Најважније из лекције
Елементи у кори: Најзаступљенији неметали су \(\text{O}\) и \(\text{Si}\) (граде силикате који чине ~\(75\,\%\) коре), а најзаступљенији метал је \(\text{Al}\).
Стене: Природне смеше минерала; према постанку деле се на магматске (гранит), седиментне (кречњак, гипс) и метаморфне (мермер).
Минерали: Хомогене супстанце сталног хемијског састава (оксиди, сулфиди, карбонати, силикати, самородни елементи).
Кристална структура и примесе: Исти хемијски састав може дати различите минерале због структуре решетке (калцит/арагонит, дијамант/графит). Минималне примесе јона метала дају карактеристичне боје минералима (корунд \(\text{Al}_2\text{O}_3\) са \(\text{Cr}\) је рубин, а са \(\text{Ti}/\text{Fe}\) је сафир).
Стене: Природне смеше минерала; према постанку деле се на магматске (гранит), седиментне (кречњак, гипс) и метаморфне (мермер).
Минерали: Хомогене супстанце сталног хемијског састава (оксиди, сулфиди, карбонати, силикати, самородни елементи).
Кристална структура и примесе: Исти хемијски састав може дати различите минерале због структуре решетке (калцит/арагонит, дијамант/графит). Минималне примесе јона метала дају карактеристичне боје минералима (корунд \(\text{Al}_2\text{O}_3\) са \(\text{Cr}\) је рубин, а са \(\text{Ti}/\text{Fe}\) је сафир).
Литосфера (Земљина кора и горњи део омотача) представља чврсти стеновити омотач Земље изграђен од неорганских супстанци.
Најзаступљенији хемијски елементи у Земљиној кори по масеном уделу су:
- Кисеоник (\(\text{O}\)) – најзаступљенији неметал и елемент уопште
- Силицијум (\(\text{Si}\)) – други по заступљености
- Алуминијум (\(\text{Al}\)) – најзаступљенији метал
- Гвожђе (\(\text{Fe}\)) и калцијум (\(\text{Ca}\)) – значајно заступљени метали
Око \(75\,\%\) масе Земљине коре сачињавају различита једињења из групе силиката, због чега су кисеоник, силицијум и алуминијум три најраспрострањенија елемента.
Који је најзаступљенији метал у Земљиној кори и у ком се облику претежно налази?
Најзаступљенији метал је алуминијум (\(\text{Al}\)). У природи се готово увек налази у облику хемијских једињења (најчешће силиката и оксида), а не у елементарном стању.
Стене су природне смеше сачињене од једног или више минерала. Немају сталан хемијски састав.
Према начину настанка, стене се деле у три основне групе:
| Тип стена | Начин настанка | Примери |
|---|---|---|
| Магматске | Хлађењем и очвршћавањем магме или лаве | Гранит |
| Седиментне (таложне) | Таложењем и везивањем честица или хемијским таложењем | Кречњак, доломит, креда, гипс, песак, шљунак, глина |
| Метаморфне (преображене) | Преображајем постојећих стена под високим притиском и температуром | Мермер (настаје преображајем кречњака) |
Којој групи стена припадају кречњак и мермер?
Кречњак је седиментна стена, док је мермер метаморфна стена настала преображајем кречњака.
Минерали су природне хомогене супстанце тачно одређеног хемијског састава и кристалне структуре. Најчешће су хемијска једињења, а ређе елементарне супстанце.
Хемијске класе минерала:
- Сулфиди: пирит (\(\text{FeS}_2\)), сфалерит (\(\text{ZnS}\))
- Оксиди: хематит (\(\text{Fe}_2\text{O}_3\)), куприт (\(\text{Cu}_2\text{O}\)), корунд (\(\text{Al}_2\text{O}_3\))
- Карбонати: калцит (\(\text{CaCO}_3\)), магнезит (\(\text{MgCO}_3\)), доломит
- Силикати и сулфати: граде највећи део Земљине коре
- Самородни (чисти) елементи: злато (\(\text{Au}\)), сумпор (\(\text{S}\)), угљеник у облику дијаманта или графита (\(\text{C}\))
Који хемијски спој чини пећинске украсе (сталактите и сталагмите)?
