij (Ra) je produkt radioaktivnog raspada, tako da radioaktivni raspad nezapočinje sa radijem (Ra), već sa elementom rednog broja 92U (uran): 238
U => 234Th => 234Pa => 234U => 230Th => 226Ra => 222Rn =>
=> 218Po => 214Pb. Poluvrijeme raspada pojedinih elemenata ovog niza vrlo je različito ( od nekoliko sekundi do nekoliko milijardi godina).
Postoje tri ovakva niza: aktinijev (Ac, uranov (U) i torijev (Th) i svi se završavaju neradioaktivnim olovom (Pb), čija atomska masa može biti: 206Pb, 207Pb, 208Pb.
142 Sody je 1913.g. dao pravilo pomjeranja: radioaktivni element ispuštanjem alfa-zraka, pomjera se za dva mjesta unazad u Periodnom sustavu elemenata. Ispuštanjem beta-zraka, atomska masa se nemijenja. Tako postoje razne vrste atoma istih atomskih masa. Takve kemijske elemente zovemo izobarima. Primjer: 210 Bi, 210Po, 210Pb Isto tako u nizu se pojavljuju razni izotopi pojedinih kemijskih elemenata. Primjer: 218 Po, 214Po, 210Po, 214Bi, 210Bi, 216Pb,210Pb. Potrebno je znati da jedna atomska vrsta ispušta samo jednu vrstu zraka: ili samo alfa-zrake, ili samo beta-zrake, dok gamazraci predstavljaju oslobođene elektrone i ne utiču na naelektriziranost jezgra. Umjetno razaranje jezgra elemenata (transmutacija ili dezintegracija). Alfa-zraci predstavljaju moćno mehaničko sredstvo, ustvari masu sa velikom kinetičkom energijom, koja se pri istraživačkim radovima mnogo iskorištava. Alfa-zraci su u stanju da razore jezgra drugih atoma, kada se s njima sudare. alfa-zraci se kreću pravolinijski sa dometom od 8 - 13 cm, a nakon 13-tog centimetra toa zraka je običan plinoviti helij (He). Može se desiti da kinetička energija (Ek) neke alfa-čestice bude toliko velika, da savlada odbijanje čestica i da svom silinom se sudari sa jezgrom atoma u čiji je omotač prodrla. Posljedice sudara je raspad jezgre. Na ovaj način može se umjetnim putem razoriti atomska jezgra.
Protonski zraci su ustvari čestice vodikovog jezgra. Ovi zraci su posljedica sudara alfa-zraka, sa jezgrom dušikova atoma, koje je
143 pri raspadu izbacilo jezgro vodikovog atoma. Ovaj proces umjetnog razaranja jezgra možemo predstaviti jednadžbom 14 7
N + 42He =>
17 8
O + 11n
17 8
O je izotop kisika sa atomskom masom 17. Bombardiranjem dušika alfa-zracima, atomsko jezgro dušika se raspada na vodik i izotop kisika. Tako nastali izotopi nisu postojani, pa se sami od sebe raspadaju ispuštajući zrake slično prirodnom radioaktivnom raspadu. Ovakva radioaktivnost zove se umjetna radioaktivnost. Izotop aluminija (Al) pokazuje radioaktivne osobine: ispuštajući beta-zrake => 2813Al => e- + Si Jedna od vrlo važnih pojava u oblasti nuklearnih reakcija, jeste FISIJA ili dioba. Atomsko jezgro pri fisiji se dijeli na dva dijela podjednake veličine: 235 92
U + 10n =>
92 36
Kr + 14156Ba + 3 10n
Pri fisiji nastaju neutroni u većoj količini, tako da se sada njima većom energijom mogu bombardirati ostali atomi uranovog izotopa, pri čemu se još u većoj mjeri povećava količina neutronskih zraka, tako da reakcija postaje još intenzivnija. Gore pomenuta reakcija raspada uranovog izotopa predstavlja
144 eksplozivnost atomske bombe. Ova eksplozivnost, je ustvari posljedica ogromnih količina naglo oslobođene toplote, koja se može rabiti i za korisne svrhe (atomske elektrane, pokretanje strojeva). Pored fisije postoje nuklearne reakcije pri kojima se vrši spajanje lakših atomskih jezgara u jezgre težih atoma. Ova vrsta nuklearne reakcije zove se FUSIJA. Za oslobađanje ogromnih količina energije, važan je još jedan radioaktivni proces, pri kojem se osjetne količine tvari pretvaraju u energiju. Proces se zove DEFEKT MASE. Ako se litij (Li) izloži bombardiranju protonskim zracima, nastaje helij (He) uz oslobađanje velike količine energije: 7
Li + 10H => 242He + 500000 kW/h
3
Znači od 7,015 g Li + 1,008 g H => 8,004 g He + 0,019 g Količina od 0,019 g, koja je preostala u toj reakciji i koja se pri tom procesu pretvorila u energiju odgovara energiji od pola miliona kW/h. Kolika je to količina energije može se vidjeti računom: ako pretpostavimo da jedna familija (4 člana) troši oko 500 kW/h mjesečno za kuhanje, grijanje, hlađenje i drugo, onda bi se energija, koja se dobiva u ovom procesu, od samo 7,015 g litija i 1,008 g vodika mogla koristiti 83 godine. Na ovom procesu zasnovana je eksplozivnost nuklearne bombe.
I C 5 III SKUPINA P S E
145
Sc - skandij (scandium) red.br. 21
at.mase 44,96 sive
146
Y - itrij (yttriuum)
39
88,91 metalne
Nisu našli do danas veću uporabu.Skandij je predskazao D.I.Medjelejev 1869.g. i dao mu ime EKA-BOR. Ovu grupu zovu još i rijetke zemlje ili lantanoidi. Oni su sa svojim osobinama toliko slični, da je problem odvajanje jednog od drugog. Obe posljednje ljuske, koje utiču na kemijsku reaktivnost, su iste kod svih lantanoida:
147
La lantan
57
138,92
148
Ce - cerij
58
140,13
149
Pr - praseodimij
59
140,92
150
Nd - neodimij
60
144,27
151
Pm - prometij
61
144,01
152
Sm - samarij
62
150,36
153
Eu - europij
63
151,97
154
Gd - gadolinij
64
157,25
155
Tb - terbij
65
158,92
156
D - dispozij
66
162,50
157
Ho - holmij
67
164,93
158
Er - erbij
68
167,25
159
Tm - tulij
69
168,93
160
Yb - iterbij
70
173,04
161
Lu - luteciuj
71
174,97
Rijetke zemlje ili lantanoidi, počeli su dobijati izvjestan tehnički značaj. Tako ako se cerijev oksid kad se zagrije ispušta lijepu bijelu svjetlost (Dramandova svjetlost). Svjetlost je još jača, kada se pomješa cerijev oksid sa torijevim oksidom (99:1)
162 Skupina aktinoida nazvana po prvom članu u nizu:
Ac - aktinij
89
228,91
163
Th - torij
90
232,04
164
Pa - protaktinij
91
231,04
165
U - uran
92
238,03
166
Np - neptunij
93
237,05
167
Pu - plutonij
94
244,06
168
Am - americij
95
243,06
169
Cm - kurij
96
247,07
170
Bk - berklij
97
247,02
171
Cf - kalifornij
98
251,08
172
Es - ajnštajnij
99
252,08
173
Fm - fermij
100
257,10
174
Md - medeljejevij
101
258,10
175
No - nobelij
102
259,10
176
Lr - laurencij
103
260,11
177
Db - dubnij
104
261
178
Ji - žoliotij
105
Rf - radefordij
106
179
Bh - bohrij
107
180
Hn - hanij
108
Mt - majtnerij
109
Uun Uuu Uub
110 111 112
Kemijski elementi veći od atomskog broja 92, zovu se transurani. Ime nastalo iz vremena, kada se nije moglo utvrditi da postoje elementi sa većim atomskim brojem. Tako se uran dugo nalazio na kraju Periodnog sudtava elemenata. Tek 1939.g. otkriven je proizvodom radioaktivnog raspada neptunij (Np) sa atomskim brojem 93.Ime dobio po planeti. Ima ga u malim količinama u prirodi. Plutonij (Pu) dobiven 1940.g., nazvan po planeti, sličan uranu, rabi se u proizvodnji nuklearnog goriva. Americij (Am) dobiven 1944.g., kirij (Cm) 1940.g.dobili imena po zemlji i znanstveniku, kao i berklij (Bk) koji je dobiven 1949.g. pa dobio ime po koledžu na kojem je otkriven, kalifornij po državi u kojoj je otkriven (1950.g.), ajnštajnij (Es) po glasovitom fizičaru, fermij (Fm) po talijanskom znanstveniku
181 otkriven 1954.g., medjeljevij (Md) otkriven 1955.g. , nobelij (No), laurencij(Lw) itd.
182 I C 6 IV SKUPINA P S E Ti - titan (titanium) Zr - cirkonij (zirconium) Hf - hafnij (hafnium)
22 40 72
47,88 bijel 91,32 metalne 178,49 metalne
Titan spada u rasprostranjene elemente u prirodi (0,6 %). Nalazi se samo u spojevima. Rabi se u metalurgiji, za proizvodnju slitina. Tako je slitina titana i željeza vrlo tvrda i rabi se u avio industriji. Titanov dioksid (TiO2) rabi se u industriji stakla za proizvodnju teško topivog stakla i kao bijela mineralna boja ( titanovo bijelo) Cirkonij i hafnij su elementi, koji se u prirodi nalaze u malim količinama. Cirkonijev dioksid (ZrO2) vrlo je otporan prema kemikalijama, termičkim i mehaničkim uticajima, pa služi kao laboratorijsko posuđe, koje trba da izdrži visoke temperature. Od njega se izrađuju lonci za taljenje teško taljivih kovina.
183
184
185 I C 7 PETA SKUPINA P S E Cr - krom (chromium) 24 Mo - molibden (molybdenium) 42 W - volfram (wolframium) 74
52,00 srebrene 95,94 srebrne 178,85 srebrene
Cr - krom (chromium), t.t. 1765o,t.v. 2660oC, sp.mase 6 Najvažnija ruda kromit, kojom obiluje zemljina kora.Kromit je oksid željeza i kroma sastava (FeO x Cr2O3). Redukcijom kromita ugljenom, dobiva se tehnički važna slitina fero-krom: FeO x Cr2O3 + 4 C => (Fe + 2 Cr) + 4 CO Ova slitina sadrži 40 - 60 % Cr i rabi se za dobivanje raznih vrsta kromnih čelika (koji ne korodiraju). Kromom se presvlače željezni predmeti (kromiranje).
186 Krom je tvrdi i žilav metal. Na običnoj temperaturi postojan na zraku i u vodi.Kromni spojevi obojeni su žuto, zeleno i narančasto, pa otuda i ime ovom elementu (chromos grč. boja). Krom u svojim spojevima ima oksidni broj dva (kromo spojevi), tri (kromi spojevi), šest ( obliku kromne kiseline, kromati). * K2CrO4 kalijev kromat Dobiva se taljenjem kromita sa kalcijevim karbonatom (CaCO3 i salitrom (KNO3). Od njega se dobivaju ostali kromni spojevi.
* PbCrO4 olovo kromat Dobiva se taloženjem otopljenih olovnih soli sa kalijevim kromatom (K2CrO4). To je mineralna boja (kromno žuto). * K2Cr2O7 kalijev dikromat To je sol dikromne kiseline (H2Cr2O7). Kristalizira u lijepim narančastim kristalima. U vodi se neotapa.Kalijev dikromat je veoma jako oksidacijsko sredstvo. Upotrebljava se u industriji kože, tekstila i lakova.
187
Mo - molibden (molybdenium)t.t. 26500, t.v.55000C
188
W - volfram (wolframum) t.t.3410o, t.v.5400oC, Molibden se dobiva iz molibdenita (MoS2). Zbog svoje postojnosti, upotrebljava se za dobivanje specijalnih čelika, koji se odlikuju tvrdoćom i elastičnošću. Volfram se nalazi u prirodi samo u spojevima. Spada u kovine sa najvišom točkom taljenja i najvišom točkom vrenja. Zahvaljujući toj osobini rabi se za niti u električnim žaruljama, pećima. Važna njegova uporaba za izradu specijalnih čelika (gornjogazeći sloj kod željezničkih i tramvajskih šina), noževi za obradu tvrdih kovina.
189
I C 8
ŠESTA SKUPINA P S E
V vanadij (vanadium) Nb niobij (niobium) Ta tantal (tantalum)
23 41 73
50,94 metalne 92,91 sjajne 180,95 svijetlosjajan
190
191
Najrasprostranjeniji vanadij.Rabi se za izradu tvrdih i elastičnih čelika.Divanadijev pentoksid (V2O5) služi kao katalizator u kemijskoj industriji (dobivanje sumporne kiseline). Niobij i tantal (Nb, Ta) su rijetki elementi. Obično se nalaze zajedno. Vrlo su postojani.Neotapaju se ni u carskoj vodici (zlatotopka). Od tantala se izrađuje kemijski i kirurški instrument
192 I C 9 SEDMA SKUPINA P S E Mn mangan (manganum) Tc tehnicij (tehnitium) Re renij (rhenium)
25 43 75
59,94 sivo bijel 97,91 bijelo 186,21 bijel
Mn - mangan (manganum) t.t.1244o, t.v. 2095oC,spec.mase 7,21 Mangan, prilično rasprostranjen, ali samo u spojevima, stalan pratilac željeznih ruda. Najvažnija ruda piroluzit (MnO2)Ima u Varešu. Elementarni mangan se dobiva na dva načina: -katodnom redukcijom: MnO2 + 2 C => 2 CO + Mn - aluminoterminjski: 3 Mn3O4 + 8 Al => 9 Mn + 4 Al2O3 Mangan je sivo-bijela kovina, vrlo tvrda i krta. Na vlažnom zraku se presvuče slojem oksida, koji ga štiti od daljnje korozije. Dobro se legira sa mnogim metalima. Za industriju željeza, vrlo važna slitina fero-mangan (30 - 90 % Mn). Mangan se lako otapa u kiselini: Mn + H2SO4 => MnSO4 + H2
193 Mangan djeluje na vodu čak i na običnoj tremperaturi: Mn + 2 H2O => Mn(OH)2 + H2 U svojim spojevima mangan može biti: dvooksidnog (MnO), četverooksidnog (MnO2), šesterooksidnog (MnO3) i sedmerooksidnog (Mn2O7) stanja. Mangan je biogeni element. Nađen u biljnim i životinjskim stanicama. Kod čovjeka u bubrezima, jetri i srcu. Rabi se kao katalizator kod oksidacionih reakcija. * KMnO4 kalijev permanganat Tamnoljubičaste boje. Ima oksidacione osobine. Zato se rabi u medicini kao sezinficijend. Upotrebu ima i u kvantitativnoj analizi.
194
195
Tehnicij i renij (Tc, Re) visoka t.t preko 3900o velika s.m <20 U Menjeljejevoj tablici Periodnog sustava elemenata, ostalo upražnjeno mjesto pod rednim brojem 43. Tek 1937,g, umjetno je dobijen tehnicij ( ime dobio kao umjetni element). On je prvi kemijski element, koji nije otkriven u prirodi, već je dobiven umjetnim putem. Radioaktivan je. Renija u zemljinoj kori ima koliko i zlata, ali spada u rasute elemente, pa se teško nalazi. Rabi se u tehnici. Od njega se izrađuju niti električnih žarulja. Služi kao katalizator pri nekim kemijskim reakcijama.
196 I C 10 FERUM SKUPINA ILI VIII SKUPINA PSE Fe željezo (ferrum) 26 Ru rutenij (ruthenium) 44 Os osmij (osmium) 76
55,85 crvene 1o1,o7 srebrnobijel 190,20 sivomodar
Fe željezo (ferrum) t.t. 1530o, t.v. 245ooC, spec.mase 7,86 Željezo pripada grupi najrasprostranjenijih kemijskih elemenata u zemljinoj kori. Na vlažnom zraku nepostojan i zato ga nema u prirodi, izuzev u dijelovima meteorita. Najpoznatije rude željeza su: - oksidne rude magnetit (Fe3O4), hematit (Fe2O3), limonit (Fe2O3xH2O) - karbonatne rude siderit (FeCO3) - sulfidne rude pirit (FeS2)
197 Željezo je veoma važan elemenat za živi svijet. Sastojina je hemoglobina, kod mnogih vrsta živih organizama, gdje služi za prenošenje kisika. Elementarno željezo i neki organski preparati sa željezom rabe se kao lijekovi u medicini. Željezo se dobiva iz oksidnih ruda, redukcijom u visokim pećima. Visoke peći zato što su visoke više od 30 metara. Rad visokih peći je kontinuiran. Peć se puni odozgo, naizmjenično, koksom, rudom, dodatcima, topiteljima. U visokoj peći dobiveno željezo se zove sirovo željezo. Postoji sivo sirovo željezo i bijelo sirovo željezo. Ako je hlađenje rastaljenog željeza sporo, a duda sadržavala dosta silicija (Si), dobiva se sivo sirovo željezo. Ako je pak hlađenje rastaljenog željeza bilo brzo, a ruda sadržavala malo silicija (Si), dobiva se bijelo sirovo željezo. Sivo sirovo željezo je krto i nemože se kovati niti valjati, ali lako se tali i može se liti u kalupe - tkzv. livačko željezo. Bijelo sirovo željezo, ne može se direktno upotrijebiti, već se mora dalje prerađivati, pri čemu se može dobiti ili čelik ili kovno željezo - kovačko meko željezo. Ova preradba se sastoji u odstranjivanju ugljika (C), tako da čelik sadrži samo od 0,5 - 1,5 % ugljika (C), a kovno željezo manje od o,5 % ugljika (C). Redukcija rude u visokoj peći, vrši se koksom, koji u isto vrijeme služi i kao gorivo za zagrijavanje rude. Redukcija koksom nije neposredna već: - koks izgori (C) u ugljen dioksid CO2), pri čemu se oslobađa toplina, - nastali topli ugljendioksid (CO2, nailazeći na smjesu usijane rude i koksa reducira se u ugljenmonoksid (CO), a nastali plinoviti ugljenmonoksid reducira rudu: 1. C + O2 => CO2 + oslobođena toplina 2. CO2 + C => 2 CO 3. 3 CO + Fe2O3 => 2 Fe + 3 CO
198 Redukcijom nastalo željezo, skuplja se u tekućem stanju na dnu peći, odakle se svremena na vrijeme odlijeva. Iznad rastaljenog željeza, nalazi se rastaljena jalovina (zgura ili šljaka). Ovako dobiveno željezo sadrži pored drugih primjesa cca 5 % ugljika (C). Shema visoke peći: redukcija
ruda koks vapnenac
grotleni plin
3Fe2O3 + CO => Fe3O4 + CO2
450oC 500oC
Fe3O4 + CO => 3FeO + CO2 FeO + CO => Fe + CO2
600oC 700oC 800oC
kalcinacija
CaCO3 => CaO + CO2 10000C CaO + SiO2 => CaSiO3
koks i čvrsto željezo Fe + C => liv koks, troska, tekuće željezo C + O2 => CO2 C + CO2 => 2CO troska (zgura) rastaljeno željezo
1300OC 1800OC vreo zrak
troska rastaljeno (Fe)
Najpoznatije slitine željeza su čelici. Čelik je slitina željeza i ugljika. Sadržaj ugljika varira og 0,3 % do 1,5 %. Čelik sadrži i dodatke drugih elemenata. Visokolegirani čelici su sa dodatcima:
199 legirane čelike sa niklom (Ni), manganom (Mg), kromom (Cr), volfranom (W), molibdenom (Mb) i silicijem (Si). Oksidacija, da željezo postane kovno vrši se: - Besemerov postupak, - Thomasov postupak, - Siemens - Martinov postupak, - postupak u elektro-pećima. * Oksidi i hidroksidi željeza Lako se otapaju u kiselinama, izdvajajući vodik. Imamo dvooksidno željezo ili fero oksid (FeO) i trooksidno železoferi oksid (Fe2O3). Tako postoji ferohidroksid (Fe(OH)2) i feri hidroksid (Fe(OH)3). Oba ova oksida pokazuju bazne osobine. Feri oksid se upotrebljava kao mineralna crveno-mrka boja u bojarstvu zvana "englesko crveno". * Soli željeza Od soli željeza, tehnički su u uporabi ferosulfat (FeSO4 x 7H2O) zvana "zelena galica". Dobiva se otapanjem željeza u sumpornoj kiselini: Fe + H2SO4 + 7 H2O => FeSO4 x 7 H2O + H2 Druga tehnički značajna sol je klorid željeza (FeCl3), koji se rabi u bojarstvu, a dobiva se otapanjem željeza u solnoj kiselini
2 Fe + 6 HCl => 2 FeCl3 + 3 H2
200 U bojarstvu, kao boja u uporabi je i željezna stipsa: K2SO4 x Fe2(SO4)3 x 24 H2O Otopina crvena kao krv (sol trooksidnog željeza) sa rodanidom: Fe+++ + 3 SCN- => Fe(SCN)3 Ovom reakcijom se mogu dokazati i najmanji tragovi željeza. * Kompeksni spojevi željeza Najvažniji su kalijum heksacianoferat ( K4(Fe(CN)6) ), i kalijum heksacijanoferat (III) (K3Fe(CN)6), berlinsko modrilo K(FeIIFeIII(CN)6), prusiati u kojima je jedna ciano grupa iona (Fe(CN)6) zamjenjena nekom drugom skupinom. * Korozija željeza To je elektrokemijski proces. Dio površine željeza iznad koje je koncentracija otopljenog kisika veća je katoda, a onaj dio površine iznad kojeg je koncentracija kisika manja je anoda. Na katodi se otopljeni kisik iz zraka ili vode reducira, a na anodi željezo se oksidira u Fe++ion. Nastali željezni Fe++ion se oksidira kisikom iz zraka u željezni Fe+++ io, pri čemu nastaje čvrsti Fe2O3 - korozija ili hrđa. Ovaj proces možemo prikazati: 4 Fe++ + O2 + 6 H2O => 2 Fe2O3 x H2O + H2
Zaštita željeza od korozije je veoma važan proces, jer se korozijom nepovratno uništava ogromna količina željeza u svijetu. Najoubičajenije vrste zaštite su:
201 - presvlačenje željeza bojom - presvlačenje željeza emajlom (emajliranje) - presvlačenje željeza organskim tvarima (boje, plastične mase i dr. - anodna zaštita
202
Ru rutenij (ruthenium) t.t. 2450o t.v. 4150oC, spec.m.12,2
203
Os osmij (osmium) t.t. 2700oC,t.v.5300oC,spec.masa 22,48 To su tkzv. platinasti metali, veoma rijetki u prirodi. Obično prate druge metale. Odlikuju se velikom tvrdoćom.
204 I C 11 IX SKUPINA PERIODNOG SUSTAVA ELEMENATA Co kobalt (cobaltum) 27 Rh rodij (rhodium) 45 Ir iridij ( iridium) 77
58,93 čelično siv 102,91 srebreno bijel 192,22 srebrenobijel
Kobalt se rabi za izradu raznih slitina, naročito za izradu raznih vrsta željeza. Kobaltov čelik ima veliku tvrdoću. Kobalt je vrlo važan elemenat za živi svijet. Sastojina je vitamina B12, koji igra važnu ulogu u stvaranju hemoglobina. Nedostatak kobalta u organizmu izaziva malokrvnost. Upotrebljava se i kao izotop Co-60, koji ima radioaktivne osobine. Rabi se u medicini kao dijagnostik.
205
Rodij (Rh) je rijedak elemenat, kao pratilac drugih platinastih metala, nema još neku uporabu. Kemijski veoma inaktivan Ne otapa ga ni "zlatotopka" ili "carska vodica".
206
Iridij (Ir) kemijski inertan, otporan prema "zlatotopki" Upotrebljava se za izradu posuđa i legura, te za izradu pera olovaka (nalivpera).
207 I C 12 X SKUPINA PERIODNOG SUSTAVA ELEMENATA Ni nikal (niccolum) 28 Pd paladij (palladium) 46 Pt platina (platinum) 78
58,69 srebrenobijel 106,42 srebrenobijel 195,08 sivobijela
Ni nikal (niccolum) t.t. 1453o, t.t.2910oC, sp.mase 8,9 Ima veliku uporabu kod legiranja čelika. Slitine nikla sa željezom i kromom rabe se za izradu električnih peći, pegli, rešoa, zato jer imaju veliki električni otpor. Specijalni čelici sa niklom su: - invar-čelik (36 % Ni), ima mali koeficijent širenja, pa se upotrebljava za izradu mjernih instrumenata. Inače nikal je sjajne boje, na metal, veoma rijedak na zemljinoj površini (0,018 %).
208
Pd paladij (palladium) t.t.1552oC, t.v. 2930oC, sp.mase 11,97 Veoma rijedak elemenat, obično prati druge platinaste metale.
209
Pt platina ( platinum) t.t. 1769oC, t.v. 3838oC,sp.mase 21,45 Metal sivo bijele boje, dobro se kuje i izvlači u limove i žice. Na zraku platina (Pt) je postojana kovina, a na običnoj temperaturi i prema kemikalijama. Zato je u uporabi za izradu kemijskog posuđ. Platina služi kao katalizator (tvar koja ubrzava kemijske procese) pri mnogim kemijskim sintezama,. Ipak najveći dio platine pored posuđa, u uporabi je u zubarstvu, kao nakit i kao novac. Legira se, pa slitina sa zlatom(Au) rabi se za materijal za sapnice (dizne).
