Хемија 18360

др Љуба Мандић др Јасминка Королија Дејан Даниловић

уџ бе н

ик е

Хемија

за 8. разред основне школе

За

во

д

за

8

Уредник мр Никола Стојанац Одговорни уредник Слободанка Ружичић

уџ бе н

ик е

За издавача др Милољуб Албијанић, директор и главни уредник

За

во

д

за

Министар просвете Републике Србије решењем број 650-02-196/2010-06 од 21. 07. 2010. године одобрио је издавање и употребу овог уџбеника у 8. разреду основне школе.

ISBN 978-86-17-18170-1 © ЗАВОД ЗА УЏБЕНИКЕ, Београд (2010–2013) Ово дело не сме се умножавати, фотокопирати и на било који други начин репродуковати, ни у целини ни у деловима, без писменог одобрења издавача.

U

-----

U

Рецензенти др Драгана Милић, ванр. проф. Хемијског факултета, Београд мр Љубинка Летић, проф. хемије, основна школа „Коста Трифковић“, Нови Сад Љиљана Вуковић, проф. хемије, основна школа „Веселин Маслеша“, Београд Даница Павловић, наставник хемије, основна школа „Свети Сава“, Београд

Драги ђаци, осмаци! За вама је година учења хемије. Начинили сте прве кораке на путу у њен чаробни свет. Овладали сте основним хемијским појмовима, који ће вам помоћи да нађете одговоре на многа питања која вас очекују у 8. разреду. Ево неких од тих питања:

во

д

за

уџ бе н

ик е

У чему су сличности а у чему разлике између два неметала? У чему су сличности а у чему разлике између два метала? Каква је разлика између метала који се употребљавају у свакодневном животу и метала за које хемичари кажу да су изразити? Шта су оксиди, киселине, хидроксиди и соли? Каква је веза између оксида, киселина, хидроксида и соли? Какав je састав органских jeдињeњa у односу на нeoргaнскa? Шта су угљоводоници, алкохоли, oргaнскe киселине, естри? Да ли су органска jeдињeњa извор eнeргиje? Шта je нафта: jeдињeњe или смeшa? Шта je по хeмиjскoм саставу шeћeр који свaкoднeвнo употребљавамо? Да ли нам je шeћeр неопходан и зашто?

Koja су хeмиjскa jeдињeњa важна за живот? Има ли органских jeдињeњa бeз којих сe живот не мoжe ни замислити? Како чoвeк мoжe утицати дa сe природа, нajвaжниja и нajвeћa лабораторија на свeту, чува? Како? Зашто? Шта? Колико? Када? Питања сe гoмилajу...

Kрeнимo дa зajeднo дoђeмo до одговора на њих.

За

U

Пре него што почнете

Аутори

3

САДРЖАЈ

-

-

1.

САДРЖАЈ

ВОДИЧ КРОЗ УЏБЕНИК . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2.

за

МЕТАЛИ, ОКСИДИ МЕТАЛА И ХИДРОКСИДИ (БАЗЕ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 Заступљеност метала у природи и њихова основна физичка својства . . . . . . . . . . . . 40 КАЛЦИЈУМ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Калцијум-оксид и калцијум-хидроксид, њихова својства и примена . . . . . . . . . . 43 ГВОЖЂЕ, АЛУМИНИЈУМ, БАКАР . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Својства на којима се заснива примена ових метала. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Корозија метала . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 Гвожђе(III)-оксид и алуминијум-оксид . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Легуре. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Легуре које се најчешће примењују (бронза, месинг, челик, дуралуминијум, силумини, aмалгами) . . . . . . . . . . . . . . . 50 ОД МЕТАЛА ДО ХИДРОКСИДА (Мали подсетник) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

-

3.

За

во

д

-

-

-

-

СОЛИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Формуле и називи соли . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Добијање соли . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Физичка и хемијска својства соли . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Примена соли . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

56 56 60 61 62

-

4.

-

-

ЕЛЕКТРОЛИТИЧКА ДИСОЦИЈАЦИЈА КИСЕЛИНА, ХИДРОКСИДА И СОЛИ . . . 68 Мера киселости раствора – pH скала . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 УВОД У ОРГАНСКУ ХЕМИЈУ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 СВОЈСТВА УГЉЕНИКОВОГ АТОМА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 Општа својства органских једињења . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

-

5.

-

4

уџ бе н

ик е

-

-

-

U

НЕМЕТАЛИ, ОКСИДИ НЕМЕТАЛА И КИСЕЛИНЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Заступљеност неметала у природи и њихова основна физичка својства. . . . . . . . . . . 8 ВОДОНИК . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Налажење у природи, добијање, физичка и хемијска својства и примена водоника . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 КИСЕОНИК. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Налажење у природи, добијање, физичка и хемијска својства и примена кисеоника . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 СУМПОР . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Налажење у природи, својства и примена сумпора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Сумпор(IV)-оксид, сумпор(VI)-оксид, сумпорна киселина и њихова примена.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 АЗОТ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Налажење у природи, својства и примена азота . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Азот(V)-оксид, азотна киселина и њихова примена . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Амонијак, његова својства и примена . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 УГЉЕНИК . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Налажење у природи, својства и примена угљеника . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Угљеник(II)-оксид, угљеник(IV)-оксид, угљена киселина и примена . . . . . . . . . . 30 ОД НЕМЕТАЛА ДО КИСЕЛИНА (Мали подсетник) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

-

-

6.

-

-

-

7.

УГЉОВОДОНИЦИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Елементарни састав, подела, физичка својства угљоводоника . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 ЗАСИЋЕНИ УГЉОВОДОНИЦИ (АЛКАНИ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 НЕЗАСИЋЕНИ УГЉОВОДОНИЦИ (АЛКЕНИ И АЛКИНИ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 Хемијска својства угљоводоника . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 Реакција сагоревања . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 Реакција супституције . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 Реакција адиције . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 Реакција полимеризације. Полимери . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 АРОМАТИЧНИ УГЉОВОДОНИЦИ (БЕНЗЕН) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 Мали подсетник . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 НАФТА И ЗЕМНИ ГАС – извори угљеникових једињења и енергије . . . . . . . . . . . . . . 110 Прерада нафта у фракциону колони . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

-

-

8.

БИОЛОШКИ ВАЖНА ОРГАНСКА ЈЕДИЊЕЊА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 МАСТИ И УЉА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 УГЉЕНИ ХИДРАТИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 Моносахариди. Глукоза и фруктоза . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 Дисахариди. Сахароза и лактоза . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 Полисахариди. Скроб и целулоза . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 АМИНОКИСЕЛИНЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 ПРОТЕИНИ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 ВИТАМИНИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151

-

За

во

д

-

за

уџ бе н

ик е

ОРГАНСКА ЈЕДИЊЕЊА СА КИСЕОНИКОМ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 АЛКОХОЛИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 Етанол . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 Добијање етанола . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 Физичка својства алкохола . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 Хемијска својства алкохола . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 Глицерол . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 Примена алкохола . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 Мали подсетник . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 КАРБОКСИЛНЕ КИСЕЛИНЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 Физичка својства карбоксилних киселина . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 Хемијска својства карбоксилних киселина . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 Сирћетна (етанска) киселина. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 Више масне киселине . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 Мали подсетник . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 ЕСТРИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

-

-

9.

