. др Љуба Мандић . др Јасминка Королија . Дејан Даниловић
За
во
д
за
за 7. разред основне школе
уџ бе н
ик е
ХЕМИЈА
Рецензенти др Софија Совиљ, редовни професор на Хемијском факултету у Београду др Јасна Адамов, доцент на Природно-математичком факултету, Департман за хемију у Новом Саду Даница Павловић, наставник хемије у Основној школи „Свети Сава“ у Београду Уредник др Иван Живадиновић
ик е
Одговорни уредник Слободанка Ружичић
уџ бе н
Главни уредник Драгољуб Којчић За издавача Драгољуб Којчић, директор
за
Министар просвете Републике Србије решењем број 650-02-00202/2009-06 од 03. 07. 2009. године одобрио је издавање и употребу овог уџбеника у 7. разреду основне школе.
д
CIP - Каталогизација у публикацији Библиотека Матице српске, Нови Сад
во
37.016:54(075.2)
За
МАНДИЋ, Љуба Хемија : за 7. разред основне школе / Љуба Мандић, Јасминка Королија, Дејан Даниловић ; [илустрације Љубомир Бабић ; фотографије огледа Милан Бјелановић]. - 6. изд. - Београд : Завод за уџбенике, 2019 (Београд : Planeta print). - 148 стр. : илустр. ; 27 cm Тираж 1.500. ISBN 978-86-17-20034-1 1. Королија, Јасминка [аутор] 2. Даниловић, Дејан [аутор] COBISS.SR-ID 328481799
ISBN 978-86-17-20034-1 © Завод за уџбенике, Београд (2009–2019) Ово дело не сме се умножавати, фотокопирати и на било који други начин репродуковати, ни у целини ни у деловима, без писменог одобрења издавача.
Пре него што почнете... Драги ученици,
За
во
д
за
уџ бе н
ик е
пред вама је уџбеник хемије за 7. разред. Подељен је на поглавља, а свако поглавље на одређен број наставних јединица. У склопу наставних јединица налазе се демонстрациони огледи које изводи наставник. Огледи које ви можете да урадите у оквиру практичних вежби дати су у Збирци. Бројеви вежби из Збирке назначени су у тексту уџбеника. Надамо се да ће вам огледи бити занимљиви и да ћете из објашњења која их прате моћи више да научите о стварима које видите док радите, једете или док се бавите слободном активношћу. Сазнаћете више о саставу неметала, ваздуха, воде и различитим материјалима. Стећи ћете знања о микросвету, који се не може видети и опипати. Схватићете да је макросвет изграђен од честица микросвета – атома. Научићете да употребљавате хемијску симболику. Решавајући питања и задатке везане за градиво, сазнаћете како напредујете у разумевању појединих области. Значајно место у Уџбенику заузимају мапе појмова. Оне се налазе испред сва ког поглавља и показују које ћете појмове учити у њему и како су они повезани. Умањени облици мапа налазе се и испред наставних јединица. Више пута разматрана мапа појмова оснажиће ваше знање из хемије, а тиме и ризницу знања из природних наука. На крају уџбеника налазе се текстови из којих ћете више сазнати о открићима хемијских елемената, закона, има ли воде изван Земље... Текст уџбеника илустрован је и фотографијама које ће вам пут у свет хемије учинити још занимљивијим. Фотографије је урадио професор хемије Владимир Вукотић, коме овом приликом срдачно захваљујемо. Ви знате да се све око нас стално мења, а тиме и знања из хемије и других научних области. Свакодневно, хемичари се суочавају с новим проблемима и обја шњавају старе на нови начин. Сва открића која су претходила данашњим, као и она која претходе будућим сазнањима, увек остају велико богатство цивилизације. Ваш пријатељ у учењу биће неко ко једва чека да вам се представи! Аутори
3
За
во
д
за
уџ бе н
ик е
Драги ученици, Добро дошли у музеј хемије. Моје име је Реторта. Ја сам један од најстаријих чланова породице хемијског посуђа. Провидна сам, а ако ме нежно куцнете препозна ћете звук стакленог суда. За стакло су људи одавно знали, а моју фигуру су извајали зналци које данас зовемо дувачи стакла. Откуд ја у музеју? Наравно, због својих за слуга у развоју науке која се зове Хемија. Чувају ме од заборава што мени много значи. Али..., кад останем сама, мучи ме носталгија за хемиј ском лабораторијом. Била су то дивна времена. Бејах тада главна звезда сваког експеримента. Моја фигура била је вековима у моди, јер су хемичари били опседнути експерименталним радом. Највише сам волела топлоту, веште руке и мудрост хемичара који су уз моју помоћ правили тада чаробне ствари. Ја сам знала и чувала њихове највеће тајне. Многи хемичари су постали славни, јер сам им помогла да у пракси потврде своје замисли.
