Лабораторијска вежба 3

treca vezba

Advertisements

Uvod u organsku hemiju

Organska hemija – uvod u organsku hemiju

Organska hemija je hemija ugljenikovih jedinjenja. Ugljenih gradi veoma mali broj neorganskih jedinjenja: ugljenik(IV)oksid, ugljenik(II)oksid, ugljenu kiselinu i njene soli karbonate i bikarbonate. Sva ostala jedinjenja ugljenika (preko 20 miliona danas poznatih) ubrajamo u organska jedinjenja. Koje to osobine omogućuju ugljeniku da gradi tako mnogo jedinjenja?

Ugljenik je element četvrte grupe i druge periode PSE-a atomskog broja šest, relativne atomske mase 12 i elektronske konfiguracije [He]2s2, 2p2. U organskim jedinjenjima uvek je i samo četvorovalentan. Kao element iz sredine periodnog sistema ugljenik najlakše udružuje svoje atome međusobno ili sa atomima drugih lelemenata gradeci pri tom jake kovalentne veze. Važna osobina ugljenika je hibridizacija orbitala (uglovi između hibridizovanih orbitala su najveći mogući, što daje veliku stabilnost ugljenikovim jedinjenjima). Na slici su prikazana tri tipa hibridizacije (tamnije orbitale su nehibridizovane p orbitale). Najstabilnija, odnosno hemijski najmanje reaktivna jedinjenja imaju sp3 hibridizaciju (alakani). Nestabilnija i hemijski reaktivnija su jedinjenja sa sp2 i sp tipom hibridizacije (alkeni, alkini). Posledica hibridizacije jeste težnja ka zaisćenosti nezasićnih organskih jedinjenja. Dve proste veze između ugljenika jače su od jedne dvostruke (C-C 348 kJ/mol, C=C 614 kJ/mol), takođe su i tri proste veze jače od jedne trostruke (839 kJ/mol). Ugljenik gradi jake kovalentne veze sa mnogim nemetalima (H, O, N, S, P, Cl, F, J, Br, Se) koje nalazimo u raznim organskim jedinjenjima.

Značaj organskih jedinjenja.

Dugo se mislilo da je za sintezu organskih jedinjenja potrebna „životna sila“. Ova teorija nazvana je vitalistička.

Sinteza karbamida (uree) iz amonijum-cijanida koju je izveo Fridrih Veler 1828. bila je prva laboratorijska sinteza nekog organskog jedinjenja. Srušila je vitalističku teoriju, a razvoj organske hemije posle ove sinteze bio je rapidan.
Danas je poznat ogroman broj orgnaskih jedinjenja. Da bi se organska hemija lakše izučavala neikm jedinjenjima pridaje se posebna važnost. To su jedinjenja koja se nalaze u živom svetu ili jedinjenja koja nalaze praktičnu primenu.

Елементи Периодног система елемената (ПСЕ)

Периодни систем елемената чини 118 елемената који се међусобно разликују по физичким и хемијским особинама. Елементи личних особина стqвљани су у исте групе. међутим, понекад је разлика између два елемента исте групе већа него два суседна елемента периоде (пример). Због тога се елементи према својим хемијским и физичким особинама сврствају у шире скупове. Елементи истог скупа су обојени истом бојом.

Метали и неметали

Основна подела елемената јесте не метале и неметале. Подела је извршена на основу неколико карактеристика:

  • хемијске особине оксида – неметали граде киселе оксиде (анхидриде киселина), а метали базне (анхидриде база)
  • боја и сјај – готово сви метали су сиви (бакар, цезијум, злато су класични изузеци) и имају метални сјај (потиче од слободних електрона у кристалним решеткама метакла – в. метална веза)
  • проводљивост топлоте и електрицитета – метали су добри проводници, насупрот неметалима…

Јасно је да неки елементи не могу бити сврстани ни у једну од ове две групе и да су такође уочљиве значајне разлике између појединих мањих група унутар метала и неметала.

Племенити гасови, као хемијски инертни не улазе у ове поделе.

Амфотерни елементи

Елементи средине ПСЕ показују и особине неметала и особине метала. Ови елементи често реагују и са киселинама и са базама. Њихови хидроксиди показују особине и киселина и база. Са јачим базама граде соли и понашају се као киселине, а са јачим киселинама се понашају као базе. И они се могу поделити у две групе.

У металоиде спадају елементи B, Si, Ge, As, Se, Sb, Te, At. И поред тога што показују амфотеран карактер, ови елементи имају више сличности са неметалима. Граде врло слабе киселине, које се често не растварају у води. Између својих атома могу да граде ковалентне везе, као и са неким неметалима. Полупроводници су, а метални сјај им се разликује у зависности од алотропске модификције. И између њих се уочавају неке разлике. Тако As, Se, Si показују много сродности са неметалима, а Sb, Ge мање.

Друга група амфотерних елемената показује више сличности са металима. У ову групу спадају Be, Zn, Al, Gа, In, Tl, Sn, Pb, Bi, Po. Граде већином јонска једињења. Техко или никако се успоставља ковалентна веза између два атома једног истог елемента. Хидроксиди су им амфотерни. Имају метални сјај. Уколико имају више валенци, једињења код којих је валенца мања показују више сличности са једињењима метала.

Неметали

У неметале спадају елементи H, C, N, P, O, S, F, Cl, Br, I. Граде јаке ковалентне везе између својих атома. Оксиди су им кисели. Могу се делити на више начина. Гасовити елементи су F, Cl, O, N, H, течан је бром, а чврсти су C, P, S, I.

На основу хемијских особина деле се на халогене (H, F, Cl, Br, I) – најизразитије неметале, халкогене (O, S) и пнитогене (N, P). Неке алотропске модификације неметала имају метални сјај и јоше неке особине метала (графит, црни фосфор).

Метали

Како у метале спада већина елемената ПСЕ, према особинама се може издвојити више група.

Метали прве групе (Li, Nа, K, Rb, Cs, Fr) су најизразитији. Њихови хидроксиди могу се добити реакцијом оксида и воде, као и непосредном реакцијом метала и воде. Хидроксиди (алкалије) су им добро раствориви у води. Према хидроксидима су добили имена алкални.

Метали друге групе (Mg, Cа, Sr, Bа, Rа) или земноалкални метали су такође веома реактивни, мада мање од алкалних. Хидроксиди су има слабије раствориви у води.

Лантаноиди и актионоиди су елементи који имају непопуњене f орбитале. Код лантаноида су то 4f. Лантаноиди се називају и ретке земље. Сви имају сличне особине као и лантан, већином су тровалентни и изразити су метали, мада мање од алкалних и земноалкалних. Актиноиди имају непопуњене 5f орбитале. Особине неког актиноида су сличне особинама актинијума и лантаноида непосредно изнад њега. Лантаноиди и актиониди су подгрупе прелазних метала јер имају непопуњене и д орбитале.

Прелазни метали су елементи група III, IV, V, VI, VII, VIII, I i II b осим цинка. Имају непопуњене d орбитале (3d, 4d, 5d, 6d) и више валенци. Граде слабе хидроксиде који се не растварају у води и који се не могу добити реакцијом оксида метала и воде. Неки од њих (Mn, Cr) који могу имати изразито високе оксидационе бројеве граде и киселине. Прелазни метали граде и ковалентне везе. Већина може да истисне водоник из киселина, осим неколико њих који се називају и племенити метали. Племенити метали (Cu, Au, Ag, Ir, Pt, Rh, Pd) су одувек били нарочито цењени због своје мале реактивности. есто су сличности између елемената исте периоде веће од сличности унутар група.