U V O D PRIRODNE NAUKEPrirodne nauka se bavi prouavanjem prirode i prirodnih pojava

FIZIKAOsnone su HEMIJA BIOLOGIJAFIZIKE NAUKE FIZIKA: prouava stanje materije i njene promjene (energiju i njene transformacije) HEMIJA: prouava materiju i njene promjene BIOLOGIJA: biljni i ivotinjski svijet

Hemija i Fizika definiu hemijske i fizike promjene.

Hemijske promjene: mjenjaju se osobine i priroda supstanci - sagorijevanje metala - vrenje - razlaganjeFizike promjene: mjenja se energetsko stanje supstanci - kristalizacija - mrnjenje ili topljenje (led) - zagrijavanjem metala on isijava svjetlost

Hemija je prirodna nauka koja je vjerovatno nastala sintezom filozofije Grka i praktinog znanja Egipana.

Rije hemija je prvi put pronaena u astronomskim spisima iz III v.n.e. u Egiptu ali se ne zna tano da li ona oznaava crnu zemlju - stari naziv za sjeverni Egipat ili se odnosi na svetu boansku vjetinu kojom su se zanimali svetenici toga vremena (chemi - kemi).

Znai, hemija tumai i razjanjava: - promjene u prirodi na osnovu hemijskih zakona i eksperimenta, - otkriva nove proizvode i reakcije i daje im nauno objanjenje

MATERIJA I ENERGIJAMaterija je predmet prouavanja: hemije, fizike, biologije kao i nekih filozofskih nauka.

Dugo je smatrano da je materija sve to ima masu i zauzima prostor. Najvei nedostatak ove teorije je to zanemaruje energiju.

Posle otkria da je atom djeljiv (sastoji se od niza elementarnih estica koje su u atomu u stalnom kretanju) - proizilazi da ne postoji masa bez energije i - da je kinetika E direktno vezana sa masom.

Ovo je definisano poznatom Ajntajnovom jednainom ekvivalencije (povezuje m i E):

E energija (J = kgm2/s2), m masa (kg) i c brzina svjetlosti u vakuumu = 3108 m/s

E = mc2

Ova jednaina je potvrena pri nuklearnim reakcijama. Npr. pri radioaktivnom raspadu 1 mola urana (238 g) gubi se maso od 50 mg a oslobaa se energija od 4,51012 J

Promjene E u hemijskim r. su reda veliine od 10 do 103 J/mol to je 109 1012 puta manje od promjene E kod nuklearnih r. (zato se promjene mase u hemijskim reakcijama ne mogu registrovati vaganjem)

Na osnovu svih ispitivanja danas je poznato da materija posjeduje: 1. Dvojna svojstva (KORPUSKULARNA I TALASNA) 2. Diskontinuiranu strukturu materije (nije beskonano djeljiva)

Dakle ne postoji masa bez E i E bez mase i one su neunitive.

2. Diskontinualna struktura materije Materija moe biti: - kontinuirane prirode (beskonano djeljiva) ili - diskontinualne prirode (ogranieno djeljiva) - Plank je 1901. godine utvrdio da je i energija zraenja diskontinuir. prirode utvrdivi da se ona javlja samo u kvantima

gde je E = f() =>h Plankova konstanta (6,62610-34 Js), frekvencija (s-1) i E energija zraenja jednog kvanta (J)

E = h

Energija jednog kvanta

1. Dvojna svojstva (KORPUSKULARNA I TALASNA) Kompton je zapazio da X-zraci (to su fotoni vrlo male velike E ) - kada prou kroz parafin ili grafit promjene pravac kretanja i izgube dio svoje E (jer izlaze sa veom) - ova pojava je nazvana Komptonov efekat i - pokazuje da fotoni pored talasnih poseduju i sojstva esticeimaju masu

Stoga se energija zraenja, toplotna energija, elektrina i magnetna polja tretiraju kao vidovi materije.

