Tehnička hemija

Univerzitet u Novom Sadu 

Fakultet tehničkih nauka 

dr Mirjana Vojinović-Miloradov, profesor emeritus 

dr Maja Turk-Sekulić, docent 

dr Jelena Radonić, docent 

INTERNA SKRIPTA 

iz predmeta 

TEHNIČKA HEMIJA

Novi Sad, januar 2010. 

Skripta iz predmeta – 

Tehnička hemija 

2 

Departman za inženjerstvo zaštite životne sredine │Fakultet tehničkih nauka 

SADRŽAJ 

UVOD

 ................................................................................................................... 6

1. 

HEMIJSKI ELEMENTI I JEDINJENJA

 ............................................................. 9

1.1. 

Klasifikacija elemenata I periodni zakoni

 ........................................... 9

1.1.1.  Plemeniti gasovi

 ................................................................................. 9

1.1.2.  Metali

 ................................................................................................. 10

1.1.3.  Nemetali

 ............................................................................................ 10

1.1.4.  Metaloidi

 ........................................................................................... 10

2. 

ČISTE SUPSTANCE

..................................................................................... 13

2.1. 

Vrste supstanci

 ..................................................................................... 13

2.2. 

Rastavljanje supstanci na čiste supstance

 ...................................... 13

2.3. 

Svojstva čistih supstanci

 ...................................................................... 14

2.4. 

Vrste čistih supstanci

 ........................................................................... 14

2.4.1.  Elementarne supstance i hemijska jedinjenja

 .............................. 14

2.4.2.  Atom i hemijski element

 .................................................................. 14

2.5. 

Osnovni hemijski zakoni

 ...................................................................... 14

2.5.1.  Zakon o održanju mase

 ................................................................... 14

2.5.2.  Zakon stalnih masenih odnosa

....................................................... 15

2.5.3.  Zakon umnoženih masenih odnosa

 .............................................. 15

2.6. 

Daltonova atomska teorija

 ................................................................ 16

2.7. 

Zakon stalnih zapreminskih odnosa

 .................................................. 16

2.7.1.  Avogadrov zakon

 ............................................................................ 16

3. 

STRUKTURA 

ČISTIH SUPSTANCI

 ................................................................. 17

3.1. 

Gasno stanje

 ........................................................................................ 17

3.2. 

Tečno stanje

 ......................................................................................... 18

3.2.1.  Napon pare

 ...................................................................................... 18

3.2.2.  Kondezacija

 ...................................................................................... 20

3.2.3.  Površinski napon

 ............................................................................... 20

3.2.4.  Ključanje

 ............................................................................................ 20

3.2.5.  Latentna toplota isparavanja tečnosti

 ......................................... 20

3.3. 

Čvrsto stanje

 ......................................................................................... 21

3.3.1.  Najvažnije osobine čvrstog stanja

 ................................................. 21

3.3.2.  Kristalno stanje

 .................................................................................. 21

3.3.3.  Kristalna rešetka

 ............................................................................... 22

3.3.4.  Alotropija i polimorfizam

 ................................................................. 23

3.3.5.  Amorfno stanje

 ................................................................................. 23

4. 

PERIODIČNO

ST OSOBINA ELEMENATA U PERIODNOM SISTEMU

 ............ 24

5. 

DISPERZNI SISTEMI

 .................................................................................... 30

5.1. 

Pravi rastvori

 ......................................................................................... 30

6. 

STRUKTURA MOLEKULA I HEMIJSKA VEZA

 ............................................... 32

6.1. 

Hemijska veza

 ...................................................................................... 32

6.2. 

Elektronska teorija valence

 ................................................................ 32

6.3. 

7.Jonska veza

 ....................................................................................... 32

6.4. 

Kovalentna veza

 .................................................................................. 36

6.5. 

Metalna veza

 ....................................................................................... 44

6.6. 

Međumolekulske veze

 ........................................................................ 46

6.7. 

Vodonična veza

 .................................................................................. 48

7. 

TIPOVI I KARAKTERIZACIJA NEORGANSKIH JEDINJENJA

 ...................... 49

7.1. 

O kiseoniku

 ........................................................................................... 50

7.2. 

