Најважније из лекције
Нежива природа: Фосилна горива (угаљ, нафта, земни гас) су необновљиви извори угљоводоника и енергије. Фракционом дестилацијом нафте добијају се горива и сировине за полимере, док је земни гас претежно метан (\( \text{CH}_4 \)).
Жива природа: Организме граде четири главне класе органских молекула:
Жива природа: Организме граде четири главне класе органских молекула:
- Масти и уља: Естри глицерола и масних киселина - складиштење енергије и терморегулација.
- Угљени хидрати: (\( \text{C, H, O} \)) као глукоза и скроб - примарни извор енергије и структура.
- Протеини: Изграђени од амино-киселина (\( \text{C, H, O, N, S} \)) - градивна, ензимска и транспортна улога.
- Нуклеинске киселине: Садрже \( \text{C, H, O, N, P} \) (ДНК и РНК) - носиоци наследне информације.
Органска једињења могу бити природна и синтетичка. Главни извори природних органских једињења (нарочито угљоводоника) у неживој природи су фосилна горива: угаљ, нафта и земни (природни) гас.
Фосилна горива су необновљиви извори енергије јер је за њихов настанак потребно више милиона година. Њихово сагоревање ослобађа гасове стаклене баште и штетне материје које загађују животну средину.
| Гориво | Порекло и настанак | Састав | Примена и прерада |
|---|---|---|---|
| Угаљ | Разградњом биљних остатака (настанак тресета под утицајем топлоте и притиска). | Различита органска једињења са високим уделом угљеника и неорганске супстанце. | Производња електричне енергије (термоелектране), индустријска горива, грејање. |
| Нафта | Пре 300–400 милиона година од биљних и животињских остатака прекривених седиментима под притиском и температуром. | Густа уљаста течност тамне боје; смеша више хиљада угљоводоника уз једињења \( \text{S, N, O} \). | Фракционом дестилацијом у рафинеријама добијају се бензин, керозин, дизел/лож-уље, парафин, сировине за пластику и гуму. |
| Земни гас | Често се налази заједно са нафтом или самостално у подземним лежиштима. | Углавном метан (\( \text{CH}_4 \), око 75–98%), мање количине етана, пропана и бутана. | Грејање домаћинстава, погонско гориво, хемијска сировина у индустрији. |
Топлотна моћ горива: Количина топлоте која се ослобађа сагоревањем јединице масе или запремине горива. Код угља, топлотна моћ је већа уколико је већи масени удео угљеника, а мањи удео неорганских материја (пепела и влаге).
Израчунавање топлотне енергије: Ако је топлотна моћ природног гаса \( q = 33 \text{ MJ/m}^3 \), сагоревањем \( V = 5 \text{ m}^3 \) гаса теоријски се ослобађа:
\[ Q = V \cdot q = 5 \text{ m}^3 \cdot 33 \text{ MJ/m}^3 = 165 \text{ MJ} \]
Уз степен искоришћења од \( 80\% \), корисна енергија износи:
\[ Q_{\text{kor}} = 165 \text{ MJ} \cdot 0{,}80 = 132 \text{ MJ} \]
Органска једињења представљају хемијску основу свих живих бића. Четири главне групе биолошки важних органских једињења су липиди (масти и уља), угљени хидрати, протеини и нуклеинске киселине.
| Група једињења | Хемијски састав и грађа | Улога у организму | Примери |
|---|---|---|---|
| Масти и уља | Естри глицерола и виших масних киселина, као и слободне масне киселине (\( \text{C, H, O} \)). | Енергетска резерва, терморегулација, механичка заштита органа. | Биљна уља, животињске масти, лој. |
| Угљени хидрати | Полихидроксилни алдехиди или полихидроксилни кетони (\( \text{C, H, O} \)). | Главни и брзи извор енергије, градивна улога (биљни ћелијски зид). | Глукоза, фруктоза, скроб, гликоген, целулоза. |
| Протеини | Полимери чије су основне јединице амино-киселине (\( \text{C, H, O, N} \), поједини садрже и \( \text{S} \)). | Градивна (кожа, мишићи, крзно), каталитичка (ензими), транспортна (хемоглобин), регулаторна (хормони). | Кератин, колаген, хемоглобин, ензими. |
| Нуклеинске киселине | Сложени полимери изграђени од нуклеотида (\( \text{C, H, O, N, P} \)). | Чување и пренос генетичких информација, синтеза протеина. | ДНК (дезоксирибонуклеинска киселина), РНК (рибонуклеинска киселина). |
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): Који је главни састојак земног (природног) гаса и који хемијски елементи улазе у састав тог једињења?
Главни састојак земног гаса је метан (\( \text{CH}_4 \)), са уделом од 75% до преко 90%. У његов састав улазе хемијски елементи угљеник (\( \text{C} \)) и водоник (\( \text{H} \)).
Задатак 2 (средњи): Која је основна градивна јединица протеина и који се хемијски елементи у њима обавезно налазе? По чему се елементарни састав нуклеинских киселина разликује од већине протеина?
Основне јединице грађе протеина су амино-киселине. Оне обавезно садрже угљеник (\( \text{C} \)), водоник (\( \text{H} \)), кисеоник (\( \text{O} \)) и азот (\( \text{N} \)) (а поједине садрже и сумпор \( \text{S} \)).
Нуклеинске киселине поред \( \text{C, H, O, N} \) обавезно садрже и фосфор (\( \text{P} \)), који није типичан састојак протеина.
Нуклеинске киселине поред \( \text{C, H, O, N} \) обавезно садрже и фосфор (\( \text{P} \)), који није типичан састојак протеина.
Задатак 3 (средњи): Којим се поступком у рафинеријама нафта раздваја на корисне фракције и које се важне фракције том приликом добијају?
Нафта се прерађује поступком фракционе дестилације (раздвајање на основу различитих тачака кључања састојака).
Главне добијене фракције су: рафинеријски гасови, бензин, керозин (петролеј), дизел гориво (гасно уље), лож-уље, моторна уља, битумен и парафин.
Главне добијене фракције су: рафинеријски гасови, бензин, керозин (петролеј), дизел гориво (гасно уље), лож-уље, моторна уља, битумен и парафин.
Задатак 4 (тежак): Израчунај масу чистог метана садржаног у \( 10 \text{ m}^3 \) земног гаса при нормалним условима, ако је запремински удео метана у гасу \( 96\% \). (\( M(\text{CH}_4) = 16 \text{ g/mol} \), \( V_m = 22{,}4 \text{ dm}^3/\text{mol} \))
\[ V(\text{CH}_4) = 10 \text{ m}^3 \cdot 0{,}96 = 9{,}6 \text{ m}^3 = 9600 \text{ dm}^3 \]
\[ n(\text{CH}_4) = \frac{V}{V_m} = \frac{9600 \text{ dm}^3}{22{,}4 \text{ dm}^3/\text{mol}} \approx 428{,}57 \text{ mol} \]
\[ m(\text{CH}_4) = n \cdot M = 428{,}57 \text{ mol} \cdot 16 \text{ g/mol} \approx 6857{,}1 \text{ g} \approx 6{,}86 \text{ kg} \]
Одговор: Маса метана износи приближно \( 6{,}86 \text{ kg} \).
