Најважније из лекције
Хемијска реакција: Промена при којој од реактаната настају производи другачијег хемијског састава уз размену енергије између система и околине.
Типови реакција:
• Синтеза: \( A + B \longrightarrow AB \) (нпр. \( 2\text{Mg} + \text{O}_2 \longrightarrow 2\text{MgO} \))
• Анализа: \( AB \longrightarrow A + B \) (термолиза топлотом, електролиза електрицитетом).
Закон одржања масе: \( m(\text{реактаната}) = m(\text{производа}) \). Маса је очувана јер се број и врста атома током реакције не мењају.
Хемијска једначина: Симболички приказ у којем супстанце представљамо формулама, а бројеве честица усклађујемо искључиво коефицијентима испред формула.
Катализатори: Супстанце (попут ензима у живим бићима) које убрзавају реакције, а саме остају непромењене на крају процеса.
Типови реакција:
• Синтеза: \( A + B \longrightarrow AB \) (нпр. \( 2\text{Mg} + \text{O}_2 \longrightarrow 2\text{MgO} \))
• Анализа: \( AB \longrightarrow A + B \) (термолиза топлотом, електролиза електрицитетом).
Закон одржања масе: \( m(\text{реактаната}) = m(\text{производа}) \). Маса је очувана јер се број и врста атома током реакције не мењају.
Хемијска једначина: Симболички приказ у којем супстанце представљамо формулама, а бројеве честица усклађујемо искључиво коефицијентима испред формула.
Катализатори: Супстанце (попут ензима у живим бићима) које убрзавају реакције, а саме остају непромењене на крају процеса.
Хемијске реакције су трајне промене супстанци при којима се мења њихов састав и настају нове супстанце са другачијим својствима од полазних.
Током сваке хемијске реакције долази до размене енергије између система и околине. Енергија се везује или ослобађа (у виду топлоте, светлости или електричне енергије).
Систем је део природе који је предмет посматрања или експеримента (нпр. садржај у епрувети).
Околина је све што окружује систем (нпр. ваздух око епрувете, лабораторијски прибор).
Сагоревање магнезијумове траке на ваздуху је хемијска реакција јер од магнезијума и кисеоника настаје нова супстанца (бели прах магнезијум-оксида) уз ослобађање топлоте и блештаве светлости.
Шта од наведеног представља хемијску реакцију:
а) топљење леда
б) рђање гвожђа
в) испаравање воде
а) топљење леда
б) рђање гвожђа
в) испаравање воде
Одговор: б) Рђање гвожђа. Током рђања гвожђе реагује са кисеоником и влагом из ваздуха градећи нову супстанцу (рђу), док су топљење леда и испаравање воде само физичке промене агрегатног стања.
Реактанти су полазне супстанце које међусобно реагују у хемијској реакцији. Записују се на левој страни једначине.
Производи реакције су нове супстанце које настају као резултат хемијске реакције. Записују се на десној страни једначине.
\[ \text{реактанти} \longrightarrow \text{производи} \]
У реакцији спајања цинка и сумпора:
\[ \text{цинк} + \text{сумпор} \longrightarrow \text{цинк-сулфид} \]
Реактанти су цинк и сумпор, а производ реакције је цинк-сулфид.
Одреди реактанте и производ у следећем процесу:
\[ \text{водоник} + \text{хлор} \longrightarrow \text{хлороводоник} \]
Реактанти: водоник и хлор.
Производ реакције: хлороводоник.
Производ реакције: хлороводоник.
Синтеза (спајање) је врста хемијске реакције у којој од две или више чистих супстанци настаје једна нова супстанца сложеније грађе:
\[ A + B \longrightarrow AB \]
Анализа (разлагање) је врста хемијске реакције у којој се једна сложена супстанца разлаже на две или више нових, једноставнијих супстанци:
\[ AB \longrightarrow A + B \]
Према начину на који се врши разлагање супстанце, реакције анализе могу бити:
- Термолиза – разлагање под утицајем топлоте (загревањем).
- Електролиза – разлагање под дејством једносмерне електричне струје.
Синтеза: \( 2\text{H}_2 + \text{O}_2 \longrightarrow 2\text{H}_2\text{O} \) (од водоника и кисеоника гради се вода).
Анализа: \( 2\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{струја}} 2\text{H}_2 + \text{O}_2 \) (електролиза воде на водоник и кисеоник).
Анализа: \( 2\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{струја}} 2\text{H}_2 + \text{O}_2 \) (електролиза воде на водоник и кисеоник).
Одреди тип следеће реакције:
\[ 2\text{HgO} \xrightarrow{\Delta} 2\text{Hg} + \text{O}_2 \]
Одговор: То је реакција анализе (термолиза), јер се једна полазна сложена супстанца (жива(II)-оксид) загревањем разлаже на две простије супстанце (живу и кисеоник).