Masa, teina i energija

Masa je mjera za inerciju materije, skalarna (brojana) je veliina( m , kg)

Teina je sila kojom Zemlja privlai tjelo: G = F (N = kg m/s2) - G m vektorska je veliina (pored brojane vrijednosti treba znati i pravac djelovanja) - G je funkcija poloaja tjela prema Zemlji. (u bezteinskom prostoru G = 0 ali m postoji)

G = F = mg g ubrzanje pod dejstvom Zemljine tee i prosjeno iznosi 9,81 m/s2

Energija - E : je mjera sposobnosti da se izvri neki rad, skalarna je veliina , jedinica je vat - W

OBLICI MATERIJE

Hemija izuava materiju koja ima mjerljivu masu.Termin supstanca se koristi za bilo kakav uzorak materije a u HEMIJI se uglavnom upotrebljava za hemijske elemente i hemiska jedinjenja

Hemijski element je supstanca koja sadri samo atome jedne vrste, tj. atome istog rednog broja u periodnom sistemu (115)

U elementarnom stanju nalazi se 20-tak i to gasovi: N2, O2, H2, He..Rn, tena Hg i vrsti C-dijamant i grafit, S, Cu, Ag, Au i neki Pt-metali

Hemijska jedinjenja su sloene supstance i sastoje se od atoma dva ili vie razliitih elemenata, meusobno vezani hemijskim vezama u tano odreenim odnosima.

Smjee sastavljena je od dvije ili vie supstanci (elementi, jedinjenja, materijali) mehaniki izmeanih u proizvoljnom odnosu.

Razlika izmeu smjee i jedinjenja !

Smjee u zavisnosti od veliine estice i agregatnog stanja sastojaka mogu biti: - homogene i - heterogene

Homogene smjee: U svakom djelu (m ili V) imaju isti sastav i estice su manje od 100 nm.

1. iste supstance elementi i hemijska jedinjenja npr.: Fe, S, kuhinjska so 2. Homogene smjee (rastvori): a) vrsto i teno u tenom npr.: morska voda, rastvori eera b) vrsti rastvori (kristalni rastvori), npr.: zlato za nakit je rastvor Ag u Au c) gasovite smjee

Heterogene smjee Sastoje se od vie homogeno razdvojenih supstanci. Npr.: mlijeko (tenost mast), dim (gasovi C), sivo Fe (kristalii crnog grafita kristali Fe)

NaClFeheterogenasmjearazdvajanje

Svojstva materijeFizika (kod fizikih promjena): gustina,tt , tk, tvrdoa,kristalni oblik, rastvorljivost, elektrina i toplotna provodljivost itd.

Hemijska (uoavaju se kod hemijskih promjena): reaktivnost,raspadanje ili razlaganje.

HEMIJSKI SIMBOLI, FORMULE I JEDNAINE

Simboli Hemijski simboli se koriste za oznaavanje elemenata. - Uveo ih je u 19.stolj. vedski hemiar Jakob Bercelijus

Nastali su od latinskog imena: H hidrogen O oksigenAg argentum Fe ferum Cu - kuprumPb - plumbum N nitrogen, Ne neon, Na natrium, Nb - niobium

ili imena naunika koji su ih otkrili:

Md Mendeljevijum, Po - polonijum

Simbol hemijskog elementa predstavlja:skraenom ime hemijskog elementajedan atom datog elementa1 mol atoma datog elementa (6,0221023 atoma)

Sastav Zemlje i zemljine kore:

Kiseonik uestvuje priblino sa oko m (ukupne mase), silicijum sa m a sa m i svi drugi elementi.

O46,5 %Si 28 %Al8 %Fe 5 % 8 elemenata 98,5 %Ca3,5 %Na3,0K2,5 %Mg2 % Ostali 1,5 %U PS elementi su predstavljeni sa simbolima i .......Do danas je otkriveno 115 elem., od ega je u prirodi pronaeno oko 93 elem.X

Hemijske formule formulske jediniceMolekuli se sastoje od atoma hemijskih elemenata i predstavljaju se hemijskom formulom u koju se upisuju simboli atoma koji ine dati molekul.

primjeri: H2SO4 H3BO3 Na2CrO4 CuSO45H2O (pravilo pisanja i koeficijenti)izuzetci:NH3, PH3, CH4 (lijevo elektronegativniji a desno elektropozitivniji)

Formulske jedinice: NaCl, MgCl2 jonska i SiO2 , Al2O3 kovalentna jedinjenja

Formule i formulske jedinice predstavljaju: - skraeno ime hemijskog jedinjenja, - jedan molekul (ili form. jedinicu) hemijskog jedinjenja - 1 mol molekula (6,0221023 molekula)