ХЕМИЈА ЖИВОТНЕ СРЕДИНЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 Загађивачи ваздуха, воде и земљишта. Мере заштите . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156

-

ТЕКСТОВИ ЗА ЗНАТИЖЕЉНЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 Бронзано доба – хемија у праисторији . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 Како штитимо споменике културе направљене од метала? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 Из историје полимерних материјала . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 Полимери и амбалажа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 Вештачка ђубрива и растварање нитрата као извор загађења вода . . . . . . . . . . . . . 165 Еутрофикација . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166

A A

РЕЧНИК ОСНОВНИХ ХЕМИЈСКИХ ПОЈМОВА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 ИНДЕКС ПОЈМОВА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171

5

ВОДИЧ КРОЗ УЏБЕНИК КЉУЧНЕ РЕЧИ Кључне речи, термини или појмови који су вам битни за разумевање текста. МАЛИ ПОДСЕТНИК Сажет приказ повезаности и узајамних односа између појмова који су обрађени у одређеној наставној теми.

з а р а до з

н

ХЕМИЈСКЕ СКРИВАЛИЦЕ – ЗАДАЦИ ЗА РАДОЗНАЛЕ Усвојеност појмова можете проверити и кроз хемијске скривалице, ребусе, анаграме, укрштенице, песмице, питалице...

ик е

За д

ци

е ал

а

ПРОВЕРИТЕ СВОЈЕ ЗНАЊЕ На крају сваке наставне теме налазе се питања и задаци за проверу усвојености обрађених садржаја, чијим решавањем можете проверити своје знање.

ВЕЖБА I Упућивање на повезаност основног текста Уџбеника са лабораторијским вежбама обрађеним у Лабораторијским вежбама са задацима из хемије.

за

ДА ЛИ ЗНАТЕ? / НЕШТО ВИШЕ О... Уколико желите да проширите своје знање о некој супстанци, појави у природи, проналаску, заштити животне средине... прочитајте занимљиве текстове дате у овим рубрикама.

д

РЕЧНИК ОСНОВНИХ ХЕМИЈСКИХ ПОЈМОВА. ИНДЕКС ПОЈМОВА Појмови и кратки описи њихових значења дати су у речнику. Ради брзог проналажења појмова у текстовима, дат је индекс појмова са бројем странице на којима се ти појмови обрађују.

За

во

A

ТЕЖИНА ПИТАЊА И ЗАДАТАКА Ниво супстанце у „Реторку“ одређује ниво тежине питања и задатака. Што је ниво супстанце у реторку виши, задатак је тежи.

WWW

U

уџ бе н

УРАДИТЕ САМИ Увод у свет хемије кроз експерименте (које можете извести у „кућној“ лабораторији) и дидактичке игре.

!

ТЕКСТОВИ И ИНТЕРНЕТ ЗА ЗНАТИЖЕЉНЕ Своје знање о некој супстанци, појави у природи, проналаску, заштити животне средине... можете проширити читајући текстове за знатижељне или садржаје на веб страницама. МЕРЕ ОПРЕЗА При извођењу огледа обратите посебну пажњу на сопствену и на безбедност својих другара (правилно коришћење хемикалија и хемијског посуђа).

EКО ЗНАК Приказује штетне ефекте различитих супстанци. Загађивање воде, ваздуха и земљишта приказује се црним оквиром око одговарајућег круга.

6

-

1.

МЕТАЛА Е Н И Д И С К О , НЕМЕТАЛИ И КИСЕЛИНЕ

----------

N

H

уџ бе н

O

ик е

C

За

во

д

за

S

H2

--

-

-

1.

НЕМЕТАЛИ, ОКСИДИ НЕМЕТАЛА И КИСЕЛИНЕ

-

У VII разреду научили смо да су елементи једноставне чисте супстанце које се хемијским променама не могу разложити на једноставније супстанце. Сви до сада откривени елементи (118) сврстани су у таблицу Периодног система. Према својствима елементи се деле на неметале, метале, металоиде и племените гасове. Метали заузимају највећи део таблице Периодног система. Неметали се, осим водоника, налазе у горњем десном углу таблице. Укупан број неметала је мали (десет).

Заступљеност неметала у природи и њихова основна физичка својства

90

80

30

20

О2

0

д

за

Састав ваздуха

Угљеник

Сумпор *

8

остали гасови

N2

уџ бе н

40

во

U

50

За

%

60

10

У природи неметали могу бити у слободном (елементарном) стању и хемијски сједињени са другим елементима. У слободном стању у знатним количинама налазе се кисеоник, азот, угљеник и сумпор, а водоника има веома мало. Кисеоник и азот су главни састојци ваздуха. Ваздух садржи 21 % кисеоника и 78 % азота и 1 % осталих гасова. Неки неметали (угљеник, кисеоник, сумпор, хлор, фосфор) граде једињења која улазе у састав Земљине коре. Кисеоник је најзаступљенији елемент у Земљиној кори (његов удео износи око 50 %). Живот на Земљи се не може замислити без неметала. Угљеник, водоник, кисеоник, азот, фосфор и сумпор су основни градивни елементи једињења која чине живи свет. Зато се они називају биогени* елементи. Неметали, на собној температури, могу да буду у сва три агрегатна стања. Неки су чврсти (угљеник, сумпор, јод, фосфор), други гасовити (кисеоник, азот, водоник, флуор, хлор), a бром je течан. Осим племенитих гасова, сви елементи који ce налазе у гасовитом стању на собној температури (25 °С) јесу неметали. Неметали ce могу разликовати пo боји. Сумпор je жут, фосфор je бео или црвен, јод je љубичаст, хлор je жутозелен, угљеник je црн. Неки гасови су безбојни, пa су зато невидљиви (на пример, водоник, кисеоник и азот).

ик е

70

Грч. биос () – живот, генос () – градитељ

Неметали се могу разликовати и по мирису. Неки од њих имају веома јак, непријатан мирис, на пример, хлор и бром. Не смеју се удисати јер су веома штетни по здравље. Растворљивост, физичко својство супстанци сте испитали у VII разреду. Видели сте да се неки неметали (сумпор, фосфор, угљеник) не растварају у води, што је својство већине неметала. Растворљивост кисеоника у води је веома мала (у 100 dm3 воде на 20 °C раствара се 3 dm3 кисеоника).

Вежба I

ик е

Проверите своје знање 1. У датим исказима прецртајте нетачно.

уџ бе н

Неметали се разликују/не разликују по боји и мирису. Сви неметали су/нису истог агрегатног стања. Неметали се у таблици Периодног система налазе на левој/на десној страни. Сви неметали се у води растварају/не растварају.

2. Подвуците низ у коме се налазе симболи гасовитих неметала: H, N, O, Cl, F

O, Br, Cl, F, N

за

C, N, O, S, P

во

д

3. Подвуците низ у коме су сви неметали у чврстом агрегатном стању: N, O, S

S, P, C

F, O, N

За

4. Подвуците низ у коме се налази неметал који је течан на собној температури: Br, O, F

Cl, S, N

C, H, O

5. Заокружите парове у којима су неметали у истој групи Периодног система: H C

;

N P

;

C P

;

F Cl

;

Cl Br

;

O S

;

O Cl

9

-

-

1.