Прве хемијске лабораторије
4
ик е уџ бе н за
Извођење хемијских огледа у школи
За
во
д
Стваралаштво хемичара вре меном је проширило и моју поро дицу. Зато је она данас богата са временим судовима израђеним од разноврсних материјала. Причи никад краја, а ја никако да кажем како сам проговорила. Ме не су аутори вашег уџбеника ожи вели, подмла дили и дали ми улогу сликовитог водича.
5
САДРЖАЈ
ик е
Хемија и њен значај.....................................................................8 Основни хемијски појмови
за
уџ бе н
Материја и супстанца.....................................................................................11 Физичка и хемијска својства супстанци...................................................14 Физичке и хемијске промене супстанци...................................................17 Чисте супстанце. Елементи и једињења....................................................22 Смеше.................................................................................................................24 Раздвајање састојака смеша..........................................................................31
д
Структура супстанце
За
во
Атом....................................................................................................................41 Хемијски знаци (симболи)............................................................................43 Грађа атома. Атомски и масени број. .........................................................47 Релативна атомска маса.................................................................................52 Електронски омотач.......................................................................................54 Периодни систем елемената.........................................................................56 Таблица Периодног система елемената......................................................61 Хемијска веза....................................................................................................66 Ковалентна веза. Молекули. Хемијске формуле......................................68 Грађење молекула елемената и једињења...................................................72 Валенца елемената. Валенца елемената у једињењима с ковалентном везом......................................................................................78 Јонска веза. Валенца елемената у једињењима с јонском везом..........82 Атомске, молекулске и јонске кристалне решетке..................................89 Релативна молекулска маса...........................................................................91
6
Раствори
уџ бе н
ик е
Раствори. Растворљивост..............................................................................95 Масени удео супстанце у раствору...........................................................100 Вода. Значај воде за живи свет ..................................................................103
Хемијске реакције
во
д
за
Хемијске реакције. Анализа и синтеза.....................................................109 Закон одржања масе.....................................................................................115 Састављање једначина хемијских реакција............................................118 Закон сталних односа маса.........................................................................122 Количина супстанце. Мол. Моларна маса...............................................125 Хемијско израчунавање – стехиометрија................................................129
За
Текстови за радознале
Открића и називи елемената......................................................................132 Постоји ли течна вода изван Земље?........................................................134 Производња воде за пиће............................................................................136 Мерењем до закона.......................................................................................140 Индекс појмова..............................................................................................143 Речник основних хемијских појмова........................................................144 Таблица Периодног система елемената
7
ХЕМИЈА
и њен значај
вЕЖБА I
Ова вода је врућа!
За
во
д
Осим воде има ли других супстанци?
за
уџ бе н
ик е
Почетак учења новог предмета је као полазак у непознато. Али, на том путу увек има и познатих ствари. Тако је и у овом предмету. Из свакодневног живота познати су вам вода, ваздух, кисеоник, др во, угљеник, стена, гвожђе, бакар, нафта, песак, хлеб, шећер, чокола да, брашно, маст, са пун, вуна, цигла, тканина и хиљаде дру гих материјала и производа. Кроз градиво познавања природе, биологије, физике и других предмета до сада сте упознали нека својства различитих материјала, неке појаве и промене које се дешавају у природи. Све то ће вам си гурно помоћи током овог новог путовања. Да бисте што боље схватили све оно што ћете на путовању видети, сазнати, доживети и урадити, биће вам потребне речи које до сада нисте знали. То су хе мијски појмови, који чине садржај вашег новог предмета из групе природних наука. Природне науке, све заједно, теже да што истинитије објасне природу. Зато се садржаји природних наука често прожимају и међу њима не постоје оштре границе.
8
Има ли живота у њој?
ик е
Природна наука с којом ћете се упознати кроз нови предмет јесте хемија.* Хемија је експериментална наука која даје одговоре на питања о грађи и својствима супстанци, њиховим променама и законима по којима се те промене дешавају. Хемија има водећу уло гу у производњи хране, лекова, текстила, коже, козметичких производа, пластичних маса, боја, лакова, вештачких ђубрива и грађевинског материјала. Производња нових материјала и супстанци жељених својстава заснива се на знању хемије. Њен развој допринео је и развоју других наука. Зато хе мија има средишње ме сто међу природним и примењеним наукама.
уџ бе н
физика биологија
геологија
хемија
медицина
Хемија је природна, експериментална наука.
во
д
за
агрономија
фармација
За
металургија
грађевинар ство
Ове године, дакле, крећете путем хемије и почињете да учите азбуку и језик хемичара. Видећете како је тај језик занимљив, леп и користан. Личи на есперанто. Знајући га, можете се дописивати с Јапанцем иако не знате јапански језик, а Јапанац се може дописивати с Португалцем. Језик хемичара повезује цео свет.
вЕЖБА II Хемија проучава грађу, својства и промене супстанци, као и законе по којима се те промене дешавају.
* Назив хемија потиче од староегипатске речи хем – црна земља.
9
ОСНОВНИ ХЕМИЈСКИ ПОЈМОВИ
уџ бе н
ик е
материја
супстанца
физичка и хемијска својства и промене супстанци
За
во
д
за
физичко поље
чисте супстанце
елементи
10
једињења
смеше
материја
МАТЕРИЈА И СУПСТАНЦА физичко поље
супстанца
Посматрајте све око себе. Шта је то што вас окружује и утиче на вас?
