HEMIJA za 1. razred gimnazije ISBN 9958-22-087-3 elP -
Katalogizacija u publikaciji Nacionalna i univerzitetska-biblioteka Bosne i Hercegovine, Sarajevo
54(075.3)
LILIC, Mehmedalija Hcmija : za L razred gimnazije / Mehmedalija Lilic. - 1. izd. - Sarajevo: Ljiljan, 2001. . 127 str. : ilu8tr. ; 24 em ISBN 9958·22·087·3 COBISSIBiH·lD 9678598
Tirai: 1.000 Ministarstvo obrazovanja, nanke, kulture i spOlia Vlade Federacije Bosnc i Hercegovine rjesenjem broj UP -I- 03-38-9-2517/4 odobrilo je ovaj udzbenik za
upotrebu Strollo je zabranjello svako umnviavanje j preI:tampavanje (lvog udtbenika bel, odobrellJa iu/avQca. Neavlasteno kopiranje, ul1!lIoiav(1ltje i preJtampavaflje predstllv{ja krivicno djelo iz cl. 100. Zn/€on£l 0 autorskom pravil (SI. list RBiH br. 2192 i 13/94)_
Izdavacka kuca Tugra Sarajevo 2006.
5 emija je nauka koja nudi odgovore kako Se neki prirodni materijali koji se ne mogu koristiti, mogu preraditi u proizvode koji !judima omogucavaju kvalite-
H
tniji zivot Take S8 od kvarcnog pijeska, sode j kre-cnjaka dobiva staklo. Iz morske vade, kamena i vazduha se dabivaju plasticne mase. Iz rude bokslta
se dobiva aluminij, iz rude pirita zeljezo i sulfalna kiselina. U procesima doblvanja korisnijih proizvoda nastaju i mnogl proizvodj kojt su nepotrebni. Oni se odbacuju. Ovi prolzvodi su cesto stetni i Dpasni po Ijudsko zdravlje. Ljudi tl~ me prirodnu sredinu cine manje kva!itetnom i ugrozavaju Ijudske zivote. Hemija j8 nauka kOja nudi i odgovore sta treba uraditi da sporedni proizvodi ne postanu opasnost. Tim i drugim problernima zagadivanja zivotne sredine danas se bavi ekologija. U ekoloskim akcijama posebno js znacajno UOeSGe mladih. Aktivnosti mladih mogu biti vrlo raznovrsne. Svako moze odabrati onu aktivnost koja mu predstavlja posebno zadovoljstvo j gdje se maze isl
gurna buducnost.
U{;enici I razreda gimnazije, Clanovi eko{oske sekcije, koriste terenske laboratorije za analizu vade
7
Uvod
I
1. UVOD
I
1. i. Porljeklo naziva hemija Nazlv hemlja potice od staroeglpatske rijeei "hem'" koja znaei Egipat. Ta rijee je takode oznaeavala i vjestinu obrade metala, dragog kamenja, pravljenje lijekova, boja ltd. Ove vjestine su u Starom Egiptu bile vrlo razvi~ jene. Neke od ovih vjestina od Egipcana preuzelj su Ara~, bljani. Nazivu hem dodaH su svoj gramaticki clan al i nastao je naziv alhemija ... Arabljani su znatno usavrsili vjestine dobivanja metala i fijekova - unaprijedili su alhemiju. Kada su Arapi osvo-; jili Pirinejski poluotok, prenijeli su i dostignuca alhemije. Odalle se alhemija prenijela u druge dijelove Evrope. U XVII vijeku napuiitena je ideja alhemije, nastala js nova nauka koja je nazvana hemija.
Rijec
"hem»
kod
Starih
Eglpcana u poeetku je ImBla zna6enje «cmo". Tako se
nazi~
vafa zemija crnica u dofini Mia koja je bila izuzetno pfodna. Lju" di su vjerovali da fa zemya Ima u sebt nesta tajanstveno, nesta fT!agicno, 6ega nama na drugim mjestfma. Isla rijee "hem» se kasnije koristila
za naziv erne
iacke u ofw iii zjenice. 77me se isticala tajna koju krije zjenica
aka. Taka se rijee «hem» karisti¥ u svim sluca1'evima kada je
la
1.2. Predmet
izucavanja hemije
trebalo istaCi ne,§to posebno, nesto tajanstveno. KoriStena je
Hemija j8 prirodna nauka kOja proucava gradu, sastav i osobine tvari. TVar ill supstanca je dio materije sa ta6no odredenim fizickim i hemijskim osobinama. Na primjer, tvar je voda (HP), zeljezo (Fe), kuhinjska so (NaCI) itd. Hemija takode prouCava reakcije izmedu tvari kao i uslove potrebne za odvijanje reakcija. Predmet izucavanja hemije su tvari. Hemija kod tvari utvrduje: .. Postojanje • Mjesto i obllk nalazenja u prirodi • Nacin dobivanja iz prirodnih izvora ili nac!n vjestaekog dobivanja • Sve bitne fizicke i hemijske osobine • Mogucnost upotrebe Oa bi hemija mogla ispuniti postavljene zadatke, ve~ liku paznju poklanja proueavanju grade najsitniJih eesti~ ca tvari - aloma i molekula. Na osnovu grade atoma i , molekula, hemija objasnjava njihove osobine i njihovo medusobno djelovanje koje dovodi do raznolikosti tvari u prirodi i uzroke njihovih promjena. Kada se utvrde
da se istakne posebno umijece
uzga1'anja nekih biijaka, dobivanja keramike, baja, fijekova itd.
Materija 1'e sve sto postoji u prlrodi. Mater/fa se ispofjava u obliku tvari iii supstanci i fi-
zickog
polja
(gravitaciono,
elelctriena, magnetna poije, te topiotna, svjetlosna i drugi obli-
pi energije).
uzroci promjena, onda se maze predvidjeti ponasanje tvari pri promjeni uslova. To prakticno znael da se neka promjena tvari moze voditi u zeljenom praveu ako se obezbijede potrebni uslovi.
,
I
SI. 1. - Hemija je teorijska nauka.
8
Uvod
1.3. Hemija u svakodneynom zivotu Mnoge promjene u prirodi, industriji i domacinstvu nastaju odvijanjem hemijskih promjena, hemijskih reakdja. Sve hemijske reakcije se mogu svesti na dva osnovna tipa: hemijske reakcije spajanja i hemijske rsakcije razlaganja. Prj sagorijevanju dlVeta u peel nastaju nove tvari i oslobada se ioplota. Prlilkorn pripremanja hrane odvlja S8 niz hemijskih reakcija. Iz brasna, vade i kvasca dabiva se kruh kojl js drugacljiil osoblna od pogace koja se dobiva sarno od vade i brasna. Zagrijavanjem mesa j jajeta dolazi do bithih promjena. Iz, mlijeka S8 raznim postupcima mogu dobiti raznovrsni proizvodi; kiselo mlijeko, jogurt, sir, maslac ltd. U organizrnu covjeka i zivotinJa hrana se varenjem pretvara u druge tvari od kojih organlzam stvara tkiva i sokove. Proces disanja je takode hemijski proces. Moze se reci da je zivot beskonacan niz hemijskih reakcija. Po pres1anku zivota hemijske r~akcije se nastavIjaju, !vari od kojlh je organlzamsaclnjen se rnljenj". U blljkama S6 takode odvijaju hemljske reakcije. Blljke iz zemljista uzimaju anorganske tvari od kojih pomoc:u sun6eve svjet!osti fotosintezom stvaraju potrebne organske tvarL U industriji se jz sirovina (polaznih tvari) hemijskim reakcija dobivaju proizvodi. Na primjer od masti i sode dobiva se sapun. Iz krompira se dobiva skrob, a iz skroba etanol. Iz kamenog uglja se dobiva svjetleCl plin, arnonijak, katran. Iz I~atrana se dobivaju boje, lakovi, hemikalije za fototehniku. Hemijske promjene su praeene izdvajanjem energije koja ima raznovrsnu primjenu. Toplotna energija se koristi za zagrijavanje, ali S8 maze koristiti i za mehanicki rad. Sagorljevanjern benzlna dobiva se energija kojorn se pokretu automobili. Izdvojena energija se ko' rlsti I kao svjetlost: parafinske I druge svljete, petrolejke itd. Kod galvansklh elemenata I akumulatora se hemlj· ska eJiergija pretvara u e!ektricnu struju. Iz navedenog se moze zakljuciti da se mnoge hemijske promjene u prirodi desavaju kontrolom Ijudi. Potrebno je te promjene sto terneijitije upoznati da bi se njima ovladalo i moglo koristi za dobrobit covjecanstva.