Oksidi

 ..................................................................................................... 51

Skripta iz predmeta – 

Tehnička hemija 

4 

Departman za inženjerstvo zaštite životne sredine │Fakultet tehničkih nauka 

11.3.1.  Elektroliza i Faradejevi zakoni

 ..................................................... 90

12.  MAZIVA I GORIVA

 ................................................................................... 92

12.1.  Tribologija mikromaterija površina mašinskih elemenata

 .............. 92

12.2.  Trenje i habanje

 ................................................................................... 93

12.2.1.  Trenje

 .............................................................................................. 93

12.2.2.  Habanje

 ......................................................................................... 93

12.3.  Podmazivanje

 ...................................................................................... 94

12.4.  Zadaci i osnovna klasifikacija maziva

............................................... 94

12.5.  Maziva ulja – baza i aditivi

 ................................................................. 96

12.6.  Čvrsta maziva. Grafit. Molibden-disulfid

 .......................................... 97

12.6.1.  Grafit

 .............................................................................................. 97

12.6.2.  Molbden-disulfid, MoS

2

 ............................................................... 98

12.7.  Goriva i sagorevanje

 ........................................................................... 98

12.7.1.  Definicija, osobine i osnovna klasifikacija goriva

 ..................... 98

12.7.2.  Čvrsta goriva. Elementarni sastav

.............................................. 99

12.7.3.  Ugljevi – konstitucioni sastav i fizičke osobine

 ........................ 100

12.7.4.  Tečna goriva. Ulja za loženje

 .................................................... 102

12.7.5.  Ostala goriva

 .............................................................................. 108

LITERATURA

 ...................................................................................................... 109

Skripta iz predmeta – 

Tehnička hemija 

5 

Departman za inženjerstvo zaštite životne sredine │Fakultet tehničkih nauka 

RE

Č AUTORA

Hemija je nauka o materiji i hemijskim promenama. 

Uprkos  brojnim  i  novim  saznanjima  o  fizičko-hemijskim 

karakteristikama materije do sada još nisu otkrivene sve "tajne" i 

"misterije" materije pa je zato još uvek nemoguće u potpunosti definisati 

materiju. 

Studentima tehničkih nauka Hemija može ponekad da izgleda kao 

zastrašujući  lavirint  hemijskih  formula,  jednačina  i  teorija.  Ustvari  iza 

svega toga krije se realni svet koji okružuje čoveka  čiji  je  i  on  deo. 

Hemijske  formule,  hemijske  jednačine  koje  opisuju  hemijska 

jedinjenja i hemijske reakcije, služe da se objasni i razume taj čudesni 

materijalni svet koji nas  okružuje  sa  svom  raznovrsnošću  i  stalnim 

fizičko-hemijskim promenama koje se neprestano odigravaju 

(reverzibilno dinamički procesi). 

Izučavanje i studiranje osnovnih zakonitosti iz predmeta Hemije nije 

važno samo radi sticanja  znanja  iz  hemijske  discipline,  već  je  u 

elementarnom obimu, u kakvom je koncipiran kurs Hemije za studente 

određenih  odseka  FTN,  neophodan  za  adekvatno  razumevanje, 

pojava, procesa i fenomena (korozija, lom  mehaničkih  konstrukcija, 

tretman voda i drugo) u disciplinama kao što su tehnika, mašinstvo, 

inženjerstvo zaštite životne sredine i druge naučne i stručne delatnosti! 

Sa iskrenom željom da naši studenti tehnike i inženjerstva zaštite 

životne sredine zakorače i polete u magičan svet Hemije pripremljena 

je ova interna skripta iz Hemije. 

Predmetni nastavnici sa saradnicima 

Na  tehničkoj  podršci,  autori  se  posebno  zahvaljuju  dipl.  inž.  zaštite 

životne sredine Maji Đogo.