д
за
уџ бе н
ик е
Видите књигу, Сунце, реку, лопту, дугу, олистало дрво, кишу, друга. Чујете музику, буку, ветар. Осећате топлоту, хладноћу, различите мирисе. Све што постоји око нас јесте материја, као и ми сами. На часовима физике научили сте да постоје два вида материје – супстанца и физичко поље. Супстанцу запажате непосредно својим чулима. Она је вид материје који изграђује физичка тела. Супстанца је, значи, одговор на питање од чега је шта изграђено. Од наведених примера, супстанца гради књигу, лопту, Сунце, воду, живо биће. Учили сте о гравитационом, електричном и магнетном пољу. То су физичка поља која се уочавају у међусобном дејству физичких тела, односно њихових честица. Од наведених примера, физичка поља су музика, бука, топлота.
супстанца
физичко поље
во
Када, где и како се испољава постојање материје?
Материја је све што постоји у природи.
За
Материја се налази у сталном кретању. Све што постоји, креће се. Ми се крећемо, крећу се животиње, возила, машине, планете, во да мора, језера и река, облаци, звук и светлост. Материја се креће у простору. Сетите се боје лишћа у пролеће и у јесен. Машине и возила имају свој радни век. Старост машине не може се сакрити због рђе. Рђа настаје од гвожђа. Рђа и гвожђе су две различите супстанце, што значи да се једна супстанца временом претворила у другу.
11
Укупна количина материје је стална.
Својства материје
За
во
д
за
електрична и тва магнетна својс
уџ бе н
ик е
маса енергија запремина
На основу ових и многих других примера можемо закључити да се постојање материје испољава у времену и простору, кроз кретање. То омогућава њене промене. Приликом тих промена материја се нити троши, нити ствара. Она само мења вид. Када гори дрво, на пример, ослобађа се топлота, јавља се светлост, настају угљен-диоксид, други гасови и пепео. Биљке користе угљен-диоксид, воду и Сун че ву енергију, расту, развијају се и могу поново да постану гориво. Материја има масу, енергију, запремину, електрична и магнет– на својства. Пластична шипка протрљана крзном лако привлачи куглицу од сти ропора, а магнет и гвоздени ексери међусобно се привлаче. У уводу је речено да хемија проучава различите супстанце, њихову грађу, својства и про мене. Супстанце се разликују по својим својствима. Зато је познавање својстава супстанци веома важно за препознавање супстанци у различитим физичким телима, за разумевање њихових промена Испитивање магнетних и и за њихову примену. електричних својства супстанци
12
УРАДИТЕ САМИ Испитајте електрична и магнетна својства неких супстанци које имате у кући. Наведите супстанце које сте испитали и забележите запажања.
1. Заокружите слово испред тачног исказа.
за
уџ бе н
а) Супстанца означава све што постоји у природи. б) Материја и кретање су нераздвојни. в) Стакло је вид материје. г) Гвожђе је вид материје. д) Графит је физичко поље. ђ) Мед је супстанца. е) Дим је материја.
ик е
проверите своје знање
А. Материја је: а) хлеб, б) ваздух, в) музика, г) крушка, д) ватра, ђ) глас.
За
во
д
2. Заокружите слово испред тачних одговора.
В. Супстанца је: а) другарство, б) гума, в) снег, г) звук,
Б. Физичко поље је: а) магнетизам, б) радио-таласи, в) морски таласи, г) гравитација, д) сијалица, ђ) рендгенски зраци. д) угаљ, ђ) најлон, е) глина, ж) књига.
13
Хемијске скривалице Премештањем слова у датим речима саставите појмове који означавају супстанцу или физичко поље. На пример: И на скели → киселина. а) тица вија гар → . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . б) метла → . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . в) тетки реци лет → . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . г) слатко → . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ик е
задаци за радознале
уџ бе н
Физичка и хемијска својства супстанци
За
укус, боја, мирис , агрегатно стање, густина, растворљивост
во
д
за
Када описујемо супстанце, говоримо о њиховим својствима. Познавати неку супстанцу значи знати што више њених својстава. Пођимо од својстава супстанци које знамо из свакодневног живота. Када кажемо кухињска со, прво помислимо на слан укус, а тек потом на чврсту супстанцу беле боје. За шећер је обично прва помисао слатко, за сирће кисело, за мед такође слатко, за бибер љуто. Наведене супстанце употребљавамо свакодневно у исхрани и зато је прва помисао на њих – њихов укус. Ове супстанце, међутим, разликују се и по другим својствима: агрегатном стању, густини, маси, боји, мирису и растворљивости. Супстанце чврстог агрегатног стања су различите тврдоће. Гвожђе је тврђе од бакра, па се користи за прављење предмета чија примена изискује велику тврдоћу. Од гвожђа се праве мостови, носачи различитих конструкција, дизалице итд. Промене агрегатног стања супстанце дешавају се на одређеним температурама. Воду знамо као супстанцу која кључа на 100 °C, а мрзне на 0 °C. И друге супстанце имају своје карактеристичне температуре кључања и топљења. Густина је такође једно од својстава супстанце. Густина је однос масе и запремине супстанце. На основу вредности за густину за неке
ључања, температ ура к пљења температ ура то
14
Лед плута на води.
