14 GRUPA PERIODNOG SISTEMA

14 GRUPA PERIODNOG SISTEMA

Ugljenik rarr na 16 mestu po rasprostranjenostibull u obliku karbonata fosilnih goriva (uglja nafte prirodnog gasa) CO2 i veoma

retko u elementarnom stanju (grafit i dijamant) Silicijum rarr posle kiseonika najrasprostranjeniji element na Zemlji

bull u obliku SiO2 i silikata Germanijum rarr veoma malo zastupljen Kalaj i olovo rarr rasprostranjeniji od Ge

bull u obliku minerala SnO2 (kasiterit) i PbS (galenit)

SVOJSTVA

Fizička i hemijska svojstva su veoma različita Granica između metala i nemetala prolazi

između Si i Gebull C rarr nemetal izolatorbull Si i Ge rarr semimetali poluprovodnicibull Sn i Pb rarr metali provodnici

14 GRUPA PERIODNOG SISTEMA

SVOJSTVA

Elektronska konfiguracija ns2np2

Imaju četiri valentna elektronabull maksimalni oksidacioni broj je IVbull drugo važno oksidaciono stanje je IIbull ne postoje joni E4+ ni E4ndash jer je za njihov nastanak potrebna izuzetno

velika energija

Oksidacioni brojevi C Si Ge rarr IV (izuzetak CO) Pb Sn rarr II IV

JEDINJENJA

Postoji veliki broj jedinjenja ugljenika (pretežno organskih jedinjenja)bull najizraženija sposobnost katenacije zbog veoma jake CndashC veze (348 kJ molndash1)bull jedino ugljenik gradi višestruke veze (ne samo između C-atoma već i sa N i O)

JEDINJENJA

14 GRUPA PERIODNOG SISTEMA

Grade hidride (EnH2n+2)bull ugljenik rarr veoma stabilne ugljovodonike kao alkane CnH2n+2 (n infin) alkenebull silicijum (n = 8) germanijum (n = 5) kalaj (n = 2) rarr nestabilne supstance koje

se spontano pale na vazduhubull imaju neutralna svojstvabull ne reaguju sa vodom

UGLJENIK

Postoji u više alotropskih modifikacijabull dijamantbull grafitbull fulerenibull grafenbull nanocevi (nanotube)bull amorfni ugljenik

dijamant grafit C60-fuleren

nanocevi amorfni ugljenikgrafen

ALOTROPSKE MODIFIKACIJE

UGLJENIK

UGLJENIK

DIJAMANT

Bezbojan izuzetno tvrd (najtvrđa supstanca) Dobro provodi toplotu ne provodi struju (izolator) Struktura

bull trodimenzionalna mreža tetraedarski orijentisanih CndashC vezabull sp3 hibridizacija atoma (gradi četiri veze)bull preklapanje atomskih orbitala je optimalno jačina veza je maksimalna

Koristi se za izradubull reznih alata (za sečenje brušenje bušenje poliranje)bull nakita (1 karat = 0200 g)

UGLJENIK

GRAFIT

Siv metalnog sjaja mekan Dobro provodi struju Struktura

bull slojevita rarr susedni slojevi su pomereni (svaki drugi sloj se nalazi jedan iznaddrugog) i slabo vezani

bull atomi su povezani u šestočlane prstenovebull sp2 hibridizacija atoma (gradi tri veze) rarr četvrti elektron je delokalizovan po celom

sloju delokalizovani elektroni omogućavaju provođenje struje ali samo duž sloja Koristi se za izradu

bull grafitnih elektroda sredstavaza podmazivanje olovaka

bull termootpornih sudova ikalupa (tm = 4100 degC najvišaod svih elemenata)

UGLJENIK

DIJAMANT I GRAFIT

Dijamant i grafit se dobijaju iz prirodnih nalazišta kao i veštačkim putembull grafit rarr reakcijom koksa sa SiO2

SiO2(l) + 3C(s) C(grafit) + Si(g) + 2CO(g)2500 degC

bull dijamant rarr na visokim pritiscima (5 GPa) i temperaturama (1600 oC) mogućeje prevesti grafit u dijamant dobijeni dijamanti su mali i dobri za izradu reznihalata ali ne i nakita

C60(12 C-5 i 20 C-6 prstenova)

Sličan fudbalskoj lopti

C70

Niz struktura u kojima su atomi povezani u petočlane i šestočlane prstenove i raspoređenitako da obrazuju molekule sfernog ili elipsoidnog oblika

bull C60 C70 C76 C80 C84 C36

UGLJENIK

FULERENI

Dobijaju se reakcijom u električnom luku između dve grafitne elektrode u inertnom gasu Rastvorni su u nepolarnim rastvaračima (za razliku od dijamanta i grafita koji su nerastvorni) U njihovu strukturu mogu da se ugrade atomi joni ili mali molekuli

bull neka od ovih jedinjenja imaju svojstva superprovodnika (npr sa Rb)

UGLJENIK

GRAFEN

Dobija se bdquorazlistavanjemrdquo grafita rarr sloj debljine jednog C atoma Grafit debljine 1 mm sadrži oko tri miliona slojeva grafena naslaganih jedan na drugi Dvodimenzionalni nanomaterijal Izuzetna i neobična električna mehanička termička i druga svojstva

bull npr najtanji i najjači poznati materijal

NANOCEVI

Grafitni slojevi uvijeni u cilindre debljine nekoliko nm rarr nanocevi ili nanotube

UGLJENIK

AMORFNI UGLJENIK

Dobija se suvom destilacijom uglja (zagrevanjem u odsustvu vazduha) Pored ugljenika sadrži malu količinu mineralnih i organskih supstanci Svetska proizvodnja je ogromna rarr osnovno i najvažnije redukciono sredstvo u metalurgiji

Koks

Dobija se nepotpunim sagorevanjem ugljovodonika Sastoji se od sitnih čestica ugljenika (fino sprašeni ugljenik) Koristi se u gumarskoj industriji (kao punilo i za ojačavanje materijala)

Čađ

Aktivni ugljenik

Aktivni ugalj Dobija se kontrolisanim zagrevanjem organske materije (npr drveta) u odsustvu vazduha Ima veliku specifičnu površinu i veliku sposobnost adsorbovanja drugih supstanci Koristi se kao adsorbens npr za prečišćavanje vode u gas-maskama u medicini

UGLJENIK

UGLJEN-MONOKSID CO

Oksidacioni broj II

Trostruka veza velike jačine (1073 kJ molndash1) Gas bez boje i mirisa izuzetno otrovan Neutralni oksid (ne reaguje sa vodom niti sa kiselinama i bazama) U laboratoriji se dobija dehidratacijom mravlje kiseline

C(s) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

HCOOH CO + H2OH2SO4 (konc)

100 degC U industriji se dobija

bull nepotpunim sagorevanjem koksa

vodeni gas

generatorski gas2C(s) + O2(g) rarr 2CO(g)

bull redukcijom vodene pare pomoću koksa

UGLJENIK

UGLJEN-MONOKSID CO

Lako sagoreva do CO2 uz oslobađanje velike količine toplote

2CO(g) + O2(g) rarr 2CO2(g)

Koristi sebull za zagrevanje u industriji (generatorski gas)bull kao redukciono sredstvo

u reakcijama gde se koks koristi kao redukciono sredstvo CO imaaktivnu ulogu

rHө = ndash566 kJ molndash1

C(s) + CO2(g) 2CO(g) rHө = 172 kJ molndash1

Na visokim temperaturama dominira CO (na 1000 oC rarr 99 vol CO) Na nižim temperaturama dominira CO2 (na 550 oC rarr 10 vol CO) Naglim hlađenjem smeše CO i CO2 rarr CO se disproporcioniše i

nastaje čađ

Gas bez boje i mirisa Kiseli oksid U laboratoriji se dobija

bull žarenjem karbonata ili hidrogenkarbonata

UGLJENIK

UGLJEN-DIOKSID CO2

Oksidacioni broj IV

CaCO3(s) rarr CaO(s) + CO2(g)

CaCO3(s) + 2HCl(aq) rarr CaCl2(aq) + CO2(g) + H2O(l)

bull reakcijom kiselina sa karbonatima ili hidrogenkarbonatima

C(s) + O2(g) rarr CO2(g)

bull sagorevanjem ugljenika

U industriji se dobija daljom oksidacijom CO u vodenom gasu uvođenjem vodene pare

UGLJENIK

UGLJEN-DIOKSID CO2

CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)400 oCFe2O3

Koristi sebull kao sredstvo za gašenje požarabull u prehrambenoj industriji (konzerviranje hrane gaziranje pića)bull za superkritičnu ekstrakcijubull kao sredstvo za hlađenje rarr CO2(s) suvi led (sublimacija na ndash785 oC)

UGLJENIK

UGLJENA KISELINA H2CO3

Oksidacioni broj IV

CO2(aq) + H2O(l) H2CO3(aq)

Rastvaranjem CO2 u vodi

bull Svega 04 H2CO3 rarr gotovo potpuno u obliku hidratisanih molekula CO2

Slaba kiselina

Soli rarr karbonati i hidrogenkarbonati (bdquobikarbonatirdquo)

H2CO3 + H2O HCO3ndash + H3O+

HCO3ndash + H2O CO3

2ndash + H3O+

1aK= 48middot10ndash11

= 25middot10ndash4

2aK

UGLJENIK

UGLJENA KISELINA H2CO3

Karbonati rarr teško rastvorni osim karbonata alkalnih metala Postoje velika nalazišta karbonatnih minerala zemnoalkalnih metala

bull kalcita CaCO3

bull dolomita CaMg(CO3)2

bull magnezita MgCO3

Hidrogenkarbonati rarr rastvorni u vodi Ravnoteža između karbonata i hidrogenkarbonata

CO32ndash(aq) + CO2(g) + H2O(l) 2HCO3

ndash(aq)

CaCO3(s) + CO2(g) + H2O(l) rarr Ca(HCO3)2(aq)

bull uvođenjem CO2 u suspenziju karbonata rarr bistar rastvor hidrogenkarbonata

bull zagrevanjem bikarbonata (čvrstog ili rastvorenog) rarr izdvajanje CO2 i nastanakkarbonata

Ca(HCO3)2(aq) rarr CaCO3(s) + CO2(g) + H2O(l)

UGLJENIK

UGLJENA KISELINA H2CO3

Najvažnije soli ugljene kiseline Na2CO3 i NaHCO3 dobijaju se Solvejevim postupkom

Solvejev postupak

U koncentrovani rastvor NaCl uvodi se NH3 iCO2 rarr nastali rastvor sadrži jone Na+ ClndashNH4

+ i HCO3ndash

Od četiri soli koje mogu nastati kombinacijomovih jona najmanje rastvorna je NaHCO3 pa setaloži jer je rastvor koncentrovan NaHCO3 se suši i žarenjem prevodi u Na2CO3

2NaHCO3(s) rarr Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g)t

U preostali rastvor NH4Cl dodaje se Ca(OH)2

da bi se regenerisao NH3

2NH4Cl + Ca(OH)2 rarr 2NH3(g) + CaCl2 + 2H2O

UGLJENIK

KARBIDI

Binarna jedinjenja ugljenika sa elementima manje elektronegativnosti (izuzev vodonika) Dobijaju se reakcijom metala ili njihovih oksida sa ugljenikom na visokoj t Prema tipu veze mogu se podeliti na

bull jonske rarr karbidi alkalnih i zemnoalkalnih metala i Al (CaC2 Al4C3)bull kovalentne rarr karbidi silicijuma i bora (SiC B4C) malobrojnibull metalne (intersticijalne) rarr karbidi prelaznih elemenata (Fe3C TiC VC)

Najznačajniji karbid rarr CaC2bull dobijanje

bull burna reakcija sa vodom

CaC2(s) + 2H2O(l) rarr C2H2(g) + Ca(OH)2(aq)

CaO + 3C rarr CaC2 + CO

etin(acetilen)

UGLJENIK

CIJANIDI CIJANATI TIOCIJANATI

Sadrže ugljenik i azot povezane trostrukom vezom Linearna struktura Izuzetno otrovni

cijanovodonik(cijanovodonična kiselina)

ndashndashndashC NndashH ndashndashndashndashndashndashC NndashH ndashndashndashC N ndashndashndashndashndashndashC NC N

CNndash (cijanid-jon )

O ndashndashndashC NndashO ndashndashndashndashndashndashC NndashOCNndash (cijanat-jon )

S ndashndashndashC NndashS ndashndashndashndashndashndashC NndashSCNndash (tiocijanat-jon )

UGLJENIK

EKOLOŠKI PROBLEMI

Zbog prevelike upotrebe i sagorevanja fosilnih goriva kao i izazivanja velikih šumskihpožara radi raščišćavanja zemljišta u poljoprivredne svrhe (amazonske šume) rarr količinaCO2 u atmosferi se povećava (od 19 veka za oko 20 prosečno 04 godišnje) Povećanje količine CO2 prouzrokuje efekat bdquostaklene bašteldquo zbog kojeg se temperatura

na Zemlji povećava rarr globalno zagrevanjebull Sunčevo zračenje dospeva do Zemljine površine i zagreva jebull Zemlja kao i svako zagrejano telo reemituje zračenje nazad u atmosferu ali kao

energetski niže zračenjebull Gasovi prisutni u atmosferi mogu da apsorbuju odlazeće zračenje niže energije a

zatim ga i reemituju nazad ka površini Zemlje koja se dodatno zagreva Najznačajniji gasovi koji apsorbuju zračenje u atmosferi su CO2 (50) i CH4 (20)

SILICIJUM

SILICIJUM Si

Srebrnastosive boje metalnog sjaja U industriji se dobija redukcijom SiO2 pomoću koksa rarr Si čistoće 98 (bdquosirovrdquo)

Silicijum (veoma čist) se koristi za proizvodnju komponenata uelektronici jer je poluprovodnik

SiO2 + 2C rarr Si + 2COt

Da bi se dobio veoma čist Si (lt 10ndash7 primesa) bdquosirovrdquo se dalje tretirabull prevodi u SiHCl3 (trihlorsilan) koji se zatim redukuje pomoću Zn ili Mg

Si(s) + 3HCl(g) rarr SiHCl3(l) + H2(g)

bull šipka Si se propušta između grejača dolazi do topljenja uvrlo uskoj zoni nečistoće se koncentruju u rastopu i poslerafinacije se nalaze na jednom kraju šipke koji se seče iodbacuje (bdquozonalna rafinacijardquo)

SILICIJUM

SILICIJUM-DIOKSID SiO2

Oksidacioni broj IV Postoji više kristalnih modifikacija rarr najvažnija α-kvarc Ne postoji u obliku pojedinačnih molekula već ima trodimenzionalni raspored SindashO veza

bull čvrst tvrd visoka tm (1600 oC) Pri hlađenju rastopa često ne dolazi do formiranja potpuno uređene kristalne strukture pa

umesto da kristališe prelazi u stanje pothlađene tečnosti rarr staklasto stanje (staklo)bull neuređeno amorfno

Si

O

kristalni SiO2 amorfni SiO2

hlađenje rastopa

SILICIJUM

SILICIJUM-DIOKSID SiO2

Hemijski inertan nerastvoran Reaguje samo sa

bull fluorovodoničnom kiselinom

SiO2(s) + 2NaOH(l) rarr Na2SiO3(l) + H2O(g)t

natrijum-silikat (ili kalijum-silikat) su jedini silikatirastvorni u vodi rarr vodeno staklo

Obično staklo nastaje topljenjem smeše Na2CO3 CaCO3 i SiO2 a zatim hlađenjem rarramorfni Na2OmiddotCaOmiddot6SiO2

bull rastopima baza ili karbonatima alkalnih metala (bdquoalkalno topljenjerdquo) rarr prevodi seu rastvorna jedinjenja

SiO2(s) + 4HF(aq) rarr SiF4(g) + 2H2O(l)

Dodatkom kiseline u rastvor vodenog stakla rarr taloži se silicijumska kiselina SiO2xH2O

Trebalo bi da ima formulu H4SiO4 ali se molekuli lako kondenzuju dajući polimerne oblike Svi oblici silicijumske kiseline su slabo rastvorni a sve kiseline su slabe Anjoni ovih kiselina su stabilni rarr silikati

bull čine 95 Zemljine kore (stene zemlja glina pesak)bull osnovna strukturna jedinica rarr silikat-jon (SiO4

4ndash)

SILICIJUM

SILICIJUMSKA KISELINA SiO2xH2O

SiO2xH2O se koristi kao sredstvo za sušenje (bdquosilika-gelrdquo)

Prema broju i načinu povezivanja SiO44ndash tetraedara dele se na silikate sa

bull pojedinačnim anjonimabull lančastim i trakastim anjonimabull slojevitom strukturombull trodimenzionalnom strukturom

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa pojedinačnim anjonima

SiO44ndash

nezosilikati

Si2O76ndash

sorosilikati

ciklosilikatiSi3O9

6ndash

Si6O1812ndash

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa lančastim i trakastim anjonima

osnovna jedinica Si4O116ndash

osnovna jedinica SiO32ndash

inosilikati

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa slojevitom strukturom

osnovna jedinica Si2O52ndash

filosilikati

Nastaju međusobnim povezivanjem traka Si4O116ndash

Između slojeva se mogu naći voda joni metalaslojevi oksida ili hidroksida Deo Si je često zamenjen Al rarr alumosilikati Najvažnija grupa slojevitih silikata su minerali glina

bull npr kaolinit

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa slojevitom strukturom

Male promene u strukturi slojevitog silikata rarr velike posledice na svojstva jedinjenjabull različit raspored slojeva magnezijum-silikata i magnezijum-hidroksida kod

azbesta i talka

AZBEST TALK

Si2O52ndash

OHndash

tektosilikati

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa trodimenzionalnom strukturom

Najvažniji mineralibull feldspati rarr čine 60 Zemljine korebull zeoliti rarr alumosilikati porozne strukture u

šupljine i kanale mogu da se smeste joni ilimolekuli koriste se kao

sredstva za sušenje sredstva za selektivnu adsorpciju

jona ili molekula nosači katalizatora zamena za polifosfate u deterdžen-

tima (za omekšavanje vode)

SILICIJUM

SILIKONI

Polisiloksani rarr polimeri na bazi silicijumabull hemijski inertnibull hidrofobnibull elastičnibull termički otpornibull netoksični

Osnovna jedinica

Linearni poli(dimetilsiloksani) rarr silikonska ulja viskozne tečnosti Umreženi polimeri rarr silikonske gume i smole

KALAJ I OLOVO

SVOJSTVA I JEDINJENJA

Srebrnastobeli meki metali niske tm Stabilni na vazduhu i otporni prema koroziji jer se pasiviraju (prevlače zaštitnim slojem

oksida koji sprečava dalju reakciju) Najznačajnija jedinjenja rarr oksidi

bull SnO i SnO2

bull PbO i PbO2

bull Pb3O4 (PbO22PbO) mešoviti oksid minijum

PbOPbO2

Pb3O4

KALAJ I OLOVO

JEDINJENJA

Kalaj(II)-oksid i olovo(II)-oksid kao i odgovarajući hidroksidi su amfoterni

Pb(OH)2(s) + 2H+ rarr Pb2+(aq) + 2H2OPb(OH)2(s) + OHndash rarr [Pb(OH)3]ndash(aq)

Olovo(IV)-oksid je jako oksidaciono sredstvo

PbO2 + 4H+ + 2endash rarr Pb2+ + 2H2O Eө = 169 V Postojanje dva oksidaciona stanja u minijumu (PbO22PbO) se može dokazati

Pb3O4(s) + 4HNO3(razbl) rarr PbO2(s) + 2Pb(NO3)2(aq) + 2H2O(l)IV II

Talog se tretira koncentrovanom HCl

PbO2(s) + 4HCl(konc) rarr PbCl2(aq) + Cl2(g) + 2H2O(l)

Rastvor se tretira IndashCrO42ndashSO4

2ndash-jonima

PbI2PbCrO4PbSO4(s) npr Pb2+(aq) + CrO42ndash(aq) rarr PbCrO4(s)

KALAJ I OLOVO

PRIMENA

Kalaj se koristibull za proizvodnju belog lima (kalajisani gvozdeni lim za izradu konzervi) zbog

inertnosti i netoksičnosti ako se sloj kalaja ošteti počinje korozija gvožđa jer jenjegov standardni elektrodni potencijal (Eө = ndash044 V) niži od onog za kalaj(Eө = ndash014 V)

bull kao osnovni sastojak legura za lemljenje zbog niske tm (oko 200 oC) Olovo se najviše koristi za izradu olovnih akumulatora Zbog toksičnosti upotreba olova

i njegovih jedinjenja je značajno smanjena (olovne cevi olovni benzin)

14 GRUPA PERIODNOG SISTEMA

SVOJSTVA

Elektronska konfiguracija ns2np2

Imaju četiri valentna elektronabull maksimalni oksidacioni broj je IVbull drugo važno oksidaciono stanje je IIbull ne postoje joni E4+ ni E4ndash jer je za njihov nastanak potrebna izuzetno

velika energija

Oksidacioni brojevi C Si Ge rarr IV (izuzetak CO) Pb Sn rarr II IV

JEDINJENJA

Postoji veliki broj jedinjenja ugljenika (pretežno organskih jedinjenja)bull najizraženija sposobnost katenacije zbog veoma jake CndashC veze (348 kJ molndash1)bull jedino ugljenik gradi višestruke veze (ne samo između C-atoma već i sa N i O)

JEDINJENJA

14 GRUPA PERIODNOG SISTEMA

Grade hidride (EnH2n+2)bull ugljenik rarr veoma stabilne ugljovodonike kao alkane CnH2n+2 (n infin) alkenebull silicijum (n = 8) germanijum (n = 5) kalaj (n = 2) rarr nestabilne supstance koje

se spontano pale na vazduhubull imaju neutralna svojstvabull ne reaguju sa vodom

UGLJENIK

Postoji u više alotropskih modifikacijabull dijamantbull grafitbull fulerenibull grafenbull nanocevi (nanotube)bull amorfni ugljenik

dijamant grafit C60-fuleren

nanocevi amorfni ugljenikgrafen

ALOTROPSKE MODIFIKACIJE

UGLJENIK

UGLJENIK

DIJAMANT

Bezbojan izuzetno tvrd (najtvrđa supstanca) Dobro provodi toplotu ne provodi struju (izolator) Struktura

bull trodimenzionalna mreža tetraedarski orijentisanih CndashC vezabull sp3 hibridizacija atoma (gradi četiri veze)bull preklapanje atomskih orbitala je optimalno jačina veza je maksimalna

Koristi se za izradubull reznih alata (za sečenje brušenje bušenje poliranje)bull nakita (1 karat = 0200 g)

UGLJENIK

GRAFIT

Siv metalnog sjaja mekan Dobro provodi struju Struktura

bull slojevita rarr susedni slojevi su pomereni (svaki drugi sloj se nalazi jedan iznaddrugog) i slabo vezani

bull atomi su povezani u šestočlane prstenovebull sp2 hibridizacija atoma (gradi tri veze) rarr četvrti elektron je delokalizovan po celom

sloju delokalizovani elektroni omogućavaju provođenje struje ali samo duž sloja Koristi se za izradu

bull grafitnih elektroda sredstavaza podmazivanje olovaka

bull termootpornih sudova ikalupa (tm = 4100 degC najvišaod svih elemenata)

