Grane hemijeOsnovna podela hemije jeste na neorgansku i organsku hemiju. Neorganska hemija bavi se izuavanjem oko tri miliona neorganskih jedinjenja svih elemenata. U prolosti su ova jedninjenja zvana "mineralnim".Organska hemija se bavi prouavanjem vie od 20 miliona jedinjenja ugljenika (gotovo sva ugljenikova jedninjanja osim okisda, ugljene kiseline i njenih soli koji se zajedno sa jedninjenjima ostalih elemenata izuavaju u neorganskoj hemiji) prvenstveno izolovanih iz ivih organizama. Njen razvoj dugo je koila vitalistika teorija koja je tvrdila da se organska jedinjenja mogu sintetisati samo u ivim organizmima uz pomo "ivotne sile". Organska hemija poela je nagli razvoj od sredine XIX veka.Biohemija je nauna disciplina izmeu organske hemije i biologije. Bavi se prouavanjem hemijskih procesa unautar ivih organizama.Fizika hemija je oblast najblie saradnje hemije i njoj najsrodnije nauke fizike. Fizika hemija primenjuje zakone fizike na hemijske procese, bavi se mehanizmima njihovog odvijanja (hemijska termodinamika i kinetika). Kao oblast fizike hemije moe se izdvojiti i nuklearna hemija.Opta hemija se bavi optim zakonima hemije, zakonima koji vae za sve njene discipline.Analitika hemija izuzetno je teka i vana oblast hemije. Izuava sastav hemijskih jedinjenja i naine njihovog dokazivanja. Deli se na kvalitativnu i kvantitivnu.Osnovni zadatak svake nauke je sticanje novih znanja. Ako se ona mogu upotrebiti u svakodnevnom ivotu , njihov znaaj je tim vei. Primenom teorijskih znanja iz hemije za dobrobit oveanstva bavi se primenjena hemija. Najveu primenu hemija danas ima u raznim granama industrije (hemijska industrija, metalurgija...), tehnici, poljoprivredi, medicini...Sve grane hemije ine neraskidivu celinu. Meusobno se prepliu i dopunjavaju. Postoje i oblasti hemije (koordinaciona hemija, bioneorganska hemija) koje ne moemo sa sigurnou svrstati ni u jednu klasinu hemijsku disciplinu.SmeeU prirodi se retko nalaze sustance (elementi i jedinjenja) u istom stanju. U svakoj ima maji ili vei deo drugih supstanci. To su smee. Odlike smea su:1. osobine smea zavise od koliina supstanci koje sadre,2. sastav smee je promenljiv i proizvoljan,3. sastojci u smei ne menjaju svoje osobine.Smee mogui biti homogene i heterogene. U homogenoj smei koliina i omer razlitih supstanci u svakom njenom delu je isti, ne moemo razlikovati sastojke smee. Rastvori su homogene smee. U heterogenoj smei omer i koliina suspstanci u svakom njenom delu nije jednaka, sastojci se mogu tee ili lake razlikovati.Razvoj teorije o atomu"Sva tela se sastoje od siusnih dalje nedeljivih delova koji se zovu atomi (od grkog nedeljivi). Sva razlnolikost sveta u kom ivimo je samo posledica kretanja atoma." To je bilo gledite grkog filozofa Demokrita, tvorca prve atomske teorije. Demokritovo gledite u savremenu nauku uveo je krajem XVIII i poetkom XIX veka engleski naunik John Dalton. Po njemu su atomi najmanji delovi svakog elementa i vie se ne mogu deliti. Postoji onoliko vrsta atoma koliko ima elemenata. dalton uvodi simbole za elemente.Nova znanja iz oblasti fizike (elektricitet) menjaju sredinom XIX veka sliku o atomu. On sepredstavlja kao izgraen od meusobno pomeanih pozitivnio i negativno naelektrisanih estica.Godine 1896. otkriven je elelktron, negativno naelektrisana estica.Neto kasnije otkriven je i proton, pozitivno naelektrisana estica. Koliina naelektrisanja koju nose proton i elektron je jednaka i iznosi 1,6 * 10-19 C. Ova koliina naelektrisanja uzeta je za elementarno naelektrisanje. Broj protona i elektrona u atomu je jednak. Meutim masa protona je oko 1800 puta vea od mase elektrona. Rutheford 1911. dokazuje postojanje atomskog jezgra.U to vreme Maks Plank postavlja svoju kvantnu teoriju na osonovu koje e Niels Bohr 1913. pretpostaviti da se elektroni oko jezgra kreu tano odreenim putanjama, kao planete oko sunca. Novi model atoma nazvan je planetarni.Sredinom etrdesetih godina otkriva se neutron, estica jezgra mase iste kao masa protona, ali bez naelektrisanja. Razvoj teorije o atomu i dalje je trajao (pretpostvaka i otkrie kvarkova, mezona...). Danas je poznato nekoliko desetina subatomskih estica.imeoznakamasanaelektrisanjerelativna masarelativno naelektrisanje

