AB

UNIVERZITET U SARAJEVU

GRAĐEVINSKI FAKULTET

SARAJEVO

HEMIJA U GRAĐEVINARSTVU

(skripta – ispitna pitanja)

Sarajevo, januar 2013. godine

2

1. HEMIJSKE VEZE

1.1. Objasniti jonsku vezu

1.2. Objasniti kovalentnu vezu

1.3. Objasniti metalnu vezu

1.4. Definisati rastvor

1.5. Definisati proces rastvaranja

2. HEMIJSKE REAKCIJE

2.1. Objasniti preko opšte jednačine hemijsku ravnotežu

2.2. Objasniti hemijsku ravnotežu (napisati jednačinu)

2.3. Izvesti konstantu ravnozeže (Zakon o djelovanju masa-ZDM)

2.4. Definisati kiseline i baze

2.5. Predstaviti potpunu kiselinsko-baznu reakciju

2.6. Preko polureakcija predstaviti reakciju autoprotolize vode

2.7. Jonski proizvod vode

2.8. Izvesti jednačinu za pH-vrijednost rastvora

2.9. Izvesti konstantu ravnoteže reakcije kiseline sa vodom

2.10. Izvesti konstantu ravnoteže reakcije baze sa vodom

2.11. Navesti sukcesivne reakcije nastajanja kompleksnih spojeva

2.12. Navesti reakciju nastajanja kompleksnih spojeva

2.13. Helati, Helatna stabilnost

2.14. Definisati taloženje

2.15. Proizvod rastvorljivosti

2.16. Izvesti konstantu rastvaranja za supstancu opšteg tipa AaBb

2.17. Definisati potpunu redoks reakciju

2.18. Nernstova jednačina

2.19. Reakcije sa izmjenjivačima jona

3. KVALITATIVNA HEMIJSKA ANALIZA

3.1. Podjela kvalitativne hemijske analize

3.2. Definisati analitičku reakciju i analitički reagens

3.3. Sistematska kvalitativna anorganska analiza

3.4. Rastvaranje ispitivanog uzorka u kvalitativnoj hemijskoj analizi

4. KVANTITATIVNA HEMIJSKA ANALIZA

4.1. Koraci kvantitativne hemijske analize

3

4.2. Provođenje rastvaranja u kvantitativnoj hemijske analize

5. HEMIJSKI SASTAV MINERALNIH VEZIVA

5.1. Navesti osnovna veziva u građevinarstvu

5.2. Navesti postupak dobijanja živog kreča

5.3. Opisati postupak dobijanja hidratisanog kreča

5.4. Načini proizvodnje gipsa

5.5. Navesti osnovnu podjelu građevinskog gipsa

5.6. Navesti dobra svojstva gipsa kao veziva u građevinarstvu

5.7. Navesti postupak dobijanja sirovog cementnog brašna

5.8. Navesti podjelu cementa

5.9. Navesti osnovne karakteristike kamena granita

5.10. Osnovne karakteristike kvarca

5.11. Osnovne karakteristike pijeska i šljunka

5.12. Osnovne karakteristike betona

5.13. Navesti sastav betona

6. HEMIJSKA KOROZIJA BETONA

6.1. Objasniti djelovanje prašine kao uzroka korozije betona

6.2. Objasniti djelovanje SO2 na koroziju betona

6.3. Objasniti mikrobiološku koroziju betona

7. HIDROSFERA

7.1. Opisati veliko i malo kruženje vode u prirodi

7.2. Svojstva vode

7.3. Navesti fizikalne pokazatelje kvaliteta vode

7.4. Navesti hemijske pokazatelje kvaliteta vode

7.5. Navesti biološke pokazatelje kvaliteta vode

7.6. Navesti protokol uzorkovanja vode

7.7. Opisati postupak primarnog prečišćavanja otpadnih voda

7.8. Opisati postupak sekundarnog prečišćavanja otpadnih voda

7.9. Opisati postupak tercijernog prečišćavanja otpadnih voda

AB

1. HEMIJSKE VEZE

1.1. Objasniti jonsku vezu

Jonska veza se ostvaruje između atoma sa izrazito različitim afinitetom za elektron (različitim

elektronegativnostima). Takva veza se gradi između izrazitih metala i izrazitih nemetala. Atom koji

otpusti elektron postaje pozitivni jon a onaj koji ga prima negativni jon. Jonska veza je između natrijuma i

hlora u kuhinjskoj soli, Na+Cl

-.

Na(g) → Na+(g) + e

-

Cl(g) + e- → Cl

-(g)

_____________________________________

Sumarno: Na+(g) + Cl

-(g) → Na

+Cl

-(g)

1.2. Objasniti kovalentnu vezu

Kovalentna veza nastaje između atoma koji imaju slične afinitete prema elektronu pa elektron koji

učestvuje u stvaranju veze ostaje između atoma. Pošto svaki atom daje po jedan elektron (nekada može i

više) onda dolazi do obrazovanja elektronskog para. Kovalentna veza može biti polarna i nepolarna. Ako

su atomi baš isti (ili veoma slični) onda je nepolarna (O2 i H2) jer se centar elektronskog para nalazi na

sredini između dva atoma. Ako su atomi različiti veza je polarna (CO) jer se središte elektronskog para

pomjera ka atomu sa većim afinitetom pa negdje ima malo više pozitivnog a negdje više negativnog

naelektrisanja. U polarnoj vezi dolazi do razmicanja centara pozitivnog i negativnog naelektrisanja, dakle,

dolazi do polarizacije. Nepolarna kovalentna veza je u molekulu kiseonika:

H* + H

* → H

**H → H2 .

1.3. Objasniti metalnu vezu

Metalna veza je zastupljena kod metala i čine je slobodni (nelokalizovani) elektroni u međuatomskom

prostoru atoma metala, odnosno u kristalnoj rešetki metala. To su lahkopokretljivi elektroni koji povezuju

u kristalnoj rešetki nastale pozitivne metalne jone. Shodno tome metalima pripadaju posebna svojstva kao

što su: velika električna i toplinska vodljivost, metalni sjaj i kovnost, mogućnost apsorpcije i emitovanja

svjetlosti vidljivih valnih dužina.

1.4. Definisati rastvor

Rastvori su homogene smjese čistih supstanci tj. rastvori sadrže dvije ili više supstanci pomješanih u

stanju molekulske disperzije. Supstance koje čine rastvor nazivaju se komponenatama, pa tako

razlikujemo:

a) rastvarač – komponenta koja se u rastvoru nalazi u većoj količini od drugih komponenti i

b) rastvorene supstance.

Sastav nekog rastvora možemo izraziti odnosom količine rastvorene supstance prema količini rastvarača.

Taj odnos može se izraziti na razne načine i naziva se koncentracijom rastvora. Razlikujemo:

količinsku, masenu i zapreminsku koncentraciju kao i molni udio, maseni udio i volumni udio rastvorene

supstance.

1.5. Definisati proces rastvaranja

Rastvaranje supstanci (čvrstih, tečnih ili gasovitih) u tečnim rastvaračima predstavlja proces u kojem se

joni ili molekule rastvorene supstance moraju smjestiti, odnosno dispergovati među molekule rastvarača.

Pri rastvaranju moraju biti savladane dvije vrste sila:

a) međujonske ili međumolekulske privlačne sile između jona ili molekula rastvorene supstance,

b) privlačne sile između molekula rastvarača.

Energija potrebna za proces rastvaranja dobija se uzajamnim djelovanjem jona ili molekula rastvorene

supstance sa molekulima rastvarača. Ako je ova energija dovoljna, supstanca će se rastvarati, a ako nije,

supstanca se neće rastvarati. Razlika između potrebne energije i energije koja se pri rastvaranju dobija

određuje rastvoljivost supstanci.

Pri rastvaranju supstanci u rastvaračima energija ∆Hrast (entalpija rastvaranja) negativna ili pozitivna

razlikujemo:

5

a) egzotermni proces - ∆ Hrast negativna

b) endotermni proces - ∆ Hrast pozitivna.

Ako je rastvaranje egzotermni proces, rastvorljivost supstanci opada sa porastom temperature.

Ako je pak rastvaranje supstanci endoterman proces, rastvorljivost supstanci raste sa porastom

temperature.

2. HEMIJSKE REAKCIJE

2.1. Objasniti preko opšte jednačine hemijsku ravnotežu

Pretpostavimo da imamo hemijsku reakciju opšteg tipa:

aA + bB + ... ↔ cC + dD + ...

gdje velika slova A, B, C, D itd. predstavljaju formule reagujućih supstanci (jona, molekula, atoma), dok

su mala slova a, b, c, d, itd. koeficijenti potrebni da se izbalansira jednačina. Gornja jednačina pokazuje

da a jedinki (jona, molekula, atoma) supstance A reaguje sa b jedinki supstance B itd. dajući c jedinki

supstance C, d jedinki supstance D itd. Kako je broj jedinki proporcionalan količini supstance (konstanta

proporcionalnosti je Avogadrova konstanta, a jedinica količine supstance je mol), to a molova supstance

A reaguje sa b molova supstance B itd. dajući c molova supstance C, d molova supstance D itd. Kod

mnogih hemijskih reakcija brzo se postiže stanje pri kome je brzina kojom proizvodi reakcije nastaju

tačno jednaka brzini kojom ovi proizvodi međusobno reaguju dajući ponovo reaktante iz kojih su i

nastali. U takvim uslovima, koncentracije svih učesnika hemijske reakcije postaju konstante, i za sistem

kažemo da je postigao stanje hemijske ravnoteže. To ne znači, međutim, da hemijska reakcija prestaje

nakon što je stanje ravnoteže postignuto, jer reaktanti i dalje reaguju dajući proizvode reakcije, i obrnuto,

proizvodi reakcije, takođe, međusobno reaguju dajući reaktante, ali zbog jednakosti brzina ovih dviju

reakcija sastav sistema ostaje konstantan. Kažemo zato da se radi o dinamičkoj ravnoteži.