UGLJENIK

DIJAMANT I GRAFIT

Dijamant i grafit se dobijaju iz prirodnih nalazišta kao i veštačkim putembull grafit rarr reakcijom koksa sa SiO2

SiO2(l) + 3C(s) C(grafit) + Si(g) + 2CO(g)2500 degC

bull dijamant rarr na visokim pritiscima (5 GPa) i temperaturama (1600 oC) mogućeje prevesti grafit u dijamant dobijeni dijamanti su mali i dobri za izradu reznihalata ali ne i nakita

C60(12 C-5 i 20 C-6 prstenova)

Sličan fudbalskoj lopti

C70

Niz struktura u kojima su atomi povezani u petočlane i šestočlane prstenove i raspoređenitako da obrazuju molekule sfernog ili elipsoidnog oblika

bull C60 C70 C76 C80 C84 C36

UGLJENIK

FULERENI

Dobijaju se reakcijom u električnom luku između dve grafitne elektrode u inertnom gasu Rastvorni su u nepolarnim rastvaračima (za razliku od dijamanta i grafita koji su nerastvorni) U njihovu strukturu mogu da se ugrade atomi joni ili mali molekuli

bull neka od ovih jedinjenja imaju svojstva superprovodnika (npr sa Rb)

UGLJENIK

GRAFEN

Dobija se bdquorazlistavanjemrdquo grafita rarr sloj debljine jednog C atoma Grafit debljine 1 mm sadrži oko tri miliona slojeva grafena naslaganih jedan na drugi Dvodimenzionalni nanomaterijal Izuzetna i neobična električna mehanička termička i druga svojstva

bull npr najtanji i najjači poznati materijal

NANOCEVI

Grafitni slojevi uvijeni u cilindre debljine nekoliko nm rarr nanocevi ili nanotube

UGLJENIK

AMORFNI UGLJENIK

Dobija se suvom destilacijom uglja (zagrevanjem u odsustvu vazduha) Pored ugljenika sadrži malu količinu mineralnih i organskih supstanci Svetska proizvodnja je ogromna rarr osnovno i najvažnije redukciono sredstvo u metalurgiji

Koks

Dobija se nepotpunim sagorevanjem ugljovodonika Sastoji se od sitnih čestica ugljenika (fino sprašeni ugljenik) Koristi se u gumarskoj industriji (kao punilo i za ojačavanje materijala)

Čađ

Aktivni ugljenik

Aktivni ugalj Dobija se kontrolisanim zagrevanjem organske materije (npr drveta) u odsustvu vazduha Ima veliku specifičnu površinu i veliku sposobnost adsorbovanja drugih supstanci Koristi se kao adsorbens npr za prečišćavanje vode u gas-maskama u medicini

UGLJENIK

UGLJEN-MONOKSID CO

Oksidacioni broj II

Trostruka veza velike jačine (1073 kJ molndash1) Gas bez boje i mirisa izuzetno otrovan Neutralni oksid (ne reaguje sa vodom niti sa kiselinama i bazama) U laboratoriji se dobija dehidratacijom mravlje kiseline

C(s) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

HCOOH CO + H2OH2SO4 (konc)

100 degC U industriji se dobija

bull nepotpunim sagorevanjem koksa

vodeni gas

generatorski gas2C(s) + O2(g) rarr 2CO(g)

bull redukcijom vodene pare pomoću koksa

UGLJENIK

UGLJEN-MONOKSID CO

Lako sagoreva do CO2 uz oslobađanje velike količine toplote

2CO(g) + O2(g) rarr 2CO2(g)

Koristi sebull za zagrevanje u industriji (generatorski gas)bull kao redukciono sredstvo

u reakcijama gde se koks koristi kao redukciono sredstvo CO imaaktivnu ulogu

rHө = ndash566 kJ molndash1

C(s) + CO2(g) 2CO(g) rHө = 172 kJ molndash1

Na visokim temperaturama dominira CO (na 1000 oC rarr 99 vol CO) Na nižim temperaturama dominira CO2 (na 550 oC rarr 10 vol CO) Naglim hlađenjem smeše CO i CO2 rarr CO se disproporcioniše i

nastaje čađ

Gas bez boje i mirisa Kiseli oksid U laboratoriji se dobija

bull žarenjem karbonata ili hidrogenkarbonata

UGLJENIK

UGLJEN-DIOKSID CO2

Oksidacioni broj IV

CaCO3(s) rarr CaO(s) + CO2(g)

CaCO3(s) + 2HCl(aq) rarr CaCl2(aq) + CO2(g) + H2O(l)

bull reakcijom kiselina sa karbonatima ili hidrogenkarbonatima

C(s) + O2(g) rarr CO2(g)

bull sagorevanjem ugljenika

U industriji se dobija daljom oksidacijom CO u vodenom gasu uvođenjem vodene pare

UGLJENIK

UGLJEN-DIOKSID CO2

CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)400 oCFe2O3

Koristi sebull kao sredstvo za gašenje požarabull u prehrambenoj industriji (konzerviranje hrane gaziranje pića)bull za superkritičnu ekstrakcijubull kao sredstvo za hlađenje rarr CO2(s) suvi led (sublimacija na ndash785 oC)

UGLJENIK

UGLJENA KISELINA H2CO3

Oksidacioni broj IV

CO2(aq) + H2O(l) H2CO3(aq)

Rastvaranjem CO2 u vodi

bull Svega 04 H2CO3 rarr gotovo potpuno u obliku hidratisanih molekula CO2

Slaba kiselina

Soli rarr karbonati i hidrogenkarbonati (bdquobikarbonatirdquo)

H2CO3 + H2O HCO3ndash + H3O+

HCO3ndash + H2O CO3

2ndash + H3O+

1aK= 48middot10ndash11

= 25middot10ndash4

2aK

UGLJENIK

UGLJENA KISELINA H2CO3

Karbonati rarr teško rastvorni osim karbonata alkalnih metala Postoje velika nalazišta karbonatnih minerala zemnoalkalnih metala

bull kalcita CaCO3

bull dolomita CaMg(CO3)2

bull magnezita MgCO3

Hidrogenkarbonati rarr rastvorni u vodi Ravnoteža između karbonata i hidrogenkarbonata

CO32ndash(aq) + CO2(g) + H2O(l) 2HCO3

ndash(aq)

CaCO3(s) + CO2(g) + H2O(l) rarr Ca(HCO3)2(aq)

bull uvođenjem CO2 u suspenziju karbonata rarr bistar rastvor hidrogenkarbonata

bull zagrevanjem bikarbonata (čvrstog ili rastvorenog) rarr izdvajanje CO2 i nastanakkarbonata

Ca(HCO3)2(aq) rarr CaCO3(s) + CO2(g) + H2O(l)

UGLJENIK

UGLJENA KISELINA H2CO3

Najvažnije soli ugljene kiseline Na2CO3 i NaHCO3 dobijaju se Solvejevim postupkom

Solvejev postupak

U koncentrovani rastvor NaCl uvodi se NH3 iCO2 rarr nastali rastvor sadrži jone Na+ ClndashNH4

+ i HCO3ndash

Od četiri soli koje mogu nastati kombinacijomovih jona najmanje rastvorna je NaHCO3 pa setaloži jer je rastvor koncentrovan NaHCO3 se suši i žarenjem prevodi u Na2CO3

2NaHCO3(s) rarr Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g)t

U preostali rastvor NH4Cl dodaje se Ca(OH)2

da bi se regenerisao NH3

2NH4Cl + Ca(OH)2 rarr 2NH3(g) + CaCl2 + 2H2O

UGLJENIK

KARBIDI

Binarna jedinjenja ugljenika sa elementima manje elektronegativnosti (izuzev vodonika) Dobijaju se reakcijom metala ili njihovih oksida sa ugljenikom na visokoj t Prema tipu veze mogu se podeliti na

bull jonske rarr karbidi alkalnih i zemnoalkalnih metala i Al (CaC2 Al4C3)bull kovalentne rarr karbidi silicijuma i bora (SiC B4C) malobrojnibull metalne (intersticijalne) rarr karbidi prelaznih elemenata (Fe3C TiC VC)

Najznačajniji karbid rarr CaC2bull dobijanje

bull burna reakcija sa vodom

CaC2(s) + 2H2O(l) rarr C2H2(g) + Ca(OH)2(aq)

CaO + 3C rarr CaC2 + CO

etin(acetilen)

UGLJENIK

CIJANIDI CIJANATI TIOCIJANATI

Sadrže ugljenik i azot povezane trostrukom vezom Linearna struktura Izuzetno otrovni

cijanovodonik(cijanovodonična kiselina)

ndashndashndashC NndashH ndashndashndashndashndashndashC NndashH ndashndashndashC N ndashndashndashndashndashndashC NC N

CNndash (cijanid-jon )

O ndashndashndashC NndashO ndashndashndashndashndashndashC NndashOCNndash (cijanat-jon )

S ndashndashndashC NndashS ndashndashndashndashndashndashC NndashSCNndash (tiocijanat-jon )

UGLJENIK

EKOLOŠKI PROBLEMI

Zbog prevelike upotrebe i sagorevanja fosilnih goriva kao i izazivanja velikih šumskihpožara radi raščišćavanja zemljišta u poljoprivredne svrhe (amazonske šume) rarr količinaCO2 u atmosferi se povećava (od 19 veka za oko 20 prosečno 04 godišnje) Povećanje količine CO2 prouzrokuje efekat bdquostaklene bašteldquo zbog kojeg se temperatura

na Zemlji povećava rarr globalno zagrevanjebull Sunčevo zračenje dospeva do Zemljine površine i zagreva jebull Zemlja kao i svako zagrejano telo reemituje zračenje nazad u atmosferu ali kao

energetski niže zračenjebull Gasovi prisutni u atmosferi mogu da apsorbuju odlazeće zračenje niže energije a

zatim ga i reemituju nazad ka površini Zemlje koja se dodatno zagreva Najznačajniji gasovi koji apsorbuju zračenje u atmosferi su CO2 (50) i CH4 (20)

SILICIJUM

SILICIJUM Si

Srebrnastosive boje metalnog sjaja U industriji se dobija redukcijom SiO2 pomoću koksa rarr Si čistoće 98 (bdquosirovrdquo)

Silicijum (veoma čist) se koristi za proizvodnju komponenata uelektronici jer je poluprovodnik

SiO2 + 2C rarr Si + 2COt

Da bi se dobio veoma čist Si (lt 10ndash7 primesa) bdquosirovrdquo se dalje tretirabull prevodi u SiHCl3 (trihlorsilan) koji se zatim redukuje pomoću Zn ili Mg

Si(s) + 3HCl(g) rarr SiHCl3(l) + H2(g)

bull šipka Si se propušta između grejača dolazi do topljenja uvrlo uskoj zoni nečistoće se koncentruju u rastopu i poslerafinacije se nalaze na jednom kraju šipke koji se seče iodbacuje (bdquozonalna rafinacijardquo)

SILICIJUM

SILICIJUM-DIOKSID SiO2

Oksidacioni broj IV Postoji više kristalnih modifikacija rarr najvažnija α-kvarc Ne postoji u obliku pojedinačnih molekula već ima trodimenzionalni raspored SindashO veza

bull čvrst tvrd visoka tm (1600 oC) Pri hlađenju rastopa često ne dolazi do formiranja potpuno uređene kristalne strukture pa

umesto da kristališe prelazi u stanje pothlađene tečnosti rarr staklasto stanje (staklo)bull neuređeno amorfno

Si

O

kristalni SiO2 amorfni SiO2

hlađenje rastopa

SILICIJUM

SILICIJUM-DIOKSID SiO2

Hemijski inertan nerastvoran Reaguje samo sa

bull fluorovodoničnom kiselinom

SiO2(s) + 2NaOH(l) rarr Na2SiO3(l) + H2O(g)t

natrijum-silikat (ili kalijum-silikat) su jedini silikatirastvorni u vodi rarr vodeno staklo

Obično staklo nastaje topljenjem smeše Na2CO3 CaCO3 i SiO2 a zatim hlađenjem rarramorfni Na2OmiddotCaOmiddot6SiO2

bull rastopima baza ili karbonatima alkalnih metala (bdquoalkalno topljenjerdquo) rarr prevodi seu rastvorna jedinjenja

SiO2(s) + 4HF(aq) rarr SiF4(g) + 2H2O(l)

Dodatkom kiseline u rastvor vodenog stakla rarr taloži se silicijumska kiselina SiO2xH2O

Trebalo bi da ima formulu H4SiO4 ali se molekuli lako kondenzuju dajući polimerne oblike Svi oblici silicijumske kiseline su slabo rastvorni a sve kiseline su slabe Anjoni ovih kiselina su stabilni rarr silikati

bull čine 95 Zemljine kore (stene zemlja glina pesak)bull osnovna strukturna jedinica rarr silikat-jon (SiO4

4ndash)

SILICIJUM

SILICIJUMSKA KISELINA SiO2xH2O

SiO2xH2O se koristi kao sredstvo za sušenje (bdquosilika-gelrdquo)

Prema broju i načinu povezivanja SiO44ndash tetraedara dele se na silikate sa

bull pojedinačnim anjonimabull lančastim i trakastim anjonimabull slojevitom strukturombull trodimenzionalnom strukturom

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa pojedinačnim anjonima

SiO44ndash

nezosilikati

Si2O76ndash

sorosilikati

ciklosilikatiSi3O9

6ndash

Si6O1812ndash

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa lančastim i trakastim anjonima

osnovna jedinica Si4O116ndash

osnovna jedinica SiO32ndash

inosilikati

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa slojevitom strukturom

osnovna jedinica Si2O52ndash

filosilikati

Nastaju međusobnim povezivanjem traka Si4O116ndash

Između slojeva se mogu naći voda joni metalaslojevi oksida ili hidroksida Deo Si je često zamenjen Al rarr alumosilikati Najvažnija grupa slojevitih silikata su minerali glina

bull npr kaolinit

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa slojevitom strukturom

Male promene u strukturi slojevitog silikata rarr velike posledice na svojstva jedinjenjabull različit raspored slojeva magnezijum-silikata i magnezijum-hidroksida kod

azbesta i talka

AZBEST TALK

Si2O52ndash

OHndash

tektosilikati

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa trodimenzionalnom strukturom

Najvažniji mineralibull feldspati rarr čine 60 Zemljine korebull zeoliti rarr alumosilikati porozne strukture u

šupljine i kanale mogu da se smeste joni ilimolekuli koriste se kao

sredstva za sušenje sredstva za selektivnu adsorpciju

jona ili molekula nosači katalizatora zamena za polifosfate u deterdžen-

tima (za omekšavanje vode)

SILICIJUM

SILIKONI

Polisiloksani rarr polimeri na bazi silicijumabull hemijski inertnibull hidrofobnibull elastičnibull termički otpornibull netoksični

Osnovna jedinica

Linearni poli(dimetilsiloksani) rarr silikonska ulja viskozne tečnosti Umreženi polimeri rarr silikonske gume i smole

KALAJ I OLOVO

SVOJSTVA I JEDINJENJA

Srebrnastobeli meki metali niske tm Stabilni na vazduhu i otporni prema koroziji jer se pasiviraju (prevlače zaštitnim slojem

oksida koji sprečava dalju reakciju) Najznačajnija jedinjenja rarr oksidi

bull SnO i SnO2

bull PbO i PbO2

bull Pb3O4 (PbO22PbO) mešoviti oksid minijum

PbOPbO2

Pb3O4

KALAJ I OLOVO

JEDINJENJA

Kalaj(II)-oksid i olovo(II)-oksid kao i odgovarajući hidroksidi su amfoterni

Pb(OH)2(s) + 2H+ rarr Pb2+(aq) + 2H2OPb(OH)2(s) + OHndash rarr [Pb(OH)3]ndash(aq)

Olovo(IV)-oksid je jako oksidaciono sredstvo

PbO2 + 4H+ + 2endash rarr Pb2+ + 2H2O Eө = 169 V Postojanje dva oksidaciona stanja u minijumu (PbO22PbO) se može dokazati

Pb3O4(s) + 4HNO3(razbl) rarr PbO2(s) + 2Pb(NO3)2(aq) + 2H2O(l)IV II

Talog se tretira koncentrovanom HCl

PbO2(s) + 4HCl(konc) rarr PbCl2(aq) + Cl2(g) + 2H2O(l)

Rastvor se tretira IndashCrO42ndashSO4

2ndash-jonima

PbI2PbCrO4PbSO4(s) npr Pb2+(aq) + CrO42ndash(aq) rarr PbCrO4(s)

KALAJ I OLOVO

PRIMENA

Kalaj se koristibull za proizvodnju belog lima (kalajisani gvozdeni lim za izradu konzervi) zbog

inertnosti i netoksičnosti ako se sloj kalaja ošteti počinje korozija gvožđa jer jenjegov standardni elektrodni potencijal (Eө = ndash044 V) niži od onog za kalaj(Eө = ndash014 V)

bull kao osnovni sastojak legura za lemljenje zbog niske tm (oko 200 oC) Olovo se najviše koristi za izradu olovnih akumulatora Zbog toksičnosti upotreba olova

i njegovih jedinjenja je značajno smanjena (olovne cevi olovni benzin)

dijamant grafit C60-fuleren

nanocevi amorfni ugljenikgrafen

ALOTROPSKE MODIFIKACIJE

UGLJENIK

UGLJENIK

DIJAMANT

Bezbojan izuzetno tvrd (najtvrđa supstanca) Dobro provodi toplotu ne provodi struju (izolator) Struktura

bull trodimenzionalna mreža tetraedarski orijentisanih CndashC vezabull sp3 hibridizacija atoma (gradi četiri veze)bull preklapanje atomskih orbitala je optimalno jačina veza je maksimalna

Koristi se za izradubull reznih alata (za sečenje brušenje bušenje poliranje)bull nakita (1 karat = 0200 g)

UGLJENIK

GRAFIT

Siv metalnog sjaja mekan Dobro provodi struju Struktura

bull slojevita rarr susedni slojevi su pomereni (svaki drugi sloj se nalazi jedan iznaddrugog) i slabo vezani

bull atomi su povezani u šestočlane prstenovebull sp2 hibridizacija atoma (gradi tri veze) rarr četvrti elektron je delokalizovan po celom

sloju delokalizovani elektroni omogućavaju provođenje struje ali samo duž sloja Koristi se za izradu

bull grafitnih elektroda sredstavaza podmazivanje olovaka

bull termootpornih sudova ikalupa (tm = 4100 degC najvišaod svih elemenata)

UGLJENIK

DIJAMANT I GRAFIT

Dijamant i grafit se dobijaju iz prirodnih nalazišta kao i veštačkim putembull grafit rarr reakcijom koksa sa SiO2

SiO2(l) + 3C(s) C(grafit) + Si(g) + 2CO(g)2500 degC

bull dijamant rarr na visokim pritiscima (5 GPa) i temperaturama (1600 oC) mogućeje prevesti grafit u dijamant dobijeni dijamanti su mali i dobri za izradu reznihalata ali ne i nakita

C60(12 C-5 i 20 C-6 prstenova)

Sličan fudbalskoj lopti

C70

Niz struktura u kojima su atomi povezani u petočlane i šestočlane prstenove i raspoređenitako da obrazuju molekule sfernog ili elipsoidnog oblika

bull C60 C70 C76 C80 C84 C36

UGLJENIK

FULERENI

Dobijaju se reakcijom u električnom luku između dve grafitne elektrode u inertnom gasu Rastvorni su u nepolarnim rastvaračima (za razliku od dijamanta i grafita koji su nerastvorni) U njihovu strukturu mogu da se ugrade atomi joni ili mali molekuli

bull neka od ovih jedinjenja imaju svojstva superprovodnika (npr sa Rb)

UGLJENIK

GRAFEN

Dobija se bdquorazlistavanjemrdquo grafita rarr sloj debljine jednog C atoma Grafit debljine 1 mm sadrži oko tri miliona slojeva grafena naslaganih jedan na drugi Dvodimenzionalni nanomaterijal Izuzetna i neobična električna mehanička termička i druga svojstva

bull npr najtanji i najjači poznati materijal

NANOCEVI

Grafitni slojevi uvijeni u cilindre debljine nekoliko nm rarr nanocevi ili nanotube

UGLJENIK

AMORFNI UGLJENIK

Dobija se suvom destilacijom uglja (zagrevanjem u odsustvu vazduha) Pored ugljenika sadrži malu količinu mineralnih i organskih supstanci Svetska proizvodnja je ogromna rarr osnovno i najvažnije redukciono sredstvo u metalurgiji

Koks

Dobija se nepotpunim sagorevanjem ugljovodonika Sastoji se od sitnih čestica ugljenika (fino sprašeni ugljenik) Koristi se u gumarskoj industriji (kao punilo i za ojačavanje materijala)

Čađ

Aktivni ugljenik

Aktivni ugalj Dobija se kontrolisanim zagrevanjem organske materije (npr drveta) u odsustvu vazduha Ima veliku specifičnu površinu i veliku sposobnost adsorbovanja drugih supstanci Koristi se kao adsorbens npr za prečišćavanje vode u gas-maskama u medicini

UGLJENIK

UGLJEN-MONOKSID CO

Oksidacioni broj II

Trostruka veza velike jačine (1073 kJ molndash1) Gas bez boje i mirisa izuzetno otrovan Neutralni oksid (ne reaguje sa vodom niti sa kiselinama i bazama) U laboratoriji se dobija dehidratacijom mravlje kiseline

C(s) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

HCOOH CO + H2OH2SO4 (konc)

100 degC U industriji se dobija

bull nepotpunim sagorevanjem koksa

vodeni gas

generatorski gas2C(s) + O2(g) rarr 2CO(g)

bull redukcijom vodene pare pomoću koksa

UGLJENIK

UGLJEN-MONOKSID CO

Lako sagoreva do CO2 uz oslobađanje velike količine toplote

2CO(g) + O2(g) rarr 2CO2(g)

Koristi sebull za zagrevanje u industriji (generatorski gas)bull kao redukciono sredstvo

u reakcijama gde se koks koristi kao redukciono sredstvo CO imaaktivnu ulogu

rHө = ndash566 kJ molndash1

C(s) + CO2(g) 2CO(g) rHө = 172 kJ molndash1

Na visokim temperaturama dominira CO (na 1000 oC rarr 99 vol CO) Na nižim temperaturama dominira CO2 (na 550 oC rarr 10 vol CO) Naglim hlađenjem smeše CO i CO2 rarr CO se disproporcioniše i

nastaje čađ

Gas bez boje i mirisa Kiseli oksid U laboratoriji se dobija

bull žarenjem karbonata ili hidrogenkarbonata

UGLJENIK

UGLJEN-DIOKSID CO2

Oksidacioni broj IV

CaCO3(s) rarr CaO(s) + CO2(g)

CaCO3(s) + 2HCl(aq) rarr CaCl2(aq) + CO2(g) + H2O(l)

bull reakcijom kiselina sa karbonatima ili hidrogenkarbonatima

C(s) + O2(g) rarr CO2(g)

bull sagorevanjem ugljenika

U industriji se dobija daljom oksidacijom CO u vodenom gasu uvođenjem vodene pare

UGLJENIK

UGLJEN-DIOKSID CO2

CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)400 oCFe2O3

Koristi sebull kao sredstvo za gašenje požarabull u prehrambenoj industriji (konzerviranje hrane gaziranje pića)bull za superkritičnu ekstrakcijubull kao sredstvo za hlađenje rarr CO2(s) suvi led (sublimacija na ndash785 oC)