210 I C 13 XI SKUPINA PERIODNOG SUSTAVA ELEMENATA Cu bakar (cuprum) 29 63,54 crvene boje Ag srebro (argentum) 47 107,87 bijele boje Au zlato (aurum) 79 196,97 žuto-zlatne boje
Cu bakar (cuprum) t.t. 1083oC, t.v. 2336oC, sp.masa 8,93 Elemenat poznat od davnina, pa se ne zna tko ga je prvi otkrio. Pronađeni su bakreni predmeti stari 6000 godina. Bakar zbog svoje uporabe obilježio je najdulje razdoblje u povijesti čovječanstva. I danas ima veliku uporabu, posebice u elektrotehnici, pa je zbog toga veoma značajna kovina, ali su njegova nalazišta pred iscrpljenjem. U zemljinoj kori ima ga svega 0,01 %. U prirodi se ponegdje nalazi u elementarnom stanju. Najveća nalazišta su u SAD-u, Južnoj Americi, Kongu, Rusiji i dr. Najvažnije rude bakra su: - halkopirit CuFeS2 - halkozin Cu2S
211 - malahit Cu(OH)2xCuCO3 - kuprit Cu2O Maseni udio bakra (Cu) u rudama je 2 - 5 %. Bakar (Cu) se dobiva iz halkopirita postupkom koji ide: 2 CuFeS2 + 4 O2 => Cu2S + 2 FeO + 3 O2 Cu2S + O2 => 2 Cu + SO2 Bakar dobiven prženjem sulfida, sadrži 97 % bakra i zove se crni bakar ili blister. Ostalo do 3 % su primjese koje su neke vrlo dragocjene (zlato Au i srebro Ag). Da bi se dobio potpuno čist bakar (Cu) vrši se rafinacija elektrolitičkim procesom. Kao elektrolit uzima se otopina sulfata bakra (modra galica CuSO4x7H2O) i sumporna kiselina (H2SO4). Anoda je izlivena ploča od sirovog bakra (blistar), a kao katoda tanki lim od čistog bakra (Cu). Postupak elektrolize ide: na katodi: Cu++ + 2 e- => Cu na anodi: Cu => Cu++ + 2 eNa anodi se bakar (Cu) otapa, a na katodi se bakar (Cu) izlučuje.Tako se anoda postepeno topi, dok se bakar (Cu) taloži na katodi. Na ovaj način dobiva se rafiniran bakar (Cu) 99,5 % čistoće. Primjese koje je sadržavao sirovi bakar (zlato Au, srebro Ag) talože se na dnu kade, kao anodni mulj i predstavlja znatnu vrijednost. Metalni bakar je crvene boje, teško topiv, kovan i istegljiv. Na vlažnom zraku i u uz nazočnost ugljičnog dioksida (CO2), prevuče se po površini tankom skramom zelenkaste boje od nastalog baznog karbonata bakra (patina). Bakar (Cu) je najbolji provodnik elektriciteta i toplote poslije srebra, pa se velike količine upotrebljavaju za izradu bakrenih
212 žica i kablova. Osim toga u uporabi je za posuđe, za kotlove, dijelove strojeva, razne slitine. Bakar (Cu) se vrlo lako legira sa mnogim metalima: - crvena mjed (mesing) je slitina sa 5 - 10% cinka (Zn). Služi za nakit, ukrase, čahure za municiju, - žuta mjed je slitina sa 20 - 40 % cinka (Zn). Rabi se za strojne dijelove i čahure za municiju, - bronca je slitina sa 1 - 2 % silicija (Si) i 9 % kositra (Sn), rabi se za proizvodnju kliznih kontakata, - novo srebro je slitina sa 12 - 26 % nikla (Ni) i 19 - 31 % cinka (Zn). Rabi se za izradu nakita. - konstantan sa 41 - 45 % nikla (Ni), za električne otpornike. Među prijelaznim elementima, bakar (Cu) je po važnosti treći esencijalni element, odmah poslije željeza (Fe) i cinka (Zn). Zbog nedostatka bakra (Cu) u organizmu, počinje se koristiti pričuva željeza (Fe), koji se nalazi u jetri. Bakar (Cu) je sastojina biljnog i životinjskog svijeta, nalazi se u tkivima. Interesantno je da su bakar (Cu) i njegovi spojevi za niže organizme jaki otrovi, u većim količinama uneseni u organizam, štetno utiče i na čovjeka. Zato se hrana ne smije držati u posuđu od bakra (Cu). Za razliku od drugih teških metala, bakar (Cu) se ne nakuplja u organizmu. Brojne su molekule proteina, koje sadrže bakar (Cu). Tako je hemocijanin prenosilac kisika kod beskičmenjaka (oktopodi, jastozi, hobotnice, puževi). Stoga je krv beskičmenjaka plava. * CuSO4 - bakarni sulfat To je najpoznatiji spoj bakra (Cu). Dobiva se otapanjem bakra (Cu) u sumpornoj kiselini (H2SO4). Kristalizira sa 5 molekula vode (CuSO4 x 5 H2O) pod imenom modra galica. Rabi se za zaštitu bilja, posebice za vinovu lozu i u voćarstvu. Da ne bi sulfat bakra nepovoljno djelovao, dodaje se kalcijev hidroksid (Ca(OH)2) i otopina se zove "bordovska juha" po gradu Bordou u vinogradskom kraju Francuske. Bakarni sulfat ima uporabu i u galvanizaciji
213
Ag srebro (argentum) t.t.
t.v.
sp.masa
To je postojana kovina (plemenita), koja se često nalazi u prirodi u elementarnom stanju, obično pomiješana sa bakrom (Cu) i olovom (Pb). Tehnički važna ruda srebra (Ag) je sulfidna ruda - argentit (Ag2S). Iz te rude srebro (Ag) se dobija katodnom redukcijom: Ag+ + e- => Ag Velike količine srebra (Ag) dobijaju se iz olova (Pb) i njegovih spojeva. Čisto srebro je bijela kovina, vrlo kovna i iztegljiva, najbolji provodnik toplote i elektriciteta. Na zraku se oksidira u mrki sulfid srebra (Ag2S). Pošto u zraku uvijek ima malo sumporvodika (H2S), predmeti od srebra vremenom potamne (otud pojava da bijeli srebreni nakit vremenom pocrni). Srebro (Ag) se lako legira sa zlatom (Au) i bakrom (Cu).Kao postojana kovina rabi se za izradu novca i ukrasnih predmeta, u zubarstvu, a kao najbolji provodnik u elektrotehnici. Velike
214 količine srebra (Ag) upotrebljavaju se za posrebrivanje, za izradu zrcala, a koloidno srebro upotrebljava se u medicini. * fotografija To je pojava koju daju halogeni srebra -srebreni bromid (AgBr). Ovaj spoj je vrlo osjetljiv na svjetlost, a pri jačem osvjetljenju, raspada se na sastavne elemente (brom -Br i srebro Ag). Ta osjetljivost se može toliko povećati, da se pri trenutnom osvjetljenju promjeni. Tako promjenjenu sol, pod utjecajem redukcionih sredstava, reducira u elementarno srebro (Ag). Na ovoj pojavi zasnovana je fotografija. Fotoploča ili film su ustvari presvučeni tankim slojem emulzije bromida srebra (AgBr). Ako osvjetljenje padne na foto-ploču ili film, na tim mjestima izdvaja se metalno srebro (Ag) u obliku mrlje. Ovaj dio procesa zove se "izazivanje". Izazivanje se mora prekinuti u određenom trenutku. To se postiže potapanjem ploče ili filma u natrijev tio sulfat (Na2S2O3), koji otapa bromid srebra (AgBr), a ne otapa metalno srebro (Ag Ovaj dio postupka zove se "fiksiranje". Tako dobivena fotoploča ili film, zove se "negativ", od kojeg se dobije "pozitiv" na foto papiru, ako se foto-papir izloži osvjetljenju preko fiksirane foto-ploče ili fiksiranog filma. Svjetlosni zraci prolaze kroz prozirna mjesta, a kroz crna mjesta (sa metalnim srebrom Ag) osvjetljeni zraci ne mogu proći. Kada se sada foto-papir izazove i fiksira, dobiva se slika, koja odgovara stvarnosti, osvjetljena mjesta su bijela, a neosvjetljena crna. * AgNO3 srebreni nitrat Tehnički najvažniji srebreni spoj. Služi kao polazni materijal za dobivanje svih ostalih spojeva srebra. Dobiva se: 3 Ag + 4 HNO3 => 3 AgNO3 + NO + 2 H2O Srebreni nitrat (AgNO3), lako se otapa u vodi. Rabi se u medicini, proizvodnu zrcala, stakla, galvanoplastici.
215
Au zlato (aurum) t.t.
t.v.
sp.masa
U prirodi se nalazi najčešće u slobodnom obliku ili uprskan po kvarcnim stijenama. Prirodnim otapanjem ovih stijena, zlato (Au) dospijeva u vodotoke, odakle se dobiva ispiranjem. Zlato (Au) je sjajan žuti metal, vrlo kovan i istegljiv. To je postojana kovina (plemenita). Odličan provodnik toplote i elektriciteta, upotrebljava se za izradu novca, za ukrase, posuđe. Čistoća zlata (Au) izražava se karatima. Čisto zlato (Au) je 24 - karatno, a u 14 karatnom zlatu (Au) ima 10 dijelova nekog drugog metala (obično srebra Ag ili bakra Cu)
216 I C 14 XII SKUPINA PERIODNOG SUSTAVA ELEMENATA Zn cink 30 Cd kadmij 48 Hg živa 80
65,39 112,41 200,59
Zn cink (zincum) t.t.
t.v.
modro bijel srebreno bijel srebreno bijela
sp.masa
U prirodi, samo u spojevima. Minerali (rude) cinka(Zn): - ZnS sfalerit ili vurcit - ZnCO3 plemenita kamenina Iz sfalerita dobiva se: ZnS + 3/2 O2 => ZnO + SO2 ZnO + C + to => Zn + CO Cink (Zn) je kod obične temperature (sobne) krt, kod temperature 100 - 150o mekan i istegljiv, ali na temperaturi
217 iznad 200oC ponovo krt. Cink (Zn) je na zrakupostojan, zbog zaštitnog sloja oksida, koji se stvori i koji ga čuva od dalje korozije. Cink (Zn) sa kiselinama razvija: Zn + 2 HCl => ZnCl2 + H2 * ZnO cinkov oksid Rabi se kao mineralna boja (cinkovo bijelo), a sa kobaltnim oksidom (CoO) prelazi u zeleni prah (Rinmanovo zelenilo) * Zn(OH)2 cinkov hidroksid Može reagirati i kao baza, ali i kao kiselina (H2ZnO2)) Zn(OH)2 + 4 NH3 => (Zn(NH3)4)OH2 *ZnCl2 cinkov klorid To je higroskopna sol, rabi se i za punjenje zubi (zubna plomba) * ZnSO4 cinkov sulfat Dobija se: ZnO + H2SO4 => ZnSO4 + H2O Cinkov sulfat hepta hidrat (ZnSO4 x 7 H2) zovemo i bijela galica. * ZnS cinkov sulfid Dobija se: Zn + H2S => ZnS + 2 H
218
Cd kadmij (cadmium) t.t.
t.v.
sp.masa
U prirodi u mineralima: - CdS grinokit - CdCO3 otavit To je mekana kovina. Na zraku postojana, zagrijavanjem se spali u smeđi dim. Teško se otapa u sumpornoj (H2SO4) i solnoj (HCl) kiselini, dok se u dušićnoj (HNO3) otapa. Upotrebljava se kao katalizator pri kemijskim reakcijama i kao prevlaka protiv korozije željeza (Fe). Spojevi kadmija: *CdO kadmijev oksid To je smeđi amorfni prah, koji lako reducira: * Cd(OH)2 kadmijev hidroksid Bijeli prah * CdS kadmijev sulfid Žuti talog poznat kao "kadmijevo žutilo"
219
Hg živa (hygrarium) t.t.
t.v.
sp.masa
U prirodi kao mineral cinober (HgS). Dobiva se: HgS + O2 => Hg + SO2 To je jedina kovina kod sobne temperature. Zbog velike specifične mase, služi za punjenje barometara i termometara. Kada se udiše živa (Hg) izlučuje se mokraćom, vrlo polagano, te se nakuplja u organizmu čovjeka. Trovanje živom (Hg) se manifestira krvarenjem zubnog mesa, slabijim pamćenjem, glavoboljom i oštećenjem nervnog sustava. Spojevi žive su: * Hg2Cl2 živin klorid To je žućkasto - bijela tvar gdje je živa jednooksidna. * HgCl2 merkuri klorid To je bijeli spoj žive (Hg), lako se topi. Dobiva se: HgSO4 + 2 NaCl => HgCl2 + Na2SO4
220 * HgJ2 živin jodid Dolazi u žutoj i crvenoj modifikaciji. * HgS živin sulfid (cinober) Dobivanje umjetnog cinobera, sublimiranjem crnog živinog sulfida. Ima uporabu u slikarstvu, zbog divne jarkocrvene boje. * HgSO4 živin sulfat Dobiva se: Hg + H2SO4 + toC => HgSO4 + SO2 + 2 H2O
221 I C 15 XIII SKUPINA PER:SUSTAVA ELEMENATA B bor Al aluminij Ga galij In indij Tl talij
5 13 31 49 81
10,81 crvenkastosiv 26,98 sivo bijel 69,72 bijel 114,83 bijel 204,38 bijel
Na početku XIII skupine Periodnog sustava elemenata su bor (B) i aluminij (Al). Oba ova kemijska elementa imaju u spoljnoj ljusci po 3 elektrona i prema tome prelaze u pozitivno trooksidno stanje. Simpomatičan je oksid aluminija (Al2O3), koji ima amfoterne osobine, tojest može da gradi i kiseline i baze.
222
B bor (borum) t.t.
t.v.
sp .m.
U prirodi se nalazi samo u spojevima. Kristalna modifikacija bora (B) je crvene i sive boje, metalna sjaja i vrlo tvrda. Zbog svoje osobine da naglo mijenja električnu provodljivost pri promjenama temperatura, upotrebljava se za izradu nekih električnih aparata. Interesantano je da je bor (B) otkriven gotovo istovremeno, na tri različita mjesta u svijetu neovisno od tri poznata kemičara. Najvažniji spoj bora (B) je: * H3BO3 borna kiselina U prirodi se nalazi u parama, koje izbijaju iz zemlje (fumarole u Toscani u Italiji) i kao mineral sasolin. Borna kiselina je jedna od najslabijih kiselina.Soli ove kiseline zovemo borati, rabe se u staklarstvu i medicini. Natrijeva sol tetra borne kiseline - borax Na2B4O7 x 10 H2O rabi se za emajliranje, borno staklo, kem. po suđe. Perborati se rabe za bijeljenje vune, svile, slame i dr.
223
Al aluminij (aluminium)
t.t.
t.v.
sp.m.
To je jedan od najrasprostranjenijih elemenata u prirodi. Dolazi po rasprostranjenosti odmah poslije kisika (O) i silicija (Si). Ima ga oko 7,28 % u zemljinoj kori. Najpoznatiji aluminijevi minerali su: - feldspati (ortoklas i plagiklas), K(AlSi3O8) - liskuni KAl2((OH)2(AlSi3O10) Ovako napisane formule olakšavaju razumijevanje složenog sastava silikata. Pod uticajem atmosfelirija feldspati se raspadaju na kalijev karbonat (CaCO3), silicijev dioksid (SiO2) i kaolin: K2O x Al2O3 x 6 SiO2 + 2 H2O + CO2 => => (Al2O3 x 2 SiO2 x 2 H2O) kaolin + K2CO3 + 4 SiO2 Ove proizvode raspadanja voda (H2O) može odnijeti u vodotoke, pri čemu se nerastvoreni materijali (pijesak i kaolin) na tom putu miješa sa drugim materijalom i taloži na pojedinim mjestima stvarajući tijekom dugog vremenskog perioda velike naslage. Tako nastaju raznovrsne gline sa više ili manje primjesa (ilovača, pjeskovita glina, laporci). Kaolin je čvrsta glina to jest onakva,
224 kakva je postala pri raspadanju feldspata i zove se još i porculanska zemlja. Gline se mogu zamijesiti sa vodom, pri čemu nastaje plastična masa, koja se može oblicirati rukom (grnčarski kotač) ili liti u kalupe. Dobiveni glineni predmeti suše se i peku, da bi trajno zadržali oblik. Tako se dobijaju keramički proizvodi (porculan, fajans, majolka, terakota). Od obične gline prave se opeke(na temp. 1700oC. Industrija, koja prerađuje gline, zove se keramička industrija. Ako se kaolin stopi sa sodom (NaOH) i sumpornom kiselinom (H2SO4) dobija se modra mineralna boja pod imenom ultramarin. Rabi se za bijeljenje rublja i u slikarstvu. ind.šećera. Prirodni ultramarin zove se lapis lazuli, ili lazurni kamen (ukras). Elementarni aluinij (Al) je tehnički vrlo važna kovina. On se nažalost ne može dobiti iz gline ili drugih silikatnih stijena, koje ga sadrže, jer bi prerada bila vrlo skupa. Metalni aluminij (Al) se dobija iz rude (boksit). To je hidratizirana ruda (Al2O3 x 2 H2O) kojom obiluje Hercegovina i Dalmacija. Iz boksita aluminij (Al) se ne može dobiti redukcijom sa ugljem, jer je aluminij (Al) jače redukciono sredstvo, nego ugalj. Zato se dobija katodnom redukcijom, to jest elektrolizom.Boksit se očisti od pijeska, željeza i drugih primjesa, pa se onda glinica spaja sa kriolitom (3NaF x AlF3) ili Na-Al fluoridom. Kriolit se dodaje iz dva razloga: - čist oksid aluminija se tali tek na 2050oC, pa kriolit snižava temperaturu taljenja, - kriolit je dobar provodnik, a oksid aluminija nije provodnik električne struje. Peć za elektrolizu aluminijevog oksida (Al2O3), sastoji se od željezne kade obložene ugljem, koji je katoda. Anoda su blokovi uglja zamočeni u rastaljeni materija, koji postupno sagorjeva, pod uticajem kisika, izdvojenog na anodi pri elektrolizi. Zbog toga se anoda stalno troši. Pri elektrolizi aluminij se skuplja kao rastaljeni materijal na dnu kade. Za 1 tonu aluminija (Al) potrebno je: - cca 4 t boksita
225 - 150.000 kW/h eektrične energije - cca 1,89 t aluminijeva oksida (Al2O3), - cca 0,45 t uglja, - 70 kg kriolita. Postupak ide: iz aluminijeva oksida (Al2O3), nazvanog Bayerov postupak, aluminijev oksid (Al2O3) dobije se, što se usitnjena ruda kuha sa vodenom otopinom natrijeva hidroksida (NaOH) u čeličnim autoklavima na 160-170o Al(OH)3 + OH- => Al)OH)-4 SiO2 + 2 OH- => SiO--2 + H2O Nastali silikatni anion, spaja se s hidratiziranim aluminijevim oksidom u netopljivi alumosilikat. Zaostala smjesa se filtrira. Talog koji zaostaje je crveni mulj (željezoIIIoksid) Filtrat se razređuje sa vodom i Na-tetrahidroksi aluminatom, pa se taloži aluminijev hidroksid (Al(OH)3) ili glinica: Al(OH)-4 uz H2O => Al(OH)3 + OHTalog glinice Al(OH)3 se žarenjem prevodi u aluminijev oksid (Al2O3): 2 Al(OH)3 + toplota => Al2O3 + 3 H2O Nastala glinica se elektrolizom prevodi u čisti aluminij (Al). Uslijed elektrolize, nastaju i drugi štetni spojevi za okoliš. Na anodi se oksidira i malo kriolita, pa nastaju fluorovi spojevi ugljika. Po 1 toni dobijenog aluminija (Al), nastaje i 1 kg tih vrlo štetnih spojeva, čije je uklanjanje još nerješiv problem. Aluminij (Al) je srebrenasto bijela kovina, tvrd, vrlo lak. Toplotu provodi bolje od željeza (Fe), a slabije od bakra (Cu). Dobar provoidnik elektriciteta, vrlo istegljiv i može se izvući u tanke žice i izvaljati u vrlo tanke folije. Na zraku je postojan, jer
226 se po površini presvuče slojem oksida, koji čvrsto prijanja i štiti ga od dalje oksidacije. Zbog te osobine to jest oksidne prevlake, postojan je na zraku. Sa kiselinama i alkalijama gradi: 2 Al + 6 HCl => 2 AlCl3 + 3 H2 2 Al + 2 NaOH + 2 H2O => 2 NaAlO2 + 3 H2 U oba slučaja aluminij (Al) predaje svoje elektrone vodiku, koji prelazi nuloksidno stanje i kao plin odlazi iz otopine. Kao vrlo lagan metal, aluminij (Al) se rabi za izradu automobilskih dijelova, aviona, laganih konstrukcija, zamjenjujući u mnogim slučajevima teško željezo. Poznate slitine aluminija (Al) su: - magnalij sa 10-30 % magnezija (Mg), - dural sa 4 - 5 % bakra (Cu), 5 % magnezija (Mg) i 0,5 % mangana (Mn). Kao dobar provodnik aluminij (Al) se upotrebljava u elektrotehnici. Koliko aluminija (Al) ima u avionima, pokazuje da Boeng 707 ima 50 t dijelova od aluminija (Al). Jače zagrijan aluminij (Al) gori vrlo energično na zraku. Pri tom se oslobađa velika količina energije (toplote). Oslobođena toplina je osim toga velike temperature, pa se rabi za redukciju oksida mnogih metala (Cr2O3, Mn3O4). Ovakav način dobijanja kovina uz potporu aluminija (Al) zove se aluminotermija. Smjesa aluminijeva praha sa oksidom željeza, zove se termit i služi za zavarivanje željeznih predmeta. Kad se ova smjesa zapali uz potporu magnezijeve trake, nastaje burna reakcija, pri čemu aluminij (Al) reducira željezo (Fe), a od oslobođene topline, reducirano željezo (Fe) se istopi i kao tekućina ispuni međuprostore, te tako spoji pojedine željezne dijelove
* Al2O3 aluminijev oksid
227 Nalazi se u prirodi, kao mineral korund, koji je katkad obojen crveno uslijed prisustva kromovih spojeva i zove se rubin ili modro uslijed tragova titanovog oksida i zove se safir. Rubini i safiri se rabe kao ukrasno kamenje. Korund (Al2O3) je vrlo tvrd mineral i služi kao šmirgl-papir za čiščenje (brušenje) metala. Korund ili aluminijev oksid (Al2O3) ima jako visoko talište (2045oC), kemijski je inertan i odličan izolator. Upotrebljava se kao keramički i vatrostalni materijal, kao sredstvo za sušenje, za izradu vrlo tankih vlakana i dr. * Al(OH)3 aluminijev hidroksid To je bijeli prah, neotapa se u vodi. Dobija se: AlCl3 + 3 NaOH => Al(OH)3 + 3 NaCl Aluminijev hidroksid (Al(OH)3) ima amfoterne osobine, pa se ponaša i kao kiselina i kao baza: Al(OH)3 + 3 HCl => AlCl3 + 3 H2O - kao baza i Al(OH)3 + NaOH => NaAlO2 + 2 H2O - kao kiselina Upotrebljava se u bojarstvu i za pročiščavanje otpadnih i pijaćih voda * Stipse Djelujući vrelom koncentriranom sumpornom kiselinom (H2SO4) na kaolin (glina) dobija se: Al2O3x3SiO2x2H2O + 3H2SO4=> Al2(SO4)3+2SiO2 + 5 H2 Ova dva spoja možemo izdvojiti jedno, od drugog otaanjem u vodi i cijeđenjem, jer se Al2(SO4)3 - aluminijev sulfat otapa u vodi, a silicijev dioksid (SiO2) ne otapa u vodi. Ako se vodenoj otopini aluminijevog sulfata doda otopina kalijevog sulfata, mogu se pažljivim isparavanjem dobiti lijepi veliki kristali stipse sastava:
228 K2SO4 x Al2(SO4)3 x 24 H2O Takve složene soli nazivamo dvostrukim solima. Ove soli u vodenoj otopini disociraju, kao da je svaka sol za sebe posebna: K2SO4 x Al2(SO4)3 x 24 H2O => 2 Al+++ + 4 SO--4 + 24 H2O Stipsa se upotrebljava u bojarstvu (radi brze koagulacije) i za izbistrivanje mutnih voda. Pod imenom stipse, pored aluminijeve stipse, imamo i i željeznu stipsu i kromnu stipsu.
229
Ga galij (gallyum) t.t.- 29,78oC
t.v. 2314oC
sp.masa
Otkriven spektralnom analizom 1875.g. Interesantno je da je galij (Ga) Medjeljejev predskazao, još dok nije bio otkriven i dao mu ime eka-aluminij. Poslije 20 godina nakon predskazanja galij (Ga) je otkriven. To je rijedak elemenat, nalazi se u prirodi samo u obliku spojeva. Ima vrlo veliku razliku između točke taljenja i točke vrenja (2344oC). Zahvaljujući toj osobini, galij (Ga) se upotrebljava za punjenje termometara, kojima se mogu mjeriti visoke temperature.
230
In indij (indium)
t.t.
t.v.
sp.m.
Vrlo rijedak elemenat. Upotrebljava se u zubnoj tehnici i za izradu nekih lakotaljivih slitina, te kao vrh pera za nalivpera.
231
Tl talij (tallium)
t.t.
t.v.
sp.masa
Vrlo rijetka kovina. Jako mekan, bijel. Spojevi talija, vrlo otrovni. Upotrebljava se za proizvodnju preparata za uništavanje pacova i gamadi.
232 I C 16 TESTOVI I C (OD 1 - 10) I C Test broj o1. Ime i prezime................................................................................Datum..................... 1.Metali čine 80 % poznatih kemijskih elemenata. U prirodi u elementarnom stanju (slobodnom) pojavljuju se samo. Koji elementi?................................... .................................................................................................................IC 1) 10 2. Što je to metalurgija?............................................................................................. ....................................................................................................................(IC1) 10 3. Alkalijski metali. Navedi ime (simbol) i boju?........................................................ ...............................................................................................................(IC2) 10 4. Napiši postupak dobijanja natrijevog karbonata (sode) po Solvayu: (IC2) 10 5. Jedna, od vrlo važnih pojava, pri nuklearnim reakcijama, kada se atomsko jezgro dijeli na dva podjednaka dijela, zove se. Kako?........................................(IC4) 10 6. Koji je to kemijski elemenat III skupine PSE, predskazao Mendjeljejev? ......................................................................................................................(IC5)10 7.Nabroji oksidne rude željeza:.................................................................................... nabroji sulfidne rude željeza (Fe)...............................................................(IC10)10 8. Najpoznatiji spoj bakra (Cu) . Ime i formula:..........................................(IC13)10 9. Zašto srebro (Ag) na zraku vremenom potamni?................................................. ...................................................................................................................(IC13)10 10. Cink (Zn) kod sobne temperature.................................................................. kod 1500C........................................................................................................ iznad 2000C..............................................................................................(IC14) 10 ukupno bodova...........ocjena.........
233 I C Test broj 02. Ime i prezime...................................................................................Datum....................... 1. Što je to korozija?..................................................................................................... .................................................................................................................(IC1) 10 2. Litij otkrio ga je Arfvedsen 1811.g. Koliku ima specifičnu masu?...............(IC2)10 3.Natrijev nitrat (čilska šalitra). Sve što znaš:............................................................... .................................................................................................................................... ..................................................................................................................(IC2) 10 4. Što je to cijanizacija?............................................................................................... ....................................................................................................................(IC1) 10 5. Gorka sol. Sve što znaš?.......................................................................................... .................................................................................................................................... ....................................................................................................................(IC3)10 6. U mendjeljejevoj tablici Periodnog sustava, ostalo upražnjeno mjesto s rednim brojem 43. Tek 1937.g. umjetno dobiven, te tako postao prvi elemenat, koji nije otkriven u prirodi. To je.Koji elemenat?...................................................(IC4) 10 7. Što je to fusija?......................................................................................................... ................................................................................................................(IC3) 10 8. Kristalizira u lijepim narančastim kristalima, to je sol dikromne kiseline (H2Cr2O7). Sve što znaš:................................................................................................................. ...............................................................................................................(IC7) 10 9.Sve o platini (Pt) što znaš:........................................................................................... ....................................................................................................................................... ...............................................................................................................(IC12) 10 10. Koliko ima čistog zlata (Au) u 12 karatnom zlatu..............................................5 a koliko dijelova drugih metala (srebra-Ag ili bakra -Cu.......................................5 ukupno bodova .........ocjena..........
234 I C Test broj 03. Ime i prezime.................................................................................Datum....................... 1. Koliko u procentima (%) željeza (Fe) i njegovih slitina godišnje nepovratno propadne, uslijed korozije?.............................................................................(IC1) 10 2. Zašto se potaša (K2CO3) ne može dobiti po postupku Solvay?................................ ....................................................................................................................(IC2) 10 3. Nabroji kemijske elemente zemnoalkalijskih metala. Ime i simbol:....................... ...................................................................................................................(IC3) 10 4. Napiši, što je to 1 stupanj tvrdoće vode?.................................................................. .............................................................................................................(IC3) 10 5. Jedinica za mjerenje radioaktivnosti. Sve što znaš:................................................... ................................................................................................................(IC4) 10 6. Napiši dobivanje mangana (Mn) katodnom redukcijom iz piroluzita?(IC9) 10 7. Zašto je kobalt (Co) vrlo važan kemijski elemenat za živi svijet?..................... ...............................................................................................................(IC11) 10 8. Među prijelaznim elementima koji je bakar (Cu) po važnosti kao esencijalni element:.............................................................................................................5 odmah poslije (koga?)..........................................................................(IC13) 5 9. Koliko u procentima (%) ima aluminija (Al) u zemljinoj kori?...............(IC15) 10 10. Aluminijev oksid (korund) - Al2O3 varijetet obojen crveno zove se. Kako? ...............................................................................................................................5 a obojen modro, zove se. Kako?..............................................................(IC15) 5 ukupno bodova.......ocjena.........
235 I C Test broj 04. Ime i prezime .-................................................................................Datum....................... 1. Mnogi metalni oksidi, ne mogu se reducirati, jer stvaraju karbide. U tom slučaju je u uporabi aluminij (Al), kao redukciono sredstvo. Postupak se zove "termitski". Napiši formulom dobijanje mangana (Mn) termitskim postupkom: (IC9) 10 2.Napiši jednadžbu radioaktivnog raspada? (IC4) 10 3. Nabroji najvažnije rude bakra (Cu) imenom i formulom:........................................ ...............................................................................................................(IC13) 10 4. Kako možemo dobiti "bijelu galicu" formulom? (IC14) 10 5. Napiši dobijanje žive (Hg) iz cinobera formulom? (IC14) 10 6.Kako bi dobili plin "praskavac" u Kippovom aparatu? IC14) 10 7.Nabroji sve kemijske elemente XII skupine PSE. Ime, simbol i boja...................... ..............................................................................................................(IC14) 10 8.Koji kobaltov izotop je u uporabi u medicinskoj dijagnostici?................(IC11) 10 9. X skupina PSE. Ime, simbol i boja:...........................................................(IC12) 10 .................................................................................................................................. 10. XI skupina PSE. Ime, simbol i boja:............................................................................ .....................................................................................................................(IC13) 10 ukupno bodova ............ocjena.............
I C Test broj 05.
236 Ime i prezime................................................................................Datum................................. 1.Koliko će ostati radija (Ra), poslije 7900 godina, ako smo na početku imali 1 g radija (Ra)?.................................................................................(IC4) 10 2. Napiši formulom reakciju fisije: (IC4) 10 3. Napiši dobijanje mangana (Mn) aluminotermijskim načinom: (IC9) 10 4. Olovo kromat (PbCrO4). Sve što znaš:...................................................................... ........................................................................................................................(IC7) 10 5. Koliko u procentima (%) metali čine kemijskih elemenata?........................(IC1) 10 6. Teški metali imaju specifičnu masu. Koliku?....................................IC1) 10 7. Opiši formulom proces korozije: (c1) 10 8. Natrij (Na) , mekan kao vosak, lakši od vode, srebrene boje, s kisikom se lako jedini, zato ga čuvamo. Gdje?.......................................................(IC2) 10 9.Napiši formulom kemijski sastav sirovina za proizvodnju "portland cementa": (IC3) 10 10. Napiši formulom dobijanje slitine fero-krom: (IC7) 10 ukupno bodova..........ocjena.........
I C Test broj 06.
237 Ime i prezime..........................................................................Datum................................. 1.Kojim postupkom se dobija elementarni mangan (Mn) iz piroluzita? (IC9) 10 2. Napiši formulom u tri poteza redukciju hematita u visokoj peći:
(IC10)10 3.Invar-čelik. Sve što znaš:............................................................................................. ......................................................................................................................(IC12) 10 4.Jedina tečna kovina, pri sobnoj temperaturi, veoma otrovna. To je.Što? ....................................................................................................................(IC14) 10 5. Kako ćemo formulom dobiti živin klorid? (IC14) 10 6.Napiši: ime, simbol i boju za XIII skupinu PSE?................................................... .........................................................................................................................(IC15) 10 7.Bor (B), istovremeno otkrila trojca znanstvenika. Kada?..............................5 Tko?.................................................................................................(IC15) 5 8. Napiši formulom dobijanje kaolina? (IC15) 10 9.Aluminotermija. Sve što znaš:........................................................................................ ........................................................................................................................(IC15) 10 10. Koliko je talište korunda?................................................................................. 5 Zašto je korund u uporabi?............................................................................(IC15) 5 ukupno bodova.........ocjena............
IC Test broj 07.