проводљивост топлоте и електрицитета
тва хемијска својс супстанци
За
во
д
за
уџ бе н
ик е
метале кажемо да су лаки, а за неке да су тешки. Интересантно је да је густина воде највећа на +4 °C и износи 1 g/cm3 (маса једног грама воде има запремину један cm3). То значи да лед има мању густину од воде у течном стању. Из искуства знамо да су метали добри проводници топлоте и електрицитета. Ипак, међу њима постоје разлике. И гвожђе и бакар проводе електрицитет, али је проводљивост бакра већа, па се он упо требљава за прављење електричних водова. Бакар и гвожђе се битно разликују још по два својства. Гвожђе има магнетна својства, а бакар их нема и боја гвожђа је сива, а бакра црвена. Сва наведена својства – укус, боја, агрегатно стање, мирис, про водљивост топлоте и електрицитета, магнетичност, тврдоћа, густина, температуре топљења и кључања – јесу физичка својства супстанци. Хемијска својства се одређују на основу узајамних дејстава с дру гим супстанцама при чему настају нове супстанце. Хемијска својства супстанци биће предмет изучавања хемије у овој години и у наредним годинама.
Мерење густине
вЕЖБА III
Металне конструкције су од гвожђа јер оно има велику тврдоћу.
15
проверите своје знање Супстанце бакар, лимунтус, кисеоник, кухињску со, графит, алкохол, сребро, воду за пиће и шећер упишите у Табелу 1 према њиховим својствима.
агрегатно стање
укус
гасовито
без укуса
без боје
не
течно
пријатан
без боје
да
течно
оштар
без боје
не
да
чврсто
слан
бела
не
да
сладак
бела
не
да
проводљивост растворљивост електрицитета у води да
без укуса
црна
да
не
чврсто
без укуса
црвена
да
не
да
не
не
да
За
во
чврсто
чврсто чврсто
16
боја
уџ бе н
д
чврсто
за
супстанца
ик е
Табела 1. Преглед својстава супстанци
без укуса сивобела кисео
бела
материја
физичке и хемијске промене супстанци
физичко поље
супстанца
физичка и хемијска својства и промене супстанци
Физичка промена – мржњење воде Вода у сва три агрегатна стања
За
во
д
за
уџ бе н
ик е
Стално кретање материје омогућава велики број њених промена. Промене које се дешавају око нас условљене су ме ђусобним деловањем супстанци и физичког поља. Како на почетку учења хемије уочити ове промене? Тако што ћемо посматрати и пратити промене својстава неких супстанци које нас окружују. Вода се може узети за пример супстанце која постоји у сва три агрегатна стања: чврстом (лед), течном (течна вода) и гасовитом (водена пара) на уобичајеним температурама које постоје на Земљи. Када загревамо коцку леда, она се топи. Даљим загревањем течне воде она испарава. Хлађењем паре поново настаје течна вода, а да љим хлађењем лед. Мењајући агрегатно стање, супстанца се, значи, не мења битно – водена пара на одређеној температури прелази у течност, а потом у лед. Урадимо следеће огледе са супстанцом из свакодневног живота.
17
ОГЛЕД 1
Одмерите два узорка од по 1 g кристалног шећера. У авану спра шите 1 g кристал-шећера. У једну епрувету ставите шећер у праху, а у другу узорак кристал-шећера. У обе епрувете сипајте по 2 cm3 де стиловане воде*. Истовремено протресите епрувете. Оба узорка шећера се растварају у дестилованој води. Шећер у праху се раствара мало брже од кристал-шећера. Зашто?
ик е
У суву епрувету ставите око 2 g кристалног шећера. Епрувету ухватите металном штипаљком и пажљиво загревајте над пламеном шпиритусне лампе док супстанца у епрувети не постане црна. Када се епрувета охлади, сипајте 5 cm3 дестиловане воде. Протресите епрувету.
За
во
д
за
уџ бе н
ОГЛЕД 2
вЕЖБА IV
Супстанца црне боје, настала при јаком загревању шећера у огледу 2, не раствара се у води. Из искуства знамо, а и проверили смо у огледу 1, да се шећер раствара у води. Шта можемо закључити? Загревањем шећера настала је супстанца чије се својство разликује од својстава шећера. Значи, настала је нова супстанца. Све промене приказане у огледима запажамо у свакодневном животу. Шта из ових огледа можемо закључити? * О дестилованој води прочитајте на страни 34.