UGLJENIK

UGLJENA KISELINA H2CO3

Oksidacioni broj IV

CO2(aq) + H2O(l) H2CO3(aq)

Rastvaranjem CO2 u vodi

bull Svega 04 H2CO3 rarr gotovo potpuno u obliku hidratisanih molekula CO2

Slaba kiselina

Soli rarr karbonati i hidrogenkarbonati (bdquobikarbonatirdquo)

H2CO3 + H2O HCO3ndash + H3O+

HCO3ndash + H2O CO3

2ndash + H3O+

1aK= 48middot10ndash11

= 25middot10ndash4

2aK

UGLJENIK

UGLJENA KISELINA H2CO3

Karbonati rarr teško rastvorni osim karbonata alkalnih metala Postoje velika nalazišta karbonatnih minerala zemnoalkalnih metala

bull kalcita CaCO3

bull dolomita CaMg(CO3)2

bull magnezita MgCO3

Hidrogenkarbonati rarr rastvorni u vodi Ravnoteža između karbonata i hidrogenkarbonata

CO32ndash(aq) + CO2(g) + H2O(l) 2HCO3

ndash(aq)

CaCO3(s) + CO2(g) + H2O(l) rarr Ca(HCO3)2(aq)

bull uvođenjem CO2 u suspenziju karbonata rarr bistar rastvor hidrogenkarbonata

bull zagrevanjem bikarbonata (čvrstog ili rastvorenog) rarr izdvajanje CO2 i nastanakkarbonata

Ca(HCO3)2(aq) rarr CaCO3(s) + CO2(g) + H2O(l)

UGLJENIK

UGLJENA KISELINA H2CO3

Najvažnije soli ugljene kiseline Na2CO3 i NaHCO3 dobijaju se Solvejevim postupkom

Solvejev postupak

U koncentrovani rastvor NaCl uvodi se NH3 iCO2 rarr nastali rastvor sadrži jone Na+ ClndashNH4

+ i HCO3ndash

Od četiri soli koje mogu nastati kombinacijomovih jona najmanje rastvorna je NaHCO3 pa setaloži jer je rastvor koncentrovan NaHCO3 se suši i žarenjem prevodi u Na2CO3

2NaHCO3(s) rarr Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g)t

U preostali rastvor NH4Cl dodaje se Ca(OH)2

da bi se regenerisao NH3

2NH4Cl + Ca(OH)2 rarr 2NH3(g) + CaCl2 + 2H2O

UGLJENIK

KARBIDI

Binarna jedinjenja ugljenika sa elementima manje elektronegativnosti (izuzev vodonika) Dobijaju se reakcijom metala ili njihovih oksida sa ugljenikom na visokoj t Prema tipu veze mogu se podeliti na

bull jonske rarr karbidi alkalnih i zemnoalkalnih metala i Al (CaC2 Al4C3)bull kovalentne rarr karbidi silicijuma i bora (SiC B4C) malobrojnibull metalne (intersticijalne) rarr karbidi prelaznih elemenata (Fe3C TiC VC)

Najznačajniji karbid rarr CaC2bull dobijanje

bull burna reakcija sa vodom

CaC2(s) + 2H2O(l) rarr C2H2(g) + Ca(OH)2(aq)

CaO + 3C rarr CaC2 + CO

etin(acetilen)

UGLJENIK

CIJANIDI CIJANATI TIOCIJANATI

Sadrže ugljenik i azot povezane trostrukom vezom Linearna struktura Izuzetno otrovni

cijanovodonik(cijanovodonična kiselina)

ndashndashndashC NndashH ndashndashndashndashndashndashC NndashH ndashndashndashC N ndashndashndashndashndashndashC NC N

CNndash (cijanid-jon )

O ndashndashndashC NndashO ndashndashndashndashndashndashC NndashOCNndash (cijanat-jon )

S ndashndashndashC NndashS ndashndashndashndashndashndashC NndashSCNndash (tiocijanat-jon )

UGLJENIK

EKOLOŠKI PROBLEMI

Zbog prevelike upotrebe i sagorevanja fosilnih goriva kao i izazivanja velikih šumskihpožara radi raščišćavanja zemljišta u poljoprivredne svrhe (amazonske šume) rarr količinaCO2 u atmosferi se povećava (od 19 veka za oko 20 prosečno 04 godišnje) Povećanje količine CO2 prouzrokuje efekat bdquostaklene bašteldquo zbog kojeg se temperatura

na Zemlji povećava rarr globalno zagrevanjebull Sunčevo zračenje dospeva do Zemljine površine i zagreva jebull Zemlja kao i svako zagrejano telo reemituje zračenje nazad u atmosferu ali kao

energetski niže zračenjebull Gasovi prisutni u atmosferi mogu da apsorbuju odlazeće zračenje niže energije a

zatim ga i reemituju nazad ka površini Zemlje koja se dodatno zagreva Najznačajniji gasovi koji apsorbuju zračenje u atmosferi su CO2 (50) i CH4 (20)

SILICIJUM

SILICIJUM Si

Srebrnastosive boje metalnog sjaja U industriji se dobija redukcijom SiO2 pomoću koksa rarr Si čistoće 98 (bdquosirovrdquo)

Silicijum (veoma čist) se koristi za proizvodnju komponenata uelektronici jer je poluprovodnik

SiO2 + 2C rarr Si + 2COt

Da bi se dobio veoma čist Si (lt 10ndash7 primesa) bdquosirovrdquo se dalje tretirabull prevodi u SiHCl3 (trihlorsilan) koji se zatim redukuje pomoću Zn ili Mg

Si(s) + 3HCl(g) rarr SiHCl3(l) + H2(g)

bull šipka Si se propušta između grejača dolazi do topljenja uvrlo uskoj zoni nečistoće se koncentruju u rastopu i poslerafinacije se nalaze na jednom kraju šipke koji se seče iodbacuje (bdquozonalna rafinacijardquo)

SILICIJUM

SILICIJUM-DIOKSID SiO2

Oksidacioni broj IV Postoji više kristalnih modifikacija rarr najvažnija α-kvarc Ne postoji u obliku pojedinačnih molekula već ima trodimenzionalni raspored SindashO veza

bull čvrst tvrd visoka tm (1600 oC) Pri hlađenju rastopa često ne dolazi do formiranja potpuno uređene kristalne strukture pa

umesto da kristališe prelazi u stanje pothlađene tečnosti rarr staklasto stanje (staklo)bull neuređeno amorfno

Si

O

kristalni SiO2 amorfni SiO2

hlađenje rastopa

SILICIJUM

SILICIJUM-DIOKSID SiO2

Hemijski inertan nerastvoran Reaguje samo sa

bull fluorovodoničnom kiselinom

SiO2(s) + 2NaOH(l) rarr Na2SiO3(l) + H2O(g)t

natrijum-silikat (ili kalijum-silikat) su jedini silikatirastvorni u vodi rarr vodeno staklo

Obično staklo nastaje topljenjem smeše Na2CO3 CaCO3 i SiO2 a zatim hlađenjem rarramorfni Na2OmiddotCaOmiddot6SiO2

bull rastopima baza ili karbonatima alkalnih metala (bdquoalkalno topljenjerdquo) rarr prevodi seu rastvorna jedinjenja

SiO2(s) + 4HF(aq) rarr SiF4(g) + 2H2O(l)

Dodatkom kiseline u rastvor vodenog stakla rarr taloži se silicijumska kiselina SiO2xH2O

Trebalo bi da ima formulu H4SiO4 ali se molekuli lako kondenzuju dajući polimerne oblike Svi oblici silicijumske kiseline su slabo rastvorni a sve kiseline su slabe Anjoni ovih kiselina su stabilni rarr silikati

bull čine 95 Zemljine kore (stene zemlja glina pesak)bull osnovna strukturna jedinica rarr silikat-jon (SiO4

4ndash)

SILICIJUM

SILICIJUMSKA KISELINA SiO2xH2O

SiO2xH2O se koristi kao sredstvo za sušenje (bdquosilika-gelrdquo)

Prema broju i načinu povezivanja SiO44ndash tetraedara dele se na silikate sa

bull pojedinačnim anjonimabull lančastim i trakastim anjonimabull slojevitom strukturombull trodimenzionalnom strukturom

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa pojedinačnim anjonima

SiO44ndash

nezosilikati

Si2O76ndash

sorosilikati

ciklosilikatiSi3O9

6ndash

Si6O1812ndash

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa lančastim i trakastim anjonima

osnovna jedinica Si4O116ndash

osnovna jedinica SiO32ndash

inosilikati

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa slojevitom strukturom

osnovna jedinica Si2O52ndash

filosilikati

Nastaju međusobnim povezivanjem traka Si4O116ndash

Između slojeva se mogu naći voda joni metalaslojevi oksida ili hidroksida Deo Si je često zamenjen Al rarr alumosilikati Najvažnija grupa slojevitih silikata su minerali glina

bull npr kaolinit

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa slojevitom strukturom

Male promene u strukturi slojevitog silikata rarr velike posledice na svojstva jedinjenjabull različit raspored slojeva magnezijum-silikata i magnezijum-hidroksida kod

azbesta i talka

AZBEST TALK

Si2O52ndash

OHndash

tektosilikati

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa trodimenzionalnom strukturom

Najvažniji mineralibull feldspati rarr čine 60 Zemljine korebull zeoliti rarr alumosilikati porozne strukture u

šupljine i kanale mogu da se smeste joni ilimolekuli koriste se kao

sredstva za sušenje sredstva za selektivnu adsorpciju

jona ili molekula nosači katalizatora zamena za polifosfate u deterdžen-

tima (za omekšavanje vode)

SILICIJUM

SILIKONI

Polisiloksani rarr polimeri na bazi silicijumabull hemijski inertnibull hidrofobnibull elastičnibull termički otpornibull netoksični

Osnovna jedinica

Linearni poli(dimetilsiloksani) rarr silikonska ulja viskozne tečnosti Umreženi polimeri rarr silikonske gume i smole

KALAJ I OLOVO

SVOJSTVA I JEDINJENJA

Srebrnastobeli meki metali niske tm Stabilni na vazduhu i otporni prema koroziji jer se pasiviraju (prevlače zaštitnim slojem

oksida koji sprečava dalju reakciju) Najznačajnija jedinjenja rarr oksidi

bull SnO i SnO2

bull PbO i PbO2

bull Pb3O4 (PbO22PbO) mešoviti oksid minijum

PbOPbO2

Pb3O4

KALAJ I OLOVO

JEDINJENJA

Kalaj(II)-oksid i olovo(II)-oksid kao i odgovarajući hidroksidi su amfoterni

Pb(OH)2(s) + 2H+ rarr Pb2+(aq) + 2H2OPb(OH)2(s) + OHndash rarr [Pb(OH)3]ndash(aq)

Olovo(IV)-oksid je jako oksidaciono sredstvo

PbO2 + 4H+ + 2endash rarr Pb2+ + 2H2O Eө = 169 V Postojanje dva oksidaciona stanja u minijumu (PbO22PbO) se može dokazati

Pb3O4(s) + 4HNO3(razbl) rarr PbO2(s) + 2Pb(NO3)2(aq) + 2H2O(l)IV II

Talog se tretira koncentrovanom HCl

PbO2(s) + 4HCl(konc) rarr PbCl2(aq) + Cl2(g) + 2H2O(l)

Rastvor se tretira IndashCrO42ndashSO4

2ndash-jonima

PbI2PbCrO4PbSO4(s) npr Pb2+(aq) + CrO42ndash(aq) rarr PbCrO4(s)

KALAJ I OLOVO

PRIMENA

Kalaj se koristibull za proizvodnju belog lima (kalajisani gvozdeni lim za izradu konzervi) zbog

inertnosti i netoksičnosti ako se sloj kalaja ošteti počinje korozija gvožđa jer jenjegov standardni elektrodni potencijal (Eө = ndash044 V) niži od onog za kalaj(Eө = ndash014 V)

bull kao osnovni sastojak legura za lemljenje zbog niske tm (oko 200 oC) Olovo se najviše koristi za izradu olovnih akumulatora Zbog toksičnosti upotreba olova

i njegovih jedinjenja je značajno smanjena (olovne cevi olovni benzin)

UGLJENIK

GRAFIT

Siv metalnog sjaja mekan Dobro provodi struju Struktura

bull slojevita rarr susedni slojevi su pomereni (svaki drugi sloj se nalazi jedan iznaddrugog) i slabo vezani

bull atomi su povezani u šestočlane prstenovebull sp2 hibridizacija atoma (gradi tri veze) rarr četvrti elektron je delokalizovan po celom

sloju delokalizovani elektroni omogućavaju provođenje struje ali samo duž sloja Koristi se za izradu

bull grafitnih elektroda sredstavaza podmazivanje olovaka

bull termootpornih sudova ikalupa (tm = 4100 degC najvišaod svih elemenata)

UGLJENIK

DIJAMANT I GRAFIT

Dijamant i grafit se dobijaju iz prirodnih nalazišta kao i veštačkim putembull grafit rarr reakcijom koksa sa SiO2

SiO2(l) + 3C(s) C(grafit) + Si(g) + 2CO(g)2500 degC

bull dijamant rarr na visokim pritiscima (5 GPa) i temperaturama (1600 oC) mogućeje prevesti grafit u dijamant dobijeni dijamanti su mali i dobri za izradu reznihalata ali ne i nakita

C60(12 C-5 i 20 C-6 prstenova)

Sličan fudbalskoj lopti

C70

Niz struktura u kojima su atomi povezani u petočlane i šestočlane prstenove i raspoređenitako da obrazuju molekule sfernog ili elipsoidnog oblika

bull C60 C70 C76 C80 C84 C36

UGLJENIK

FULERENI

Dobijaju se reakcijom u električnom luku između dve grafitne elektrode u inertnom gasu Rastvorni su u nepolarnim rastvaračima (za razliku od dijamanta i grafita koji su nerastvorni) U njihovu strukturu mogu da se ugrade atomi joni ili mali molekuli

bull neka od ovih jedinjenja imaju svojstva superprovodnika (npr sa Rb)

UGLJENIK

GRAFEN

Dobija se bdquorazlistavanjemrdquo grafita rarr sloj debljine jednog C atoma Grafit debljine 1 mm sadrži oko tri miliona slojeva grafena naslaganih jedan na drugi Dvodimenzionalni nanomaterijal Izuzetna i neobična električna mehanička termička i druga svojstva

bull npr najtanji i najjači poznati materijal

NANOCEVI

Grafitni slojevi uvijeni u cilindre debljine nekoliko nm rarr nanocevi ili nanotube

UGLJENIK

AMORFNI UGLJENIK

Dobija se suvom destilacijom uglja (zagrevanjem u odsustvu vazduha) Pored ugljenika sadrži malu količinu mineralnih i organskih supstanci Svetska proizvodnja je ogromna rarr osnovno i najvažnije redukciono sredstvo u metalurgiji

Koks

Dobija se nepotpunim sagorevanjem ugljovodonika Sastoji se od sitnih čestica ugljenika (fino sprašeni ugljenik) Koristi se u gumarskoj industriji (kao punilo i za ojačavanje materijala)

Čađ

Aktivni ugljenik

Aktivni ugalj Dobija se kontrolisanim zagrevanjem organske materije (npr drveta) u odsustvu vazduha Ima veliku specifičnu površinu i veliku sposobnost adsorbovanja drugih supstanci Koristi se kao adsorbens npr za prečišćavanje vode u gas-maskama u medicini

UGLJENIK

UGLJEN-MONOKSID CO

Oksidacioni broj II

Trostruka veza velike jačine (1073 kJ molndash1) Gas bez boje i mirisa izuzetno otrovan Neutralni oksid (ne reaguje sa vodom niti sa kiselinama i bazama) U laboratoriji se dobija dehidratacijom mravlje kiseline

C(s) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

HCOOH CO + H2OH2SO4 (konc)

100 degC U industriji se dobija

bull nepotpunim sagorevanjem koksa

vodeni gas

generatorski gas2C(s) + O2(g) rarr 2CO(g)

bull redukcijom vodene pare pomoću koksa

UGLJENIK

UGLJEN-MONOKSID CO

Lako sagoreva do CO2 uz oslobađanje velike količine toplote

2CO(g) + O2(g) rarr 2CO2(g)

Koristi sebull za zagrevanje u industriji (generatorski gas)bull kao redukciono sredstvo

u reakcijama gde se koks koristi kao redukciono sredstvo CO imaaktivnu ulogu

rHө = ndash566 kJ molndash1

C(s) + CO2(g) 2CO(g) rHө = 172 kJ molndash1

Na visokim temperaturama dominira CO (na 1000 oC rarr 99 vol CO) Na nižim temperaturama dominira CO2 (na 550 oC rarr 10 vol CO) Naglim hlađenjem smeše CO i CO2 rarr CO se disproporcioniše i

nastaje čađ

Gas bez boje i mirisa Kiseli oksid U laboratoriji se dobija

bull žarenjem karbonata ili hidrogenkarbonata

UGLJENIK

UGLJEN-DIOKSID CO2

Oksidacioni broj IV

CaCO3(s) rarr CaO(s) + CO2(g)

CaCO3(s) + 2HCl(aq) rarr CaCl2(aq) + CO2(g) + H2O(l)

bull reakcijom kiselina sa karbonatima ili hidrogenkarbonatima

C(s) + O2(g) rarr CO2(g)

bull sagorevanjem ugljenika

U industriji se dobija daljom oksidacijom CO u vodenom gasu uvođenjem vodene pare

UGLJENIK

UGLJEN-DIOKSID CO2

CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)400 oCFe2O3

Koristi sebull kao sredstvo za gašenje požarabull u prehrambenoj industriji (konzerviranje hrane gaziranje pića)bull za superkritičnu ekstrakcijubull kao sredstvo za hlađenje rarr CO2(s) suvi led (sublimacija na ndash785 oC)

UGLJENIK

UGLJENA KISELINA H2CO3

Oksidacioni broj IV

CO2(aq) + H2O(l) H2CO3(aq)

Rastvaranjem CO2 u vodi

bull Svega 04 H2CO3 rarr gotovo potpuno u obliku hidratisanih molekula CO2

Slaba kiselina

Soli rarr karbonati i hidrogenkarbonati (bdquobikarbonatirdquo)

H2CO3 + H2O HCO3ndash + H3O+

HCO3ndash + H2O CO3

2ndash + H3O+

1aK= 48middot10ndash11

= 25middot10ndash4

2aK

UGLJENIK

UGLJENA KISELINA H2CO3

Karbonati rarr teško rastvorni osim karbonata alkalnih metala Postoje velika nalazišta karbonatnih minerala zemnoalkalnih metala

bull kalcita CaCO3

bull dolomita CaMg(CO3)2

bull magnezita MgCO3

Hidrogenkarbonati rarr rastvorni u vodi Ravnoteža između karbonata i hidrogenkarbonata

CO32ndash(aq) + CO2(g) + H2O(l) 2HCO3

ndash(aq)

CaCO3(s) + CO2(g) + H2O(l) rarr Ca(HCO3)2(aq)

bull uvođenjem CO2 u suspenziju karbonata rarr bistar rastvor hidrogenkarbonata

bull zagrevanjem bikarbonata (čvrstog ili rastvorenog) rarr izdvajanje CO2 i nastanakkarbonata

Ca(HCO3)2(aq) rarr CaCO3(s) + CO2(g) + H2O(l)

UGLJENIK

UGLJENA KISELINA H2CO3

Najvažnije soli ugljene kiseline Na2CO3 i NaHCO3 dobijaju se Solvejevim postupkom

Solvejev postupak

U koncentrovani rastvor NaCl uvodi se NH3 iCO2 rarr nastali rastvor sadrži jone Na+ ClndashNH4

+ i HCO3ndash

Od četiri soli koje mogu nastati kombinacijomovih jona najmanje rastvorna je NaHCO3 pa setaloži jer je rastvor koncentrovan NaHCO3 se suši i žarenjem prevodi u Na2CO3

2NaHCO3(s) rarr Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g)t

U preostali rastvor NH4Cl dodaje se Ca(OH)2

da bi se regenerisao NH3

2NH4Cl + Ca(OH)2 rarr 2NH3(g) + CaCl2 + 2H2O

UGLJENIK

KARBIDI

Binarna jedinjenja ugljenika sa elementima manje elektronegativnosti (izuzev vodonika) Dobijaju se reakcijom metala ili njihovih oksida sa ugljenikom na visokoj t Prema tipu veze mogu se podeliti na

bull jonske rarr karbidi alkalnih i zemnoalkalnih metala i Al (CaC2 Al4C3)bull kovalentne rarr karbidi silicijuma i bora (SiC B4C) malobrojnibull metalne (intersticijalne) rarr karbidi prelaznih elemenata (Fe3C TiC VC)

Najznačajniji karbid rarr CaC2bull dobijanje

bull burna reakcija sa vodom

CaC2(s) + 2H2O(l) rarr C2H2(g) + Ca(OH)2(aq)

CaO + 3C rarr CaC2 + CO

etin(acetilen)

UGLJENIK

CIJANIDI CIJANATI TIOCIJANATI

Sadrže ugljenik i azot povezane trostrukom vezom Linearna struktura Izuzetno otrovni

cijanovodonik(cijanovodonična kiselina)

ndashndashndashC NndashH ndashndashndashndashndashndashC NndashH ndashndashndashC N ndashndashndashndashndashndashC NC N

CNndash (cijanid-jon )

O ndashndashndashC NndashO ndashndashndashndashndashndashC NndashOCNndash (cijanat-jon )

S ndashndashndashC NndashS ndashndashndashndashndashndashC NndashSCNndash (tiocijanat-jon )

UGLJENIK

EKOLOŠKI PROBLEMI

Zbog prevelike upotrebe i sagorevanja fosilnih goriva kao i izazivanja velikih šumskihpožara radi raščišćavanja zemljišta u poljoprivredne svrhe (amazonske šume) rarr količinaCO2 u atmosferi se povećava (od 19 veka za oko 20 prosečno 04 godišnje) Povećanje količine CO2 prouzrokuje efekat bdquostaklene bašteldquo zbog kojeg se temperatura

na Zemlji povećava rarr globalno zagrevanjebull Sunčevo zračenje dospeva do Zemljine površine i zagreva jebull Zemlja kao i svako zagrejano telo reemituje zračenje nazad u atmosferu ali kao

energetski niže zračenjebull Gasovi prisutni u atmosferi mogu da apsorbuju odlazeće zračenje niže energije a

zatim ga i reemituju nazad ka površini Zemlje koja se dodatno zagreva Najznačajniji gasovi koji apsorbuju zračenje u atmosferi su CO2 (50) i CH4 (20)

SILICIJUM

SILICIJUM Si

Srebrnastosive boje metalnog sjaja U industriji se dobija redukcijom SiO2 pomoću koksa rarr Si čistoće 98 (bdquosirovrdquo)

Silicijum (veoma čist) se koristi za proizvodnju komponenata uelektronici jer je poluprovodnik

SiO2 + 2C rarr Si + 2COt

Da bi se dobio veoma čist Si (lt 10ndash7 primesa) bdquosirovrdquo se dalje tretirabull prevodi u SiHCl3 (trihlorsilan) koji se zatim redukuje pomoću Zn ili Mg