Uticaj reakcionih promjenljivih, kao što su temperatura, pritisak ili koncentracija, na položaj ravnoteže

hemijske reakcije kvalitativno se može predvidjeti na osnovu Le Chatelierovog principa. Prema ovom

principu, ako se uslovi u kojima se sistem nalazi u stanju ravnoteže promjene, ravnoteža u sistemu će se

pomjerati u pravcu koji potpomaže uspostavljanje prvobitnih uslova. Tako će povećanje temperature

dovoditi do pomjeranja ravnoteže u pravcu apsorpcije toplote, povećanje pritiska pomjeraće ravnotežu u

pravcu nastajanja onih učesnika koji zauzimaju najmanju zapreminu, dok će dodavanje ili uklanjanje

jednog od učesnika reakcije (bilo reaktanta ili produkta reakcije) dovoditi do takvog pomjeranja ravnoteže

koje teži da se suprostavi povećanju ili smanjenju koncentracije te komponente. Uticaj koncentracije i

pritiska na položaj hemijske ravnoteže kvantitativno se obrađuje pomoću zakona o djelovanju masa.

2.2. Objasniti hemijsku ravnotežu (napisati jednačinu)

Hemijska ravnoteža je stanje u reakcionom sistemu pri kojem se koncentracija reaktanata i produkata ne

mijenja tokom vremena. Do ravnoteže obično dolazi kada se kod prirodnih hemijskih reakcija brzine

reakcija u oba smjera izjednače. Opšti primjer jednačine bi izgledao ovako:

aA + bB + ... ↔ cC + dD + ...

2.3. Izvesti konstantu ravnozeže (Zakon o djelovanju masa-ZDM)

Na osnovu hemijsku reakciju opšteg tipa:

aA + bB + ... ↔ cC + dD + ...

imamo v1 = k1 [ ] [ ] i v2 = k2 * [ ] [ ] , a kako je v1 = v2 slijedi:

K = [ ] [ ]

[ ] [ ]

gdje A, B, C, D, itd. predstavljaju koncentraciju rastvorenih supstanci A, B, C, D, itd. ili parcijalne

pritiske ako su reagujuće supstance gasovi, a K je konstanta zavisna od temperature, koja se naziva

konstantom ravnoteže reakcije. Ovakav izraz se primjenjuje na sve hemijske ravnoteže i predstavlja

matematički izraz zakona hemijske ravnoteže (zakona o djelovanju masa). Po konvenciji, kod pisanja

ovog izraza produkti reakcije se uvijek stavljaju u brojitelj, a reaktanti u imenitelj. Velika vrijednost

6

konstante ravnoteže znači da reakcija onako kako je napisana teče daleko udesno, a vrijednost mnogo

manja od jedinice ukazuje da je položaj ravnoteže pomjeren ulijevo.

2.4. Definisati kiseline i baze

Za hemijska jedinjenja, kiseline i baze, postoji više definicija:

1) ARRHENIUS-ova DEFINICIJA

Kiseline su jedinjenja koja u vodenom rastvoru disocijacijom kao katjon daju samo H+ jone, dok su baze

jedinjenja koja u vodenom rastvoru disocijacijom, kao anjon daju samo (OH)- jone. Treba istaći da su

slobodni protoni (H+) u vodenim rastvorima nepostojani, te se vežu sa molekulom vode, dajući

hidronijum jon (H3O+) po sljedećoj reakciji:

H+ + H2O → (H3O)

+

U anhidrovanim (bezvodnim) organskim rastvaračima slobodni protoni (H+) se jedine sa molekulama

rastvarača.

2) BRŐNSTED-LOWRY-eva DEFINICIJA

Kiseline su svaka supstanca koja može da daje protone (proton-donori), dok su baze svaka supstanca koja

može da primi protone (proton-akceptori). Predstavimo to sljedećom hemijskom ravnotežom:

k ↔ b + H+

kiselina ↔ baza + proton

Gubeći proton kiselina prelazi u oblik koji je potencijalni primalac protona, tj. u bazu. Primajući proton

baza prelazi u kiselinu. Takva baza se naziva konjugovanom bazom kiseline iz koje je nastala. I

suprotno, primajući proton baza prelazi u svoju konjugovanu kiselinu. Po ovoj definiciji u

konjugovanom paru (kiselina - baza), kiselina uvijek mora biti pozitivnija od baze za jednu jedinicu

naelektrisanja i pri tome mogu biti neutralni molekuli ili joni, npr.

kiselina baza proton

CH3COOH ↔ CH3COO- + H

+

NH4+

↔ NH3 + H+

2.5. Predstaviti potpunu kiselinsko-baznu reakciju

U jednoj kiselinsko-baznoj reakciji uvijek imamo dva kiselinsko-bazna (konjugovana) para, tj.

kiselina1 ↔ baza1 + H+

baza2 + H+ ↔ kiselina2

______________________________________________________

SUMARNO: kiselina1 + baza2 ↔ baza1 + kiselina2

konjugovani par Pošto se kiselinsko-bazne reakcije zasnivaju na izmjeni protona (H

+), te reakcije nazivamo protolitičkim

reakcijama, a kiseline i baze koje u tim reakcijama učestvuju, protolitima.

2.6. Preko polureakcija predstaviti reakciju autoprotolize vode

Voda kao rastvarač može djelovati i kao kiselina i kao baza što predstavljamo „polureakcijama“:

H2O ↔ H+ + OH

-

H2O + H+ ↔ H3O

+

___________________________________________

SUMARNO: H2O + H2O ↔ H3O + OH-

kis1 + baza2 ↔ kis2 + baza1

Sumarnu reakciju koja predstavlja ravnotežu u čistim vodenim rastvorima, nazivamo autoprotolizom

vode (ravnotežom disocijacije vode).

7

2.7. Jonski proizvod vode

Primjenom zakona o djelovanju masa (ZDM) na ravnotežu disocijacije vode dobija se konstanta

ravnoteže (iskazana preko aktiviteta jona)

K - =

=

.

Kako je aktivitet čiste vode ( ) jednak jedinici dobija se dalje konstanta poznata kao jonski proizvod

vode:

Kw = = 1 * 10-14

(t = 25°C)

Ako umjesto aktiviteta uvrstimo vrijednosti koncentracije dobijemo izraz:

Kw = [ ] [ ] = 1 * 10-14

mol2/dm

6

2.8. Izvesti jednačinu za pH-vrijednost rastvora

Koncentraciju [ ] i [ ] iskazujemo kao negativni logoritam:

pH = - log [ ] i pOH = - log [ ],

tada možemo konstantu jonskog proizvoda vode pisati u formi:

Kw = = 1 * 10-14

→ pKw = pH + pOH = 14

a odatle

pH = 14 – pOH

pOH = 14 – pH

Ako je:

a) pH < 7 kažemo da je rastvor kiseo

b) pH = 7 kažemo da je rastvor neutralan

c) pH ˃ 7 kažemo da je rastvor bazičan

2.9. Izvesti konstantu ravnoteže reakcije kiseline sa vodom

Protoliza kiseline HB u vodenim rastvorima se vrši po sljedećoj reakciji:

HB + H2O ↔ B + H3O+

kis1 + baza2 ↔ baza1 + kis2

Ako primjenimo zakon o djelovanju masa na datu ravnotežu dobijemo vrijednost konstante disocijacije

ili aciditeta, odnosno konstantu protolize kiseline:

Ka =

,

pošto je = 1 jednačina poprima sljedeći oblik:

Ka =

ili Ka =

[ ] [ ]

[ ] mol/dm

3

2.10. Izvesti konstantu ravnoteže reakcije baze sa vodom

Protoliza baze B u vodenim rastvorima se vrši po sljedećoj reakciji:

B + H2O ↔ BH + OH-

baza1 + kis2 ↔ kis1 + baza2

Ako primjenimo zakon o djelovanju masa na datu ravnotežu dobijemo vrijednost konstante disocijacije

baze ili alkaliteta, odnosno konstantu protolize baze.

Kb =

,

8

pošto je = 1 dobijemo sljedeći oblik jednačine:

Kb =

ili Ka =

[ ] [ ]

[ ] mol/dm

3.

Protolitičke reakcije kiselina i baza sa vodom često nazivamo hidrolizom.

2.11. Navesti sukcesivne reakcije nastajanja kompleksnih spojeva

Kompleksna jedinjenja nastaju u reakciji metalnog jona sa molekulama ili jonima koji sadrže slobodan

elektronski par. Metalni jon se naziva centralni jon, a molekuli ili joni vezani na njega nazivaju se

ligandima. Veza između centralnog jona i liganada je polarna kovalentna veza. Reakcija između

metalnog jona i liganda može se prikazati opštom jednačinom pri čemu naboj metalnog jona nije uzet u

obzir.

M + :L ↔ M : L

Kako metalni joni u rastvorima postoje samo kao hidratisani joni forme M(H2O)n, tako reakcija građenja

kompleksa, praktično predstavlja reakciju supstitucije molekula vode sa odgovarajućim ligandima. Tu

reakciju možemo predstaviti jednačinom

M(H2O)n + L ↔ ML(H2O)n-1 + H2O

Sukcesivna zamjena (supstitucija) molekula vode, sa ligandima, vrši se dok se ne nagradi kompleks MLn,

gdje je n – koordinacijski broj metalnog jona, a on označava maksimalan broj liganada koji mogu biti

kovalentno vezani za centralni atom (jon). Taj sukcesivni proces možemo prikazati sljedećim

ravnotežnim reakcijama, gdje svaku od njih karakteriše odgovarajuća parcijalna konstanta nastajanja

ili stabilnosti kompleksa (nastalog) u tom stepenu.

1 M + L ↔ ML K1 = [ ]

[ ] [ ]

2 ML + L ↔ ML2 K2 = [ ]

[ ] [ ]

3 MLn-1 + L ↔ MLn K3 = [ ]

[ ] [ ]

Konstante K1, K2 i K3 u ovim jednačinama su parcijalne konstante nastojanja ili stabilnosti kompleksa.

ukupna ili kumulativna konstanta stabilnosti kompleksa označava se sa β i definiše se obrascem:

βn = [ ]

[ ] [ ] .

Iz toga slijedi da je: β1 = K1

β2 = K1 * K2

β3 = K1 * K2 * Kn

Mjera stabilnosti kompleksa je ukupna konstanta stabilnosti.

2.12. Navesti reakciju nastajanja kompleksnih spojeva

Kompleksna jedinjenja nastaju u reakciji metalnog jona sa molekulama ili jonima koji sadrže slobodan

elektronski par. Metalni jon se naziva centralni jon, a molekuli ili joni vezani na njega nazivaju se

ligandima. Veza između centralnog jona i liganada je polarna kovalentna veza. Reakcija između

metalnog jona i liganda može se prikazati opštom jednačinom pri čemu naboj metalnog jona nije uzet u

obzir.