238 Ime i prezime..............................................................................Datum:......................... 1. Razlike između metala i nemetala su neznatne. Podvuci u kojem stanju: U PLINOVITOM U TEČNOM U KRUTOM
(IC1) 10
2. Napiši formulom, kemijski proces, koji se odigrava u "galvanskom članku": (IC1) 10 3.Po Luigi Galvaniu je dato ima. Za što?....................................................................5 Kada je dato ime?..........................................................................................(IC1) 5 4. Velika postrojenja, kao naftovodi, cjevovodi, željezničke tračnice, štite se od korozije. Kako?.............................................................................................(IC1) 10 5. Tko je otkrio liti (Li)?.,.....................................................................................5 Kada je otkriven litij (Li).....................................................................(IC2) 5 6. Tko je otkrio natrij (Na)?............................................................................................5 Kada je otkriven natrij (Na)?...........................................................................(IC2) 5 7. Glauberova sol, je dobila ime po alkemičaru Glauberu. Napiši reakciju dobijanja te soli: (IC3) 10 8.Silvin (KCl). Sve što znaš:.......................................................................................... ...................................................................................................................(IC2) 10 9.Napiši na koji je način otkriven, tko i kada je otkrio radij (Ra)?.................................... ......................................................................................................................(IC4) 10 10.Titan (TI) spada u: RASPROSTRANJENE RIJETKE elemente u prirodi 5 Koliko ga ima u zemljinoj kori?..................................................................(IC6) 5 ukupno bodova..........ocjena..........
I C Test broj 08.
239 Ime i prezime ................................................................................Datum.................... 1. Kako su nastale sedimentne stijene?........................................................................ ....................................................................................................................(IC1) 10 2. Povijest ljudskog roda je obilježilo poznavanje metala i čelika. Kao redukciono sredstvo, u uporabi bio nekad drveni ugalj, a poslije 18.stoljeća. Što'................ ..................................................................................................................(IC10) 10 3. Svi kemijski elementi I skupine PSE, predavanjem jednog elektrona iz posljednje valentne ljuske, postiže konfiguraciju inertnih plinova. Zato se ovi elementi alkalijskih metala u prirodi: NALAZE NENALAZE u slobodnom stanju. (IC2) 10 4. Varijetet berila (silikat aluminija - Al i berilija - Be) obojen zeleno zove se. Kako?..............................................................................................................5 a obojen modro zove se. Kako?...........................................................(IC3) 5 5.Tijekom vremena "gašeno vapno" ili Ca(OH)2, pod uticajem ugljičnog dioksida (CO2) iz zraka, prelazi u karbonat, pri čemu se izdvaja znatna količina vode. Napiši formulu reakcije: (IC3) 10 6.Postupak proizvodnje cementa (klinkera), zahtijeva velike količine energije. Koliko energije, za 100 kg cementa?...........................................................(IC3) 10 7. Pozitivno naelektrisani alfa-zraci sastoje se od čestica, koje se kreću velikom brzinom. Kojom?...........................................................................................5 Koliko su teži od elektrona?.............................................................(IC4) 5 8. Vanadij (V), u uporabi za izradu tvrdih i elastičnih čelika, a divanadijevpentoksid (V2O5) služi kao katalizator u proizvodnji. Čega?............................(IC8) 10 9.Vrlo važna slitina željeza (Fe) i mangana (Mn), odlikuje se tvrdoćom i elastičnošću. Zove se. Kako?................................................................(IC9) 10 10.Koji izotop kobalta (Co) je u uporabi u medicini kao dijagnostik?.........(IC11)10 ukupno bodova.........ocjena...........
I C Test broj 09.
240 Ime i prezime............................................................................Datum..................... 1. Kako su nastale metamorfne stijene?................................................................... .....................................................................................................................(IC1) 10 2. Rubidij (Rb), cezij (Cs) i francij (Fr), rasijani na zemljinoj kori : IMA NEMA ih slobodnih u prirodi. (IC2) 10 3. Što je to "bengalska vatra"?............................................................................ .........................................................................................................(IC3) 10 4. Navedi formulom i imenom sulfidnu rudu željeza (Fe)?................................ ...........................................................................................................(IC10)( 10 5. Feldspati se raspadaju na kalijev karbonan (K2CO3) , silicijev dioksid (SiO2) i kaolin. Kako? (IC15) 10 6. Ako se kaolin stopi sa sodom (Na2CO3) i sumporom (S), dobija se modra mineralna boja (ultramarin). Kako se zove prirodni ultramarin?.................... ......................................................................................................(IC15) 10 7.Koliko je potrebno aluminijevog oksida (Al2O3) za 2 tone aluminija (Al)? .............................................................................................................(IC15) 10 8.Aluminijev hidroksid (Al(OH)3) ima amfoterne osobine. Napiši kako reagira s kiselinama: (IC15) 10 9.Kako se dobija stipsa formulom? (IC15) 10 10.Otkriven je spektralnom analizom 1875.g. Mendjeljejev ga predvidio i dao mu ime eka-aluminij. Koji je to element?................................................(IC15) 10 ukupno bodova........ocjena........
I C Test broj 10.
241 Ime i prezime.................................................................................Datum................ 1. Što su to eruptivne stijene?.................................................................................. .....................................................................................................................(IC1) 10 2. Francij (Fr) je produkt radioaktivnog raspada. Čega?..................................(IC2) 10 3.Navedi primjer karbonatne rude željeza (Fe). Ime i formula:............................ .........................................................................................................................(IC10)10 4. Zašto je krv jastoga, hobotnica, puževa plava?.......................................................... .....................................................................................................................(IC13) 10 5. Kaolin, je čvrsta glina, nastao pri raspadu feldspata. Kako se zove? .........................................................................................................(IC15) 10 6. Napiši formulu kriolita, koji se dodaje da bi se smanjila temperatura taljenja, a i provodi električnu satruju: (IC15) 10 7.Koliko se stavlja kriolita za proizvodnju 2 tone aluminija (Al) ? ....................................................................................................(IC15) 10 8.Aluminijev hidroksid (Al(OH)3) ima amfoterne osobine. Kako će reagirati sa bazama . Napiši formulom: (IC15) 10 9.Aluminijeva stipsa je u uporabi u bojarstvu i za bistrenje mutnih voda. Pod imenom stipsa, pored aluminija (Al) javlja se još Koja stipsa?.................. .....................................................................................................(IC15) 10 10.Koliku temperaturu ima galij (Ga). Od taljenja pa do vrenja?.................(IC15) 10 ukupno bodova...........ocjena..............
I C 17 ODGOVORI IRJEŠENJA I C TESTOVA Rješenja I C1 testa:
242 01. Zlato (Au), srebro (Ag), bizmut (Bi), bakar (Cu), platina (Pt). 02. To je metoda dobivanja metala (kovina) iz ruda. 03. Litij (Li) bijel, natrij (Na) sivobijel, kalij (K) srebrenast rubidij (Rb) tamnocrven, cezij (Cs) metalne, francij (Fr) bi jel. 04. 2 NH3 + CO2 + H2O => (NH4)2CO3 (NH4)2 CO3 + NaCl => NaHCO3 + NH4Cl 2 NaHCO3 + to => Na2CO3 + CO2 + H2O 05. Fisija. 06.Skandij (Sc). 07.Magnetit (Fe3O4), hematit (Fe2O3),limonit (Fe2o3 x H2O) 08. CuSO4 x 5 H2O , modra galica 09. Zato što u zraku uvijek ima malo sumpor vodika (H2S). 10. Krt, mekan i rastegljiv, krt.
Rješenje i odgovori IC Testa broj 02.. 01. To je pojava razaranja metala uslijed kemijskog djelovanja,
243 to je prirodni proces razaranja metala djelovanjem okoline. 02. Litij (Li) ,0,534. 03. Čilska šalitra, upotrebljava se kao gnojivo u poljoprivredi, ima ga u većim naslagama u Čileu (otud ime). 04. To je postupak odvajanja nekih metala (kovina) primjer zlato (Au) i srebro (Ag) sa otopinom kalijevog cijanida KCN 05.Magnezijev sulfat - gorka sol (MgSO4 x 7 H2O) gorko slanog okusa. U prirodi u izvorima mineralnih voda (Donat Mg). Upotrebljava se u medicini. 06. Nuklearne reakcije spajanja lakših atoma u jezgre težih atoma 07. Tehnicij (Tc). 08. Kalijev dikromat (K2Cr2O7), jako redukciono sredstvo. Upotrebljava se u industrijama kože, tekstila, lakova idr. 09. Metal (kovina) sive boje, dobro se kuje i izvlači u limove i žice. Na zraku postojan, pa čak i prema kemikalijama. Upotrebljava se za izradu kemijskog posuđa, kao katalizator pri nekim sintezama, u zubarstvu, kao novac i nakit i dr. 10. 12 , 12.
Rješenje i odgovori IC Testa broj 03. 01. 25 %.
244 02. Ne može, zato što je kalijev bikarbonat (KHCO3) netopljiv u vodi. 03. Berilij (Be), magnezij (Mg), kalcij (Ca), sroncij (Sr), barij (Ba), radij (Ra). 04. Voda, koja u 1 l sadrži 10 mg kalcijevog oksida (CaO). 05. Kiri i iznosi 3,7 x 1010 dezintegracija u sekundi. 06. MnO2 + 2 C => 2 CO + Mn. 07. Sastojina je vitamina B12, koji igra važnu ulogu u stvaranju hemoglobina. Nedostatak izaziva molokrvnost. 08. Treći odmah poslije željeza (Fe) i cinka (Zn). 09. 7,28 %. 10. Rubin, safir.
Rješenja o odgovori IC Testa broj 04. 01. 3 MnO2 + 4 Al => Al2O3 + 3 Mn.
245 02. 22688Ra => 22286Rn + 42He. 03. Halkopirit (CuFeS2), halkozin (Cu2S), kuprit (Cu2O), malahit (Cu(OH)2 x CuCO3). 04. ZnO + H2SO4 => ZnSO4 + H2O. 05. HgS + O2 => Hg + SO2. 06. Zn + 2 HCl => ZnCl2 + H2. 07. Cink (Zn) modrobijel,kadmij (Cd)srebrn, živa (Hg)srebrena 08. Izotop kobalta (Co-60), jer ima radioaktivne osobine.. 09.Nikal (Ni) srebrn,paladij(Pd)srebrenobijel,platina(Pt)sivobijel 10. Bakar (Cu),crven, srebro(Ag) bijela, zlato (Au) žuto. Rješenja i odgovori IC Testa broj 05. 01. 0,03125 g. 02. 23592U + 10n => 9236Kr + 14156Bi + 3 11n. 03.3 Mn3O4 + 8 Al => 9 Mn + 4 Al2O3. 04. Dobija se taloženjem Pb soli sa kalijevim kromatom (K2CrO4 To je vrlo lijepa mineralna boja - kromno žuto. 05. 80%. 06. Preko 5. 07. 1/2 O2 + H2O + 2 e- => 2 OH-; Fe => Fe2++ 2 e08. Pod petrolejem, intenzivno žutim plamenom. 09. Hidraulički modul => mCaO/MSiO2+mFe2O3+mAl2O3 10. (FeO x Cr2O3) + 4 C => (Fe + 2 Cr) + 4 CO.
Rješenja i odsgovori IC Testa broj 06. 01.MnO2 + 2 C => 2 CO + Mn. 02. C + O2 => CO2 + to. 03. 36 % nikla (Ni), ima mali koeficijent širenja, pa se rabi
246 za izradu mjernih instrumenata. 04. Živa (Hg), rabi se za punjenje termometara i barometara. 05. HgSO4 + 2 NaCl => HgCl2 + Na2SO4. 06. Bor )B) crvenosiv, aluminij (Al) sivobijel, galij (Ga) bijel, indij (In) bijel, talij (Tl) bijel. 07. 18o8.g. G.Lussac, Thenard, H.Davy. 08. K2O x Al2O3 x 6 SiO2 ) + 2 H2O + CO2 => => (Al2O3 x 2 SiO2 x 2 H2O) + K2CO3 + 4 SiO2. 09. Jačim zagrijavanjem aluminij (Al) vrlo energično gori pri čemu se oslobađa toplina, koja se upotrebljava za redukciju oksida mnogih metala. Primjer: dikromni trioksid (Cr2O3) i trimanganov tetroksid (Mn3O4). 10. Talište je 2o45oC, a upotrebljava se kao vatrostalni materijal, kao sredstvo za sušenje, za izradu vrlo tankih vlakana, a usitnjen prah (šmirgl papir) ili za izradu alata i bruseva.
Rješenja i odgovori IC Testa broj 07. 01. Plinovitom. 02. CuSO4 + Zn => ZnSO4 + Cu. 03. Galvanski članak, 1789.g.g.
247 04. Katodnom zaštitom. 05. Arfvedsen 1817.g. 06. 1807.g. sir H.Davy. 07. H2SO4 + 2 NaCl => Na2SO4 + 2 HCl. 08. Mineral silvin, rabi se u poljoprivredi, kao gnojivo. 09. 1898.g. Maria Sklodowska Curie tražila temu za doktorsku disertaciju, proučavala Becquerelove zrake. Poslije 2 godine rada od nekoliko tona rude smolinca, dobila ekstrakcijom radij (Ra) i polonij (Po).
Rješenja i odgovori IC Testa broj 08. 01. Taloženjem minerala, biljnih i životinjskih ostataka. 02. Koks. 03. Ne nalaze. 04. Smaragd, aquamarin.
248 05. Ca(OH)2 + CO2 => CaCO3 + H2O. 06. 8 - 13 kWh/100 kg. 07. 20.000 km/sec, 8000 puta. 08. Sumporne kiseline (H2SO4). 09. Fero - mangan (30 - 90 % Mn). 10. Izotop kobalta (Co - 60). Rješenja i odgovori IC Testa broj 09. 01. Djelovanjem temperature i tlaka u dubini zemlje. 02. Nema. 03. Barijeve (Ba) soli obojene zeleno kada se zapale. 04. Pirit (FeS2). 05. K2O x Al2O3 x 6 SiO2 + 2 H2O + CO2 => => (Al2O3 x 2 H2O) + K2CO3 + 4 SiO2 06. Lapis lazuli ili lazurni kamen. 07. 7,78 t Al2O3. 08. Al(OH)3 + 3 HCl => AlCl3 + 3 H2O. 09.(Al2O3x3SiO2xH2O) + 3 H2SO4 => Al(SO4)3+ 2SiO2+5H2 10. Galij (Ga).
Rješenja i odgovori IC Testa broj 10. 1. To su silikatni minerali, nastali kristalizacijom magme ili lave. 227 02. Ac. 03. Siderit (FeCO3). 04. Zato što je hemocijanin (a ne hemoglobin) prenosilac kisika u kojem uvijek ima bakra, pa je krv plava.
249 05. Porculanska zemlja. 06. 3 NaF x AlF3. 07. 140 kg. 08. Al(OH)3 + NaOH => NaAlO2 + 2 H2O. 09. Željezne (Fe) stipse i kromne (Cr) stipse. 10. 2344oC ( - 29,78o - +2314o).
I D 1 NEMETALI OPĆENITO Dok su metali po vrstama brojniji od nemetala, zato su nemetali po količinama, mnogo više zastupljeni u materijalu, od koga je izgrađena Zemlja. Samo jedan jedini nemetal (kisik - O2) učestvuje količinski 46,6 %, a drugi nemetal silicij (Si) učestvuje sa 27,7 %. Samo ta dva elementa (kisik - O2 i silicij -Si) izgrađuju 74,3 % Zemljine kore.
250 Nemetali izgrađuju i gotovo sve poznate anorganske kiseline. Kako su metali važni u metalurgiji, tako su nemetali važni u izgradnji oksida, anhidrida i kiselina. Nemetali su: vodik (H), helij (He), ugljik (C), dušik (N), kisik (O), fluor (F), neon (Ne), fosfor (P), sumpor (S), klor (Cl), argon (Ar), brom (Br), kripton (Kr), jod (I), ksenon (Xe), radon (Rn). Polumetali8 su: bor (B), silicij (Si), germanij (Ge), arsen (s), selen (Se), antimon (Sb), telur (Te), astat (At).
I D 2 UGLJIKOVA ILI XIV SKUPINA PSE C Ugljik (carbonium) 6 12,01 bezbojan Si silicij (silicium) 14 28,09 mrk Ge germanij (germanium) 32 72,62 sivo bijel Sn kositar (stannum) 50 118,71 siv Pb olovo (plumbum) 82 207,2o sivo
251 Nemetalni karakter opada, a metalni raste sa porastom atomske mase. Ugljik (C) i silicij (Si), su izraziti nemetali, germanij (Ge) je amfoteran, a kositar (Sn) i olovo (Pb), su izraziti metali.
252
Zauzima u prirodi izuzetan značaj. Od njegovih tvari je izgrađen čitav živi svijet. I tvari koje stvaraju živi organizmi, kao i tvari koje ostaju pošto živi svijet ugine, jesu spojevi ugljika (C). Ugalj je ostatak biljnog svijeta, nafta je također nastala od nekadašnjih organizama. Ugljik (C) je dakle u prirodi u vezanom obliku, ali ima ga i u slobodnom stanju u modifikacijama dijamanta, grafita i furelena. Interesantna je ogromna razlika u fizikalnim osobinama u ovim modifikacijama. Razlike potiču u međusobnom razmještaju atoma ugljika (C) u kristalnoj rešetki. Kod dijamanta raspored je potpuno simetričan, pa su veze, koje drže te atome zajedno tako izjednačene, da ih je teško raskinuti. Otuda potiče velika tvrdoća dijamanta (najtvrđi mineral u prirodi). Kod grafita atomi ugljika (C), nisu raspoređeni tako simetrično kao kod dijamanta. Nije da raspored nije pravilan, kod grafita se ta pravilnost sastoji u tome što postoje kristalne ravni u kojima ugljikov (C) atom je gušće poređan, te su ravni odvojene jedna od druge nešto većim rastojanjem. Odatle potiče lako kidanje grafita, pa stim i njegova mekost( najmekši mineral u prirodi). * Dijamant
253 Ako su bezbojni i bistri kristali dijamanta su naročito cijenjeni, kao dragi kamen. Specifična masa dijamanta je 3,51. Dijamant se može polirati. Te ispolirane ravne površine, uslijed svoje tvrdoće, odupiru se svakom oštećenju (zarezu). Kristali dijamanta, koji se ne upotrebljavaju, kao drago kamenje (crni dijamant - karbonado) ili dijamantska prašina, još uvijek su dragocijen materijal, koji služi za poliranje drugih predmeta( za bušenje stijena, rezanje stakla i dr.). Dijamant se nalazi u riječnom pijesku ili u nekim stijenama. Najpoznaztija nalazišta dijamanta su Indija i Južnoafrička Republika. Vrijednost dijamanta se izražava karatom. 1 karat => 0,2 g. Najveći ikad otkriven dijamant (culinan) ima masu od 621,2 g ili 124,24 karata.
254
* Grafit Grafit je crne boje, specifične mase 2,1 - 2,3. To ukazuje na razrjeđenost atoma u kristalu grafita. Grafit je vrlodobar provodnik toplote i elektriciteta (dok dijamant loše provodi elektricitet, ali je dobar provodnik topline). Zbog svoje mekosti, grafit se upotrebljava za izradu olovaka, a zbog svoje dobre provodljivosti i sagorivosti za topioničarske lonce i kalupe pri livenju. Grafit se upotrebljava i za podmazivanje osovina (smanjuje trenje), premazivanje peći da bi se zaštitile od korozije. Grafit se u prirodi nalazi na mnogim mjestima. Dobija se i žarenjem koksa u električnim pećima. Grafit i dijamant su isti elemenat i mogu se dokazati prevođenjem grafita u dijamant.
255 * Fulereni Fulereni su dobili ime po arhitektu Bukminster Fuleru. Oni su topljivi, jer su molekule fulerena međusobno povezane slabim silama. Tako je otopina fulerena u heksanu purpurno crvena. Iako se čini da su manje važni, već je otkrivena njihova praktična uporaba. Fulereni kad se osvjetle apsorbiraju svjetlost i pretvaraju je u toplinu, međutim pri tom se ponašaju drugačije od ostalih sličnih tvari, jer im je sposobnost apsorpcije svjetlosti veća, šrto je veći intenzitet svjetlosti.
256 * Prirodni i umjetni ugljeni U prirodi se nalaze razne vrste ugljena: - treset - lignit - mrki ugalj, - kameni ugalj, - antracit. Svi imaju zajedničko podrijetlo - to su produkti naročite vrste raspada (ugljenisanjem) biljnih i životinjskih organizama. Lignit je najmlađ, on još pokazuje strukturu drveta, mrki ugalj je pretrpio veću promjenu, kameni ugalj još veću, a antracit najveću. To se vidi po kaloričnoj vrijednosti i po sadržaju ugljika (C). Kod lignita je sadržaj ugljika cca 50 % a kod antracita 90 %. Antracit je staklasta sjaja, najkvalitetniji, rabi se za proizvodnju koksa. Umjetnim putem se mogu dobiti od prirodnog materijala (drveta, uglja, kostiju, krvi), razne vrste umjetnih ugljena. Umjetni ugalj za koksiranje, dobiva se zagrijavanjem kamenog uglja ili antracita, bez prisustva zraka. Taj se postupak zove suha destilacija. Sam koks je šupljikav, sivocrn, pri gorenju daje veliku toplinu i služi dobro, kao gorivo u metalurgiji, a i kao redukciono sredstvo za dobijanje metala (kovina).
* Drveni ugalj
257 Drveni ugalj se dobija suhom destilacijom drveta. Gori skoro bez plamena. Ostavlja jako malo pepela. Služi kao gorivo u kovačnicama. Dobro redukciono sredstvo. Koristi se za proizvodnju baruta. Drveni ugalj upija mirise, pa se upotrebljava kao sredstvo za pročiščavanje voda i kao punilo u zaštitnim maskama. * Aktivni ugalj - spodij Spodij ili aktivni ugalj se dobija suhom destilacijom kostiju (carbo animalis). Može se dobiti i suhom destilacijom krvi. Upotrebljava se u prehrambenoj industriji ( za rafinaciju šećera da bude bijel). Krvni ugalj se upotrebljava kao lijek u medicini, jer probavnim organima upija plinove. Upotrebljava se i u zaštitnim maskama protiv bojnih otrova. Aktivni ugalj (spodij) vrlo jeporozan, pa ima veliku moć apsorpcije. * Čađa Proizvodi se nepotpunim izgaranjem masti, ulja, nafte. Upotrebljava se u industriji guma. Jedna automobilska guma ima cca 3 kg čađi. Čađa služi i za spravljanje kineskog tuša, za proizvodnju tiskarske crne boje. * Novi materijali To su vlakna na bazi ugljika (C), koji imaju veoma dobra mehanička svojstva. To su veoma lagani materijali. Upotrebljavaju se u kompozitnim materijalima. To su materijali budućnosti. Od njih su već danas izgrađeni mnogi predmeti (teniski reketi, ribički štapovi, ali i dijelovi zrakoplova i automobila). Prvi zrakoplov sa ugljikovim vlaknima je Boeing 767, koji ima cca 1 tonu ovih vlakana. * Ugljen monoksid - CO
258 Nastaje pri izgaranju ugljika (C) pri nedovoljnom prisusatvu zraka: C + 1/2 O2 => CO + 26,4 kCal Ugljen monoksid (CO) je pod običnim uvjetima plin, bez boje i mirisa. Veoma otrovan (toksičan), jer se veže na hemoglobin čak 260 puta lakše nego kisik. 0,5 % ovog plina izaziva smrt. U vodi se malo otapa. Jedan dio vode na OoC otapa o,33 dijela ugljen monoksida (CO). To je zapaljiv plin. Zato što oduzima kisik, jako je redukciono sredstvo, pa se upotrebljava za redukciju oksidnih ruda. Povećana koncentracija karboksi hemoglobina je u krvi pušača i u područjimasa velikim automobilskim prometom. Gotovo 95 % ugljen monoksida (CO) potiče iz automobilskih motora. Zato se motor treba gasiti u zatvorenim prostorima. Za smanjenje udjela ugljen monoksida (CO) u izdušnim plinovima automobilsjkih motora rabi se katalizator (katalitički konvektor), koji sadrži platinu (Pt) ili rodij (Rh) . pa uz dodatni dovod zraka ugljen monoksid (CO) prevodi u ugljen dioksid (CO2). * Ugljični dioksid CO2 To je bezbojan plin, bez mirisa, teži od zraka. Sublimira na temperaturi od - 78,5 oC i neposredno se prevodi u čvrsto stanje bez taljenja. Upotrebljava se za proizvodnju niskih temperatura (suhi led). U prirodi se nalazi slobodan ( u atmosferi cca 0,03 %) a na nekim mjestima izbija iz zemlje. Ima ga i u mineralnim vodama. Sastojak je karbonata. Dobro se otapa u vodi. Pri 20oC i tlaku od 1 bahra 1 litar vode može otopiti 0,9 l ugljendioksida (CO2). Jako je otrovan, zbog lakšeg vezanja na hemoglobin umjesto kisika. U laboratoriju se dobiva u tkzv. Kippovom aparatu: 2 CaCO3 + 2 HCl => 2 CO2 + 2 CaCl2 + H2O U većim količinama ugljendioksid (CO2) se dobiva sagorjevanjem koksa:
259 C + O2 => CO2 Može se dobiti i prženjem kalcijevog karbonata: CaCO3 + 900oC => CaO + CO2 * Ugljična kiselina H2CO3 To je dvobazna kiselina, daje karbonate, koji su rašireni u prirodi. CO2 + H2O => H2CO3
260
Kao što je ugljik (C) bitan za živi svijet, to je silicij (Si) za mineralni svijet. Zemljina kora uglavnom je od silicija (Si) ili silicijevih spojeva. Poslije kisika (O) silicij (Si) je najrasprostranjeniji kemijski elemenat u zemljinoj kori. U prirodi se nenalazi u slobodnom (elementarnom) stanju. Umjetno dobijen u elementarnom stanju obrazuje tamnosmeđe sjajne neprovidne kristale znatne tvrdoće. Teško gori, ali na visokim temperaturama sjedini se s kosikom (O), prelazeći u silicijev dioksid (SiO2). Elementarni silicij (Si) ima uporabu u metalurgiji. Tehnički važna slitina (legura) je fero-silicij. Silicij (Si) je slabo reaktivan, ne reagira s kiselinama i bazama. Dobija se: SiO2 + 2 C + 2000oC => Si + 2 CO Koristi se za poluprovodničke sklopove. Čisti silicij (Si) slabo provodi elektricitet. On je čisti poluvodič. * Silicijev dioksid - SiO2
261 U prirodi se nalazi u ogromnim količinama kao: - kvarc, - kremen, - opl, - ahat, - jaspas. Morski i riječni pijesak je sastavljen uglavnom od silicijevog dioksida (SiO2). Tali se na 1700oC. U vodi se ne otapa, pa ni u kiselinama. Sa lužinama nekako reagira: SiO2 + 2 NaOH => Na2SiO3 + H2O * Silicijeva kiselina - H2SiO3 H2SiO3 => H2O + SiO2 Treba uvijek znati, da se silicijev dioksid neotapa u vodi i da gornja jednadžba ne predstavlja stvarnu reakciju, nego samo odnos silicijevog dioksida, prema silicijevoj kiselini. Da su silikati soli silicijeve kiseline: Na2SiO3 + 2 HCl => 2 NaCl + H2SiO3 kao neotopljiva izdvaja se u obliku čestica. Od silicijevog dioksida (SiO2) može nastati više kiselina, koje se ne razlikuju po količini vezane vode. Soli silicijeve kiseline vrlo su rasprostranjene u prirodi, kao - azbest, - talk, - liskun, - glina, - feldspat, - serpentin. Silicijeva kiselina (H2SiO3) je slaba kiselina.
262 * Ortosilicijska kiselina - H4SiO4 Dobiva se: SiCl4 + 4 H2O => H4SiO4 + 4 HCl Vodeno staklo je sol ortosilicijske kiseline: SiO2 + Na2CO3 => Na2SiO3 + CO2 To je gusta tekućina, upotrebljava se za impregnaciju drveta i papira. Silikagel je sredstvo za isušivanje, jer snažno veže vodu. U prirodi postoji cijeli niz silikata različitih struktura. Svima je zajedničko, da su atomi silicija (Si) međusobno povezani atomima kisika (O), a ta veza nastaje otpuštanjem vode: OH OH OH OH / / / / H-O-Si-O-H + H-O-Si-O-H => H-O-Si-O-Si-O-H + H2O / / / / OH OH OH OH U tom procesu polikondenzacije, nastaju silicijske kiseline različite građe. One se ne mogu izolirati, ali u prirodi postoje njihove soli. Sam silicijev dioksid (SiO2) je prostorno-mrežaste strukture i konačni je produkt orto silicijske kiseline (H4SiO4). U kristalnoj rešetki često je atom silicija (Si) zamjenjen atomom aluminija (Al). Takvi silikati se zovu alumosilikati (zeolit NaAlSiO4) služi kao katalizator u industriji nafte, dodaje se
deterđentima kao sredstvo za omekšavanje vode. Pored zeolita
263 imamo u skupini alumosilikata glinence i ultramarine. To su ortoklasi, koji trošenjem glinenaca u prirodi djelovanjem vode, u kojoj je otopljen ugljični dioksid (CO2), nastaje glina. Glina je mineral slojevite strukture, koja u smjessi s spojevima željeza (Fe), pijeska i drugih primjesanosiu ime - ilovača.