18
Физичка промена – расипање светлости при проласку кроз призму
физичка промена
Хемијска промена гвожђа – корозија
За
во
д
за
уџ бе н
ик е
Многе супстанце око нас се мењају. Сетите се орезивања и цветања дрвећа, савијања гвоздених шипки, рђања гвожђа, труљења лишћа, сецкања и кисељења купуса, сагоревања бензина у моторима, светљења фарова аутомобила. Током неких промена битна својства супстанци се не мењају, током других промена се мењају. Како називамо једне промене, а како друге? Промене при којима се не мењају битна својства супстанци називамо физичке промене. Под физичким променама супстанце подразумевају се промене агрегатног стања (топљење, испаравање, очвршћавање), промене облика, уситњавање кристала, растварање, зрачење светлосне енергије из усијане жице, расипање светлости на мехуру сапунице итд. То значи да при физичким променама не на стају нове супстанце. За време тих промена обично се ослобађа или троши мала количина енергије. Када се уклони узрок физичке про мене, супстанце се могу вратити у првобитно стање. Промене у којима од једне или више супстанци настају нове супстанце називају се хемијске промене или хемијске реакције (хемиј ски процеси). Најчешћи доказ да је дошло до хемијске реакције јесте стварање гаса или талога или пак промена боје супстанце током реакције. Полазне супстанце у реакцији називају се реактанти, а супстанце које настају реакциони производи. При хемијским променама обично се ослобађа или троши знатна количина енергије.
хемијска промен а (хемијска реакци ја)
реактанти
реакциони производи Физичка промена – ужарена жица Хемијска промена – сагоревање шибица светли
19
урадите сами 1. Промените агрегатна стања супстанце!
У лонче ставите неколико коцки леда. Поклопите лонче и загревајте га. Пустите да садржај у лончету кључа из весно време. По клопац на лончету скакуће. Скините поклопац и унесите га у замрзивач. После двадесетак минута извадите поклопац из замрзивача. Опишите промене супстанци у овом огледу и попуните празна поља у датој шеми.
загревање
ик е
течно
уџ бе н
2. Направите дугу!
За
во
д
за
Појава дуге једна је од најлепших физичких промена у природи. Настаје због расипања Сунчеве светлости на капи кише. Од предложених супстанци (сапуница, нафта, уље) изаберите једну и про верите да ли се на њој може уочити ова физичка промена. Опишите како сте урадили оглед. Проверите да ли површина CD-a може послужити да видите дугине боје.
проверите своје знање 1. Прецртајте нетачно у следећим реченицама.
а) Физичке промене доводе до трајне/пролазне промене супстанци. б) Нове супстанце настају при физичким/хемијским променама. в) Плима и осека воде су физичке/хемијске промене.
2. Заокружите слово испред тачног одговора.
20
Хемијска промена је: а) испаравање воде, в) труљење лишћа, д) сечење хлеба.
б) цеђење сока воћа, г) горење свеће.
хемијске скривалице 1. Уочите разноликост, пронађите суштину!
задаци за радознале
За
во
д
за
уџ бе н
ик е
У дату шему поређајте речи: Сунце, дрво, угаљ, Шпиритус, нафта, бензин, струја, батерија, тако да у обележеној колони добијете појам који повезује све супстанце. (Помоћ: појам је заједнички и за физичке и за хемијске промене.)
21
материја
физичко поље
чисте супстанце. елементи и једињења
супстанца
физичка и хемијска својства и промене супстанци
чисте супстанце
једињења
Стално кретање материје у природи разлог је постојања огромног броја различитих супстанци. Супстанце непрестано под ле жу физичким и хемијским променама, због чега се њихов број и коли чина мењају. На Земљи, пре 4,5 милијарди година, број супстанци је био мали, али су њихове количине биле знатно веће него данас. Да нас, број и количина супстанци резултат су узајамног деловања супстанци и физичког поља у простору, кроз време. Огроман број различитих супстанци можемо упоредити, на пример, с бројем речи у нашој омиљеној књизи. Те речи су комбинација само тридесет слова азбуке. Слова, према то ме, представљају најједноставније састојке речи. Слова су „елементи речи“. Слично словима, постоје једноставне супстанце које називамо елементи*. Комбинацијом слова може се направити огроман број различитих, више или мање сложених речи. Ове комбинације могу да имају смисао, али не морају, што зависи од богатства језика. Комбинацијом два елемента или више њих настају супстанце различите сложености, које се називају хемијска једињења. До данас је познато више од 30 милиона једињења, добијених комбинацијом већине од 118 познатих елемената. Развојем науке, број једињења из године у годину расте, а откривају се и нови елементи. Неки хемијски елементи граде веома велики број једињења, а неки само неколико. Колико ће неки елемент имати једињења, зависи од његових појединачних хемијских својстава. При хемијским променама настају нове супстанце: из елемената настају једињења и обратно, из једињења елементи. Новостворена супстанца има својства која се разликују од својстава елемената или једињења из којих је настала. Када се једињење ствара од елемената, његова хемијска својства се разликују од својстава елемената од којих је изграђено. Гвожђе је елемент, а рђа његово једињење. Када би гвожђе и рђа имали једнака физичка и хемијска својства, зарђала ма шина би радила као нова. Учећи хемију, упознаћете хемијска својства многих елемената и њихових једињења.