1

1.*

-

1

НЕМЕТАЛИ, ОКСИДИ НЕМЕТАЛА И КИСЕЛИНЕ

1.**

H

ВОДОНИК

1***

Водоник је открио енглески научник Х. Кевендиш 1766. године. Латински назив потиче од грчких речи худор гeнoс (υδορ γενοξ) = градитељ воде.

H2

Хенри Кевендиш (1731–1810)

Налажење у природи

ик е

У слободном стању водоника има веома мало у вулканским гасовима и у вишим слоје вима Земљине атмосфере. Утврђено је да постоји на Сунцу, као и на другим звездама, тако да је најраспрострањенији елемент у свемиру.

за д во

U

уџ бе н

слободан водоник

киселине

За

водоник у једињењима

Добијање водоника. Физичка и хемијска својства водоника Водоник се у лабораторији најчешће добија у реакцији неких метала с киселинама.**** *

Број периоде у Периодном систему.

**

Број групе у Периодном систему.

***

Распоред електрона по енергетским нивоима.

****

10

У нашој околини водоник се налази само у једињењима. Тако је у води сједињен с кисеоником, а с угљеником – у нафти, угљу и земном гасу. Како је водоник и биогени елемент, састојак је једињења која граде живи свет (протеини, шећери, масти и уља).

Kиселине су класа неорганских jедињења.

Оглед 1

уџ бе н

ик е

Саставите апаратуру као на слици. У епрувету ставите 3–4 грануле цинка, и сипајте 5 cm3 рaствoрa хлoрoвoдоничнe киселине (1:1) HCl. Епрувету, у кojу ћете хватати вoдoник, напуните вoдом дo 1/2 њене запремине. Прве мeхурoвe гаса не хвaтajтe, јер je то ваздух кojи се налази у апаратури. Kaдa вoдоник истисне вoду, пoд вoдом зaтвoритe епрувету палцем, изнесите je из каде и њен oтвoр принесите пламену. Прасак кojи се чуje пoтичe oд бурне реакције вoдоникa с кисeoникoм из ваздухa.

HCl

+ ZnCl2.

д

Zn +

за

Ми смо започели, а ви допуните једначину реакције цинка са хлороводоничном киселином.

За

во

Задатак сте тачно решили уколико сте у једначини за производ реакције написали молекулску формулу водоника (H2), а испред формуле реактанта (хлороводоничне киселине) коефицијент 2. Атом водоника није стабилан јер има један валентни електрон. Зато се он веома брзо удружује с другим атомом водоника градећи стабилну честицу, молекул чија је формула H2. Електрони у молекулу водоника граде заједнички електронски пар (H:H), односно ковалентну везу (H–H). У запреминском односу 2:1 водоник с кисеоником гради експлозивну смешу. Та смеша се назива праскави гас. Кад постоји пламен и праскави гас, вода се створи за тили час!

11

-

-

1.

НЕМЕТАЛИ, ОКСИДИ НЕМЕТАЛА И КИСЕЛИНЕ

Оглед 2

Ставите у епрувету 2–3 грануле цинка и сипате 5 cm3 рaствoрa хлoрoвoдоничнe киселине, 1:1. Епрувету брзo зaтвoритe запушачем крoз који прoлaзи танка стаклена цев (капилара). Сачекајте извeснo време дa вoдоник пoтиснe вaздух из епрувете. Запалите вoдоник на врху капиларе. Boдоник гoри jeдвa видљивим свeтлoплaвим пламeнoм. Изнaд пламена држитe чашу. Зашто се чаша замаглила?

-

12

во

д

за

У пластичну флашу с уским грлoм oд 1000 cm3 ставите 10 g цинка и 120 cm3 рaствoрa хлoрoвoдоничнe киселине, 1 : 1. Ha oтвoр флаше навуците балoн. Kaдa се бaлoн напуни вoдоникoм, вежите га концем и скините са флаше. Пустите бaлoн.

За

U

Оглед 3

2Н2О.

уџ бе н

2Н2 + О2

ик е

При сагоревању водоника он се сједињује с кисеоником из ваздуха и гради водену пару, која се згушњава (кондензује):

На основу претходно изведених огледа можемо закључити да је водоник: • гас без боје и мириса; • нерастворан у води; • лакши од ваздуха. Водоник је најлакши познати гас.

• лако запаљив. При сагоревању реагује с кисеоником градећи воду уз ослобађање велике количине топлоте. Валенца водоника у води и другим једињењима је један.

Примена водоника Сагоревањем водоника ослобађа се велика количина топлоте, која може да се користи за топљење метала при њиховој обради. Водоник се користи као ракетно гориво. Научници сматрају да је водоник гориво будућности.

Да ли знате

За

во

д

за

уџ бе н

ик е

Почетком двадесетог века за транспорт у ваздуху прављени су балони напуњени водоником или хелијумом, који су се звали „дирижабли“. Будући да је водоник лако запаљив, немачки дирижабл („Хинденбург“) се 1937. године запалио. Од 92 путника 36 је изгубило живот. После тога популарност дирижабла као превозног средства се смањила, чак и оних пуњених незапаљивим хелијумом.

H

2

13

-

-

1.

НЕМЕТАЛИ, ОКСИДИ НЕМЕТАЛА И КИСЕЛИНЕ

Проверите своје знање

-

1. Однос маса водоника и кисеоника у води је: 1 : 16;

1 : 8;

2 : 1.

2. Који је запремински однос водоника и кисеоника у праскавом гасу: 2 : 1;

1 : 1;

1 : 2.

а) Mg + 2 HCl

14

MgCl2 + _____

_____ + H2

уџ бе н

б) _____ + 2 HCl

4. Попуните празне „кућице“ хемијским формулама које недостају: ZnCl2 +

за

Zn + 2HCl

2

во

д

5. Заокружите тачан одговор. У молекулу водоника хемијска веза је:

За

U

ик е

3. Допуните једначине хемијских реакција:

а) јонска;

б) неполарна ковалентна; в) поларна ковалентна.

+

+ 2Hg

2HgO

16.

О

16

6 2

8

Кисеоник је открио енглески научник Пристли 1774. године. Лат. назив oxygenium потиче од грчких речи оксис генос (οξυζ γενοζ) = градитељ киселина.

Џозеф Пристли (1733–1804)

ик е

Налажење у природи

во

д

за

: : : :

уџ бе н

Слободног кисеоника има највише у ваздуху (21 %). Да ли су честице слободног кисеоника атоми или молекули? Полазећи од електронске грађе атома кисеоника (6 валентних електрона) може се закључити да је атом кисеоника нестабилна честица. Повезивањем два атома кисеоника преко два заједничка електронска пара (О::О), ствара се стабилна целина, молекул О2. Дакле, у ваздуху се налази молекулски кисеоник. Молекулског кисеоника има и у води. Вода га мало раствара али у довољној количини да се одржи живот у њој. У Земљиној кори и организмима биљака и животиња кисеоник је саставни део многих једињења.

За

2.

КИСЕОНИК

Урадите сами

„Колико има кисеоника у ваздуху?“ Одсеците парче новина, згужвајте га и ставите на дно чаше. Запалите хартију, a када се она разгори, окрените чашу наопако и брзо спустите њен отвор на тањир у који сте насули мало воде. Хартија ће још неко време догоревати, а затим се угасити. Вода се пење у чашу. До које висине се вода попела? Објасните.

15

-

-

1.

НЕМЕТАЛИ, ОКСИДИ НЕМЕТАЛА И КИСЕЛИНЕ

-

Добијање кисеоника. Физичка и хемијска својства За добијање кисеоника могу да се користе ваздух, вода и различита једињења која га, при загревању, лако отпуштају.

Оглед 4

U

уџ бе н

Из свакодневног живота знамо да је кисеоник гас без боје, укуса и мириса, који подржава горење. Будући да се ужарено дрвце унето у епрувету разбуктало, то значи да је разлагањем калијум-перманганата настао кисеоник. Ако желимо епрувету да напунимо кисеоником, како ћемо уочити када је епрувета пуна? То се постиже хватањем кисеоника под водом. Сви гасови који се у води слабо растварају могу се хватати на тај начин.

ик е

У епрувету ставите мало чврстог калијум-перманганата, KMnO4. Причврстите епрувету за статив, а затим је благо загревајте пламеном шпиритусне лампе. После извесног времена у епрувету унесите ужарено дрвце.

Оглед 5

За

во

д

за

За добијање кисеоника користите калијум-перманганат. Саставите апаратуру као на слици. Епрувете (две) у које ћете хватати кисеоник претходно напуните водом. Затим обе епрувете напуните кисеоником. Извадите епрувете из каде. Једну епрувету поставите отвором окренутим нагоре, а другу отвором окренутим надоле. После петнаестак секунди у обе епрувете унесите ужарено дрвце.

У епрувети с отвором нагоре дрвце се разгорело, а у другој није. Зашто? Зато што је маса кисеоника већа од масе ваздуха, па је кисеоник из епрувете с отвором надоле „исцурео“.

16

Разгоревање ужареног дрвцета у присуству кисеоника је последица хемијске реакције кисеоника са састојцима дрвета. У овој реакцији се нагло ослобађа топлота и светлост. Реакција је бурна. Реакција сједињавања кисеоника са другим супстанцама назива се оксидација. Оксидација неметала водоника је, као што смо видели (оглед 2, стр. 12), такође веома бурна реакција. У реакцијама оксидације неметала настају једињења која се називају оксиди. оксид неметала

неметал + кисеоник

Оксидација фосфора:

P4 + 5O2

ик е

Прикажимо хемијском симболиком реакције оксидације два неметала, водоника и фосфора. Оксидација водоника: 2H2 + O2 2H2O – вода 2P2O5

– фосфор(V)-оксид

уџ бе н

Посматрајући формуле добијених оксида: H2O и P2O5, видимо да je однос броја атома кисеоника и атома елемената који граде оксиде различит.

Oд чеги зивиси однос бpoja aтoмa кисеоника и aтoмa eлeмeнaтa у оксиду?

за

Однос броја атома кисеоника и атома елемената у оксиду je последица односа валенце елемента и валенце кисеоника. Колико има различитих формула оксида ако je валенца кисеоника у оксиду увек II? Различитих формула оксида има колико и различитих валенци елемената. Како елементи могу имати валенцу од I до VIII, постоји ocaм paзличитих oпштих фopмyлa оксида.

састављањ е формула оксида

За

во

д

У табели 1 написане су формуле оксида два неметала. До краja године сусрешћемо ce са joш неким оксидима, кojимa треба да нађете место у oвoj табели. Табела 1. Oпште формуле оксида и неки примери Валенца елемента

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

општа формула оксида

Е2О

ЕО

Е2О3

ЕО2

Е2О5

ЕО3

Е2О7

ЕО4

назив оксида

E*(I)-оксид

E(II)-оксид

E(III)-оксид

E(IV)-оксид

E(V)-оксид

E(VI)-оксид

E(VII)-оксид

E(VIII)-оксид

формула

H 2O

P2O5

* E – назив елемента.

17

-

-

1.

-

алотропија алотропска ја модификаци

НЕМЕТАЛИ, ОКСИДИ НЕМЕТАЛА И КИСЕЛИНЕ

Молекули кисеоника, О2 и О3 У приказаним реакцијама оксидације неметала један од реактанта је двоатомни молекул кисеоника, О2. Осим овог молекула у природи постоји и троатомни молекул кисеоника, О3. Његов назив је озон. Појава да један исти елемент (или једињење) постоји у више облика, који се разликују по броју атома или њиховом распореду у простору, назива се алотропија. Ови облици називају се алотропске модификације. Дакле, кисеоник има две алотропске модификације.

Да ли знате

ик е

„Мирис свежине“

за

д

Употреба кисеоника за спајање и сечење метала

18

Сателитски снимак Земље – нијансе плаве боје показују степен оштећења озонског омотача

во За

U

уџ бе н

После олује лако се дише. Шта даје свежину ваздуху? Приликом олујних пражњења у атмосфери се ствара озон. Иако молекул озона има један атом више у односу на молекул О2, разлика у њиховим својствима је огромна. Кисеоник удишемо и без њега не би било живота. Озон у већим количинама „убија све живо“. И метали брзо страдају од њега. Само злато и платина му могу одолети. Ипак, без озона не би било живота на Земљи. Озонски омотач (од 20 до 30 km изнад површине Земље) штити жива бића од ултраљубичастог зрачења. Осим тога, озон упија и топлотно зрачење Земље и спречава њено хлађење. Данас је озонски омотач озбиљно оштећен (озонске рупе), што има неповољне последице по здравље човека (стр. 156).

Примена кисеоника У медицини се ваздух обогаћен кисеоником даје болесницима да би им се олакшало дисање. Ваздух обогаћен кисеоником користе и космонаути, авијатичари и рониоци. Кисеоник се у индустрији троши за аутогено заваривање, сечење и обраду метала. Огромна количина кисеоника свакодневно се троши у процесима сагоревања. Како се онда кисеоник у природи не потроши? Да ли се количина кисеоника у природи смањује? Не, јер „зелене фабрике“ неуморно раде и у процесу фотосинтезе стварају тај, за живот најважнији елемент.

Проверите своје знање 1. Прецртајте нетачно у датим реченицама. При лабораторијском добијању кисеоник се хвата/не хвата под водом. Кисеоник је гас који гори/не гори. Озон има/нема само штетно дејство по здравље човека. Озон има/нема већу молекулску масу од кисеоника који је потребан за живот риба.

ик е

а) б) в) г)

3. Допуните текст речима које недостају.

уџ бе н

2. Колико молова озона може настати из 6 mol кисеоника?

во

д

за

Сједињавање кисеоника с другим елементима назива се ___________. Једињења кисеоника с другим елементима називају се _____________. Валенца кисеоника у оксидима је увек ______________. Валенце елемената који се једине с кисеоником могу да буду од ____________ до _____________. Зато постоји ____________ различитих општих ______________ оксида.

