Лекција 1.4 садржи следеће групе задатака:

Изабери решење задатка:

Задатак 1 (бесплатан)

Кратко решење

\[ 6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} \xrightarrow[\text{хлорофил}]{\text{светлост}} \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2 \]Порекло реактаната: - \( \text{CO}_2 \) - из атмосфере (дисање, сагоревање, вулкани), биљке га примају преко листова; - \( \text{H}_2\text{O} \) - из хидросфере, биљке је упијају кореном из земљишта; - енергија - сунчева светлост коју апсорбује хлорофил. Значај производа: - глукоза - храна и извор енергије за биљке и, преко ланаца исхране, за остала жива бића; од ње настају скроб и целулоза; - кисеоник - неопходан за дисање и сагоревање, од њега настаје озон који штити од штетног зрачења.

Детаљно решење

Збирна једначина фотосинтезе

Фотосинтеза се одвија у зеленим деловима биљака (у хлоропластима), у присуству хлорофила и уз енергију сунчеве светлости. Од угљеник(IV)-оксида и воде настају глукоза и кисеоник: \[ 6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} \xrightarrow[\text{хлорофил}]{\text{светлост}} \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2 \] Проверавамо изједначеност: са леве стране има 6 атома C, 12 атома H и \( 12 + 6 = 18 \) атома O, а са десне 6 атома C, 12 атома H и \( 6 + 12 = 18 \) атома O.

Порекло реактаната

Угљеник(IV)-оксид \( (\text{CO}_2) \) биљке узимају из атмосфере (ваздуха) преко стома на листовима. У атмосферу доспева дисањем живих бића, сагоревањем горива, вулканском активношћу и распадањем органске материје. Вода \( (\text{H}_2\text{O}) \) потиче из хидросфере - биљке је упијају кореном из земљишта (атмосферске падавине, подземне воде) и спроводе до листова. Енергију за одвијање процеса даје сунчева светлост, коју апсорбује хлорофил.

Значај производа

Глукоза \( (\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6) \) је органско једињење у коме је сунчева енергија претворена у хемијску. Биљке је користе као извор енергије и као полазну супстанцу за грађење скроба, целулозе и других органских молекула. Преко ланаца исхране она је извор хране и енергије за све остале организме. Кисеоник \( (\text{O}_2) \) се ослобађа у атмосферу и неопходан је за дисање живих бића и за реакције сагоревања. Од кисеоника у вишим слојевима атмосфере настаје озон, који штити живи свет од штетног сунчевог зрачења. Фотосинтезом се, поред тога, из ваздуха уклања угљеник(IV)-оксид, па се одржава стална количина кисеоника и угљеник(IV)-оксида у атмосфери.

Кратак запис решења:

\[ 6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{светлост, хлорофил}} \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2 \] \( \text{CO}_2 \) - из ваздуха; \( \text{H}_2\text{O} \) - из земљишта (кореном); енергија - Сунце. Глукоза - храна и енергија за жива бића; \( \text{O}_2 \) - дисање, сагоревање, озонски омотач.

Најважније из лекције

Састав ваздуха: Незагађен сув ваздух се састоји од \(78\,\%\) азота (\(\text{N}_2\)), \(21\,\%\) кисеоника (\(\text{O}_2\)), нешто мање од \(1\,\%\) аргона (\(\text{Ar}\)) и мањих количина других гасова (\(\text{CO}_2, \text{CH}_4, \text{O}_3, \text{He}, \text{Ne}\dots\)).
Биолошки и климатски значај: \(\text{O}_2\) омогућава дисање и сагоревање; \(\text{CO}_2\) служи за фотосинтезу; \(\text{O}_3\) штити од UV зрачења, а заједно са \(\text{H}_2\text{O}, \text{CO}_2\) и \(\text{CH}_4\) чува топлоту планете.
Аеросоли и загађивачи: Аеросол чине капљице воде са прашином и гасовима. Загађујући гасови (\(\text{SO}_2, \text{H}_2\text{S}, \text{NH}_3\)) настају природним путем (вулкани, пожари) или антропогено (индустрија, грејање, саобраћај).
Ваздух је хомогена гасовита смеша која чини Земљину атмосферу. До удаљености од око \(60\text{ km}\) од површине Земље, састав атмосферског ваздуха је скоро константан.
Гас Хемијска формула Запремински удео (\(\varphi\))
Азот \(\text{N}_2\) \(78\,\%\)
Кисеоник \(\text{O}_2\) \(21\,\%\)
Аргон \(\text{Ar}\) нешто мање од \(1\,\%\)
Остали гасови \(\text{CO}_2, \text{Ne}, \text{He}, \text{CH}_4, \text{Kr}, \text{N}_2\text{O}, \text{H}_2, \text{Xe}, \text{O}_3, \text{NO}_2\) у траговима
Најзаступљенији племенити гас у атмосфери је аргон (\(\text{Ar}\)).
\[ \varphi(\text{гас}) = \frac{V(\text{гас})}{V(\text{смеше})} \cdot 100\,\% \] Запремински удео гаса представља однос запремине тог гаса и укупне запремине гасне смеше (ваздуха).
Колико се литара кисеоника налази у \(200\text{ L}\) незагађеног ваздуха?
Пошто је запремински удео кисеоника \(21\,\%\): \[ V(\text{O}_2) = \varphi(\text{O}_2) \cdot V(\text{ваздуха}) = 0{,}21 \cdot 200\text{ L} = 42\text{ L} \] Одговор: У \(200\text{ L}\) ваздуха налази се \(42\text{ L}\) кисеоника.
Кисеоник (\(\text{O}_2\)) – неопходан за дисање живих бића и одвијање реакција сагоревања.
Угљеник(IV)-оксид (\(\text{CO}_2\)) – реактант у процесу фотосинтезе (из ког настају органски молекули) и „топлотни изолатор” Земље.
Озон (\(\text{O}_3\)) – алотропска модификација кисеоника која у вишим слојевима атмосфере апсорбује и штити планету од штетног ултраљубичастог зрачења са Сунца.
Заједно са воденом паром (\(\text{H}_2\text{O}\)), угљеник(IV)-оксид, метан (\(\text{CH}_4\)) и озон одговорни су за одржавање оптималне температуре на Земљи.
Аеросол је дисперзни систем који чине ситне капљице воде у ваздуху које у себи садрже честице прашине и апсорбоване гасове.
У састав аеросола често улазе и загађујуће неорганске супстанце попут амонијака (\(\text{NH}_3\)), сумпор(IV)-оксида (\(\text{SO}_2\)) и водоник-сулфида (\(\text{H}_2\text{S}\)).
Порекло загађујућих супстанци у атмосфери:
  • Природно порекло: шумски пожари, вулканске ерупције.
  • Антропогено порекло (активност човека): саобраћај, грејање у домаћинствима, индустријска постројења, спаљивање отпадака.