во
За
Једињења су сложене супстанце.
д
за
Елементи су најједно ставније супстанце.
уџ бе н
ик е
елементи
До данас је познато 117 елемената и око 23 милиона једињења.
* Лат. elementum – елемент
22
Како хемичари одређују да ли је нека супстанца елемент или једињење? На основу хемијских промена ових супстанци. Када се при некој хемијској промени супстанца разложи на два или више различитих састојака, то значи да је она сложена, тј. да је хемијско једињење. Супстанце које се састоје од два хемијска елемента или више њих називају се хемијска једињења.
ик е
Супстанце које се хемијским променама не могу разложити на једноставније супстанце називају се хемијски елементи.
уџ бе н
Елементи и једињења су чисте супстанце. Чисте супстанце не садрже трагове ниједне друге супстанце. Примери чистих супстанци, чија својства знате из свакодневног живота, дати су у табели 2.
Дијамант – чиста природна супстанца
це
чисте супстан
Табела 2. Елементи и једињења из свакодневног живота
бакар, алуминијум, сребро, злато, кисеоник, угљеник, јод
једињења
вода, натријум-хлорид (кухињска со), сахароза (шећер), угљен-диоксид, натријум-хидрогенкарбонат (сода бикарбона)
во
д
за
елементи
За
ПРОВЕРИТЕ СВОЈЕ ЗНАЊЕ 1. Шта су хемијски елементи и једињења? 2. Допуните реченицу речима које недостају.
Две основне врсте чистих супстанци су ____________________ (једноставне) и _____________________ (сложене супстанце).
3. Прецртајте нетачно у датим реченицама.
а) Елементи се могу / не могу добити из једињења. б) Елементи се из једињења могу добити физичким/хемијским променама. в) Елементи у једињењима задржавају / не задржавају своја својства.
23
материја
СМЕШЕ физичко поље
супстанца
физичка и хемијска својства и промене супстанци
чисте супстанце
смеше
Шта знамо о води?
Вода је једињење, дакле, чиста супстанца. Да ли су вода за пиће, изворска вода, речна вода чисте супстанце? Која својства воде за пиће најлакше уочавамо? Вода за пиће је у течном агрегатном стању, без боје и пријатног је укуса. Из искуства знамо да укус воде за пиће може да буде различит. То наводи на помисао да вода за пиће није чиста супстанца. Проверите то следећим огледом.
за
уџ бе н
вода за пиће
ик е
До сада смо упознали својства неких супстанци. Једна од тих супстанци је вода.
једињења
елементи
во
д
ОГЛЕД 3
За
У сахатно стакло сипајте неколико капи во де за пиће пажљиво га загревајте над пламеном шпи ритусне лампе до појаве белог остатка. Склоните стакло с пламена.
24
После испаравања воде на сахатном стаклу уочава се бели остатак. Шта можете да закључите? Вода за пиће садржи испарљиви и неиспарљиви састојак. Тај неиспарљиви састојак даје води укус. Шта знамо о кисеонику?
уџ бе н
ик е
Кисеоник је гас без боје, укуса и мириса. На часовима биологије научили сте да је то гас неопходан за одржавање живота. Али, ми не удишемо чист кисеоник. Ми удишемо ваздух, који поред кисеоника садржи и друге гасовите састојке (азот, угљен-диоксид, водену пару...). Поменути састојци ваздуха су чисте супстанце. Елементи су азот и кисеоник, а једињења угљен-диоксид и вода. Кисеоник се налази и у води, иако се не види (рибе не би могле да живе у води да у њој нема кисеоника). У претх одном огледу, приликом испаравања воде, с воденом паром излазио је и кисеоник, који је био растворен у води. Шта знамо о земљишту?
земљиште
Плодне оранице Поморавља
За
во
д
за
Земљиште садржи велики број састојака. Неки од тих састојака се могу уочити непосредно, на пример, камење, песак, глина. Постоји више врста земљишта, која се разликују по боји, величини честица, порозности. За нека земљишта кажемо да су плодна, а за нека да нису. Та разлика у врсти земљишта потиче од количине хранљивих састојака неопходних биљкама.
ваздух
25
е
Направите три смеше. На коцку шећера капните кап воде за пи ће. У две чаше сипајте једнаке запремине воде за пиће. У једну чашу ставите три коцке, а у другу једну коцку шећера. Промешајте садржине обе чаше, да се сав шећер раствори. Посматрајте све три смеше и пробајте њихов укус.
д
за
ОГЛЕД 4
уџ бе н
агрегатно стањ смеше
ик е
Смеша је скуп две или више супстанци.