Hemijske jednaine Tok odvijanja hemijskih reakcija (izmeu atoma ili molekula) predstavlja se pomou hemijskih jednaina Primjer: CaO + 2 HCl CaCl2 + H2O reaktanti proizvodi 1mol 2mola 1mol 1mol 56g + 236,5g = 111g + 18gReakcije: povratne () i nepovratne (); (=) pokazuje stehiometrijski odnos H2 + Cl2 2 HCl primjer povratne reakcijeStehiometrijski koeficijentiTermohemijske jednaine: Primer: H2(g) + O2(g) H2O(l)rH = -285,8 kJ/mol

Izraunavanja na osnovu hemijskih simbola, formula i hemijskih jednaina nazivaju se STEHIOMETRIJSKA IZRAUNAVANJA

Relativna atomska masa Ar

Prema savremenoj definiciji relativna atomska masa je broj koji pokazuje koliko je puta prosjena masa atoma prisutnih u prirodnoj smjei izotopa neke elementarne supstance vea od 1/12 mase atoma uglljenika izotopa 12 (C-12).

Otkriem izotopa atoma O (Ar- 16,17 i 18 ) dolo se do zakljuka da kiseonik u prirodi predstavlja smjeu tih izotopa iji je udio:

1 6O = 99,76 % 17O = 0,2 %18O = 0,04 %

Kisronik ima Ar 16Vodonik ima Ar 11/12 mase atoma ugljenika

Slijedi da je prosjena masa atoma proporcionalna njegovoj Ar

Unificirana jedinica atomske mase uPrimjeri:Izraunati masu jednog atoma: N, Fe, Hg R: ) ma(N) -2,32410-26 kg, ma(Fe) -9,21310-26 kg, ma(Hg) - 3,310-25 kg

Ako je poznata masa atoma izraunati Ar i odrediti o kom elementu je re: a) ma(X) = 1,326310-25 kg Ar = 75,9Br b) ma(X) = 3,2710-22 g Ar = 196,97Au c) ma(X) = 1,673310-21 mg Ar = 1,008H

Relativna molekulska masa - Mr

Relativna molekulska masa (Mr) je broj koji pokazuje koliko je puta masa molekula vea od 1/12 mase atoma izotopa ugljenika C-12. Mr = Ar, bezdimenzioni brojH2SO4: Mr = 2 Ar(H) + Ar (S) + 4 Ar(O) = 21+32 + 416 = 98

CuSO4 5 H2O: Mr = Mr(CuSO4) + 5 Mr(H2) ili Ar, i

PO4 3- : Mr = Ar(P) + 4 Ar(O)

Koliina materije (n)Koliina materije u hemiji izraava se u molima

Mol je ona koliina materije koja sadri onoliko jedinki (atoma, molekula, jona,...) koliko atoma ima (sadri) 0,012 kg ugljenika izotopa C-12.

n = m / M jedinica: kmol, izvedena - mol m masa supstance (g, kg..), M molar.masa (g/mol,kg/k mol..)

Molarna masa (M)Molarna masa (M) je ona masa koja u sebi sadri Avogadrov broj estica i brojano je jednaka Ar odnosno Mr.

za jedinicu molarne mase uzima g/mol

Za smjee: M(smee) = xiMi Mi molarna masa komponente

X1 = n1 / ni - molski udio

1. Izraunati koliinu materije za:a) 100 g N2 (n = 3,57 mol) b) 1 kg Ca3(PO4)2 (3,226 mol)c) 5,585 mg Fe (o,1mmol=110-4 mol) d) 9,6 g SO42- (0,1 mol)2. Izraunati masu:a) 1 mol CuSO4 (159,5 g) b) 1 kmol CuSO45H2O (249,5 kg)c) 21 mmol PO43- (1995 mg =1,995 g) d) 2 mol Cu (127 g)3. Kolika je molarna masa ako je:a) n = 0,1 molm = 4 g (M = 40 g/mol)b) n = 2 mmolm = 112 mg(M = 56 g/mol)a) n = 3 kmolm = 176,1 kg(M = 58,7 g/mol)4. Izraunati broj estica u:a) 1 g H i 1 g H2 (6,0221023 atoma H; 3,0111023 molekula H2) b) 10 mol Al2O3 (6,0221024 molekula Al2O3) c) 3,55 mg Cl-(6,0221020 jona Cl-) d) 5 kmol KOH (3,0111025 molekula KOH)5) Da li ima vie atoma u 1 g Ag ili 1 g Au i zato?

6) Izraunati Mr za:a) HCl (36,5)d) Na2CO310H2O (286)b) K2CO3 (138,2)e) SO42- (96)c) Ca(OH)2 (74)f) Ca3(PO4)2 (310)

*