Најважније из лекције
Класификација материје: Све супстанце се деле на чисте супстанце (сталан састав) и смеше (променљив састав).
Елементарне супстанце: Изграђене од једне врсте атома (\(\text{Fe}\), \(\text{O}_2\), \(\text{S}_8\)); не могу се хемијски разложити.
Једињења: Изграђена од два или више елемената у сталном односу (\(\text{H}_2\text{O}\), \(\text{NaCl}\)); разлажу се искључиво хемијским реакцијама.
Смеше: Физички спојеви чистих супстанци; могу бити хомогене (исти састав у свим деловима, нпр. ваздух, раствори, легуре) или хетерогене (видљиве фазе, нпр. песак у води, дим).
Раздвајање смеша: Врши се физичким поступцима: цеђењем, дестилацијом, кристализацијом, декантовањем, сублимацијом или деловањем магнета.
Елементарне супстанце: Изграђене од једне врсте атома (\(\text{Fe}\), \(\text{O}_2\), \(\text{S}_8\)); не могу се хемијски разложити.
Једињења: Изграђена од два или више елемената у сталном односу (\(\text{H}_2\text{O}\), \(\text{NaCl}\)); разлажу се искључиво хемијским реакцијама.
Смеше: Физички спојеви чистих супстанци; могу бити хомогене (исти састав у свим деловима, нпр. ваздух, раствори, легуре) или хетерогене (видљиве фазе, нпр. песак у води, дим).
Раздвајање смеша: Врши се физичким поступцима: цеђењем, дестилацијом, кристализацијом, декантовањем, сублимацијом или деловањем магнета.
Чисте супстанце имају сталан хемијски састав, карактеристична физичка и хемијска својства и не садрже примесе других супстанци. Не могу се раздвојити на једноставније супстанце физичким поступцима.
Елементарне супстанце (хемијски елементи) су најједноставније чисте супстанце састављене искључиво од атома исте врсте. Хемијским реакцијама се не могу разложити на једноставније супстанце.
Примери елементарних супстанци:
- Једноатомне: племенити гасови попут хелијума (\(\text{He}\)) и аргона (\(\text{Ar}\))
- Молекулске: водоник (\(\text{H}_2\)), кисеоник (\(\text{O}_2\)), озон (\(\text{O}_3\)), сумпор (\(\text{S}_8\)), флуор (\(\text{F}_2\))
- Атомске решетке: дијамант и графит (\(\text{C}\)), бакар (\(\text{Cu}\)), натријум (\(\text{Na}\)), гвожђе (\(\text{Fe}\))
Хемијска једињења су сложене чисте супстанце састављене од два или више различитих хемијских елемената у сталном масеном односу. Могу се хемијским променама разложити на елементарне супстанце или једноставнија једињења.
Грађа једињења:
- Молекули: вода (\(\text{H}_2\text{O}\)), угљен-диоксид (\(\text{CO}_2\)), амонијак (\(\text{NH}_3\)), глукоза (\(\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6\))
- Јонске кристалне решетке (формулске јединке): натријум-хлорид (\(\text{NaCl}\)), калцијум-карбонат (\(\text{CaCO}_3\)), баријум-оксид (\(\text{BaO}\))
Разврстај следеће чисте супстанце на елементарне супстанце и једињења: баријум, калцијум-нитрат, озон, хлороводоник, азот(\(\text{V}\))-оксид, дијамант.
- Елементарне супстанце: баријум (\(\text{Ba}\)), озон (\(\text{O}_3\)), дијамант (\(\text{C}\)) - састоје се само од једне врсте атома.
- Једињења: калцијум-нитрат (\(\text{Ca(NO}_3)_2\)), хлороводоник (\(\text{HCl}\)), азот(\(\text{V}\))-оксид (\(\text{N}_2\text{O}_5\)) - изграђена су од атома различитих елемената.