Сви наведени примери – вода за пиће, ваздух и земљиште – са држе више међусобно помешаних састојака, односно супстанци. Према томе, они су смеше супстанци. До данас је познато 118 елемената. Они граде више од 30 милиона једињења. Замислите колико смеша може да се направи од тих чи стих супстанци! Многе чисте супстанце се налазе у природи, али су најчешће међусобно измешане. Зато у природи има огроман број смеша. Знамо да супстанце могу да буду чврсте, течне и гасовите. У ком агрегатном стању могу постојати смеше? Агрегатно стање смеше зависи од агрегатног стања самих са стојака. Постоје смеше састављене само од гасовитих, само од течних или само од чврстих супстанци. За такве комбинације агрегатно стање смеше није спорно. Међутим, када су састојци различитог агрегатног стања тада агрегатно стање смеше зависи од односа појединих састојака.
За
во
Прва смеша је чврста и веома слатка, друга је течна и слатка, а трећа такође течна, али најмање слатка. Из овога можемо да закључимо следеће: Својства смеше зависе од односа количина њених састојака. Састојци у смеши задржавају своја својства. Састав смеша је произвољан.
Да ли се посматрањем неког физичког тела увек може утврдити да ли је оно смеша? Не може. Када се састојци смеше не могу разликовати оком, под лупом или под микроскопом (вода за пиће, ваздух), кажемо да је сме ша хомогена*. Хомогене смеше имају једнак састав и једнака својства у свим својим деловима. У течном стању, оне се зову раствори. * Грч. omo geni (ομογεννζ γενναω) – истородан, истоврстан
26
Хетерогена смеша – хемијски коктел
Хетерогена смеша – стена
уџ бе н
ик е
Чоколада – слатка хетерогена смеша
За
во
д
за
Хомогена смеша воде и растворене супстанце
Смеше у којима се састојци разликују посматрањем оком или под микроскопом (земљиште, млеко) називају се хетерогене* смеше. Оне немају једнак састав и својства у свим својим деловима.
** Грч. etero geni (ετεροζ γενναω) – разнородан, разноврстан
27
За
во
д
за
уџ бе н
ик е
мали подсетник
Проверите своје знање 1. Заокружите слово испред тачног одговора. Смеше могу да буду:
28
а) хомогене и хетерогене, б) само хомогене, в) само хетерогене.
2. Допуните следеће реченице појмовима хомогена или хетерогена (у одговарајућем падежу).
а) Сви делови ____________________ смеше немају исти састав.
б) Стакло је ___________________________ смеша.
в) Бистри воћни сок је ___________________________ смеша.
г) Вода за пиће је ___________________________ смеша.
д) Сви делови _____________________ смеше имају исти састав.
Врста смеше
дим љуштура шкољке ваздух
за
хлеб
Агрегатно стање компонената смеше
уџ бе н
Назив смеше
ик е
3. Попуните табелу.
во
д
спреј
4. Који од наведених исказа тачно допуњава реченицу? Својства смеше зависе од:
За
а) количине састојака у смеши и њиховог агрегатног стања; б) хемијских и физичких својстава састојака смеше и њихове количине у смеши; в) хемијских својстава састојака и њихове количине у смеши.
5. Заокружите однос који најбоље приказује састав неке непознате смеше:
2X : 3Y
nX : 3Y
3X : 2Y
nX : mY : pZ
X : 3Y : 2Z
(n, m и p припадају скупу природних бројева, а X, Y, Z су састојци смеше).
29
хемијске скривалице 1. На слици су цртежи који приказују чисте супстанце и смеше. Испишите етикете одговарајућим скраћеницама:
елемент Е; једињење Ј; смеша елемената Е-Е; смеша једињења Ј-Ј; смеша елемената и једињења Е-Ј.
уџ бе н
ик е
задаци за радознале
2. На слици су приказане чисте супстанце и смеше у различитим
За
во
д
за
хемијским судовима. Допуните слику цртежом који недостаје.
? 30
раздвајање састојака смеша
За
во
д
за
уџ бе н
ик е
Да бисмо добили чисте супстанце, треба да их издвојимо било из природних, било из смеша добијених у лабораторијама. Поступци за раздвајање састојака смеше заснивају се на по знавању својстава супстанци које чине смешу. Та својства су најчеш ће: величина честица, растворљивост, испарљивост, магнетна свој ства. У следећим огледима приказани су најважнији поступци за раздвајање смеше на састојке.
Избор поступака за раздвајање састојака смеше.
ОГЛЕД 5
У чашу допола напуњену водом за пи ће додајте 2–3 кашичице уситњене земље из баште или из саксије. Садржај чаше добро промешајте штапићем, па је оставите да се нерастворени састојци земљишта исталоже. По том бистру течност пажљиво одлијте у другу чашу и сачувајте.
31
одливање – грубо одвајање састојака хетерогене смеше
У овом огледу сте састојке хетерогене смеше чврсте супстанце у течности раздвојили одливањем или декантовањем. Да ли је одли вена течност чиста супстанца или смеша? Утврдите то следећим огледом. Припремите прибор за цеђење као на слици. Течност коју сте добили одливањем процедите кроз гушће цедило (филтер-хартију).