Si(s) + 3HCl(g) rarr SiHCl3(l) + H2(g)

bull šipka Si se propušta između grejača dolazi do topljenja uvrlo uskoj zoni nečistoće se koncentruju u rastopu i poslerafinacije se nalaze na jednom kraju šipke koji se seče iodbacuje (bdquozonalna rafinacijardquo)

SILICIJUM

SILICIJUM-DIOKSID SiO2

Oksidacioni broj IV Postoji više kristalnih modifikacija rarr najvažnija α-kvarc Ne postoji u obliku pojedinačnih molekula već ima trodimenzionalni raspored SindashO veza

bull čvrst tvrd visoka tm (1600 oC) Pri hlađenju rastopa često ne dolazi do formiranja potpuno uređene kristalne strukture pa

umesto da kristališe prelazi u stanje pothlađene tečnosti rarr staklasto stanje (staklo)bull neuređeno amorfno

Si

O

kristalni SiO2 amorfni SiO2

hlađenje rastopa

SILICIJUM

SILICIJUM-DIOKSID SiO2

Hemijski inertan nerastvoran Reaguje samo sa

bull fluorovodoničnom kiselinom

SiO2(s) + 2NaOH(l) rarr Na2SiO3(l) + H2O(g)t

natrijum-silikat (ili kalijum-silikat) su jedini silikatirastvorni u vodi rarr vodeno staklo

Obično staklo nastaje topljenjem smeše Na2CO3 CaCO3 i SiO2 a zatim hlađenjem rarramorfni Na2OmiddotCaOmiddot6SiO2

bull rastopima baza ili karbonatima alkalnih metala (bdquoalkalno topljenjerdquo) rarr prevodi seu rastvorna jedinjenja

SiO2(s) + 4HF(aq) rarr SiF4(g) + 2H2O(l)

Dodatkom kiseline u rastvor vodenog stakla rarr taloži se silicijumska kiselina SiO2xH2O

Trebalo bi da ima formulu H4SiO4 ali se molekuli lako kondenzuju dajući polimerne oblike Svi oblici silicijumske kiseline su slabo rastvorni a sve kiseline su slabe Anjoni ovih kiselina su stabilni rarr silikati

bull čine 95 Zemljine kore (stene zemlja glina pesak)bull osnovna strukturna jedinica rarr silikat-jon (SiO4

4ndash)

SILICIJUM

SILICIJUMSKA KISELINA SiO2xH2O

SiO2xH2O se koristi kao sredstvo za sušenje (bdquosilika-gelrdquo)

Prema broju i načinu povezivanja SiO44ndash tetraedara dele se na silikate sa

bull pojedinačnim anjonimabull lančastim i trakastim anjonimabull slojevitom strukturombull trodimenzionalnom strukturom

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa pojedinačnim anjonima

SiO44ndash

nezosilikati

Si2O76ndash

sorosilikati

ciklosilikatiSi3O9

6ndash

Si6O1812ndash

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa lančastim i trakastim anjonima

osnovna jedinica Si4O116ndash

osnovna jedinica SiO32ndash

inosilikati

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa slojevitom strukturom

osnovna jedinica Si2O52ndash

filosilikati

Nastaju međusobnim povezivanjem traka Si4O116ndash

Između slojeva se mogu naći voda joni metalaslojevi oksida ili hidroksida Deo Si je često zamenjen Al rarr alumosilikati Najvažnija grupa slojevitih silikata su minerali glina

bull npr kaolinit

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa slojevitom strukturom

Male promene u strukturi slojevitog silikata rarr velike posledice na svojstva jedinjenjabull različit raspored slojeva magnezijum-silikata i magnezijum-hidroksida kod

azbesta i talka

AZBEST TALK

Si2O52ndash

OHndash

tektosilikati

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa trodimenzionalnom strukturom

Najvažniji mineralibull feldspati rarr čine 60 Zemljine korebull zeoliti rarr alumosilikati porozne strukture u

šupljine i kanale mogu da se smeste joni ilimolekuli koriste se kao

sredstva za sušenje sredstva za selektivnu adsorpciju

jona ili molekula nosači katalizatora zamena za polifosfate u deterdžen-

tima (za omekšavanje vode)

SILICIJUM

SILIKONI

Polisiloksani rarr polimeri na bazi silicijumabull hemijski inertnibull hidrofobnibull elastičnibull termički otpornibull netoksični

Osnovna jedinica

Linearni poli(dimetilsiloksani) rarr silikonska ulja viskozne tečnosti Umreženi polimeri rarr silikonske gume i smole

KALAJ I OLOVO

SVOJSTVA I JEDINJENJA

Srebrnastobeli meki metali niske tm Stabilni na vazduhu i otporni prema koroziji jer se pasiviraju (prevlače zaštitnim slojem

oksida koji sprečava dalju reakciju) Najznačajnija jedinjenja rarr oksidi

bull SnO i SnO2

bull PbO i PbO2

bull Pb3O4 (PbO22PbO) mešoviti oksid minijum

PbOPbO2

Pb3O4

KALAJ I OLOVO

JEDINJENJA

Kalaj(II)-oksid i olovo(II)-oksid kao i odgovarajući hidroksidi su amfoterni

Pb(OH)2(s) + 2H+ rarr Pb2+(aq) + 2H2OPb(OH)2(s) + OHndash rarr [Pb(OH)3]ndash(aq)

Olovo(IV)-oksid je jako oksidaciono sredstvo

PbO2 + 4H+ + 2endash rarr Pb2+ + 2H2O Eө = 169 V Postojanje dva oksidaciona stanja u minijumu (PbO22PbO) se može dokazati

Pb3O4(s) + 4HNO3(razbl) rarr PbO2(s) + 2Pb(NO3)2(aq) + 2H2O(l)IV II

Talog se tretira koncentrovanom HCl

PbO2(s) + 4HCl(konc) rarr PbCl2(aq) + Cl2(g) + 2H2O(l)

Rastvor se tretira IndashCrO42ndashSO4

2ndash-jonima

PbI2PbCrO4PbSO4(s) npr Pb2+(aq) + CrO42ndash(aq) rarr PbCrO4(s)

KALAJ I OLOVO

PRIMENA

Kalaj se koristibull za proizvodnju belog lima (kalajisani gvozdeni lim za izradu konzervi) zbog

inertnosti i netoksičnosti ako se sloj kalaja ošteti počinje korozija gvožđa jer jenjegov standardni elektrodni potencijal (Eө = ndash044 V) niži od onog za kalaj(Eө = ndash014 V)

bull kao osnovni sastojak legura za lemljenje zbog niske tm (oko 200 oC) Olovo se najviše koristi za izradu olovnih akumulatora Zbog toksičnosti upotreba olova

i njegovih jedinjenja je značajno smanjena (olovne cevi olovni benzin)

C60(12 C-5 i 20 C-6 prstenova)

Sličan fudbalskoj lopti

C70

Niz struktura u kojima su atomi povezani u petočlane i šestočlane prstenove i raspoređenitako da obrazuju molekule sfernog ili elipsoidnog oblika

bull C60 C70 C76 C80 C84 C36

UGLJENIK

FULERENI

Dobijaju se reakcijom u električnom luku između dve grafitne elektrode u inertnom gasu Rastvorni su u nepolarnim rastvaračima (za razliku od dijamanta i grafita koji su nerastvorni) U njihovu strukturu mogu da se ugrade atomi joni ili mali molekuli

bull neka od ovih jedinjenja imaju svojstva superprovodnika (npr sa Rb)

UGLJENIK

GRAFEN

Dobija se bdquorazlistavanjemrdquo grafita rarr sloj debljine jednog C atoma Grafit debljine 1 mm sadrži oko tri miliona slojeva grafena naslaganih jedan na drugi Dvodimenzionalni nanomaterijal Izuzetna i neobična električna mehanička termička i druga svojstva

bull npr najtanji i najjači poznati materijal

NANOCEVI

Grafitni slojevi uvijeni u cilindre debljine nekoliko nm rarr nanocevi ili nanotube

UGLJENIK

AMORFNI UGLJENIK

Dobija se suvom destilacijom uglja (zagrevanjem u odsustvu vazduha) Pored ugljenika sadrži malu količinu mineralnih i organskih supstanci Svetska proizvodnja je ogromna rarr osnovno i najvažnije redukciono sredstvo u metalurgiji

Koks

Dobija se nepotpunim sagorevanjem ugljovodonika Sastoji se od sitnih čestica ugljenika (fino sprašeni ugljenik) Koristi se u gumarskoj industriji (kao punilo i za ojačavanje materijala)

Čađ

Aktivni ugljenik

Aktivni ugalj Dobija se kontrolisanim zagrevanjem organske materije (npr drveta) u odsustvu vazduha Ima veliku specifičnu površinu i veliku sposobnost adsorbovanja drugih supstanci Koristi se kao adsorbens npr za prečišćavanje vode u gas-maskama u medicini

UGLJENIK

UGLJEN-MONOKSID CO

Oksidacioni broj II

Trostruka veza velike jačine (1073 kJ molndash1) Gas bez boje i mirisa izuzetno otrovan Neutralni oksid (ne reaguje sa vodom niti sa kiselinama i bazama) U laboratoriji se dobija dehidratacijom mravlje kiseline

C(s) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

HCOOH CO + H2OH2SO4 (konc)

100 degC U industriji se dobija

bull nepotpunim sagorevanjem koksa

vodeni gas

generatorski gas2C(s) + O2(g) rarr 2CO(g)

bull redukcijom vodene pare pomoću koksa

UGLJENIK

UGLJEN-MONOKSID CO

Lako sagoreva do CO2 uz oslobađanje velike količine toplote

2CO(g) + O2(g) rarr 2CO2(g)

Koristi sebull za zagrevanje u industriji (generatorski gas)bull kao redukciono sredstvo

u reakcijama gde se koks koristi kao redukciono sredstvo CO imaaktivnu ulogu

rHө = ndash566 kJ molndash1

C(s) + CO2(g) 2CO(g) rHө = 172 kJ molndash1

Na visokim temperaturama dominira CO (na 1000 oC rarr 99 vol CO) Na nižim temperaturama dominira CO2 (na 550 oC rarr 10 vol CO) Naglim hlađenjem smeše CO i CO2 rarr CO se disproporcioniše i

nastaje čađ

Gas bez boje i mirisa Kiseli oksid U laboratoriji se dobija

bull žarenjem karbonata ili hidrogenkarbonata

UGLJENIK

UGLJEN-DIOKSID CO2

Oksidacioni broj IV

CaCO3(s) rarr CaO(s) + CO2(g)

CaCO3(s) + 2HCl(aq) rarr CaCl2(aq) + CO2(g) + H2O(l)

bull reakcijom kiselina sa karbonatima ili hidrogenkarbonatima

C(s) + O2(g) rarr CO2(g)

bull sagorevanjem ugljenika

U industriji se dobija daljom oksidacijom CO u vodenom gasu uvođenjem vodene pare

UGLJENIK

UGLJEN-DIOKSID CO2

CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)400 oCFe2O3

Koristi sebull kao sredstvo za gašenje požarabull u prehrambenoj industriji (konzerviranje hrane gaziranje pića)bull za superkritičnu ekstrakcijubull kao sredstvo za hlađenje rarr CO2(s) suvi led (sublimacija na ndash785 oC)

UGLJENIK

UGLJENA KISELINA H2CO3

Oksidacioni broj IV

CO2(aq) + H2O(l) H2CO3(aq)

Rastvaranjem CO2 u vodi

bull Svega 04 H2CO3 rarr gotovo potpuno u obliku hidratisanih molekula CO2

Slaba kiselina

Soli rarr karbonati i hidrogenkarbonati (bdquobikarbonatirdquo)

H2CO3 + H2O HCO3ndash + H3O+

HCO3ndash + H2O CO3

2ndash + H3O+

1aK= 48middot10ndash11

= 25middot10ndash4

2aK

UGLJENIK

UGLJENA KISELINA H2CO3

Karbonati rarr teško rastvorni osim karbonata alkalnih metala Postoje velika nalazišta karbonatnih minerala zemnoalkalnih metala

bull kalcita CaCO3

bull dolomita CaMg(CO3)2

bull magnezita MgCO3

Hidrogenkarbonati rarr rastvorni u vodi Ravnoteža između karbonata i hidrogenkarbonata

CO32ndash(aq) + CO2(g) + H2O(l) 2HCO3

ndash(aq)

CaCO3(s) + CO2(g) + H2O(l) rarr Ca(HCO3)2(aq)

bull uvođenjem CO2 u suspenziju karbonata rarr bistar rastvor hidrogenkarbonata

bull zagrevanjem bikarbonata (čvrstog ili rastvorenog) rarr izdvajanje CO2 i nastanakkarbonata

Ca(HCO3)2(aq) rarr CaCO3(s) + CO2(g) + H2O(l)

UGLJENIK

UGLJENA KISELINA H2CO3

Najvažnije soli ugljene kiseline Na2CO3 i NaHCO3 dobijaju se Solvejevim postupkom

Solvejev postupak

U koncentrovani rastvor NaCl uvodi se NH3 iCO2 rarr nastali rastvor sadrži jone Na+ ClndashNH4

+ i HCO3ndash

Od četiri soli koje mogu nastati kombinacijomovih jona najmanje rastvorna je NaHCO3 pa setaloži jer je rastvor koncentrovan NaHCO3 se suši i žarenjem prevodi u Na2CO3

2NaHCO3(s) rarr Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g)t

U preostali rastvor NH4Cl dodaje se Ca(OH)2

da bi se regenerisao NH3

2NH4Cl + Ca(OH)2 rarr 2NH3(g) + CaCl2 + 2H2O

UGLJENIK

KARBIDI

Binarna jedinjenja ugljenika sa elementima manje elektronegativnosti (izuzev vodonika) Dobijaju se reakcijom metala ili njihovih oksida sa ugljenikom na visokoj t Prema tipu veze mogu se podeliti na

bull jonske rarr karbidi alkalnih i zemnoalkalnih metala i Al (CaC2 Al4C3)bull kovalentne rarr karbidi silicijuma i bora (SiC B4C) malobrojnibull metalne (intersticijalne) rarr karbidi prelaznih elemenata (Fe3C TiC VC)

Najznačajniji karbid rarr CaC2bull dobijanje

bull burna reakcija sa vodom

CaC2(s) + 2H2O(l) rarr C2H2(g) + Ca(OH)2(aq)

CaO + 3C rarr CaC2 + CO

etin(acetilen)

UGLJENIK

CIJANIDI CIJANATI TIOCIJANATI

Sadrže ugljenik i azot povezane trostrukom vezom Linearna struktura Izuzetno otrovni

cijanovodonik(cijanovodonična kiselina)

ndashndashndashC NndashH ndashndashndashndashndashndashC NndashH ndashndashndashC N ndashndashndashndashndashndashC NC N

CNndash (cijanid-jon )

O ndashndashndashC NndashO ndashndashndashndashndashndashC NndashOCNndash (cijanat-jon )

S ndashndashndashC NndashS ndashndashndashndashndashndashC NndashSCNndash (tiocijanat-jon )

UGLJENIK

EKOLOŠKI PROBLEMI

Zbog prevelike upotrebe i sagorevanja fosilnih goriva kao i izazivanja velikih šumskihpožara radi raščišćavanja zemljišta u poljoprivredne svrhe (amazonske šume) rarr količinaCO2 u atmosferi se povećava (od 19 veka za oko 20 prosečno 04 godišnje) Povećanje količine CO2 prouzrokuje efekat bdquostaklene bašteldquo zbog kojeg se temperatura

na Zemlji povećava rarr globalno zagrevanjebull Sunčevo zračenje dospeva do Zemljine površine i zagreva jebull Zemlja kao i svako zagrejano telo reemituje zračenje nazad u atmosferu ali kao

energetski niže zračenjebull Gasovi prisutni u atmosferi mogu da apsorbuju odlazeće zračenje niže energije a

zatim ga i reemituju nazad ka površini Zemlje koja se dodatno zagreva Najznačajniji gasovi koji apsorbuju zračenje u atmosferi su CO2 (50) i CH4 (20)

SILICIJUM

SILICIJUM Si

Srebrnastosive boje metalnog sjaja U industriji se dobija redukcijom SiO2 pomoću koksa rarr Si čistoće 98 (bdquosirovrdquo)

Silicijum (veoma čist) se koristi za proizvodnju komponenata uelektronici jer je poluprovodnik

SiO2 + 2C rarr Si + 2COt

Da bi se dobio veoma čist Si (lt 10ndash7 primesa) bdquosirovrdquo se dalje tretirabull prevodi u SiHCl3 (trihlorsilan) koji se zatim redukuje pomoću Zn ili Mg

Si(s) + 3HCl(g) rarr SiHCl3(l) + H2(g)

bull šipka Si se propušta između grejača dolazi do topljenja uvrlo uskoj zoni nečistoće se koncentruju u rastopu i poslerafinacije se nalaze na jednom kraju šipke koji se seče iodbacuje (bdquozonalna rafinacijardquo)

SILICIJUM

SILICIJUM-DIOKSID SiO2

Oksidacioni broj IV Postoji više kristalnih modifikacija rarr najvažnija α-kvarc Ne postoji u obliku pojedinačnih molekula već ima trodimenzionalni raspored SindashO veza

bull čvrst tvrd visoka tm (1600 oC) Pri hlađenju rastopa često ne dolazi do formiranja potpuno uređene kristalne strukture pa

umesto da kristališe prelazi u stanje pothlađene tečnosti rarr staklasto stanje (staklo)bull neuređeno amorfno

Si

O

kristalni SiO2 amorfni SiO2

hlađenje rastopa

SILICIJUM

SILICIJUM-DIOKSID SiO2

Hemijski inertan nerastvoran Reaguje samo sa

bull fluorovodoničnom kiselinom

SiO2(s) + 2NaOH(l) rarr Na2SiO3(l) + H2O(g)t

natrijum-silikat (ili kalijum-silikat) su jedini silikatirastvorni u vodi rarr vodeno staklo

Obično staklo nastaje topljenjem smeše Na2CO3 CaCO3 i SiO2 a zatim hlađenjem rarramorfni Na2OmiddotCaOmiddot6SiO2

bull rastopima baza ili karbonatima alkalnih metala (bdquoalkalno topljenjerdquo) rarr prevodi seu rastvorna jedinjenja

SiO2(s) + 4HF(aq) rarr SiF4(g) + 2H2O(l)

Dodatkom kiseline u rastvor vodenog stakla rarr taloži se silicijumska kiselina SiO2xH2O

Trebalo bi da ima formulu H4SiO4 ali se molekuli lako kondenzuju dajući polimerne oblike Svi oblici silicijumske kiseline su slabo rastvorni a sve kiseline su slabe Anjoni ovih kiselina su stabilni rarr silikati

bull čine 95 Zemljine kore (stene zemlja glina pesak)bull osnovna strukturna jedinica rarr silikat-jon (SiO4

4ndash)

SILICIJUM

SILICIJUMSKA KISELINA SiO2xH2O

SiO2xH2O se koristi kao sredstvo za sušenje (bdquosilika-gelrdquo)

Prema broju i načinu povezivanja SiO44ndash tetraedara dele se na silikate sa

bull pojedinačnim anjonimabull lančastim i trakastim anjonimabull slojevitom strukturombull trodimenzionalnom strukturom

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa pojedinačnim anjonima

SiO44ndash

nezosilikati

Si2O76ndash

sorosilikati

ciklosilikatiSi3O9

6ndash

Si6O1812ndash

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa lančastim i trakastim anjonima

osnovna jedinica Si4O116ndash

osnovna jedinica SiO32ndash

inosilikati

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa slojevitom strukturom

osnovna jedinica Si2O52ndash

filosilikati

Nastaju međusobnim povezivanjem traka Si4O116ndash

Između slojeva se mogu naći voda joni metalaslojevi oksida ili hidroksida Deo Si je često zamenjen Al rarr alumosilikati Najvažnija grupa slojevitih silikata su minerali glina

bull npr kaolinit

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa slojevitom strukturom

Male promene u strukturi slojevitog silikata rarr velike posledice na svojstva jedinjenjabull različit raspored slojeva magnezijum-silikata i magnezijum-hidroksida kod

azbesta i talka

AZBEST TALK

Si2O52ndash

OHndash

tektosilikati

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa trodimenzionalnom strukturom

Najvažniji mineralibull feldspati rarr čine 60 Zemljine korebull zeoliti rarr alumosilikati porozne strukture u

šupljine i kanale mogu da se smeste joni ilimolekuli koriste se kao

sredstva za sušenje sredstva za selektivnu adsorpciju

jona ili molekula nosači katalizatora zamena za polifosfate u deterdžen-

tima (za omekšavanje vode)

SILICIJUM

SILIKONI

Polisiloksani rarr polimeri na bazi silicijumabull hemijski inertnibull hidrofobnibull elastičnibull termički otpornibull netoksični

Osnovna jedinica

Linearni poli(dimetilsiloksani) rarr silikonska ulja viskozne tečnosti Umreženi polimeri rarr silikonske gume i smole

KALAJ I OLOVO

SVOJSTVA I JEDINJENJA

Srebrnastobeli meki metali niske tm Stabilni na vazduhu i otporni prema koroziji jer se pasiviraju (prevlače zaštitnim slojem

oksida koji sprečava dalju reakciju) Najznačajnija jedinjenja rarr oksidi

bull SnO i SnO2

bull PbO i PbO2

bull Pb3O4 (PbO22PbO) mešoviti oksid minijum

PbOPbO2

Pb3O4

KALAJ I OLOVO

JEDINJENJA

Kalaj(II)-oksid i olovo(II)-oksid kao i odgovarajući hidroksidi su amfoterni

Pb(OH)2(s) + 2H+ rarr Pb2+(aq) + 2H2OPb(OH)2(s) + OHndash rarr [Pb(OH)3]ndash(aq)

Olovo(IV)-oksid je jako oksidaciono sredstvo

PbO2 + 4H+ + 2endash rarr Pb2+ + 2H2O Eө = 169 V Postojanje dva oksidaciona stanja u minijumu (PbO22PbO) se može dokazati

Pb3O4(s) + 4HNO3(razbl) rarr PbO2(s) + 2Pb(NO3)2(aq) + 2H2O(l)IV II

Talog se tretira koncentrovanom HCl

PbO2(s) + 4HCl(konc) rarr PbCl2(aq) + Cl2(g) + 2H2O(l)

Rastvor se tretira IndashCrO42ndashSO4

2ndash-jonima

PbI2PbCrO4PbSO4(s) npr Pb2+(aq) + CrO42ndash(aq) rarr PbCrO4(s)

KALAJ I OLOVO

PRIMENA

Kalaj se koristibull za proizvodnju belog lima (kalajisani gvozdeni lim za izradu konzervi) zbog

inertnosti i netoksičnosti ako se sloj kalaja ošteti počinje korozija gvožđa jer jenjegov standardni elektrodni potencijal (Eө = ndash044 V) niži od onog za kalaj(Eө = ndash014 V)

bull kao osnovni sastojak legura za lemljenje zbog niske tm (oko 200 oC) Olovo se najviše koristi za izradu olovnih akumulatora Zbog toksičnosti upotreba olova

i njegovih jedinjenja je značajno smanjena (olovne cevi olovni benzin)

UGLJENIK

AMORFNI UGLJENIK

Dobija se suvom destilacijom uglja (zagrevanjem u odsustvu vazduha) Pored ugljenika sadrži malu količinu mineralnih i organskih supstanci Svetska proizvodnja je ogromna rarr osnovno i najvažnije redukciono sredstvo u metalurgiji

