Најважније из лекције
Неорганска хемија: Проучава све хемијске елементе (118 познатих), њихова неорганска једињења, смеше и законитости Периодног система елемената.
Изотопи: Атоми истог елемента са различитим бројем неутрона. Елементи са \(Z > 93\) имају искључиво радиоактивне изотопе и синтетисани су вештачки.
Распрострањеност: У Универзуму доминирају \(\text{H}\) и \(\text{He}\), док на Земљи по маси предњаче \(\text{Fe}\), \(\text{O}\), \(\text{Si}\) и \(\text{Mg}\).
Облик постојања: Зависи од реактивности - веома реактивни елементи (нпр. \(\text{Na}, \text{Cl}\)) налазе се само као једињења, док се слабо реактивни елементи (нпр. \(\text{Au}, \text{N}_2, \text{O}_2, \text{S}\)) јављају у елементарном стању.
Изотопи: Атоми истог елемента са различитим бројем неутрона. Елементи са \(Z > 93\) имају искључиво радиоактивне изотопе и синтетисани су вештачки.
Распрострањеност: У Универзуму доминирају \(\text{H}\) и \(\text{He}\), док на Земљи по маси предњаче \(\text{Fe}\), \(\text{O}\), \(\text{Si}\) и \(\text{Mg}\).
Облик постојања: Зависи од реактивности - веома реактивни елементи (нпр. \(\text{Na}, \text{Cl}\)) налазе се само као једињења, док се слабо реактивни елементи (нпр. \(\text{Au}, \text{N}_2, \text{O}_2, \text{S}\)) јављају у елементарном стању.
Неорганска хемија изучава све хемијске елементе, њихове различите облике постојања у природи, њихова неорганска једињења и смеше.
Сви до данас познати хемијски елементи (укупно 118) сврстани су у Периодни систем елемената (ПСЕ) према закону периодичности. Својства елемената и њихових једињења у директној су зависности од њиховог положаја у ПСЕ.
IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) је међународна организација која званично усваја јединствене симболе и називе хемијских елемената.
Називи елемената потичу из различитих извора:
- Према научницима: ајнштајнијум (\(\text{Es}\)) по Алберту Ајнштајну;
- Према географским појмовима: германијум (\(\text{Ge}\)) по Немачкој (лат. Germania);
- Према митологији: селен (\(\text{Se}\)) по грчкој богињи Месеца Селени;
- Према својствима супстанце или латинским називима минерала.
Колико је хемијских елемената данас познато и ко је најзаслужнији научник за откриће Периодног система елемената?
Данас је познато 118 хемијских елемената. Најзаслужнији за откриће Периодног система елемената је руски научник Д. И. Мендељејев (у његово време била су позната 64 елемента).
Изотопи су атоми истог хемијског елемента који имају исти број протона (исти атомски број \(Z\)), а различит број неутрона у језгру (различит масени број \(A\)).
Изотопи водоника:
- Протијум (\(^{1}_{1}\text{H}\)) – језгро садржи 1 протон (чини преко \(99{,}999\ \%\) свих атома водоника на Земљи, стабилан);
- Деутеријум (\(^{2}_{1}\text{H}\)) – језгро садржи 1 протон и 1 неутрон (\(0{,}001\ \%\), стабилан);
- Трицијум (\(^{3}_{1}\text{H}\)) – језгро садржи 1 протон и 2 неутрона (радиоактиван / нестабилан).
Изотопи могу бити стабилни и радиоактивни (нестабилни). Радиоактивни изотопи се спонтано распадају и претварају у друге изотопе истог или других хемијских елемената.
Хемијски елементи са атомским бројем већим од 93 (\(Z > 93\)) немају стабилне изотопе, нису пронађени у природи, већ су синтетисани вештачки у лабораторији.
По чему се међусобно разликују изотопи једног истог хемијског елемента?
Разликују се по броју неутрона у атомском језгру (па самим тим и по масеном броју \(A\)), као и по својој стабилности и заступљености у природи.