m jednaCme nemusKe reE, 2 V(CI )
2 InO )=-.--,M(KIV. 4 5 Vm
mCHC!) = 16 V(Cf')M 5 Vm : Potrebno fe 282a KMnO 51. 2. - Hem/fa je egzaktna nauka Pored teorijskog objasnjenja u hemiji se koristi i izracunavanje.
81. 3. - Hemija je eksperimentalna nauka. Sve sto se teorijski objasni i racunski potvrdi, mora se i eksperimentalno dokazali.
Sf. 4. - Rezultati do kojih se dode u faboratoriji se koriste za industrijsku proizvodnju. Na primjer, od krecnjaka sode i kvarcnag pijeska dobiva se stakfa.
9
1.4. Hemija i druge prirodne nauks Promjene na tvarima mogu biti razli6ite, ali su povezane sa hernijskim prornjenama. Te druge promjene prou6avaju druge nauke: flzika, biologija, medicina, farmacija, agronomija ltd. Te promjene povezuju hemiju j druge nauke I zajedno daju objasnjenja svih oblika promjena tvarL Neke promjene tvari su takve da ih je tesko odvojiti pa ih proucavaju posebne granicne nauke kao sto su: mediclnska blohemlja, molekularna blologlja, geohemija ltd. Nauke kao S10 su: medicina, farmacija, poljoprivreda, sumarstvo, svoj razvoj zasnivaju, pored ostalog, i na dos· tignuCima hemije. U ljudskim, zivotinjskim i biljnim organizmima odvijaju S8 hemijski procesi prflikom disanja, metabolizma, djelovanja lijekova, iotosinteze itd. . Hemija je pratilac mnogih grana industrrje kOje koriste njena dostignuea za dobivanje kvalitetnijih i jeftinijih proizvoda. Hemijske laboratorije se koriste za kontro!u sirovina i proizvoda u gotovo svim granama industrije. Hemija je nezaobilazna u rjesavanju pmblema zastite iivotne sredine. Hemija proucava siroko podrucje promjena tvari, pa se U okviru hemije javlja potreba uze specijalizacije. Oijeli se na opeu, anorgansku, organsku, analiticku, biohemiju, fllicku hemiju ltd.
Sf. 5. - Podjela nauka 1,5. Naucne metode Nauke se mogu slikovito predo
Oa bi hemija kao nauka mogla odgovoriti na pitanja koja joj se postavljaju, mora slijediti naucne metode. To su strege metode jer odgovori moraju biti istiniti. Naucne metode su opee i vrijede za sve nauke, ili posebne, jer svaka nauka ima svojih posebnosti. Naucne metode imaju sljedeCi razvojni put: • Prikupljanje podatal~a iii cinjenica koje se odnose na odredeni problem I
staviti kao neka velika zgrada
u kojo) fma mnogo prostorija. Svaka ad tih prostonja predstavlja jednu ad naukR Izmeau prostorija nema vrata.
Do 1900. godine bifo je malo profesionalnih nau(;nika. Do fada fe nauka Ima malu vainost u drustvu. Razvojem naucne revo/ueije, vainost nauke je bitno paras{a. Zbog toga,
a i zato sto
je naueni rad mnago zanimfjivi-
ji i uzbudfjiviji, broj prafesionafnih nauenika se veoma povecao. Izracunata je da je ad svih nauenika kaji su Ikada livje/I, devet desetfna iivi f radi u nase vrijeme.
Uvod
10
$
@
11
Apsolulno eisle tvari se ne mogu dobil!, pa se hemija zadovoljava tz. hemijskom cistocom tvari. Hemijska
Radna hipoteza iii model provjerava se koristenjem potrebnih proracuna, a posebno eksperimentalno. Eksperimentalna provjera mora bitl razumljiva i
6istoca je takav stepen cistoce tvari, kada se u nekoj tvari raspolozivim metodama ne moze dokazati prisus-
tvo druge tvari. Za odvajanje tvari u hemiji se koriste razlicile melode, a znacajnije su:
taje teorija. Teorija se mora uklapati u sve do tada poznate zakonitosli uz uzajamno dopunjavanje i
SI.7. - Tarionik sa tuckom
objasnjenje,
• Dostignuta teorija iii zakonitost mora bitl upotrebljiva, mora Imati vrijednost koja se potvrduje kod pre-
dvidanja novih podataka iii einjenica. Razvojni put naucnih metoda mora se postovati, ali se mora ostvariti jedinstvQ eksperimenta, ideje, stvara!acke vjestine i maste. Kao lIustracija primjene naucnih metoda moze se uzeti primjer otkrica zakona hemijskog spajanja. Zakoni su slijedili jedan iz drugog, da bi se na osnovu njih doslo do novog saznanja tearije 0 atomima. To ce se detaljni-
1.7.1. Filtriranje iii cijedenje 51. 6. -Istraiivacki rad je popu~ laran kod om/adine. Posebno interesovanje i uspleh imaju rn/ad! u oblasti eka/agije.
Demonstracioni eksperiment
je obraditi u sljedecem poglavlju.
j.!t Podjela Ivari
Tvari iii supstance
Radi lakseg izucavanja tvari, hemija ih dijeli prema s!ozenosti na proste tvar! iii elemente i slozene tvari iii spojeve i smjese. Element! su najjednostavnije tvari koje se ne mogu
dalje razlagati. To su: cink (Zn), aluminij (AI), sumpor (8), karbon (C) i drugi. Elementi su sastavljeni od aloma iste vrsts. Spojev; iii jedinjenja nastaju hemijskim spajanjem e!emenata. Elementi prj tome gUbe svoje osobine i osobine spojeva su drugaeije od osobina elemenata iz kojih su nastali. 8pojevi su: karbon(IV)-oksid (C02 ), magnezij-sulfat (MgS0 4 ), ferum(lIl)-hlorid (FeCI3 ), natrij-hidrogenkarbonat (NaHC0 3 ) itd.
Filtriranjem S9 razdvajaju tvari ako su u smjesi u ra~ zlicitom agregatnom stanju (6vrsto j tecna). Smjesa cvrste j teene tvari propusti se kroz filter-papir, kroz. Cije pore prolazi tecnast-filtrat, a na filter-papiru zaostaje cvrsta tvar U obliku taloga:
/ \
srnjese
ciste tvari
I I \1
homogene spojevi elementi
heterogen!