protonp+1,66 * 10-27 kg+1,6 * 10-231+1

neutronno1,66 * 10-27 kg010

elektrone-9,1 *10-31 kg-1,6 * 10-23 C1/1840~0-1

Atomi istog elementa imaju isto nalektrisanje jezgra (koj potie od protona u jezgru). Broj protona u atomima istog elementa takoe je jednak i zove se atomski ili redni broj. Oznaava se sa Z. Masneni broj je zbir protona i elektrona i oznaava se sa A. Atomi istog masnenog, a razliitog atomskog broja su izobari.Maseni broj je zbir protona i neutrona u jezgru.A= p + nA- maseni brojp- broj protonan- broj neutronato se tie obeleavanja pripazi od kada su tekstovi i iz kojih izvora, jer ih obeleavaju razliito.to se tie slova Z...Atomski broj iliredni broj jednak je zbiru protona u jezgruZ= pZ- redni broj atomap- broj protonaAtomi istog elementa mogu se razlikovati po broju neutrona. Atomi jednog elementa sa razliitim atomskim brojem (brojem neutrona) su izotopi. Oznaka za izotop sastoji se od simbola elementa i masnenog broja izotopa. Tako se izotpo kiseonika sa masom 16 pie O-16. Drugi nain predstavljanja izotopa jeste XAZ. Ovaj kiseonikov izotop pisao bi se O168. 22 elementa u prirodi dolaze o obliku samo jednog izotopa. Svi ostali elelmenti predstavljaju smee dva ili vie izotopa.Relativna atomska masa se oznaava sa Ar. To je broj koji pokazuje koliko je masa atoma elementa vea od 1/12 izotopa C-12. Pri izraunavanju Ar elementa uzimaju se u obzir svi njegovi izotopi i njihova zastupljenost u prirodi.Elektronski omotaHemija se bavi zbivanjima u elektronskom omotau. To je deo atoma koji je zasluan za njegove hemijske osobine. Periodna svostva elemenata se mogu objasniti rasporedom odnosno brojem elektrona koji je povezan sa brojem protona, odnosno atomskim brojem.Za elektrone vai princip neodreenosti koji glasi: "Elektronu ne mozemo u isto vreme znati i poloaj i energiju." Iz ovog sledi da kada govorimo o ureenosti elektronskog omotaa moemo govoriti samo o verovatnoi nalaenja elektrona (elektronskoj orbitali).Za odreivanje poloaja elektrona koriste se etiri kvantna broja.Prvi (glavni) kvantni broj obleava se sa n. Moe imati vrednsoti celih prrodnih brojeva poev od jedan (n=1, 2, 3...). Elektroni svih poznatih elemenata nemaju glavni kvantni broj vei od sedam. Glavni kvanti broj oznaava elektronske ljuske. U hemiji se one mogu obeleavati i slovima K, L, M, N, O, P, Q. Perioda periodnog sistema oznaava poslednju ili valentnu ljusku. U valentnoj ljusci nalaze se valentni elektroni. valentni elektroni su nosioci hemijskih osobina elemenata. Grupa perionog sistema oznaava broj elektrona u valentnoj ljusci. Moe ih biti najvie osam (dva kod elemenata prve periode). Elektroni su u ljuske rasporeeni prema energiji koju poseduju. Energija elekrona jednaka je mv2/2 gde je v brzina elektrona.

S-orbitala P-orbitala D-orbitala

Drugi (orbitalni kvantni broj) se obeleava sa l. Nosi vrednosti 0, 1, 2 i 3 dok elementi veeg broja jo nisu poznati. Konkretno znaenje drugog kvantnog broja jeste tip orbitale u kojoj se nalazi elektron. Orbitale se oznaavaju slovima s, p, d i f. Broj elektrona u ljusci se moze izraunati ako su nam poznati brojevi elektrona u orbitalama i ako su nam je poznato kako se u ljuskama popunjavaju orbitale. Blokovi periodnog sistema (s, p, d, f) nose ime po poslednjoj nepopunjenoj orbitali elemenata u njima.ljuskaorbitale

11s

22s, 2p

33s, 3p

44s, 3d, 4p

55s, 4d, 5p

66s, 4f, 5d, 6p

77s, 5f, 6d, 7p

Trei (magnetni kvantni broj) se obeleava sa ml. Nosi vrednosti celih brojeva od -l do l. Trei kvantni broj oznaava podorbitalu elektrona. Pomou njega moemo izraunati broj elektrona u orbitali. Broj elektrona u podorbitali je uvek dva. Za l=2 (d) sledi da ima pet poddorbitala, odnosno 10 elektrona (-2, -1, 0, 1, 2). Vano svojstvo jeste i to da elektroni u orbitali tee da popune prvo sve orbitale sa jednim elektronom, a posle se svakoj podorbitali dodaje jos jedan elektron (suprotnog spina).orbitalabroj elektrona

s2

p6

d10

f14

etrvti (spinski) kvanti broj se oznaava sa ms. Moe imati dve vrednosti- -1/2 ili +1/2. Oznaava pravac spina elektrona u podorbitali. Dva elektrona razliitog spina ine spinski par.Elektronska konfiguracija se zapisuje pomou znanja o kvantnim brojevima. Objasniemo je na primeru P (fosfor). Atomski broj fosfora je 15. Dakle ima 15 protona i 15 elektrona. U prvoj ljusci se nalazi samo s-orbitala. U pisanju se posle imena orbitale stavlja kao eksponent broj elektrona u orbitali. Dakle 1s2. Ostalo je jo 15-2=13 nerasporeenih elektrona. Iz tabele vidimo da se u drugoj ljusci mogu nalaziti s i p orbitale. Dakle za drugu ljusku piemo 2s22p6. Preostaje 13-8=5 elektrona. Primeujemo da je trea ljuska valentna jer posle popunjavanja s-orbitale, 3s2 ostaje tri elektrona, 3p3 koja nisu dovoljna za popunjavanje p-orbitale. Ova tri elektrona se razmetaju i tri podorbitale. Dakle elektronska konfiguracija fosfora je 1s22s22p63s23p3. Zbog jednostavnosti piu se samo valentni elektroni ispred kojih se stavlja simbol plemenitog gasa iz prethodne periode, [Ne]3s23p3.Periodni sistem elemenataTokom XIX javljaju se pokuaji da se elementi prema osobinama svrstaju u jednu tablicu. Prvi pokuaji svrstavali su elemente u trijade.John Newlands otkriva da u nizu elemenata poreanih po atomskoj masi svaki osmi ima sline osobine. Ovu pojavu nazvao je "zakon oktava".Dva naunika, Rus Dimitrij I. Mendeljejev i Nemac Lothar Meyer postavljaju u isto vreme odvojeno jedno od drugog "periodni sistem elemenata". Prednost Mendeljejevog sistema bila je u tome to je sadrao mesta za jo neotkrivene elemente predskazujui im tako hemijske i fizike osobine. Zakon periodinosti po Mendeljejevu glasi: "Osobine i grae elemenata odnosno osobine njihovih jedinjenja periodine su funkcije atomskih teina elemenata." Posojala su etiri izuzetka (parova elemenata) od ovog zakona. Problem je reen tako to se umesto atomskih masa za nosioca svojstva periodinosti uzimaju atomski brojevi.Elementi u periodnom sistemu rasporeeni su u grupe i periode. Elementi iste grupe imaju sline osobine, a osobine elemenata u periodama se menjaju postepeno idui sa leva na desno. Danas je poznato oko 118 elemenata (svi elementi posle Urana, 92, su sintetiki, a posle olova i bizmuta, 82 i 83, radioaktivniHemijska vezaElementi se meusobno jedine stvarajui jedinjenja. Svet kakav poznajemo sastoji se iz miliona razliitih jedinjenja. Na koji nain se elementi sjedinjavaju?Jonska (elektrovalentna) veza

Izraziti metali (elementi I i II grupe PSE-a) grade sa halogenim i halkogenim elementima (VI i VII grupa PSE-a). Budui da izraziti metali imaju malo elektrona u valentnoj ljusci lako e ih otputati, a halogeni i halkogeni e ih lako primati. Na taj nain nastaje jonska ili elektrovalentna veza. Gubljenjem elektrona atom metala postaje pozitivno nalelektrisan mn+, a atom nemetala negativno nn-. Poztivno ili negativno naelektrisane estice nazivaju se joni (od grke rei ionos, onaj koji putuje). Pozitivni joni su katjoni, a negativni su anjoni. Izmeu anjona i katjona ne stvara se hemijska veza klasinog tipa, jer oni ostaju na rastojanju. Ipak izmeu njih deluju elektrostatike sile odravajui ravnoteu. Energija jonizacije je energija potrebna da se jedan mol elementa jonizuje (da mu se oduzme ili doda jedan elektron). Razliti elementi pokazuju i razliitet afinitet prema prihvatanju elektrona.Sva jonska jedinjenja imaju neke zajednike osobine. Rastvori i rastopi odlini su provodioci elektrine struje (jaki elektroliti), i toplote. Jedinjenja su vrsta, kristalna (heksagonalni kristali).Formulama zapisujemo jedinjenja. Indeks je mali broj pored atoma elementa koji nam kazuje koliko se atoma tog elementa nalazi u jedinjenju. Ako elimo da zapiemo vie estica nekog jedinjenja ili elementa piemo koeficijent, veliki broj ispred formule ili simbola (4F, 2CaF2). Formule jonskih jedinjenja zapisujemo tako to na poetak stvaimo simbol atoma elementa koji postaje katjon (Ca) a zatim dolazi simbola atoma koji e primiti elektrone (F). Zatim nalazimo najmanji zajedniki sadrilac (2) za broj elektrona koji prvi element otputa (2) i za broj koji drugi element prima (1). Sadrilac delimo sa brojem elektrona koje otputa atom metala i upisujemo indeks iza atoma (1) . Ukoliko je indeks jedinica po pravilu se ne pie. Isti postupak ponovimo i za nemetal (2). Formula jedinjenja je dakle CaF2 (kalcijum-fluorid).Broj elektrona koji element otpusti odnosno primi naziva se oksidacioni broj. Oksidacioni broj Ca u CaF2 jeste +2, a fluora +1. Izraziti metali, halogeni i halkogeni (u jonskim jedinjima) imaju samo jedan oksidacioni broj (i on je jednak broju elektrona koji metal ima, odnosno koji nemetal treba da primi da bi imao osam). Prelazni metali ih imaju vie, ali je kod njih sklonost ka izgradji jonske veze znatno smanjena.Elektronegativnost je osobina elemenata koja nam kazuje kako e se ponaati prema drugim elementima, da li e primati ili otputati elektrone, da li e graditi vie ili manje polarne veze. Iskazuje se decimalnim brojevima. Element sa veom elektronegativnou lake prima, a sa manjom lake otputa elektrone. Elektronegativnost zavisi od broja i konfiguracije valentnih elektrona elementa, kao i od atomskog prenika. Najelektronegativniji element je fluor (4.0) , a najelektropozitivniji je francijum (0.7).Kovalentna vezaNemetali, meusobno se sjedinjavajui, grade drugi tip hemijske veze-kovalentnu. prilikom izgradnje veze dolazi do ukrtanja orbitala, odnosno zdruivanja elektrona. Elektroni razlitiog spina se udruuju i prave zajednike molekulske orbitale. Nastaje molekul (stabilna elektroneutralna celina).Na slici je prikazano nastajanje i Lewisova struktura ugljenik(IV)oksida. Skraeno se zapisuje:.Vidi se da se jednom crticom oznaava jedan elektronski par. Jedna crtica oznaava jednu valencu. Valenca je broj koji pokazuje koliko se atoma vodonika jedini sa atomom nekog elementa (kovalentnom vezom).Jedinjenja sa kovalentnom vezom obino su slabi provodnici elektrine struje (slabi elektroliti ili neelektroliti). Kovalentna veza je klasia izuzetno jaka hemijska veza. Supstance najvee tvrdoe su kovalentne (dijamant, bor-nitrid).Formule molekula piu se pomou valenci slino formulama jonskih jedinjenja. Tako jedinjenje trovalentnog azota i peterovalentnog kiseonika ima formulu N2O3. Ime ovog jedinjenja jeste azot(III)oksid. Broj u zagradi oznaava valencu azota, jer nemetali u kovalentim jedinjenjima imaju esto vie valenci. Meutim za kovalentna jedinjenja sigurnije je pisati Lewisove strukturne formule, jer, kao to vidimo formula ovog jedinjenja je C2H6, te bi mogli pretpostaviti da je ugljenik trovalentan, ali on je (slika) "istroio" sve svoje valence.Ako se kovalentna veza gradi izmeu supstanci jednake elektronegativnosti (molekuli elemenata, H2, H-H) u pitanju je nepolarna kovalentna veza. Ne postoji dipol, odnosno oba atoma jednako privlae zajedniki elektronski par. Ova jedinjenja ne skreu pod uticajem elektriciteta. Razliiti oblici hemijskog elementa (njegovog molekula) i rasporedi molekula u prostoru nazivaju se altropske modifikacije.U svim drugim kovalentim molekulima veza manje ili vie polarna. Postoji dipol, a elektronegativniji atom privlai elektronski par jae. Pozitivan pol oznaava se sa +, a negativan sa -. U ovim jedinjenjima takoe moemo govoriti o oksidacionom broju, tako to zamiljamo da elektronegativniji element prima elektrone, a elektropozitivniji ih daje. Polarna jedinjenja skreu pod uticajem elektriciteta.U jedinjenju poput etana (slika) veze izmeu ugljenika u vodonika su polarne, ali etan je nepolarna supstanca. To objanjavamo maksimalnom razmaknutou veza (hibridizacija) usled koje nije mogue obrazovanje dipola.Granice izmeu jonske i polarne kovalentne veze veoma su neodreene. Ka izgradnji kovalentnih veza (donorsko-aceptorskih) imaju veliku tenju i prelazni metali. Uzima se da kada razlika u elektronegativnosti elemenata pree 1,9 govroimo o jonskoj vezi. (slika ilustruje jonsku, polarnu i nepolarnu kovalentnu vezu)Koordinativna (donorsko-aceptorska) kovalentna veza. Postojea teorija ne moe objasniti sluaj SO2 i neke druge sluaje. Zbog toga se u okviru polarne kovalentne veze izdvaja koordinativna ili donorsko-aceptorska kovalentna veza. Smatra se da umesto da atom svakog elementa daje elektrone, elektroni zajednikog para potiu od jednog atoma (donora), a prihvata ih drugi (aceptor). Oblast koja se bavi kompleksnim jedinjenjima zove se koordinativna hemija jer je sjedinjavanje u kompleksima donorsko-aceptorskog tipa.Vodonina vezaVodonina veza javlja se u jedinjenjima vodonika sa izrazito elektronegativnim nematalima (H2O, HF). Ova jedinjenja jako su polarizovana. Negativni dipol jednog molekula privlai atom vodonika, odnosno pozitivni dipol drugog molekula.Vodonine veze oznaavaju se isprekidanim crticama.Posledice ovakvog vezivanja jesu da se neke supstance nlaze u agegatnom stanju u kom to ne bismo oekivali usled smanjene pokretljivosti molekula. Vodoninom vezom objaanjava se i anomalija vode, odnosno vea gustina u tenom nego u vrstom stanju, gde molekule na okupu dre samo znatno slabije Wan der Wallsove sile (interakcije). Bez ovih osobina vode ne bi bilo ni ivota na zemlji!Osnovna razlika izmeu vodonine, Wan der Wallsove i kovalentne i jonske veze jeste u njenoj jaini. Jaina veze izraava se u kJ/mol. Ona je dakle ekvavilentna koliini energija potrebnjoj da se veze raskinu u jednom molu supstance. Jaina kovalentne i jonske veze kree se u interlvalu od nekoliko stotina kJ/mol, vodonina veza je znatno slabija (30-55 kJ/mol), ali je ipak prilino jaa od Wan der Wallsove interakcije (oko 5 kJ/mol).Wan der Wallsova veza (interakcija)U ostalim polarnim jedinjenjima javljaju se slabe Wan der Wallsove interakcije izmeu polarnih i nepolarnih delova molekula. One su pojedinano vrlo slabe, ali njihov broj je veoma veliki pa mogu imati znatan uticaj na fizike osobine jedinjenja.Metalna vezaMetalnom vezom objaanjava se velika elektrina provodlivost metala. U poetku se mislilo da elektroni metala formiraju zajedniki elektronski oblak oko jezgara atoma. Meutim pravi razlog toj osobini metala jeste prelazak elektrona iz neprovodne (popunjene) u poluprovodne (polupopunjene) i provodne (nepopunjene) valentne trake.Valenca nekog elementa je broj koji pokazuje sa koliko najvie atoma vodonika moe da se vee atom tog elementa.Neki elementi imaju uvek istu valencu, a neki mogu imati razliitu valencu. Ne postoji neko univerzalno pravilo na osnovu koga moemo da izraunamo valencu, ali esto moemo uspeno da je predvidimo na osnovu mesta u periodnom sistemu odnosno broja elektrona u poslednjem energijskom nivou. Kako?elementi I grupe su uvek jednovalentnielementi II grupe su uvek dvovalentnielementi III grupe su najee trovalentniMeutim nakon tree grupe situacija postaje neto komplikovanija pa elementi etvrte i narednih grupa mogu imati razliite valence.Valenca elemenata sa promenljivom valencom u imenima jedinjenja oznaava se rimskim brojem, tako da je ugljenik u:Ugljenik(II)-oksidu dvovalentan a uUgljenik(IV)-oksidu etvorovalentan. Kod elemenata (I, II i III grupe najee) koji uvek imaju istu valencu ovaj broj se ne navodi u nazivu jedinjenja, tako da uvek piemo kalcijum-oksid a ne kalcijum(II)-oksid.Kod elemenata koji mogu imati razliitu valencu, njena vrednost je navedena u nazivu jedinjenja (ugljenik(IV)-oksid, na primer znai da je ugljenik etvorovalentan). Valenca takoe moe i da se izrauna iz ostatka molekula tako to e nepoznata valenca elementa biti jednaka valenci ostatka molekula. Mada ovo moe biti nezgodno kod komplikovanijih molekula. Zbog toga preporuujem izraunavanje preko oksidacionih brojeva. Ponavljam, valenca ima istu apsolutnu vrednost kao i oksidacioni broj, ali oksidacioni brojevi mogu biti pozitivni i negativni. Tako na primer u molekulu H2SO4, znamo da vodonik uvek ima oks. broj +1, kiseonik u kiseoninim kiselinama uvek -2. S obzirom na to da zbir oksidacionih brojeva uvek mora biti 0 (oks. brojevi atoma se mnoe sa brojem atoma), dobijamo da oksidacioni broj sumpora mora biti +6 odnosno valenca mu je VI (valenca se obeleava rimskim brojem).Hemijske reakcijeSvaka supstanca ima svoje fizike i hemijske osobine. U fizike osobine spadaju agregatno stanje, boja, rastvorljivost u razliitim rastvaraima... Hemijske osobine odreuju kako e se ta supstanca ponaati u dodiru sa drugim supstancama. Kada jedna supstanca promeni svoje fizike osobine dolo je do fizike promene. Kada pak promeni svoje hemijske osobine dolo je do hemijske promene ili hemijske reakcije. Koliina energije koja se vee ili oslobaa u hemijskim promenama znatano je vea od one prilikom fizikih promena. Supstance koje meusobno reaguju pre promene nazivaju se reaktanti. Supstance koje nastaju tokom reakcije su proizvodi reakcije.Lavoazje i Lomonosov su sredinom XVIII veka doli do istog zakljuka koji se naziva "Zakon o odranju mase": "Masa reaktanata jednaka je masi prizvoda rekcije."Zakon nije u potpunosti taan jer se za oslobaanje energioje troi masa po Ajntajnovoj relaciji E=mc2 (c-brzina svetlosti, oko 300 000 km/s). Poto izuzetno maloj masi odgovara velika koliina energije ove razlike se u hemijskim promenama zanemruju.Po "Zakonu o odranju mase" piu se jednaine hemijskih reakcija. Pri pisanju se vopdi rauna da broj atoma na obe strane jednaine bude jednak. Supstance se zapisuju u onom stanju kakvom se nalaze u prirodi (gasovi, osim plemenitih u dvatomskim molekulima...). Hemijskajednaina se izjednaava koeficijentima. Na levoj strani se nalaze reaktanti a na desnoj prizvodi reakcije. Strelica oznaava tok reakcije. Povratne reakcije su reakcije u kojima dolazi do deliminog razlaganja produkata na reaktante. Iznad i ispod strelice piu se neki faktori koji utiu na odvijanje reakcije (katalizatori, pritisak, temperatura...).

"Elementi se jedine u stalnim masnenim odnosima." To je drgui zakon, "Zakon stalnih masnenih odnosa" ili Prustov zakon po hemiaru koji ga je postavio. Prustov neistomiljenik Bertole je smatrao suprotno. Neka jedinjenja koja ne slede u potpunosti ovaj zakon nazivaju se Bertolidi. Masneni odnosi elemenata u jedinjenju izraavaju se najmanjim prirodnim brojevima."Zakon umnoenih masnenih odnosa" govori o tome da elementi koji imaju vie valenci u svojim razlitim jedinjenjima imaju masnene odnose kao umnoke.N2O, 7:4 (valenca I)NO, 7:8 (valenca II)N2O3, 7:12 (valenca III)...Tipovi hemijskih reakcijaDva osnovna tipa hemijskih reakcija (po prirodi reaktanta i prizvoda reakcije) pri kojoj se iz jednog reaktanta stvara vie proizvoda. Sintezom se iz vie reaktanata stvara jedan proizvod.Adicija je reakcija pri kojoj se stvara samo jedan proizvod. Supstitucija je reakcija zamene atoma ili atomskih grupa drugim atomima ili grupama, pri emu se uvek stvra najmanje dva proizvoda. Polimerizacijom se od malih molekula (monomera) stvaraju veliki molekuli, polimeri.Velika grupa reakcija su jonske reakcije. To su sve reakcije pri kojima dolazi do izmene elektrona ili jona. U njih spada neutralizacija, dvostruka i jednostruka izmena, oksido-redukcione reakcije...Za odreene grupe jedinjenja postoje specifine reakcije.Reakcije pri kojima se vezuje energija su endoterme, a pri kojima se energija oslobaa su egzoterme. sagorevanje ugljenika (sinteza) razlaganje iva(II)oksida (analiza) dobijanje hloroforma iz metana(supstitucija) adicija vodonika na eten jednostruka izmena gvoa i bakar(II)sulfata(jonska reakcija)Mol"Mol je ona koliina neke supstance (elementa ili jedinjenja) u kojoj ima onoliko estica (atoma, molekula, jona) koliko ima atoma u 12g ugljenikovog izotopa C-12." Broj atoma u 12g ugljenikovog izotopa C-12 iznosi 6.02*1023 i zove avogadrov broj. Mol je osnovna jedinica SI sistema. To je jedinica za koliinu supstance (n).Masa jednog mola neke supstance jeste molarna masa (M), izraava se u g/mol. Molarna masa neke supstance brojno je jednaka relativnoj atmoskoj ili molekulskoj masi (Ar, Mr). M=n/MrMol svakog gasa pri normalnim uslovima (0oC, pritisak od 1bar) iznosi 22.4dm3. Ovo je prvo uoio fiziar Avogadro. Uz pomo ovog broja moemo lako izraunati gustinu gasa.Prosta hemijska izraunavanjaDeo hemije koji se bi hemijskim izraunavanjima naziva se stehiometrija. Najprostija stehiometrija koristi trojno pravilo za izraunavanje traenih koliina, masa...Izraunavanje se vri na osnovu hemijskih jednaina.Hemijska kinetikaBrzina hemijske reakcije se definie kao promena koncentracije reaktanata/proizvoda reakcije u toku vremena.Jedinica za brzinu reakcije je prema tome mol/dm3s. Za optu hemijsku reakciju,nA + mB ----> kCbrzina reakcije se moe pisati kao:v= 1/n* d[A]/dt= 1/m*d[B]/dt...Da bi dolo do reakcije potrebno je da se estice sudare, da se sudare dovoljnom energijom (brzinom, energija aktivacije-minimalna energioja potrebna za poetak odvijanja reakcije) i da imaju pogodnu orjentaciju. Takav sudar zove se uspean sudar. Brzina reakcije je broj uspenih sudara u jedinici vremena.

Na brzinu reakcije utiu koncentracija reaktanata, temperatura, katalizatori i dodirna povrina reaktanata.

Sa porastom temperature brzina reakcije raste eksponencijalno. Temperaturni koeficijent brzine reakcije je odnos konstante brzine na temperaturi t+10oC i na temperaturi t.=kt+10C/ktPoveavanjem ili smanjivanjem dodirne povrine reaktanata reakcija se ubrzava ili usporava.Katalizatori su supstance koje smanjuju energiju aktivacije reakcije. Mehanizam delovanja katalizatora (kataliza) je takav da se on prvo vee za jednan od reaktanata, pravei prelazni kompleks koji omoguava sjedinjavanje reaktanata uz manju koliinu energije. Katalizatori iz reakcije izlaze nepromenjeni. Nebioloki katalizatori su obino:1. voda,2. oksidi metala (V2O5, Fe2O3...),3. prelazni metali (Fe, Pt, Au...),4. H+ i OH- joni...Reaktanti i katalizatori mogu biti u istom (homogena kataliza) ili u razliitom agregatnom stanju (heterogena kataliza).Zakon o dejstvu masa."Brzina hemijske reakcije srazmerna je koncentraciji reaktanata pri stalnoj temperaturi. Zakon o dejstvu masa vai samo za reaktante u rastvoru ili u gasovitom stanju, jer tad moemo govoriti o koncentraciji."Za reakciju:2H2 + O2 ------> 2 H2Opiemo:v=k*[H2]2*[O2],gde je k konstanta brzine reakcije. Pri jedininim koncentracijama v=k.S vremenom se koncentracija reaktanata smanjuje pa brzina reakcije opada.Hemijska ravnoteaHemijske reakcije koje teku do kraja su nepovratne. Neke reakcije ne teku do kraja i one su povratne (reverzibilne) Kod povratnih reakcija se pretvaranje reaktanata u proizvode deava uporedno sa razaranjem prizvoda u rektante.H2 + I2 -------> 2HI2HI-------> H2 + I2Hemijska ravnotea je stanje gde je brzina reakcije u pravcu stvaranja proizvoda jednaka brzini reverzibilne reakcije. U stanju ravnotee masa i koncentracija reaktanata i produkata se ne menja, iako reakcija jo uvek tee.H2 + I22HIv1= k1 [H2][I2]v2= k2 [HI]2Za stanje ravnotee:v1=v2k1 [H2][I2] = k2 [HI]2K= [HI]/[H2][I2]Sistem dolazi u isto stanje ravnotee bez obzira da li polazimo od reaktanata ili produkata. Konstanta ravnotee(Kc) je kolinik proizvoda reakcionih proizvoda i proizvoda reaktanata i zavisi samo od temperature.nA + mB -----> sC + pDKc=[A]n * [B]m/ [C]s * [D]pUkoliko je Kc vee od 1 produti reakcije su u viku, a ukoliko je manje reaktanti su u viku.

La atlijeov princip. "Ako se nekom od spoljnih inilaca koji utiu na ravnoteu promeni vrednost (T, P, koncentracija reaktanata) sistem uspostavja novo stanje ravnotee tako da se odupre promeni."Na slici je prikazan uticaj promene koncentracije reaktanata na ravnoteu.Povienjem temperature, ravnotea se pomera u pravcu endoterme, a smanjenjem u pravcu egzoterme reakcije.Promena pritiska ima uticaj samo na gasne reakcije kod kojih je broj molova sa leve i desne strane razliit, odnosno kod kojih se zapremina posle reakcije smanjuje ili poveava. Poveanje pritiska pomera ravnoteu u pravcu manje, a njegovo smanjenje u pravcu vee zapremine sistema.Radioaktivnost.Najtei elementi su nestabilni, jer su im jezgra glomazna i sadre mnogo protona koji se meusobno odbijaju. Zbog toga, jezgra tee da preu u stabilnija jezgra. Kod nekih izotopa uz odreene uslove, jezgra se u potpunosti cepaju na nekoliko stabilnih jezgara i tada je re u fisiji. Mnogo zanimljivija je radioaktivnost, emitovanje razliitih estica. Jedan izotop ponaa se na tano odren nain, tako da je mogue uspostavljanje dugih nizova raspadanja. Takoe, vreme za koje se raspadne polovina atoma (vreme poluraspada) je tano odreeno za konkretni izotop.I neki izotopi lakih elemenata (sa mnogo neutrona) podlau radioaktivnom raspadu. Takoe, vetaki izotopi su radioaktivni.Vrste radioaktivnog zraenjaAlfa zraenje () je oblik zraenja koji pomae tekim izotopima da se stabilizuju. Iz jezgra se izbacuju dva protona i dva neutrona koji predstavljaju jezgro helijuma i nazivaju se alfa esice. Alfa estice su pozitivno naelektrisane. Primer ovakvog raspada je radioaktivni raspad uranijuma 238. Alfa zraci imaju malo energije.92U238 -> 90Th234 + Beta zraenje () postoji u dva oblika. - estice izbacuju mnogi prirodni izotopi. To su elektroni koji nastaju raspadom neutrona u jezgru. Uz elektron se izbacuje i jedna antineutrino estica ( koja se obino ne pie jer ima zanemarljivo masu i nema naelektrisanje). U jezgru ostaje proton. Mogue je i dvostruko -zraenje. Beta zraenje ima veu energiju od alfa zraenja, ali manju od gama zraenja.n0 -> e- + p++ estice emituju vetaki izotopi lakih elemenata. Kod ovog zraenja proton se raspada na neutron koji ostaje u jezgru i pozitron (antielektron) koji se emituje. Emituje se i jedna neutrino estica.p+ -> n0 + e+Gama zraenje () je elektromagnetno zraenje (fotoni) veoma visoke energije. Emituje ga nekoliko izotopa meu kojima je i Tc-99 koji se najee koristi za proizvodnju zraka.Zarobljavanje elektrona je oblik radioaktivnog raspada mnogih jezgara sa previe protona, ali sa nedovoljnom energijom za njihovo raspadanje i izbacivanje pozitrona. Tada jezgro zahvata elektron koji na taj nain smanjuje energiju emitujui x-zrake (fotoni). Elektron "reaguje" sa protonom i nastaje neutron (ostaje u jezgru) i emituje se jedna neutrino estica. Ako se zarobe dva elektrona re je o dvostrukom zarobljavanju elektrona.Efekat odbojne elektrostatike interekcije protona ugroava stabilnost jezgra samo kod najteih vetakih (transuranskih) izotopa. Prirodna radioaktivnost je uglavnom posledica energetski nepovoljnog odnosa broja protona i neutrona.Alfa-raspadom teka jezgra poboljavaju odnos broja protona i neutrona, ime prelaze u energetski povoljnije stanje. Ovim procesom rukovode jake nuklearne sile, i u njegovoj osnovi lei jedan kvantnomehaniki efekat poznatiji kao tunel efekat. Od svih navedenih vrsta radioaktivnog zraenja, alfa-zraci (estice) imaju najveu, a ne najmanju energiju (brzina im je manja od beta-zraka, ali imaju mnogo puta veu masu). Inae, energijski spektar alfa-estica je diskretan, a energija je obino u intervalu 3-7 MeV, najee oko 5 MeV. Zbog velike mase i naelektrisanja, alfa-estice intenzivno interaguju sa okolinom, pa im je domet veoma mali.Beta-raspadom jezgra takoe poboljavaju odnos protona i neutrona, ali za razliku od alfa-raspada, ovaj proces je rukovoen slabim nuklearnim silama. Kao to ve rekoh, beta-estice imaju manju energiju od alfa-estica. Energijski spektar beta-estica je kontinualan, jer se osloboena energija deli na beta-esticu i neutrino, odnosno antineutrino. Kontinualnost beta-spektra je dugo bila misterija za naunike, a na kraju je dovela do otkria neutrina. Tipine vrednosti energije beta-estica su oko 1 Mev. Zbog male mase one znatno slabije interaguju sa okolinom, pa su im dometi dui nego kod alfa-estica. Neutrina i antineutrina u jednainama se moraju pisati ukoliko elimo da na snazi ostanu zakoni odranja energije i spina."Zarobljavanje" elektrona se u naoj literaturi obino naziva zahvat elektrona. Ovaj proces je zapravo podvrsta beta-raspada i rukovoen je identinim mehanizmom kao i beta(+)-raspad. Beta(+)-raspad i zahvat elektrona su konkurentski procesi, i za svako jezgro koje se raspada beta(+)-raspadom moe se definisati verovatnoa da se raspadne elektronskim zahvatom. Najee biva zahvaen elektron iz K sloja (kao najblii) i tada se koristi naziv K-zahvat. Meutim, mogu biti zahvaeni i elektroni iz viih nivoa, pa imamo L- ili M-zahvat. Ipak, verovatnoa ovih procesa je veoma mala i oni se veoma retko deavaju. Emisija x-zraka koja prati ovaj proces je posledica sukcesivnog sputanja elektrona iz viih nivoa u nie. Viak energije koji se na taj nain oslobaa moe biti predat nekom drugom elektronu koji tada biva izbaen iz atoma (Oeov efekat).Gama-raspad nije radioaktivni raspad u pravom smislu, jer ne dolazi ni do promene atomskog broja jezgra, ni do promene atomske mase. Kao to su elektroni rasporeeni po energijskim nivoima u omotau, tako su i protoni i neutroni rasporeeni po svojim nivoima u jezgru. Posle nekog od radioaktivnih raspada, novonastalo jezgro moe se nai u nekom od pobuenih nuklearnih stanja. Relaksacija je praena emisijom elektromagnetnog zraenja (gama-zraenje).Kod najteih jezgara, gde odbojna Kulonovska interakcija poinje da konkurie privlanoj jakoj nuklearnoj interakciji, javlja se jo jedan tip radioaktivnog raspada, a to je spontana fisija. Radi se o spontanom cepanju jezgra na dva fragmenta, obino i uz emisiju nekog slobodnog neutrona. Ovaj proces je konkurentan alfa-zraenju, a to je jezgro tee to je on i dominantniji.Kod jezgara koja imaju izuzetno nepovoljan (veliki) broj neutona, kao konkurentski proces beta(-)-raspadu javlja se direktna emisija neutrona.