M + :L ↔ M : L

Kako metalni joni u rastvorima postoje samo kao hidratisani joni forme M(H2O)n, tako reakcija građenja

kompleksa, praktično predstavlja reakciju supstitucije molekula vode sa odgovarajućim ligandima. Tu

reakciju možemo predstaviti jednačinom

M(H2O)n + L ↔ ML(H2O)n-1 + H2O

9

2.13. Helati, Helatna stabilnost

Neki jednostavni ligandi kao što su amonijak, halogenidi, cijanidi i voda mogu se na metalni jon vezati

samo na jedno koordinacijsko mjesto, preko jedne elektron-donorske grupe. Takvi ligandi se nazivaju

jednozupčastim (monodentatnim). Drugi ligandi (obično organski molekuli ili joni) koji u jednom

istom molekulu sadrže dva ili više vezujućih elektron-donorskih atoma mogu djelovati kao dva ili više

monodentatnih liganada. Takvi ligandi se uopšteno nazivaju polidentatnim ligandima i njihovim

vezivanjem na metalni jon pomoću dva ili više „zuba“ nastaju kompleksi prstenaste strukture – helatni

kompleksi ili jednostavno helati.

Helatni kompleksi se odlikuju velikom stabilnošću (tzv. „helatni efekat“). Jednu od najvažnijih grupa

helatnih kompleksa, pretežno anjona, predstavljaju kompleksi metalnih jona sa aminopolikarbonskim

kiselinama. Najzančajniji predstavnik ove grupe liganada jeste etilen-diamino-tetra sirćetna kiselina ili

EDTA.

HOOC – H2C CH2 - COOH

N – CH2 – CH2 – N

HOOC – H2C CH2 - COOH

2.14. Definisati taloženje

Pod taloženjem podrazumijevamo izdvajanje neke komponente iz rastvora u formi malo rastvorenog

jedinjenja. Taloženje je suprotan proces rastvaranju. Konstanta ravnoteže taloženja recipročna je

vrijednosti proizvoda rastvoeljivosti:

K =

.

2.15. Proizvod rastvorljivosti

Pri rastvaranju neke malo rastvorene soli, opšte formule MmAn u vodi, u trenutku kada nastaje zasićena

otopina te soli, uspostavlja se ravnoteža između čvrste faze i hidratisanih jona.

[ ](s) ↔ [ ](aq) ↔ mMn+

+ nAm-

gdje je:

[ ](s) - čvrsta faza soli

[ ](aq) - označava rastvorene, ali nedisosovane molekule soli

mMn+

i nAm-

- hidratisani joni

Primjenom zakona o djelovanju masa na uspostavljenu dinamičku ravnotežu, dobijamo konstantu

ravnoteže, koju možemo iskazati preko koncentracija ili aktiviteta jona:

K = [ ] [ ]

[ ] =

,

a pošto je aktivitet čvrste faze = 1, dobija se nova konstanta poznata kao proizvod rastvorljivosti:

Ksp =

.

Ako aktivitete hidratisanih jona zamijenimo vrijednostima njihovih koncentracija dobijemo

koncentracijski proizvod rastvorljivosti.

Kc = [ ] [ ] =

.

Što je proizvod rastvorljivosti veći i rastvorljivost taloga je veća, i obrnuto. Međutim, što je rastvorljivost

veća taloženje je manje kvantitativno i obrnuto. Tako za konstantu ravnoteže taloženja važi odnos:

K =

, konstanta ravnoteže taloženja recipročna vrijednosti proizvoda rastvorljivosti.

Rastvorljivost se u analitičkoj hemiji najčešće izražava količinom supstance (mol/dm3), tj. koncentracijom

njenog zasićenog rastvora. Ovako izraženu rastvorljivost nazivamo količinskom rastvorljivošću i

obilježavamo je sa (S).

Razmotrimo rastvaranje jonskog taloga sastava MmAn

10

MmAn ↔ mMn+

+ nAm-

S ↔ mS + nS

Svaki molekul (mol) taloga koji se rastvori daje m molova jona Mn+

i n molova jona Am-

, pa je ukupna

koncentracija jona Mn+

:

[ ] = m * S, odnosno S = [ ]

,

a ukupna koncentracija jona Am-

:

[ ] = n * S, odnosno S = [ ]

.

Kako je koncentracijskih proizvod rastvorljivosti:

Kc = [ ] [ ]

uvrštanjem prethodnih izraza dobijemo:

Kc = (m*S)m

* (n*S)n = S

(m+n) * m

m * n

n

odavde slijedi: S(m+n)

=

S = √

, ako je m = n = 1

S = √ .

Pomoću poznatog proizvoda rastvorljivosti Kc može se izračunati rastvorljivost kao i koncentracije jona u

zasićenom rastvoru.

2.16. Izvesti konstantu rastvaranja za supstancu opšteg tipa AaBb

Rastvaranje supstance opšteg tipa AaBb:

AaBb ↔ aAb+

+ bBa-

S ↔ aS + bS.

Svaki molekul (mol) supstance koji se rastvori daje a molova jona Ab+

i b molova jona Ba-

, pa je ukupna

koncentracija jona Ab+

:

[ ] = a * S, odnosno S = [ ]

a ukupna koncentracija jona Ba-

:

[ ] = b * S, odnosno S = [ ]

Kako je koncentracijskih proizvod rastvorljivosti:

Kc = [ ] [ ] ,

uvrštanjem prethodnih izraza dobijemo:

Kc = (a*S)a * (b*S)

b = S

(a+b) * a

a * b

b,

odavde slijedi: S(a+b)

=

S = √

, ako je a = b = 1

S = √ .

Pomoću poznatog proizvoda rastvorljivosti Kc može se izračunati rastvorljivost kao i koncentracije jona u

zasićenom rastvoru.

2.17. Definisati potpunu redoks reakciju

Redoks-reakcije (oksido-redukcione reakcije) su hemijske reakcije u kojima se vrši razmjena (primo-

predaja) elektrona u rastvoru. Zbog primo-predaje elektrona atomima i jonima se mijenja valentnost,

odnosno oksidacijski stupanj. Materija koja prima elektrone (e-) naziva se oksidacionim sredstvom (pri

11

čemu se sama redukuje), a materija koja odaje elektrone (e-) naziva se redukciono sredstvo (pri čemu se

sama oksiduje). Redoks-reakcije u rastvoru prikazujemo sa sljedeće dvije polureakcije:

Oks1 + ze- ↔ Red1

Red2 ↔ Oks2 + ze-

što sumarno daje redoks-reakciju: Oks1 + Red2 ↔ Red1 + Oks2 konjugovani par

Kako elektroni ne mogu postojati u rastvorima slobodni, potrebna su najmanje dva redoks-sistema od

kojih jedan ima ulogu donora, a drugi ulogu akceptora elektrona. Broj primljenih i otpuštenih elektrona u

obadvije polureakcije mora biti jednak.

Npr. 2Fe2+

↔ 2Fe3+

+ 2e-

Cl20 + 2e

- ↔ 2Cl

-

__________________________________________________________

2Fe2+

+ Cl20 + 2e

- ↔ 2Fe

3+ + 2Cl

- + 2e

-

2.18. Nernstova jednačina

Potencijal koji elektroda poprima kada se na njoj uspostavi ravnoteža odgovarajuće redoks-reakcije

naziva se elektrodnim potencijalom.

Električni potencijal jedne elektrode se ne može mjeriti, ali se može mjeriti razlika električnog potencijala

između dvije elektrode. Granična vrijednost razlike električnih potencijala dvije elektrode (kada kroz

ćeliju ne teče struja) naziva se elektromotornom silom i označava se velikim slovom E.

Mjeri se razlika potencijala između elektrode koja nas interesuje i standardne hidrogenove elektrode

(SHE) potencijala „nula volta“. Elektrodni potencijal elektrode koja nas interesuje je

E = E1 – E(SHE), odnosno E = E1 – 0.

Matematički izraz za elektrodni potencijal se naziva Nernstovom jednačinom (uz oznaku redoks-para na

koji se odnosi) i za polureakciju Oks + ze- ↔ Red ima oblik:

E = E - +

ln

,

gdje je:

E - -Standardni elektrodni potencijal [ ], za određeni redoks - par. To je elektrodni potencijal E

kada su aktiviteti oksidansa i reduktora jednaki jedinici.

R - gasna konstanta (=8,314 JK-1

mol-1

)

T - temperatura elektrolita (=stepen Kelvina, K)

F - Faradej-eva konstanta (=96485 Cmol-1

)

Z - broj elektrona (e-) koji se izmjenjuju u redoks - reakciji.

Uvrštavanjem: numeričkih vrijednosti za pojedine konstante, koncentracije umjesto aktiviteta i prelaskom

na dekadni logoritam Nernstova jednačina (na t = 25°C) poprima sljedeći oblik:

E = E - +

log

[ ]

[ ].

Potencijal ukupne redoks - reakcije odražava u suštini konstantu ravnoteže date reakcije. Ako iznova

posmatramo dvije polureakcije vidimo da njima pripadaju odgovarajući potencijali E1- i E2

-, a potencijal

ukupne redoks-reakcije E- je razlika potencijala te dvije polureakcije

Oks1 + 2e- ↔ Red1 E1

-

Red2 ↔ Oks2 + 2e- E2

-

__________________________________________________________

SUMARNO: Oks1 + Red2 ↔ Red1 + Oks1 E -

E - =E2

- + E1

-

Konstanta ravnoteže redoks-reakcije iskazana preko dekadnog logoritma je:

logK - =

odnosno K

- =10

ZE - 0,0591.

12

Konstanta ravnoteže korisno može da posluži za ocjenu stepena potpunosti odigravanja redoks-reakcija,

kao i za izračunavanje minimalne potencijalne razlike dvije polureakcije, za uspješno odvijanje ukupne

redoks-reakcije.

2.19. Reakcije sa izmjenjivačima jona

Pod reakcijama sa izmjenjivačima jona podrazumijevamo reverzibilne procese u kojima se joni istog

predznaka izmjenjuju između jedne čvrste nerastvorene supstance i rastvora. Da bi ovakva izmjena bila

moguća, čvrsta supstanca mora sadržavati jone koje može izmjenjivati sa rastvorom, a da bi izmjena

proticala dovoljno brzo i dovoljno kvantitativno čvrsta supstanca mora imati otvorenu propusnu strukturu

kroz koju joni i molekuli rastvarača mogu difundirati. Ovakve čvrste supstance koje sadrže jone jedne

određene vrste koji se mogu reverzibilno izmjenjivati s drugim jonima iz rastvora nazivamo

izmjenjivačima jona. Supstance koje posjeduju jonoizmjenjivačke osobine su gline i huminske kiseline

tla. U analitičkom radu se primjenjuju sintetički organski jonizmjenjivači, poznati kao „smola“.