Smjese nastaju mehanickim mijesanjem dviju iii vise tvarL Te tvari zadrZavaju svoje osobine, pa osobine smjese zavise ad osobina i udjela tvari (komponenata)
anorgansl<.i
Illetali
organski
nellletali
U tarioniku (SI.7) usitniti malo krede i pomijesatisa jednom kasikom kuhinjske soli. Smjesu prenijeti u s'taklenu casu od 100ml i dodatj aka 30ml destHavane vode. U vodi se kuhinjska so rastvara, a kreda se ne rastva Kruino izrezani filter~papir saviti dva puta, tako da kada se otvori ima oblik kupe. Filter papir staviti u lijevak i nakvasiti destilovanom vodam da prione za zido~ ve lijevka (SI. B). Ucvrstiti lijevak za stativ, a ispod fijevka staviti Cis~ tu casu taka da /ijevak grJi6em dodiruje unutrasnji zfd Smjesu krede soli j vade izlijevati niz stakient stapie (SI. 9).
1.7.2. Destilacija
T vari se u prirodi vrlo rijetko nalaze bez primjesa. A
nafte: benzin, petrolej, dizel-gorivo ltd. Oestilacija se ko-
da bi se doslo do pouzdanih zakljueaka u proueavanju
risli i za dobivanje jedne teenosli iz raslvora cvrslih Iva-
tvad, one moraju biti eiste, ne smiju imati primjesa.
ri. Na primjer, dobivanje destilovane vode.
51. 6.8. - PodjeJa tvari ifi supstanci
Pripremanje fifter-papira
Na filter papiru ostaje kreda u obliku taloga. Teenast iii tilirat sadtii u sebi rastvorenu kuhinjsku so. Upariti filtrat i gotovo do suha na vodenom kupatilu, a onda ahladiti.: ~ Hlaaenjem se izdvajaju kristali kuhinjske soli.
1.7. Razdvajanje tvar;
obradiva zemljiste, vada za pice ltd.
~
case.
DestHacija se koristi za razdvajanje te6nosti koje su u snljesi, a raz!ikuju se u vrijednosti tacke kljucanja. Zagrijavanjem smjese prvo isparava tecnost nize tacke kljucanja i tako se odvaja. Dobivene pare se h!ade i do-
koje ulaze u saslav smjese. 8mjese su: vazduh. pijesak.
Sf. 8.
biva se eista teenost. Na ovaj nacin sa dobivaju derivalj SI. 9. - Filtriranje
13
Uvod.
12
Pitanja za ponavljanje Pripremiti aparaturu kao na slici 4. U balon za destifaciju u/itl destifovane vode Iz vodovoda, dodati malo kuprum{J1)-suJlata (CuS04), voda se oboji plavorn bojam. U smjesu dadat; malo staklenih perli radl ravnomjernijeg kljucanja. Pustlti vodu kroz Liblgovo (Liebig) hladiJo polako zagrijavat! balon preko azbestne mreiice. Kada voda prokljuca, aCitati temperaturu na termometru. Pare nastale kljucanjem vade se kondenzuju I Iz hladnjaka kaplju blstre kapl destilovane vade. Ostate primjese ostaju u baJonu.
A • Zaokruzili slovo ispred tacnog odgovora
a) Grcke
b) Eglpta
2. Porijeklo rijee; alkohol je iz:
a) Egipta
b) Gr6ke
3. Filtriranje je: a) reakcija sinteze S/. 10. - Oesti/acija vade
b) reakcija analize
c) Arabije c) Arabije c) razdvajan}e tvari
4. Hemljsld element! su: a) natrlj-hldrogenkarbonat b) aluminij c) sumpor d) lerum{IIJ)-hlorld
e) karbon{IV)-oksld
f) cink
B - Zaokruziti tacne odgovore
1.7.:1. Sublimacija Neke tvari kao sto su: sumpor, jod, naftaien, kamfor ltd., lmaju osobinu da prj zagrijavanju prelaze direktno u gasovito stanje. Svaka tvar ima tacno odredenu vrijedoost sublimacije. To se koristi za njihova odvajanje od drugih tvarL Zagrijavanjem, takve tvari na temperaturi sublimadje prelaze iz cvrstog u gasQvito stanje i tako S8 odvajaju od ostalih tvar; koje zaostaju. Pare se hlade ; pri tom 1akode subHmuju, prelaze jz gasovitog u cvrsto agregatno stanje.
1. Porijeklo rijeCi hem je iz:
5. Tvar iii supstanca je dio materije:
da
ne
6. Disanje organ;zama je hemijski proces:
da
ne
7. Ene/gija nastaje pri hemijskim promjenama tva/t
da
ne
8. Pri nastanku smjesa odvijaju se hemijske promjene:
da
ne
9. Sublimacija je hemijski proces:
da
ne
C - Dopuniti prazna mjesta
SI. 11. - Sublimacija
10. Hemija kod tvari utvrauje: • Postojanje • Mjesto 1_ _ _ __
e· NaCin dobivanja iz
1_7.4. P,,,krislalizac:ija iii nacin. _ _ __
Neka tvar A, koja sadrii manju kolitinu primjesa tva~ rf B, C ... rastvara S8 u sto je mogu6e manjoj kolicini vru6eg rastvarata. Hladenjem iz rastvora luistalise sa· rno tvar A, dok S8 primjese B, C ... zadriavaju u rastvoru. lzdvojeni kristali se odvajaju Hltriranjem. Po potrebi S8 posIupak ponavlja vise puta uz upotrebu 6istog ras-
a
tvaraca, Postoje i mnoge druge metode za pre6iscavanje u hemiji i ucenici 6e ih upoznatL
c
b
" Sve bftne
• o - Spojiti iijevu i desnu stranu 11.
d
Sf. 12. - Prekristafizacija
a) fotosinteza b) clnk c) ferum{IIJ)-hlorld d) vazduh e) destilacija
Napomena:
f) element g) Ilzicka promjena Nsmjesa I) spoj j) hemijska promjena
ai bI ci dl eI
Svaki lacan odgovor vrednuje se sa jedn;m bodom.