Закон одржања масе (Ломоносов–Лавоазјеов закон):
Укупна маса свих реактаната једнака је укупној маси свих производа хемијске реакције.
Укупна маса свих реактаната једнака је укупној маси свих производа хемијске реакције.
\[ m(\text{реактаната}) = m(\text{производа}) \]
Маса се током реакције не губити нити се може створити јер се атоми не стварају и не нестају, већ се само прегрупишу образујући нове хемијске везе.
Ако у реакцији \( 12\text{ g} \) угљеника потпуно сагори у присуству \( 32\text{ g} \) кисеоника:
\[ m(\text{C}) + m(\text{O}_2) = m(\text{CO}_2) \implies 12\text{ g} + 32\text{ g} = 44\text{ g} \text{ угљеник(IV)-оксида} \]
Електролизом воде добијено је \( 4\text{ g} \) водоника и \( 32\text{ g} \) кисеоника. Колика маса воде је разложена?
Према Закону одржања масе:
\[ m(\text{H}_2\text{O}) = m(\text{H}_2) + m(\text{O}_2) \]
\[ m(\text{H}_2\text{O}) = 4\text{ g} + 32\text{ g} = 36\text{ g} \]
Одговор: Разложено је \( 36\text{ g} \) воде.
Хемијска једначина је кратак симболички запис хемијске реакције помоћу хемијских симбола и формула.
Једначина мора бити усклађена са Законом одржања масе - број атома сваког елемента мора бити једнак на левој и десној страни. Ово постижемо дописивањем коефицијената испред ознака или формула супстанци.
Индекси у формулама супстанци се никада не смеју мењати током изједначавања! Мењају се искључиво коефицијенти испред формула.
Говори нам које врсте супстанци ступају у реакцију (реактанти) и које нове супстанце настају (производи).
Приказује однос броја честица (атома, молекула или формулских јединки) реактаната и производа.
За једначину: \( 2\text{H}_2 + \text{O}_2 \longrightarrow 2\text{H}_2\text{O} \)
• Квалитативно: Реагују водоник и кисеоник, а настаје вода.
• Квантитативно: 2 молекула водоника реагују са 1 молекулом кисеоника и дају 2 молекула воде.
• Квалитативно: Реагују водоник и кисеоник, а настаје вода.
• Квантитативно: 2 молекула водоника реагују са 1 молекулом кисеоника и дају 2 молекула воде.
Изједначи дату једначину постављањем одговарајућих коефицијената:
\[ \text{Fe} + \text{Cl}_2 \longrightarrow \text{FeCl}_3 \]
Број атома хлора на левој страни је 2, а на десној 3. Најмањи заједнички садржалац је 6.
Испред \( \text{Cl}_2 \) ставимо коефицијент 3, а испред \( \text{FeCl}_3 \) коефицијент 2.
Сада имамо 2 атома гвожђа са десне стране, па испред \( \text{Fe} \) на левој страни уписујемо коефицијент 2: \[ 2\text{Fe} + 3\text{Cl}_2 \longrightarrow 2\text{FeCl}_3 \]
Испред \( \text{Cl}_2 \) ставимо коефицијент 3, а испред \( \text{FeCl}_3 \) коефицијент 2.
Сада имамо 2 атома гвожђа са десне стране, па испред \( \text{Fe} \) на левој страни уписујемо коефицијент 2: \[ 2\text{Fe} + 3\text{Cl}_2 \longrightarrow 2\text{FeCl}_3 \]
Катализатори су супстанце које у малим количинама значајно убрзавају одвијање хемијске реакције, а да се саме притом трајно не троше нити хемијски мењају.
Ензими су биолошки катализатори протеинске природе који регулишу и вишеструко убрзавају биохемијске процесе у живим организмима.
Разлагање водоник-пероксида (\( \text{H}_2\text{O}_2 \)) је споро, али додатак мало манган(IV)-оксида или ензима каталазе тренутно изазива бурно ослобађање мехурића кисеоника.
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): Одреди који је тип следећих хемијских реакција (синтеза или анализа):
а) \( \text{S} + \text{O}_2 \longrightarrow \text{SO}_2 \)
б) \( \text{CaCO}_3 \xrightarrow{\Delta} \text{CaO} + \text{CO}_2 \)
а) \( \text{S} + \text{O}_2 \longrightarrow \text{SO}_2 \)
б) \( \text{CaCO}_3 \xrightarrow{\Delta} \text{CaO} + \text{CO}_2 \)
а) Синтеза: од две простије чисте супстанце настаје једна сложенија супстанца (сумпор(IV)-оксид).