За

4. Колико грама кисеоника настаје разлагањем 2 mol жива(II)-оксида?

5. На ком својству кисеоника се заснива његово доказивање са ужареним дрвцетом?

19

-

-

1.

НЕМЕТАЛИ, ОКСИДИ НЕМЕТАЛА И КИСЕЛИНЕ

16.

S

СУМПОР

32

3.

6 8 2

16

Сумпор је познат од давнина. Назив је изведен од латинске речи sulphur, која је преузета из Библије и значи „камен који се прелива“ (лава). Налажење у природи и својства

20

ик е

уџ бе н

за

модел ромбичног сумпора

во

д

модел моноклиничног сумпора мпор

За

-

U

У природи сумпор се може наћи у елементарном стању, најчешће на дубини преко 200 m испод наслага песка. На собној температури, молекул сумпора садржи осам атома (S8) међусобно повезаних неполарном ковалентном везом. То је супстанца у чврстом агрегатном стању, жуте боје. Кристални сумпор постоји у две алотропске модификације. То су ромбични и моноклинични сумпор. Разлика потиче од распореда молекула S8 у простору. У облику једињења сумпор се налази у многим рудама. Као биогени елемент улази у састав протеина. Сумпор се не раствара у води. Раствара се у органским растварачима, на пример, у етил-алкохолу (C2H5OH) и угљеник(IV)-сулфиду (CS2). Примена сумпора Елементарни сумпор има велику примену. У пољопривреди се употребљава за спречавање болести биљака, у медицини за прављење различитих масти против обољења коже. Еластичност различитих врста гума потиче од присуства сумпора. Процес везивања сумпора са основном сировином за израду гуме назива се вулканизација. Сумпор се употребљава у производњи шибица, барута и боја.

Сумпор(IV)-оксид, сумпор(VI)-оксид, сумпорна киселина и њихова примена Сумпор је веома реактиван неметал, мада мање од кисеоника. Лако сагорева на ваздуху. Проверимо то огледом.

Оглед 6 Чашу с унутрашње стране навлажите водом и на њен зид ставите парче лакмус-хартије плаве боје. На сахатно стакло ставите мало сумпора у праху. Запалите сумпор. Поклопите сахатно стакло чашом.

Вежба II

!

уџ бе н

S + O2

ик е

Сумпор гори светлоплавим пламеном. Ствара се сумпор(IV)-оксид (сумпор-диоксид, SO2).

SO2

во

д

за

На собној температури овај оксид је гас без боје, не гори и не подржава горење. Загушљив је. Настаје као производ сагоревања сумпора који се као примеса често налази у угљевима. Сумпор(IV)-оксид је један од загађивача наше околине. Награђени сумпор(IV)-оксид, у предходном огледу, реаговао је с водом (на зидовима чаше), при чему је настала сумпораста киселина, H2SO3.

IV

SO 2

сумпораста киселина IV

H2SO3

H 2SO 3

За

SO2 + H2O

ксид сумпор (IV)-о

Стварање сумпорасте киселине доказано је променом боје лакмус-хартије. Лакмус-хартија је индикатор којим се утврђује киселост супстанци. У присуству киселина, плава боја лакмус-хартије се мења у црвену. Проверите да ли се плава боја лакмус-хартије мења када на њу ставите кап лимуновог сока или сирћета.

Сумпор(IV)-оксид и други оксиди неметала који у реакцији с водом дају киселине називају се кисели оксиди или анхидриди киселина. Валенца неметала једнака је у киселини и њеном анхидриду.

анхидрид

21

-

-

1.

НЕМЕТАЛИ, ОКСИДИ НЕМЕТАЛА И КИСЕЛИНЕ

Други важан оксид сумпора је сумпор(VI)-оксид (сумпор-триоксид, SO3). Добија се оксидацијом сумпор(IV)-оксида.

-

ксид сумпор(VI)-о VI

2SO2 + O2

SO 3

Сумпор(VI)-оксид је анхидрид сумпорне киселине, H2SO4.

сумпорна киселина

SO3 + H2O

VI

H 2SO 4

H2SO4

U

уџ бе н

ик е

Концентрована сумпорна киселина је безбојна, густа течност без мириса. Приликом разблаживања сумпорне киселине никада се не сме додавати вода у киселину. Када се вода додаје у киселину, услед наглог ослобађања топлоте долази до распрскавања смеше, а често и до прскања целог суда. Ако смеша дође у додир са кожом, изазива опекотине. Зато приликом мешања сумпорне киселине и воде треба пажљиво у веома танком млазу додавати киселину у воду и хладити суд у коме се ове супстанце мешају.

д

за

!

Вода У Киселину

во

киселина у воду

Концентрована сумпорна киселина веома снажно одузима воду супстанцама које садрже водоник и кисеоник. Зато је она јако дехидратационо* средство.

За

ја дехидратаци

Једињења сумпора

Сумпор(IV)-оксид

Сумпораста киселина *

22

2SO3

Лат. dehidratatio (дехидратација) – одузимање воде.

+H2O

Сумпор(VI)-оксид

Сумпорна киселина

Примена сумпор(IV)-оксида и сумпорне киселине

SO2

Сумпор(IV)-оксид је јако отрован, посебно за ниже организме. Зато се реакција сагоревања сумпора користи за дезинфекцију буради за вино и за конзервисање воћних сокова. Важна примена сумпор(IV)-оксида је и у производњи хартије и текстила. Употребљава се за белење свиле, вуне, перја и сламе.

ик е

H2SO4

ђубрива

уџ бе н

боје

За

во

металургија

средства за прање

д

за

синтетичка влакна

експлозиви лекови

акумулатори

деривати нафте

23

-

-

1.

НЕМЕТАЛИ, ОКСИДИ НЕМЕТАЛА И КИСЕЛИНЕ

Проверите своје знање

-

1. Повежите киселине сумпора са њиховим анхидридима: H2SO3

H2S

H2SO4

SO3

SO2

S

2. Заокружите тачно.

ик е

д

за

а) Сумпор се раствара/не раствара у води. б) Сумпор се раствара/не раствара у угљеник(IV)-сулфиду. в) Сумпор гори/не гори жутим пламеном. г) Молекул сумпора на собној температури има/нема осам атома. д) Сумпора има/нема у елементарном стању у природи.

во

4. Дате су супстанце: сумпор, кисеоник и водоник. Напишите једначине за што више хемијских реакција између ових супстанци.

5. Колико молова кисеоника и колико грама сумпора је потребно за добијање 1,92 g сумпор(IV)-оксида?

6. Колико има: а) атома; б) молекула у 2,56 g сумпора на собној температури?

7. Попуните празна места у једначинама хемијских реакција: 2 S +

24

уџ бе н

3. Прецртајте нетачно у датим реченицама.

За

U

Сумпор је састојак: а) барута б) гуме в) стакла г) хартије д) медицинских крема

+

t°

HgO

15.

14

2.

7

N

АЗОТ Азот je 1772. године открио eнглески научник Данијел Рaдepфopд. Haзив je изведен из грчких peчи нитрон гeнoз (νιτρον γενοζ), што значи градитељ шалитре. Лaвоазије кacниje изводи назив од грчких речи a зoe (α ζωον), што значи – нe живот.