Gcjena se odreauje na osnovu jednaCine: oclena=fJ-· 5 N - ostvareni bra} bodova; No - moguc; bro} bodova
o
15
14
2,2. Zakon
2. ZAKONI HEMIJSKOG SPAJANJA Covjek je paceo svjesna koristiti hemijske reakcije on~ de kada je naucio koristiti vatru. Pomo6u vatre mogli su se neki prirodni materijali pretvoriti u proizvode kaji su se k
2.10 Period alhemije Znacajniji rezuitati koristenja hemijskih reakcija za dobivanJe nekih proizvoda ostvareni su u periodu alhe~ rnijs. Smo.tra S8 do. je alhemija nastala u starom Egiptu eke: 250. godine prije nove ere. Slar; Egipcani su poznava!i vjestine dobivanja mno~ gih vainih proizvoda. Neke od tih vjestina od Egip6ana preuzeli su Arabijani. Oni su unaprijedili alhemiju. Iz tog periodD. poticu neki nazivi koji se j danas koriste (na primjer ~ alkohoi). Arapi su ideju i dostignu6a a!hemije preniJsii u drugc dijelove svijeta. Alhemija 58 poseba razvi~ jala od Hi do XVU vijeka. Aihernicari su vjerovali da se sv! metali magu pretvo~ riti u ziato, sarno je potrebno otkriti "kamen mudrosti". To su neks iRjne reakcije kaje treba otkriti. Takode su
smatrali do. postoji "eliksir zivota" proizvod koji se mo~ ze dobiH nekirn jos nepoznatim reakcijama. "Eliksir zjvo~ t2" j8 iijek kojim 5e Hjece sve bolesti i obezbjeduje vjecna rnladost. Alhernicari nisu poznavah sastav tvari i zakone promjen2, tvaii. Za svaki neuspjeh krivi!i su sebe, smatra!i su aa inlaju propusta u svom radu. Neke postupke su ponav~ Ijali bezbroj puta zbog cega su mnogi alhemicari postali wlo dobre zanaUljc. Usavrsili su metode destilacije, talo~ zenja, upamvanja, dobivanja j bajenja stakla ltd. No. stecenirn iskustvima alhemije postav!jeni su temalji moderne nauke ~ hemije. Za modernu hemiju su posebno znucajni zakoni hemijskog spajanja. Engles!i naucnlk Bo]1 (Robert Boyle, 1627,1691) je ut"m"ljl"3c modeme hemi]e, Radio je na odvajanju he, mije ad rnedidne i drugih nauka. Smatrao je da se hemija mora bav!t! probiemom objasnjavanja sastava materije. Traiio je de hemicari abjasnjavaju svaje eksperimente, da koriste vagu. Uvea je u hemiju pojam eiementa.
81. 13. - Alhemijska iaboratorija
fdeje a/hem/cara bile su vr/o primamljive za mnoge vladare u srednjem vijeku, pa $U poznatij/m alhemicarima obezbjedivali sve potrebne usfolfe za njihov rad, Uiivalf su takode i mnoge povlastice. Obecanja alhemicarl nisu mogJi fspuniti, pa su mnogf stradalf.
J
0
i
odrzanju masa
!
Francuski naucnik Lavoazije (Antoin Laurent Lavo~ isier. 1743,1794) je u svom radu koristio vagu. Odrecli, van je masu tvari prije i poslije hemijske reakcije. Posebno se bavio reakcijama sagorijevanja. Spa!jivanjem fostora dokazao je da se povecava masa dobivenog proizvoda. Zagrijavanjem (przenjem) opiljaka bakra dobio je proizvod koji je imao vecu masu. SHena je bilo i kada je zario opiljke zeljeza na vazduhu. Ovim i mnogim drugim reakcijama sagorijevanja po~ kazao je da je sagorijevanje spajanje elemenata sa oksi~ genom iz vazduha iii kako se tada nazivao "zivotni zrak". Nastajali su oksidi koji su imall vecu masu oego elementi koji su sagorijevali. Te hemijske reakcije sada mozema napisati sljedecim hemijskim jednaeinama:
2Cu + 02
-7
1
! I
Ii
~
I Lavoazije
Lavoazije je svojim radovima
2CuO
Mnogim reakcijama sagorijevanja u zatvorenim po~ sudama, pokazao je da se masa tvari tokom sagorijeva~ nja ne smanjuje. Na primjer, sagorijevao je svijecu pod staklenim zvonom (SL 14). Produkti sagorijevanja su OS~ tali pod staklenim zvonom. Masa se nije mijenjala. Vaga je osta!a u ravnotezi lako je sagorio dio svijece, sto iz~ g!eda kao da je nestalo mase. Do istih zak!jucaka d~sao je proucavanjem i drugih hemijskih reakcija, kao sto su reakcije alkoho!nog vrenja i druge. Sva ta svoja saznanja formuHsao je 1789. godine u Zakon 0 odrzanJu mase koji glasi:
opvrgao f/ogistonsku teoriju, po kojoj sve zapaljive tvari sadrie ffogiston "vatreni mat-ert·· jal", Kada tvar sagorijeva, smatrala se, flog/stan iz nje odlazi u vidu piamena.
Ukupna masa tvari dobiven!h u hemijskoj reakcf~ j! jednaka je ukupnoj masi tvari kaje su stupile u hemijsku reakciju.
Bojl
,I
Pored pomenutog, Lavozij~je mnogim drugim otkrici~ ma dao veliki doprinos razvoju hemije. Dokazao je da je voda spoj hidrogena i oksigena, do tada se smatralo da je voda elemenat. Prvi je naplsao hemljsku jednaclnu reakclje alkoholnog vrenja, pretvaranje g!ukoze u eta no!. Uveo je nazive kiseli~ na prema njihovim solima (sulfatna kiselina, nitratna kiseli na ltd). M
Sf. 14. " Sagorijevanje svije6e pod staklenim zvoom
16
,~
.r
Prvi je uvea nomenklaturu (nazive) eiemenata, na primjer, naziv hidrogen izveden je iz grckih ri,ied hidor ~ voda i genae - stvaram.
Na primjer, zeljezo i sumpor se spajaju u pomenu tom omjeru 7:4, ali se mogu spajati i u omjeru 7:8 pri cemu nastaje spoj (Fe8,): w
Lavoazije se bavio i rjesava~ njem mnogih prakticnih problema. Na primjer, usavrsio je fa brikaciju baruta i time znatno doprinio pobjedi Francuske revo/ucije. lako je Lavoazije jedna od najH
Demonstracioni eksperiment U jednu epruvetu sa cepom uliti 1-2ml rastvora natrij-sulfida (Na2 S). U drugu epruvetu, takocfe sa cepom, uliti 1m! rastvora plumbum(II)-nitrata [Pb(NO;)). Zacepili epruvete i izvagati. Poslije loga iz prve epruvete dadat! u drugu oko 1m! rastvora Nastaje emt talog. Panova zacepiti obadvije epruvete ; izvagafi. Masa se nije promijenifa.
znacajnijih licnosti u svjetskoj historiji, revolucionarni sud ga je osudio na smrt. Giljofiran je
-» Fe8 Fe + 28 -» Fe8, Fe + 8
Fe: 8 = 7: 4
(1x4)
Fe: 8 = 7: 8
(2x4)
Do istog zakljucka je dosao i kod proucavanja spa
H
janja karbona i oksigena:
-» CO2 2C + 0, -» 2CO C + O2
8.5.1794. godine.
0:C=8:3
(1x3)
0:C=8:6
(2x3)
Prilikom spajanja nitrogena (N) i oksigena (0) nastaje vise oksida, pri cemu se N i 0 spajaju u razlicitim
2.3. Zakon stainih omjera masa
omjerima masa:
Proucavanje hemijskih reakci.ja i{oje je zapoceo Lavoazije prihvatili su mnogi naucnici tog vremena. Jedan od njih je
i
francuski naucnik: Prust (Josef Luis ProUSI, '1755-182(-),) Prust je preciznim IYljerenjem je ulvrdio do 58 pri sagori-
Oksidi nitrogen ~ ForfTILJla N:O Nitrogen(I)-oksid
f~···-·-
Nitrogen(II)-oksid : ~,.----Nitrogen(III)-oksid
jevanju 3 masena dijela karbona spaja sa 8 masenih dije!o· va oksigena, Danas to mozemo napisati na sljedeCi naGin:
i
Fe: S:;;;: 7: 4
Na osnovu ovih j mnogih drugih real
rna maS8i, aka
sta~n!m
14 : 16
2x8
N 20 3
14 : 24
3x8
N f f i - 3 2 4x8 ----,;--N,05 14: 40 5x8 :- - - , -.. ---.. _----I abela 1. - Masem omJen N IOU oksldlma Nitrogen(V)-oksid
-
Spajanjem zeljez3 i surnpora utvrdio je da S8 spajanje vrSi tako sto S8 7 masenih dijelova zeljeza (Fe) spaja sa 4 masena dijela sumpora (5). Moze se napisati: FeS
1x8
NO
~----~.--
-j-
14 :8
iNiirogen(IV)-oksid
I
c: 0:;;;: 3: 8
Fe + S
---~.--.~--
N,o
om1eri-
1st! spo1.