Upoređene sa prirodnim jonoizmjenjivačima, sintetičke smole su superiornije, jer posjeduju bolje osobine

u pogledu mehaničke čvrstine, hemijske stabilnosti, izmjenjivačkog kapaciteta i brzine izmjene jona.

3. KVALITATIVNA HEMIJSKA ANALIZA

3.1. Podjela kvalitativne hemijske analize

Kvalitativna hemijska analiza se bavi određivanjem komponenti od kojih je sastavljen ispitivani

uzorak. Može se podijeliti na:

1. potpunu (kompletnu) – ispitivanje svih komponenti,

2. djelimičnu (parcijalnu) – ispitivanje nekoliko komponenti.

Prema komponentama koje se dokazuju, kvalitativna analiza se može podjeliti na:

1. elementarnu – određuju se elementi od kojih je uzorak igrađen (K, Ca, Mn, Cu, itd.),

2. funkcionalnu – određuju se prisutne funkcionalne grupe u uzorku (-OH, -COOH, -CHO, itd.),

3. molekularnu – određuje se potpuni sastav jedinjenja (CaCO3, H2SO4, itd.).

Zbog postojanja dvije velike skupine jedinjenja koja se među sobom razlikuju, hemijsku kvalitativnu

analizu možemo podjeliti na:

1. organsku kvalitativnu analizu,

2. anorgansku kvalitativnu analizu.

Princip utvrđivanja kvalitativnog sastava ispitivanog uzorka bazira na različitim hemijskim i fizičkim

svojstvima komponenti od kojih je izgrađen.

3.2. Definisati analitičku reakciju i analitički reagens

Hemijske reakcije koje se primjenjuju za dokazivanje prisutnih komponenti nazivamo analitičkim

reakcijama, a dodavane supstance (poznatog sastava) sa kojima dolazi do reakcije sa komponentama

ispitivanog uzorka, nazivamo reagensima. Analitičke reakcije se odlikuju sljedećim svojstvima:

1. osjetljivost – minimalna količina tvari koja se može dokazati,

2. specifičnost – u datim uslovima reakcija je karakteristična samo za posmatrani jon ili molekul i

može se dokazati u prisustvu drugih supstanci.

a imamo selektivne reakcije koje su karakteristične za skupinu jona sa sličnim (bliskim) svojstvima i

grupne analitičke reakcije kod kojih sa nekim primjenjenim reagensom reaguje veća skupina jona.

Reagensi mogu biti: osjetljivi, specifični, selektivni i grupni.

3.3. Sistematska kvalitativna anorganska analiza

Kako za većinu jona ne postoje specifične analitičke reakcije za njihovo dokazivanje, skoro uvijek se

primjenjuje sistematska kvalitativna analiza ispitivanih uzoraka. Ona se sastoji od sljedećih faza:

1. prethodna ispitivanja (definisanje izgleda, boje i mirisa, žarenje u staklenoj cjevčici, ispitivanje

bojenja plamena, žarenje sa Na2CO3 na ugljenu, ispitivanje pomoću boraksove i fosforne đinđuve u

13

oksidacionom i redukcionom plamenu, ispitivanje pomoću razblažene H2SO4, ispitivanje pomoću

koncentrovane H2SO4, ispitivanje rastvorljivosti i potpuno razlaganje),

2. analiza katjona u rastvoru (najpogodnija je tzv. Hidrogen-Sulfidna-metoda, koja se ogleda u

razdvajanju katjona u šest analitičkih grupa),

3. analiza anjona u rastvoru (olakšava se izvjesnim grupnim reagensima, koji omogućavaju

klasifikaciju i odvajanje anjona u manji ili veći broj arbitrarnih grupa, u kojima se pojedini anjoni

posebno dokazuju karakterističnim reakcijama).

3.4. Rastvaranje ispitivanog uzorka

Većina analitičkih reakcija se izvodi u rastvorima, pa kako je većina anorganskih uzoraka u čvrstom

agregatnom stanju, oni se moraju prethodno rastvoriti. Rastvorljivost se ispituje redom na hladno i toplo

u vodi, a zatim u mineralnim kiselinama, prvo neoksidirajućim pa oksidirajućim. Najprije se rastvaranje

vrši u razblaženim, a zatim koncentrovanim kiselinama, takođe prvo na hladno pa na toplo. Često se

koriste i smjese kiselina kao što je HCl : HNO3 = 1 : 3 tzv. „zlatotopka“ ili „carska voda“. Mnogi

anorganski uzorci se u potpunosti ne otapaju u kiselinama. Zaostali nerastvoreni dio uzorka se raščinjava

taljenjem u Pt-lončiću sa anhidrovanim Na2CO3 ili smjesom Na2CO3 i K2CO3 ili taljenjem u Ni-lončiću

sa NaOH ili KOH. Nastale taljevine se zatim iznova rastvaraju u vodi ili nekoj mineralnoj kiselini.

4. KVANTITATIVNA HEMIJSKA ANALIZA

4.1. Koraci kvantitativne hemijske analize

Kvantitativne analize ima zadatak da odredi sadržaj pojedinih komponenti u nekom uzorku. U osnovi

kvantitativne analize je mjerenje neke fizičke veličine (mase, volumena, provodljivosti, ekstinkcije,

transmisije) koja je poznatom funkcionalnom zavisnošću vezana s masom komponente koja se određuje.

Koraci su:

1. uzimanje uzoraka (uzeti uzorak treba da bude „reprezentativan“, što znači da treba da karakteriše

ispitivani materijal kao cjelinu. Operacija uzimanja uzorka može se podijeliti u tri glavna stupnja:

a) uzimanje „primarnog uzorka“(primarni uzorak se dobija usrednjenjem velikog broja

pojedinačnih proba ili inkremenata uzetih od ispitivanog materijala sa raznih mjesta i iz

različitih slojeva po dubini, na potpuno slučajan način, tj. tako da svaki dio cjeline ima istu

vjerovatnoću da bude uključen u uzorak. Ako je materijal nehomogen, za primarni uzorak se

moraju uzimati čestice različitih dimenzija, od najkrupnijih komada do najfinijeg praha. Što je

ispitivani materijal više heterogen, broj inkremenata mora biti veći pa će i količina primarnog

uzorka biti veća. Za jako heterogene materijale masa primarnog uzorka može iznositi 1/100-ti,

pa čak i 1/50-ti dio ukupne mase materijala i može dostizati nekoliko desetina pa čak i stotina

kilograma. Od velikih količina rastresitog materijala uzorak je najbolje uzimati kada je materijal

u pokretu-najbolje pri vertikalnom padu, kod istovara iz transportnih sredstava i sl.-. Prilikom

analize kompaktnih materijala ili metala uzorci se uzimaju bušenjem sa raznih mjesta i sa raznih

dubina.),

b) smanjenje veličine primarnog uzorka na veličinu pogodnu za laboratorijski rad (da bi se

nakon uzimanja primarnog uzorka njegova veličina svela na veličinu dovoljnu za laboratorijski

rad, kod čvrstih nehomogenih materijala se mora istovremeno sa smanjivanjem veličine uzorka

smanjivati i veličina čestica u primarnom uzorku. Za tu svrhu postoji čitav niz uređaja za

drobljenje, mljevenje, miješanje i dijeljenje uzorka na jednake i sve manje dijelove. Ranije se

smanjivanje uzorka obično obavljalo pravljenjem zaravnjenih kupa materijala i njihovim tzv.

četvrtanjem. Postupak četvrtanja mora pratiti usitnjavanje materijala, tako da na kraju materijal

mora biti usitnjen toliko da u njemu ne bude čestica većih od 1-2 mm, od koga se najzad uzima

laboratorijski uzorak.),

c) priprema laboratorijskog uzorka za analizu (veličina laboratorijskog uzorka zavisi od broja i

veličine tzv. analitičkih uzoraka koji se moraju uzimati za pojedina određivanja, kao i za

ponovljena određivanja, tako da veličina laboratorijskog uzorka može iznositi i 15 - 30 g, pa i

do 1 kg. Laboratorijski uzorak se mora dobro homogenizirati. On se melje i sije kroz fina sita s

odgovarajućim razmjerama očica pri čemu se krupnije čestice koje zaostaju na situ vraćaju i

ponovo melju. Na kraju se uzorak usitnjava u fini prah u ahatnim avanima i čuva u dobro

zatvorenim staklenim ili plastičnim bocama da bi se zaštitio od uticaja svjetla, vlage, oksigena

14

ili ugljendioksida iz atmosfere, koji bi eventualno mogli dovesti do promjene njegovog sastava.

Prilikom uzimanja uzorka tečnosti mogućnost greške je vrlo mala, jer se tečnosti odlikuju

velikom homogenošću. Kod analiza tečnosti uzorak uzima kao srednja vrijednost pojedinačnih

proba uzetih na raznim mjestima i na raznim dubinama. Uzorci gasa uzimaju se usisavanjem

pomoću pipete sa dvije slavine ili se gas uvodi u odgovarajuću posudu uz istiskivanje vode ili

neke druge zaporne tečnosti kojom je posuda bila sasvim napunjena.).),

2. vaganje (mjerenje mase supstance uz primjenu analitičke vage predstavlja jednu od osnovnih i

najtačnijih operacija. Analitička vaga je poluga prve vrste s tačkom oslonca između tačaka

djelovanja sila. Tačka oslonca poluge jeste tačka u kojoj se brid centralne prizme oslanja na jednu

ravnu noseću površinu. Razlikujemo dva najčešća tipa analitičkih vaga. Kod vaga jednakih krakova

brid centralne prizme se nalazi tačno u sredini poluge, tako da su dužine dva kraka poluge l1 i l2

jednake. Kod vaga s jednim tasom dužine krakova poluge nisu međusobno jednake, tj. raspodjela

poluge oko tačke oslonca je nesimetrična. Kod oba tipa vaga, kada je poluga vaga u horizontalnom

položaju, momenti sila F1 i F2 na krakovima poluge su identični, a pošto je odnos između sile

(težine) i mase F = m * g, gdje je m - masa, a g - ubrzanje slobodnog pada, gornja relacija se može

pisati i kao m1 * l1 = m2 * l2.),

3. prevođenje uzoraka u rastvor (za rastvaranje se najčešće upotrebljavaju: voda-destilirana,

razblažene kiseline, njihove smjese, kao i smjese kiselina i oksidanasa i rastvori baza.),

4. odvajanje komponenti i

5. određivanje.