5 2

Налажење, својства и примена азота

уџ бе н

ик е

У ваздуху се азот налази у слободном стању као двоатомни молекул, N2. То је биогени елемент који улази у састав једињења живих бића (протеини и нуклеинске киселине). Азот је гас без боје, укуса и мириса. У води се мање раствара од кисеоника. Молекул азота је хемијски веома стабилан. На собној температури не реагује с другим супстанцама. Инертан је гас, сличан племенитим гасовима.

во

д

за

:::

Одакле потичу наведена својства азота? Подсетимо се да се азот налази у 15. групи Периодног система елемената. У последњем енергетском нивоу има 5 електрона. Стабилан распоред електрона (електронски октет) постиже грађењем три заједничка електронска пара, :N N: . Дакле, у молекулу азота веза је трострука, N N. Због велике стабилности свог молекула азот је нашао примену у конзервирању неких животних намирница. Намирнице се пакују у атмосфери азота чиме се спречава њихова оксидација. Течни азот се употребљава за замрзавање хране и у медицини.

За

Азот(V)-оксид, азотна киселина и њихова примена Азот гради пет оксида.

Азот(II)-оксид

Азот(I)-оксид

Азот(III)-оксид

Азот(IV)-оксид Азот(V)-оксид

25

-

-

1.

Сви оксиди азота с водом не граде киселине. Кисели оксиди азота су N2O3, NO2 и N2O5. Азот(V)-оксид је на собној температури чврста, безбојна, кристална супстанца. Веома бурно реагује с водом градећи азотну киселину (HNO3), која је у чистом стању безбојна течност.

N2O5 + H2O 2HNO3

V

N 2O 5 V

-

HNO 3

При електричном пражњењу у атмосфери долази до реакције азота и кисеоника. Настали оксиди са влагом (водом) у ваздуху граде азотну киселину. До ове појаве може доћи у близини аеродрома на коме се одвија густ ваздушни саобраћај. Варнице свећица, при паљењу мотора авиона, понашају се као муње. У близини оваквих аеродрома падају киселе кише.

е

ик е

киселе киш

во

д

за

уџ бе н

U

За

Азотна н киселина је важна сировина у производњи вештачких ђубрива, влакана, боја и експлозива. Употребљава се и за оксидацију метала. Амонијак, његова својства и примена Амонијак је једињење азота и водоника, NH3. Може се добити у реакцији водоника са азотом при одређеним условима температуре и притиска, и у присуству катализатора*. Реакција је повратна, што значи да се део амонијака разлаже. Такве реакције у једначинама имају знак .

3 H2 + N2 2 NH3

катализатор

повратне реакције

У лабораторији амонијак се може добити у реакцији амонијум-соли (амонијум-хлорида, NH4Cl) и калцијум-оксида (СаО). *

26

НЕМЕТАЛИ, ОКСИДИ НЕМЕТАЛА И КИСЕЛИНЕ

Катализатори су супстанце које мењају брзину хемијске реакције, а при томе се сами не мењају.

Оглед 7

уџ бе н

ик е

Саставите апаратуру као што је приказано на слици. На папиру помешајте чврсти амонијум-хлорид и калцијум-оксид у масеном односу 2:1. Смешу сипајте до 1/4 запремине епрувете. На одводну цев ставите суву епрувету. Благо загревајте епрувету са реакционом смешом. Када се епрувета напуни амонијаком скините је са цеви. Затворите епрувету запушачем кроз који је провучена стаклена цевчица са капиларом окренутом ка унутрашњости епрувете. Други крај цевчице уроните у воду.

Шта примећујете?

д

за

Амонијак је безбојан гас, оштрог мириса. Лакши је од ваздуха. Веома добро се раствара у води. Велика растворљивост амонијака у води довела је до брзог увлачења воде у епрувету (створен је хемијски водоскок). Амонијак се раствара у води и са њом реагује. У реакцији настаје једињење амонијум-хидроксид, NH4OH.

во

NH3 + H2O

NH4OH

својства амонијака

хидроксид

За

Да ли амонијум-хидроксид има својства киселине? Испитајте добијени водени раствор са лакмус хартијом плаве боје. Плава боја лакмус-хартије се не мења, што значи да амонијум-хидроксид није киселина. Раствор, затим, испитајте са лакмус-хартијом црвене боје. Црвена боја лакмус-хартије се мења у плаву. Ова промена боје индикатора се дешава у присуству једињења која имају базна својства. О њима ћете учити касније. Амонијум-хидроксид не постоји у слободном стању. Лако се разлаже на амонијак и воду: NH4OH NH3 + H2O Када отворите флашицу у којој се налази концентровани водени раствор амонијака, осетићете његов оштар мирис. Амонијак се употребљава за добијање азотне киселине, вештачких ђубрива, пластике, експлозива и средстава за чишћење.

примена амонијака

27

-

-

1.

НЕМЕТАЛИ, ОКСИДИ НЕМЕТАЛА И КИСЕЛИНЕ

Проверите своје знање

-

1. Попуните дату табелу траженим подацима.

Ф Сво орму јств ла а

N2

N2O5

NH3

HNO3

Врста супстанце Тип хемијске везе Mr

уџ бе н

Мирис Боја Киселост Базност

за

2. Линијама повежите податке из колоне Б са одговарајућим супстанцама из колоне А. Б

производња боја производња вештачких ђубрива

д

HNO3

во

А

N2

За

U

ик е

Агрегатно стање

NH3

средства за чишћење конзервисање хране производња експлозива

3. Одредите валенце азота у следећим једињењима: NO

NH3

NO2

N2O5

4. Колико грама азот(V)-оксида је потребно за добијање 0,4 mol азотне киселине?

5. Који оксид азота настаје када се од два молекула азотне киселине одузме један молекул воде? Напишите формулу тог оксида.

6. Објасните како настају киселе кише.

28

УГЉЕНИК

14.

2.

6

4 2

Угљеник је познат од давнина. Назив је изведен од латинске речи carbo, угаљ.

Налажење, својства и примена угљеника

ик е

С

12

За

во

д

за

уџ бе н

Угљеник и његова једињења веома су распрострањени у природи.

С 29

-

-

1.