Задаци за вежбање

Задатак 1 (Лаки): Који је најзаступљенији племенити гас у атмосфери и у ком запреминском уделу се налази?
Одговор: Најзаступљенији племенити гас у атмосфери је аргон (\(\text{Ar}\)), чији је запремински удео нешто мањи од \(1\,\%\).
Задатак 2 (Лаки): У којим се све хемијским облицима (једињењима и елементарним супстанцама) кисеоник налази у атмосфери? Наведи барем три примера и њихову улогу.
Одговор:
  • \(\text{O}_2\) (молекулски кисеоник) – неопходан за ћелијско дисање и процесе сагоревања;
  • \(\text{O}_3\) (озон) – штити од штетног сунчевог зрачења;
  • \(\text{H}_2\text{O}\) (вода / водена пара) и \(\text{CO}_2\) (угљеник(IV)-оксид) – учествују у одржавању топлотног биланса планете и фотосинтези.
Задатак 3 (Средњи):
  1. Израчунај запремину коју заузима \(64\text{ g}\) кисеоника при нормалним условима (\(M(\text{O}_2) = 32\text{ g/mol}\), \(V_m = 22{,}4\text{ dm}^3/\text{mol}\)).
  2. У којој се запремини ваздуха налази та маса кисеоника ако је његов запремински удео \(21\,\%\)?
а) Запремина чистог кисеоника: \[ n(\text{O}_2) = \frac{m(\text{O}_2)}{M(\text{O}_2)} = \frac{64\text{ g}}{32\text{ g/mol}} = 2\text{ mol} \] \[ V(\text{O}_2) = n(\text{O}_2) \cdot V_m = 2\text{ mol} \cdot 22{,}4\text{ dm}^3/\text{mol} = 44{,}8\text{ dm}^3 \]
б) Запремина ваздуха: \[ V(\text{ваздуха}) = \frac{V(\text{O}_2)}{\varphi(\text{O}_2)} = \frac{44{,}8\text{ dm}^3}{0{,}21} \approx 213{,}33\text{ dm}^3 \] Одговор: Запремина кисеоника је \(44{,}8\text{ dm}^3\), а та количина се налази у приближно \(213{,}33\text{ dm}^3\) ваздуха.
Задатак 4 (Тешки): Ако је запремински удео азота у ваздуху \(78\,\%\), израчунај масу азота која се налази у \(1\text{ m}^3\) ваздуха при нормалним условима (\(M(\text{N}_2) = 28\text{ g/mol}\), \(V_m = 22{,}4\text{ dm}^3/\text{mol}\)).
\[ V(\text{ваздуха}) = 1\text{ m}^3 = 1000\text{ dm}^3 \] \[ V(\text{N}_2) = \varphi(\text{N}_2) \cdot V(\text{ваздуха}) = 0{,}78 \cdot 1000\text{ dm}^3 = 780\text{ dm}^3 \]
\[ n(\text{N}_2) = \frac{V(\text{N}_2)}{V_m} = \frac{780\text{ dm}^3}{22{,}4\text{ dm}^3/\text{mol}} \approx 34{,}821\text{ mol} \]
\[ m(\text{N}_2) = n(\text{N}_2) \cdot M(\text{N}_2) = 34{,}821\text{ mol} \cdot 28\text{ g/mol} \approx 975\text{ g} \]
Одговор: У \(1\text{ m}^3\) ваздуха налази се приближно \(975\text{ g}\) азота.

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: