1. OSNOVI OPŠTE HEMIJE
1.1.
Građa materije
Materija
ili
tvar
je stvarna sadržina prostora ili jednog dela prostora, ono što
ispunjava određeni prostor. Ona predstavlja objektivnu stvarnost koja postoji
nezavisno od naše svesti. Mi putem svojih čula osećamo njeno postojanje. Od
materije je sastavljeno sve što nas okružuje. Osnovne osobine svake materije su
masa, energija, prostor i vreme. Materija se nalazi u stanju stalnog kretanja. Ona se
menja, ali se ne menja njena količina, već uvek ostaje ista.
Hemija
je prirodna nauka koja proučava građu materije, njene promene, i
zakone i uslove pod kojima se te promene odigravaju. Reč hemija potiče od grčke
reči
chemeia
koja označava svetu i božansku veštinu. Predmet njenog proučavanja
su hemijske supstance, njihove osobine i promene. Inače,
supstanca
se definiše kao
vrsta materije karakterističnih osobina i po pravilu određenog sastava koji je
nezavistan od načina na koji je dobijena.
Tri osnovna tipa hemijskih supstanci su:
elementi
,
jedinjenja
i
smeše
. Sve
supstance se sastoje od elemenata, a većina njih od dva ili više elemenata.
Element
se definiše kao materija (tvar) koja se ne može razdvojiti u
jednostavnije materije hemijskom reakcijom. Postoji nešto više od 100 elemenata
koji su svrstani u periodnom sistemu. Elementi su gradivne jedinice svih jedinjenja.
Na sobnoj temperaturi većina elemenata je u čvrstom ili u gasovitom stanju.
Jedinjenje
predstavlja kombinaciju dva ili više elemenata međusobno
povezanih na određeni način. Fizičke i hemijske osobine su mu različite od
elemenata od kojih je izgrađen. Proporcija svakog od elemenata u jedinjenju je
konstantna. Tako, na primer, voda je uvek izgrađena od dva dela vodonika i jednog
dela kiseonika. Jedinjenja se mogu razdvojiti u elemente putem hemijskih reakcija.
Smesa
(smeša) je mešavina od dva ili više elemenata i/ili jedinjenja koji nisu
hemijski vezani. Proporcije elemenata ili jedinjenja u smesi nisu fiksirane, što znači
da svaki od njih zadržava svoje vlastite osobine. Obično se smesa može lako
razdvojiti u svoje elemente ili jedinjenja fizičkim putem.
1.2.
Građa atoma
Pre više od 2000 godina stari Grci su smatrali da se sve supstance sastoje od
malih čestica, koje su nazvali
atomi
. Dugo vremena se smatralo da su atomi
nedeljivi, tj. da se ne sastoje od sitnijih čestica (Daltonova atomska teorija). Prema
ovoj teoriji atomi se ne mogu graditi, razoriti ili cepati. Međutim, eksperimentalno
je dokazano da atom sadrži manje čestice, koje se zovu
subatomskim česticama
.
Danski naučnik Nils Bor je dao model prema kome se atomi sastoje iz pozitivno
naelektrisanog jezgra i negativno naelektrisanih elektrona koji kruže oko jezgra kao
što planete kruže oko Sunca.
Tako je nova slika atoma zamenila staru i pokazalo se da je atom deljiv i da
postoje neke od njega još sitnije čestice. Tri glavne subatomske čestice su
protoni
i
neutroni
, koji čine jezgro atoma, i
elektroni
, koji su raspoređeni oko jezgra.
Proton
je subatomska čestica koja se nalazi u jezgru atoma. Relativna
atomska masa mu je jedan, i on je pozitivno naelektrisan. U atomu je broj protona
jednak broju elektrona, pa je atom električki neutralan.
Neutron
je subatomska čestica koja se nalazi u jezgru atoma zajedno sa
protonima. Neutroni i protoni se privlače jakim nuklearnim silama tako da su
potrebne ogromne energije da bi se oni razdvojili. Njegova masa je jednaka masi
protona i on ne poseduje električno naelektrisanje. Broj neutrona u atomima istog
elementa može biti različit.
Elektron
je subatomska čestica koja se okreće oko jezgra atoma unutar
elektronske ljuske ili putanje. Njegova masa je veoma mala, svega 1/1840 deo mase
protona. Elektron poseduje negativni električni naboj, po veličini jednak naboju
protona, ali suprotnog znaka. U atomu je broj elektrona jednak broju protona.
Atomi su toliko mali da ih je vrlo teško meriti. Njihova masa je oko 10
-22
grama, dok im je promer oko 10
-7
milimetara. Da bi se dobile pogodne vrednosti,
njihova masa se meri u odnosu na neku dogovorenu masu. Od 1962. godine kao
osnova za merenje mase atoma uzeta je jedna dvanaestina mase atoma ugljenika-12
(vidi tekst o izotopima). Ranije su se za merenje koristili atomska masa vodonika
(kao najlakšeg elementa) i jedna šesnaestina mase atoma kiseonika. Prosečna masa
(uzimajući u obzir relativnu masu izotopa i odnos izotopa) jednog atoma supstance
podeljena jednom dvanaestinom mase atoma ugljenika-12 predstavlja
relativnu
atomsku masu
(Ar). Ona nema jedinica, jer se radi o odnosu.
U jezgru je skoncentrisana gotovo celokupna masa atoma, ali je jezgro po
veličini vrlo malo u odnosu na ukupnu veličinu atoma. Kao što smo ranije istakli
elektroni se nalaze u elektronskim ljuskama ili putanjama (energetski nivoi) koji
predstavljaju imaginarni sferni prostor oko jezgre atoma. [to je ljuska dalja od
jezgra to je veća energija njenih elektrona (otuda naziv energetski nivo). Postoji niz
ljuski rastućeg radijusa, a svaka može sadržavati određeni broj elektrona.
Elektronske ljuske se obeležavaju slovima K, L, M, N, O, P, Q itd. i one odgovaraju