264
Ge - germanij Ne nalazi se slobodan u prirodi. Inače germanija (Ge) ima u vrlo malim količinama. Otkriven 1885.g. ali ga je Mendjeljejev predvidio još 1869.g. Loš provodnik elektriciteta. Kada se legira, provodi elektricitet, samo u jednom smjeru. Zato se upotrebljava za dijelove radara, tranzistora u elektotehnici.
265
Sn kositar Ne nalazi se slobodan u prirodi. Ima ga u mineralu kasiterit (SnO2). Iz ove rude se dobija redukcijom: SnO2 + 2 C => Sn + 2 CO Velika nalazišta kasiterita su u Indoneziji. Metalni kositar (Sn) je srebrenobijel. Zagrijan na 200oC postaje krt. Na običnoj temperaturi je kovan i može se izvlačiti u vrlo tanke folije (staniol). Na zraku kositar (Sn) je vrlo postojan i zato se predmeti od željeza (Fe) i bakra (Cu) prevlače kositrom (Sn). Na niskoj temperaturi (ispod 35oC) srebrenobijeli kositar (Sn) prelazi u sivi prah. To je alotropska modifikacija kositra (Sn). Kositar se upotrebljava za proizvodnju "bijelog lima", koji je osnova za proizvodnju limenki, doza i dr. Kositar (Sn) je veoma značajan i za proizvodnju slitina (legura): - slitina za lemljenje (Sn : Cu = 2 : 1), - britanija metal, - razne bronce. Kositar daje razne spojeve:
266 SnO + 2 HCl => SnCl2 + H2O - stanoklorid SnO + 2 NaOH => Na2SnO2 + H2O natrijev stanit SnO2 + 2 NaOH => Na2SnO3 + H2O - natrijev stanat
267
Pb - olovo U prirodi se nalazi u malim količinama. Ima ga svega 0,002 % u zemljinoj kori. Tehnički najvažnija ruda je galenit (PbS). U topionicama olova (Pb) galenit (PbS) najprije se oslobodi sumpora prženjem: 2 PbS + 3 O2 => 2 PbO + 2 SO2 dalje postupak ide: PbO + C => Pb + CO. Olovo (Pb) je plavičaste boje, specifično težak i vrlo mekan metal. Može se izvući u cijevi i žice. Lako se legira, s drugim kovinama. Na svježem presjeku je sjajan, na zraku potamni od prevlake oksida, koji ga štiti od daljnje korozije. Upotrebljava se za oblaganje električnih kablova, za izradu olovnih komora, kod proizvodnje sumporne kiseline (H2SO4), za razno posuđe, za
268 strojne dijelove, u kemijskoj industriji, za iradu akumulatora, za izradu sačme i municije, za izradu raznih slitina, za tiskarska slova, za vodovodne i odvodne cijevi, u građevinarstvu, proizvodnji stakla i dr. * Olovni oksidi (PbO, PbO2) Olovo monoksid (PbO) je prah žute boje. Služi za glaziranje glinene robe i za proizvodnju olovnog stakla (kristalno staklo): 3 Pb + 8 HNO3 => 3 Pb(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O Pb(NO3)2 + 2 NaOH => Pb(OH)2 + 2 NaNO3 Pb(OH)2 + Br2 => PbO2 + 2 HBr. Olovo dioksid (PbO2) se upotrebljava kao oksidaciono sredstvo, za akumulatore. Dvooksidno stanje olova (Pb) je postojanije, tako da olovo dioksid (PbO2) otpušta kisik (O), koji sada vrši oksidaciju. Pri zagrijavanju sprašenog oksida olovomonoksid (PbO) na zraku na 500oC, postaje crveni prah ili minij (Pb3O4), koji služi kao boja kojom se premazuju željezni (Fe) predmeti da bi se sačuvali od korozije. Upotrebljava se u industriji stakla (kristalno staklo). Uporaba olova i olovnih oksida u vodovodnim cijevima je bezopasna, jer pijaće vode sadrže kalcijev bikarbonat (CaHCO3) koji se taloži na zidovima cijevi u obliku olovokarbonata, koji sprečava dodir metala sa vodom. Sam olovo karbonat ( PbCO3) i olovo hidroksid (Pb(OH)2) imaju uporabu, kao bijele mineralne boje.
269
* Akumulatori Vrlo važna uporaba olova (Pb). Akumulator je naprava, koja je u stanju da nagomila (akumulira) električnu energiju, koja se u njega unese i da po potrebi je vrati. Akumulator se sastoji od dvije ploče: - olovna ploča (Pb) je katoda -od presovanog olovnog dioksida (PbO2) je anoda. Sve je potopljeno u sumpornu kiselinu (H2SO4).Kad se olovni akumulator veže provodnikom, onda se katoda (Pb), postupno topi, šaljući elektrone kroz provodnik: Pb => Pb++ + 2 eOve elektrone usisava anoda, pri čemu četverooksidno olovo iz olovo dioksida (PbO2) prelazi (reducira) se u dvooksidno: Pb++++ + 2 e - => Pb++ Na taj način se katoda postupno izjednačava s anodom. Na obima elektrodama olovo je prešlo u Pb++ i akumulator na kraju ne bi mogao da daje elektrone. U praksi se ne dozvoljava da proces ode suviše, već se mora ranije prestati sa rabljenjem akumulatora, čim njegov napon padne uslijed izjednačavanja obiju elektroda. Da bi smo akumulator napunili, vezujemo katodu akumulatora, sa katodom nekog strujnog izvora, a
270 anodu sa anodom istog strujnog izvora. Na taj način vraćamo olovu (Pb) izgubljene elektrone, jer sa katode strujnog izvora teku elektroni u katodu akumulatora: Pb++ + 2 e - => Pb pri čemu izvor električne struje nadoknađuje ove elektrone uzimajući ih sa anode akumulatora: Pb++ => Pb++++ + 2 e Tako obje elektrode su vraćene u prvobitno stanje i mogu ponovo davati električnu struju.
* Kruženje ugljika (C) i kisika (O) u prirodi
271 Ovdje se kao i kod kruženja dušika (N), jasno uočava ovisnost biljnog i životinjskog svijeta. Gotovo sva živa bića upotrebljavaju kisik (O2) za disanje ( sago rjevanje organskih spojeva u organizmu), pri čemu nastaje ugljični dioksid (CO2), koji odlazi u atmosferu. Ali atmosferski ugljični dioksid (CO2) životinjski svijet ne može da uporabi. Samo zelena biljka svojim klorofilom i sunčanom energijom stvara iz ugljičnog dioksida (CO2), škrob (C11H22O11), pri čemu se oslobađa kisik (O2), koji se vraća u prirodu. Ovaj proces ishrane zelenih biljaka zove se "klorofilna asimilacija". Životinjski svijet uzima biljke, tako ove hranljive tvari izgrađuju dijelom u životinjskom organizmu životinjske tvari, pri čemu opet nastaje ugljični dioksid (CO2). Kad biljni i životinjski svijet ugine, njihove organske tvari se raspadaju, pri čemu na kraju jedne složene reakcije, opet nastaje ugljični dioksid (CO2). Tako ugljik (C) postaje esencijalni element i tvorac je čitavog organskog svijeta.
* Esencijalnos silicija (Si), toksičnost olova (Pb)
272 Silicij (Si) je također esencijalni element. Što predstavlja ugljik (C) u živom svijetu, predstavlja silicij (Si) u mineralnom svijetu. Silicij (Si) sprečava toksično (otrovno) djelovanje aluminija (Al), gradeći vrlo netopljive alumosilikate. Naprotiv olovo (Pb) i olovni spojevi su vrlo toksični. I male količine olova (Pb) u organizmu mogu da izazovu poremećaje i smrt. Olovo (Pb) se nagomilava u organizmu i teško se iz njega izlučuje. Ovom trovanju su bili izloženi djelatnici u tiskarama. Olovo (Pb) je jedan od najotrovnijih elemenata za živi svijet, jer štetno djeluje na mnoge biokemijske procese. Snažno se veže za enzime, pa im onemogućava rad. Zbog toga izaziva teške neurološke i psihičke smetnje, posebice kod djece. Posljedice su to veće jer je olovo (Pb) svuda oko nas.To su benzinske pare, industrija, hrana iz zagađenog tla, ali i dim cigarete. Pušač svakom cigaretom unosi u organizam 1 mg olova (Pb) koji se teško izlučuje, pa je to još jedan od razloga da se NE PUŠI.
I D 3 DUŠIKOVA (XV) SKUPINA PSE N dušik (nitrogenium)
7
14,01
bezbojan plin
273 P fosfor (phosphorus) 15 As arsen (arsenum) 33 Sb antimon (stibium) 50 Bi bizmut (bismuthum) 83
30,97 bijel 74,92 siv 128,75 siv 208,98 srebrenobijel
Dušik (N) i fosfor (P) su nemetali, njihovi anhidridi su oksidi i anhidridi kiselina, pa grade nitrate, nitrite, fosfate. Arsen (As) je amfoternog karaktera (i metal i nemetal), Antimon (Sb) i bizmut (Bi) su tipični metali
274
Dušik - N Elementarni dušik je na običnoj temperaturi plin, bez boje, okusa i mirisa. 1 dm3 dušika (N2) pod normalnim uvjetima teži 1,25 g, tj. 14 puta je teži od vodika (H2). Lakše prelazi u tekuće stanje, nego vodik (H2), a nešto teže, nego kisik (O2). U vodi se manje otapa od kisika. 1 dm3 H2O otapa na 0oC 23 cm3 dušika (N2). Dobija se frakcionom destilacijom tekućeg zraka. Molekul dušika (N2) se sastoji od dva atoma, pa je formula N2. U prirodi se nalazi u slobodnom obliku, kao sastojina zraka, a kao vezan u najvažnijim spojevima živih organizama (proteinima), u obliku soli (nitrata i nitrita), kao čilska salitra. Elementarni dušik (N2) se upotrebljava za proizvodnju amonijaka (NH3), u medicini (pneumo toraks). Otkriće dušika (N2) pripisuje se D.Rutherfordu, koji ga je 1772.g. dobio iz zraka. Volumni udio dušika (N2) u atmosferi iznosi 78 %. Dušik (N2) ne gori i ne podržava gorenje. Lavoisier mu dao ime azot - bez života.
275 * Amonijak (NH3) Najveće količine dušika (N2) iz zraka, troše se za proizvodnju amonijaka (NH3), jer je to osnovna sirovina u proizvodnji umjetnih gnojiva. Po količini nalazi se na drugom mjestu u ukupnoj svjetskoj kemijskoj produkciji. Tako pripada najvažnijim proizvodima anorganske kemijske industrije. Postupak proizvodnje amonijaka (NH3) zasniva se na sintezi dušika (N2) i vodika (H2): 3 H2 + N2 => 2 NH3 To je uspjelo njemačkom kemičaru Fritzu Haberu, koji je 1902.g. otkrio postupak. Postupak je tehnološki razradio Carl Bosch, pa se postupak zove Haber-Boschov postupak: 1. smjesa vodika (H2) i dušika (N2) se stlači na 200 bahra, 2. Sabijena smjesa, mora se zagrijati na temperaturi od 400-500o 3. Sabijena i zagrijana smjesa, prevodi se preko kontakne mase 4. Amonijak (NH3) se uklanja ukapavanjem (t.v. - 33oC) 5. Neizreagirani plinovi se vraćaju u ponovni proces. Amonijak (NH3) je pod normalnim uvjetima otrovan plin, oštra mirisa. 1 dm3 amonijaka (NH3) ima 0,765 g. On je 8,5 puta teži od vodika (H2). Pošto ima veliku toplinu hlapivosti, upotrebljava se u rashladnim uređajima. Odlično se otapa u vodi. Na 0oC jedan volumen vode otapa preko 1000 volumena plinovitog amonijaka (NH3) Ali već na 20o C samo oko 700 volumena. Nastala vodena otopina djeluje slabo bazno: NH3 + H2O => NH4OH ili NH4+ + OHAmonijak se u vodi nalazi pretežno otopljen u molekularnom obliku. Zapaljen amonijak (NH3) gori na zraku. U smjesi s kisikom (O2) vrlo korozivno djeluje na bakar i njegove slitine. Amonijev hidroksid s solnom kiselinom daje:
276 NH4OH + HCl => NH4Cl (nišador) + H2O Amonijev hidroksid, kao lužina daje sa kiselinama soli. Ove soli su važne u poljoprivredi. Slične su solima alkalijskih metala: 2 NH4OH + H2SO4 => (NH4)2SO4 + 2 H2O NH4OH + HNO3 => NH4NO3 + H2O Amonijak (NH3) se upotrebljava u mnogim granama industrije, ali njegove najveće količine troše se za spravljanje dušićne kiseline (HNO3), potrebne za proizvodnju umjetnih gnojiva.
* Dušikovi oksidi - Dušikov suboksid (N2O) Bezbojan plin sladunjava ukusa, ima uporabu kao narkotik pri manjim operacijama i u zubarstvu. Naziva se "veseli plin". Dobija se zagrijavanjem čvrstog amonijevog nitrata: NH4NO2 + grijanje => N2O + 2 H2O - Dušikov monoksid (NO) Bezbojan i vrlo otrovan plin. Jedan litar dušikovog monoksida ima 1,33 g. U vodi se lakše otapa, nego kisik. Kemijski vrlo aktivan i u dodiru sa zrakom prelazi u dušikov dioksid (NO2) - Dušikov dioksid (NO2) Na običnoj temperaturi plin crvenosmeđe boje. Kad se hladi prelazi u bezbojan plin. Lako se otapa u vodi dajući i dušikastu (HNO2) i dušićnu kiselinu (HNO3): 2 NO2 + H2O => HNO2 + HNO3
277 - Dušikov trioksid (N2O3) To je tamna tekućina, postojana samo na niskim temperaturama. Raspada se na dušikov monoksid (NO) i dušikov dioksid (NO2). S vodom daje: N2O3 + H2O => 2 HNO2
- Didušikov tetroksid (N2O4) U uporabi je kao oksidaciono sredstvo u raketnim motorima letjelica. Sa letjelicom s kojom su se astronauti spustili na mjesec i poletjeli s mjeseca bilo je potrebno oko 4,5 t tog spoja. - Didušikov pentoksid (N2O5) To je čvrsta (kruta) kristalna bezbojna tvar, vrlo nepostojana. Već pri blagom zagrijavanju, raspada se na dušikov dioksid (NO2) i kisik (O2), otuda spada u jaka oksidaciona sredstva. * Dušikasta kiselina (NO2) Spada u slabe kiseline, vrlo je nepostojana, djeluje kao oksidaciono sredstvo, ali i kao redukciono sredstvo. Soli se zovu nitriti. Raspada se : 2 HNO2 => NO2 + NO + H2O nastali dušikov monoksid (NO) prelazi (oksidira se) u dušikov dioksid (NO2), koji daje dušićnu kiselinu (HNO3).
278 * Dušićna kiselina (HNO3) To je vrlo jaka i postojana anorganska kiselina, koja se ipak pri zagrijavanju raspada: 2 HNO3 + zagrijavanje => H2O + 2 NO2 + O To je bezbojna tekućina, koja vrije na 86oC, a tali se na -42oC. Pare ove kiseline, su vrlo otrovne. Upotrebljava se kao važan tehnički proizvod u proizvodnji umjetnih gnojiva, eksploziva, u organsko-kemijskoj industriji, u proizvodnji boja, umjetnih vlakana i dr. Dobija se na tri načina: Prvi način iz čilske salitre: 2 NaNO2 + H2SO4 => Na2SO4 + 2 HNO3 Drugi način je direktnom sintezom dušika (N2) i kisika (O2) N2 + O2 => 2 NO pošto se ohladi u dodiru sa zrakom: 2 NO + O2 => 2 NO2 a dušikov dioksid (NO2) sa vodenom parom daje: 2 NO2 + H2O => HNO2 + HNO3 nastala dušikasta kiselina (HNO2) se jedini sa: 2 HNO2 + O2 => 2 HNO3
279 tako cijeli proces možemo postaviti: 2 NO + H2O + 3 O => 2 HNO3 Treći način je kada se smjesa amonijaka (NH3) i zraka prevode preko katalizatora na 600oC: 4 NH3 + 5 O2 => 4 NO + 6 H2O nastali dušikov monoksid (NO), jedini se sa kisikom (O2) u dušikov dioksid (NO2), a ovaj sa vodom daje dušićnu kiselinu: 2 NO + O2 => 2 NO2; 2 NO2 + H2O => HNO2 + HNO3 Soli dušićne kiseline (HNO3) zovu se nitrati. Poznati su nitrati većine metala. Lako se raspada u vodi. Ova kiselina, je jako oksidaciono sredstvo. Otapa skoro sve metale, osim plemenitih metala (dok kao "carska vodica" otapa sve metale. Zlatotopka ili "carska vodica" je smjesa dušićne (HNO3) i solne (HCl) kiseline, u odnosu 1 : 3. Ustvari oslobađa se nascentni klor (Cl) koji reagira s metalima, gradeći kloride: HNO3 + 3 HCl => NOCl + 2 Cl + 2 H2O
280
* Kruženje dušika (N2) u prirodi Kako živi svijet dolazi do dušikovih spojeva? Mrtva priroda nam pruža elementarni dušik (N2) u zraku i solima, koji za živi svijet nisu značajni, jer njih organizmi nemogu neposredno da iskoriste (dušik i nitriti). Biljni pak svijet može da uporabi uglavnom nitrate. Svojim žilicama biljka siše nitrate pa ih prerađuje, vrlo složenim postupkom. Životinjski svijet se hrani biljkama, iskorištava dušikove spojeve i od njih gradi sebi proteine (bjelančevine). Ove sad u obliku mlijeka i mesa služe čovjeku da uz biljnu preradu izgrade svoje sopstvene specifične proteine. Kad biljni i životinjski svijet ugine, nastaje truljenje te uz potporu mikroorganizama , dušikovi spojevi prelaze u amonijak (NH3), a ovaj sa vodom gradi nitrate. I tako u krug. Sav ovaj proces zove se nitrifikacija.
281
P - fosfor (phosphorus) Elementarni fosfor (P) je u kemijskom pogledu aktivniji od dušika (N2). Fosfor (P) se u prirodi javlja isključivo u spojevima. Ime je dobio po fosforenciji, pojavi da isijava slabo svjetlo, jer se oksidira sa kisikom (O2) iz zraka.Phosphorus na grč. znači: nosilac svjetlosti. Svjetlost je slaba, pa se opaža, samo u zamračenim prostorijama. Fosfor (P) je tvar bijele boje, tali se na 44,1oC, a vrije na 250oC. Pri zagrijavanju iz zatopljenih cijevi, iz kojih se izvuče zrak, fosfor (P), mijenja boju i postaje crven. Ova promjena nastaje promjenom oblika fosfora (P), pa prema tome crveni fosfor (P) je ustvari alotropska modifikacija bijelog fosfora (P). Crveni fosfor (P) je mnogo postojaniji od bijelog fosfora (P). On ne mora da se čuva pod vodom, jer na zraku neće da se zapali sam os sebe (kao bijeli fosfor (P)). Teže reagira s kisikom (O2). Dok je bijeli fosfor (P) vrlo otrovan, crveni nije. Na izgled se ponašaju, kao da su dvije sasvim različite tvari. Međutim i bijeli i crveni fosfor (P) reagiraju s kisikom (O2), prvi na običnoj temperaturi, a drugi tek pri zagrijavanju, pa daju isti oksid fosfora. Crveni fosfor (P) je stabilnija alotropska modifikacija.
282 Pripravlja se grijanjem bijelog fosfora. Ima uporabu u proizvodnji šibica. Kako gori šibica? Glavica šibice sadrži smjesu kalijevog klorata (KClO4), koji je oksidaciono sredstvo kao i sumpor (S) ili antimonov sulfid (SbS2). Premaz na kutiji je dijelom crveni fosfor (P) i stakleni prah, koji služi za povećanje trenja. Povlačenjem glavice šibice po kutiji, temperatura, zbog trnja poraste, pa crveni fosfor (P) reagira s kalijevim kloratom (KClO4). Kako je reakcija egzotermna, zbog porasta temperature, sumpor (S) se oksidira i šibica se zapali. * Difosfor pentoksid (P2O5) Nastaje gorenjem bijelog ili crvenog fosfora (P). To je bijela tvar, kao snijeg. Sublimira (prelazi iz krutog u plinovito stanje bez taljenja) na 360oC. U vodi se lako otapa i ta otopina boji modri lakmus papir crveno. To znači da se stvorila fosforna kiselina (H3PO4). Pri otapanju u vodi difosfor pentoksid (P2O5) je u stanju da veže različite količine vode, pri čemu nastaju kiseline, koje se međusobno razlikuju po broju vodikovih atoma, nastalih uslijed električne disocijacije.Tako da jedna molekula difosfor pentoksida (P2O5), može se vezati sa jednom, dvije ili tri molekule vode, pri čemu nastaju jednobazna, četverobazna i trobazna kiselina: P2O5 + H2O => 2 HPO3 jednobazna - meta fosforna kiselina P2O5 + 2 H2O => H4P2O7 četverobazna-piro fosforna kiselina P2O5 + 3 H2O => 2 H3PO4 trobazna-orto fosforna kiselina U svim ovim kiselinama fosfor (P) se nalazi u petooksidnom stanju, kao i u difosfor pentoksidu (P2O5).
283 Zato se sve ove kiseline zovu - fosforna kiselina. To je na običnoj temperaturi krutina. Prvlači (upija) vlagu, pa se to privlačenje vlage manifestira kodenziranjem vlage i obrazovanjem oblakom kapljica. Zbog te osobine difosfor pentoksid (P2O5) se rabi u ratu za stvaranje dimnih zavjesa, da bi se vojni objekti skrili od neprijatelja. Fosforna kiselina (H3PO4) može dati tri niza soli: NaH2PO4 mono natrijev (primarni) fosfat Na2HPO4 di natrijev (sekundarni) fosfat Na3PO4 tri natrij (tercijalni) fosfat U prirodi je naročito rasprostranjen fosfat kalcija (Ca(Ca3(PO4)2 kao mineral fosforit ili složenijeg sastava apatit.
284 * Fosfor kao biogeni element Fosfor je također esencijalni element. Otkriven je 1669.g. Naime propali trgovac H.Brandt iz Hamburga, tražeći zlato da bi se izbavio iz financijskih problema kao alkemičar, otkrio je bijeli fosfor (P) vjerujući da je uspio izolirati elemenat vatru (po Aristotelu vatra, zrak, zemlja, voda). Fosfor se u organizam unosi biljnom hranom. Tijelo odrasla čovjeka, sadrži cca 800 g fosfora (P), zato svjetle kosti u mraku. Dnevna potreba čovjeka za fosforom (P) je oko 1 g. Osim u kostima i zubima, fosfora (P) nalazimo i u proteinima (bjelančevinama). Fosfor (P) u obliku fosforne kiseline (H3PO4) ima važnu ulogu u povezivanju lanaca aminokiselina u DNA i RNA, što uči organska kemija i biokemija. Osobito je važan za prijenos stanica u organizmu, kao i za prijenos nasljednih osobina. Biljke teško asimiliraju fosfate, zbog njihove slabe topivosti, zato se tercijalni fosfat, prevodi u primarni fosfat, koji je topljiviji u vodi: Ca3(PO4)2 + 2 H2SO4 => Ca(H2PO4)2 + 2 CaSO4 Taj spoj se zove superfosfat i predstavlja važno umjetno gnojivo. Fosfati služe za dobivanje fodfora (P), tako da se iz fosfata može dobiti fosforna kiselina (H3PO4) iz sumporne kiseline (H2SO4), a elementarni fosfor (P), žarenjem fosfata sa pijeskom i ugljem (C) u električnoj peći:
H3PO4 + C (redukciono sredstvo) => P + oksidacioni produkt
285 i to zagrijavanjem s nekim redukcionim sredstvom, da bi se petooksidni fosfor (P) reducirao u nuloksidni fosfor (P) ili u elementarni fosfor (P). Pored uporabe u proizvodnji šibica, fosfor (P) se rabi kao otrov za štetočine, kao dodatak metalima, da bi postali još tvrđi, a u ratu za proizvodnju napalm bombi i dimnih zavjesa. * Umjetna gnojiva Biljkama su potrebni dušik (N), fosfor (P) i kalij (K). Zato ih biljke crpe iz tla. Kako bi se vremenom smanjila količina tih elemenata (N,P,K) iscrpljivanjem zemljišta, taj manjak se nadoknađuje dodavanjem zemljištu umjetna gnojiva. Umjetna gnojiva se proizvode industrijskom preradbom prirodnih sirovina. Ta gnojiva sadrže, pored (N,P,K) još i magnewzij (Mg), cink (Zn), sumpoe (S) i bor (B). U tlu žive milijuni bakterija, koje razgrađuju ostatke uginulih biljaka i životinja. Rezultat je nastajanje organskih tvari (koloidnog sastava) koji se zove humus. Razgradnjom humusa nastaju organske tvari, nitrati, nitriti, fasfati, sulfati topljivi u vodi i dostupni biljkama. Proces pretvorbe organskih ostataka u humus, a onda humusa u mineralne tvari zove se mineralizacija. Presudnu ulogu imaju mikroorganizmi iz tla. Sva biljna hrana, dodata tlu sa svrhom povećanja prinosa poljoprivrednih kultura, koriste i ti mikroorganizmi, tako da se njihovim ugibanjem mineralne tvari vraćaju biljkama u obliku, koji je biljkama pristupačan. Najvažnija umjetna gnojiva su: Kan, urea (karbamid), amonijev sulfat, Thomasovo brašno, kalijev klorid,superfosfat, amonijak i dr.
- amonijev nitrat ili (KAN) Dobija se:
286 NH3 + HNO3 => NH4NO3 To je spoj eksplozivnog djelovanja, a da bi se eksplozivnost smanjila, dodaje se mljeveni vapnenac. KAN je higroskopan (upija vlagu). Tvrd je i lako se stvrdnjava. Interesantan je slučaj, koji se desio u Njemačkoj 1921.g. Stvrdnula se velika količina KAN-a u skladištu tvornice proizvođača. Mislili su da gromadu KAN-a razbiju eksplozivom. Nastala je ogromna eksplozija, pa je poginulo više od 500 ljudi. - Urea (karbamid) Proizvodi se: 2 NH3 + CO2 => NH2CONH2 + H2O To je gnojivo pogodno za gnojenje svih važnijih biljnih kultura, a posebice za rižu. - Amonijev sulfat (NH4)2SO4 Dobija se: 2 NH3 + H2SO4 => (NH4)2SO4 To je kiselo gnojivo, pa se rabi za bazna tla. - Bezvodni amonijak (NH3) To je koncentrirano gnojivo, pa se rabi samo u posebnim prigodama.
- UAN To je smjesa karbamida (uree) i amonijevog nitrata (KAN).
287 - Superfosfat To je kalcijev sulfat sa više fosfora (P) ili trostruki superfosfat: Dobija se: Ca3(PO4)2 + 4 H3PO4 + 3 H2O => 3 Ca(H2PO4)2 x H2O Vrijednost fosfornih gnojiva, iskazuje se udjelom difosfor pentoksida (P2O5). Tako u super fosfatu iznosi od 16 - 18 %, a u trostrukom superfosfatu od 42 - 48 %. - Thomasovo brašno ili kalcijev fosfat (Ca3(PO4)2) Dobija se kao nus proizvod u proizvodnji čelika. Maseni udio fosfor pentoksida (P2O5) je 10 - 14%. Pogodno gnojivo, za kisela tla.. - Kalijev klorid (KCl) Kloridni ioni štetno utiču na neke biljne kulture (duhan, hmelj, šećerna repa, krumpir, vinova loza), pa se za ove poljoprivredne kulture rabi kalijev sulfat (K2SO4). 2 KCl + H2SO4 => K2SO4 + 2 HCl
- Složena umjetna gnojiva To su mješavine gnojiva (N P K ) . Primjer : 10 : 30 : 20 znači da u 100 kg gnojiva ima 1o kg dušika (N), 30 kg fosfora (P) i 20 kg kalija (K).
288 Umjetna gnojiva su topljiva u vodi, te od njihove ukupne količine u tlu veći dio iskoriste biljke. Međutim neiskorišteni dio tih gnojiva vodeni tokovi prenose, te onečiščuju okoliš. Osobito je opasno ako dolazi do bunarskih voda ili drugih izvorskih voda pa se zbog toga mora dobro paziti o vrsti i količini upotrebljenog gnojiva. Zato kemijska analiza tla služi da bi se ustanovila opskrbljenost tla biljnim hranljivima. Tek na osnovi kemijske analize tla, utvrđuje se, koja gnojiva i u kojim količinama treba dodavati tlu. Kako se obično ne raspolaže tim podatcima, događa se da se iz neznanja uporabe umjetna gnojiva u puno većim količinama, od potrebne, pa se onečiščuje pitka voda. Zato je kemijska analiza pitke vode neophodna.
289
Arsen (As)
290
Antimon Sb
291
Bizmut Bi U prirodi se arsen (As) i antimon (Sb) nalaze uglavnom u obliku sulfida. Poznate arsenove rude su: - realgar (As2S2), - arsenopirit (FeAsS2) Najpoznatija antimonova ruda je: - antimonit (Sb2S3). Arsen je sastojina žive stanice. U organizmu arsenovi spojevi, služe kao katalizatori izvjesnih kemijskih reakcija. U nekim slučajevima arsenovi spojevi su u uporabi kao lijekovi, ali mogu biti žestoki otrovi, pa se u ratu rabe kao bojni otrovi. Interesantan je podatak da je po naređenju Hitlera svim svojim časnicima podjeljen prsten u čijem je ovoru bio arsenik. U slučaju zarobljavanja da izvrše samoubojstvo pijući arsenik iz prstena, kako ne bi odali vojnu tajnu. Arsenovi spojevi služe i u borbi protiv biljnih štetočina. Arsen (As) i antimon (Sb) su sastojci mnogih slitina. Primjer: - puščana sačma sadrži cca 1 % arsena (As), - tipografski metal je slitina od 15 % Sb i 85 % Pb, - britanija metal sadrži 10 % Sb i 90 % Sn, u uporabi je za
292 izradu kuhinjskog posuđa. I bizmut (Bi) se u prirodi nalazi kao sulfid (bizmutit). U uporabi je za proizvodnju lako topljivih slitina, a to su: - Vudov metal (tali se na 70oC), - Rozeov metal. Bizmut (Bi) je i medicinski važan elemenat, jer se mnbogi spojevi ovog elementa uporabljuju kao lijekovi.