2.3. Zakon umnoienih omjera mas" Mijenjanjem uslova za odvijanje hemijskih reakcija, en-
gleski naucnik Dalton (John Dalton, 1766-1844) je zakljuCia da se pojedini elementi mogu spajati i u razlicitlm ma senim omjerima i da pri tom nastaju razliCiti spojevi.
H
Prust
Dalton je sa bratom osnovao skolu u kojoj je LI sa 12 godina po6eo raditi kao uCitelj. Bic je dan fifozofskog i kn/iievnog kluba u Mancesteru. Jedno od prvih njegov;h predavanja u tom drustvu bilo jr posvecena manJkavosti vida u vezi sa bajama, od 6ega je i sam bolov8o. Danas je taj nedostatak poznat
pod nazivom daltonizam.
_
l\Ia osnovu ovih reakcija, naucnik Dalton je 1802. godine dosao do Zakona umnozenih omjera masa, koji glasi:
ProuCavanjem reakcija sagorijevanj£) pod staklenim zvonom. Prust je utvrdio da pod veCim stakfenim zvonom sagorijeva vise svijece, a pod manjim staklenim zvonom sagorijeva manje svijece. Prust je to objasnio na sljedeCf natin: ka rbon (C) iz
Akn spajanjem dva hemijska elementa nastaje vise razi!citih spojeva, onda razlicite mase jednog B:iementa koje sa spajaju sa istom masom drugog eiementa stoje U omeru prostih cijelih brojeva.
svije6e moze sagor/jevat; sarno dok postojl oksigen (OJ u vazduhu. Pod veCim staklenim
Njemacki naucnik Rihter (Jeremias Benjamin Ric-
zvonom fma vise oksigena i vj~ 5e sagorijeva svijece. Pod ma~ njim staklenim zvonom ima manje oks/gena pa 6e i manje sagorijevati svijece.
Dalton
2.5. Zakon spojnih omjera masa
Aka se obrati painja na omj(~re masa u Kojima se spajaju Fe i S, onda se uocava da se spajaju, pri nastankLi FeS (l omjen 7:4, a pri nastanku FeS2 11 omjeru 7:8, gdje je 8 umnozak masenog udjela 4 f broja 2. 1st! je zakljucak i kod drugih primjeI
ra (Tab. 1). hter) i svedski naucnik Bercelijus (Jon Jakob Berzellius, 1779-1848) su nezavisno jedan od drugog proucavall hemijske reakcije razlicitih tvari, a dosli su do istih rezu!tata na osnovu kojih je formulisan Zakon spojnih omjera masa. Pojednostavljeno se njihovi radovi mogu sazeti u sljedeCim primjerima:
19
18 2.6. Daltonova teorija atoma
Karbon (C) I hldrogen (H) se spajaju u omjeru masa
3:1 Zakone hemijskog spajanja koji su nastali krajem XVIII i pocetkom XIX vijeka objasnio je engleski naucnik Dalton teorijom 0 atomima 1808. godine. Dalloova teorija aloma moze se sazeti u 4 osnovna postulata (Iat. postulare - tvrdnja, pretpostavka koja je sama po sebi tako oeita da je ne treba dokazivati):
C:H=3:1
C + 2H2 -7 CH 4
Okslgen (0) I hldrogen (H) se spajaju u omjeru masa
8:1 0:H=8:1 Aka S8 i masen! dio H spaja sa 3 masena dijela C i 8 masenih dijelova 0, onda S8 C i 0 moraju spajati U omjeru masa 3:8. To je eksperimelltalno i potvrdeno hemijskom reakcijorn spajanja karbona i oksigena:
C + O 2 -7
1. 2. 3.
C:0=3:8
CO 2
18to S8 ponavlja aka 58 ova tri elementa spajaju sa neklm cetvrtlm elementom, na primjer, hlorom (CI):
4.
a ne 14,3 iii 36,8 vagona. 8erce/ijus
H : CI = 1 : 35,5
C : CI = 3 : 35,5
o : CI = 8 : 35,5 Svi elementi reaguju
U
omjeru istih masa:
H : C : 0 : CI = 1 : 3 : 8 : 35,5
Na osnovu bvih i mnogih drugih slicnih rezultata, 1789. godine formulisan je Zakon spojnih omjera masa koji glasl: Mase dvaju elemenata koje reaguju sa istom masam treceg elementa reaguju i medusobno, a isto taka i sa masom nekog cetvrtog elements. Mase elernenata s kojima oni ulaze u medusobne hemijske reakcije nazivaju S8 spojne mase iii raniji naziv ekvivalentne tezine. Ovaj zakon S8 moze formulisati i na osnovu spojnih masa na sljedeCi nacin:
Element! se medusobno spajaju u omjeru njiho~ vih spojnih masa.
Atomi su realne, veoma sitne cestice tvari koje se ne mogu dalje dijeliti prl hemijskoj reakciji. Atomi istog eiementa su isti i jednaki su po masi. Atomi razlicitih elemenata imaju razlicite osobine i razlicite ma.se. Hemijski spojevi nastaju spajanjem eiemenata.
Kada isti elementi grade vise spojeva, onda u tim spojevima postoje razliciti omjeri atoma, Ti atomi mogu bitf samo u omjeru prostih cijefih brojeva, kao sto se U druslvu maze biti sa 3 iii 8 odnosno 15 osoba, a ne sa 2,7 f1i 8,4 osobe. Ista tako lo/wmo" tiv[-i moze vuCi 12 iii 27 vagona,
Spojne mase (ekviva/entne fetine) dobivaju se kada se relativna atomska masa podJjefi sa va/encJjom. Aka S8 uzme spojna masa hidrogena kao jedinicna vrJjednost, da je jednaka 1, onda je spojna masa karbona 3, oksigena 8, hfora 35,5.
Prihvatanjem Daltonove teorije 0 atomirna paeel) su se rjesavati na pravi natin mnogi problemi savremene hemije. U toku hemijske reakcije ostaje ish brej atoma. Ako 58 ne mijenja broj atoma, ooda se ne mijenja ni masa, sto objasnjava Zakon a odrzanju mase (2.2). Ako u sastav nekog spoja uvijek u[aze lsti atomi, onda moraju i njihovi omjeri masa biti isti,Sto objasnjava Zakon stalnih omjera masa (2.3). Aka se atomi spajaju u omjeru prostih cijelih brojeva, onda su i njihove mase U omjeru prostih cijelih brojev3, time se objasnjava Zakon umnozenih omjera masa (2.4). Iz Daltonove teorije 0 atomima poticu i prva saznanj2 0 relativnim atomskim masama (atomskim tezinama)" Dalton je posao od toga da je atom hidrogena (Hi najmanje rnase, pa je to uzeo kao jedinicu za odredivc' nje masa ostalih atoma. Dalton je uvea oznake za pojedine elemenle (S!. i 5).
8 hidrogen Q) foslor 0 oksigen EEl sumpor CD nitrogen 8 hlor 0 karbon ® cink
(~
\.~!
bakB.!
{" h/
olavo
@
srebro
CD
zeljezo
Sf. 15. - Oznake nekih efemenata po Oaftonu
Darton je napravio gresku kod odredivanja reiativne atomske mase oks/gena. Greska je po" s/jedica njegove pretpostavke da se voda sastoji ad jednog atorna hidrogena (H) i jednog atoma oksigena (0). Na osno~ vu toga je zakljuCio da se H i 0 spajaju u omjeru
10:0= 1 :8, odnosno relathma afomska rna" sa oksigena je 8, sto je netacno, Zbog te greske pojavila se gresica kod svih atoma koji se spajaju sa oks/genom, odnos/lo, aje su relativne atomske mase odredene prema oksfgenu.
20
21
Koriste6i oznake za elemente, Dalton je uvea i mule za hemijske spojeve (SI. 16).
CX) voda
CD karbon(II)-oksid
CD
CCD
bakar(11)-9ksid
bakar(t)-oksid
crvenl
crveni
for~
CCD karbon(IV)-oksid
~
sumpor(IV)-oksid
SI. 16. - Daftonove formule nekih spojeva U formulama je naznacen kvalitativni i kvantitativni
sastav. Teorijom 0 atomima, Dalton je postavio osnovu za dalle izucavanje i mnoga otkri6a koja su kasnije uslijedila.
2.7. Zakon prostih zapreminskih omjera Francuski naucnik Gej-Lisak (Gay·Lusssac, 1778· 1850) j8 proucavao zakonitosti spajanja gasova. Do Zakona prostih zapreminskih omjera dosao je na osnovu reakcija koje su ilustrovane primjerima na slid 8. Spajanjem 1 zapremine hidrogena i 1 zapremine hlora dobio je 2 zapremine hidrogen-hlorida. U reakciji spajanja hidrogena i oksigena, 2 zapremine hidrogena i 1 zaprem~ ina oksigena (ukupno 3 zapremine) daju 2 zapremine vo· dene pare. U reakciji nastanka amonijaka, spajaju se 3 zapremine hidrogena j 1 zapremina nitrogena ukupno 4 zapremine, a nastaju 2 zapremine amonijaka. Na osnovu ovih reakcija Gej-Lisak j8 1808. godine formulisao Zakon prostih zapreminskih omjera, koji 9lasi:
Zapremine gasova koji stupaju u hemijsku reakciju ! zapremine gasova nastaiih reakcijom medusobno se odnose kao mali cijeti brojevL
2.8. Avogadrov zakon Svedski naucnik Bercelijus (Jons Jakob Berselius, 1779·1848,) je eksperimentalno dokazao da iste zapremine gasova (pri istoj temperaturi i pritisku) imaju isti braj cestica. Ako se primijeni ovaj dokaz, onda se Daltonovom teorijom ne moze objasniti Gej-Lisakov zakon.
Daltonova ideja 0 oznakama elemenata je prihvacena u hemiji. Kasnije su umjesto ovih oznaka uvedeni simboli elemenata koji se danas koiiste. Simboli elemenata daju se prema latinskim nazivima elemenata. Uzima se PNO slovo latinskog naziva, na primjer, latinski na-
-1 zapremina (hlor)
1 zapremina (hidrogen)
'
~ .'
v'
/
2 zapremine (hidrogen-hlorid)
ziv za karbon (ugljik) je carboneum, pa je simbol C. Ako vise elemenata imaju nazive na latinskom jeziku koji poCinju sa istim slovom, onda se uzima prvo i neko karakteris ticno slovo, Na primjer, latinski naziv za bakar je cuprum, pa je simbo! Cu, za kadmij je cadmium I simbo' je Cd, za cezij cesium j simbol je Cs itd.
1 zapremina
2 zapremine (hidrogen)
2 zapremine (vodena para)
(oksigen)
N
~.···I05~(1
+
/'
~.
1 zapremina (nitrogen)
3 zapremine (hidrogen)
Sf. 17.
N
\...}-)
_ _1/
2 zapremine (am~nijak)
Spajanje gasova po zapreminama
Naime, po ovom zakonu dolazi do smanjenja zapremine gasova u toku hemijske reakcije, a time se smanjuje j broj cestiea (atoma) gasova koji reguje. Ovu dilemu je razrijesio talijanski naucnik Avogadro (Amadeo Avogadro, 1776·1856), teoriJom 0 molekulirna gasova. On je objasnio da cestiee gasova nisu nezavisni atomi, nego grupice cvrsto povezanih atoma, koje je nazvao molekulirna. Ako se primijeni ova teorija na Gej-Lisakov zakon. onda se dolazi do sljedeceg objasnjenja: iii Kod spajanja hidrogena i hlora, od dvoatomskih molekula prije reakcije, nastaju dvoatomski molekuIi gasa poslije reakcije (81. 17). Obzirom da S8 ne mijenja velicina molekula, ne mijenja se ni broj molekula, pa je zapremina ista. To danas mazema predstaviti hemijskom jednacinom: 2HCI
Avogadro Molekuii mogu biti sastavijeni od veceg broja atama. Molekuli elemnta saCinjeni su ad islil? aforna, a molekuff spoja sastavljenl su ad razliCitih aloma. U jednakim zapreminama razli6itih gasova nalazl se isti braj mo/ekula aka su Isti uslovl, aka je ista temperatura i priUsak.
23
22 •
2H2 + 02
•
c ~ Na osnovu Zakona umnoienih arnjers mass dopuni:
Kod spajanja hidrogena i oksigena, od dvoatomskih molekula hidrogena i oksigena nastaje troatomski molekul vade (SL 8). U ovoj reakciji od ve~ 6eg broja manjih molekula nastaje manji broj ve6ih molekula. Zbog smanjenja broja molekula smanjuje S8 i zapremina. Broj atoma ostaje isti. Jednacina reakcije je: ~
11.
2H20
Kod spajanja hidrogena i nitrogena (81. 8), od dvoatomskih molekula hidrogena i nitrogena nastaje cetveroatomski molekul amonijaka. Od veceg broja manjih molekula nastaje manji broj vecih molekula. Smanjuje se broj molekula, a time zapremina, dok broj atoma ostaje istL
Avogadro je teorijom 0 molekulima gasova atk/onto mnoge dileme j nejasnoce U hemiji, posfije 6ega je usfijedio niz vr{o znacajnih otkrica j objasnjenja. Avogadro fe posebno posvetio painju odreaivanju j izraiavanju masa najsitnijih cestica tvari, Nemjerljiv je njegov doprinos u rjesavanju problema f poje~ dnostavljenju izra6unavanja u
CO
O:C=8:
CO2
O:C=
Np
N: 0= 14:
'6
NO
N:O=
N02
N: 0 = 14.
N2 0 S
N:O=
: 16
. 40
D - Spojiti fijevu i desnu stranu
f) Teorija o· mofekufima
a)i~
b) Dalton
g) Atoms/(a teorija
b)i~
c) Avogadro
fI} Spojne mase
c)i~
d) Rihter
i) Zal
d)i~
e) Gej-Lisak
j) Zakon sta/nih omjera masa
12. a) Prust
hemiji.