Хемијски елементи нису подједнако заступљени у свемиру и на планети Земљи.
| Простор | Најзаступљенији елементи (по масеном уделу) |
|---|---|
| Универзум | 1. Водоник (\(\text{H}\)) 2. Хелијум (\(\text{He}\)) |
| Земља (укупно) | 1. Гвожђе (\(\text{Fe}\)) 2. Кисеоник (\(\text{O}\)) 3. Силицијум (\(\text{Si}\)) 4. Магнезијум (\(\text{Mg}\)) |
Око 90% укупног броја свих атома на Земљи чине атоми само четири елемента: \(\text{Fe}\), \(\text{O}\), \(\text{Si}\) и \(\text{Mg}\). Сви остали елементи заједно чине преосталих 10%.
Највеће количине гвожђа налазе се у Земљином језгру (заједно са никлом), због чега Земља испољава магнетна својства. Кисеоник је веома распрострањен у Земљиној кори (литосфери), али и у хидросфери, атмосфери и биосфери.
Који је најзаступљенији елемент у Универзуму, а који на Земљи као целини?
У Универзуму је најзаступљенији водоник (\(\text{H}\)), док је на Земљи најзаступљеније гвожђе (\(\text{Fe}\)).
Хемијски елементи у природи могу постојати као елементарне супстанце (слободно стање) или у облику једињења и смеша. Облик постојања зависи пре свега од реактивности датог елемента.
Веома реактивни елементи, као што су алкални метали (1. група, нпр. \(\text{Na}\)) и халогени елементи (17. група, нпр. \(\text{Cl}\)), не постоје у елементарном стању у природи, већ искључиво у виду једињења.
Елементи који се налазе у елементарном стању у природи:
- Гасови у облику двоатомних/троатомних молекула: кисеоник (\(\text{O}_2\)), озон (\(\text{O}_3\)), азот (\(\text{N}_2\));
- Племенити гасови (елементи 18. групе ПСЕ);
- Чврсти неметали: сумпор (\(\text{S}\)), угљеник (\(\text{C}\) – дијамант, графит);
- Слабо реактивни (племенити) метали: злато (\(\text{Au}\)), платина (\(\text{Pt}\)).
Зашто се натријум у природи налази искључиво у саставу једињења, док се злато може наћи у елементарном стању (нпр. у речном песку)?
Зато што је натријум изразито хемијски реактиван алкални метал и лако ступа у реакције градећи стабилна једињења, док је злато племенит и слабо реактиван метал који тешко ступа у хемијске реакције.
Задаци за вежбање
1. Задатак (лак): Који хемијски елементи чине више од 90% броја свих атома на нашој планети?
То су четири елемента: гвожђе (\(\text{Fe}\)), кисеоник (\(\text{O}\)), силицијум (\(\text{Si}\)) и магнезијум (\(\text{Mg}\)).
2. Задатак (средњи): Наведи називе и састав језгра за сва три изотопа водоника. Који од њих је радиоактиван?
- Протијум (\(^{1}_{1}\text{H}\)): 1 протон, 0 неутрона (стабилан);
- Деутеријум (\(^{2}_{1}\text{H}\)): 1 протон, 1 неутрон (стабилан);
- Трицијум (\(^{3}_{1}\text{H}\)): 1 протон, 2 неутрона (радиоактиван).
3. Задатак (тежак): Израчунај количину супстанце (\(n\)), запремину при нормалним условима (\(V\)) и број молекула (\(N\)) за \(8\text{ g}\) гасовитог кисеоника (\(\text{O}_2\)). Познато је: \(M(\text{O}_2) = 32\text{ g/mol}\), \(V_m = 22{,}4\text{ dm}^3/\text{mol}\), \(N_A = 6{,}022 \cdot 10^{23}\text{ mol}^{-1}\).
\[ n(\text{O}_2) = \frac{m}{M} = \frac{8\text{ g}}{32\text{ g/mol}} = 0{,}25\text{ mol} \]
\[ V(\text{O}_2) = n \cdot V_m = 0{,}25\text{ mol} \cdot 22{,}4\text{ dm}^3/\text{mol} = 5{,}6\text{ dm}^3 \]
\[ N(\text{O}_2) = n \cdot N_A = 0{,}25\text{ mol} \cdot 6{,}022 \cdot 10^{23}\text{ mol}^{-1} = 1{,}5055 \cdot 10^{23}\text{ молекула} \]