293
I D 4 KISIKOVA SKUPINA ILI XVI SKUPINA PSE O S Se Te Po
kisik (oxigenium) sumpor (sulphur) selen (selenium) telur (tellurium) polonij (polonium)
8 16 34 52 84
16 32,07 78,96 127,60 2o8,98
modar žut crven mrk radioaktivan
Da bi postigli konfiguraciju inertnih plinova, ovi elementi treba da prime po dva elektrona. Nemetalni karakter opada sa rastućom atomskom masom, a metalni karakter raste. Tako su kisik (O) i sumpor (S) izraziti nemetali, dok je telur (Te) sa osobinama metala.
294
Kisik - O To je najrasprostranjeniji kemijski elemenat u prirodi. Sačinjava 49,58 % zemljine kore.Kisik (O) je i biogeni element, tj. ulazi u sastav spojeva, od koji su izgrađeni i biljni i životinjski svijet. Kisik (O) učestvuje u životnim procesima (disanje). U zemljinu atmosferu elementarni kisik (O) je dospio, kao produkt fotosinteze u kojem biljke apsorbiraju sunčevu energiju pa je rabe za proizvodnju ugljikohidrata: 6 CO2 + 6 H2O + klorofilna fotosinteza => C6H12O6 + 6 O2 Proces uzimanja i korištenja kisika (O) zove se disanje. Disanje je egzotermna reakcija tj. vrši se uz oslobađanje topline. Otkrio ga je Priestley 1774.g. Ne samo životinje, već i biljke troše kisik (O2). Preko procesa disanja i procesa truljenja kisik (O2) stalno prelazi iz vezanog u slobodno stanje i obratno. Međutim ovaj utrošak kisika (O2) iz atmosfere biljke nadoknađuju procesom asimilacije. Biljke na taj način uspostavljaju prvobitnu ravnotežu kisika (O2) u prirodi.
295 U industriji se troše ogromne količine kisika (O2), a u medicini je u uporabi reanimacije bolesnika. Sirovine za industrijsku proizvodnju kisika (O2) jesu zrak i voda. To se vrši na taj način, što se zrak ohladi na toliko nisku temperaturu, da pređe u tekućinu i onda se iz te tekuće smjese postupnom destilacijom odvoji od dušika (N2) i argona (Ar) na taj način, što je točka vrenja dušika (N2) - 196oC, a točka vrenja kisika (O2) je - 183oC. Iz vode se čist kisik može industrijski dobiti, istovremeno sa dobijanjem vodika (H2) elektrolizom. Kisik (O2) se kemijski jedini gotovo sa svim kemijskim elementima. Spojevi kisika (O2) sa drugim elementima, zovemo oksidima, a postupak oksidacija. Na običnoj temperaturi, kisik (O2) je plin bez boje i ukusa i po tome se razlikuje od vodika (H2). U vodi se kisik (O2) malo otapa. U 100 litara vode na OoC, otapa se 4,9 l kisika (O2). Otopljeni kisik, veoma je važan za živi svijet u vodi. Topljivost kisika (O2) opada, sa povišenjem temperature, a raste sa povećanjem tlaka. Tako se u 100 l vode na 2OoC otapa samo 3 l kisika (O2). Ukapljavanje kisika (O2) se vrši pomoću Lindeovog uređaja. Postrojenje se sastoji od kompresora, hladila i posude u kojoj se plin ekspandira. Plinoviti kisik (O2) se transportira u čeličnim bocama pod tlakom od 150 bahra. Čisti kisik (O2) je opasan plin, jer se u njemu veoma lako dolazi do oksidacije, pa sa radom sa kisikom u bocama treba biti obazriv (paziti da ventili ne budu zamašćeni što može dovesti do požara). Druga alotropska modifikacija kisika je ozon (O3). To je bezbojan plin, karakteristična mirisa. Nastaje na mjestima, gdje je jako električno pražnjenje. U gradovima nastaje, kao rezultat raspada dušikovih oksida u automobilskim motorima. Ozon (O3) u atmosferi, ima ključnu ulogu u očuvanju života na Zemlji štiteći je od djelovanja ultraljubičastog zračenja sa Sunca.
296 Apsorpcijom ultraljubičastih zraka, molekule kisika se raspadaju na atome, koji sa drugim molekulama kisika daju ozon: O2 + uv (ultraljubičaste zrake) => 2 O O + O2 => O3 apsorpcijom ultraljubičastih zraka, molekule ozona (O3) se raspadaju: O3 + uv zračenje => O2 + O zato je ozonski sloj bitan za život na Zemlji.Međutim postoje uzroci, zbog kojih koncentracija ozona (O3) u atmosferi opada. Najvažniji uzročnici su spojevi halogenih elemenata sa ugljikom, koji dospijevaju u atmosferu (freon - reaktivni spojevi Cl, F, C). Molekule freona apsorbiraju uv zračenje, raspadaju se i oslobađaju atomni klor: CCl2F2 + uv zračenje => CClF2 + Cl dalje atomni klor (Cl) reagira, jer je izuzetno reaktivan: O3 + Cl => ClO (klorov oksid) + O2 nastali klorov oksid reagirajući sa atomnim kisikom (O) katalizira raspad ozona (O3): ClO + O => Cl + O2 tako da samo jedan atom klora može prouzročiti raspad nekoliko tisuća molekula ozona. "Ozonske rupe" su nastale razaranjem ozonskog sloja iznad Australije, Europe, Antarktika i Čilea, pa je na tim prostorima pojačano uv zračenje. Posljedica je povećan broj oboljelih od raka kože, smanjenje uroda žitaricai dr. Svaki poremećaj u ozonskom sloju, može izazvati neželjene klimatske promjene na
297 Zemlji. Zato su se mnoge zemlje obvezale za obustavu uporabe freona. Međutim i da se potpuno obustavi uporaba freona, bilo bi potrebno i stotinjak godina da se "ozonske rupe" "zakrpaju". Iako u atmosferi život ne bi bio moguć bez ozona (O3), taj plin je štetan po zdravlje (udisanje ozona, može dovesti do kroničnih bolesti - astme i bronhitisa). U gradovima sa velikim automobilskim prometom, zrak je onečišćen, te je koncentracija ozona (O3) znatno veća, pa sa ugljikovodicima , dušikovim oksidima (produkti rada automobilskih motora) stvara vrlo otrovne spojeve. Ozon (O3), dušikovi oksidi (NO, NO2), dušićna kiselina (HNO3) otrovne su tvari i njihovo udisanje je štetno.
298
S - sumpor Na običnoj temperatur krutina. Može se dobiti u obliku velikih kao limun žutih kristala. Loš provodnik elektriciteta i topline. U vodi se ne otapa. Na zraku se može lako zapaliti, gori jedva vidljivim plamenom (plavičastim). Sumpor (S) je biogeni element, jer nek proteini (bjelančevine) sadrže sumpor (S2) U prirodi se nalazi u obliku spojeva i u slobodnom stanju. Poznata nalazišta sumpora su u Italiji (Sicilija), Texasu u SAD, u Japanu. Vezan sumpor, najviše se nalazi u obliku sulfidnih i sulfatnih ruda. - galenit (PbS), - pirit (FeS2), - sfalerit (ZnS), - halkopirit (CuFeS2), - gips (CaSO4x 2 H2O), - gorka sol (MgSO4 x 7 H2O). Glavna nalazišta sumpora su u Italiji. Da bi se izdvojio sumpor (S2) materijal (ruda) se zagrijava, pri čemu se sumpor (S2) stopi u tekućinu i iscuri na dnu peći. Dobiveni sumpor (S2) još nije sasvim čist. Pročiščavanje se vrši destilacijom i sublimacijom.
299 Pri naglom hlađenju sumporovih para, dobiva se sitan prah koji se zove "sumporni cvijeT". U SAD-u se sumpor nalazi na priličnim dubinama, do kojih je teško doći. Zato se u Texasu sumpor dobiva po postupku Frach. Po tom se postupku dobiva vrlo čist sumpor, koji se za uobičajenu uporabu, više ne treba prečiščavati. Pri zagrijavanju čvrstog sumpora, nastaje čitav niz promjena: - na temperaturi od 119oC prelazi u lakopokretljivu žutu tekućinu - na 160oC žuta tekućina postaje sve tamnija, - na 250oC tamna tekućina postaje gusta - na 300oC ponovo postaje tečna, ali mrke boje, - na 444,5oC, tekućina počinje da vrije i da prelazi u žutu paru Sve ove promjene potiču, od promjene broja atoma sumpora u njegovom molekulu. - na običnoj temperaturi molekul sumpora ima 8 atoma - tekući sumpor ima 8 i 6 atoma, - u parama sumpor ima 8, 6 i 2 atoma, - iznad 900oC sumpor ima samo 2 atoma. - na 1800oC počinje raspadanje dvoatomnog sumpora na atome. Pored različitog broja atoma u molekuli, molekuli sa istim brojem atoma mogu imati različit unutarnji raspored (kristalna struktura). Sumpor se dakle javlja u više alotropskih modifikacija i to kao: - rombski - u prirodi u obliku kristala, - monoklinski, koji ohlađen i dugim stajanjem prelazi u rombski rombski sumpor (S8) na 94,5oC => monoklinski sumpor (S8) - plastični sumpor je na 350oC prozirna i plastična masa, - amorfni sumpor, koji prelazi u rombski sumpor. Sve ove alotropske modifikacije sumpora, mogu da pređu jedna u drugu, jer je to jedan te isti element, samo je raspored atoma u kristalu različit.
300
* Uporaba sumpora Elementarni sumpor, je u uporabi u poljoprivredi, za sprečavanje bolesti biljaka, jer je sumpor otrov za niže organizme, u medicini kod oboljenja kože, u vulkanizaciji kaučuka. Kaučuk je prirodni makromolekulski spoj, u čijem molekulu može da bude vezano cca 2000 molekula izoprena. U prirodi se kaučuk nalazi u soku kaučukovca (Hevea brasiliensis), odakle se pažljivim rasjecanjem kore, može dobiti u obliku mliječnog soka (lateks). Dobijeni sirovi kaučuk se podvrgava vulkanizaciji ili sjedinjenje molekula izoprena sa sumporom. Tako se dobija guma. Važna je uporaba sumpora za vulkanizaciju kaučuka. Sumpor je u uporabi i u proizvodnji šibica, crnog baruta i mineralnih boja. Sumpor je osnovna sirovina u proizvodnji sumporne kiseline (H2SO4). * Sumpor vodik (H2S) Atom sumpora pripada onoj grupi atoma, koji mogu i da prime i da daju svoje elektrone drugim elementima. Tako sumpor pod određenim uvjetima, može se sjediniti s vodikom, koji opet rado daje svoj elektron: H2 + S => H2S Na običnoj temperaturi sumpor vodik (H2S) je bezbojan plin, vrlo neprijatna mirisa (na pokvareno jaje). Jako je otrovan. Ima ga u vulkanskim plinovima i nekim mineralnim vodama. Sumpor vodik (H2S) se prilično otapa u vodi. Na 15oC jedan litar vode otapa oko 3 l sumpor vodika (H2S). Vodena otopina sumporvodika mijenja modri lakmus papir u crveni. Prema tome sumporvodik (H2S) je kiselina u vodenoj otopini. Elektrolitički disocira: H2S <=> 2 H+ + S-negativni dvooksidni ion sumpora (S--) zove se sulfidni ion.
301 Primjer: H2S + 2 NaOH => Na2S + 2 H2O Soli se zovu sulfidi - dinatrijev sulfid (Na2S) Sumpor vodik je dvobazna kiselina. Mnogi metali kao cink (Zn) bakar (Cu), olovo (Pb), živa (Hg), nalaze se u prirodi u obliku sulfida. Sumpor vodik (H2S) je važan reagens u analitičkoj kemiji. U laboratoriju se dobija u Kippovom aparatu: FeS + 2 HCl => H2S + FeCl2 Sumpor vodik (H2S) ima jake redukcione osobine. * Sumpor dioksid (SO2) Jedan atom sumpora, može da veže dva atoma kisika, jer jedan atom kisika može da primi najviše dva elektrona: So + O2o => S4+O22Ovo je oksido-redukciona reakcija, pri kojoj se nuloksidni sumpor oksidirao i prešao u pozitivno četverooksidno stanje, a nuloksidni kisik se reducirao tj. spustio o dvooksidni kisik. Sumpor dioksid (SO2) je na običnoj temperaturi zagušljiv plin na temperaturi od -10oC prelazi u tekuće stanje, a na -720 prelazi u kruto stanje. Sumpor dioksid (SO2) je jak otrov za niže organizme, pa se upotrebljava za dezinfekciju, u proizvodnji papira, tekstila, svile, za konzerviranje voća i povrća i dr. U laboratoriju se dobija: Cu + 2 H2SO4 => CuSO4 + SO2 + 2 H2O U industriji se dobiva ili sagorjevanjem sumpora ili prženjem sulfidnih ruda: S + O2 => SO2
302 4 FeS2 + 11 O2 => 8 SO2 + 2 Fe2O3
* Sumpor trioksid (SO3) Ovaj oksid sumpora, je na običnoj temperaturi tekućina, koja prelazi u kruto stanje na 17oC, a vrije na 45oC. Postoji i alotropska modifikacija, koja se tali na 32,2oC. Kristali prve modifikacije su prozračni, a druge slični azbestu. Pojava raznih alotropskih modifikacija sumpor trioksida (SO3) objašnjava se polimerizacijom molekule, tj. spajanje u veće molekule. Sumpor trioksid (SO3) burno reagira sa vodom, gradeći sumpornu kiselinu (H2SO4). Ovu reakciju prati oslobađanje velike količine toplote, pa pri radu treba biti jako obazriv: SO3 + H2O => H2SO4 * Sumporna kiselina (H2SO4) Sumpornu kiselinu ubrajamo, među najjače kiseline. Pripada među 10 najvažnijih proizvoda kemijske industrije. Izvanredno važna za cjelokupnu kemijsku industriju. Skoro nema kemijske tvornice, koja u većoj ili manjoj mjeri ne upotrebljava sumpornu kiselinu (H2SO4). Ono što je željezo (Fe) u strojarstvu, to je sumporna kiselina za kemijsku industriju. Polazne sirovine za proizvodnju sumporne kiseline (H2SO4) su sulfidi metala i elementarni sumpor. Postupak počinje dobivanjem sumpor dioksida (SO2). U tu svrhu najprije se sulfidna ruda "prži" u naročitim pećima. Od sulfida najčešće je u uporabi pirit (FeS2). Slijedeći korak je oksidacija sumpor dioksida (SO2) u sumpor trioksid (SO3), odnosno u sumpornu kiselinu (H2SO4). Ova oksidacija u industriji se vrši na dva načina: - "suhim postupkom" gdje se sumpor dioksid (SO2) i suhi zrak dovodi u dodir s katalizatorom tkzv. "kontaktni postupak" i
303
- "mokri postupak" ili oksidacija uz nazočnost vode. Ovaj način proizvodnje sumporne kiseline (H2SO4) se zove i postupak "olovnih komora", jer se cio proces odigrava u komorama od olova (Pb). Proces ide: Smjesa sumpor dioksida (SO2) i zraka prolazeći kroz Glowerov toranj, miješa se sa dušikovim oksidima, potom prelazi u "olovne komore", gdje se pod uticajem vode i dušikovih oksida (NO, NO2), nastaje oksidacija sumpor dioksida (SO2) u sumpor trioksid (SO3). Dalje sumpor trioksid (SO3) sa vodom daje sumpornu kiselinu (H2SO4). Oksidacija se vrši sa kisikom (O2) iz zraka, a dušikovi oksidi, služe kao prenosioc kisika, jer se stalno regeneriraju i odlaze u Gay-Lussac-ov toranj, gdje ih apsorbira koncentrirana sumporna kiselina (H2SO4), odakle se ponovo vraćaju u Glower-ov toranj. Cio proces možemo prikazati: SO2 + H2O + NO2 => H2SO4 + NO 2 NO + O2 => 2 NO2
304
Na običnoj temperaturi sumporna kiselina (H2SO4) je bezbojna uljasta tekućina, bez mirisa, mrzne na 10,4oC, vrije na 338oC a na 450oC se raspada na oksid sumpora i vodu. Pare sumporne kiseline (H2SO4) su vrlo opasne. Pri miješanju s vodom oslobađa se velika toplina. Reakcija je vrlo burna i nikad se ne smije sipati voda u kiselinu (VUK) već oprezno kiselinu u vodu (KUV). Koncentrirana sumporna kiselina (H2SO4) vrlo snažno upija vodu iz organskih tvari i ugljeniše ih. Tako drvce zamočeno u sumpornu kiselinu (H2SO4) pocrni, a šećer se pretvori u crnu ugljenu masu Strukturna formula sumporne kiseline (H2SO4) je: O H-O // S=O H-O
305
Selen (Se) i telur (Te) Ova dva kemijska elementa su slična po svojim kemijskim osobinama. Grade sa kisikom i vodikom spojeve sličnog sastava kao i sumpor. Selen (Se) je u uporabi u industriji stakla, pri vulkanizaciji kaučuka, za optičke instrumente, za signalne instrumente i aparate. Zapaljen na zraku gori crvenkastim plamenom.
306
Polonij (Po) U uranovoj rudi (uranov smolinac), nalaze se male količine polonija (Po). Ovaj kemijski element je 1896.g. otkrila Maria Sklodowska Curie, zajedno sa mužem fizičarem Pierom Curie. Ime je ovaj kemijski elemenat dobio po zavičaju Marie Sklodowske Curie, Poljskoj, njoj u čast. Polonij (Po) ima radioaktivne osobine.
307
I D 5 HALOGENI ELEMENTI ILI XVII SKUPINA PSE F fluor (fluorum) Cl klor (chlorum) Br brom (bromum) I jod (jodum) At astat (astatium)
9 17 35 53 85
19,00 bezbojan 35,45 žuto-zelen 79,90 crveno-mrk 126,90 ljubičast 209,99
Elementi ove skupine PSE zovemo halogenima, primajući jedan elektron, lako ostvaruju strukturu inertnih plinova. Svi imaju po sedam elektrona u posljednjoj ljusci. Zato imaju izrazit nemetalni karakter. Halogeni elementi imaju niz sličnih osobina: - svi se jedine s vodikom (H) dajući halogenovodike (HF, HCl, HBr, HJ), - Sva četri navedena halogenovodika su bezbojni i škodljivi plinovi, - Nijedan halogeni element nije nađen u prirodi u slobodnom stanju, - Svi halogeni se u kiselinama nalaze u jednooksidnom negativnom stanju, - Kiseline nastale od halogena, mogu se neutralizirati, lužinama pri čemu nastaju soli - galogenidi.
308
F fluor Ovaj se kemijski elemenat nalazi u prirodi u obliku minerala: - fluorita (CaF2), - kriolita (Na3AlF6). Od svih halogenih elemenata najreaktivniji je fluor (F). To je zebezbojan plin, oštra mirisa, reagira sa kisikom, iako je kisik izrazito elektronegativan. Reagira sa vodikom, čak i pri niskoj temperaturi i u mraku. Elementarni fluor (F) se u posljednje vrijeme pilično primjenjuje. Smjesa fluora i vodika pri zagrijavanju daje visoku temperaturu, koja se koristi pri zavarivanju ili siječenju nekih metala. U zadnje vrijeme fluor (F) ima značajnu uporabu u proizvodnji plastične mase (teflon). Fluor je sastojina zuba i kostiju. Fluorovodična kiselina (HF) je baktericidna, već u malim količinama uništava bakterije, ali na kvaščeve gljivice ne djeluje. Neke soli fluorovodične kiseline u uporabi su u fluorizaciji vode. Time se nadoknađuje nedostatak fluora u ishrani, jer je fluor neophodan za rast zuba, sprečavanje bolesti zuba, karijesa. No i velike količine fluora, štetno utiče na zube.
309
310
Cl klor Pod običnim uvjetima plin zelenkaste boje, jako zagušljiv, nagriza sluzokožu i ako se jače udiše, može izazvati smrtonosno oštećenje pluća. Zato je bio u uporabi u I svjetskom ratu, kao bojni otrov. Klor (Cl2) je tečan, pa čak i u krutom stanju, na temperaturi na kojima su vodik (H2) i dušik (N2) plinoviti. U plinovitom stanju jedan molekul klora (Cl2) sa sastoji od dva atoma. Jedan litar vode na OoC, može otopiti 4,6 l klora ili 14,7 g. Vodena otopina se zove "klorna voda". Ova otopina pokazuje sve osobine klora : - miris, - sposopbnost za dezinfekciju, - razaranje organskih boja, - sposobnost da izbjeli pamuk i dr. Ako stoji, ova se otopina polako mijenja. Ova promjena je još brža, ako se "klorna voda" izloži svjetlosti. Miris na klor, postupno sasvim iščezne, a iz otopine odlaze mjehurići, za koje se lako može dokazati da je to kisik (O2). Po kemijskoj aktivnosti, klor (Cl2) spada u najreaktivnije kemijske elemente. Jedini se sa skoro svim elementima, često uz pojavu svjetlosti i oslobađanja topliune. Voda katalitički ubrzava,
311 reakcije sa klorom (Cl2). Potpuno suh klor (Cl2), ne reagira sa metalima, međutim uz nazočnost samo tragova vode (H2O) reagira. I svjetlost utiče na brzinu reakcije ubrzavajući ih. Smjesa klora sa vodikom u omjeru ( 1 : 1 ) u mraku se ne mijenja, a izložena direktnoj sunčevoj svjetlosti, žestoko eksplodira. Zato se ova smjesa zove "klorni praskavi plin". U laboratoriju se klor (Cl2) najčešće dobija oksidacijom klorovodične kiseline (HCl), nekim oksidacionim sredstvom kao što je kalijev permanganat (KMnO4): 16 HCl + 2 KMnO4 => 2 KCl + 2 MnCl2 + 5 Cl2 + 8 H2O ili sa manganovim dioksidom (MnO2): 4 HCl + MnO2 => Cl2 + 2 H2O U industriji se klor (Cl2) dobija elektrolizom vodene otopine kuhinjske soli. Najveće količine klora (Cl2) troši sama industrija koja ga je i proizvela, jer klor (Cl2) je važna sirovina za dobijanje polivinil klorida (PVC), klornog vapna, bojnih otrova, a kao oksidaciono sredstvo za dezinfekciju vode u vodovodima, u tekstilnoj industriji za bijeljenje vlakana pamuka, lana i dr.
312 * Klorovodik (HCl) Spada u najvažnije spojeve klora. Na običnoj temperaturi, to je bezbojan plin, zagušljiv i kiselog okusa. Klorovodik (HCl) se vrlo lako otapa u vodi, uz oslobađanje topline. Na sobnoj temperaturi 1 l vode, otapa cca 450 l klorovodika (HCl). Vodena otopina, naziva se klorovodična ili solna kiselina. Soli se zovu kloridi. U laboratoriju se dobija uticajem koncentrirane sumporne kiseline (H2SO4) na kuhinjsku sol - natrijev klorid (NaCl): 2 NaCl + H2SO4 => Na2SO4 + 2 HCl Klorovodična kiselina, veoma je mnogo u uporabi u industriji, a i u kemijskim laboratorijima. Industrijski se dobija iz kuhinjske soli (NaCl) ili direktnom sintezom vodika i klora. Klorovodična ili solna kiselina, otapa metale, pri čemu nastaju kloridi metala. Iako se klor (Cl2) ne jedini neposredno s kisikom (O2), posrednim putem se dobijaju mnogi spojevi klora i kisika. Ovi spojevi imaju praktički značaj. Nazočnost klorovodične kiseline u želudčanom soku, utiče na aktiviranje pepsina (želudčanog fermenta) i uništava bakterije, koje se hranom unose u želudac. Zato je kuhinjska sol (NaCl), neophodan sastojak hrane. Važan učinak te soli je i u održavanju osmotskog tlaka. Kisikove kiseline klora su: * Hipoklorasta kiselina (HClO) Soli ove kiseline se zovu hipokloriti. Ima jake oksidacione osobine. Dobija se uvođenjem klora u otopinu odgovarajućih lužina. Sa kalijevim hidroksidom (KOH) i hipoklorastom kiselinom (HClO) dobija se tzv. "žavelska voda". u hipoklorastoj kiselini i hipokloritima, klor je u pozitivnom jednooksidnom stanju. Kada se klor (Cl2) prevodi preko pečenog vapna, dobija se "klorno vapno", čiji je glavni sastojak kalcijev hipoklorit (CaCl2O). Strukturne formule hipokloraste kiseline i hipoklorita su:
313 H-O-Cl hipoklorasta kiselina K-O-Cl kalijev hipoklorit Cl Ca/- O - Cl kalcijev hipoklorit * Klorasta kiselina (HClO2) Soli kloraste kiseline (HClO2) zovu se kloriti. Ova kiselina je jaka, kao kiselina i jako oksidaciono sredstvo. U kemijskom laboratoriju služi za dobijanje, manjih količina kisika (O2) klor je u klorastoj kiselini u pozitivno trooksidnom stanju: H - O - Cl = O * Klorna kiselina (HClO3) Soli ove kiseline zovu se klorati. Kalijev klorat (KClO3) poznat pod imenom "Bertoleova sol", u uporabi je u proizvodnji šibica i lako zapaljivih smjesa. Klor je u klornoj kiselini (HClO3) u pozitivno petooksidnom stanju: O // H - O - Cl = O a struktura kalijevog klorata (KClO3) je: O // K - O Cl =O * Perklorna kiselina ( HClO4) Soli ove kiseline, zovu se perklorati. Kalijev perklorat (KClO4), u uporabi je u industriji eksploziva. Klor je u perklornoj kiselini (HClO4) u pozitivno sedmerooksidnom stanju. Perklorati se korisre i u indstriji deterđenata, jer
314 vrše izbjeljivanje tkanina. Strukturna formula perklorne kiseline je: O // H - O - Cl = O // O
a kalijevog perklorata:
O // K - O - Cl = O // O
315
Br brom Bromni spojevi se obično nalaze uz klorne spojeve. Ima ga u vodama nekih jezera i u morskoj vodi (cca 0, 015 %), kao i u vodama oko petrolejskih izvora. Kao manje aktivan od klora, brom se dobija uglavnom uvođenjem klora u otopinu kalijevog bromida (KBr). U toj reakciji klor (Cl2) istiskuje brom (Br2) iz bromida: 2 KBr + Cl2 => 2 KCl + Br2 Brom je jedini nemetal, koji je naobičnoj temperaturi tečnost. Boje broma (Br2) su crveno-mrke. Miris oštar. Hlapi već na običnoj temperaturi. Pare broma su narančasteboje i vrlo otrovne. Tečni brom, stvara rane na koži. Otapa se u vodi (bromna voda ). Ova otopina ima oksidacione osobine, jer uz nazočnost tvari, koje se mogu oksidirati, brom oduzima vodi vodik, pri čemu se oslobađa kisik (O2): 2 H2O + 2 Br2 => 4 HBr + O2
316
Brom razorno djeluje na organizam. Rane nastale opeklinama broma, teško zaraščuju. Međutim soli bromovodične kiseline (HBr) alkalni bromidi u uporabi su kao lijekovi za umirenje živaca.
317
J - jod Male količine joda se nalaze svud oko nas, u zraku, vodama, mineralima, biljnom i životinjskom svijetu, u štitnoj žlijezdi čovjeka i viših životinja, kao hormon tiroksin, koji uglavnom sadrži jod. Jod je na običnoj temperaturi čvrsta kristalna tvar, metalog sjaja. Sublimira već na običnoj temperaturi, pare joda su ljubičaste boje. Otrovne su. Jod se u vodi veoma slabo otapa, ali dobro u organskim otapalima. Otopina joda u etil alkoholu je poznata ka "tinktura joda" Jod je slabije aktivan od ostalih halogenida. Karakteristično za jod je to što i u najmanjim količinama, boji otopinu škroba intenzivno modro, pa se koristi i za dokazivanje joda i škroba. Jod je sastojina hormona tiroksina, koji igra značajnu ulogu u metabolizmu. Ako se hranom i vodom ne unose u organizam potrebne količine joda, nastaju poremećeji u funkciji štitne
318 žlijezde (gušavost). U krajevima, gdje voda i povrće ne sadrže dovoljno joda (kao kod nas), nedostatak se rješava jodiranjem kuhinjske soli. Tinktura joda u uporabi je kao spoljni antiseptik. Jodidi alkalnih metala, primjenjuju se u terapiji nekih bolesti.
319
As astatin Ima ga u izvanredno malim količinama u prirodi. Radioaktivan je.