Смеше су физички спојеви двеју или више различитих чистих супстанци. Смеше имају произвољан (променљив) састав, а њихови састојци задржавају своја индивидуална својства. Смеше се не могу представити јединственом хемијском формулом.
| Врста смеше | Карактеристике | Примери |
|---|---|---|
| Хомогене смеше (раствори) | Имају исти састав и особине у свим својим деловима. Састојци се не могу разликовати голим оком нити оптичким микроскопом. | Ваздух, вода са чесме, морска вода, ракија, месинг (легура \(\text{Cu}\) и \(\text{Zn}\)), бронза (легура \(\text{Cu}\) и \(\text{Sn}\)), раствор шећера у води. |
| Хетерогене смеше | Имају различит састав у различитим деловима. Између састојака постоје уочљиве граничне површине (фазе), а састојци се виде голим оком или микроскопом. | Чађави дим, смеша сумпора и гвожђа, песак и вода, кречно млеко, газирана вода, земљиште, вода из баре. |
Појам хомоген обухвата све супстанце које имају исти састав у свим деловима: елементарне супстанце, хемијска једињења и хомогене смеше.
Објасни разлику између дестиловане воде, чесмоваче и барске воде према врсти супстанце.
- Дестилована вода: чиста супстанца (једињење, \(\text{H}_2\text{O}\)) - има тачно дефинисан састав и формулу.
- Чесмовача: хомогена смеша - садржи растворене минерале и гасове, али је бистра и истог састава у сваком делу.
- Барска вода: хетерогена смеша - садржи нерастворене честице земље, муља и микроорганизме који се временом таложе (седиментација).
Поступци раздвајања смеша су физичке методе које се заснивају на разликама у физичким својствима компонената (растворљивост, тачка кључања, густина, величина честица, магнетна својства).
Раздвајање чврсте нерастворне супстанце од течности помоћу филтер-хартије (нпр. песак и вода, креда и вода).
Одвајање бистре течности од талога након таложења (седиментације) услед разлике у густини.
Раздвајање течности различитих тачака кључања или издвајање течности из раствора испаравањем и поновним кондензовањем паре (нпр. добијање дестиловане воде из слане воде).
Издвајање растворене чврсте супстанце у облику кристала хлађењем засићеног врућег раствора (нпр. кристализација плавог камена \(\text{CuSO}_4 \cdot 5\text{H}_2\text{O}\)) или испаравањем растварача до сувог (нпр. добијање кухињске соли из раствора).
Издвајање супстанци које директно из чврстог прелазе у гасовито стање (јод, амонијум-хлорид) или одвајање магнетних материјала магнетом (нпр. одвајање гвожђа од сумпора).
Како се из смеше слане воде (\(\text{NaCl} + \text{H}_2\text{O}\)) могу добити елементарне супстанце које је чине?
- Физички поступак: Дестилацијом се хомогена смеша раздваја на два једињења: чисту воду (\(\text{H}_2\text{O}\)) и чврсти натријум-хлорид (\(\text{NaCl}\)).
- Хемијски поступак: Деловањем електричне струје (електролизом):
- Вода се разлаже на елементарне супстанце: водоник (\(\text{H}_2\)) и кисеоник (\(\text{O}_2\)).
- Натријум-хлорид се разлаже на елементарне супстанце: метал натријум (\(\text{Na}\)) и гас хлор (\(\text{Cl}_2\)).
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): Разврстај наведене супстанце на: елементарне супстанце, једињења, хомогене смеше и хетерогене смеше:
бронза, амонијак (\(\text{NH}_3\)), сребро (\(\text{Ag}\)), чађави дим, сок од вишње са пулпом, шећерна вода, озон (\(\text{O}_3\)), калцијум-карбонат (\(\text{CaCO}_3\)).