4.2. Provođenje rastvaranja u kvantitativnoj hemijske analize

Kod prevođenja uzoraka u rastvor treba voditi računa o nekoliko važnih momenata:

1. U odabranom sredstvu za rastvaranje uzorak treba da se rastvara potpuno, jer rastvaranje samo

jedne ili samo nekoliko komponenti uzorka i njihovo „izvlačenje“ ili „izlučivanje“ obično ne

dovodi do njihovog potpunog izdvajanja iz analiziranog uzorka.

2. Rastvarači ili sredstva upotrebljena za prevođenje uzoraka u rastvor treba da su vrlo čisti, naročito

kod analize komponenti prisutnih u malim količinama (analiza „tragova“). U takvim slučajevima

pri izboru rastvarača može biti presudna upravo njihova čistoća.

Za rastvaranje se najčešće upotrebljavaju:

1. Voda (destilirana),

2. Razblažene kiseline, njihove smjese, kao i smjese kiselina i oksidanasa i

3. Rastvori baza.

Ako se neki uzorak nepotpuno rastvara u tečnim reagensima ili se ne rastvara uopšte, za njegovo

prevođenje mora se primijeniti energičniji postupak kakav je taljenje, tj. proces kojim se uzorak uz

dodatak pogodnih čvrstih reagensa topi na visokoj temperaturi i tako prevodi u lahko rastvorljiva

jedinjenja u vodi ili u mineralnim kiselinama. Pošto su temperature raščinjenja visoke 300 – 1000°C

obično se mijenja i struktura analiziranog materijala.

5. HEMIJSKI SASTAV MINERALNIH VEZIVA

5.1. Navesti osnovna veziva u građevinarstvu

Pod vezivnim građevinskim materijalima podrazumijevamo prirodne ili vještačke materijale koji

zamiješani sa vodom obrazuju tijesto koje se nakon određenog vremena stvrdne i dobije čvrstoću kamena,

usljed fizičkih i hemijskih promjena. Prvo vezivo bila je glina, zatim kreč i gips, najvažniji-cement i

bitumen.

5.2. Navesti postupak dobijanja živog kreča

Po hemijskom sastavu to je CaO. Dobija se pečenjem krečnjaka, krede ili dolomita u jamastim pećima na

temperaturi od 1200 °C. Krečnjak ne smije sadržavati više od 10% primjesa jer se dobija živi kreč koji

ima hidraulična svojstva. Krečnjak se razlaže po jednačini:

CaCO3 ↔ CaO + CO2.

15

Iz 100 kg krečnjaka dobije se 45 – 50 kg živog kreča. Živi kreč se dijeli na:

-živi kreč u komadu,

-živi kreč u prahu.

Skladišti se u suhim i zatvorenim prostorima (silosi, kontejneri, papirnata ambalaža, PVC ambalaža...).

5.3. Opisati postupak dobijanja hidratisanog kreča

Hidratisani kreč se dobija gašenjem CaO sa količinom vode koja približno odgovara hemijski potrebnoj

vodi da sve čestice budu ugašene. Mješanjem se odvija reakcija:

CaO + H2O ↔ Ca(OH)2.

Postupak gašenja se izvodi u hidratorima. Takav kreč više nije opasan i u vidu je finog bijelog praha, koji

se pakuje u vreće.

5.4. Načini proizvodnje gipsa

-Prvi način proizvodnje: pečenjem prirodnog gipsanog kamena u pećima.

Obrada gipsanog kamena koji se kao takav pojavljuje u prirodi (hemijska oznaka: CaSO4 x 2H2O) odvija

se u velikim tehničkim pogonima. Sirovi gipsani kamen iz prirode usitnjava se i melje, a zatim stavlja u

peć. Na ovaj način – pečenjem – djelomično ili potpuno sagorijevaju kristali vode koji se nalaze u

strukturi prirodnog gipsa. Obzirom na visinu temperature na kojoj se gipsani materijal u peći obrađuje

moguće je proizvesti vrste gipsa koje se mogu koristiti u različitim područjima.

-Drugi način proizvodnje: kao nus – proizvod sagorijevanja ugljena u elektranama na ugljen.

Na ovaj način gips nastaje kao posljedica određenih hemijskih reakcija tokom kontakta između plina koji

se oslobađa tokom sagorijevanja ugljena i otopine vapnenca ili vapnenačkog mlijeka. Tokom

sagorijevanja ugljena oslobađa se određeni plin – sumporni dioksid (SO2) – a kako bi se spriječilo

njegovo izravno dospijevanje u atmosferu on se u prostorima elektrane sadržava i njemu se onda dodaje

suspenzija vepnenca (CaCO3) ili vapnenačkog mlijeka (Ca(OH)2) – u pravilu finim prskanjem iz

mlaznica. Kao posljedica hemijske reakcije kalcijev karbonat na sebe veže sumporni dioksid koji je u

sastavu oslobođenog plina koji onda ponovo oksidira u kontaktu s kisikom iz zraka u dihidrat kalcijum-

sulfata. Tokom ovog postupka formiraju se gipsani kristali veličine od oko 0,03 – 0,07 mm. Naknadnim

pranjem i filtriranjem dobijemo finalni proizvod – gips visoke finoće.

5.5. Navesti osnovnu podjelu građevinskog gipsa

1. Štuk-gips: dobija se od sirovog gipsa na temperaturi t = 135–200 °C i mora sadržavati 70% CaSO4 x

0,5H2O,

2. Alabaster gips: čisti bijeli fino mljeveni Štuk-gips,

3. Modelarski gips: peče se sirovi gips 90% čistoće isto kao i Štuk-gips, a od njega razlikuje po finoći

zrna, vremenu vezivanja i čvrstoći,

4. Malterski gips: sadrži 70% poluhidrata i 30% anhidrida,

5. Estrih-gips: dobija se od sirovog gipsa na temperaturi t = 900–1100 °C, sadrži samo CaSO4, CaO i

malo primjesa.

5.6. Navesti dobra svojstva gipsa kao veziva u građevinarstvu

Svojstva gipsa kao veziva u građevinarstvu su:

1. kratko vrijeme i zdrav način gradnje,

2. visoka čvrstoća i dobra toplinska provodljivost,

3. sloboda oblikovanja,

4. postojanost,

5. mogućnost brzog korištenja nakon postavljanja i

6. postavljanje na velike površine bez fugiranja.

16

5.7. Navesti postupak dobijanja sirovog cementnog brašna

-Sirovine za proizvodnju cementa dobivaju se u kamenolomima. Nakon vađenja veliki komadi sirovina se

prevoze do pogona za mljevenje. Zdrobljeni i usitnjeni materijal se transportnim trakama prevozi u

prostorije cementare, gdje se skladišti u posebnim bazenima i na kraju homogenizira. Sirovi usitnjeni

materijal miješa se s odgovarajućim dodacima kako bismo dobili željenu vrstu cementa. Ovako

pripremljena smjesa usitnjava se do najfinijeg materijala takozvanog „cementnog brašna“. Paralelno s

procesom usitnjavanja i doziranja cementno se brašno suši. Nakon miješanja i sušenja dobivena smjesa

prolazi postupak dodatne homogenizacije u silosima cementare. Obrada cementnog brašna nastavlja se u

pećima na visokoj temperaturi oko 1450 °C. U pećima zahvaljujući hemijskim promjenama, takozvanoj

sinterizaciji, nastaje novi proizvod: klinker cement. Nakon toga cementni materijal dospijeva u prostor

tj. „mlin“ za valjanje odnosno usitnjavanje cementa. U ovom mlinu cementnom materijalu dodaje se gips

i anhidrid – a po potrebi odnosno u zavisnosti kakav cement želimo i drugi dodaci. Po izlasku iz mlina

cementni materijal je fino usitnjen i obogaćen određenim dodacima. On se tada s obzirom na različite

vrste i klase čvrstoće skladišti u odvojenim silosima a odavde se u pravilu dalje transportira preko

različitih terminala cestovnim i željezničkim putevima ili se tovari i transportira brodovima.

-Sirovina za dobivanje sirovog cementnog brašna naprije se suši, a zatim se melje u posebnom mlinu. Na

ovaj način dobivamo sirovo cementno brašno kojem se prema potrebi mogu dodavati sredstva za dodatnu

korekciju. Dobro promiješano i korigirano cementno brašno skladišti se u posebnom silosu i priprema za

obradu na visokim temperaturama. Štetni i otpadni plinovi koji se formiraju tokom obrade pročišćavaju se

u posebnom elektro-uređaju. Cementni klinker koji se ohladio melje se u okruglom ili cjevastom mlinu

skupa s gipsom i dodacima cementnom brašnu kao što su leteći pepeo ili granulirana troska. Iz silosa za

skladištenje cementno brašno dospijeva do prostora za izmjenu topline. Obrađuje se na temperaturi od

800 – 900 °C. Iz ovog prostora cementni materijal dospijeva do cjevaste peći, gdje toplina dostiže

temperaturu od 1200 °C i na taj način cementni materijal poprima kašastu konzistenciju. Na temperaturi

od oko 1450 °C klinker se vadi iz peći, brzo hladi i zatim propisno skladišti.

5.8. Navesti podjelu cementa

Obzirom na tehnička svojstva kao i na zahtjeve koji se odnose na krajnju namjenu razlikujemo sljedeće

vrste cementa:

a) cement opće namjene,

b) cement sa zgurom niskih početnih čvrstoća,

c) cement opće namjene niske toplinske hidratacije,

d) posebni cement vrlo niske toplinske hidratacije,

e) bijeli cement,

f) sulfatno otporni cement i

g) aluminatni cement.

Cement bismo mogli podijeliti i s obzirom na neke generalne norme (udio dodatnih sastojaka u ukupnom

sastavu pojedine vrste cementa) na:

1. Portland cement: osim klinkera portland cementa ova vrsta može sadržavati najviše do 5%

dodatnih sastojaka kao što su granulirana troska, leteći pepeo, vapnenac ili smjesu ovih dodataka,

2. Kompozitni portland cement: smije sadržavati između 6 i 35% drugih sastojaka. Dodatni sastojci

koji se koriste su: -granulirana troska

-silikatni/vapnenac bogat letećim pepelom

-mikroslika (6 – 10%)

-vapnenac i

-smjesa ovih sastojaka.