НЕМЕТАЛИ, ОКСИДИ НЕМЕТАЛА И КИСЕЛИНЕ

-

У слободном стању угљеник се у природи може наћи у два кристална облика (алотропске модификације). То су графит и дијамант. Ова два облика угљеника се знатно разликују по физичким својствима. Графит је црне боје, мек, добар проводник топлоте и електрицитета. Дијамант је безбојан, велике тврдоће, не проводи електрицитет, добро се бруси. Различита својства ова два облика угљеника, потичу од различитог начина везивања и распореда у простору његових атома. Својства графита и дијаманта одређују њихову примену. Графит се, због своје мекоће и зато што при трењу оставља црни траг на хартији употребљава за израду оловака, а због добре проводљивости електричне струје за израду електрода. Тешко се топи па се зато од њега праве топионичарски лонци и калупи за ливење метала. Употребљава се и за подмазивање металних осовина и премазивање предмета од гвожђа ради заштите од рђања. Због лепог преламања светлости, кристали дијаманата се користе као накит. Тврдоћа дијаманта омогућава да се он користи за резање стакла, брушење и сечење тврдих материјала. Од 1996. године позната је још једна алотропска модификација угљеника, који садржи 60 атома, С60. Њен назив је фулерен. Структура му је многоугаона, садржи 12 петоугаоника и 20 шестоугаоника. Подсећа на фудбалску лопту, па се назива и фудбален. Употребљава се као мазиво и у реакцијама синтезе нових једињења. Осим угљеника кристалног облика постоји и аморфни угљеник. Главне врсте аморфног угљеника су чађ, кокс, активни, животињски и дрвени угаљ. Ови аморфни угљеници садрже често примесе једињења других елемената. Њихово главно својство је адсорпциона* моћ. Због своје велике активне површине они адсорбују разне боје, мирисе, отрове и отровне гасове. Зато се користе за пречишћавање воде, ваздуха и у заштитним маскама. Све врсте аморфног угљеника могу да се добију загревањем различитих супстанци из живог света, без присуства ваздуха**. Живи свет је свет угљеникових једињења. Грађа атома угљеника омогућава огроман број комбинација између самих атома угљеника, као и са атомима других елемената. Угљеникова једињења изучавају органска хемија и биохемија. У неорганској хемији изучава се релативно мали број угљеникових једињења.

ик е

модел графита

уџ бе н

U

д

за

модел дијаманта

во

модел фулерена

За

еник аморфни угљ адсорпција

Угљеник(II)-оксид, угљеник(IV)-оксид, угљена киселина и примена Постоје два оксида угљеника. То су угљеник(II)-оксид (угљен-моноксид, CO) и угљеник(IV)-оксид (угљен-диоксид, CO2). Угљеник(II)-оксид настаје сагоревањем угљеника у присуству недовољне количине ваздуха.

2C + O2 2CO

-оксид угљеник(II) *

Адсорпција је способност неке супстанце да на својој површини физички веже друге супстанце.

** Загревање супстанци без присуства ваздуха назива се сува дестилација.

30

То је гас без боје, укуса и мириса. Веома је отрован. Удисање угљеник(II)-оксида у већим количинама доводи до смрти. У природи га нема много, углавном се налази у вулканским гасовима. У градској средини се налази у већим количинама, јер је производ непотпуног сагоревања бензина у моторима. Угљеник(II)-оксид не реагује с водом, односно није анхидрид киселине. Угљеник(II)-оксид гори плавим пламеном. Сагоревањем угљеник(II)-оксида настаје други оксид угљеника угљеник(IV)-оксид, CO2.

2CO2

2CO + O2

)-оксид угљеник(IV

ослобађа се топлота

азот 78% кисеоник 20,17% CO2 0,04%

лене ефекат стак баште

уџ бе н

ик е

Угљеник(IV)-оксид је састојак ваздуха. Налази се у природним минералним водама, а има га и у вулканским гасовима. У природи настаје као производ сагоревања органских супстанци. У процесу дисања жива бића ослобађају угљеник(IV)-оксид. Са друге стране, биљке га троше у процесу фотосинтезе. На тај начин његова количина у атмосфери остаје приближно стална. То је веома важно јер би нагомилавање већих количина угљеник(IV)-оксида у атмосфери довело до повећања температуре на Земљи, што би било штетно за живот (ефекат стаклене баште). азот 75,50% кисеоник 14,60% CO2 4%

Оглед 8

д

за

У лабораторији се угљеник(IV)-оксид може добити у реакцији мермера и хлороводоничне киселине.

За

во

Саставите апаратуру као на слици. Навлажите парче лакмус-хартије плаве боје и ставите га на дно каде. У епрувету ставите кашичицу уситњеног мермера и сипајте 10 cm3 раствора хлороводоничне киселине (1:1). Брзо затворите епрувету запушачем кроз који пролази стаклена цев. Крај цеви уроните у каду у коју сте претходно поставили и запалили три свеће различите висине.

31

-

-

1.

НЕМЕТАЛИ, ОКСИДИ НЕМЕТАЛА И КИСЕЛИНЕ

-

Које закључке можемо извести на основу огледа? Угљеник(IV)-оксид је гас без боје и мириса. Запазили смо да се најпре гаси најнижа свећа, а на крају највиша. Тиме је доказано да је маса угљеник(IV)-оксида већа од масе ваздуха. Уједно је доказано и да угљеник(IV)-оксид не потпомаже горење и да не гори. На овим својствима угљеник(IV)-оксида заснива се његова примена за гашење пожара. Угљеник(IV)-оксид се примењује за прављење газираних пића. Отварањем боце или лименке смањује се притисак у њима и ослобађа се угљеник(IV)-оксид.

...угљеник(IV)-оксиду

угљена киселина IV

CO 2 IV

H 2CO 3

уџ бе н

за

д

во

Водоник и кисеоник смо хватали под водом јер се они у њој веома слабо растварају. Угљеник(IV)-оксид не хватамо на тај начин, а то значи да се он у води добро раствара.

За

U

Течан угљеник(IV)-оксид се добија на ниској температури и на високом притиску. При наглом испаравању хлади се и прелази у чврсту масу која је позната као „суви лед“. На собној температури суви лед прелази у гасовито стање. На овом својству сувог леда заснива се његова примена у позоришту за прављење димних ефеката.

ик е

Нешто више о...

Да ли при растварању угљеник(IV)-оксида у води долази до хемијске реакције? Плава боја навлажене лакмус-хартије се у додиру са угљеник(IV)-оксидом променила у црвену (оглед 8). То значи да је настала киселина. У реакцији између угљеник(IV)-оксида и воде гради се угљена киселина.

CO2 + H2O

H2CO3

Угљена киселина се не може добити у чистом стању, јер је нестабилно једињење и лако се распада на угљеник(IV)-оксид и воду.

H2CO3

CO2 + H2O

У свим природним водама има угљеник(IV)-оксида. Природне воде које га садрже у већим количинама имају кисео, освежавајући укус.

32

Проверите своје знање 1. У ком облику је угљеник распрострањен у природи?

2.

Заокружите слово испред тачног одговора. Атом угљеника 12С садржи: а) 6p+, 6e– и 12 n0 б) 6p+, 6e– и 6 n0 в) 12p+, 6e– и 6 n0

3. Упишите у табелу ДА или НЕ за својства која се односе на угљеник(II)-оксид Анхидрид киселине

Растворљивост у води

Сагорљивост

Отровност

уџ бе н

Својства оксида

ик е

и угљеник(IV)-оксид.

CO CO2

4. У газираним пићима присутан је угљеник(IV)-оксид. Опишите поступак како

за

бисте то проверили.

5. Који оксид угљеника је добијен када је у реакцији сагоревања 0,6 g угљеника

во

д

утрошено 1,6 g кисеоника?

За

6. Зашто се угљеник(IV)-оксид може хватати у отвореном суду?

7. Одредити масени удео угљеника у његовим оксидима.

8. Који оксид угљеника је одговоран за ефекат „стаклене баште“?