Pitanja i zadaci: E - Dopuniti receni;;;e:
A ~ Zaokruiiti slovo ispred tacnog odgovora
13. Avogadro }e tvorac teorije 0 mofekulima pfinova
1. Covjek je svjesna paceo koristiti hemijske reakcije kada je nauCio koristiti: a) vodu
It
c) vatru
b) vazduh
cestice pJinova nisu nezavisnf atomi; nego _ __
2. Gilj alhemicara je bio da otkriju: a) e/emente
• molekuli elementa sa6injen! su ad
c) kamen mudrosti
b) spojeve
• molekuli spoja sastavljeni su ad ____ ~_, ____________ _
3. Bojl je od hemicara tratio da se bave prob/emom: a) medicine
b) sastava materije
4. Za e/emente js Dalton uveo: a) simbole
5. Avogadro ie tvorae teonJe
0:
• u jedakim volumenima raziicitih plinova nafazi se ist! _ _ ~.~ _____ _
c) poljoprivrede
a) simbolima
b) oznake
.. __ ~ aka
c) va/enciju
b) mofekulima
c) elementima 11.
B
~
Zaokruziti tacne odgovore
6. Prust je tvorae atomske 1'eorije
ne
7. Avogadro ie uveo formule za spojeve
da
ne
8. Lavoazije je opovrgnuo flogistonsku teoriju
da
ne
9. Gej~Lisak ie tvorae teorije 0 molekuJima
da
ne
da
ne
10. Dalton je uveo oznake
za elemente
Gej~LisakO\'
Volumeni
da
ie isla temperatura i pritisak.
zakon prostih volumnih omjera gfasi:
____
u plinov8_____.
se odnose kao _
_______________ koji ..
25
Molarne velicine
24
3. MOlARNE VELICINE 3.1. Velicine koje odreduju stanje gasa MolekuH gasova (plinova) su u neprestanom kretanju. Aka molekuH gasa medusobno ne uticu jedan na drugog, aka su potpuno nezavisni onda su to idealni gasovi. Mnogi gasovi imaju molekule koji odredenim silama djeluju jedni na druge, postoji zavisnost medu molekulima. To utiee na stanje i osobine tih gasova. Ovakvi gasovi nazlvaju se realni gasovi. Zakonltosti ponasanja gasova, koje ce se pom'lnjati, odnose se na idealne gasove. Stanje gasa odredeno je sa tri velieine: zapremina (V), pritisak (p) i temperatura (t). Ako se mijenja bilo koja vel'!6[na mijenjaju se i ostaJe, mijenja se stanje gasa. Te promjene objasnjavaju BojlwMariotov i Gej-lisakov zakon.
3.2. Bojl-Mariotov zakon Bojl i Mariot (Boyle i Mariotte) su proucavall stanje gasa pri slalnoj temperaturi, brzina kretanja molekula gasa je ista. Eksperimentalno su utvrdHi da se pritisak smanji onoliko, koliko se pove6a zapremina, i obrnuto, prilisak se pove6a onoliko, koHko se zapremina smanji. Na osnovu toga Bojl i Mariol su dosh do zakona koji glasi: Aka je temperatura stalna, povecanjem pritiska smanjuje se zapremina. Za koUko se poveca pritisak, za toliko se smanji zapremina, ali je njihov proizvod staian.
Primjer za izracunavanje:
Zbog neprestanog kretanja moleku/a gasa, oni zauzimaju sav prostor koji fm stoji na raspolaganju. Da bi upozna/i nek! gas, prostor u kome se gas nafazi mora biti ogranicen, mora biU poznata zapremina iii volu~ men (V). koji zauzima taj gas. Mo/ekuli gasa pri svom kretanju nailaze na zidove posude, udaraju u njih i predaju im odredenu kaliCinu energije, kOja se ispoljava kao pritisak ifi flak
Zapremina gasa je 5L, a pritisak 202600Pa. Koliki ce bit! pritisak aka se zapremina poveea na 20L? Izracunavanie: Data je: V,=5L; p ,=202600Pa; V2 =20L
Za izracunavanje se koristi jednaCina za BOjf-Mariotov zakon:
Pove6anjem rastoja/1ja izmeau zidava posude u kojo) se nalazi gas, molekuli rjede udaraju u zidave posude, pa 5e smanjuje pritisak. Smanjenjem zapremine, mofekuli cesce udaraju u zidove posude jer je manje rastojanje, pa je pritisak veCi.
= 202600P~:!,L ~ 50560Pe =50.56kPa 20L
Odgovor: pritisak je 50,56 kPa
gasa (pi· Mo/ekuff gasa imaju energlju krelanja iii kineticku energiju. Ona se maze paveeali zagrijavanjem iii smanjitf hfaaenjem. Srednja vrijednost kineticke energije svih mo/ekula gasa je temperatura gasa (t).
Trat; se: Pi"';;?
3.3. Gej-Lisakov zakon Gej-lisacov (Gay-Lussak) zal
1. 2.
Promjene zapremine pri konstantnom pritisku Promjene pritiska pri konstantnoj zaprern'lni
p, V Gej-Usak je eksperimenta!no utvrdio:
Pri konstantnom pritisku, za svakl °C povecanp
Vrijedi l obrnuto, smanjenjem pritiska, povecava se zapremina. Zakon se maze predstaviti grafieki (SI. 9) i matemati-
p p :::: const.
eki. pV = const.
p = const. odnosno:
V
•
51. 10. - Graficki prikaz Bojl-Mariotovog zakona
Gej-Usak je takode eksperimentaino dokazao da se pri konstantnoj zapreminj, povecanjem temperature povecava i pritisak. Za svaki stepen Celzijusov povecanja temperature, pritisak se poveca za 11273,15 dio od pritiska koji je gas imao na O°C.
Sf.
11.
~
Grafi6ki prikaz
Gej~Li5akovog
zakona
26
Molarne velicine
27
Sniienjem temperature pritisak se smanji za isti izn08, sto se moze izraziti jednacinom:
Primjer ZB izracunavanje: Temperaturu od 400C izraziti u stepenirna Kelvinovim.
v = const.
Izracunav8nje: Data je: t = 4if!C
PrimJer za izracunavanje
Korist! S8 jednaCina: t = To + t == 273, 15K + 40 = 313, 15K
Odgovor: temperatura od 400C je 313, 15K
Na O"C gas ima zapremlnu 5L. Kolika tie biti zapremina gasa ako se temperatura pove(;a na 100C
3.5. Opca jednacina 9asn09 stanja
Izracunavanje: Data je: Vo ;:::- 5L;
Traii se: V( :;:;; ?
Za izracunavanje
S8
Koristenjem matematicke jednacine gasnih zakona dobiva se:
karisri jednaCina za Gej-Lisakovov zakon.
1 273,15
273,150 C
1 273,15
1 273,15
pV "" PIV! :=po(1+--·t)·Vo(1+--·t)=P oVo(H--·t):=
1 1 5.1QL Vi = V2(1+--·t);:=5L(1+ ---10°C)=5L+--""SL+O,18L::o:S,'18L
273,15
TraZi se: T == ?
273,15
= V (273,15-':1.) = V 1.. = P,V"T Po ()
273,15
Po
0
To
dofazi kombinacljom Bojf-Mari· otovog i Gej-Lisakovog zakona.