Koks

Dobija se nepotpunim sagorevanjem ugljovodonika Sastoji se od sitnih čestica ugljenika (fino sprašeni ugljenik) Koristi se u gumarskoj industriji (kao punilo i za ojačavanje materijala)

Čađ

Aktivni ugljenik

Aktivni ugalj Dobija se kontrolisanim zagrevanjem organske materije (npr drveta) u odsustvu vazduha Ima veliku specifičnu površinu i veliku sposobnost adsorbovanja drugih supstanci Koristi se kao adsorbens npr za prečišćavanje vode u gas-maskama u medicini

UGLJENIK

UGLJEN-MONOKSID CO

Oksidacioni broj II

Trostruka veza velike jačine (1073 kJ molndash1) Gas bez boje i mirisa izuzetno otrovan Neutralni oksid (ne reaguje sa vodom niti sa kiselinama i bazama) U laboratoriji se dobija dehidratacijom mravlje kiseline

C(s) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

HCOOH CO + H2OH2SO4 (konc)

100 degC U industriji se dobija

bull nepotpunim sagorevanjem koksa

vodeni gas

generatorski gas2C(s) + O2(g) rarr 2CO(g)

bull redukcijom vodene pare pomoću koksa

UGLJENIK

UGLJEN-MONOKSID CO

Lako sagoreva do CO2 uz oslobađanje velike količine toplote

2CO(g) + O2(g) rarr 2CO2(g)

Koristi sebull za zagrevanje u industriji (generatorski gas)bull kao redukciono sredstvo

u reakcijama gde se koks koristi kao redukciono sredstvo CO imaaktivnu ulogu

rHө = ndash566 kJ molndash1

C(s) + CO2(g) 2CO(g) rHө = 172 kJ molndash1

Na visokim temperaturama dominira CO (na 1000 oC rarr 99 vol CO) Na nižim temperaturama dominira CO2 (na 550 oC rarr 10 vol CO) Naglim hlađenjem smeše CO i CO2 rarr CO se disproporcioniše i

nastaje čađ

Gas bez boje i mirisa Kiseli oksid U laboratoriji se dobija

bull žarenjem karbonata ili hidrogenkarbonata

UGLJENIK

UGLJEN-DIOKSID CO2

Oksidacioni broj IV

CaCO3(s) rarr CaO(s) + CO2(g)

CaCO3(s) + 2HCl(aq) rarr CaCl2(aq) + CO2(g) + H2O(l)

bull reakcijom kiselina sa karbonatima ili hidrogenkarbonatima

C(s) + O2(g) rarr CO2(g)

bull sagorevanjem ugljenika

U industriji se dobija daljom oksidacijom CO u vodenom gasu uvođenjem vodene pare

UGLJENIK

UGLJEN-DIOKSID CO2

CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)400 oCFe2O3

Koristi sebull kao sredstvo za gašenje požarabull u prehrambenoj industriji (konzerviranje hrane gaziranje pića)bull za superkritičnu ekstrakcijubull kao sredstvo za hlađenje rarr CO2(s) suvi led (sublimacija na ndash785 oC)

UGLJENIK

UGLJENA KISELINA H2CO3

Oksidacioni broj IV

CO2(aq) + H2O(l) H2CO3(aq)

Rastvaranjem CO2 u vodi

bull Svega 04 H2CO3 rarr gotovo potpuno u obliku hidratisanih molekula CO2

Slaba kiselina

Soli rarr karbonati i hidrogenkarbonati (bdquobikarbonatirdquo)

H2CO3 + H2O HCO3ndash + H3O+

HCO3ndash + H2O CO3

2ndash + H3O+

1aK= 48middot10ndash11

= 25middot10ndash4

2aK

UGLJENIK

UGLJENA KISELINA H2CO3

Karbonati rarr teško rastvorni osim karbonata alkalnih metala Postoje velika nalazišta karbonatnih minerala zemnoalkalnih metala

bull kalcita CaCO3

bull dolomita CaMg(CO3)2

bull magnezita MgCO3

Hidrogenkarbonati rarr rastvorni u vodi Ravnoteža između karbonata i hidrogenkarbonata

CO32ndash(aq) + CO2(g) + H2O(l) 2HCO3

ndash(aq)

CaCO3(s) + CO2(g) + H2O(l) rarr Ca(HCO3)2(aq)

bull uvođenjem CO2 u suspenziju karbonata rarr bistar rastvor hidrogenkarbonata

bull zagrevanjem bikarbonata (čvrstog ili rastvorenog) rarr izdvajanje CO2 i nastanakkarbonata

Ca(HCO3)2(aq) rarr CaCO3(s) + CO2(g) + H2O(l)

UGLJENIK

UGLJENA KISELINA H2CO3

Najvažnije soli ugljene kiseline Na2CO3 i NaHCO3 dobijaju se Solvejevim postupkom

Solvejev postupak

U koncentrovani rastvor NaCl uvodi se NH3 iCO2 rarr nastali rastvor sadrži jone Na+ ClndashNH4

+ i HCO3ndash

Od četiri soli koje mogu nastati kombinacijomovih jona najmanje rastvorna je NaHCO3 pa setaloži jer je rastvor koncentrovan NaHCO3 se suši i žarenjem prevodi u Na2CO3

2NaHCO3(s) rarr Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g)t

U preostali rastvor NH4Cl dodaje se Ca(OH)2

da bi se regenerisao NH3

2NH4Cl + Ca(OH)2 rarr 2NH3(g) + CaCl2 + 2H2O

UGLJENIK

KARBIDI

Binarna jedinjenja ugljenika sa elementima manje elektronegativnosti (izuzev vodonika) Dobijaju se reakcijom metala ili njihovih oksida sa ugljenikom na visokoj t Prema tipu veze mogu se podeliti na

bull jonske rarr karbidi alkalnih i zemnoalkalnih metala i Al (CaC2 Al4C3)bull kovalentne rarr karbidi silicijuma i bora (SiC B4C) malobrojnibull metalne (intersticijalne) rarr karbidi prelaznih elemenata (Fe3C TiC VC)

Najznačajniji karbid rarr CaC2bull dobijanje

bull burna reakcija sa vodom

CaC2(s) + 2H2O(l) rarr C2H2(g) + Ca(OH)2(aq)

CaO + 3C rarr CaC2 + CO

etin(acetilen)

UGLJENIK

CIJANIDI CIJANATI TIOCIJANATI

Sadrže ugljenik i azot povezane trostrukom vezom Linearna struktura Izuzetno otrovni

cijanovodonik(cijanovodonična kiselina)

ndashndashndashC NndashH ndashndashndashndashndashndashC NndashH ndashndashndashC N ndashndashndashndashndashndashC NC N

CNndash (cijanid-jon )

O ndashndashndashC NndashO ndashndashndashndashndashndashC NndashOCNndash (cijanat-jon )

S ndashndashndashC NndashS ndashndashndashndashndashndashC NndashSCNndash (tiocijanat-jon )

UGLJENIK

EKOLOŠKI PROBLEMI

Zbog prevelike upotrebe i sagorevanja fosilnih goriva kao i izazivanja velikih šumskihpožara radi raščišćavanja zemljišta u poljoprivredne svrhe (amazonske šume) rarr količinaCO2 u atmosferi se povećava (od 19 veka za oko 20 prosečno 04 godišnje) Povećanje količine CO2 prouzrokuje efekat bdquostaklene bašteldquo zbog kojeg se temperatura

na Zemlji povećava rarr globalno zagrevanjebull Sunčevo zračenje dospeva do Zemljine površine i zagreva jebull Zemlja kao i svako zagrejano telo reemituje zračenje nazad u atmosferu ali kao

energetski niže zračenjebull Gasovi prisutni u atmosferi mogu da apsorbuju odlazeće zračenje niže energije a

zatim ga i reemituju nazad ka površini Zemlje koja se dodatno zagreva Najznačajniji gasovi koji apsorbuju zračenje u atmosferi su CO2 (50) i CH4 (20)

SILICIJUM

SILICIJUM Si

Srebrnastosive boje metalnog sjaja U industriji se dobija redukcijom SiO2 pomoću koksa rarr Si čistoće 98 (bdquosirovrdquo)

Silicijum (veoma čist) se koristi za proizvodnju komponenata uelektronici jer je poluprovodnik

SiO2 + 2C rarr Si + 2COt

Da bi se dobio veoma čist Si (lt 10ndash7 primesa) bdquosirovrdquo se dalje tretirabull prevodi u SiHCl3 (trihlorsilan) koji se zatim redukuje pomoću Zn ili Mg

Si(s) + 3HCl(g) rarr SiHCl3(l) + H2(g)

bull šipka Si se propušta između grejača dolazi do topljenja uvrlo uskoj zoni nečistoće se koncentruju u rastopu i poslerafinacije se nalaze na jednom kraju šipke koji se seče iodbacuje (bdquozonalna rafinacijardquo)

SILICIJUM

SILICIJUM-DIOKSID SiO2

Oksidacioni broj IV Postoji više kristalnih modifikacija rarr najvažnija α-kvarc Ne postoji u obliku pojedinačnih molekula već ima trodimenzionalni raspored SindashO veza

bull čvrst tvrd visoka tm (1600 oC) Pri hlađenju rastopa često ne dolazi do formiranja potpuno uređene kristalne strukture pa

umesto da kristališe prelazi u stanje pothlađene tečnosti rarr staklasto stanje (staklo)bull neuređeno amorfno

Si

O

kristalni SiO2 amorfni SiO2

hlađenje rastopa

SILICIJUM

SILICIJUM-DIOKSID SiO2

Hemijski inertan nerastvoran Reaguje samo sa

bull fluorovodoničnom kiselinom

SiO2(s) + 2NaOH(l) rarr Na2SiO3(l) + H2O(g)t

natrijum-silikat (ili kalijum-silikat) su jedini silikatirastvorni u vodi rarr vodeno staklo

Obično staklo nastaje topljenjem smeše Na2CO3 CaCO3 i SiO2 a zatim hlađenjem rarramorfni Na2OmiddotCaOmiddot6SiO2

bull rastopima baza ili karbonatima alkalnih metala (bdquoalkalno topljenjerdquo) rarr prevodi seu rastvorna jedinjenja

SiO2(s) + 4HF(aq) rarr SiF4(g) + 2H2O(l)

Dodatkom kiseline u rastvor vodenog stakla rarr taloži se silicijumska kiselina SiO2xH2O

Trebalo bi da ima formulu H4SiO4 ali se molekuli lako kondenzuju dajući polimerne oblike Svi oblici silicijumske kiseline su slabo rastvorni a sve kiseline su slabe Anjoni ovih kiselina su stabilni rarr silikati

bull čine 95 Zemljine kore (stene zemlja glina pesak)bull osnovna strukturna jedinica rarr silikat-jon (SiO4

4ndash)

SILICIJUM

SILICIJUMSKA KISELINA SiO2xH2O

SiO2xH2O se koristi kao sredstvo za sušenje (bdquosilika-gelrdquo)

Prema broju i načinu povezivanja SiO44ndash tetraedara dele se na silikate sa

bull pojedinačnim anjonimabull lančastim i trakastim anjonimabull slojevitom strukturombull trodimenzionalnom strukturom

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa pojedinačnim anjonima

SiO44ndash

nezosilikati

Si2O76ndash

sorosilikati

ciklosilikatiSi3O9

6ndash

Si6O1812ndash

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa lančastim i trakastim anjonima

osnovna jedinica Si4O116ndash

osnovna jedinica SiO32ndash

inosilikati

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa slojevitom strukturom

osnovna jedinica Si2O52ndash

filosilikati

Nastaju međusobnim povezivanjem traka Si4O116ndash

Između slojeva se mogu naći voda joni metalaslojevi oksida ili hidroksida Deo Si je često zamenjen Al rarr alumosilikati Najvažnija grupa slojevitih silikata su minerali glina

bull npr kaolinit

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa slojevitom strukturom

Male promene u strukturi slojevitog silikata rarr velike posledice na svojstva jedinjenjabull različit raspored slojeva magnezijum-silikata i magnezijum-hidroksida kod

azbesta i talka

AZBEST TALK

Si2O52ndash

OHndash

tektosilikati

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa trodimenzionalnom strukturom

Najvažniji mineralibull feldspati rarr čine 60 Zemljine korebull zeoliti rarr alumosilikati porozne strukture u

šupljine i kanale mogu da se smeste joni ilimolekuli koriste se kao

sredstva za sušenje sredstva za selektivnu adsorpciju

jona ili molekula nosači katalizatora zamena za polifosfate u deterdžen-

tima (za omekšavanje vode)

SILICIJUM

SILIKONI

Polisiloksani rarr polimeri na bazi silicijumabull hemijski inertnibull hidrofobnibull elastičnibull termički otpornibull netoksični

Osnovna jedinica

Linearni poli(dimetilsiloksani) rarr silikonska ulja viskozne tečnosti Umreženi polimeri rarr silikonske gume i smole

KALAJ I OLOVO

SVOJSTVA I JEDINJENJA

Srebrnastobeli meki metali niske tm Stabilni na vazduhu i otporni prema koroziji jer se pasiviraju (prevlače zaštitnim slojem

oksida koji sprečava dalju reakciju) Najznačajnija jedinjenja rarr oksidi

bull SnO i SnO2

bull PbO i PbO2

bull Pb3O4 (PbO22PbO) mešoviti oksid minijum

PbOPbO2

Pb3O4

KALAJ I OLOVO

JEDINJENJA

Kalaj(II)-oksid i olovo(II)-oksid kao i odgovarajući hidroksidi su amfoterni

Pb(OH)2(s) + 2H+ rarr Pb2+(aq) + 2H2OPb(OH)2(s) + OHndash rarr [Pb(OH)3]ndash(aq)

Olovo(IV)-oksid je jako oksidaciono sredstvo

PbO2 + 4H+ + 2endash rarr Pb2+ + 2H2O Eө = 169 V Postojanje dva oksidaciona stanja u minijumu (PbO22PbO) se može dokazati

Pb3O4(s) + 4HNO3(razbl) rarr PbO2(s) + 2Pb(NO3)2(aq) + 2H2O(l)IV II

Talog se tretira koncentrovanom HCl

PbO2(s) + 4HCl(konc) rarr PbCl2(aq) + Cl2(g) + 2H2O(l)

Rastvor se tretira IndashCrO42ndashSO4

2ndash-jonima

PbI2PbCrO4PbSO4(s) npr Pb2+(aq) + CrO42ndash(aq) rarr PbCrO4(s)

KALAJ I OLOVO

PRIMENA

Kalaj se koristibull za proizvodnju belog lima (kalajisani gvozdeni lim za izradu konzervi) zbog

inertnosti i netoksičnosti ako se sloj kalaja ošteti počinje korozija gvožđa jer jenjegov standardni elektrodni potencijal (Eө = ndash044 V) niži od onog za kalaj(Eө = ndash014 V)

bull kao osnovni sastojak legura za lemljenje zbog niske tm (oko 200 oC) Olovo se najviše koristi za izradu olovnih akumulatora Zbog toksičnosti upotreba olova

i njegovih jedinjenja je značajno smanjena (olovne cevi olovni benzin)

UGLJENIK

UGLJEN-MONOKSID CO

Lako sagoreva do CO2 uz oslobađanje velike količine toplote

2CO(g) + O2(g) rarr 2CO2(g)

Koristi sebull za zagrevanje u industriji (generatorski gas)bull kao redukciono sredstvo

u reakcijama gde se koks koristi kao redukciono sredstvo CO imaaktivnu ulogu

rHө = ndash566 kJ molndash1

C(s) + CO2(g) 2CO(g) rHө = 172 kJ molndash1

Na visokim temperaturama dominira CO (na 1000 oC rarr 99 vol CO) Na nižim temperaturama dominira CO2 (na 550 oC rarr 10 vol CO) Naglim hlađenjem smeše CO i CO2 rarr CO se disproporcioniše i

nastaje čađ

Gas bez boje i mirisa Kiseli oksid U laboratoriji se dobija

bull žarenjem karbonata ili hidrogenkarbonata

UGLJENIK

UGLJEN-DIOKSID CO2

Oksidacioni broj IV

CaCO3(s) rarr CaO(s) + CO2(g)

CaCO3(s) + 2HCl(aq) rarr CaCl2(aq) + CO2(g) + H2O(l)

bull reakcijom kiselina sa karbonatima ili hidrogenkarbonatima

C(s) + O2(g) rarr CO2(g)

bull sagorevanjem ugljenika

U industriji se dobija daljom oksidacijom CO u vodenom gasu uvođenjem vodene pare

UGLJENIK

UGLJEN-DIOKSID CO2

CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)400 oCFe2O3

Koristi sebull kao sredstvo za gašenje požarabull u prehrambenoj industriji (konzerviranje hrane gaziranje pića)bull za superkritičnu ekstrakcijubull kao sredstvo za hlađenje rarr CO2(s) suvi led (sublimacija na ndash785 oC)

UGLJENIK

UGLJENA KISELINA H2CO3

Oksidacioni broj IV

CO2(aq) + H2O(l) H2CO3(aq)

Rastvaranjem CO2 u vodi

bull Svega 04 H2CO3 rarr gotovo potpuno u obliku hidratisanih molekula CO2

Slaba kiselina

Soli rarr karbonati i hidrogenkarbonati (bdquobikarbonatirdquo)

H2CO3 + H2O HCO3ndash + H3O+

HCO3ndash + H2O CO3

2ndash + H3O+

1aK= 48middot10ndash11

= 25middot10ndash4

2aK

UGLJENIK

UGLJENA KISELINA H2CO3

Karbonati rarr teško rastvorni osim karbonata alkalnih metala Postoje velika nalazišta karbonatnih minerala zemnoalkalnih metala

bull kalcita CaCO3

bull dolomita CaMg(CO3)2

bull magnezita MgCO3

Hidrogenkarbonati rarr rastvorni u vodi Ravnoteža između karbonata i hidrogenkarbonata

CO32ndash(aq) + CO2(g) + H2O(l) 2HCO3

ndash(aq)

CaCO3(s) + CO2(g) + H2O(l) rarr Ca(HCO3)2(aq)

bull uvođenjem CO2 u suspenziju karbonata rarr bistar rastvor hidrogenkarbonata

bull zagrevanjem bikarbonata (čvrstog ili rastvorenog) rarr izdvajanje CO2 i nastanakkarbonata

Ca(HCO3)2(aq) rarr CaCO3(s) + CO2(g) + H2O(l)

UGLJENIK

UGLJENA KISELINA H2CO3

Najvažnije soli ugljene kiseline Na2CO3 i NaHCO3 dobijaju se Solvejevim postupkom

Solvejev postupak

U koncentrovani rastvor NaCl uvodi se NH3 iCO2 rarr nastali rastvor sadrži jone Na+ ClndashNH4

+ i HCO3ndash

Od četiri soli koje mogu nastati kombinacijomovih jona najmanje rastvorna je NaHCO3 pa setaloži jer je rastvor koncentrovan NaHCO3 se suši i žarenjem prevodi u Na2CO3

2NaHCO3(s) rarr Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g)t

U preostali rastvor NH4Cl dodaje se Ca(OH)2

da bi se regenerisao NH3

2NH4Cl + Ca(OH)2 rarr 2NH3(g) + CaCl2 + 2H2O

UGLJENIK

KARBIDI

Binarna jedinjenja ugljenika sa elementima manje elektronegativnosti (izuzev vodonika) Dobijaju se reakcijom metala ili njihovih oksida sa ugljenikom na visokoj t Prema tipu veze mogu se podeliti na

bull jonske rarr karbidi alkalnih i zemnoalkalnih metala i Al (CaC2 Al4C3)bull kovalentne rarr karbidi silicijuma i bora (SiC B4C) malobrojnibull metalne (intersticijalne) rarr karbidi prelaznih elemenata (Fe3C TiC VC)

Najznačajniji karbid rarr CaC2bull dobijanje

bull burna reakcija sa vodom

CaC2(s) + 2H2O(l) rarr C2H2(g) + Ca(OH)2(aq)

CaO + 3C rarr CaC2 + CO

etin(acetilen)

UGLJENIK

CIJANIDI CIJANATI TIOCIJANATI

Sadrže ugljenik i azot povezane trostrukom vezom Linearna struktura Izuzetno otrovni

cijanovodonik(cijanovodonična kiselina)

ndashndashndashC NndashH ndashndashndashndashndashndashC NndashH ndashndashndashC N ndashndashndashndashndashndashC NC N

CNndash (cijanid-jon )

O ndashndashndashC NndashO ndashndashndashndashndashndashC NndashOCNndash (cijanat-jon )

S ndashndashndashC NndashS ndashndashndashndashndashndashC NndashSCNndash (tiocijanat-jon )

UGLJENIK

EKOLOŠKI PROBLEMI

Zbog prevelike upotrebe i sagorevanja fosilnih goriva kao i izazivanja velikih šumskihpožara radi raščišćavanja zemljišta u poljoprivredne svrhe (amazonske šume) rarr količinaCO2 u atmosferi se povećava (od 19 veka za oko 20 prosečno 04 godišnje) Povećanje količine CO2 prouzrokuje efekat bdquostaklene bašteldquo zbog kojeg se temperatura

na Zemlji povećava rarr globalno zagrevanjebull Sunčevo zračenje dospeva do Zemljine površine i zagreva jebull Zemlja kao i svako zagrejano telo reemituje zračenje nazad u atmosferu ali kao

energetski niže zračenjebull Gasovi prisutni u atmosferi mogu da apsorbuju odlazeće zračenje niže energije a

zatim ga i reemituju nazad ka površini Zemlje koja se dodatno zagreva Najznačajniji gasovi koji apsorbuju zračenje u atmosferi su CO2 (50) i CH4 (20)

SILICIJUM

SILICIJUM Si

Srebrnastosive boje metalnog sjaja U industriji se dobija redukcijom SiO2 pomoću koksa rarr Si čistoće 98 (bdquosirovrdquo)

Silicijum (veoma čist) se koristi za proizvodnju komponenata uelektronici jer je poluprovodnik

SiO2 + 2C rarr Si + 2COt

Da bi se dobio veoma čist Si (lt 10ndash7 primesa) bdquosirovrdquo se dalje tretirabull prevodi u SiHCl3 (trihlorsilan) koji se zatim redukuje pomoću Zn ili Mg

Si(s) + 3HCl(g) rarr SiHCl3(l) + H2(g)

bull šipka Si se propušta između grejača dolazi do topljenja uvrlo uskoj zoni nečistoće se koncentruju u rastopu i poslerafinacije se nalaze na jednom kraju šipke koji se seče iodbacuje (bdquozonalna rafinacijardquo)

SILICIJUM

SILICIJUM-DIOKSID SiO2

Oksidacioni broj IV Postoji više kristalnih modifikacija rarr najvažnija α-kvarc Ne postoji u obliku pojedinačnih molekula već ima trodimenzionalni raspored SindashO veza

bull čvrst tvrd visoka tm (1600 oC) Pri hlađenju rastopa često ne dolazi do formiranja potpuno uređene kristalne strukture pa

umesto da kristališe prelazi u stanje pothlađene tečnosti rarr staklasto stanje (staklo)bull neuređeno amorfno