320
I D 6 INERTNI PLINOVI ILI XVIII SKUPINA PSE He Helij
321
Ne Neon
neon
10
20,18
322
Ar Argon
argon
18
39,95
323
Kr Kripton
kripton
36
83,80
324
Xe Ksenon
xenon
54
131,30
325
Rn
Radon
radon
86
222,o2
Kemijske osobine su svih inertnih plinova jako slične. Kemijska srodnost ovih elemenata ogleda se u jako izraženoj kemijskoj neaktivnosti (inertnosti). Čak i njihovi atomi ne udružuju se u plinovitom stanju u složene čestice molekula, već ostaju u atomskom obliku. Zbog ovih osobina nazivamo ih inertnim plinovima ili još i plemenitim plinovima, jer svojom postojanošću podsjećaju na plemenite metale. Atomi ovih elemenata imaju u posljednjoj ljusci po 8 elektrona, izuzev helija (He) koji ima 2 elektrona. Ovakva elektronsksa konfiguracija elektronskog omotača je stabilna, pa je onda razumljivo da se ovi elementi mogu nalaziti u prirodi, samo u atomskom obliku. Izuzev radona (n) svi se ostali inertni plinovi nalaze u zraku. Najviše ima argona (Ar). Usprkos tome, argon je otkriven tek 1894.g., jer je bilo teško razlikovati od dušika (N) koji je u elementarnom stanju kemijski prilično inertan i pri procesu disanja ostaje nepromjenjen. Tako u 500.000 litara zraka imamo:
326 - helija (He) 2 litra ili 0,00096 %, - neona (Ne) 8 l ili 0,0016 %, - argona (Ar) 4500 l ili 0,9 % - kriptona (Kr) 0,5 l ili 0,00011 %, - ksenona (Xe) 0,004 l ili 0,000008 % Ipak imajući u vidu veličinu zračnog omotača, ni ovo nisu male količine. Zahvaljujući tome što su industriji potrebne, vrlo velike količine čistog dušika (N2) i čistog kisika (O2), koji se dobijaju frakcionom destilacijom tekućeg zraka, pri ovoj preradi zaostaje materijal bogat inertnim plinovima, koji sad služi za njihovo dobijanje. Iako su inertni plinovi kemijski vrlo neaktivni, oni seipak svi primjenjuju: - Argon (Ar), kripton (Kr) i ksenon (Xe) su u uporabi za punjenje električnih žarulja. Žarulje punjene zrakom bi brzo izgorile, jer bi metalna nit prešla u oksid ili nitrid. Stoga se iz žarulje izvlači zrak i puni sa inertnim plinovima. Takva žarulja dulje traje ( smjesa 90 % argona (Ar) i 10 % dušika (N), a još ekonomičnije rješenje je napunjene žarulje sa kriptonom (Kr) i ksenonom (Xe).). Inertni plinovi se mnogo primjenjuju i u svjetlosnim reklamama. Cijevi napunjene ovim plinovima, pri prolasku elektriciteta svijetle karakterističnom svjetlošću. Tako cijevi napunjene sa - 248 argonom (Ar), a u nazočnosti tragova žive (Hg), daju plavu i zelenu svjetlost, a neon (Ne) svjetli jasnocrvenom svjetlošću. - Kripton (Kr), ksenon (Xe), i radon (Rn) u uporabi su u medicini. - Helij (He) je poslije vodika, najlakši plin, a zbog inertnosti (nije zapaljiv), zamjenjuje vodik za punjenje zračnih balona. Umjetni zrak, koji je sastavljen od smjese 21 % kisika i 79 % helija (He) uporabljuju ronioci, pri radu pod vodom. Ovakav zrak rabi se u izvjesnim slučajevima u medicini, jer se u takvom zraku (pošto ima malu gustinu) lakše diše.
327 Helijem (He) se pune žarulje i plinski termometri. U uporabi je za uređaje, u kojima se proizvode izvanredno niske temperature (bliske apsolutnoj nuli). Ipak usprkos neaktivnosti inertnih plinova, sintetizirani su njihovi spojevi u novije vrijeme i neki spojevi helija (He). Zanimljivo je, kako su inertni plinovi otkriveni: - Helij (He) je otkriven pri proučavanju Sunca. Naime astronomi N.Locquier i J. Jensen snimali su sunčev spektar 1871.g. Helios na grč. znači Sunce. Tek 1895.g. pronađen je i izoliran helij (He) u zraku. Na nekim mjestima u Kanadi, Koloradu, Texasu izbija helij (He) iz zemlje u plinovima. -Argon (Ar) je otkriven, zahvaljujući usavršenim aparatima za mjerenje mase. Nađeno je, da se specifična masa dušika (N2) dobivenog iz zraka nepodudara sa specifičnom masom dušika (N2) dobijenog kemijskim reakcijama iz dušikovih spojeva. Razlika je bila, doduše mala. Tako je nađeno da 1 l dušika (N2) izdvojenog iz zraka ima masu od 1,257g, a 1 l dušika (N2) dobivenog kemijskim putem ima masu od 1,251 g. Razlika je iznosila 0,006 g i nije poticala od nepravilnog mjerenja, već je ukazivala na mogućnost, da u zraku, kada mu se oduzme kisik (O2), ostaje pored dušika (N2), još i neki drugi plin. Zato kažemo da je argon (Ar) otkriven "trijumfom treće decimale". Tako je otkriven argon (Ar) 1894.g., a otkrili su ga W.Ramsay i W. Rayleigh. - Neon (Ne) je otkriven 1898.g.a otkrili su ga W.Ramsay i M.Travers. Ime za neon predložio dvanaestogodišnji sin Ramsaya po grčkoj riječi neos - novi. Postojanje tog elementa pretpostavio još Mendjeljejev. - Kripton (Kr) je izdvojen 1898.g. Ime je dobio po grč.riječi kript - skriven. - Ksenon (Xe) također izoliran 1898.g. Ime dobio po grč.riječi xenon što znači stran.
328
I D 7 VODIK (H) To je najrasprostranjeniji kemijski element u svemiru, gdje u zvjezdama u nuklearnim reakcijama fuzije iz vodika (H) nastaje helij (He). Nastaje energija, pri toj fuziji, koje samo djelić dopre na Zemlju, gdje omogućava život. Glede svemira, na Zemlji vodika (H), ima srazmjerno malo (0,9%).
329 Vodik (H) je otkrio Cavendish 1766.g. Ime dao Lavoisier 1781.g. (grč. hydor - voda, genao - stvarati) ili onaj koji stvara vodu. Vodik (H) je plin, bez boje, mirisa i okusa. To je najlakši kemijski elemenat (pa po nekim kemičarima početak početka). Molekul vodika (H) se sastoji od dva atoma, povezanih kovalentnom vezom. Vodik (H2) je zapaljiv plin, a u omjeru sa zrakom (18 % H i više od 60 % kisika), eksplozivan. Tekuća smjesa vodika (H2) i kisika (O2) je eksploziv, koji se upotrebljava kada je potrebno izvršiti eksploziju u zatvorenim prostorima, jer je produkt eksplozije voda (H2O), dok kod drugih eksploziva, produkt su najčešće otrovne tvari. Vodik (H2) se industrijski dobija: C (koks) + H2O (vodena para) => CO + H2 Smjesa koksa (C) i vodene pare (H2O) zove se "vodeni plin". Vodik se može dobiti i iz metana: CH4 + H2O uz nikl (Ni) na 800oC => CO + 3 H2. Vodik (H2) se dobiva i kao nus produkt, pri elektrolizi kuhinjske soli (NaCl), kod proizvodnje klora (Cl). Vodik (H2) se u laboratoriju može dobiti u Kippovom aparatu: Zn + 2 HCl => ZnCl2 + H2 Ogromne količine vodika (H2) troše se na sintezu amonijaka (NH3), proizvodnju nekih metala, u organskoj industriji u prehrambenoj industriji. Najreaktivniji metali (Li, Na, K, Rb, Cz, Ca, Sr, Ba) reagiraju sa vodikom, stvarajući hidride. Zanimljivo je, da je u reakciji stvaranja hidrida, vodik oksidaciono sredstvo. Najviše su u uporabi litijev hidrid (LiH) i litijev-aluminijev hidrid (LiAlH4).
330 * voda H2O) Voda (H2O je spoj kisika i vodika. Molekula vode je povezana vodikovom vezom, zato je na sobnoj temperaturi tekućina. Voda prekriva dvije trećine Zemljine površine ( volumen je 1,39 milijardi km3).Maseni udio je - morska voda 97,33 % - polarne kape 2,035 % - voda u zemlji 0,61 % - voda na zemlji (vodotoci,jezera) 0,0221 % - voda u zraku (vodena para) 0,001 % Voda neprekidno isparava, kondenzira se pa ponovo isparava, pa se to kruženje vode zove - hidrološki ciklus. Voda ima fizikalne osobine: - specifična masa = 1, - specifična toplota = 1, - točka taljenja = OoC, - točka vrenja = 100OC, - najveća gustoća = +4oC - nema, okusa, boje i mirisa, - kiselost vode pH = 7 (nije ni kisela niti bazna) na 20oC - voda je najbolje otapalo u prirodi. Prirodna voda sadrži otopljene minerale, gotovo svih kemijskih elemenata. Tako morska voda sadrži cca 2,7 % kuhinjske soli (NaCl) ili zlata (Au) cca 0,00000004 %. Tako vode, koje sadrže veće količine otopljenih soli (Ca, Mg) zovemo tvrda voda. Ove vode nisu podesne za uporabu u industriji. Da bi smo dobili kemijski čistu vodu, prirodnu vodu, moramo osloboditi od primjesa, koje ona sadrži, što se čini destilacijom. Često se još viši stupanj čistoće vode dobija predestilacijom. Najčišću vodu možemo dobiti sagorjevanjem čistog vodika (H2) u čistom kisiku (O2). Kemijski čista voda, nema prijatan okus i nije podesna za piće. U kemijskom pogledu, voda (H2O) je vrlo reaktivna tvar: reagira s mnogim oksidima metala i nemetala i stupa u niz reakcija.
331 Voda, kao kemijska tvar je vrlo postojana. Vodu je najzgodnije razložiti uz potporu električne struje u Hofmannovom aparatu. Tvrdoća vode izražava se stupnjevima tvrdoće. Jedan stupanj tvrdoće, ima voda, koja u 1 l sadrži 10 mg kalcijevog oksida (CaO). U industriji i domaćinstvu, zagrijavanjem vode na stijenkama posuda talože se netopljivi karbonati. Zbog slabijeg prijenosa topline, kroz nastali sloj karbonata, materijal posude se pregrijava, što slabi njegove mehaničke osobine. To je posebice opasno u industriji, gdje su u uporabi visokotlačni parni kotlovi, sa visokim tlakom pare. Stoga treba parne kotlove puniti omekšanom vodom. Omekšavanje vode je postupak, kojim se uklanjaju ioni, koji uzrokuju tvrdoću vode. To su kalcijevi i magnezijevi ioni (Ca++, Mg++), koji se u obliku soli talože u tvrdoj vodi. Omekšavanje se može postići kuhanjem, ali je skupo, zato se vrši omekšavanje ili deionizacija vode (demineralizacija) sa sintetičkim kationskim i anionskim smolama: 2 H-smola + Ca++ => Ca-smola + 2 H+ - kationski izmjenjivač OH-smola + HCO3- => HCO3-smola + OH- anionski izmjenjivač Oslobođeni (H+ i OH-) iz izmjenjivača odlaze u vidu: 2 H+ + OH- => H2O Tijekom uporabe, kationski i anionski izmjenjivač se nakon nekog vremena oslabe (ponestane (H+ i OH-)).
332
Zato se izmjenjivači trbaju regenerirati, a to se provodi ispiranjem kiselog izmjenjivača sa klorovodičnom kiselinom (HCl) i ispiranjem alkalnog izmjenjivača sa natrijevim hidroksidom (NaOH). Pritom se kationi vezani u kiselom izmjenjivaču, zamjene vodikovim ionima (H+) iz klorovodične kiseline (HCl), a ioni (OH-) iz lužine (NaOH).
333
334
I D 8 RASPROSTRANJENOST ELEMENATA U PRIRODI Rasprostranjenost kemijskih elemenata, uvjetovano je stabilnosti i reaktivnosti Sunca. Rasprostranjenost kemijskih elemenata na Zemlji uvjetovano je fizikalnim i kemijskim procesima, koji su se zbivali tujekom njenog geološkog razvoja. Samo nekoliko kemijskih elemenata u prirodi, dolazi u slobodnom stanju: - dušik (N2), - kisik (O2), - sumpor (S), - plemeniti metali (srebro - Ag, zlato - Au, platina - Pt ), - plemeniti plinovi (helij- He, argon-Ar, neon-Ne, kripton-Kr ksenon-Xe, radon-Rn). Svi ostali kemijski elementi se nalaze u prirodi, samo u spojevima. Naš planet Zemlja može se podijeliti u više koncentričnih krugova, od kojih se centralni dio sastoji od metalnog rastaljenog željeza (Fe) i dosta nikla (Ni). Poluprečnik ove koncentrične sfere iznosi cca 3000 km. Slijedeći sloj, koji opkoljava centralni dio i čija je debljina cca 1500 kmsadrži uglavnom: sulfide i okside metala. Slijedeći koncentrični krug, također je debljine cca 1500 km. To je silikatni dio, u koji je geološkim procesima dospio i dio sloja ispod (sulfidi i oksidi metala), pa se javljaju čak i u nama dostupnom sloju Zemlje, obrazujući tako rudna nalazišta.
335
Ako se uzme u bzir, samo zemljina kora: litosfera, hidrosfera i atmosfera. U njoj ćemo naći, gotovo sve kemijske elemente, izuzev nekih transuranskih i sintetičkih (dobijeni umjetnim putem) kemijskih elemenata, ali u vrlo različitim količinama. Ako se posmatraju, samo kemijski elementi, koji su u većim količinama učestvovali u izgradnji Zemljine kore, može se reći, da je kora sastavljena uglavnom iz spojeva devet kemijskih elemenata. To su: - kisik (O2) sa masenim udjelom od 46,6 %, - silicij (Si), ................................... 27,7 % - aluminij (Al)................................ 8,1 % - željezo (Fe) ................................... 5,0 % - kalcij (Ca) ...................................... 3,6 % - natrij (Na) ....................................... 2,8 % - kalij (K) ...........................................2,6 % - magnezij (Mg) ................................ 2,1 % - vodik (H2)........................................ 0,97 % Tako prvih devet kemijskih elemenata čini 98,62 % Zemljine kore. Slijedi: - titan (Ti) .......................................... 0,41 % - klor (Cl) ............................................0,2 % - ugljik (C) ..........................................0,19 % - fosfor (P) ..........................................0,12 - mangan (Mn) .....................................0,09 % - sumpor (S) ...........................................0,06 % itd. U običnom životu poznatiji i češće upotrebljavani metali čine relativno neznatan dio Zemljine kore, pa je tako: - bakar (Cu) ...........................................0,01 % - cink (Zn) ..............................................0,02 % - nikl (Ni) .............................................. 0,018 %, - kositar (Sn) ..........................................0,0006 %, - platina (Pt) ...........................................0,000005 % - srebra (Ag) .......................................... 0,000004 %
336 - zlata (Au) ............................................ 0,00000015 %. U izvanredno malim količinama nalazi se: -kripton (Kr) .......................................... 0,000000019 % - ksenon (Xe) ....................................... 0,0000000029 % - radij (Ra) ........................................... 0,000000000007 %.
337 I D 09 TESTOVI I D OD ( 1 - 10 ) ID Test broj 01. Ime i prezime..........................................................................................Datum...................... 1. Nabroji kemijske elemente XV skupine PSE. Ime, simbo i boja:............................... .......................................................................................................................(ID3) 10 2. Objasni kruženje dušika u prirodi:........................................................................... ....................................................................................................................................... ........................................................................................................................(ID 3) 10 3. Elementarni fosfor (P) je u kemijskom pogledu neaktivniji od dušika (N2): DA NE (ID 3) 10 4.Objasni: što su to umjetna gnojiva?................................................................................ ........................................................................................................................................ .........................................................................................................................(ID3) 10 5. Arsenova (As) ruda zove se. Kako?......................................................................... 5 antimonova (Sb) ruda zove se. Kako?........................................................................5 6. U zemljinu atmosferu, elementarni kisik /O2) dospijeva procesom fotosinteze. Napiši formulu reakcije fotosinteze: (ID4) 10 7.Koji je najtvrđi mineral u prirodi?................................................................................. koji je najmekši mineral u prirodi......................................................................(ID2) 10 8. Sumpor (S) se nalazi u oblikusulfidnih ruda. Ime :................................................. formula:....................................................................................................(ID4) 10 9. Halogeni, primajući jedan elektron, ostvaruju strukturu inertnih plinova. Zato halogeni imaju izrazit METALNI NEMETALNI karakter (ID5 ) 10 10. Jedan inertni plin otkriven je "trijumfom treće decimale".Koji plin i kako otkriven? ...................................................................................................................................... .........................................................................................................................(ID6)10 ukupno bodova..........ocjena.........
338 I D Test broj 02. Ime i prezime....................................................................................Datum....................... 1. XV skupina PSE. nemetali su........................................................................... amfoternog karaktera su:..................................................................................... metali su:.............................................................................................. (ID3) 10 2. Dušikov suboksid (N2O). Sve što znaš::................................................................... ................................................................................................................ (ID3) 10 3. Tri različite, a opet u svim kiselinama je fosfor (P) u pozitivnom petooksidnom stanju, kao i fosfor pentoksid (P2O5). Koje su to kiseline i kako se dobijaju: .............................................................................................................................. ................................................................................................................................ ..................................................................................................................(ID3) 10 4.XVI skupina PSE. Ime, simbol i boja:........................................................................ .....................................................................................................................(ID4) 10 5. Objasni "ozonske rupe" riječima?.............................................................................. ..................................................................................................................................... ...................................................................................................................(ID4) 10 6. Gdje su nalazišta sumpora (S) u svijetu?...................................................(ID4) 10 7. Selen (Se) je u uporabi u industriji stakla, pri vulkanizaciji kaučuka, za optičke instrumente. Kakvim plamenom gori zapaljen na zraku?...........................(ID4) 10 8.Napiši reakciju dobijanja klora (Cl) u laboratoriji iz kalijevog permanganata (KMnO4 (ID5) 10 9.Jod (J) je sastojina hormona (kojeg):................................................................ koji ima značajnu funkciju u metabolizmu. Nedostatak tog hormona izaziva (što?) ....................................................................................................................(ID5) 10 10.Nabroji kemijske elemente ugljikove (C) skupine PSE?.................................... .....................................................................................................................(ID2) 10 ukupno bodova..........ocjena..............
339 I D Test boj 03. Ime i prezime................................................................................Datum...................... 1. Sve o elementarnom dušiku (N2) što znaš:................................................................ ....................................................................................................................................... .........................................................................................................................(ID3) 10 2.Sve o dušikovom monoksidu (NO) što znaš:............................................................... ........................................................................................................................................ ...........................................................................................................................(ID3)10 3. Fosfor (P) se u organizam unosi biljnom hranom. Osobito je važan u stanicama za prenošenje nasljednih osobina, u povezivanju lanaca aminokiselina u (što?):.......... ............................................................................................................................(ID3)10 4. XVII skupina PSE. Ime, simbol i boja:......................................................................... ............................................................................................................................(ID5)10 5. Kako se klor (Cl) dobija u laboratoriju iz manganovog dioksida (MnO2)? (ID5)10 6. Hipoklorasta kiselina. Struktura i sve što znaš o njoj:............................................. ..................................................................................................................(ID5) 10 7.Kako se dobija silicij (Si), formulom: (ID2) 10 8. Otkrili ga 1898.g. Ramsay i Travers, ime predložio 12-godišnji sin Ramsaya. To je kemijski elemenat. Koji?..................................................................(ID6) 10 9.Sumpor ima čitav niz promjena. Na 1190C je................................na 1600C ..... .....................na 2500C..........................na 444,50C...................................(ID4) 10 10. Polonij je otkrio. Tko i kada?...................................................................(ID4)10 ukupno bodova.........ocjena..........
340 I D Test boj 04. Ime i prezime......................................................................................Datum.................... 1. Najveće količine dušika (N2) iz zraka, troše se za proizvodnju amonijaka (NH3). Opiši postupak proizvodnje F.Habera iz 1908.g.:........................................................... ............................................................................................................................(ID3)10 2. Dušikov dioksid (NO2). Sve što znaš:......................................................................... ......................................................................................................................................... ........................................................................................................................(ID3) 10 3. Fosforna kiselina, može dati tri niza soli. Napiši formulu i ženevsku nomenklaturu? (ID3)10 4. Koje je to umjetno gnojivo, eksplozivnog djelovanja, lako se stvrdnjava. 1921.g. pokušali, kada se stvrnula veća količina tog gnojiva, razbiti eksplozivom. Nastala eksplozija u kojoj je poginulo više od 500 osoba. Koje je to umjetno gnojivo? ..........................................................................................................................(ID3)10 5. Interesantne su promjene sumpora (S), koje potiču od promjena broja atoma (S). Tako na običnoj temperaturi sumpor (S) ima (koliko atoma)::.................................... tečni sumpor (S) (koliko ima atoma)...................................... a, u parama, koliko sumpor (S) ima atoma........................................................................... (ID4) 10 6. Što je to "umjetni zrak"?................................................................................................ ....................................................................................................................(ID4) 10 7.XVIII skupina PSE. Ime, simbol i boja:...................................................................... .......................................................................................................................(ID6) 10 8.U laboratoriju se klorovodična kiselina (HCl) dobija uticajem sumporne kiseline (H2SO4) na kuhinjsku sol (NaCl). Kako? (ID5)10 9.Jod boji u najmanjim količinama otopinu škroba. Kojom bojom:.................(ID5)10 10. Navedi primjere spojeve halogena sa vodikom:..................................................... .......................................................................................................................(ID5)10 ukupno bodova.............ocjena..............
341 I D Test broj 05. Ime i prezime.........................................................................................Datum.................. 1. Amonijak (NH3) je pod normalnim uvjetima (Što?)...................................................... .........................................1 dm3 ima (koliko grama). On je teži od vodika (koliko puta)............... Jedan volumen vode otapa na 00C ...................................(ID3) 10 2. Didušikov trioksid (N2O3). Sve što znaš:.................................................................... ..................................................................................................................................... ................................................................................................................(ID3) 10 3. Tko, kako i kada je otkrio fosfor (P)?....................................................................... ................................................................................................................(ID3) 10 4. Kako se dobija trostruki superfosfat (umjetno gnojivo)? ID3) 10 5.Da bi postigli konfiguraciju inertnih plinova elementi XVI skupine PSE treba da (ŠTO?)..........................................................,kisik i sumpor su izraziti (što?)........ ...................................dok je .(koji element?) ...................................................sa osobinama metala. (ID4) 10 6.Kiselost (pH9 čiste vode je (koliko?)........................specifična masa vode je (koliko?) ...................................koncentracija iona čiste vode je (koliko?).....................(ID4) 10 7.Na 9000C sumpor (S) ima (koliko atoma)......................................a na 18000C molekul sumpora raspada se na (koliko ?).....................................................(ID4)10 8. Sve u vulkanizaciji što znaš:......................................................................................... .........................................................................................................................(ID4) 10 9. Koliko oksidacijski ima broj klor (Cl) u klornoj kiselini?...............................(ID5) 10 10. Zašto se upotrebljava "tinktura joda"?......................................................................... ........................................................................................................................................ .........................................................................................................................(ID5) 10 ukupno bodova............ocjena..............
342 I D Test broj 06. Ime i prezime...........................................................................................Datum................ 1. Kako nastaje "nišador"? Napiši formulom: (ID5) 10 2. Didušikov tetroksid (N2O4). Sve što znaš:................................................................ .................................................................................................................................... .................................................................................................................(ID3) 10 3. Napiši formulom dobijanje dušićne kiseline (HNO3) iz čilske šalitre:. (ID3) 10 4. Što je to "carska vodica"?...................................................................................... .................................................................................................................(ID3) 10 5.Objasni riječima, kako se zapali šibica?......................................................................... ......................................................................................................................................... .......................................................................................................................(ID3) 10 6. Pored uporabe u proizvodnji šibica, fosfor (P) je u uporabi kao otrov za štetočine, a u ratu za proizvodnju napalm bombi i dimnih zavjesa. DA NE (ID3) 10 7.Što je to "Thomasovo brašno"?....................................................................................... ......................................................................................................................(ID3) 10 8. U organizmu arsenovi spojevi služe, kao katalizatori nekih kemijskih reakcija. U nekim slučajevima arsenovi spojevi su u uporabi kao lijekovi, ali mogu biti i (što?): ....................................................................................................................(ID4) 10 9.Proces uzimanja i trošenja kisika u organizmu, zove se. Kako?................................. To je EGZOTERMNA ENDOTERMNA reakcija, tako što se vrši......................... topline. (ID4) 10 10. Koji je to kemijski element? Ime dobio po državi, predvidio ga Mendjeljejev, otkriven 1885.g. To je. Što?......................................................................(ID4) 10 ukupno bodova..........Ocjena..........
I D Test broj 07.
343 Ime i prezime......................................................................Datum............................... 1. Kako amonijev hidroksid (NH4OH) reagira sa sumpornom kiselinom (H2SO4)? (ID4) 10 2. Sve o didušikovom pentoksidu (N2O5) što znaš?.................................................. .....................................................................................................................(ID3) 10 3. Napiši način dobijanja dušićne kiseline direktnom sintezom dušika (N2) i kisika (O2)
(ID3) 10 4. Biljke teško asimiliraju fosfate, zbog njihove male topivosti, pa se tercijalni fosfat prevodi u primarni fosfat, koji je podesniji (topliviji): (ID3) 10 5. Što je to "mineralizacija"?...................................................................................... ...............................................................................................................(ID3) 10 6. Olovo je u prirodi u malim količinama (kojim?)............................Kako se dobija iz rude galenita? (ID3) 10 7. Sumpor (S) se javlja u više alotropskih modifikacija. Kojih?............................... .................................................................................................................(ID4) 10 8. Kako se dobija sumporvodik (H2S) u Kippovom aparatu: 9.Drvce zamočeno u sumpornu kiselinu (H2SO4) pocrni.
DA
NE
(ID4) 10 (ID4) 10
10 Koliko 1 l vode na O0C može otopiti klora (Cl). U % i u mas?................................... ukupno bodova..............ocjena...................
I D Test broj 08.
344 Ime i prezime.........................................................................................Datum.................. 1. Dušikasta kiselina (HNO2). Sve što znaš:................................................................... ...................................................................................................................................... ..................................................................................................................(ID3) 10 2. Napiši način dobijanja dušićne kiseline (HNO3) iz smjese amonijaka (NH3) i zraka, kada se prevedu preko katalizatora na 6000C: (ID3) 10 3. Što je to "crveni" a što "bijeli" fosfor (P)?................................................................ .................................................................................................................)ID3) 10 4. Kako se proizvodi urea (umjetno gnojivo .Napiši formulom? (ID3) 10 5. Bizmut (Bi) u prirodi se nalazi kao (što?).................................................................... U uporabi je za (što?)....................................................................................(ID4) 10 6. Kisik (O2) se jedini sa skoro svim kemijskim elementima. Spojeve kisika, sa drugim elementimo zovemo. Kako?.....................................................................a proces se zove.................................Korozija željeza (Fe) ja BRZA SPORA oksidacija (ID4) 10 7. Ogromna je uloga vode u industriji. Za preradbu 1 kg šećerne repe troši se (koliko) vode...................a za proizvodnju jedne boce piva troši se koliko vode...................... za jedne novine.......................za jednu haljinu od umjetne svile:..................(ID4) 10 8.U laboratoriji se sumpor dioksid (SO2) dobija iz bakra (Cu) i sumporne kis (H2SO4): (ID4) 10 9.Što predstavlja zbirnu formulu, kod proizvodnje sumporne kiseline (H2SO4)? (ID 4 ) 10 10. Na običnoj temperaturi sumporna kiselina (H2SO4) je (nastavi)................................ ...................................................................................................................................... ......................................................................................................................,(ID4) 10 ukupno bodova..........ocjena..........
I D Test broj 9.
345 Ime i prezime..................................................................................Datum......................... 1.Otkriće dušika (N) pripisuje se D.Rutherfordu 1772.g. Dobio ga je iz zraka. Volumni odnos dušika je u atmosferi. Koliki?......................................................... Dušik PODRŽAVA NEPODRŽAVA gorenj (ID3) 10 2. Amonijak (NH3) sa vodom, daje otopinu, koja djeluje slabo bazno. DA NE (ID3) 10 3. Soli dušićne kiseline (HNO3) zovu se. Kako?...................................................... Dušićna kiselina je jako OKSIDACIONO REDUKCIONO sredstvo Otapa sve metale, sem (kojeg?)........................................................................... To je bezbojna tečnost, koja vrije. Na kojoj temperaturi?.......................(ID3) 10 4. Phosphorus na grč. znači. Što?............................................................................... Tali se na temperatur. Kojoj?..............................Ima točku vrenja na temperaturi. Kojoj?.......................... AKTIVNIJI NEAKTIVNIJI od dušika (N2) (ID3) 10 5. Kako kalijev klorid (KCl) štetno utiče na neke biljke (duhan, hmelj, krumpir, grožđe, šećerna repa) pa se za te kulture rabi kalijev sulfat (K2SO4). Kako se dobija? (ID3 ) 10 6.Zašto se tek na osnovi kemijske analize, određuje kojaumjetna gnojiva treba dodati i koliko?............................................................................................................................ .........................................................................................................................(ID3) 10 7. Arsenovi spojevi SLUŽE NESLUŽE u borbi protiv biljnih štetočina.
(ID4) 10
8.Sumpor trioksid (SO3). Sve što znaš?.......................................................................... ........................................................................................................................................ ..........................................................................................................................(ID4) 10 9. Halogeni imaju niz sličnosti. Kojih?.............................................................................. .........................................................................................................................(ID5) 10 10.Perklorna kiselina (HClO4). Sve što znaš:................................................................... ..........................................................................................................................(ID5)10 ukupno bodova............ocjena............