б) Анализа: једна сложена супстанца (калцијум-карбонат) разлаже се на две нове супстанце.
б) Анализа: једна сложена супстанца (калцијум-карбонат) разлаже се на две нове супстанце.
Задатак 2 (средњи): У реакцији спајања азота и водоника настаје амонијак. Ако у реакцији потпуно изреагује \( 6\text{ g} \) водоника и добије се \( 34\text{ g} \) амонијака, израчунај колико грама азота је ушло у реакцију применом Закона одржања масе.
Према Закону одржања масе, укупна маса реактаната једнака је маси производа:
\[ m(\text{азота}) + m(\text{водоника}) = m(\text{амонијака}) \]
\[ m(\text{азота}) + 6\text{ g} = 34\text{ g} \]
\[ m(\text{азота}) = 34\text{ g} - 6\text{ g} = 28\text{ g} \]
Одговор: У реакцију је ступило \( 28\text{ g} \) азота.
Задатак 3 (средњи): Изједначи следеће хемијске једначине дописивањем коефицијената:
а) \( \text{Na} + \text{S} \longrightarrow \text{Na}_2\text{S} \)
б) \( \text{Al} + \text{O}_2 \longrightarrow \text{Al}_2\text{O}_3 \)
а) \( \text{Na} + \text{S} \longrightarrow \text{Na}_2\text{S} \)
б) \( \text{Al} + \text{O}_2 \longrightarrow \text{Al}_2\text{O}_3 \)
а) Са десне стране имамо 2 атома натријума, па испред \( \text{Na} \) на левој страни пишемо коефицијент 2:
\[ 2\text{Na} + \text{S} \longrightarrow \text{Na}_2\text{S} \]
б) За кисеоник НЗС за 2 и 3 је 6. Стављамо 3 испред \( \text{O}_2 \) и 2 испред \( \text{Al}_2\text{O}_3 \). Сада са десне стране имамо \( 2 \cdot 2 = 4 \) атома алуминијума, па испред \( \text{Al} \) пишемо 4:
\[ 4\text{Al} + 3\text{O}_2 \longrightarrow 2\text{Al}_2\text{O}_3 \]
Задатак 4 (тежак): Загревањем \( 100\text{ g} \) кречњака (\( \text{CaCO}_3 \)) долази до његовог потпуног разлагања на чврсти калцијум-оксид (\( \text{CaO} \)) и гасовити угљеник(IV)-оксид (\( \text{CO}_2 \)).
а) Напиши сређену хемијску једначину ове реакције и одреди њен тип.
б) Наведи њено квалитативно и квантитативно значење.
в) Ако је након загревања у отвореној посуди маса преосталог чврстог остатка износила \( 56\text{ g} \), израчунај масу гаса који је отишао у околину.
а) Напиши сређену хемијску једначину ове реакције и одреди њен тип.
б) Наведи њено квалитативно и квантитативно значење.
в) Ако је након загревања у отвореној посуди маса преосталог чврстог остатка износила \( 56\text{ g} \), израчунај масу гаса који је отишао у околину.
а) Једначина:
\[ \text{CaCO}_3 \xrightarrow{\Delta} \text{CaO} + \text{CO}_2 \]
Тип реакције: анализа (термолиза). Једначина је већ изједначена (сви коефицијенти су 1).
б) Значење једначине:
• Квалитативно: Калцијум-карбонат се разлаже на калцијум-оксид и угљеник(IV)-оксид.
• Квантитативно: 1 формулска јединка калцијум-карбоната даје 1 формулску јединку калцијум-оксида и 1 молекул угљеник(IV)-оксида.
в) Рачун према Закону одржања масе: \[ m(\text{CaCO}_3) = m(\text{CaO}) + m(\text{CO}_2) \] \[ 100\text{ g} = 56\text{ g} + m(\text{CO}_2) \] \[ m(\text{CO}_2) = 100\text{ g} - 56\text{ g} = 44\text{ g} \] Одговор: У околину је отишло \( 44\text{ g} \) угљеник(IV)-оксида.
б) Значење једначине:
• Квалитативно: Калцијум-карбонат се разлаже на калцијум-оксид и угљеник(IV)-оксид.
• Квантитативно: 1 формулска јединка калцијум-карбоната даје 1 формулску јединку калцијум-оксида и 1 молекул угљеник(IV)-оксида.
в) Рачун према Закону одржања масе: \[ m(\text{CaCO}_3) = m(\text{CaO}) + m(\text{CO}_2) \] \[ 100\text{ g} = 56\text{ g} + m(\text{CO}_2) \] \[ m(\text{CO}_2) = 100\text{ g} - 56\text{ g} = 44\text{ g} \] Одговор: У околину је отишло \( 44\text{ g} \) угљеник(IV)-оксида.