уџ бе н
ик е
ОГЛЕД 6
За
во
д
за
цеђење
цеђење – фино одвајање састојака хетерогене смеше
32
На филтер-хартији су остале ситне честице земљишта. Супстанца која заостаје на филтер-хартији назива се талог. Цеђењем (филтрацијом) доказали смо да је течност добијена одливањем хетерогена смеша. Цеђење и одливање су поступци за одвајање састојака смеше који се заснивају на разликама у величини честица и њиховој растворљивости.
После цеђења течност која је прошла кроз цедило изгледа хомогено и назива се филтрат. Да ли је филтрат смеша? То ћемо проверити применом још једног поступка за одвајање састојака смеше. Он се веома често примењује у хемијским лабораторијама и познат је од давнина. Тај поступак се назива де стилација, што значи прекапавање.
уџ бе н
ик е
Саставите апаратуру као на слици. У балон сипајте филтрат из претходног огледа и загревајте. Приликом загревања вода испарава, водена пара се кондензује у хладњаку и у течном стању прихвата у погодан суд. Прекините загревање када у балону остане 1–2 cm3 течности. термометар
хватаљка
дестилација
д
за
статив
хладњак
во За
ОГЛЕД 7
балон за дестилацију вода
азбестна мрежица
гасна грејалица
чаша
33
За
во
д
за
уџ бе н
ик е
Кружење воде у природи
По зиду балона за дестилацију, изнад течности, уочава се чврст, мрки остатак, а у чаши вода. Свака течност добијена на овај начин назива се дестилат. У овом огледу дестилат је вода и зато се назива дестилована вода. Дестилација је поступак којим се одвајају састојци смеша на основу њихових различитих температура кључања (испарљивости). Де стилацијом се одвајају састојци смеша које садрже чврсте супстанце у течности, као и смеша које садрже две или више течних супстанци. Вода се стално дестилује у природи. Тај процес називамо кружење воде.
34
Када из течне смеше треба издвојити само чврст састојак, примењује се други поступак. Како се при том чврста супстанца издваја у облику кристала, овај поступак се назива кристализација.
ја
кристализаци
уџ бе н
ик е
Кристал натријум-хлорида
Кристал малахита
За
во
д
за
Кристал арагонита
35
У чашу од 250 cm3 сипајте 100 cm3 дестиловане воде. Загревајте воду и додајте 2–3 кашичице морске или кухињске соли. Смешу мешајте да се со раствори. Наставите загревање да се запремина смеше смањи на половину. Охладите смешу. Тада се издавајају кристали соли, које можете одвојити цеђењем.
за
уџ бе н
ик е
ОГЛЕД 8
вЕЖБА V
чврсто
За
во
д
Промене које се дешавају приликом одвајања састојака смеша (одливање, цеђење, дестилација и криста ли зација) јесу физичке цији дешавају следеће промене супстанци. Тако се при дестила промене: загревањем, супстанца прелази из течног агрегатног стања у гасовито, а при хлађењу поново у течно.
г за
ревањ
хл
36
течно
г за
е
ађење
хл
ревањ
ађење
е
гасовито
проверите своје знање 1. Дате исказе допуните називом поступка или средства којим састојци смеше могу најбоље да се раздвоје:
а) Две течности, које се потпуно мешају, а чије се температуре кључања знатно разликују, одвајају се ____________________________. б) Две чврсте супстанце, од којих је једна нерастворљива у ____________________________.
ик е
води, а друга има магнетна својства, најлакше се одвајају в) Со из морске воде може се добити ______________________.
уџ бе н
г) Две чврсте супстанце, од којих је једна растворљива у води, одвајају се ____________________________.
2. Допуните следећу реченицу:
Кружење воде у природи једнако је поступку за раздвајање
смеша који се назива ____________________________.
во
3. Заокружите ДА или НЕ:
д
за
За
а) Декантовањем се увек добијају чисте супстанце.
да не
б) Кристализација је поступак којим се чврст
састојак издваја из течне смеше.
в) Дестилација је хемијска промена. г) Дестилат настаје хлађењем паре течности.
да не да не да не
д) Раздвајање састојака смеше боље се постиже
цеђењем него декантовањем.
да не
37
хемијске скривалице 1. Када правилно попуните мрежу датим речима – левак, пара,
балон, црева, стативи, грејач, хладњак, хартија, раствор, капи и посуда – у означеном хоризонталном реду добићете назив једног поступка за раздвајање састојака смеше.
За
во
д
за
уџ бе н
ик е
задаци за радознале
38
2. Када попуните редове дате укрштенице, у једној колони добићете назив производа физичке промене.
2 4
3
5
уџ бе н
6
ик е
1. провидна смеша 2. хемијско посуђе 1 3. састојак ваздуха 4. однос масе и запремине супстанце 5. вид материје 6. основна физичка величина 7. једноставна супстанца
7
За
во
д
за
мали подсетник
39
СТРУКТУРА СУПСТАНЦЕ
ик е
протони језгро
уџ бе н
неутрони јони
атом
за
молекули
ковалентна веза
во
д
електронски омотач
јонска веза
хемијска веза
За
електрони
валенца
40