I DS Test broj 10.
346 Ime i prezime.............................................................................Datum.............................. 1. Koje tvari utiču na brzinu kemijske reakcije?........................................................... .....................................................................................................................(IC 10 2. Pravilo le Chateliera glasi. Kako?............................................................................. .................................................................................................................. 10 3. Što je to analiza?.......................................................................................................... ......................................................................................................................................5 a što sinteza?.................................................................................................................. ......................................................................................................................................5 4. Prvi zakon elektrolize glasi. Kako?............................................................................... .......................................................................................................................................1 0 5. I skupina PSE zove se. Kako?.....................................................................................5 Druga skupina PSE zove se. Kako?..............................................................................5 6. U kojim su skupinama prijelazni elementi?................................................................... ....................................................................................................................................10 7. XIV skupina PSE zove se. Kako?...............................................................................2 XV skupina PSE zove se. Kako?...................................................................................2 XVI skupina PSE zove se. Kako?.................................................................................2 XVII skupina PSE zove se. Kako?................................................................................2 XVIII skupine PSE, zove se. Kako?.............................................................................2 8. Koliko će se izlučiti bakra (Cu) pri elektrolizi bakarnog II sulfata, ako je elektroliza trajala 5000 sec, a struja bila jačine od 3 A? 10 9.Koliko dugo će trajati elektroliza presvlačenja zlatne narukvice sa 4 g zlata (Au) Jačina struje je 5 A, a zlato je (III): 10 10. Jegulja je pokretni gorivi članak. Katoda je. (što?).............................................. anoda je (što?)................................................Jegulja od 1,5 m dužine stvara napon od koliko?..................................................................................................................10 ukupno bodova.......ocjena.........
347
I D 10 RJEŠENJA I ODGOVORI I D TESTOVA Odgovori i rješenja I D testa broj 01. 01. Dušik (N), bezbojan, fosfor (P) bijel, arsen (As) smeđ, antimon (Sb) smeđ, bizmut (Bi) srebrenobijel. 02. Mrtva priroda nam daje elementarni dušik (N) u zraku i solima, koji za živi svijet nisu značajni ni elementaran niti u solima, jer njih organizmi nemogu neposredno da iskoriste. Biljni svijet, pak može da rabi uglavnom nitrate. Svojim žilicama, biljka siše nitrate, pa ih vrlo složenim postupkom prerađuje. Životinjski svijet se hrani biljkama i od njih uzima dušikove spojeve za svoje proteine (bjelančevine). Kad biljni i životinjski svijet ugine, dušikovi spojevi prelaze u amonijak (NH3), a ovaj u nitrate. Sav proces se zove nitrifikacija. 03. Ne 04. To su spojevi, koji sadrže dušik (N), fosfor (P) i kalij(K) a ponekad i magnezij (Mg), cink (Zn), sumpor (S), bor (B). 05. Realgar (As2S3), arsenopirit (FeAsO2), antimonit (Sb2S3). 06. CO2 + 6 H2O + klorofilna fotosinteza => C6H12O6 + 6 O2 07.Dijamant, grafit. 08. Galenit (PbS), pirit (FeS2), sfalerit (ZnS), halkopirit (CuFeS2, gips (CaSO4x2H2O), gorka sol (MgSO4x7H2O). 09. Nemetalni. 10. Argon (Ar). Nađeno je da je apecifična masa dušika (N), dobivenog iz zraka i iz dušikovih spojeva različita. Razlika je iznosila 0,006 g i nije poticala od nepravilnog mjerenja, već je ukazivala da u zraku pored kisika (O2) i dušika (N2) ima još neki element. Otkrili su argon (Ar) Ramsay i Rayleigh 1894.g. Argos grč. znači bez energije. Tako je "trijumfom treće decimale" matematičkim putem otkriven argon (Ar). Poslije je i eksperimentalno dokazan.
348 Rješenje i odgovori I D testa broj 02. 01. Dušik (N) i fosfor (P), arsen (As) antimon (Sb) i bizmut (Bi) 02. Dušikov suboksid (N2O), bezbojan plin, sladunjava okusa. Ima uporabu, kao narkotik (veseli plin). Dobija se: NH4NO2 + pov.temperatura => N2O + 2 H2O 03. P2O5 + H2O => 2 HPO3 - meta fosforna kiselina P2O5 + 2 H2O => H4P2O7 - piro fosforna kiselina P2O5 + 3 H2O => 2 H3PO4 - orto fosforna kiselina 04. Kisik (O) modar, sumpor (S) žut, selen (Se) crven, telur (Te) mrk, polonij (Po) ima radioaktivne osobine. 05. Apsorpcijom ultraljubičastog zračenja kisik(O2) se raspada na atomni kisik: O2 + uv zračenje => 2 O dalje O + O2 => O3 Freoni razaraju molekule ozona (O3): CCl2F2 + uv => CClF2 + Cl, dalje O3 + Cl => ClO + O2 ClO + O => Cl + O2 06. Na Siciliji, Texasu i Japanu. 07. Crvenkastim plamenom. 08. 16 HCl + 2 KMnO4 0> 2 KCl + 2 MnCl2 + 5 Cl2 + 8 H2O 09. Tiroksina u funkciji štitne žlijezde, gušavost, jodiranjem kuhi njske soli (NaCl). 10. Ugljik (C), silicij (Si), germanij (Ge), kositar (Sn), olovo (Pb
Rješenje i odgovori I D testa broj 03.
349 01. Plin bez boje, okusa i mirisa. 1 l dušika (N2) ima masu od 1,25 g i 14 puta je teži od vodika. Dobija se frakcionom destilacijom tekućeg zraka. Postoji kao N2 molekul. U prirodi, kao slobodan u zraku i u obliku nitrata, nitrita i u proteinima. 02. Dušikov monoksid (NO), bezbojan i vrlo otrovan plin. Kemijski vrlo aktivan, već na zraku prelazi u dušikov dioksid (NO2 2 NO + O2 => 2 NO2 03. Deoksiribo nukleinska kiselina (DNA), i ribonukleinska kise lina (RNA). 04. Fluor (F) bezbojan, klor (Cl) žutozelen, brom (Br) crvenomrk jod (J) ljubičast, astat (At). 05. 4 HCl + MnO2 => MnCl2 + Cl2 + 2 H2O 06. Njene soli hipokloriti, ima jake oksidacione osobine. Sa kalijevim hidroksidom (KOH) daje "ževelsku vodu". Struktura: H - O - Cl 07. SiO2 + 2 C + 2000oC => Si + 2 CO 08. Neon (Ne). 09. Lakopokretljiva žuta tekućina, sve tamnija tekućina, gusta mr ka, postaje ponovo tečna, ali mrka, počne da vrije i prelazi u žutu paru. 10.Piere i Maria Curie 1898.g.
350 Rješenja i odgovori I D testa broj 04. 01. Smjesa vodika (H2) i dušika (N2) se moraju stlačiti na 200 bahra. Stlačena smjesa se ugrije na 400 - 500oC, pa se prevede preko katalizatora (Fe). Amonijak (NH3) se uklanja ukapavanjem, a neizreagirani plinovi se vraćaju u proces. 02. Na običnoj temperaturi crvenosmeđe boje. Kad se hladi prela zi u bezbojan plin 2 NO2 => (NO2)2 => N2O4 lako se otapa: 2 NO2 + H2O => HNO2 + HNO3 03. Mono natrijev fosfat (NaH2PO4), dinatrijev fosfat (Na2HPO4) trinatrijev fosfat (Na3PO4). 04. Amonijev nitrat (NH4NO3). 05. 8 atoma, 8 i 6 atoma, 8,6 i 2 atoma. 06. Crvenkastim plamenom. 07. Helij (He), neon (Ne), argon (Ar), kripton (Kr), ksenon (Xe), radon (Rn). 08. 2 NaCl + H2SO4 => Na2SO4 + 2 HCl 09. Modro. 10. CaF2 + H2SO4 => CaSO4 + H2F2 Br2 + H2 => 2 HBr H2 + J2 => 2 HJ
351 Rješenja i odgovori I D testa broj 05. 01. Otrovan bezbojan plin, oštra mirisa, 0,76, 8,5 puta teži od vodika (H2), 1000 volumena plinovitog amonijaka (NH3) 02. Tamna tekućina, postojana samo na niskim temperaturama: N2O3 + H2O => 2 HNO2 03. Brandt 1669.g. alkemičar, tražeći zlato (Au) dobio fosfor (P) misleći da je dobio elemenat "vatru". 04. Ca3(PO4)2 + H3PO4 + 3 H2O => 3 Ca(H2PO4)2xH2O. 05. 2 elektrona nemetali, telur (Te) sa osobinama metala. 06. pH čiste vode = 7, sp.masa vode = 1, sp. toplota = 1, u čistoj vodi koncentacija iona je 1o-7mol/dm3. 07. 2 atoma na atome sumpora (S). 08. Sirovi kaučuk se grije na 150oC i sjedinjuje se sa sumporom (S).. Dobija se guma. 09. Pozitivnom trooksidnom stanju, H - O - Cl = O 10. Otopina joda u etil alkoholu, Upotrebljava se kao spoljni antiseptik u medicini.
Rješenja i odgovori I D testa broj 06.
352 01. NH4OH + HCl => NH4Cl + H2O 02. Didušikov tetroksid (N2O4) u uporabi, kao oksidaciono sredstvo u raketnim motorima. Letjelica s kojom su se astronauti spustili i poletjeli sa Mjeseca imala je oko 4,5 t didušikovog tetroksida (N2O4) 03. 2 NaNO3 + H2SO4 => Na2SO4 + 2 HNO3 04. Smjesa (3 HCl + HNO3) otapa sve metale. Oslobađa se se nascentni klor (Cl) koji je veoma reaktivan: HNO3 + 3 HCl => NOCl + 2 Cl + 2 H2O 05. Glavica šibice sadrži smjesu kalijevog klorata (KClO4), koji je oksidaciono sredstvo i sa sumporom (S) i antimonovim (Sb) sulfidom. Premaz na kutiji je crveni fosfor (P) i stakleni prah. Prevlačenjem glavice šibice po kutiji, temperatura zbog trenja poraste, crveni fosfor reagira sa kalijevim kloratom. Kako je reakcija egzotermna, sumpor (S) se oksidira i šibica se za pali. 06. NE 07. To je kalcijev fosfat, koji se dobija kao nus produkt uz čelik Pogodan za kisela tla. 08. Mogu biti žestoki otrovi, u ratu kao bojni otrovi. 09. Disanje, egzoterman proces, oslobađa. 10. Germanij (Ge).
Rješenja i odgovori I D testa broj 07.
353 01. 2 NH4OH + H2SO4 => (NH4)2SO4 + 2 H2O NH4OH + HNO3 => NH4NO3 + H2O 02. Didušikov pentoksid (N2O5) čvrsta kristalna bezbojna tvar, vrlo nepostojana. Zbog raspada na dušikov dioksid (NO2) i kisik (O2) spada u jaka oksidaciona sredstva. 03. N2 + O2 => 2 NO dalje 2 NO + O2 => 2 NO2 2 HNO2 + O2 => 2 HNO3 ili 2 NO + H2O + 3 O => 2 HNO3 04. Ca3(PO4)2 + 2 H2SO4 => Ca(H2PO4)2 + 2 CaSO4 05. Proces pretvorbe organskih ostataka u humus, a onda iz humusa u mineralne tvari, zove se mineralizacija. 06. 0,002 %, 2 PbS + 3 O2 => 2 PbO + 2 SO2 PbO + C => Pb + CO 07. Rombski, monoklinski, plastični, amorfni. 08. FeS + 2 HCl => H2S + FeCl2 09. Da. 10. 4,6 dm3, 14,7 g
Rješenja i oidgovori I D testa broj 08. 01.Spada u slabije kiseline, vrlo nepostojana, soli se zovu
354 nitriti. Raspada se : 2 HNO2 => NO2 + NO + H2O 02. 4 NH3 + 5 O2 => 4 NO + 6 H2O dalje 2 NO + O2 => 2 NO2 2 NO2 + H2O => HNO3 + O2 03. To su alotropske modifikacije fosfora (P). Crveni je stabilniji. 04. 2 NH3 + CO2 => NH2CONH2 + H2O 05. Sulfid bizmutit, za spravljanje lako topljivih slitina: Rozeov metal, Vudov metal (tali se na 70oC). 06. Oksidi, oksidacija, spora oksidacija. 07. 15 kg, 1,65, 5,0. 08. Cu + 2 H2SO4 => CuSO4 + SO2 + 2 H2O S + O2 => SO2 / 4 FeS2 + 11 O2 => 8 SO2 + 2 Fe2O3 09. SO2 + H2O + NO2 => H2SO4 + NO / 2 NO + O2 => 2 NO2 10. Bezbojna uljasta tekućina, bez mirisa, mrzne na 10,4oC, vrije na 338oC, a na 450o se raspada. Pare vrlo otrovne, pr miješanju sa vodom oslobađa se toplina. Pošto je reakcija vrlo burna nikada ne stavljati vodu u kiselinu (VUK) nego oprezno kise linu u vodu (KUV).
Rješenja i odgovori I D testa broj 09. 01. 82 %, nepodržava gorenje. 02.
355 NH3 + H2O => NH4OH 03. Nitrati, oksidaciono, plemenitih metala (Ag, Au, Pt), 86oC. 04. Nosilac svjetlosti, 44,1oC, 280oC, aktivniji. 05. 2 KCl + H2SO4 => K2SO4 + 2 HCl. 06. Umjetna gnojiva su topljiva u vodi i veći dio biljke iskoriste, ali višak odlazi u vodotoke i bunare i onečiščuje okoliš. 07. Služe. 08. Na običnoj temperaturi tekućina, već na 17oC prelazi u kruto stanje. Vrije na 45oC. Burno reagira sa vodom dajući sumpornu kiselinu (H2SO4): SO3 + H2O => H2SO4 09. Svi se spajaju sa vodikom, svi su bezbojni, škodljivi plinovi, nema niti jednog slobodnog u prirodi, sa bazama grade soli 10. Soli perklorati, rabe se u industriji eksploziva. Klor je u pozitivnom sedmooksidnom stanju: O // H - O - Cl = O // O
Rješenja i odgovori I D testa broj 10. 01. Katalizatori, koji iz reakcije izlaze nepromjenjeni. 02. Kada se na neki sustav, koji je u ravnoteži djeluje izvana, sustav će reagirati tako da se djelovanje smanji.
356 03. Rastavljanje tvari na komponente, dobivanje novih tvari iz poznatih tvari. 04. Naboj, koji protiče (Q) kroz elektrolizer, jednak je umnošku jakosti struje (I) i vremenu (t). Masa tvari izlučena na elektrodi, proporcionalna je množini elektriciteta, koje je prošlo kroz elektrolit. 05. Alkalijski metali, zemnoalkalijski metali, 06. Od III skupine PSE do XIII skupine PSE. 07. Ugljikova (C) skupina PSE, dušikova (N) skupina PSE, kisikova (O) skupina PSE, halogeni elementi, inertni (plemeniti ) plinovi 08. 09. 10. Glava, rep, 450 V.
DODATCI Spisak minerala (ruda) pojedinih kemijskih elemenata: Litij (Li)
357 * Amligonit (LiNaAl(PO4)) * Trifilin (LiFeMn(PO4)) * Spodumen (LiAl(Si2O6)) * Lepifdolit (K(AlLi)3(AlSi3O10)(OHFe)2) * Petalit (LiNa(AlSi4O10)) Natrij (Na) * Albit (Na(AlSi3O8)) * Oligoklas ( CaNa(AlSi3O8)) * Kamena sol (NaCl) * Čilska salitra (NaNO3) * Kriolit (Na3(AlF6)) * Glauberova sol (Na2SO4x 10 H2O) * Boraks (Na2B4O7 x 10 H2O) * Kriolit (NaAlF6)
Kalij (K) * Glinenac (K(AlSi3O8)) * Tinjac - muskovit ( KAl2(AlSi3O10)(OHF)2) * Flogopit (KMg3(AlSi3O10)(OHF)2)
358 * Silvin (KCl) * Karnalit (KMgCl3 X 6 H2O) * Kainit (KMgCl(SO4) x 3 H2O) * Šenit - kalijevc sulfat ( K2Mg(SO4)2 x 6 H2O) * Polihalm (K2Ca2Mg((SO4)2 x 2 H2O * Langbajnit (K2Mg2(SO4)3) Rubidij (Rb) * Lepidolit (K(AlLi)3(AlSi3O10)(OHF)2) Cezij (Cs) * Poluks (Cs(AlSi2O6) x 1/2 H2O
Berilij (Be * Beril (Be2Al2(Si6O18)) * Euklas (BeAl(SiO4)OH) * Gadolinit (Be3Y2Fe(SiO4)2O2) * Hrizoberil (Al(BeO4))
359 * Fenakit (Be2(SiO4)) Magnezij (Mg) * Dolomit (CaMg(CO3)2) * Magnezit (MgCO3) * Olivin ((MgFe)2(SiO4)) * Enstatit ( Mg(SiO3)) * Serpentin ( Mg6(Si4O11)(OH)6 x H2O) * Milovka (Mg3(Si4O10)(OH)2) * Stiva (Mg4(Si6O15)(OH)2) * Azbest (Mg6(Si4O11)(OH)6 x H2O * Kiserit ( MgSO4 x H2O) * Kainit (KMgCl(SO4) x 3 H2O) * Karnalit (KMgCl3 x 6 H2O)
Kalcij (Ca) * Vapnenac - kreda (CaCO3) * Dolomit (CaMg(CO3)2) * Sadra - gips ( CaSO4 x 2 H2O) * Anhidrit (CaSO4) * Margarit (CaAl2(Al2Si2O10)(OH,F)2) * Diopsid (CaMg(Si2O6))
360 * Volastonit (Ca(SiO3)) * Tremolit ( Ca2Mg5(Si8O22)(OH,F)2) * Fosforit (Ca5(PO4)3(OH,F,Cl)) * Apatit (Ca5(PO4)3F) Stroncij (Sr) * Celestin (SrSO4) * Stroncianit (SrCO3) Barij (Ba) *Težac (BaSO4) * Viterit (BaCO3) Radij (Ra) * Uranov smolinac - uranit (UO2)
Skandij (Sc), itrij (Y) * Tortvetit (YSc2(Si2O7) * Gadolinit (Y2FeBe2(SiO4)2O2) * Talenit (Y2(Si2O7)) * Ksenotim (YPO4) * Monacit ((Ce,Th)(P,Si)O4) Titan (Ti)
361 * Ilmenit (FeTiO3) * Titanit (CaTi(SiO4)O) * Perovskit (CaTiO3) * Rutil - titandioksid (TiO2) Cirkonij (Zr) * Cirkon (ZrSiO4) * Badelit (ZrO2) * Cirkonijev fluorid (ZrF4) Vanadij (V) *Patronit (VS4) * Vanadinit (Pb5(VO4)3Cl) * Roskelit (K(Al,V)2(AlSi3O10)(OH,F)2 Tantal (Ta) * Tantacit ((Fe,Mn)Ta2O6)
Krom (Cr) * Kromit (FeCrO4) * Olovni kromat (PbCrO4) Molibden (Mo) * Molibdenit (MoS2) * Vulfenit (PbMoO4) * Molibdenov sjajnik (MoO3)
362 Volfram (W) * Šelit (CaWO4) * Stolcit (PbWO4) * Volframit ((Mn,Fe)WO4) * Volframovo žutilo (WO3 x H2O) Mangan (Mn) * Piroluzit (MnO2) * Braunit (2 MnO3 x MnSiO3) * Biksbiit ((Mn,Fe)2O3) * Manganit ( Mn2O3 x H2O) * Hausmanit ( Mn3O4) * Kriptomelan ((Ba,K)2Mn8(O,OH)10 * Dodofrozit ( (MnCO3)
Željezo (Fe) * Magnetit (Fe3O4) * Hematit (Fe2O3) * Limonit (Fe(OH)2) * Siderit (FeCO3) * Pirit (FeS2) * Triolit (FeS) Kobalt (Co)
363 * Smaltin (CoAs2) * Kobaltin (CoAsS) * Lineit (Co3S4) Nikal (Ni) * Garnierit ((Mg,Ni)3(Si2O5)(OH)4) * Nikelin (NiAs) * Nikalna pakovina (NiAs2) * Gersdoftit (NiAsS) * Milerit (NiS) Platina (Pt) * Heksafluoridit (PtF6)
Bakar (Cu) * Halkopirit (CuFeS2) * Bornit (Cu5FeS4) * Kubanit (CuFe2S3) * Halkozin ( Cu2S) * Kuprit (Cu2O) * Malahit (Cu2(OH)2(CO3)) * Azurit (Cu3(OH)2(CO3)2) Srebro (Ag)
364 * Argentit (Ag2S) * Sromejerit (CuAgS) * Tetraedrit ( (Cu,Ag)3(Sb,Ag)S3) * Prustit (Ag3AsS3) * Margitit (AgSbS2) * Piragirit (Ag3SbS3) * Kerargirit (AgCl) Zlato (Au) * Silvanit (AuAgTe4) * Nagiagit ((Pb,Au)(S,Te,Sb)2) * Krenerit (AuTe2) Cink (Zn) * Sfalerit (ZnS) * Smitsonit - plemenita kamenina ( ZnCO3) * Silikatna kamenina (Zn4(SiO2O7(OH)2 x H2O)
Kadmij (Cd) * Grinokit ( CdS) * Otavit (CdCO3) Živa (Hg) * Cinober (HgS) * Levingstonit (Hg(Sb4S7) Bor (B)
365 * Boraks (Na2B4O7 x 10 H2O) * Kernit (Na2B4O7 x 4 H2O) * Kolemanit (CaB3O5OH x 2 H2O) * Borokalciot (CaB4O7 x 4 H2O) * Boronatrokalcit (NaCaB5O9 x 8 H2O) * Pandermit (Ca4B10O19) Aluminij (Al) * Glinenac (Mg(AlSi3O8)) * Ortoklas (K(AlSi3O8)) * Albit (Na(AlSi3O8)) * Anortit (Ca(Al2Si2O8)) * Muskovit (KAl2(AlSi3O8)) * Kaolinit (Al2(Si2O5)(OH)4) * Korund (rubin, safir, ametist, smaragd, topaz ) (Al2O3) * Boksit (Al2O3 x H2O)
Talij (Tl) * Lorandit (TlAsS2) * Vrbait (TlAs2SbS5) Germanij (Ge) * Argirodit (Ag8(Ge,Sn)S6) * Germanit (Cu6FeGe2S8) Kositar (Sn)
366 * Kasiterit (PbS) * Stanin ( Cu2FeSn4) Olovo (Pb) * Galenit (PbS) * Cerusit (PbCO3) * Stolcit (PbWO4) * Anglezit (PbSO4) * Boulangerit (Pb2oSb16S44) Fosfor (P) * Fosforit (/Ca5(PO4)3) * Apatit ( Ca5(PO4)3F * Vivianit ( Fe3(PO4)2) * Vavelit (Al3(PO4)2(OH,F)3) * Monacit (Ce,Th)(PO4,SiO4)
Arsen (As) * Arsenopirit (Fe(AsS)) * Arsenov sjajnik (Ni(AsS)) * Arsensko željezo (Fe(As)2) * Klovitit (NiAs2) * Niklena pakovina ( NiAs) * Smaltin (CoAs2) * Realgar ( As4S4) * Auripigment (As2S3) * Prustit ( Ag3AsS3) * Enargit ( Cu3AsS4)
367 Antimon (Sb) * Antimonit (Sb2S3) * Teredrit ( (Cu,Zn,Fe,Ag,Hg)(Sb,As,Bi)S4) * Pirostilpnit (Ag3SbS3) * Burnonit ( CuPbSbS3) * Volsbergit ( CuSbS2) * Cinkenit ( PbSb2S4 * Štefanit (Ag5SbS4 * Breithaubit (NiSb) * Ulmanit (NiSb3) * Dikrasit (Ag2Sb)
Bizmut (Bi) * Bizmutov sjajnik (BiS3) * Bizmutov oker (Bi2O3) * Galenobizmutit (PbBi2S4) * Šapbahit (AgBiS2) * Emlektit (CuBiS2) * Tetradimit (Bi2Te2S) * Eulitin (Bi4(SiO4)3) Sumpor (S)
368 * Pirit (FeS2) * Halkopirit (CuFeS2) * Olovni sjajnik (PbS) * Cinkov sjajnik ((ZnS) * Gips (CaSO4 x 2 H2O) * Gorka sol (MgSO4 x 7 H2O) * Viserit ( MgSO4 x H2O) * Težac (BaSO4) Glauberova sol ( Na2SO4 x 10 H2O) Selen (Se) * Lebdeća porašina (SeO2) Telur (Te) * Bizmut-telurid (Bi2Te3) * Tetradimit ( Bi2Te2S) * Selentelur (Te,Se)
Fluor (F) * Fluorit (CaF2) * Topaz (Al2(SiO4)(OH,F)2 * Hiolit ( Na5(Al3F14) Klor (Cl) * Kamena saol (NaCl) * Silvin (KCl) * Karnalit ( KMgCl3 x 6 H2O) * Bišofit ( MgCl2 x 6 H2O) * Kainit (KMgCl(SO4) x 3 H2O
369 Jod (J) *Lautarit (Ca(JO3)2)
Povijest kemije Kemija je svojim otkrićima obilježila razvoj ljudskog roda. Prvi početci su od Feničana, slijedi doba Egipta, pa doba antičke Grčke, rimsko doba, srednji vijek, doba alkemije i doba moderne kemije. U svim tim razdobljima, najvažniji je čovjekznanstvenik. Abecednim redom dati su samo najznačajniji znanstvenici, koji su svojim otkrićima obilježili razvoj kemije. * S. ARRHENIUS Švedski znanstvenik, djelovao u Stockholmu, dao teoriju disocijacije, direktor Nobelovog instituta, 1903.g. dobio Nobelovu nagradu.
370 * A.C.Q. AVOGADRO Italijanski znanstvenik, djelovao u Torinu, radio na ovisnosti plinova i molekulskoj masi plinova. * H. BECQUERELL Francuski znanstvenik, djelovao u Parizu, radio na uranovim solima, otkrio pojavu radioaktivnosti, zajedno sa Curie-vima dobio Nobelovu nagradu 1903.g. * M.P.E. BERTHELET Francuski znanstvenik, djelovao u Parizu, uradio veliki broj (1899) publikacija, uradio "kalorimetrijsku bombu"
* J.J. BERZELIUS Švedski znanstvenik, djelovao u Stockholmu, uradio prva točna određivanja atomskih masa, dao načelo za uporabu kemijskih simbola, uradio razne laboratorijske pribore. * N. BOHR Danski znanstvenik, direktor univerziteta u Kopenhagenu, dao "Bohrov model atoma", otkrio "Bohrov princip korespodencije", dobio Nobelovu nagradu. * C.A. BOSCH Njemački znanstvenik, uradio sintezu amonijaka (NH3) sa Haberom, dobio Nobelovu nagradu 1931.,g., predsjednik KWG (Keiser Wilhelm Gesellschaft).
371
* J.N. BRONSTED Danski znanstvenik, djelovao u Kopenhagenu, dao teoriju kiselina i baza. * R.W. BUNSEN Njemački znanstvenik, djelovao u Heildebergu, konstruirao "Bunsenov plamenik", osnivač Deutche Bunsen Gesellschaft fur Chemie. * H. CAVENDISCH Engleski znanstvenik, djelovao u Londonu, član Royal Society, već sa 30 godina, dao veliki doprinos razvoju kemije.
* J.M. CRAFTS Američki znanstvenik sa Harvarda i Massachuttes Insstitute of Tehnology, suotkrivač sa Fridelom sinteze toluena. * sir W. CROOKES Engleski znanstvenik iz Londona, osnovao časopis "Chemical News", bio predsjednik Royal Society (kraljevska akademija znanosti)
* M.S. CURIE Poljska znanstvenica, djelovala u Parizu. Tražeći temu za doktorsku disertaciju zaintrigiralo ju je "Bequerelove zrake",
372 mukotrpno radeći dvije godine izolirala radij (Ra) i polonij (Po), otkrila pojavu radioaktivnosti, dobila Nobelovu nagradu 1903. i 1911.g., Maria Sklodowska Curie je najveća žena u znanstvenoj kemiji u povijesti ljudskog roda. * J. DALTON Engleski znanstvenik iz Manchestera, dao "zakon umnoženih omjera masa", dao hipotezu o atomima, kao sitnoj, ali djeljivoj čestici, koja je potvrđena tek poslije 100 godina. * sir H. DAVY Engleski znanstvenik, djelovao u Londonu, porijeklom iz siromašne obitelji, svojim radom dobio plemićku titulu. Otkrio natrij (Na), kalij (K), kalcij (Ca)sroncij (Sr), barij (Ba), bor (B), ali kako sam kaže najveće otkriće je školovanje i odgoj M. Faradaya. Bio direktor Royal Society u Londonu. * J.W. DOBEREINER Njemački znanstvenik iz Jene, pripravio mravlju kiselinu, dao osnove stehiometrije, dao pravilo "trijada kemijskih elemenata.
* T. DRUMMOND Engleski znanstvenik , dao "Drummondovo svjetlo" * P.L. DULONG Francuski znanstvenik iz Pariza, govorio o kiselinama, kao spojevima vodika (H), dao "Dulong-Pettitovo pravilo". * E. ERLLENMEYER Njemački znanstvenik, djelovao u Heildebergu i Munchenu, poznata tikvica nosi njegovo ime, dao strukturu naftalina.