To
Odgovor: zapremina gasa fe 5,18L
Kako su vrijednosti p V Po' Vo iTo konstantne, to je: ~= const. = R
3.4. Apsolutna temperatura Ako se graficki predstavi Gej-Lisakov zakon (SI. 11), onda se vidi da je na 273, 15°C pritisak jednak nulL Ako se u jednacini:
1 Pt =Po(1+~----t), 273,15
Na -273, 1f?C gas nema pritiska, nema udara cestica gasa u' zidove posude. Prakticno se cestice gasa ne krecu. 00 istog zakljucka se dolazi koristenjem matematickog izraza Gej-Lfsakovog zakona (3.3).
Temperatura od -273, 15°C naziva se apsolutna nula i obiljezava se sa To' Ako se temperatura izrazava ska~ 10m Cija je nula To, onda se ta temperatura naziva apsotutna temperatura i obiljezava se sa T. Apsolutna temperatura izrazava se u Kelvinima (K). Veza izmedu apsolutne temperature i obicne temperature, odnosno izmedu Kelvinove i Celzijusove skale data ja na slid 11. Veza izmedu stepeni Kelvinovih (K) i stepeni Celzijusovih (OC) data je jednaGinom: T = To + t,
odakle je:
To
Njenim uvrstavanjem dobiva se: pV ::: RT. sto vrijedl
Konstanta R se naziva Bolcmanova lconstanta i ima vnjednost R"", 8,3143J/Kmoi
za 1 mol gasa, a za n molova je: pV:::nRT, kako je n:::::m/M, zamjenom se dobiva: m
pV=
'M-' RT
Ova jednacina S8 naziva opea jednacina gasn09 stanja, iii Klapejronova jednacina.
Vnj'ednost (M)}'e mofama masa koja je brojcano jednaka reiativnoj molekulskoj mas! (Mr). !z I(lapejronove jednaCine se moie izracunati (M), jer je:
Meausobna zavisnost sve tri velicine kojima je dato stanje gasa izraiava se opcom jedna·· Ciom gasnog stanja, do koje S8
K
napisati i ovako: pV=mfM' RT
3,6. Mase najsitnijih cestica tvari 373,1 -------- 100
273 1 --------- 0
I 0------
-273,15
51. 12. - Kelvinova i CelzijusoN va temperaturna skala
mRT pV
M=---
M
3,6.1. Unificirana atomska jedinica mase (u) U hemiji se izrazavanje masa atoma, molekula, jona itd, pOjednostav!juje uvodenjem nove jedinice za masu. Ova jedinica se koristi kao standard iii elalon sa kojom se uporeduju mase ostalih cestica. Naziva se unificirana atomska jedinica mase i oznacava se sa (u). Radi jednostavnosti, cesto se koristi sarno naziv - atomska jedinica maseT Oogovoreno je da vrijednost atomske jedinice mase bude jedna dvanaestina mase atoma karbona, izotopa 12:
"~.!. m (" C) ~.!:. -1992- 1o-n g ~ 1660·1 O-"'g ~, 660- 10-"kg 12' 12 ' • ~
Stvama
masa pOjedinacnih
atoma j6 veoma maia. Taka}0
masa atoma tJidrogena (Hr
dak fe mesa atoma !carbona:
Mase atoma i drugih e/emenata su reda veliCine 1(/239 . Izratavanje masa atoma u 9 fir kg je vrlo neprakticno.
28
29
Molarne ve!iCine
3.6.2. Relativna atomska masa (Ar)
3.6.3. Relativna molekulska masa (Mr) Stvarna masa Btomske jedinice
Relativna atomska masa se dobiva kada S8 stvarna masa atoma podijeH sa atomskom Ar(X) jedinicom mase: Relativna atomska masa
S8
maseje:
= marX) u
Relativna vrijednost atomske jedinice mase je 1.
definU3;e:
Relativna atomska masa je bioi koj; pokazuje koliko je puta masa atoma nekog eiementa veca od atomske jedinice mase.
Mr(XY) = mm(XY) u Relativna molekulska masa js neimenovan broj i definise S8 na sijeded nacin:
Relativna molekulska masa je broj koj; pokazuje koUko je puta masa nekog molekula veca ad atomske jedinice mase (u).
Primjer za ;zracunavanje: Mass atoma he/ija je 6,64610'24g. Kolika je relativna atomska masa helija? Izracunavanje: Data je: miHe) = 6,6461(t24g
Relativna molekulska masa S8 dobiva kada sa stvar~ na masa molekula podijeli sa atomskom jedinicom mase:
Trail se: Ar(He) ;; ?
Molekuli S8 sastoje od atoma koji imaju svoje vrijednosti relativnih atomskih masa pa S8 moze reel: RelativnEt moiekulske mase sa dobivaju sabiranje-m reiativnih ai:omskih masa eiemenata koji ulaze ll.
sastav spoja.
,
(HP) je 2,9881&23g, do" je masa rna/eku/a karbon(tV)oksida (C02 ) 7,216-1O· 23 g. SHena je i kod mnogih drugih mo/ekula. Taka se i kod Izmiavanja masa mo/ekula susre~
Mr(X,Y,) = aAr(X) + bAr(Y)
Odgovor: relativna atomska masa hefija je 4,003. Primjer za izracunavanje:
U ovom primjeru to zna6i: re!ativna atomska masa helija je 4.003, sto pokazuje da je masa atoma helija ve· ea 4,003 pula od alomske jedinice mase (u). Relativna atomska masa S8 maze po potrebl preracunati u stvarnu masu. Po!azeei ad toga da je: Ar(X) =
m~(x)
Relativna atomska masa je neimenovan broj. On ne gavori 0 stvarnoj masi atoma, nego samo o njegovoj refativnoj vrlj'ednosti u odnosu na uzeti standard (u).
=;. m,(X) = Ar(X) . u
izracunati reiativnu molekulsku masu sulfafne kiseline (H2 SOJ. (zracunavanje: Relativna moleku/ska masa suffathe kiseline dob/va se sabiranjem relativnih atoms kim masa efemenata koji ulaze u njen sastav. Relativne atomske mase se nalaze u Perodnom sistemu e/emenata. Mr(H2 SQ,J = 2Ar(H) + Ar(S) + 4Ar(O)
= 21 Primjer za izracunavanje: Relativna atomska masa he/ija je 4,003. Kolika je stvarna masa atoma He izrazena u u
gramima i kilogramima? Izracunav8nje: Dato je: Ar(He) = 4,003.
Traii se: miHe) "" ?
lzracunavanje se vrsi koriStenjem definicije AT, odakle je:
mo(He)=Ar(Heiu=4,0031,660 1(t24 g =6,646·1 (t24g =6,646·1 (t27kg Odgovor: masa atoma helija fe: 6,646'1(J24g =6,646-1(J27kg
j
kod atoma. To je razrijeseno, kao i kod atoma, uvoaenjem relativne molekufske mase (Mr).
Opcenito se moze uzetl da je:
=4 003
ne masa atoma. Na primjer, stvama masa rna/ekula \fade
cerno sa istirn problemom kao
Koristi se jednacina kojom se definise relativna atomska mass: 24 6646.10-'-. _____ fL 1,660 .10- 24 9
Mafekuli nastaju spajanjem atoma. U sastav veGine molekula ulazi relativno mali bro} atoma. Zbog toga su i rno/ekuli veama mafih masa, reda veliCi·