Основни састојак пећинских украса је калцијум-карбонат (\(\text{CaCO}_3\)), минерал калцит.
Физичка својства минерала (боја, сјај, тврдоћа, цепљивост, електропроводљивост) зависе од хемијског састава и кристалне структуре (решетке).
Утицај кристалне решетке:
Минерали калцит и арагонит имају идентичан хемијски састав (\(\text{CaCO}_3\)), али због различитог просторног распореда јона у кристалној решетки показују различита физичка својства.
Минерали калцит и арагонит имају идентичан хемијски састав (\(\text{CaCO}_3\)), али због различитог просторног распореда јона у кристалној решетки показују различита физичка својства.
Утицај примеса у траговима:
Основни минерал драгог камења рубина и сафира јесте корунд (\(\text{Al}_2\text{O}_3\)):
Основни минерал драгог камења рубина и сафира јесте корунд (\(\text{Al}_2\text{O}_3\)):
- Примесе јона хрома (\(\text{Cr}\)) дају корунду црвену боју → рубин.
- Примесе јона титанијума (\(\text{Ti}\)) и гвожђа (\(\text{Fe}\)) дају плаву боју → сафир.
Зашто се дијамант и графит значајно разликују у тврдоћи и изгледу иако су оба изграђена искључиво од угљеника?
Разликују се због различите кристалне структуре (начина на који су атоми угљеника повезани у простору).
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): Разврстај следеће појмове на стене и минерале: пирит, гранит, мермер, калцит, кварц, кречњак.
- Стене (смеше): гранит, мермер, кречњак.
- Минерали (чисте супстанце): пирит (\(\text{FeS}_2\)), калцит (\(\text{CaCO}_3\)), кварц (\(\text{SiO}_2\)).
Задатак 2 (средњи): Напиши називе и хемијске формуле барем два минерала који припадају класи сулфида и два која припадају класи оксида.
- Сулфиди: пирит (\(\text{FeS}_2\)), сфалерит (\(\text{ZnS}\))
- Оксиди: хематит (\(\text{Fe}_2\text{O}_3\)), куприт (\(\text{Cu}_2\text{O}\)), корунд (\(\text{Al}_2\text{O}_3\))
Задатак 3 (тежак):
- Израчунај масени удео гвожђа у чистом гвожђе(III)-оксиду (\(\text{Fe}_2\text{O}_3\)). Подаци: \(M_r(\text{Fe}_2\text{O}_3) = 160\), \(A_r(\text{Fe}) = 56\).
- Колико се килограма чистог гвожђа теоријски може добити из \(1\text{ kg}\) руде хематита у којој масени удео чистог \(\text{Fe}_2\text{O}_3\) износи \(85\,\%\)?
\[ w(\text{Fe}) = \frac{2 \cdot A_r(\text{Fe})}{M_r(\text{Fe}_2\text{O}_3)} = \frac{2 \cdot 56}{160} = \frac{112}{160} = 0{,}70 = 70\,\% \]
У \(1\text{ kg}\) (\(1000\text{ g}\)) руде хематита:
\[ m(\text{Fe}_2\text{O}_3) = w \cdot m(\text{руде}) = 0{,}85 \cdot 1000\text{ g} = 850\text{ g} \]
\[ m(\text{Fe}) = w(\text{Fe}) \cdot m(\text{Fe}_2\text{O}_3) = 0{,}70 \cdot 850\text{ g} = 595\text{ g} = 0{,}595\text{ kg} \]
Одговор:
а) Масени удео гвожђа у оксиду је \(70\,\%\).
б) Теоријски се може добити \(0{,}595\text{ kg}\) (или \(595\text{ g}\)) гвожђа.