Si

O

kristalni SiO2 amorfni SiO2

hlađenje rastopa

SILICIJUM

SILICIJUM-DIOKSID SiO2

Hemijski inertan nerastvoran Reaguje samo sa

bull fluorovodoničnom kiselinom

SiO2(s) + 2NaOH(l) rarr Na2SiO3(l) + H2O(g)t

natrijum-silikat (ili kalijum-silikat) su jedini silikatirastvorni u vodi rarr vodeno staklo

Obično staklo nastaje topljenjem smeše Na2CO3 CaCO3 i SiO2 a zatim hlađenjem rarramorfni Na2OmiddotCaOmiddot6SiO2

bull rastopima baza ili karbonatima alkalnih metala (bdquoalkalno topljenjerdquo) rarr prevodi seu rastvorna jedinjenja

SiO2(s) + 4HF(aq) rarr SiF4(g) + 2H2O(l)

Dodatkom kiseline u rastvor vodenog stakla rarr taloži se silicijumska kiselina SiO2xH2O

Trebalo bi da ima formulu H4SiO4 ali se molekuli lako kondenzuju dajući polimerne oblike Svi oblici silicijumske kiseline su slabo rastvorni a sve kiseline su slabe Anjoni ovih kiselina su stabilni rarr silikati

bull čine 95 Zemljine kore (stene zemlja glina pesak)bull osnovna strukturna jedinica rarr silikat-jon (SiO4

4ndash)

SILICIJUM

SILICIJUMSKA KISELINA SiO2xH2O

SiO2xH2O se koristi kao sredstvo za sušenje (bdquosilika-gelrdquo)

Prema broju i načinu povezivanja SiO44ndash tetraedara dele se na silikate sa

bull pojedinačnim anjonimabull lančastim i trakastim anjonimabull slojevitom strukturombull trodimenzionalnom strukturom

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa pojedinačnim anjonima

SiO44ndash

nezosilikati

Si2O76ndash

sorosilikati

ciklosilikatiSi3O9

6ndash

Si6O1812ndash

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa lančastim i trakastim anjonima

osnovna jedinica Si4O116ndash

osnovna jedinica SiO32ndash

inosilikati

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa slojevitom strukturom

osnovna jedinica Si2O52ndash

filosilikati

Nastaju međusobnim povezivanjem traka Si4O116ndash

Između slojeva se mogu naći voda joni metalaslojevi oksida ili hidroksida Deo Si je često zamenjen Al rarr alumosilikati Najvažnija grupa slojevitih silikata su minerali glina

bull npr kaolinit

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa slojevitom strukturom

Male promene u strukturi slojevitog silikata rarr velike posledice na svojstva jedinjenjabull različit raspored slojeva magnezijum-silikata i magnezijum-hidroksida kod

azbesta i talka

AZBEST TALK

Si2O52ndash

OHndash

tektosilikati

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa trodimenzionalnom strukturom

Najvažniji mineralibull feldspati rarr čine 60 Zemljine korebull zeoliti rarr alumosilikati porozne strukture u

šupljine i kanale mogu da se smeste joni ilimolekuli koriste se kao

sredstva za sušenje sredstva za selektivnu adsorpciju

jona ili molekula nosači katalizatora zamena za polifosfate u deterdžen-

tima (za omekšavanje vode)

SILICIJUM

SILIKONI

Polisiloksani rarr polimeri na bazi silicijumabull hemijski inertnibull hidrofobnibull elastičnibull termički otpornibull netoksični

Osnovna jedinica

Linearni poli(dimetilsiloksani) rarr silikonska ulja viskozne tečnosti Umreženi polimeri rarr silikonske gume i smole

KALAJ I OLOVO

SVOJSTVA I JEDINJENJA

Srebrnastobeli meki metali niske tm Stabilni na vazduhu i otporni prema koroziji jer se pasiviraju (prevlače zaštitnim slojem

oksida koji sprečava dalju reakciju) Najznačajnija jedinjenja rarr oksidi

bull SnO i SnO2

bull PbO i PbO2

bull Pb3O4 (PbO22PbO) mešoviti oksid minijum

PbOPbO2

Pb3O4

KALAJ I OLOVO

JEDINJENJA

Kalaj(II)-oksid i olovo(II)-oksid kao i odgovarajući hidroksidi su amfoterni

Pb(OH)2(s) + 2H+ rarr Pb2+(aq) + 2H2OPb(OH)2(s) + OHndash rarr [Pb(OH)3]ndash(aq)

Olovo(IV)-oksid je jako oksidaciono sredstvo

PbO2 + 4H+ + 2endash rarr Pb2+ + 2H2O Eө = 169 V Postojanje dva oksidaciona stanja u minijumu (PbO22PbO) se može dokazati

Pb3O4(s) + 4HNO3(razbl) rarr PbO2(s) + 2Pb(NO3)2(aq) + 2H2O(l)IV II

Talog se tretira koncentrovanom HCl

PbO2(s) + 4HCl(konc) rarr PbCl2(aq) + Cl2(g) + 2H2O(l)

Rastvor se tretira IndashCrO42ndashSO4

2ndash-jonima

PbI2PbCrO4PbSO4(s) npr Pb2+(aq) + CrO42ndash(aq) rarr PbCrO4(s)

KALAJ I OLOVO

PRIMENA

Kalaj se koristibull za proizvodnju belog lima (kalajisani gvozdeni lim za izradu konzervi) zbog

inertnosti i netoksičnosti ako se sloj kalaja ošteti počinje korozija gvožđa jer jenjegov standardni elektrodni potencijal (Eө = ndash044 V) niži od onog za kalaj(Eө = ndash014 V)

bull kao osnovni sastojak legura za lemljenje zbog niske tm (oko 200 oC) Olovo se najviše koristi za izradu olovnih akumulatora Zbog toksičnosti upotreba olova

i njegovih jedinjenja je značajno smanjena (olovne cevi olovni benzin)

U industriji se dobija daljom oksidacijom CO u vodenom gasu uvođenjem vodene pare

UGLJENIK

UGLJEN-DIOKSID CO2

CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)400 oCFe2O3

Koristi sebull kao sredstvo za gašenje požarabull u prehrambenoj industriji (konzerviranje hrane gaziranje pića)bull za superkritičnu ekstrakcijubull kao sredstvo za hlađenje rarr CO2(s) suvi led (sublimacija na ndash785 oC)

UGLJENIK

UGLJENA KISELINA H2CO3

Oksidacioni broj IV

CO2(aq) + H2O(l) H2CO3(aq)

Rastvaranjem CO2 u vodi

bull Svega 04 H2CO3 rarr gotovo potpuno u obliku hidratisanih molekula CO2

Slaba kiselina

Soli rarr karbonati i hidrogenkarbonati (bdquobikarbonatirdquo)

H2CO3 + H2O HCO3ndash + H3O+

HCO3ndash + H2O CO3

2ndash + H3O+

1aK= 48middot10ndash11

= 25middot10ndash4

2aK

UGLJENIK

UGLJENA KISELINA H2CO3

Karbonati rarr teško rastvorni osim karbonata alkalnih metala Postoje velika nalazišta karbonatnih minerala zemnoalkalnih metala

bull kalcita CaCO3

bull dolomita CaMg(CO3)2

bull magnezita MgCO3

Hidrogenkarbonati rarr rastvorni u vodi Ravnoteža između karbonata i hidrogenkarbonata

CO32ndash(aq) + CO2(g) + H2O(l) 2HCO3

ndash(aq)

CaCO3(s) + CO2(g) + H2O(l) rarr Ca(HCO3)2(aq)

bull uvođenjem CO2 u suspenziju karbonata rarr bistar rastvor hidrogenkarbonata

bull zagrevanjem bikarbonata (čvrstog ili rastvorenog) rarr izdvajanje CO2 i nastanakkarbonata

Ca(HCO3)2(aq) rarr CaCO3(s) + CO2(g) + H2O(l)

UGLJENIK

UGLJENA KISELINA H2CO3

Najvažnije soli ugljene kiseline Na2CO3 i NaHCO3 dobijaju se Solvejevim postupkom

Solvejev postupak

U koncentrovani rastvor NaCl uvodi se NH3 iCO2 rarr nastali rastvor sadrži jone Na+ ClndashNH4

+ i HCO3ndash

Od četiri soli koje mogu nastati kombinacijomovih jona najmanje rastvorna je NaHCO3 pa setaloži jer je rastvor koncentrovan NaHCO3 se suši i žarenjem prevodi u Na2CO3

2NaHCO3(s) rarr Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g)t

U preostali rastvor NH4Cl dodaje se Ca(OH)2

da bi se regenerisao NH3

2NH4Cl + Ca(OH)2 rarr 2NH3(g) + CaCl2 + 2H2O

UGLJENIK

KARBIDI

Binarna jedinjenja ugljenika sa elementima manje elektronegativnosti (izuzev vodonika) Dobijaju se reakcijom metala ili njihovih oksida sa ugljenikom na visokoj t Prema tipu veze mogu se podeliti na

bull jonske rarr karbidi alkalnih i zemnoalkalnih metala i Al (CaC2 Al4C3)bull kovalentne rarr karbidi silicijuma i bora (SiC B4C) malobrojnibull metalne (intersticijalne) rarr karbidi prelaznih elemenata (Fe3C TiC VC)

Najznačajniji karbid rarr CaC2bull dobijanje

bull burna reakcija sa vodom

CaC2(s) + 2H2O(l) rarr C2H2(g) + Ca(OH)2(aq)

CaO + 3C rarr CaC2 + CO

etin(acetilen)

UGLJENIK

CIJANIDI CIJANATI TIOCIJANATI

Sadrže ugljenik i azot povezane trostrukom vezom Linearna struktura Izuzetno otrovni

cijanovodonik(cijanovodonična kiselina)

ndashndashndashC NndashH ndashndashndashndashndashndashC NndashH ndashndashndashC N ndashndashndashndashndashndashC NC N

CNndash (cijanid-jon )

O ndashndashndashC NndashO ndashndashndashndashndashndashC NndashOCNndash (cijanat-jon )

S ndashndashndashC NndashS ndashndashndashndashndashndashC NndashSCNndash (tiocijanat-jon )

UGLJENIK

EKOLOŠKI PROBLEMI

Zbog prevelike upotrebe i sagorevanja fosilnih goriva kao i izazivanja velikih šumskihpožara radi raščišćavanja zemljišta u poljoprivredne svrhe (amazonske šume) rarr količinaCO2 u atmosferi se povećava (od 19 veka za oko 20 prosečno 04 godišnje) Povećanje količine CO2 prouzrokuje efekat bdquostaklene bašteldquo zbog kojeg se temperatura

na Zemlji povećava rarr globalno zagrevanjebull Sunčevo zračenje dospeva do Zemljine površine i zagreva jebull Zemlja kao i svako zagrejano telo reemituje zračenje nazad u atmosferu ali kao

energetski niže zračenjebull Gasovi prisutni u atmosferi mogu da apsorbuju odlazeće zračenje niže energije a

zatim ga i reemituju nazad ka površini Zemlje koja se dodatno zagreva Najznačajniji gasovi koji apsorbuju zračenje u atmosferi su CO2 (50) i CH4 (20)

SILICIJUM

SILICIJUM Si

Srebrnastosive boje metalnog sjaja U industriji se dobija redukcijom SiO2 pomoću koksa rarr Si čistoće 98 (bdquosirovrdquo)

Silicijum (veoma čist) se koristi za proizvodnju komponenata uelektronici jer je poluprovodnik

SiO2 + 2C rarr Si + 2COt

Da bi se dobio veoma čist Si (lt 10ndash7 primesa) bdquosirovrdquo se dalje tretirabull prevodi u SiHCl3 (trihlorsilan) koji se zatim redukuje pomoću Zn ili Mg

Si(s) + 3HCl(g) rarr SiHCl3(l) + H2(g)

bull šipka Si se propušta između grejača dolazi do topljenja uvrlo uskoj zoni nečistoće se koncentruju u rastopu i poslerafinacije se nalaze na jednom kraju šipke koji se seče iodbacuje (bdquozonalna rafinacijardquo)

SILICIJUM

SILICIJUM-DIOKSID SiO2

Oksidacioni broj IV Postoji više kristalnih modifikacija rarr najvažnija α-kvarc Ne postoji u obliku pojedinačnih molekula već ima trodimenzionalni raspored SindashO veza

bull čvrst tvrd visoka tm (1600 oC) Pri hlađenju rastopa često ne dolazi do formiranja potpuno uređene kristalne strukture pa

umesto da kristališe prelazi u stanje pothlađene tečnosti rarr staklasto stanje (staklo)bull neuređeno amorfno

Si

O

kristalni SiO2 amorfni SiO2

hlađenje rastopa

SILICIJUM

SILICIJUM-DIOKSID SiO2

Hemijski inertan nerastvoran Reaguje samo sa

bull fluorovodoničnom kiselinom

SiO2(s) + 2NaOH(l) rarr Na2SiO3(l) + H2O(g)t

natrijum-silikat (ili kalijum-silikat) su jedini silikatirastvorni u vodi rarr vodeno staklo

Obično staklo nastaje topljenjem smeše Na2CO3 CaCO3 i SiO2 a zatim hlađenjem rarramorfni Na2OmiddotCaOmiddot6SiO2

bull rastopima baza ili karbonatima alkalnih metala (bdquoalkalno topljenjerdquo) rarr prevodi seu rastvorna jedinjenja

SiO2(s) + 4HF(aq) rarr SiF4(g) + 2H2O(l)

Dodatkom kiseline u rastvor vodenog stakla rarr taloži se silicijumska kiselina SiO2xH2O

Trebalo bi da ima formulu H4SiO4 ali se molekuli lako kondenzuju dajući polimerne oblike Svi oblici silicijumske kiseline su slabo rastvorni a sve kiseline su slabe Anjoni ovih kiselina su stabilni rarr silikati

bull čine 95 Zemljine kore (stene zemlja glina pesak)bull osnovna strukturna jedinica rarr silikat-jon (SiO4

4ndash)

SILICIJUM

SILICIJUMSKA KISELINA SiO2xH2O

SiO2xH2O se koristi kao sredstvo za sušenje (bdquosilika-gelrdquo)

Prema broju i načinu povezivanja SiO44ndash tetraedara dele se na silikate sa

bull pojedinačnim anjonimabull lančastim i trakastim anjonimabull slojevitom strukturombull trodimenzionalnom strukturom

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa pojedinačnim anjonima

SiO44ndash

nezosilikati

Si2O76ndash

sorosilikati

ciklosilikatiSi3O9

6ndash

Si6O1812ndash

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa lančastim i trakastim anjonima

osnovna jedinica Si4O116ndash

osnovna jedinica SiO32ndash

inosilikati

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa slojevitom strukturom

osnovna jedinica Si2O52ndash

filosilikati

Nastaju međusobnim povezivanjem traka Si4O116ndash

Između slojeva se mogu naći voda joni metalaslojevi oksida ili hidroksida Deo Si je često zamenjen Al rarr alumosilikati Najvažnija grupa slojevitih silikata su minerali glina

bull npr kaolinit

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa slojevitom strukturom

Male promene u strukturi slojevitog silikata rarr velike posledice na svojstva jedinjenjabull različit raspored slojeva magnezijum-silikata i magnezijum-hidroksida kod

azbesta i talka

AZBEST TALK

Si2O52ndash

OHndash

tektosilikati

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa trodimenzionalnom strukturom

Najvažniji mineralibull feldspati rarr čine 60 Zemljine korebull zeoliti rarr alumosilikati porozne strukture u

šupljine i kanale mogu da se smeste joni ilimolekuli koriste se kao

sredstva za sušenje sredstva za selektivnu adsorpciju

jona ili molekula nosači katalizatora zamena za polifosfate u deterdžen-

tima (za omekšavanje vode)

SILICIJUM

SILIKONI

Polisiloksani rarr polimeri na bazi silicijumabull hemijski inertnibull hidrofobnibull elastičnibull termički otpornibull netoksični

Osnovna jedinica

Linearni poli(dimetilsiloksani) rarr silikonska ulja viskozne tečnosti Umreženi polimeri rarr silikonske gume i smole

KALAJ I OLOVO

SVOJSTVA I JEDINJENJA

Srebrnastobeli meki metali niske tm Stabilni na vazduhu i otporni prema koroziji jer se pasiviraju (prevlače zaštitnim slojem

oksida koji sprečava dalju reakciju) Najznačajnija jedinjenja rarr oksidi

bull SnO i SnO2

bull PbO i PbO2

bull Pb3O4 (PbO22PbO) mešoviti oksid minijum

PbOPbO2

Pb3O4

KALAJ I OLOVO

JEDINJENJA

Kalaj(II)-oksid i olovo(II)-oksid kao i odgovarajući hidroksidi su amfoterni

Pb(OH)2(s) + 2H+ rarr Pb2+(aq) + 2H2OPb(OH)2(s) + OHndash rarr [Pb(OH)3]ndash(aq)

Olovo(IV)-oksid je jako oksidaciono sredstvo

PbO2 + 4H+ + 2endash rarr Pb2+ + 2H2O Eө = 169 V Postojanje dva oksidaciona stanja u minijumu (PbO22PbO) se može dokazati

Pb3O4(s) + 4HNO3(razbl) rarr PbO2(s) + 2Pb(NO3)2(aq) + 2H2O(l)IV II

Talog se tretira koncentrovanom HCl

PbO2(s) + 4HCl(konc) rarr PbCl2(aq) + Cl2(g) + 2H2O(l)

Rastvor se tretira IndashCrO42ndashSO4

2ndash-jonima

PbI2PbCrO4PbSO4(s) npr Pb2+(aq) + CrO42ndash(aq) rarr PbCrO4(s)

KALAJ I OLOVO

PRIMENA

Kalaj se koristibull za proizvodnju belog lima (kalajisani gvozdeni lim za izradu konzervi) zbog

inertnosti i netoksičnosti ako se sloj kalaja ošteti počinje korozija gvožđa jer jenjegov standardni elektrodni potencijal (Eө = ndash044 V) niži od onog za kalaj(Eө = ndash014 V)

bull kao osnovni sastojak legura za lemljenje zbog niske tm (oko 200 oC) Olovo se najviše koristi za izradu olovnih akumulatora Zbog toksičnosti upotreba olova

i njegovih jedinjenja je značajno smanjena (olovne cevi olovni benzin)

UGLJENIK

UGLJENA KISELINA H2CO3

Karbonati rarr teško rastvorni osim karbonata alkalnih metala Postoje velika nalazišta karbonatnih minerala zemnoalkalnih metala

bull kalcita CaCO3

bull dolomita CaMg(CO3)2

bull magnezita MgCO3

Hidrogenkarbonati rarr rastvorni u vodi Ravnoteža između karbonata i hidrogenkarbonata

CO32ndash(aq) + CO2(g) + H2O(l) 2HCO3

ndash(aq)

CaCO3(s) + CO2(g) + H2O(l) rarr Ca(HCO3)2(aq)

bull uvođenjem CO2 u suspenziju karbonata rarr bistar rastvor hidrogenkarbonata

bull zagrevanjem bikarbonata (čvrstog ili rastvorenog) rarr izdvajanje CO2 i nastanakkarbonata

Ca(HCO3)2(aq) rarr CaCO3(s) + CO2(g) + H2O(l)

UGLJENIK

UGLJENA KISELINA H2CO3

Najvažnije soli ugljene kiseline Na2CO3 i NaHCO3 dobijaju se Solvejevim postupkom

Solvejev postupak

U koncentrovani rastvor NaCl uvodi se NH3 iCO2 rarr nastali rastvor sadrži jone Na+ ClndashNH4

+ i HCO3ndash

Od četiri soli koje mogu nastati kombinacijomovih jona najmanje rastvorna je NaHCO3 pa setaloži jer je rastvor koncentrovan NaHCO3 se suši i žarenjem prevodi u Na2CO3

2NaHCO3(s) rarr Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g)t

U preostali rastvor NH4Cl dodaje se Ca(OH)2

da bi se regenerisao NH3

2NH4Cl + Ca(OH)2 rarr 2NH3(g) + CaCl2 + 2H2O

UGLJENIK

KARBIDI

Binarna jedinjenja ugljenika sa elementima manje elektronegativnosti (izuzev vodonika) Dobijaju se reakcijom metala ili njihovih oksida sa ugljenikom na visokoj t Prema tipu veze mogu se podeliti na

bull jonske rarr karbidi alkalnih i zemnoalkalnih metala i Al (CaC2 Al4C3)bull kovalentne rarr karbidi silicijuma i bora (SiC B4C) malobrojnibull metalne (intersticijalne) rarr karbidi prelaznih elemenata (Fe3C TiC VC)

Najznačajniji karbid rarr CaC2bull dobijanje

bull burna reakcija sa vodom

CaC2(s) + 2H2O(l) rarr C2H2(g) + Ca(OH)2(aq)

CaO + 3C rarr CaC2 + CO

etin(acetilen)

UGLJENIK

CIJANIDI CIJANATI TIOCIJANATI

Sadrže ugljenik i azot povezane trostrukom vezom Linearna struktura Izuzetno otrovni

cijanovodonik(cijanovodonična kiselina)

ndashndashndashC NndashH ndashndashndashndashndashndashC NndashH ndashndashndashC N ndashndashndashndashndashndashC NC N

CNndash (cijanid-jon )

O ndashndashndashC NndashO ndashndashndashndashndashndashC NndashOCNndash (cijanat-jon )

S ndashndashndashC NndashS ndashndashndashndashndashndashC NndashSCNndash (tiocijanat-jon )

UGLJENIK

EKOLOŠKI PROBLEMI

Zbog prevelike upotrebe i sagorevanja fosilnih goriva kao i izazivanja velikih šumskihpožara radi raščišćavanja zemljišta u poljoprivredne svrhe (amazonske šume) rarr količinaCO2 u atmosferi se povećava (od 19 veka za oko 20 prosečno 04 godišnje) Povećanje količine CO2 prouzrokuje efekat bdquostaklene bašteldquo zbog kojeg se temperatura

na Zemlji povećava rarr globalno zagrevanjebull Sunčevo zračenje dospeva do Zemljine površine i zagreva jebull Zemlja kao i svako zagrejano telo reemituje zračenje nazad u atmosferu ali kao

energetski niže zračenjebull Gasovi prisutni u atmosferi mogu da apsorbuju odlazeće zračenje niže energije a

zatim ga i reemituju nazad ka površini Zemlje koja se dodatno zagreva Najznačajniji gasovi koji apsorbuju zračenje u atmosferi su CO2 (50) i CH4 (20)

SILICIJUM

SILICIJUM Si

Srebrnastosive boje metalnog sjaja U industriji se dobija redukcijom SiO2 pomoću koksa rarr Si čistoće 98 (bdquosirovrdquo)

Silicijum (veoma čist) se koristi za proizvodnju komponenata uelektronici jer je poluprovodnik

SiO2 + 2C rarr Si + 2COt

Da bi se dobio veoma čist Si (lt 10ndash7 primesa) bdquosirovrdquo se dalje tretirabull prevodi u SiHCl3 (trihlorsilan) koji se zatim redukuje pomoću Zn ili Mg

Si(s) + 3HCl(g) rarr SiHCl3(l) + H2(g)

bull šipka Si se propušta između grejača dolazi do topljenja uvrlo uskoj zoni nečistoće se koncentruju u rastopu i poslerafinacije se nalaze na jednom kraju šipke koji se seče iodbacuje (bdquozonalna rafinacijardquo)