3. Metalurški cement: može sadržavati od 36 do 80% granulirane troske.

5.9. Navesti osnovne karakteristike kamena granita

Granit je široko raspostranjena vrsta kamena koja se može naći u predjelima kontinentalnog dijela

Zemljine kore i koja se površinski iskorištava. Spada u vrstu dubinske eruptivne stijene koja posjeduje

masivnu, grubu i kristaliziranu strukturu. Sastoji se od minerala glinenca (20% - 40% npr. biotit ili

muskovit), plagioklasa, tinjca i kvarcnog kamena. Odlikuje ga izrazita tvrdoća i čvrstoća njegove

17

strukture. Granitni elementi otporni su na vanjske vremenske utjecaje, otporni su na niske remperature i

smrzavanje kao i na uticaj kiselina. Granitni kamen posjeduje srednje do najviše grubu zrnastu strukturu.

Najčešće su boje granita svijetlo siva i žućkasti tonovi. Lahko se polira, brusi i daljnje obrađuje. Može se

paliti, mlaznicama obrađivati i rezati.

5.10. Osnovne karakteristike kvarca

Kvarc ili kremen (SiO2) čini vrlo važan dio našeg života, a u našem okolišu možemo ga svuda pronaći.

Koristi se u proizvodnji lijevanih metala, ulja, u farmaceutskoj industriji, u području medicine ili

industriji ukrasnih proizvoda, pa i papir u svom sastavu sadrži kvarc. Sve što svakodnevno oko nas

dodirujemo ili sadrži kvarc ili se proizvodi, obrađuje ili pokreće pomoću kvarca: niti jedan drugi materijal

nema tako svestranu primjenu, niti jedan drugi materijal nije tako fleksibilan, niti jedan nema tako svijetlu

budućnost kao kvarc. Kvarc je drugi po redu mineral koji se pojavljuje u prirodi i sam čini 12% Zemljine

kore. Pojavljuje se ili u čistom obliku ili zajedno s drugim elementima kao silikat. 90% svih minerala

sadržava više od 0,1% kvarca, a mnogi minerali sadrže 30% i više udjela kvarca.

5.11. Osnovne karakteristike pijeska i šljunka

U vodenim masama mnogih rijeka nalaze se velike količine grubog i otopljenog pješčanog materijala koji

se s obzirom na stalne promjene toka i količine vode u rijeci taloži u tipičnim sedimentnim slojevima, a

ove naslage se iskorištavaju i poznate su kao šljunčare i iskopi pijeska. Prvi korak je dobivanje smjese

sirovog pijeska/šljunka iz tla. Sirovine se pomoću lopatica na posebnim strojevima vade iz suhog iskopa

ili iskopa pod vodom. Sirovine se vade pomoću:

1. plutajućim hvataljkama- na dno se na debelim čeličnim žicama spuštaju hvataljke, zatim se one

hidraulički ili mehanički zatvaraju i onda se podižu na površinu. Moguće je dosegnuti vrlo visoke

dubine od više 10-aka metara,

2. plutajućim grabilicama- koriste se na mjestima na kojima se naslage pijeska/šljunka ne nalaze na

velikim dubinama. Grabilice su na ovim strojevima tako posložene da čine jedan lanac i pokreću se

kao na pokretnoj traci,

3. usisnih pumpa- postupak vađenja pijeska/šljunka kad se radi o dubinama do 30 metara. Usisne

pumpe usisavaju smjesu pijeska, šljunka i vode s dna.

Postoje dva načina transportiranja sirovog pješčanog i šljunčanog materijala i to:

-pomoću plutajućih transportnih vrpca i

-posebnim teretnim strojevima za prevoz pijeska/šljunka direktno do pogona za obradu.

U pogonima za obradu ispire se smjesa pijeska/šljunka, čisti se od primjesa (drvo, ilovača i glina), sortira

se u različite frakcije i različite veličine zrna i tek se tada transportira do skladišta kako bi bila dostupna

za potrebe tržišta. Onaj šljunak koji je zbog svojih dimenzija pregrub za tržište moguće je usitnjavati

pomoću drobilica. Zdrobljeni materijal tada se ponovo sortira, odnosno formiraju se pojedine frakcije

različitih veličina zrna ili se obrađuju u standardnom postupku obrade.

5.12. Osnovne karakteristike betona

Zahvaljujući njegovoj varijabilnosti u procesu obrade ali i oblikovanju njegova sastava, beton je

univerzalno primjenjivo građevno sredstvo koje ispunjava ekološke kriterije, kao što ispunjava i standarde

i potrebe za ekonomski i financijski prihvatljivom gradnjom. Karakteristike betona su:

-komfor i sigurnost,

-postojanost,

-otpornost na vatru,

-akumulacija energije,

-zvučna izolacija i dobre termičke osobine,

-oblikovna sloboda.

Prednosti gotovih montažnih elemenata su:

-brzina i visoka kvaliteta,

-mogućnost gradnje neovisno o vremenskim prilikama,

-proces od planiranja do proizvodnje odvija se „pod jednim krovom“,

-potencijalne pogreške i nesporazumi su eliminisani u samom početku,

18

-gradnja se odvija brzo i precizno s uštedom vremena i do 70%,

-jednostavna gradnja,

-može se nanijeti i odgovarajuća boja,

-ekološki savršeno rješenje kad je riječ o odvodnim cijevima,

-visoko otporni beton kojeg odlikuje postojana kvaliteta i neosjetljivost na otpadne vode i utjecaje

na snažne hemijske reakcije.

Obzirom na vrlo visoke standarde suvremene gradnje svaki beton prije upotrebe zahtijeva određenu

provjeru kvaliteta koja poprilično stoji i vremena i novaca.

5.13. Navesti sastav betona

-Beton je plastičan građevni materijal kojem se tokom pripreme dodaju granulati (sastojci) i čija je

unutrašnja i vanjska struktura zahvaljujući određenom vezivu (vezivno sredstvo) trajno povezana i čvrsta.

Moguće ga je pripravljati koristeći se različitim vezivima: cement (+ voda), bitumen (za asfaltni beton)

ili umjetni materijal (polimerni beton). Cementni beton pripravlja se od cementa, vode i drugih granulata

(šljunak, pijesak ili drugi lagani materijali), a mogu se dodavati i drugi sastojci u zavisnosti od toga kakve

tačno karakteristike betona želimo postići. Vezivo koje tako usko i čvrsto povezuje sve sastojke nazivamo

cementnim ljepilom a ono je sastavljeno od vode i cementa. Očvrsne i na zraku i u vodi i trajno veže sve

sastavne materijale betona.

-Sastav betona čine: voda, vezivo (sastavljeno od vode i cementa), granulati (šljunak, pijesak i drugi-

zavisno od karakteristika) i ispuna.

6. HEMIJSKA KOROZIJA BETONA

6.1. Objasniti djelovanje prašine kao uzroka korozije betona

Prašina se djelomično pojavljuje u vrlo visokim koncentracijama, oslobađa se oko 45 tona prašine

mjesečno na 1 km2 u atmosferi i područjima industrijskih zemalja. Na stvorenu prašinu često se adsorbuju

(„prilijepe“) spojevi koji izazivaju koroziju, kao što su metalni oksidi, soli-(NH3)2SO4 ili mikroorganizmi.

Stepen zagađenosti atmosfere presudan je činilac koji definira količinu klica u zraku. Stoga možemo reći

da betonski objekti u gradskim područjima u kojima je koncentracija prašine u granicama od oko 2 mg po

m3 zasigurno su manje ugroženi od korozije od onih objekata u području industrijske atmosfere u kojima

se koncentracija prašine kreće oko 1000 mg/m3.

6.2. Objasniti djelovanje SO2 na koroziju betona

Sumporni dioksid (SO2) predstavlja najvažniji korozivni element u sastavu atmosfere. On se u pravilu

formira kao rezultat izgaranja ugljena, nafte i savremenih pogonskih goriva.

SO2 + NO2 → SO3 + NO

SO3 + H2O → H2SO4

Visoki udio oštećenja korozije, od oko 80 do 90 % otpada na koroziju koja je prisutna u atmosferi –

uglavnom sačinjava sumporni dioksid. Koncentracije SO2 u industrijskim područjima su vrlo visoke, a sa

udaljenošću od takvih područja one opadaju. Sumporni dioksid koji se nalazi u plinovima oslobođenim

tokom izgaranja skupa s vodom stvara kiselinu (H2SO4 ili H2SO3). Ova se kiselina pojavljuje u hemijskim

proizvodima, otpadnim vodama i običnoj vodi. Kiselina skupa sa kalcijevim hidroksidom stvara kalcijev

sulfat (gips).

Ca(OH)2 + H2SO4 → CaSO4 + 2H2O

6.3. Objasniti mikrobiološku koroziju betona

Mikrobiološka korozija predstavlja ponašanje betona i željeza pod djelovanjem mikroorganizama.

Bakterije, gljivice, alge, lišajevi ili sitne praživotinjice mogu gotovo sve prirodne i industrijske proizvode

napasti, oštetiti i razložiti. Energija koja se pri tome stvara troši se za izgradnju staničnog tkiva.

Mikroorganizmi napadaju različite materijale. Za njihov razvoj potrebni su određeni životni uslovi, kao

što je: povoljna pH – vrijednost okoliša, određena temperatura, aerobni i anaerobni milje. Mjesto koje

mikroorganizmi napadaju istovremeno im predstavlja životni i hranidbeni okoliš. Napadaju direktno

(čisto mehaničko djelovanje na metal) ili indirektno (predstavlja lučenje i izmjenu tvari i proizvode

19

razgradnje mikroorganizama – mogu se stvoriti agresivni plinovi, kiseline...). Porozni beton je izloženiji

štetnom uticaju od betona koji je po svom sastavu gušći. Na nekim mjestima pH – vrijednosti oko 4

moguće je izvršiti „pH – šok“ i tako usporiti ili uništiti kulturu mikroorganizama. Druga mogućnost je

stvaranje određene odbojne zone koja ima pH – vrijednost od 12,6.