бронза, амонијак (\(\text{NH}_3\)), сребро (\(\text{Ag}\)), чађави дим, сок од вишње са пулпом, шећерна вода, озон (\(\text{O}_3\)), калцијум-карбонат (\(\text{CaCO}_3\)).
- Елементарне супстанце: сребро (\(\text{Ag}\)), озон (\(\text{O}_3\))
- Једињења: амонијак (\(\text{NH}_3\)), калцијум-карбонат (\(\text{CaCO}_3\))
- Хомогене смеше: бронза (легура), шећерна вода (раствор)
- Хетерогене смеше: чађави дим (гас са честицама чађи), сок од вишње са пулпом
Задатак 2 (средњи): Предложи редослед лабораторијских поступака којима се потпуно могу раздвојити састојци из чврсте трокомпонентне смеше: гвоздени опиљци, песак и кухињска со.
- Магнетно одвајање: Приближавањем магнета издвајају се гвоздени опиљци, јер поседују магнетна својства, док со и песак остају.
- Растварање у води: Преосталој смеши песка и соли дода се дестилована вода; кухињска со се раствара, а песак остаје нерастворен на дну.
- Филтрирање (цеђење): Смеша се прелије преко левка са филтер-хартијом. На филтер-хартији остаје чист песак (филтрат садржи раствор соли).
- Испаравање / Кристализација: Загревањем воденог раствора соли вода испарава, а у порцеланској шољици остају кристали кухињске соли (\(\text{NaCl}\)).
Задатак 3 (средњи): Супстанца \(X\) је гасовита на собној температури, састоји се искључиво од молекула у којима су повезани један атом угљеника и два атома кисеоника (\(\text{CO}_2\)). Да ли је супстанца \(X\) хомогена смеша, хетерогена смеша, елементарна супстанца или једињење? Детаљно образложи.
Супстанца \(X\) је хемијско једињење (чиста супстанца).
Образложење:
1. Није смеша јер има сталан хемијски састав и грађена је од само једне врсте честица (молекула \(\text{CO}_2\)).
2. Није елементарна супстанца јер њени молекули садрже атоме два различита елемента (угљеник и кисеоник), што значи да се хемијском реакцијом може разложити на једноставније супстанце.
Образложење:
1. Није смеша јер има сталан хемијски састав и грађена је од само једне врсте честица (молекула \(\text{CO}_2\)).
2. Није елементарна супстанца јер њени молекули садрже атоме два различита елемента (угљеник и кисеоник), што значи да се хемијском реакцијом може разложити на једноставније супстанце.
Задатак 4 (тежак): Загревањем чврсте беле супстанце \(A\) сталног састава, без присуства ваздуха, настају чврста супстанца \(B\) беле боје и безбојни гас \(C\). Када се угљеник сагорева у вишку кисеоника, такође настаје гас \(C\). Одреди којој врсти супстанци (елементарне супстанце, једињења или смеше) припадају супстанце \(A\), \(B\) и \(C\) и образложи сваки закључак.
- Супстанца \(A\) је једињење: Има сталан састав (чиста супстанца) и хемијски се термички разлаже на две нове супстанце (\(B\) и \(C\)), што је особина сложених чистих супстанци (једињења). (У питању је \(\text{CaCO}_3\)).
- Гас \(C\) је једињење: Настаје спајањем два различита елемента - угљеника (\(\text{C}\)) и кисеоника (\(\text{O}_2\)), што значи да садржи две различите врсте атома. У питању је угљен(IV)-оксид (\(\text{CO}_2\)).
- Супстанца \(B\) је једињење: Супстанца \(A\) (\(\text{CaCO}_3\)) садржи три елемента (\(\text{Ca}\), \(\text{C}\), \(\text{O}\)). Пошто гас \(C\) (\(\text{CO}_2\)) односи угљеник и део кисеоника, чврсти остатак \(B\) садржи калцијум и кисеоник (калцијум-оксид, \(\text{CaO}\)), те је такође једињење састављено од два елемента.