SILICIJUM

SILICIJUM-DIOKSID SiO2

Oksidacioni broj IV Postoji više kristalnih modifikacija rarr najvažnija α-kvarc Ne postoji u obliku pojedinačnih molekula već ima trodimenzionalni raspored SindashO veza

bull čvrst tvrd visoka tm (1600 oC) Pri hlađenju rastopa često ne dolazi do formiranja potpuno uređene kristalne strukture pa

umesto da kristališe prelazi u stanje pothlađene tečnosti rarr staklasto stanje (staklo)bull neuređeno amorfno

Si

O

kristalni SiO2 amorfni SiO2

hlađenje rastopa

SILICIJUM

SILICIJUM-DIOKSID SiO2

Hemijski inertan nerastvoran Reaguje samo sa

bull fluorovodoničnom kiselinom

SiO2(s) + 2NaOH(l) rarr Na2SiO3(l) + H2O(g)t

natrijum-silikat (ili kalijum-silikat) su jedini silikatirastvorni u vodi rarr vodeno staklo

Obično staklo nastaje topljenjem smeše Na2CO3 CaCO3 i SiO2 a zatim hlađenjem rarramorfni Na2OmiddotCaOmiddot6SiO2

bull rastopima baza ili karbonatima alkalnih metala (bdquoalkalno topljenjerdquo) rarr prevodi seu rastvorna jedinjenja

SiO2(s) + 4HF(aq) rarr SiF4(g) + 2H2O(l)

Dodatkom kiseline u rastvor vodenog stakla rarr taloži se silicijumska kiselina SiO2xH2O

Trebalo bi da ima formulu H4SiO4 ali se molekuli lako kondenzuju dajući polimerne oblike Svi oblici silicijumske kiseline su slabo rastvorni a sve kiseline su slabe Anjoni ovih kiselina su stabilni rarr silikati

bull čine 95 Zemljine kore (stene zemlja glina pesak)bull osnovna strukturna jedinica rarr silikat-jon (SiO4

4ndash)

SILICIJUM

SILICIJUMSKA KISELINA SiO2xH2O

SiO2xH2O se koristi kao sredstvo za sušenje (bdquosilika-gelrdquo)

Prema broju i načinu povezivanja SiO44ndash tetraedara dele se na silikate sa

bull pojedinačnim anjonimabull lančastim i trakastim anjonimabull slojevitom strukturombull trodimenzionalnom strukturom

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa pojedinačnim anjonima

SiO44ndash

nezosilikati

Si2O76ndash

sorosilikati

ciklosilikatiSi3O9

6ndash

Si6O1812ndash

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa lančastim i trakastim anjonima

osnovna jedinica Si4O116ndash

osnovna jedinica SiO32ndash

inosilikati

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa slojevitom strukturom

osnovna jedinica Si2O52ndash

filosilikati

Nastaju međusobnim povezivanjem traka Si4O116ndash

Između slojeva se mogu naći voda joni metalaslojevi oksida ili hidroksida Deo Si je često zamenjen Al rarr alumosilikati Najvažnija grupa slojevitih silikata su minerali glina

bull npr kaolinit

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa slojevitom strukturom

Male promene u strukturi slojevitog silikata rarr velike posledice na svojstva jedinjenjabull različit raspored slojeva magnezijum-silikata i magnezijum-hidroksida kod

azbesta i talka

AZBEST TALK

Si2O52ndash

OHndash

tektosilikati

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa trodimenzionalnom strukturom

Najvažniji mineralibull feldspati rarr čine 60 Zemljine korebull zeoliti rarr alumosilikati porozne strukture u

šupljine i kanale mogu da se smeste joni ilimolekuli koriste se kao

sredstva za sušenje sredstva za selektivnu adsorpciju

jona ili molekula nosači katalizatora zamena za polifosfate u deterdžen-

tima (za omekšavanje vode)

SILICIJUM

SILIKONI

Polisiloksani rarr polimeri na bazi silicijumabull hemijski inertnibull hidrofobnibull elastičnibull termički otpornibull netoksični

Osnovna jedinica

Linearni poli(dimetilsiloksani) rarr silikonska ulja viskozne tečnosti Umreženi polimeri rarr silikonske gume i smole

KALAJ I OLOVO

SVOJSTVA I JEDINJENJA

Srebrnastobeli meki metali niske tm Stabilni na vazduhu i otporni prema koroziji jer se pasiviraju (prevlače zaštitnim slojem

oksida koji sprečava dalju reakciju) Najznačajnija jedinjenja rarr oksidi

bull SnO i SnO2

bull PbO i PbO2

bull Pb3O4 (PbO22PbO) mešoviti oksid minijum

PbOPbO2

Pb3O4

KALAJ I OLOVO

JEDINJENJA

Kalaj(II)-oksid i olovo(II)-oksid kao i odgovarajući hidroksidi su amfoterni

Pb(OH)2(s) + 2H+ rarr Pb2+(aq) + 2H2OPb(OH)2(s) + OHndash rarr [Pb(OH)3]ndash(aq)

Olovo(IV)-oksid je jako oksidaciono sredstvo

PbO2 + 4H+ + 2endash rarr Pb2+ + 2H2O Eө = 169 V Postojanje dva oksidaciona stanja u minijumu (PbO22PbO) se može dokazati

Pb3O4(s) + 4HNO3(razbl) rarr PbO2(s) + 2Pb(NO3)2(aq) + 2H2O(l)IV II

Talog se tretira koncentrovanom HCl

PbO2(s) + 4HCl(konc) rarr PbCl2(aq) + Cl2(g) + 2H2O(l)

Rastvor se tretira IndashCrO42ndashSO4

2ndash-jonima

PbI2PbCrO4PbSO4(s) npr Pb2+(aq) + CrO42ndash(aq) rarr PbCrO4(s)

KALAJ I OLOVO

PRIMENA

Kalaj se koristibull za proizvodnju belog lima (kalajisani gvozdeni lim za izradu konzervi) zbog

inertnosti i netoksičnosti ako se sloj kalaja ošteti počinje korozija gvožđa jer jenjegov standardni elektrodni potencijal (Eө = ndash044 V) niži od onog za kalaj(Eө = ndash014 V)

bull kao osnovni sastojak legura za lemljenje zbog niske tm (oko 200 oC) Olovo se najviše koristi za izradu olovnih akumulatora Zbog toksičnosti upotreba olova

i njegovih jedinjenja je značajno smanjena (olovne cevi olovni benzin)

UGLJENIK

KARBIDI

Binarna jedinjenja ugljenika sa elementima manje elektronegativnosti (izuzev vodonika) Dobijaju se reakcijom metala ili njihovih oksida sa ugljenikom na visokoj t Prema tipu veze mogu se podeliti na

bull jonske rarr karbidi alkalnih i zemnoalkalnih metala i Al (CaC2 Al4C3)bull kovalentne rarr karbidi silicijuma i bora (SiC B4C) malobrojnibull metalne (intersticijalne) rarr karbidi prelaznih elemenata (Fe3C TiC VC)

Najznačajniji karbid rarr CaC2bull dobijanje

bull burna reakcija sa vodom

CaC2(s) + 2H2O(l) rarr C2H2(g) + Ca(OH)2(aq)

CaO + 3C rarr CaC2 + CO

etin(acetilen)

UGLJENIK

CIJANIDI CIJANATI TIOCIJANATI

Sadrže ugljenik i azot povezane trostrukom vezom Linearna struktura Izuzetno otrovni

cijanovodonik(cijanovodonična kiselina)

ndashndashndashC NndashH ndashndashndashndashndashndashC NndashH ndashndashndashC N ndashndashndashndashndashndashC NC N

CNndash (cijanid-jon )

O ndashndashndashC NndashO ndashndashndashndashndashndashC NndashOCNndash (cijanat-jon )

S ndashndashndashC NndashS ndashndashndashndashndashndashC NndashSCNndash (tiocijanat-jon )

UGLJENIK

EKOLOŠKI PROBLEMI

Zbog prevelike upotrebe i sagorevanja fosilnih goriva kao i izazivanja velikih šumskihpožara radi raščišćavanja zemljišta u poljoprivredne svrhe (amazonske šume) rarr količinaCO2 u atmosferi se povećava (od 19 veka za oko 20 prosečno 04 godišnje) Povećanje količine CO2 prouzrokuje efekat bdquostaklene bašteldquo zbog kojeg se temperatura

na Zemlji povećava rarr globalno zagrevanjebull Sunčevo zračenje dospeva do Zemljine površine i zagreva jebull Zemlja kao i svako zagrejano telo reemituje zračenje nazad u atmosferu ali kao

energetski niže zračenjebull Gasovi prisutni u atmosferi mogu da apsorbuju odlazeće zračenje niže energije a

zatim ga i reemituju nazad ka površini Zemlje koja se dodatno zagreva Najznačajniji gasovi koji apsorbuju zračenje u atmosferi su CO2 (50) i CH4 (20)

SILICIJUM

SILICIJUM Si

Srebrnastosive boje metalnog sjaja U industriji se dobija redukcijom SiO2 pomoću koksa rarr Si čistoće 98 (bdquosirovrdquo)

Silicijum (veoma čist) se koristi za proizvodnju komponenata uelektronici jer je poluprovodnik

SiO2 + 2C rarr Si + 2COt

Da bi se dobio veoma čist Si (lt 10ndash7 primesa) bdquosirovrdquo se dalje tretirabull prevodi u SiHCl3 (trihlorsilan) koji se zatim redukuje pomoću Zn ili Mg

Si(s) + 3HCl(g) rarr SiHCl3(l) + H2(g)

bull šipka Si se propušta između grejača dolazi do topljenja uvrlo uskoj zoni nečistoće se koncentruju u rastopu i poslerafinacije se nalaze na jednom kraju šipke koji se seče iodbacuje (bdquozonalna rafinacijardquo)

SILICIJUM

SILICIJUM-DIOKSID SiO2

Oksidacioni broj IV Postoji više kristalnih modifikacija rarr najvažnija α-kvarc Ne postoji u obliku pojedinačnih molekula već ima trodimenzionalni raspored SindashO veza

bull čvrst tvrd visoka tm (1600 oC) Pri hlađenju rastopa često ne dolazi do formiranja potpuno uređene kristalne strukture pa

umesto da kristališe prelazi u stanje pothlađene tečnosti rarr staklasto stanje (staklo)bull neuređeno amorfno

Si

O

kristalni SiO2 amorfni SiO2

hlađenje rastopa

SILICIJUM

SILICIJUM-DIOKSID SiO2

Hemijski inertan nerastvoran Reaguje samo sa

bull fluorovodoničnom kiselinom

SiO2(s) + 2NaOH(l) rarr Na2SiO3(l) + H2O(g)t

natrijum-silikat (ili kalijum-silikat) su jedini silikatirastvorni u vodi rarr vodeno staklo

Obično staklo nastaje topljenjem smeše Na2CO3 CaCO3 i SiO2 a zatim hlađenjem rarramorfni Na2OmiddotCaOmiddot6SiO2

bull rastopima baza ili karbonatima alkalnih metala (bdquoalkalno topljenjerdquo) rarr prevodi seu rastvorna jedinjenja

SiO2(s) + 4HF(aq) rarr SiF4(g) + 2H2O(l)

Dodatkom kiseline u rastvor vodenog stakla rarr taloži se silicijumska kiselina SiO2xH2O

Trebalo bi da ima formulu H4SiO4 ali se molekuli lako kondenzuju dajući polimerne oblike Svi oblici silicijumske kiseline su slabo rastvorni a sve kiseline su slabe Anjoni ovih kiselina su stabilni rarr silikati

bull čine 95 Zemljine kore (stene zemlja glina pesak)bull osnovna strukturna jedinica rarr silikat-jon (SiO4

4ndash)

SILICIJUM

SILICIJUMSKA KISELINA SiO2xH2O

SiO2xH2O se koristi kao sredstvo za sušenje (bdquosilika-gelrdquo)

Prema broju i načinu povezivanja SiO44ndash tetraedara dele se na silikate sa

bull pojedinačnim anjonimabull lančastim i trakastim anjonimabull slojevitom strukturombull trodimenzionalnom strukturom

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa pojedinačnim anjonima

SiO44ndash

nezosilikati

Si2O76ndash

sorosilikati

ciklosilikatiSi3O9

6ndash

Si6O1812ndash

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa lančastim i trakastim anjonima

osnovna jedinica Si4O116ndash

osnovna jedinica SiO32ndash

inosilikati

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa slojevitom strukturom

osnovna jedinica Si2O52ndash

filosilikati

Nastaju međusobnim povezivanjem traka Si4O116ndash

Između slojeva se mogu naći voda joni metalaslojevi oksida ili hidroksida Deo Si je često zamenjen Al rarr alumosilikati Najvažnija grupa slojevitih silikata su minerali glina

bull npr kaolinit

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa slojevitom strukturom

Male promene u strukturi slojevitog silikata rarr velike posledice na svojstva jedinjenjabull različit raspored slojeva magnezijum-silikata i magnezijum-hidroksida kod

azbesta i talka

AZBEST TALK

Si2O52ndash

OHndash

tektosilikati

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa trodimenzionalnom strukturom

Najvažniji mineralibull feldspati rarr čine 60 Zemljine korebull zeoliti rarr alumosilikati porozne strukture u

šupljine i kanale mogu da se smeste joni ilimolekuli koriste se kao

sredstva za sušenje sredstva za selektivnu adsorpciju

jona ili molekula nosači katalizatora zamena za polifosfate u deterdžen-

tima (za omekšavanje vode)

SILICIJUM

SILIKONI

Polisiloksani rarr polimeri na bazi silicijumabull hemijski inertnibull hidrofobnibull elastičnibull termički otpornibull netoksični

Osnovna jedinica

Linearni poli(dimetilsiloksani) rarr silikonska ulja viskozne tečnosti Umreženi polimeri rarr silikonske gume i smole

KALAJ I OLOVO

SVOJSTVA I JEDINJENJA

Srebrnastobeli meki metali niske tm Stabilni na vazduhu i otporni prema koroziji jer se pasiviraju (prevlače zaštitnim slojem

oksida koji sprečava dalju reakciju) Najznačajnija jedinjenja rarr oksidi

bull SnO i SnO2

bull PbO i PbO2

bull Pb3O4 (PbO22PbO) mešoviti oksid minijum

PbOPbO2

Pb3O4

KALAJ I OLOVO

JEDINJENJA

Kalaj(II)-oksid i olovo(II)-oksid kao i odgovarajući hidroksidi su amfoterni

Pb(OH)2(s) + 2H+ rarr Pb2+(aq) + 2H2OPb(OH)2(s) + OHndash rarr [Pb(OH)3]ndash(aq)

Olovo(IV)-oksid je jako oksidaciono sredstvo

PbO2 + 4H+ + 2endash rarr Pb2+ + 2H2O Eө = 169 V Postojanje dva oksidaciona stanja u minijumu (PbO22PbO) se može dokazati

Pb3O4(s) + 4HNO3(razbl) rarr PbO2(s) + 2Pb(NO3)2(aq) + 2H2O(l)IV II

Talog se tretira koncentrovanom HCl

PbO2(s) + 4HCl(konc) rarr PbCl2(aq) + Cl2(g) + 2H2O(l)

Rastvor se tretira IndashCrO42ndashSO4

2ndash-jonima

PbI2PbCrO4PbSO4(s) npr Pb2+(aq) + CrO42ndash(aq) rarr PbCrO4(s)

KALAJ I OLOVO

PRIMENA

Kalaj se koristibull za proizvodnju belog lima (kalajisani gvozdeni lim za izradu konzervi) zbog

inertnosti i netoksičnosti ako se sloj kalaja ošteti počinje korozija gvožđa jer jenjegov standardni elektrodni potencijal (Eө = ndash044 V) niži od onog za kalaj(Eө = ndash014 V)

bull kao osnovni sastojak legura za lemljenje zbog niske tm (oko 200 oC) Olovo se najviše koristi za izradu olovnih akumulatora Zbog toksičnosti upotreba olova

i njegovih jedinjenja je značajno smanjena (olovne cevi olovni benzin)

UGLJENIK

EKOLOŠKI PROBLEMI

Zbog prevelike upotrebe i sagorevanja fosilnih goriva kao i izazivanja velikih šumskihpožara radi raščišćavanja zemljišta u poljoprivredne svrhe (amazonske šume) rarr količinaCO2 u atmosferi se povećava (od 19 veka za oko 20 prosečno 04 godišnje) Povećanje količine CO2 prouzrokuje efekat bdquostaklene bašteldquo zbog kojeg se temperatura

na Zemlji povećava rarr globalno zagrevanjebull Sunčevo zračenje dospeva do Zemljine površine i zagreva jebull Zemlja kao i svako zagrejano telo reemituje zračenje nazad u atmosferu ali kao

energetski niže zračenjebull Gasovi prisutni u atmosferi mogu da apsorbuju odlazeće zračenje niže energije a

zatim ga i reemituju nazad ka površini Zemlje koja se dodatno zagreva Najznačajniji gasovi koji apsorbuju zračenje u atmosferi su CO2 (50) i CH4 (20)

SILICIJUM

SILICIJUM Si

Srebrnastosive boje metalnog sjaja U industriji se dobija redukcijom SiO2 pomoću koksa rarr Si čistoće 98 (bdquosirovrdquo)

Silicijum (veoma čist) se koristi za proizvodnju komponenata uelektronici jer je poluprovodnik

SiO2 + 2C rarr Si + 2COt

Da bi se dobio veoma čist Si (lt 10ndash7 primesa) bdquosirovrdquo se dalje tretirabull prevodi u SiHCl3 (trihlorsilan) koji se zatim redukuje pomoću Zn ili Mg

Si(s) + 3HCl(g) rarr SiHCl3(l) + H2(g)

bull šipka Si se propušta između grejača dolazi do topljenja uvrlo uskoj zoni nečistoće se koncentruju u rastopu i poslerafinacije se nalaze na jednom kraju šipke koji se seče iodbacuje (bdquozonalna rafinacijardquo)

SILICIJUM

SILICIJUM-DIOKSID SiO2

Oksidacioni broj IV Postoji više kristalnih modifikacija rarr najvažnija α-kvarc Ne postoji u obliku pojedinačnih molekula već ima trodimenzionalni raspored SindashO veza

bull čvrst tvrd visoka tm (1600 oC) Pri hlađenju rastopa često ne dolazi do formiranja potpuno uređene kristalne strukture pa

umesto da kristališe prelazi u stanje pothlađene tečnosti rarr staklasto stanje (staklo)bull neuređeno amorfno

Si

O

kristalni SiO2 amorfni SiO2

hlađenje rastopa

SILICIJUM

SILICIJUM-DIOKSID SiO2

Hemijski inertan nerastvoran Reaguje samo sa

bull fluorovodoničnom kiselinom

SiO2(s) + 2NaOH(l) rarr Na2SiO3(l) + H2O(g)t

natrijum-silikat (ili kalijum-silikat) su jedini silikatirastvorni u vodi rarr vodeno staklo

Obično staklo nastaje topljenjem smeše Na2CO3 CaCO3 i SiO2 a zatim hlađenjem rarramorfni Na2OmiddotCaOmiddot6SiO2

bull rastopima baza ili karbonatima alkalnih metala (bdquoalkalno topljenjerdquo) rarr prevodi seu rastvorna jedinjenja

SiO2(s) + 4HF(aq) rarr SiF4(g) + 2H2O(l)

Dodatkom kiseline u rastvor vodenog stakla rarr taloži se silicijumska kiselina SiO2xH2O

Trebalo bi da ima formulu H4SiO4 ali se molekuli lako kondenzuju dajući polimerne oblike Svi oblici silicijumske kiseline su slabo rastvorni a sve kiseline su slabe Anjoni ovih kiselina su stabilni rarr silikati

bull čine 95 Zemljine kore (stene zemlja glina pesak)bull osnovna strukturna jedinica rarr silikat-jon (SiO4

4ndash)

SILICIJUM

SILICIJUMSKA KISELINA SiO2xH2O

SiO2xH2O se koristi kao sredstvo za sušenje (bdquosilika-gelrdquo)

Prema broju i načinu povezivanja SiO44ndash tetraedara dele se na silikate sa

bull pojedinačnim anjonimabull lančastim i trakastim anjonimabull slojevitom strukturombull trodimenzionalnom strukturom

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa pojedinačnim anjonima

SiO44ndash

nezosilikati

Si2O76ndash

sorosilikati

ciklosilikatiSi3O9

6ndash

Si6O1812ndash

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa lančastim i trakastim anjonima

osnovna jedinica Si4O116ndash

osnovna jedinica SiO32ndash

inosilikati

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa slojevitom strukturom

osnovna jedinica Si2O52ndash

filosilikati

Nastaju međusobnim povezivanjem traka Si4O116ndash

Između slojeva se mogu naći voda joni metalaslojevi oksida ili hidroksida Deo Si je često zamenjen Al rarr alumosilikati Najvažnija grupa slojevitih silikata su minerali glina

bull npr kaolinit

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa slojevitom strukturom

Male promene u strukturi slojevitog silikata rarr velike posledice na svojstva jedinjenjabull različit raspored slojeva magnezijum-silikata i magnezijum-hidroksida kod

azbesta i talka

AZBEST TALK

Si2O52ndash

OHndash

tektosilikati

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa trodimenzionalnom strukturom

Najvažniji mineralibull feldspati rarr čine 60 Zemljine korebull zeoliti rarr alumosilikati porozne strukture u

šupljine i kanale mogu da se smeste joni ilimolekuli koriste se kao

sredstva za sušenje sredstva za selektivnu adsorpciju

jona ili molekula nosači katalizatora zamena za polifosfate u deterdžen-

tima (za omekšavanje vode)

SILICIJUM

SILIKONI

Polisiloksani rarr polimeri na bazi silicijumabull hemijski inertnibull hidrofobnibull elastičnibull termički otpornibull netoksični

Osnovna jedinica

Linearni poli(dimetilsiloksani) rarr silikonska ulja viskozne tečnosti Umreženi polimeri rarr silikonske gume i smole

KALAJ I OLOVO

SVOJSTVA I JEDINJENJA

Srebrnastobeli meki metali niske tm Stabilni na vazduhu i otporni prema koroziji jer se pasiviraju (prevlače zaštitnim slojem

oksida koji sprečava dalju reakciju) Najznačajnija jedinjenja rarr oksidi

bull SnO i SnO2

bull PbO i PbO2

bull Pb3O4 (PbO22PbO) mešoviti oksid minijum

PbOPbO2

Pb3O4

KALAJ I OLOVO

JEDINJENJA

Kalaj(II)-oksid i olovo(II)-oksid kao i odgovarajući hidroksidi su amfoterni

Pb(OH)2(s) + 2H+ rarr Pb2+(aq) + 2H2OPb(OH)2(s) + OHndash rarr [Pb(OH)3]ndash(aq)

Olovo(IV)-oksid je jako oksidaciono sredstvo

PbO2 + 4H+ + 2endash rarr Pb2+ + 2H2O Eө = 169 V Postojanje dva oksidaciona stanja u minijumu (PbO22PbO) se može dokazati

Pb3O4(s) + 4HNO3(razbl) rarr PbO2(s) + 2Pb(NO3)2(aq) + 2H2O(l)IV II

Talog se tretira koncentrovanom HCl

PbO2(s) + 4HCl(konc) rarr PbCl2(aq) + Cl2(g) + 2H2O(l)