7. HIDROSFERA

7.1. Opisati veliko i malo kruženje vode u prirodi

Voda mora i okeana, kopna i atmosfere se pod uticajem toplotne energije Sunca i Zemljine teže nalazi u

stalnom kruženju. Isparavanjem vode sa površine Zemlje obrazuje se atmosferska voda u obliku vodene

pare. Pošto se ohladi u gornjim slojevima atmosfere vodena para se kondenzuje uz formiranje sitnih

kapljica vode ili kristala leda, koji se pod djelovanjem Zemljine teže vraćaju na Zemlju u vidu

atmosferskih padavina. Isparavajući sa površina mora i okeana i vraćajući se u vidu padavina na njihovu

površinu voda ostvaruje malo kruženje u prirodi. U slučaju kad padavine dospiju na površinu kopna,

jedan dio dospijeva u rijeke i jezera, a veći dio filtracijom kroz tlo obogaćujući se mineralnim i organskim

tvarima obrazuje podzemne vode. Oticanjem, površinske vode također dospijevaju u rijeke i tako se

vraćaju u mora i okeane. Tako se zatvara veliko kruženje vode. Pri opisanim procesima ukupna količina

vode na Zemlji ostaje stalna. Procjenjuje se da se voda (para) atmosfere obnavlja svakih 10 dana, riječne

vode u prosjeku svakih 11 dana, a vlaga tla se obnavlja godišnje.

7.2. Svojstva vode

Voda je jedna od najjednostavnijih i najrasprostranjenijih tvari u prirodi čija su fizička i hemijska svojstva

poznata čovjeku. Ima bitnu ulogu za održavanje života na planeti Zemlji.

-Gustina vode: kod većine tekućina sa porastom temperature opada njihova gustina, a kod vode gustina

raste do max na +4,0° C, a tada opada. Tako čvrsta voda-led pliva po površini tečne faze.

Granični sloj između tople i hladne zone se naziva termoklina.

-Polarnost vode: molekula vode je vrlo polarna (zbog kovalentne veze). U njoj se otapaju jonski i

polarno-kovalentni spojevi. Voda posjeduje veliku dielektričnu konstantu vrijednosti od D =

80. Hranljive tvari se vodom lahko prevode u rastvorne forme.

-Površinska napetost vode: zbog vodikove veze među molekulama vode one su čvrsto vezane među

sobom, pa je teško probiti površinu tečne vode. Površinska napetost se ogleda u kapilarnosti

vode. U kapilarama malog prečnika voda se penje prema gore biljnim uskim sudovima. Voda

se u tlu zadržava u malim pukotinama između čestica tla i to je rezervna voda.

-Termalno svojstvo vode: voda posjeduje veliki toplotni kapacitet 75,5 J/mol K što omogućava

akumulaciju te količine toplote uz minimalnu promjenu temperature. Voda posjeduje i veliku

termalnu provodljivost što omogućava brz prelaz toplote sa ili na susjedne tvari. Visoka

vrijednost toplote topljenja 6,0 kJ/mol i toplote isparavanja 44,1kJ/mol je posljedica

strukturnih svojstava leda odnosno tečne vode, za što je odgovorna vodikova veza.

7.3. Navesti fizikalne pokazatelje kvaliteta vode

Fizikalni pokazatelji se relativno brzo i lahko određuju i služe za grubu ocjenu kvaliteta vode.

-Temperatura: ovaj parametar je bitan i za niz drugih određivanja (zasićenje vode rastvorenim kisikom,

biološka aktivnost, alkaliteti, salinitet vode...). Porast temperature vode iznad normale indicira prisustvo

industrijskih otpadnih voda, a pad temperature vode indicira prisustvo izvora dubinske podzemne vode.

Temperatura vode je bitna za njeno prečišćavanje. Glavne negativne posljedice porasta temperature

prirodnih voda su:

1. Povećanje brzine hemijskih reakcija

2. Opadanje rastvorljivosti važnih plinova (O2)

3. Ubrzavaju se relacije metabolizma vodenih organizama →veća potrošnja O2→ugibaju živi

organizmi

4. Općenito se povećava toksičnost metala.

Korisni efekti povećanja temperature prirodnih voda su:

1. Opadanje gustine i viskoznosti vode

20

2. Povećana isparljivost vode

3. Suspendovane tvari se lakše i brže talože

4. Ako količina rastvorenog O2 nije znatnije smanjena ubrzava se rast i razvoj vodenog svijeta,

posebno u velikim vodenim bazenima.

-Miris i ukus vode: miris vode potiče od isparljivih tvari, određuje se pri uzorkovanju vode i uz

zagrijavanje. Na osnovu mirisa vode određuje se:

1. Pogodnost vode za piće

2. Estetska vrijednost vode

3. Rekreaciona vrijednost vode.

Miris vode uzrokuje većina u njoj rastvorenih organskih i anorganskih tvari. Određivanje ukusa vode je

jednostavnije jer se ukus vode dijeli na nekoliko jasno definisanih kategorija: slatko, slano, kiselo i gorko.

-Boja vode: čista voda je bezbojna, a u debelom sloju poprima plavičastu boju. Istinska boja vode potiče

od otopljenih otpadnih tvari u njoj i određuje se na filtratu. Boja vode se određuje vizuelno

upoređivanjem boje uzorka sa rastvorima neke tvari tačno definisane koncentracije i najčešće se koristi

metoda sa platinum-kobalta. Intenzitet se označava kao: bez boje, slabo obojeno, obojeno i jako obojeno.

Voda za piće mora biti bezbojna kao i voda za mnoge industrije koje se koriste kao sirovina direktno u

procesu proizvodnje.

-Mutnoća vode: mutna voda je nepogodna za piće i mnoge industrije. Koloidno rastvorene i organske i

anorganske tvari daju vodi mutnoću. Zamućenje vode može biti prirodno od nanosa gline, pijeska i mulja

poslije velikih kiša ili vještačko od ulijevanja neprečišćenih gradskih i industrijskih otpadnih voda.

Metode za određivanje mutnoće se temelje na mjerenju intenziteta raspršenog svjetla u odnosu na neku

standardnu referentnu suspenziju.

-Rezidualne čvrste tvari u vodi (isparni ostatak): količina tvari koja zaostane nakon isparavanja vode

nazivamo ukupni rezidualni ostatak (ukupni isparni ostatak). Određuje se isparavanjem definisanog

volumena homogeniziranog uzorka vode (100 cm3), uz umjereno zagrijavanje. Ostatak nakon isparavanja

se suši na 105°C do konstantne mase.

-Transparentnost vode: pokazatelj kvaliteta vode blisko povezan sa bojom vode i ukupnim isparnim

ostatkom. Može se mjeriti instrumentacijski preko spektralne karakteristike vode. Na vrijednost

transparentnosti vode utiče: koncentracija rastvorenih tvari, suspendiranih tvari i apsorpciona svojstva

vode. Vrijednost transparentnosti se kreće od nekoliko cm u mutnim vodama do 40 m u veoma čistim i

bistrim vodama.

-Provodljivost vode: zbog prisustva jona u vodi, voda posjeduje svojstvo provođenja električne energije,

što nazivamo provodljivost. Mjerenje se vrši mjerenjem otpora između dvije elektrode zaronjene u uzorak

vode na definisanoj udaljenosti, a najčešće 1 cm. Provodljivost direktno ovisi od koncentracije otopljenih

tvari.

7.4. Navesti hemijske pokazatelje kvaliteta vode

Hemijski pokazatelji kvaliteta vode su generalno specifičniji i korisniji za trenutnu procjenu kvaliteta

vode od fizikalnih pokazatelja. Postoji veliki broj hemijskih parametara za vodu, ali je poželjno prvo

odrediti opće hemijske pokazatelje koji se odnose na otopljene tvari u vodi. Hemijsko ispitivanje se

sastoji iz određivanja: pH vrijednosti, alkaliteta, aciditeta, slobodne ugljične kiseline, prolazne i ukupne

tvrdoće, hlorida, aktivnog hlora, fluorida, sulfata, nitrita, nitrata, amonijum-jona, albuminoidnog azota,

kalcijuma, magnezijuma, željeza, mangana, biohemijske potrošnje kisika poslije pet dana (BPK),

organske tvari-utroška kalijum-permanganata i relativne stabilnosti. Kod industrijskih otpadnih voda

određuju se oni sastojci koji su karakteristični za dotičnu industriju (fenol, ulja i masti, deterdženti, hrom,

bakar itd.).

7.5. Navesti biološke pokazatelje kvaliteta vode

Biološki pokazatelji predstavljaju pouzdan način za određivanje karaktera i stepena zagađenja vode i oni

određuju da li je zagađenje trajno ili prolazno. Za tu svrhu se vrše bakteriološka i saprobiološka

ispitivanja.

-Bakteriološka ispitivanja: se sastoje u određivanju gustine koliformnih bakterija u ispitivanom uzorku

vode. Te bakterije potiču iz crijeva toplokrvnih životinja i služe kao indikator prisustva fekalnih tvari u

vodi. Sa stanovišta sigurnosti vode za piće sigurnije je ispitati sadržaj patogenih bakterija ali to zahtijeva

21

veće količine uzorka vode i duže vrijeme ispitivanja. Metode bakteriološkog ispitivanja vode su

definisane važećim Pravilnicima o ispitivanju vode:

-princip metode se sastoji u brojanju bakterije Ecsherichie colli. Svaka koliformna klica će na

hranljivoj podlozi rasti stvarajući na kraju koloniju bakterija.

-metoda diska (malog filter papira) koji se namoči ili se preko njega isfiltrira definisan volumen vode i

zatim se disk stavi na hranljivu podlogu u Petrijevu ploču i inkubira. Metoda je reproducibilna i brza.

-Saprobiološko ispitivanje se vrši da bi se dobila potpunija slika stvarnog zagađenja vode. Izvjesne biljke

i životinje služe kao indikatori zagađenja jer rastu i žive tamo gdje truhnu organske tvari. Određivanje

njihovog broja i učestalosti njihovog javljanja predstavlja osnovu saprobiološkog određivanja kvaliteta

voda. Kao indikatori zagađenja trebaju se uzimati kosmopolitski životni oblici kako bi saprobiološka

metoda bila univerzalno primjenljiva (pastrmka ili neka vrsta ježeva).

Biomonitoring vode: drugi sistem biološkog ispitivanja kvaliteta voda (alternativan saprobiološkom)

sastoji se (posebno kod otpadnih voda) u korištenju bioloških organizama koji indiciraju prisustvo

hemijskih polutanata u eluentu u odnosu na zdrave kontrolne organizme.