373
* H. FEHLING Njemački znanstvenik, djelovao u Stutgartu, dao "Fehlingovu otopinu", radio na karboksilnim kiselinama. * E. FERMI Američki znanstvenik, djelovao u New Yorku i Chicagu, na području kvantne teorije, otkrio pretvorbu bommbardiranjem neutronima. Dobio Nobelovu nagradu 1938.g., * F. FISCHER Njemački znanstvenik, djelovao u Berlinu, direktor KWI u Mulheimu, radio na sintezi parafina.
* H. FRASCH Američki znanstvenik, djelovao na College of Pharmacy u Philadelphiji, dao "Fraschov postupak" dobijanja sumpora (S).
* C. FRIEDEL Francuski znanstvenik, djelovao na Sorboni, objasnio strukturu pinakona, dao sa Craftsom znamenitu sintezu toluena, * J.L. GAY-LUSSAC Francuski znanstvenik iz Pariza, dao "Gay-Lussacov zakon", razradio proces olovneih komora, kod proizvodnje sumporne kiseline (H2SO4). * A. GHIORSO Američki znanstvenik djelovao na kalifornijskom sveučilištu,
374 radio na bombardiranju teškim ionima, otkrio americij (Am), kirij (Cm), berklij (Bk), kalifornij (Cf), mendeljejevij (Md), laurencij (Lr). * F. HABER Njemački znanstvenik, djelovao u Berlinu, direktor KWI, prvi dao sintezu amonijaka (NH3), 1918. dobio Nobelovu nagradu. * J.H. vant HOFF Nizozemski znanstvenik iz Amsterdama, osnivač stereokemije, dobitnik prve Nobelove nagrade 1901.g.
* A.W. HOFMANN Njemački znanstvenik iz Bonna, istraživao anilin, osnivač "Dutsche Chemische Gesellschaft". * F. HUND Njemački znanstvenik, djelovao u Gottinghamu, istraživao električno stanje u kristalima, dao "Hundovo pravilo". * F. JOLIOT Francuski znanstvenik, djelovao u Parizu, muž Irene Curie, otkrio sa Ireneom umjetne radioaktivne tvari, dobio Nobelovu nagradu 1933.g. * I. LANGMUIR Američki znanstvenik iz New Yorka, radio na teoriji naboja sa
375 Lewisom, dao teoriju valewncije, 1932.g. dobio Nobelovu nagradu. * A.L. LAVOISIER Francuski znanstvenik iz Pariza, dao "zakon o održanju mase" Smaknut na giljotini od pariškog tribunala, pod izlikom da revoluciji nisu potrebni znanstvenici. * H. LE CHATELIER Francuski znanstvenik iz Pariza, dao "Le Chatelijev" princip.
* G.N. LEWIS Američki znanstvenik, djelovao na Berkeleyu, radio na teoriji kemijske veze, otkrio dobivanje teške vode (D2O). * J. LIEBIG Njemački znanstvenik iz Munchena, dao "Liebigovo hladilo", radio na teoriji radikala, na volumetrijskoj analizi, dobivanje cijanida. * C. LINDE Njemački znanstvenik, djelovao u Munchenu, radio na ukapljavanju plinova, "Lindeov postupak". * J. LOSCHMIDT Austrijski znanstvenik, djelovao u Beču, radio na kinetičkoj teoriji, dao "Loschmidtov broj".
376
* J. MAXWELL Engleski znanstvenik, djelovao u Londonu i Cambridgu, radio na kinetici plinova i elektromagnetnoj teoriji svjetla. * E.M. McMILLAN Američki znanstvenik na Berkeleyu, direktor Radiaton Laboratory, dobio neptunij (Np), dobio Nobelovu nagradu 1951.g.
* D.I. MENDJELJEJEV Ruski znanstvenik, djelovao u Petrogradu, dao prvu tablicu periodnog sustava elemenata, predskazao germanij (Ge), skandij (Sc), galij (Ga).
* L. MEYER Njemački znanstvenik, djelovao u Wurzburgu, radio ne termokemiji, izračunao mnoge atomske mase. * E. MITSCHERLICH Njemački znanstvenik iz Berlina, dao poijavu izomerije, inverzije šećera, dao "Mitscherlichovu probu". * C.G. MOSANDER Švedski znanstvenik iz Stockholma, otkrio lantan (La), erbij (Er), terbij (Te), itrij (Y).
377 * J. NEWLANDS Engleski znanstvenik iz Londona, dao teoriju "oktava". * J. NESSLER Njemački znanstvenik iz Karlsruha, dao "Nesslerov reagens" na amonijak (NH3).
* A.B. NOBEL Švedski rudarski inžinjer, djelovao u Stockholmu, usavršio destilaciju petroleja, pronašao dinamit. U svojoj oporuci odredio da se kamate njegovog imetka dodijele kao nagrada za najveće zasluge iz kemije, fizike, medicine, literature i borbe za mir poznato kao "Nobelova nagrada".
* H.C. OERSTEDT Danski znanstvenik iz Kopewnhagena, otkrio pojavu otklona magnetske igle. * W. OSTWALD Njemački znanstvenik, djelovao u Lepzigu, dao "Ostvaldov postupak", dobio Nobelovu nagradu 1909.g. * W. PAULI Austrijski znanstvenik, radio u Zurichu, na kvantnoj teoriji, dao
378 "Paulijev princip", 1945.g. dobio Nobelovu nagradu. * L. PAULING Američki znanstvenik, djelovao na Pasadeni, radio na kvantnoj mehanici i strukturi proteina, 1954.g. dobio Nobelovu nagradu. * MAX-PLANC Njemački znanstvenik iz Berlina, predsjednik KWG, postavio kvantnu teoriju.
* J. PRISTEY Francuski znanstvenik, otkrio kisik (O), klorovodičnu kiselinu (HCl), amonijak (NH3), odselio u Ameriku. * V. PRELOG Vladimir Prelog rođen 23.srpnja 1906.g. u Sarajevu. To je posljednji znanstvenik od naših dobitnika Nobelove nagrade, on je bio građanin svijeta cijenjen u znanstvenim krugoivima. Interesantno je da je kao 8-godišnji dječak nazočio paradi u čast nadvojvode Ferdinanda, koji je ubijen u poznatom "sarajevskom antentatu", samo nekoliko metara od mladog Preloga. Svoju osnovnu (pučku) školu i srednju školu izučavao u Zagrebu, a dvije godine srednje škole i u Osijeku, gdje je pod voditeljstvom prof Kurije dobio ljubav za kemiju. Već 1921.g. sa svojih 15 godina objavljuje znanstveni rad. Od 1924.g. studira u Pragu. Već 1929.g. daje doktorsku disertaciju u Pragu 1935.g. dolazi u Zagreb u Zavod za organsku kemiju. Omogućava početak rada "Plive", radi na sintezi kinina. Uz potporu Lavoslava Ružičke odlazi u Zurich 1941.g. Tijekom svog plodnog rada Vladimir Prelog surađivao sa mnogim svjetskim znanstvenicima, pa je njegov rad krunisan Nobelovom nagradom, za poznavanje stereokemije organskih spojeva.
379 Pored tog rada, uradsio je konformaciju u organskim molekulama znameniti CIP sustav ( Cahn Ingold Prelog) pravilo. Umro je 1998.g. u 92-godini života. * W. PRAUT Engleski znanstvenik iz Londona, dao vodik (H), kao pratvar "Prautova hipoteza".
* sir W. RAMSAY Engleski znanstvenik iz Londona, otkrio argon (Ar), helij (He) neon (Ne), kripton (Kr), ksenon (Xe), predsjednik Royal Society, dobio Nobelovu nagradu 1904.g.
* J.W. RAYLEIGH Engleski znanstvenik iz Londona, sa Ramsayem otkrio argon (Ar), "trijumfom treće decimale". * J.B. RICHTER Njemački znanstvenik iz Berlina, osnivač stehiometrijskog izračunavanja, dao zakon ekvivalentnih brojeva. * S. RINMAN Švedski znanstvenik, unaprijedio rudarstvo, pisao o željezu (Fe), dao "Rinmanovo zelenilo". * C.W. RONTGEN Njemački znanstvenik, djelovao u Munchenu, otkrio
380 Rentgenske zrake., Dobio Nobelovu nagradu 1901.g. * R.J. RYDBERG Švedski znanstvenik iz Lunda, dao "Rydbergovu konstantu". * sir E. RUTHERFORD Engleski znanstvenik , djelovao na Cambridgu, prvi dao model atoma, dobio Nobelovu nagradu 1925.g.
* L. RUŽIČKA Lavoslav Ružička, rođen 13. rujna 1887.g. u Vukovaru. Sa osam godina preselio u Osijek, gdje je završio osnovnu (pučku) školu i klasičnu gimnaziju. 1906.g. upisao Višu tehničku školu u Karlsruheu u Njemačkoj, gdje je diolomirao i doktorirao. Od 1916.g. je u Zurichu u Švicarskoj. Radio na piretriumu i kemiji terpena.. Od 1926.g. prelazi u Ženevu. 1927.g do1929.g radi u Utrehtu. 1934.g. izazvao veliku pozornost, kad je objavio sintezu muškog spolnog hormona andresterona i testosterona. Sva sredstva iz Nobelove nagrade dao za razvoj znanosti i u Zagrebu, kao i kupovine kolekcije slika nizozemskih slikara. Pored Nobelove nagrade, dobio je i mnoga druga priznanja i nagrade. * C.W. SCHEELE Švedski znanstvenik, djelovao u Stockholmu, otkrio mangan (Mn), barij (Ba), klor (Cl), dokazao kisik (O). * G.T. SEABORG Američki znanstvenik sa Berkeleya, dao radove na transuranima, otkrio plutonij (Pu), americij (Am), berklij (Bk), kalifornij
381 (Cf), dobio Nobelovu nagradu 1951.g. * E. SEGRE Američki znanstvenik sa Berkeleya, radio u "Manhatan projektu" u Los Alamosu na stvaranju atomske bombe. Dobio Nobelovu nagradu 1959.g.
* F. SODDY Engleski znanstvenik sa Oxforda, dao zakon "radioaktivnog pomaka", dobio Nobelovu nagradu 1921.g. * E. SOLVAY Belgijski znanstvenik, djelovao u Bruxellesu, razvio "Solvayev postupak" proizvodnje natrijevog karbonata (Na2CO3). * S.P.L. SORENSEN Danski znanstvenik, djelovao u Kopenhagenu, dao pojam kiselosti (pH). * T. SVEDBERG Švedski znanstvenik, djelovao u Upsali, radio na koloidima, konstruirao ultracentrifugu, 1926.g. dobio Nobelovu nagradu. * L.J. THENARD Francuski znanstvenik iz Pariza, otkrio vodik peroksid (H2O2), "Thenardovo modrilo".
382 * S.G. THOMAS Engleski znanstvenik, djelovao u Londonu, dao "Thomasov postupak" u metalurgiji.
* sir W. THOMSON Ili lord Kelvin of Largs, škotski znanstvenik iz Glasgova, dao "Thomsonov efekt", skala temperature po lordu Kelvinu. * E. TORRICELLI Italijanski znanstvenik iz Rima, konstruirao mikroskop, teleskop, dao "Torricellijevu cijev" * J. TYNDALL Irski znanstvenik, djelovao u Londonu, dao sa Faradayem "Tyndallov fenomen". * L. N. VOUQUELIN Francuski znanstvenik iz Pariza, otkrio krom (Cr), berilij (Be). * F. WOHLER Njemački znanstvenik, djelovao u Heildebergu, uradio prvu sintezu organskog spoja, pa ukinuo famu "vis vitalis".
383
Dobitnici Nobelove nagrade za kemiju Nobelova nagrada je nastala, kada je Alfred Nobel, švedski rudarski inžinjer, pronalaskjom dinamita, uvidio opasnost svog izuma. U svojoj oporuci 1895.g. odredio je da se kamate od prava na prodaju dinamita, svake godine dodijele u vidu nagrade, za naročite zasluge živim znanstvenicima na polju: kemije, fizike, medicine, literature i borbe za mir. - za fiziku i kemiju laureat daje Kraljevska švedska akademija znanosti u Stockholmu, - za medicinu laureat daje Karolinski institut u Stockholmu, - za literaturu Švedska akademija znanosti u Stockholmu, - za doprinos borbe za mir, Norveški Storthing u Oslu. Nagrada se sastoji u novcu i povelji, a dodijeljuje se svake godine 10.prosinca, na dan godišnjice smrti A. Nobela. Nagradu uručuje osobno švedski kralj. Nagrada se počela dodjeljivati 1901.g, ali nije u povijesti svake godine dodjeljivana, posebno u ratnim godinama Prvog i Drugog svjetskog rata. Nagrada varira od visine kamate na imutak A.Nobela od godine do godine, ovisno o količini proizvedenog dinamita. Pregled svih znanstvenika, koji su dobili Nobelovu nagradu ide od početrka dodjele, pa do danas. U kratkoj povijesti kemije navodio sam i neke znanstvenike, koji su dobili Nobelovu nagradu, ali ne samo za kemiju, nego i za fiziku. U ovom
384 pregledu su dati samo znanstvenici, koji su dobili Nobelovu nagradu za kemiju. * 1901.g. J. H. vant HOFF Znanstvenik, koji je djelovao u Berlinu, a nagrada mu je data za otkriće zakona kemijske dinamike i osmotskog tlaka u tekućinama.
* 1902.g E.H. FISCHER Djelovao u Berlinu, a nagradu mu dodijeljena za zasluge na identifikaciji šećera. * 1903. g. S.A. ARRHENIUS Djelovao u Stockholmu, dodjeljhena nagrada za teoriju elektrolitičke disocijacije. * 1904.g. sir W. RAMSAY Djelovao u Londonu, a nagrada dodjeljena, zbog otkrića inertnih (plemenitih) plinova. * 1905.g. A. BAYER Djelovao u Munchenu, nagrada dodjeljena, zbog radova na organskim bojama. * 1906.g. H. MOISSAN Djelovao u Parizu, nagrada dodjeljena, zbog rada na izolaciji fluora (F). * 1907.g. E. BUCHNER Djelovao u Berlinu, nagrada dodjeljena, zbog otkrića vrenja
385 bez žive stanice. * 1908.g. E. RUTHERFORD Djelovao u Manchesteru, nagrada dsodjeljena, zbog istraživanja na raspadu kemijskih elemenata.
* 1909.g. W. OSTWALD Djelovao u Lepzigu, nagrada dsodjeljena, zbog zasluga na polju katalize i brzine kemijske reakcije. * 1910.g. O. WALLACH Djelovao u Gottingenu, nagrada dodjeljena, zbog rada na alicikličkim spojevima.
* 1911.g. M.S. CURIE Djelovala u Parizu, nagrada dodjeljena, zbog otkrića radija (Ra) i polonija (Po).
* 1912.g. V. GRINGARD Djelovao u Nancyju, nagrada dodjewljena, zbog rada na publikaciji "Gringardove reakcije".
* 1913.g. A. WERNER Djelovao u Zurichu, nagrada dodjeljena, zbog dopriniosa na vezi atoma u molekulama.
386 * 1914.g. T. W. WILLSTATTER Djelovao u Munchenu, nagrada dodjeljena, zbog istraživanja biljnih boja.
* 1915.g. Nagrada nije dodjeljena, zbog ratnih dejstava. * 1917.g. Nagrada nije dodjeljena. * 1918.g. F. HABER Djelovao u Berlinu, nagrada dodjeljena, zbog otkrića sinteze amonijaka (NH3). * 1919.g. Nagrada nije dodjeljena. * 1920.g. W.H. NERNST Djelovao u Berlinu, nagrada dodjeljena, zbog rada na području termokemije. * 1921.g. F. SODDY Djelovao u Oxfordu, nagrada dodjeljena, zbog radova na radioaktivnim tvarima. * 1922.g. F. W. ATON Djelovao u Cambridgu, nagrada dodjeljena, zbog otkrića
387 izotopa neradioaktivnih elemenata.
* 1923.g. F. PREGL Djelovao u Gratzu, nagrada dodjeljena, zbog radova na mikroanalizi organskih spojeva. * 1924.g. Nobelova nagrada za kemiju nije dodjeljena. * 1925.g. R. A. ZSIGMONDY Djelovao u Gottinghamu, nagrada dodjeljena, zbog radova na prirodi koloida. * 1926.g. T. SVEDBERG Djelovao u Upsali, nagrada dodjeljena, zbog rada na disperznim sustavima. * 1927.g. H.O. WIELAND Djelovao u Munchenu, nagrada dodjeljena, zbog rada na konstrukciji žučnih kiselina. * 1928.g. A. WINDAUS Djelovao u Gottinghamu, nagrada dodjeljena, zbog otkrića steroida.
388 * 1929.g. A. HARDEN Djelovao u Londonu, nagrada dodjeljena, zbog rada na šećernom vrenju.
* 1930.g. H. FISCHER Djelovao u Munchenu, nagrada dodjeljena, zbog radova na strukturi boje krvi. * 1931.g. C. BOSCH Djelovao u Ludwigshafenu, nagrada dodjeljena zbog otkrića postupka s uporabom visokog tlaka F. BERGIUS Djelovao u Heildebergu, nagrada dodjeljena, zbog rada na postupku s uporabom visokog tlaka. * 1932.g. I. LAGMIUR Djelovao u Schenectadyju, nagrada dodjeljena zbog radova na istraživanju na području termokemije. * 1933.g. Nobelova nagrada za kemiju nije dodjeljena. * 1934.g. H. C. UREY Djelovao u New Yorku, nagrada dodjeljena, zbog otkrića teškog vodika. * 1935.g. F. JOLIOT Djelovao u Parizu, nagrada dodjeljena, zbog sinteze elemenata I.JOLIOT-CURIE Djelovala u Parizu, nagrada dodjeljena zbog sinteze elemenata.
389
* 1936. g. P.W. DEBYE Djelovao u Berlinu, nagrada dodjeljena, zbog rada na difrakciji Rtg zraka. * 1937.g. W.N. HAWORTH Djelovao u Birminghamu, nagrada dodjeljena, zbog istraživanja l-askorbinske kiseline (C-vitamin). * 1938.g. R. KUHN Djelovao u Heildebergu, nagrada dodjeljena, zbog rada na vitaminima. * 1939.g. A. BUTENANDT Djelovao u Berlinu. nagrada dodjeljena, zbog radova na hormonima. * 1940.g. Nagrada nije dodjeljena. * 1941.g. Nobelova nagrada za kemiju nije dodjeljena. * 1942.g. Nobelova nagrada za kemiju nije dodjeljena.
390
* 1943.g. G. HEVESY Djelovao u Stockholmu, nagrada dodjeljena, zbog radova na indikatorima. * 1944.g. O. HAHN Djelovao u Gottinghamu, nagrada dodjeljena, zbog otkrića rascjepa jezgre teških atoma. * 1945.g. A.I. VIRTANEN Djelovao u Helsinkiju, nagrada dodjeljena, zbog radova na metodi konzerviranja živežnih namirnica. * 1946.g. J.B. SUMMER Djelovao u Ithacu, nagrada dodjeljena, zbog otkrića kristalizacije enzima. J.H. NORTHOP Djelovao u Princetonu, nagrada dodjeljena, zbog rada na dobivanju virusnih proteina. W. M. STANLEY Djelovao u Princetonu zajedno s Northopom, nagrada dodjeljena zbog istraživanja virusnih proteina. * 1947.g. sir R. ROBINSON Djelovao u Oxfordu, nagrada dodjeljena, zbog istraživanja alkaloida. * 1948.g. A.W.K. TISELIUS Djelovao u Uppsali, nagrada dodjeljena, zbog radova na elektroforezi.
391
* 1949.g. W.F.GIAUQUE Djelovao na Berkeleyu, nagrada dodjeljena, zbog radova na ekstremno niskim temperaturama. * 1950.g. H.O.P. DIELS Djelovao u Kielu, nagrada dodjeljena, zbog otkrića sinteze dijena. K.ALDER Djelovao u Kolnu, nagrada dodjeljena, isto kao i za Dielsa zbog otkrića sinteze dijena. * 1951. E.M. McMILLAN Djelovao na Berkeleyu, nagrada dodjeljena, zbog otkrića transurana. T.G. SEABORG Djelovao na Berkeleyu, nagrada dodjeljena za isto što i McMillanu, zbog otkrića transuranskih elemenata. * 1952.g. J.P.A. MARTIN Djelovao u Londonu, nagrada dodjeljena, zbog rada na kromatografiji. M.L.R. SYNGE Djelovao u Bucksburnu, nagrada dodjeljena, zbog radova sa Martinom na kromatografiji. * 1953. H. STAUDINGER Djelovao u Freiburgu, nagrada dodjeljena, zbog otkrića na području makromolekularne kemije. * 1954.g. L.C. PAULING
392 Djelovao u Pasadeni, nagrada dodjeljena, zbog istraživanja kemijske veze. * 1955.g. V. du VIGNEAUD Djelovao u NewYorku, nagrada dodjeljena, zbog izoliranja hormona, vasopresina. * 1956.g. sir C.N. HINSHELWOOD Djelovao na Oxfordu, nagrada dodjeljena, zbog otkrića lančastih reakcija u eksplozivima. N.N. SEMJONOV Djelovao u Moskvi, nagrada dodjeljena, zbog objašnjenja lančastih reakcija, kod eksplozija. * 1957.g. sir A. TODD Djelovao na Cambridgu, nagrada dodjeljena, radi istraživanja nuklearnih reakcija. * 1958.g. F. SANGER Djelovao na Cambridgu, nagrada dodjeljena, radi izoliranja insulina. * 1959.g. J. HEYROWSY Djelovao u Pragu, nagrada dodjeljena, radi razvoja polagrafske analize * 1960.g. F.W. LIBBY Djelovao u Chikagu, nagrada dodjeljena, zbog određibvanja starosti uz potporu izotopa 14 C.
393
* 1961.g. M. CALVIN Djelovao na Berkeleyu, nagrada dodjeljena, zbog radova na asimilaciji. * 1962.g. J. C. KENDREW Djelovao na Cambridgu, nagrada dodjeljena, zbog određivanja Rtg strukture mioglobina i hemoglobina. F.M. PERUTZ Djelovao na Cambridgu, nagrada dodjeljena zajedno sa Kendrewom za određivanje Rtg strukture mioglobina i hemoglobina. * 1963.g. K.Z. J. NATA Nagrada dodjeljena za izuzetne uspjehe na radu na polimernim spojevima. * 1964.g. D.K. Houdjkin Nobelova nagrada dodjeljena za izuzetan doprinos razjašnjenju biokemijskih spojeva. * 1965.g. R.B. WOODVARD Nobelova nagrada dodjeljena, za izuzetan doprinos na razrješenju organskih sinteza. * 1966.g. R.S. MALICAN Nobelovu nagradu dobio , zbog rada na kemijskim vezama
394 * 1967.g. M.IGEN R.J.V. NORISH J. PORTER Nobelova nagrada podjeljena, za istraživanja ekstremno brzih kemijskih reakcija. * 1968.g. L.ONZAGER Nobelova nagrada dodjeljena, zbog otkrića recipročnih odnosa, spojevima, koji nose njihovo ime. * 1969.g. D.H.R. BARTHAN O. HASEL Nobelova nagrada podjeljena, za izuzetan doprinos na razvoju koncepta konformacije. * 1970.g. L.F. LELUR Nobelova nagrada dodjeljena, za doprinos na otkriću šećernih nukleotida i njihovoj ulozi u biosintezi. * 1971. G.HERTZBERG Nobelovu nagradu dobio, zbog rada na elektronskim strukturama molekule slobodnih radikala, K.B. ANFINSEN Nobelovu nagradu dobio, zbog izuzetnog doprinosa na ribonukleazi. * 1972.g. S.MOOR V.H.STEIN Nobelova nagrada podjeljena, za izuzetan doprinos na razrješenju između kemijskih struktura i katalitičke aktivnosti ribonukleaze.
395
* 1973.g. E.O. FISCHER J. WILLKINSON Nobelova nagrada podjeljena, za radove na organo-metalnim spojevima. * 1974.g. D.J. FLORY Nobelova nagrada dodjeljena, zbog izuzetnog doprinosa razrješenja teorije makromolekula. * 1975. g. V. PRELOG J.V. KONFORTH Nobelova nagrada podjeljena, za izuzetan doprinos na radu stereokemizma i stereokemije organskih molekula. * 1976.g.V.N. LEPSCOMB Nobelova nagrada dodjeljena, zbog izuzetnog doprinosa na istraživanju borana. * 1977.g. I. PRIGODJIN Nobelova nagrada dodjeljena, zbog istraživanja na neravnotežnoj termodinamici.
* 1978.g. P.D. MITCHELL Nobelova nagrada dodjeljena, zbog formulacije kemiosmotske teorije.
396
* 1979.g. H. BROWN J. WETIG Nobelova nagrada podjeljena za izuzetan doprinos na uporabi spojeva bora (B) i fosfora (P) u organskim sintezama. * 1980. g. P. BERG V. GILBERTH F. SAUGER Nobelova nagrada podjeljena, za izuzetan doprinos na biokemizmu deoksiribonukleinske kiseline (DNA). * 1981.g. K. FUKU R. HOFMANN Nobelova nagrada podjeljena, za izuzetan doprinos teoriji fotokemijskih reakcija. * 1982.g. A.KLUG Nobelova nagrada dodjeljena, za rad na kristalografskoj i elektronskoj mikroskopiji.
* 1983.g. H.TOB Nobelova nagrada dodjeljena, za izuzetan doprinos na mehanizmu prijenosa elektrona. * 1984.g. R.B. MERRYFELD Nobelova nagrada dodjeljena, za razvoj metodologije za kemijsku sintezu na krutoj podlozi.
397
* 1885.g. H.A. HOPTOMANN J. CARL Nobelova nagrada dodjeljena, za rad na direktnim metodama određivanja kristalnih struktura. * 1986.g. D.R.HERSCHBACH T.L.J.K. POLANY Nobelova nagrada podjeljena za radove na dinamici elementarnih čestica. * 1987.g. D.J. CRAM J.M. LEON C. PEDERSEN Nobelova nagrada podjeljena, za izuzetan doprinos na radu na molekulama velike selektivnosti. * 1988.g. J. DISENHOFER R. HABER H. MITCHELL Nobelova nagrada podjeljena, za izuzetan doprinos na trodimenzionalnoj strukturi, fotosinteznog reakcionog centra. * 1989.g. S. ATMANN T.R. CHEH Nobelova nagrada podjeljena, za izuzetan doprinos za otkriće katalitičkih osobina ribonukleinske kiseline (RNK). * 1990.g. L.J. CORY
398 Nobelova nagrada dodjeljena za izuzetan doiprinos na metodologiji organskih sinteza. * 1991.g. R.R. ERNST Nobelova nagrada dodjeljena, za izuzetan doprinos na razvoju nuklearne magnetne rezonancije (NMR) i spektroskopije visokog razlaganja čestica. * 1992.g. R.A. MARCUS Nobelova nagrada dodjeljena za rad na teoriji reakcije prenosa elektrona u kemijskim reakcijama i, K.B. MALIS Nobelova nagrada dodjeljena za izuzetan doprinos razrješenju polimerizacionih lančastih reakcija. * 1993.g. M. SMITH Nobelova nagrada dodjeljena, za izuzetan doprinos na mutagenezi proteina. * 1994.g. J.A. OLA Nobelova nagrada dodjeljena, za izuzetan doprinos razrješenju kemizma ugljikovog kationa (C+). * 1995.g. P.J. KRUCEN M.J. MOLHINA E.C.ROULAND Nobelova nagrada podjeljena, za radove na kemiji razgradnje ozona (O3).
399
* 1996.g. R. KURL ser H. KROTA R. SMOULY Nobelova nagrada podjeljena, zbog radova na otkriću fulerena. * 1977.g. P.D. BOUER J.E. WOCKER J.K. SCONN Nobelova nagrada podjeljena, za izuzetan doprinos na radu na mehanizmima i sintezi ATP baza.
* 1988.g. V. KOUN Nobelovu nagradu dobio, za izuzetan doprinos na razrješenju strukture gustina. J.A. POPLE Nobelova nmagrada podjeljena, za izuzetan doprinos teoriji za računsku kvantnu kemiju. * 1999.g. A.H. ZEVAI Nobelovu nagradsu dobio, zbog radova na femtosecundarnoj spektroskopiji. * 2000.g. A.J. HEGER A.JH. MacDERMID H. SCHIRAKAVA Nobelova nagrada podjeljena, zbog izuzetnog doprinosa na otkriću provodnih polimera.
400 * 2001.g. V.S. NOULS R. NOYORI K.B.SCHARPLESS Nobelovu nagradu dobili, za izuzetan doprinos na kiralnim oksidacijskim reakcijama.
* 2002.g. K. WUNTRICH Nobelova nagrada dodjeljena, za izuzetan doprinos na razvoju nuklearne magnetne rezonancije (NMR), J.B. FENN K. TANACA Nobelova nagrada podjeljena, za izuzetan doporinos desorpcije i ionizacije spektralne analize. * 2003. P. AGRE R. MacCENONN Nobelova nagrada podjeljena, za izuzetan doprinos rada na strukturi ionskih kristala u staničnim membranama. * 2004. SICHANOWER A. HERSCHKO I. ROSE Nobelova nagrada podjeljena, za izuzetan doprinos na radovima razgradnje proteina. * 2005.g. R. CROUCS R.SCHROCK I. CHOVEN Nobelova nagrada podjeljena, za izuzetan doprinos na razvoju metateze u organskoj sintezi.
401 * 2006.g.