Skripta iz predmeta – 

Tehnička hemija 

7 

Departman za inženjerstvo zaštite životne sredine │Fakultet tehničkih nauka 

i "Collider" (Kolajder). U odeljku IDEAS CERN naučnici odgovaraju na pitanja 

kako je započet  univerzum,  postoji  li  antiuniverzum sa antivama, šta drži 

materiju  na  okupu,  kako  čestice  ostavljaju prepoznatljive tragove u tzv. 

komorama oblaka sa alkoholnim isparenjima i zašto se fizičari  utrkuju  da 

pronađu opskurnu česticu - Higsov bozon. 

Istorija antimaterije 

Istoriju antimaterije započinje 1928. godine mladi fizičar Pol Dirak (Paul 

Dirac) jednom neobičnom  matematičkom  jednačinom.  Ta  je  jednačina,  na 

određen  način,  predvidela  postojanje  antisveta  identičnog  našem,  ali 

načinjenog  od  antimaterije.  Da  li  je  to  moguće?  Ako  jeste, gde i kako 

da tragamo za antimaterijom? 

Potraga  za  mogućim  konstituentima  antimaterije-antičesticama 

počinje  1930.  godine.  Početkom  20.  veka,  osnove  klasične  fizike  bile  su 

ozbiljno uzdrmane pojavom dve veoma važne nove teorije: teorije relativnosti i 

kvantne mehanike.  Albert Ajnštajn (Albert Einstein) je 1905. godine, svojom 

specijalnom teorijom relativnosti, objasnio  vezu  između  prostora  i  vremena, 

kao  i  vezu  između  energije  i  mase  (dobro  poznata  jednačina  E=mc

2

).U 

međuvremenu, eksperimenti su pokazali da se svetlost ponekad ponaša kao 

talas,  a  ponekad  kao  tok  sićušnih  čestica.  Maks  Plank  (Max  Planck)  je 

pretpostavio da se svetlost sastoji od malih paketa, koje je nazvao kvantima 

svetlosti  (kasnije  su  dobili  naziv fotoni),  što  znači  da svetlost ima i čestična  i 

talasna svojstva. 

Do  1920.  godine,  fizičari  su  pokušavali  da  isti  način  razmišljanja 

primene i na atom i njegove sastavne delove, što su Ervin Šredinger (Erwin 

Schrodinger) i Verner Hajzenberg (Werner Heisenberg) izrazili novom 

kvantnom teorijom fizike. Jedini problem bilo je to što kvantna teorija nije bila 

relativistička, što znači da je mogla biti primenjena samo na čestice koje se 

kreću sporo, a ne i na one koje se kreću brzinama bliskim brzini svetlosti. 

Pol Dirak je 1928. godine, rešio taj problem  jednačinom  koja  je 

opisivala elektron, a povezivala je kvantnu teoriju i teoriju relativnosti. Dirak 

je za svoj rad dobio Nobelovu nagradu 1933. godine, ali je njegova 

jednačina  postavila  novi  problem:  isto  kao  što  jednačina  x

2

=4 ima dva 

moguća  rešenja,  tako  i  Dirakova  jednačina  daje  dva  rešenja,  jedno  za 

elektron sa pozitivnom energijom, a drugo za elektron sa negativnom 

energijom. Ali, klasična fizika (a i zdrav razum) tvrdi da energija čestice mora 

biti pozitivan broj. 

Dirakovo objašnjenje je bilo da za svaku česticu postoji odgovarajuća 

antičestica, potpuno identična, ali sa naelektrisanjem suprotnog znaka. Za 

elektron, na primer, mora postojati antielektron,  identičan  elektronu  po 

svemu, osim što mu je naelektrisanje pozitivno. U svom govoru 

na  dodeli  Nobelove  nagrade,  Dirak  je  pomenuo  mogućnost  postojanja 

jednog Univerzuma sačinjenog od antimaterije. 

Od 1930. godine započinje lov na misteriozne antičestice. Nešto ranije, 

Viktor Hes (Victor Hess -  dobitnik Nobelove nagrade 1936.godine) je otkrio 

prirodan izvor čestica visokih energija, to su bili kosmički zraci. U pitanju su 

čestice  izuzetno visokih energija koje dolaze iz kosmosa, a kada se nađu u 

zemljinoj atmosferi stvaraju veliki broj čestica  nižih  energija,  što  se  pokazalo 

kao veoma korisno za brojne fizičke eksperimente.