Biološka ispitivanja kvaliteta voda putem biomonitoriranja po složenosti i brzini se dijele na:

1. A-novi →najbrža i najjednostavnija ispitivanja daju rezultate za 1 – 2 sata, mjeri se samo neki

pokazatelj aktivnosti ispitivanih organizama u zagađenoj vodi

2. B-nivo →ispitivanja traju više dana i provode se statički u zatvorenim sistemima pod konrolisanim

uslovima, ispituju se latentne doze pojedinih polutanata na odabranim organizmima

3. C-nivo →ispitivanja traju najduže, sedmicu pa do godine. Najteža su za izvedbu i interpretaciju

dobivenih rezultata. Ovaj nivo ispitivanja je pak najvjerodostojniji, jer blisko simulira vodu

vodoprijemnika.

7.6. Navesti protokol uzorkovanja vode

Mora se uzorkovati reprezentativan uzorak, a to znači da u svom cjelokupnom sastavu i po svim

parametrima odgovara mediju kojeg ispitujemo (vodovodna voda, potok, jezero, otpadna voda, ...).

Uzorci se ne smiju kontaminitati drugim tvarima, ne smiju se dozvoliti gubici na pojedine parametre,

posebno volatilne komponente. Priprema za uzorkovanje podrazumijeva utvrđivanje sljedećeg:

1. Broja i vrsta analiza koje na uzorku vode želimo ispitivati

2. Analitičke tehnike pripreme i mjerenja pojedinih parametara

3. Vrsta posuda, materijal (staklo ili polietilen) i broj za uzorkovanje

4. Okvirni način uzorkovanja

5. Način transporta i čuvanja uzoraka vode

Program uzorkovanja podrazumijeva utvrđivanje:

1. Vrijeme uzorkovanja (sezonu –godišnje doba)

2. Frekvenciju uzorkovanja (sezonsko, sedmično, dnevno

3. Lokacija uzorkovanja, pristupačna i vidna (rijeka u sredini nikako uz obalu)

4. Broj i volumen uzoraka (broj uzoraka mora biti najmanje dupli)

5. Čuvanje uzoraka do početka analize mora biti adekvatno da ne dođe do gubitka analita, posebno

lahko volatilnih.

-Voda za analizu NO3- se čuva na 4° C da bi se izbjegla biološka razgradnja.

Za analizu: -pesticida voda se čuva na tamnom i hladnom mjestu.

-metala uzorak vode se zakiseli sa HNO3 ili H3PO4.

-fenola uzorku vode se dodaje NaOH kako bi mu se smanjila volatilnost.

Posebnu pažnju treba obratiti na uzorke kod kojih se kani ispitivati:

1. NH3, uzorak zakiseliti da NH3 pređe u NH4+ oblik, manje volatilan

2. Hloroform, uzorkovati vodu u staklenu bocu i čuvati je u tami

3. Hg, u uzorak vode po litri dodati 2 ml 5 molova HCl, pH = 2

22

7.7. Opisati postupak primarnog prečišćavanja otpadnih voda

Primarno prečišćavanje je zasnovano na fizičko-hemijskim tehnikama i ima za cilj uklanjanje

suspendovanog materijala. To se ostvaruje procesima: procjeđivanja, usitnjavanja, koagulacije,

flokulacije i sedimentacije. Započinje preliminarnim procesima kojima se uklanjaju veći agregati,

plivajuće ili suspendovane čvrste tvari (grančice, krpe, ulja i masti, nafta). Nakon izbistravanja uklanja se

mulj, a voda odvodi u postrojenje za sekundarno prečišćavanje ili ako njega nema direktno u vodotok.

Propušta se voda preko metalnih mrežica različitog promjera gdje se zadržavaju plutajuće i suspendovane

tvari. Mogu se koristiti i mlinovi koji melju veće čvrste tvari u sitnije koje se naknadno sliježu u bazenu

za sedimentaciju. Mrežice mogu biti fiksirane ili pokretne, a sabiranje nakupljenog otpada ručno ili

automatsko. Nakon toga voda ulazi u bazene za izbistravanje gdje se vrši sedimentacija suspendovanih

čvrstih tvari. Koloidne čvrste tvari iz vode ne sedimentiraju dovoljno brzo. Proces sedimentacije se može

ubrzati aglomeracijom, tj. koagulacijom koloida dodatkom hemikalija. Voda se prije ispuštanja iz

sedimentacionog bazena hlorira, talog zgrušnjava i digerira anaerobnom fermentacijom. Primarnim

prečišćavanjem se ukloni 30 – 40 % ukupne BPK i oko 60 % suspendovane tvari.

7.8. Opisati postupak sekundarnog prečišćavanja otpadnih voda

Sekundarno prečišćavanje predstavlja biohemijsko uklanjanje organske tvari zaostale nakon primarnog

prečišćavanja. Uklanjanje preostale čvrste tvari vrši se ponovnom filtracijom ili sedimentacijom,

oksidacijom ili razgradnjom pomoću mikroorganizama. Vode posjeduju sposobnost samoprečišćavanja –

uz prisustvo dovoljnih količina kisika bakterije oksidiraju organsku tvar od ugljen-dioksida i vode.

Preduslovi za efikasno sekundarno prečišćavanje vode su: dovoljan broj mikroorganizama i kisika, dobar

kontakt bakterija i hranljive tvari. Tako se oponaša prirodni proces u vodama, samo što je: prečišćavanje

kontrolisano, vremenski skraćeno uz stalno održavanje aerobnih uslova – uz kontinuirano dovođenje

kisika. Proces se sastoji od sljedećih koraka:

1. Voda se dovodi u bazene gdje se nalazi aktivni mulj,

2. Mulj se održava u suspendiranom stanju strujom kisika koji se uduvava odozdo prema gore. Tako

se obezbjeđuje i kisik za metabolizam bakterija,

3. Voda dolazi u bazene za izbistravanje vrši se sedimentacija čvrstog materijala koji se filtrira, suši i

prohranjuje,

4. Jedan dio vode se reciklira u ulazni bazen kako bi se održala bakterijska kolonija.

Prečišćavanjem sa aktivnim muljem ukloni se 95 % BPK i 95 % suspendovanih materija. Sekundarno

prečišćavanje se može provesti i putem kapajućih filtera. To se ostvaruje propuštanjem vode preko

površine na kojoj se nalaze mikroorganizmi u formi tankog filma i sluzi (biološki aktivan film).

Prolaskom vode po toj površini organske tvari se asimiliraju od strane bakterija. Ovakvo prečišćavanje je

vrlo efikasno, a nedostatak je što se kod niskih temperatura proces sporo odvija. Mulj se na kraju

pohranjuje zatrpavanjem u tlo ili se prevodi u poljoprivredno gnojivo, ali samo pod uslovom da ne sadrži

štetne tvari.

7.9. Opisati postupak tercijernog prečišćavanja otpadnih voda

Tercijerno prečišćavanje otpadne vode je neophodno ako se voda kani reciklirati, koristiti u različite

svrhe. Pri tercijernom prečišćavanju uklanjaju se:

1. Preostali BPK i HPK

2. Ukupni organski ugljik

3. Mineralne tvari

4. Teški metali (na nivou jona)

5. Spojevi nitrogena i fosfora

6. Patogene bakterije

7. Druge štetne tvari

Tercijerno prečišćavanje vode je kompleksan problem i zahtijeva istovremenu upotrebu različitih tehnika.

Zbog visoke cijene koštanja tercijerno rijetko se provodi na gradskim otpadnim vodama, ali su metode

pogodne za industrijske otpadne vode. Od tehnika prečišćavanja najviše su korištene: adsorpcija na

aktivnom ugljenu i ultrafiltracija.

23

-Adsorpcija na aktivnom ugljenu, organske tvari koje nisu sedimentirale u primarnom niti oksidirale u

sekundarnom prečišćavanju mogu se ukloniti propuštanjem kroz slojeve aktivnog ugljena. Aktivni ugljen

ima veliku aktivnu površinu i adsorpcijom na njegovoj površini se uklanjaju mnoge vrste molekula, miris

i ukus vode. Adsorpcijom se može ukloniti oko 90 % suspendovanih ćelija tvari i oko 80 % organskih

tvari.

-Ultrafiltracija, se primjenjuje na uklanjanje molekulskih ili jonskih zagađivača čiji je prečnik ili

hidratacioni omotač veći od prečnika molekula vode. Kao filteri služe osmotske membrane sačinjene

najčešće od celuloznog acetata sa malim porama. Proces se naziva i obrnuta osmoza jer se mora zadati

dovoljan pritisak vode na filter (pravi se razlika u pritiscima prije membrane i nakon membrane) kako bi

se ostvarilo filtriranje – relativno brzo. Laboratorijske tehnike prečišćavanja su neekonomične zbog

velikog utroška energije. One su:

-Elektrodijaliza (destilizacija morske vode), zasniva se na migraciji jona uticajem jakog električnog polja.

Provodi se u ćelijama čiji su krajevi suprotno naelektrisani i tako se ostvaruje kretanje katjona i anjona u

suprotnom smjeru.

-Jonska izmjena, osim za dobijanje dejonizovane vode u laboratoriju i industriji koristi se za

prečišćavanje otpadnih voda – za uklanjanje specifičnih jona (jona metala).

Zaostale količine bakterija i virusa nakon sekundarnog prečišćavanja vode se uklanjaju hloriranjem vode i

to najčešće sa Cl2, a povremeno i sa ClO2 i ClBr. Hloriranjem uspješno se uklanjaju patogene bakterije i

dio virusa ali i ostali mikroorganizmi koji su korisni, a može doći i do potpune sterilizacije vode.

Hloriranjem vode mogu nastati izvjesni kancerogeni, hlorirani organski spojevi. Razmišlja se o

ozoniranju vode, ali i tada mogu nastati toksični nus-proizvodi. Ozoniranjem vode popravlja se ukus

vode. Voda igra dvije važne uloge u industriji:

1. Služi za zagrijavanje ili hlaženje

2. Biva upotrebljena direktno u hemijskim procesima (reaktant, produkt ili rastvarač)

Voda za hlađenje je najmanje reaktivna, najmanje zagađena i ne prečišćava se prije ispuštanja u

vodoprijemnik. Procesna voda je zagađena i mora se prečišćavati prije ispuštanja u prirodne

vodoprijemnike. Industrijske otpadne vode se ne mogu prečišćavati konvencionalnim uređajima jer

sadrže teške metale, hemijske spojeve koji su biološki nerazgradivi i koji toksično djeluju na

mikroorganizme. Ovisno o tipu industrije u otpadnim vodama može se naći niz opasnih tvari

suspendovanih ili adsorbovanim na suspendovanim česticama.