Rastvor se tretira IndashCrO42ndashSO4

2ndash-jonima

PbI2PbCrO4PbSO4(s) npr Pb2+(aq) + CrO42ndash(aq) rarr PbCrO4(s)

KALAJ I OLOVO

PRIMENA

Kalaj se koristibull za proizvodnju belog lima (kalajisani gvozdeni lim za izradu konzervi) zbog

inertnosti i netoksičnosti ako se sloj kalaja ošteti počinje korozija gvožđa jer jenjegov standardni elektrodni potencijal (Eө = ndash044 V) niži od onog za kalaj(Eө = ndash014 V)

bull kao osnovni sastojak legura za lemljenje zbog niske tm (oko 200 oC) Olovo se najviše koristi za izradu olovnih akumulatora Zbog toksičnosti upotreba olova

i njegovih jedinjenja je značajno smanjena (olovne cevi olovni benzin)

SILICIJUM

SILICIJUM-DIOKSID SiO2

Oksidacioni broj IV Postoji više kristalnih modifikacija rarr najvažnija α-kvarc Ne postoji u obliku pojedinačnih molekula već ima trodimenzionalni raspored SindashO veza

bull čvrst tvrd visoka tm (1600 oC) Pri hlađenju rastopa često ne dolazi do formiranja potpuno uređene kristalne strukture pa

umesto da kristališe prelazi u stanje pothlađene tečnosti rarr staklasto stanje (staklo)bull neuređeno amorfno

Si

O

kristalni SiO2 amorfni SiO2

hlađenje rastopa

SILICIJUM

SILICIJUM-DIOKSID SiO2

Hemijski inertan nerastvoran Reaguje samo sa

bull fluorovodoničnom kiselinom

SiO2(s) + 2NaOH(l) rarr Na2SiO3(l) + H2O(g)t

natrijum-silikat (ili kalijum-silikat) su jedini silikatirastvorni u vodi rarr vodeno staklo

Obično staklo nastaje topljenjem smeše Na2CO3 CaCO3 i SiO2 a zatim hlađenjem rarramorfni Na2OmiddotCaOmiddot6SiO2

bull rastopima baza ili karbonatima alkalnih metala (bdquoalkalno topljenjerdquo) rarr prevodi seu rastvorna jedinjenja

SiO2(s) + 4HF(aq) rarr SiF4(g) + 2H2O(l)

Dodatkom kiseline u rastvor vodenog stakla rarr taloži se silicijumska kiselina SiO2xH2O

Trebalo bi da ima formulu H4SiO4 ali se molekuli lako kondenzuju dajući polimerne oblike Svi oblici silicijumske kiseline su slabo rastvorni a sve kiseline su slabe Anjoni ovih kiselina su stabilni rarr silikati

bull čine 95 Zemljine kore (stene zemlja glina pesak)bull osnovna strukturna jedinica rarr silikat-jon (SiO4

4ndash)

SILICIJUM

SILICIJUMSKA KISELINA SiO2xH2O

SiO2xH2O se koristi kao sredstvo za sušenje (bdquosilika-gelrdquo)

Prema broju i načinu povezivanja SiO44ndash tetraedara dele se na silikate sa

bull pojedinačnim anjonimabull lančastim i trakastim anjonimabull slojevitom strukturombull trodimenzionalnom strukturom

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa pojedinačnim anjonima

SiO44ndash

nezosilikati

Si2O76ndash

sorosilikati

ciklosilikatiSi3O9

6ndash

Si6O1812ndash

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa lančastim i trakastim anjonima

osnovna jedinica Si4O116ndash

osnovna jedinica SiO32ndash

inosilikati

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa slojevitom strukturom

osnovna jedinica Si2O52ndash

filosilikati

Nastaju međusobnim povezivanjem traka Si4O116ndash

Između slojeva se mogu naći voda joni metalaslojevi oksida ili hidroksida Deo Si je često zamenjen Al rarr alumosilikati Najvažnija grupa slojevitih silikata su minerali glina

bull npr kaolinit

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa slojevitom strukturom

Male promene u strukturi slojevitog silikata rarr velike posledice na svojstva jedinjenjabull različit raspored slojeva magnezijum-silikata i magnezijum-hidroksida kod

azbesta i talka

AZBEST TALK

Si2O52ndash

OHndash

tektosilikati

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa trodimenzionalnom strukturom

Najvažniji mineralibull feldspati rarr čine 60 Zemljine korebull zeoliti rarr alumosilikati porozne strukture u

šupljine i kanale mogu da se smeste joni ilimolekuli koriste se kao

sredstva za sušenje sredstva za selektivnu adsorpciju

jona ili molekula nosači katalizatora zamena za polifosfate u deterdžen-

tima (za omekšavanje vode)

SILICIJUM

SILIKONI

Polisiloksani rarr polimeri na bazi silicijumabull hemijski inertnibull hidrofobnibull elastičnibull termički otpornibull netoksični

Osnovna jedinica

Linearni poli(dimetilsiloksani) rarr silikonska ulja viskozne tečnosti Umreženi polimeri rarr silikonske gume i smole

KALAJ I OLOVO

SVOJSTVA I JEDINJENJA

Srebrnastobeli meki metali niske tm Stabilni na vazduhu i otporni prema koroziji jer se pasiviraju (prevlače zaštitnim slojem

oksida koji sprečava dalju reakciju) Najznačajnija jedinjenja rarr oksidi

bull SnO i SnO2

bull PbO i PbO2

bull Pb3O4 (PbO22PbO) mešoviti oksid minijum

PbOPbO2

Pb3O4

KALAJ I OLOVO

JEDINJENJA

Kalaj(II)-oksid i olovo(II)-oksid kao i odgovarajući hidroksidi su amfoterni

Pb(OH)2(s) + 2H+ rarr Pb2+(aq) + 2H2OPb(OH)2(s) + OHndash rarr [Pb(OH)3]ndash(aq)

Olovo(IV)-oksid je jako oksidaciono sredstvo

PbO2 + 4H+ + 2endash rarr Pb2+ + 2H2O Eө = 169 V Postojanje dva oksidaciona stanja u minijumu (PbO22PbO) se može dokazati

Pb3O4(s) + 4HNO3(razbl) rarr PbO2(s) + 2Pb(NO3)2(aq) + 2H2O(l)IV II

Talog se tretira koncentrovanom HCl

PbO2(s) + 4HCl(konc) rarr PbCl2(aq) + Cl2(g) + 2H2O(l)

Rastvor se tretira IndashCrO42ndashSO4

2ndash-jonima

PbI2PbCrO4PbSO4(s) npr Pb2+(aq) + CrO42ndash(aq) rarr PbCrO4(s)

KALAJ I OLOVO

PRIMENA

Kalaj se koristibull za proizvodnju belog lima (kalajisani gvozdeni lim za izradu konzervi) zbog

inertnosti i netoksičnosti ako se sloj kalaja ošteti počinje korozija gvožđa jer jenjegov standardni elektrodni potencijal (Eө = ndash044 V) niži od onog za kalaj(Eө = ndash014 V)

bull kao osnovni sastojak legura za lemljenje zbog niske tm (oko 200 oC) Olovo se najviše koristi za izradu olovnih akumulatora Zbog toksičnosti upotreba olova

i njegovih jedinjenja je značajno smanjena (olovne cevi olovni benzin)

Trebalo bi da ima formulu H4SiO4 ali se molekuli lako kondenzuju dajući polimerne oblike Svi oblici silicijumske kiseline su slabo rastvorni a sve kiseline su slabe Anjoni ovih kiselina su stabilni rarr silikati

bull čine 95 Zemljine kore (stene zemlja glina pesak)bull osnovna strukturna jedinica rarr silikat-jon (SiO4

4ndash)

SILICIJUM

SILICIJUMSKA KISELINA SiO2xH2O

SiO2xH2O se koristi kao sredstvo za sušenje (bdquosilika-gelrdquo)

Prema broju i načinu povezivanja SiO44ndash tetraedara dele se na silikate sa

bull pojedinačnim anjonimabull lančastim i trakastim anjonimabull slojevitom strukturombull trodimenzionalnom strukturom

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa pojedinačnim anjonima

SiO44ndash

nezosilikati

Si2O76ndash

sorosilikati

ciklosilikatiSi3O9

6ndash

Si6O1812ndash

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa lančastim i trakastim anjonima

osnovna jedinica Si4O116ndash

osnovna jedinica SiO32ndash

inosilikati

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa slojevitom strukturom

osnovna jedinica Si2O52ndash

filosilikati

Nastaju međusobnim povezivanjem traka Si4O116ndash

Između slojeva se mogu naći voda joni metalaslojevi oksida ili hidroksida Deo Si je često zamenjen Al rarr alumosilikati Najvažnija grupa slojevitih silikata su minerali glina

bull npr kaolinit

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa slojevitom strukturom

Male promene u strukturi slojevitog silikata rarr velike posledice na svojstva jedinjenjabull različit raspored slojeva magnezijum-silikata i magnezijum-hidroksida kod

azbesta i talka

AZBEST TALK

Si2O52ndash

OHndash

tektosilikati

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa trodimenzionalnom strukturom

Najvažniji mineralibull feldspati rarr čine 60 Zemljine korebull zeoliti rarr alumosilikati porozne strukture u

šupljine i kanale mogu da se smeste joni ilimolekuli koriste se kao

sredstva za sušenje sredstva za selektivnu adsorpciju

jona ili molekula nosači katalizatora zamena za polifosfate u deterdžen-

tima (za omekšavanje vode)

SILICIJUM

SILIKONI

Polisiloksani rarr polimeri na bazi silicijumabull hemijski inertnibull hidrofobnibull elastičnibull termički otpornibull netoksični

Osnovna jedinica

Linearni poli(dimetilsiloksani) rarr silikonska ulja viskozne tečnosti Umreženi polimeri rarr silikonske gume i smole

KALAJ I OLOVO

SVOJSTVA I JEDINJENJA

Srebrnastobeli meki metali niske tm Stabilni na vazduhu i otporni prema koroziji jer se pasiviraju (prevlače zaštitnim slojem

oksida koji sprečava dalju reakciju) Najznačajnija jedinjenja rarr oksidi

bull SnO i SnO2

bull PbO i PbO2

bull Pb3O4 (PbO22PbO) mešoviti oksid minijum

PbOPbO2

Pb3O4

KALAJ I OLOVO

JEDINJENJA

Kalaj(II)-oksid i olovo(II)-oksid kao i odgovarajući hidroksidi su amfoterni

Pb(OH)2(s) + 2H+ rarr Pb2+(aq) + 2H2OPb(OH)2(s) + OHndash rarr [Pb(OH)3]ndash(aq)

Olovo(IV)-oksid je jako oksidaciono sredstvo

PbO2 + 4H+ + 2endash rarr Pb2+ + 2H2O Eө = 169 V Postojanje dva oksidaciona stanja u minijumu (PbO22PbO) se može dokazati

Pb3O4(s) + 4HNO3(razbl) rarr PbO2(s) + 2Pb(NO3)2(aq) + 2H2O(l)IV II

Talog se tretira koncentrovanom HCl

PbO2(s) + 4HCl(konc) rarr PbCl2(aq) + Cl2(g) + 2H2O(l)

Rastvor se tretira IndashCrO42ndashSO4

2ndash-jonima

PbI2PbCrO4PbSO4(s) npr Pb2+(aq) + CrO42ndash(aq) rarr PbCrO4(s)

KALAJ I OLOVO

PRIMENA

Kalaj se koristibull za proizvodnju belog lima (kalajisani gvozdeni lim za izradu konzervi) zbog

inertnosti i netoksičnosti ako se sloj kalaja ošteti počinje korozija gvožđa jer jenjegov standardni elektrodni potencijal (Eө = ndash044 V) niži od onog za kalaj(Eө = ndash014 V)

bull kao osnovni sastojak legura za lemljenje zbog niske tm (oko 200 oC) Olovo se najviše koristi za izradu olovnih akumulatora Zbog toksičnosti upotreba olova

i njegovih jedinjenja je značajno smanjena (olovne cevi olovni benzin)

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa lančastim i trakastim anjonima

osnovna jedinica Si4O116ndash

osnovna jedinica SiO32ndash

inosilikati

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa slojevitom strukturom

osnovna jedinica Si2O52ndash

filosilikati

Nastaju međusobnim povezivanjem traka Si4O116ndash

Između slojeva se mogu naći voda joni metalaslojevi oksida ili hidroksida Deo Si je često zamenjen Al rarr alumosilikati Najvažnija grupa slojevitih silikata su minerali glina

bull npr kaolinit

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa slojevitom strukturom

Male promene u strukturi slojevitog silikata rarr velike posledice na svojstva jedinjenjabull različit raspored slojeva magnezijum-silikata i magnezijum-hidroksida kod

azbesta i talka

AZBEST TALK

Si2O52ndash

OHndash

tektosilikati

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa trodimenzionalnom strukturom

Najvažniji mineralibull feldspati rarr čine 60 Zemljine korebull zeoliti rarr alumosilikati porozne strukture u

šupljine i kanale mogu da se smeste joni ilimolekuli koriste se kao

sredstva za sušenje sredstva za selektivnu adsorpciju

jona ili molekula nosači katalizatora zamena za polifosfate u deterdžen-

tima (za omekšavanje vode)

SILICIJUM

SILIKONI

Polisiloksani rarr polimeri na bazi silicijumabull hemijski inertnibull hidrofobnibull elastičnibull termički otpornibull netoksični

Osnovna jedinica

Linearni poli(dimetilsiloksani) rarr silikonska ulja viskozne tečnosti Umreženi polimeri rarr silikonske gume i smole

KALAJ I OLOVO

SVOJSTVA I JEDINJENJA

Srebrnastobeli meki metali niske tm Stabilni na vazduhu i otporni prema koroziji jer se pasiviraju (prevlače zaštitnim slojem

oksida koji sprečava dalju reakciju) Najznačajnija jedinjenja rarr oksidi

bull SnO i SnO2

bull PbO i PbO2

bull Pb3O4 (PbO22PbO) mešoviti oksid minijum

PbOPbO2

Pb3O4

KALAJ I OLOVO

JEDINJENJA

Kalaj(II)-oksid i olovo(II)-oksid kao i odgovarajući hidroksidi su amfoterni

Pb(OH)2(s) + 2H+ rarr Pb2+(aq) + 2H2OPb(OH)2(s) + OHndash rarr [Pb(OH)3]ndash(aq)

Olovo(IV)-oksid je jako oksidaciono sredstvo

PbO2 + 4H+ + 2endash rarr Pb2+ + 2H2O Eө = 169 V Postojanje dva oksidaciona stanja u minijumu (PbO22PbO) se može dokazati

Pb3O4(s) + 4HNO3(razbl) rarr PbO2(s) + 2Pb(NO3)2(aq) + 2H2O(l)IV II

Talog se tretira koncentrovanom HCl

PbO2(s) + 4HCl(konc) rarr PbCl2(aq) + Cl2(g) + 2H2O(l)

Rastvor se tretira IndashCrO42ndashSO4

2ndash-jonima

PbI2PbCrO4PbSO4(s) npr Pb2+(aq) + CrO42ndash(aq) rarr PbCrO4(s)

KALAJ I OLOVO

PRIMENA

Kalaj se koristibull za proizvodnju belog lima (kalajisani gvozdeni lim za izradu konzervi) zbog

inertnosti i netoksičnosti ako se sloj kalaja ošteti počinje korozija gvožđa jer jenjegov standardni elektrodni potencijal (Eө = ndash044 V) niži od onog za kalaj(Eө = ndash014 V)

bull kao osnovni sastojak legura za lemljenje zbog niske tm (oko 200 oC) Olovo se najviše koristi za izradu olovnih akumulatora Zbog toksičnosti upotreba olova

i njegovih jedinjenja je značajno smanjena (olovne cevi olovni benzin)

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa slojevitom strukturom

Male promene u strukturi slojevitog silikata rarr velike posledice na svojstva jedinjenjabull različit raspored slojeva magnezijum-silikata i magnezijum-hidroksida kod

azbesta i talka

AZBEST TALK

Si2O52ndash

OHndash

tektosilikati

SILICIJUM

SILIKATI

Silikati sa trodimenzionalnom strukturom

Najvažniji mineralibull feldspati rarr čine 60 Zemljine korebull zeoliti rarr alumosilikati porozne strukture u

šupljine i kanale mogu da se smeste joni ilimolekuli koriste se kao

sredstva za sušenje sredstva za selektivnu adsorpciju

jona ili molekula nosači katalizatora zamena za polifosfate u deterdžen-

tima (za omekšavanje vode)

SILICIJUM

SILIKONI

Polisiloksani rarr polimeri na bazi silicijumabull hemijski inertnibull hidrofobnibull elastičnibull termički otpornibull netoksični

Osnovna jedinica

Linearni poli(dimetilsiloksani) rarr silikonska ulja viskozne tečnosti Umreženi polimeri rarr silikonske gume i smole

KALAJ I OLOVO

SVOJSTVA I JEDINJENJA

Srebrnastobeli meki metali niske tm Stabilni na vazduhu i otporni prema koroziji jer se pasiviraju (prevlače zaštitnim slojem

oksida koji sprečava dalju reakciju) Najznačajnija jedinjenja rarr oksidi

bull SnO i SnO2

bull PbO i PbO2

bull Pb3O4 (PbO22PbO) mešoviti oksid minijum

PbOPbO2

Pb3O4

KALAJ I OLOVO

JEDINJENJA

Kalaj(II)-oksid i olovo(II)-oksid kao i odgovarajući hidroksidi su amfoterni

Pb(OH)2(s) + 2H+ rarr Pb2+(aq) + 2H2OPb(OH)2(s) + OHndash rarr [Pb(OH)3]ndash(aq)

Olovo(IV)-oksid je jako oksidaciono sredstvo

PbO2 + 4H+ + 2endash rarr Pb2+ + 2H2O Eө = 169 V Postojanje dva oksidaciona stanja u minijumu (PbO22PbO) se može dokazati

Pb3O4(s) + 4HNO3(razbl) rarr PbO2(s) + 2Pb(NO3)2(aq) + 2H2O(l)IV II

Talog se tretira koncentrovanom HCl

PbO2(s) + 4HCl(konc) rarr PbCl2(aq) + Cl2(g) + 2H2O(l)

Rastvor se tretira IndashCrO42ndashSO4

2ndash-jonima

PbI2PbCrO4PbSO4(s) npr Pb2+(aq) + CrO42ndash(aq) rarr PbCrO4(s)

KALAJ I OLOVO

PRIMENA

Kalaj se koristibull za proizvodnju belog lima (kalajisani gvozdeni lim za izradu konzervi) zbog

inertnosti i netoksičnosti ako se sloj kalaja ošteti počinje korozija gvožđa jer jenjegov standardni elektrodni potencijal (Eө = ndash044 V) niži od onog za kalaj(Eө = ndash014 V)

bull kao osnovni sastojak legura za lemljenje zbog niske tm (oko 200 oC) Olovo se najviše koristi za izradu olovnih akumulatora Zbog toksičnosti upotreba olova

i njegovih jedinjenja je značajno smanjena (olovne cevi olovni benzin)

SILICIJUM

SILIKONI

Polisiloksani rarr polimeri na bazi silicijumabull hemijski inertnibull hidrofobnibull elastičnibull termički otpornibull netoksični

Osnovna jedinica

Linearni poli(dimetilsiloksani) rarr silikonska ulja viskozne tečnosti Umreženi polimeri rarr silikonske gume i smole

KALAJ I OLOVO

SVOJSTVA I JEDINJENJA

Srebrnastobeli meki metali niske tm Stabilni na vazduhu i otporni prema koroziji jer se pasiviraju (prevlače zaštitnim slojem

oksida koji sprečava dalju reakciju) Najznačajnija jedinjenja rarr oksidi

bull SnO i SnO2

bull PbO i PbO2

bull Pb3O4 (PbO22PbO) mešoviti oksid minijum

PbOPbO2

Pb3O4

KALAJ I OLOVO

JEDINJENJA

Kalaj(II)-oksid i olovo(II)-oksid kao i odgovarajući hidroksidi su amfoterni

Pb(OH)2(s) + 2H+ rarr Pb2+(aq) + 2H2OPb(OH)2(s) + OHndash rarr [Pb(OH)3]ndash(aq)

Olovo(IV)-oksid je jako oksidaciono sredstvo

PbO2 + 4H+ + 2endash rarr Pb2+ + 2H2O Eө = 169 V Postojanje dva oksidaciona stanja u minijumu (PbO22PbO) se može dokazati

Pb3O4(s) + 4HNO3(razbl) rarr PbO2(s) + 2Pb(NO3)2(aq) + 2H2O(l)IV II

Talog se tretira koncentrovanom HCl

PbO2(s) + 4HCl(konc) rarr PbCl2(aq) + Cl2(g) + 2H2O(l)

Rastvor se tretira IndashCrO42ndashSO4

2ndash-jonima

PbI2PbCrO4PbSO4(s) npr Pb2+(aq) + CrO42ndash(aq) rarr PbCrO4(s)

KALAJ I OLOVO

PRIMENA

Kalaj se koristibull za proizvodnju belog lima (kalajisani gvozdeni lim za izradu konzervi) zbog

inertnosti i netoksičnosti ako se sloj kalaja ošteti počinje korozija gvožđa jer jenjegov standardni elektrodni potencijal (Eө = ndash044 V) niži od onog za kalaj(Eө = ndash014 V)

bull kao osnovni sastojak legura za lemljenje zbog niske tm (oko 200 oC) Olovo se najviše koristi za izradu olovnih akumulatora Zbog toksičnosti upotreba olova

i njegovih jedinjenja je značajno smanjena (olovne cevi olovni benzin)

KALAJ I OLOVO

JEDINJENJA

Kalaj(II)-oksid i olovo(II)-oksid kao i odgovarajući hidroksidi su amfoterni

Pb(OH)2(s) + 2H+ rarr Pb2+(aq) + 2H2OPb(OH)2(s) + OHndash rarr [Pb(OH)3]ndash(aq)

Olovo(IV)-oksid je jako oksidaciono sredstvo

PbO2 + 4H+ + 2endash rarr Pb2+ + 2H2O Eө = 169 V Postojanje dva oksidaciona stanja u minijumu (PbO22PbO) se može dokazati

Pb3O4(s) + 4HNO3(razbl) rarr PbO2(s) + 2Pb(NO3)2(aq) + 2H2O(l)IV II

Talog se tretira koncentrovanom HCl

PbO2(s) + 4HCl(konc) rarr PbCl2(aq) + Cl2(g) + 2H2O(l)

Rastvor se tretira IndashCrO42ndashSO4

2ndash-jonima

PbI2PbCrO4PbSO4(s) npr Pb2+(aq) + CrO42ndash(aq) rarr PbCrO4(s)

KALAJ I OLOVO

PRIMENA

Kalaj se koristibull za proizvodnju belog lima (kalajisani gvozdeni lim za izradu konzervi) zbog

inertnosti i netoksičnosti ako se sloj kalaja ošteti počinje korozija gvožđa jer jenjegov standardni elektrodni potencijal (Eө = ndash044 V) niži od onog za kalaj(Eө = ndash014 V)

bull kao osnovni sastojak legura za lemljenje zbog niske tm (oko 200 oC) Olovo se najviše koristi za izradu olovnih akumulatora Zbog toksičnosti upotreba olova

i njegovih jedinjenja je značajno smanjena (olovne cevi olovni benzin)