9. Колико грама кисеоника је потребно за оксидацију 5 mol угљеник(II)-оксида?

10. На располагању су две боце воде којима недостају етикете. Зна се да је у једној боци вода газирана, а у другој не. Како бисте без отварања боца могли да изаберете ону која садржи негазирану воду?

33

-

М

1.

и подсе тн ал

ик

-

НЕМЕТАЛИ, ОКСИДИ НЕМЕТАЛА И КИСЕЛИНЕ

ОД НЕМЕТАЛА ДО КИСЕЛИНА

-

На основу изучавања појединачних неметала могли смо уочити разлике и сличности у њиховим својствима. Видели смо да неметали имају различито агрегатно стање, боју, мирис, проводљивост електричне струје, односно различита физичка својства. И поред разлика у физичким својствима, сви неметали због заједничких хемијских својстава, чине један скуп елемената. Основно заједничко својство неметала је да граде киселине. Како из неметала настају киселине?

ик е

Оксидацијом неметала настаје оксид (кисели оксид, анхидрид киселине), који у реакцији с водом гради киселину. Преглед неметала, њихових киселих оксида и киселина дат је у табели 2. Табела 2. – Преглед неметала и њихових киселина

Формула киселине

C

CO2

угљена

H2CO3

N

N2O5

азотна

HNO3

S

SO2 SO3

сумпораста сумпорна

H2SO3 H2SO4

д

за

уџ бе н

Назив киселине

Валенца неметала у киселини и њеном анхидриду је једнака. Научили смо како се одређује валенца неметала у оксиду. Тако на пример, у угљеник(IV)-оксиду валенца угљеника је IV.

во

CO 2

Формула анхидрида киселине

За

U

IV II

Симбол неметал

Како се одређује валенца неметала у киселини? Да бисмо одредили валенцу неметала у киселини примењујемо следеће правило: Збир валенци атома водоника и неметала у киселини је једнак збиру валенци атома кисеоника. Покажимо то на примеру угљене киселине.

I х II

H2CO3

(2H)

(1C)

(3O)

Примењујући правило следи да је: I + I + х = II + II + II х = IV

Ово правило се примењује за утврђивање анхидрида киселине за неметале који граде више оксида. Може ли онда угљеник(II)-оксид бити анхидрид угљене киселине? Наравно да не, јер је валенца угљеника у овом оксиду II.

34

Киселине које у свом саставу не садрже кисеоник могу се добити у директној синтези између водоника неметала.

О2 Н2

ик е

Н2О

Својства киселина

је промена бо тије лакмус-хар у реакцији већине киселине и ваја се метала изд водоник

За

во

д

за

уџ бе н

За утврђивање присуства киселине у воденим растворима често се примењује лакмус индикатор. Заједничко својство киселина је да мењају плаву боју лакмус-хартије у црвену. Осим промене боје лакмус-хартије, постоји још једно својство које је заједничко за све киселине. Упоредите молекулске формуле киселина које су дате у табели 2. Све киселине у свом молекулу садрже водоник. Водоник се може издвојити из киселина у реакцији са већином метала*. Сетите се огледа 1 (страна 11) за добијање водоника. Данас је познат велики број киселина. Неке су чврсте, неке течне, неке су неорганског, а неке органског порекла. Све киселине у течном агрегатном стању, као и водени раствори киселина, које су на собној температури чврсте, показују својства која су наведена.

Нешто више о...

...индикаторима

Пре много година хемичари су боје из цвекле и црвеног купуса примењивали као индикаторе. Проблем с биљним „индикаторима“ је што су нестабилни, па се морају стално припремати свежи. Велики напредак је направљен када је енглески хемичар Вилијам Хенри Перкин (1838–1907) синтетисао анилинску боју. Од тада се многи индикатори на бази анилина синтетишу у лабораторијама, као што је на пример метил-оранж.

*

Постоје метали који не могу да истисну водоник из киселине. Ови метали се називају племенити метали (Cu, Ag, Au).

35

-

-

1.

НЕМЕТАЛИ, ОКСИДИ НЕМЕТАЛА И КИСЕЛИНЕ

Урадите сами

-

уџ бе н

за

Проверите своје знање 1. Изаберите тачан одговор:

во

д

а) Основно хемијско својство неметала је да граде киселине. б) Киселине настају у реакцији метала и неметала. в) Киселине мењају плаву боју лакмус-хартије у црвену. г) Одузимањем воде свакој киселини настаје њен анхидрид. д) Киселине које настају у реакцији оксида неметала и воде су кисеоничне.

За

U

ик е

Испитајте киселост супстанци из свакодневног живота користећи „сопствене“ природне индикаторе. Припремите један или два од наведених „индикатора“: 1. сок од цвекле; 2. сок од свежег црвеног купуса; 3. скувани чај. У три мале чаше сипајте припремљени „индикатор“. У прву чашу полако у капима додајте сирће, у другу сок од лимуна. Раствор у трећој чаши служи вам за поређење. Посматрајте боје. Могу ли се наведени природни индикатори употребљавати за утврђивање киселости раствора? Пажња! Ако је боја раствора индикатора јака, разблажите раствор водом.

НЕ НЕ НЕ НЕ

ДА

НЕ

2. Из дате групе формула издвојте формуле оксида који су анхидриди киселина: CO

CuO

SO2

N2O5

HgO

CO2

Li2O

3. Из дате групе формула оксида издвојте анхидриде сумпорне и азотне киселине: SO2

N2O3

SO3

NO

Објасните ваш одговор и напишите хемијске једначине.

36

ДА ДА ДА ДА

N2O5

а

н е

Зад

з а р а до з

ал

ци

.

Хемијске скривалице

1. Подвуците пар речи (домина) у ком се крије исти однос као и између парова оксида који су дати изнад тих парова речи (домина).

SO2 – SO3

АУТО –БИЦИКЛ ВОЗ – БРОД АВИОН – КАМИОН ТРАКТОР – ТРИЦИКЛ

КВАДРАТ – ТРОУГАО КВАДРАТ – ШЕСТОУГАО ПЕТОУГАО – ТРОУГАО ШЕСТОУГАО – КВАДРАТ

За

во

д

за

уџ бе н

N2О3 – N2O5

ик е

CO2 – CO

2. Премештањем слова у необичном исказу: И МАЛИНА ПРСНЕ У СОК, добићете назив најважнијег једињења сумпора. Напишите његову молекулску формулу и израчунајте Mr.

3. Премештањем слова у необичном исказу: И КЛАТНО ИЗА СЕНА, добићете назив једног важног једињења азота. Колико грама кисеоника садржи 0,1 mol тог једињења?

37

За

во

д

за

уџ бе н

ик е

.co.rs www.zavod g.rs www.shd.or edia.org www.Wikip a.net www.hemij ) oogle Web (G y r o t is h ble periodic ta ) oogle Web (G y r t is m che Slike) ts (Google n e im r e p x e ) chemistry oogle Slike (G t n e im r e exp chemistry emija.com www.mojah emije.com www.sveth

-------

2.

-

ЕТАЛА М И Д И С К О , МЕТАЛИ И (БАЗЕ) И ХИДРОКСИД

За

во

д

за

уџ бе н

ик е

-----------

--