ugljenik na 16 mestu po rasprostranjenosti karbonati fosilna goriva (uglja nafte prirodni gas) CO2 veoma retko u elementarnom stanju (grafit i dijamant)

silicijum posle kiseonika najrasprostranjeniji element na Zemlji u obliku SiO2 i silikata

germanijum veoma malo zastupljen

SVOJSTVA

veoma različita fizička i hemijska svojstva granica između metala i nemetala prolazi između Si i Ge

C nemetal izolator Si i Ge semimetali poluprovodnici Sn i Pb metali provodnici

kalaj i olovo rasprostranjeniji od Ge u obliku minerala SnO2 (kasiterit) i PbS (galenit)

Elektronska konfiguracija ns2np2

bull imaju četiri valentna elektrona bull maksimalni oksidacioni broj je IV bull drugo važno oksidaciono stanje je II bull ne postoje joni E4+ ni E4ndash jer je za njihov nastanak potrebna

izuzetno velika energija

oksidacioni brojevi

C Si Ge IV (izuzetak CO) Pb SnII IV

bull 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)

SVOJSTVA

JEDINJENJA

bull grade hidride (EnH2n+2)

bull ugljenik veoma stabilni ugljovodonici alkani CnH2n+2 (n infin) alkeni alikin

bull EnH2n+2 silicijum (n = 8) germanijum (n = 5) kalaj (n = 2)

bull imaju neutralna svojstva

bull ne reaguju sa vodom

bull Postoji u više alotropskih modifikacija

bull dijamant

bull grafit

bull fulereni

bull grafen

bull nanocevi (nanotube)

bull amorfni ugljenik

JEDINJENJA

UGLJENIK

dijamant grafit C60-fuleren

nanocevi amorfni ugljenik grafen

ALOTROPSKE MODIFIKACIJE UGLJENIK

DIJAMANT

bull trodimenzionalna mreža tetraedarski orijentisanih CndashC veza

bull sp3 hibridizacija atoma (gradi četiri veze)

bull preklapanje atomskih orbitala je optimalno jačina veza je maksimalna

bull bezbojan

bull dobro provodi toplotu ne provodi struju (izolator)

bull topi se na 4000 degC

bull izuzetno tvrd (najtvrđa supstanca)

bull koristi se za izradu

bull reznih alata (za sečenje brušenje bušenje poliranje)

bull nakita (1 karat = 0200 g)

UGLJENIK

GRAFIT

struktura

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

bull atomi su povezani u šestočlane prstenove

bull sp2 hibridizacija atoma (gradi tri veze) četvrti elektron je delokalizovan po celom sloju

bull delokalizovani elektroni omogućavaju provođenje struje ali samo duž sloja

primena bull grafitne elektrode sredstava za

podmazivanje olovake bull termootporni sudovi i kalupi

siv metalnog sjaja mekan dobro provodi struju

UGLJENIK

sublimuje na 4100 degC

gustina 35 g cmndash3

tvrd tm = 4000 degC

izolator

gustina 22 g cmndash3

mek t = 4100 degC

slojevita građa dobro provodi struju

DIJAMANT I GRAFIT UGLJENIK

GRAFIT DIJAMANT

Nerastvorni u svim rastvaračima zbog umrežane kovalentne strukture

DIJAMANT I GRAFIT

Dijamant i grafit se dobijaju iz prirodnih nalazišta kao i veštačkim putem

bull grafit reakcijom koksa sa SiO2

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

bull dijamant

na visokim pritiscima (5 GPa) i temperaturama (1600 oC) moguće je prevesti grafit u dijamant

dobijeni dijamanti su mali i dobri za izradu reznih alata ali ne i nakita

UGLJENIK

C60

(12 C-5 i 20 C-6 prstenova) sličan fudbalskoj lopti

C70

bull niz struktura u kojima su atomi povezani u petočlane i šestočlane prstenove i raspoređeni tako da obrazuju molekule sfernog ili elipsoidnog oblika

C60 C70 C76 C80 C84 C36

FULERENI

dobijaju se reakcijom u električnom luku između dve grafitne elektrode u inertnom gasu

bull rastvorni su u nepolarnim rastvaračima

bull 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

bull dobija se bdquorazlistavanjemrdquo grafita sloj debljine jednog C atoma

bull grafit debljine 1 mm sadrži oko tri miliona slojeva grafena naslaganih jedan na drugi

bull dvodimenzionalni nanomaterijal

bull izuzetna i neobična električna mehanička termička i druga svojstva

NANOCEVI

grafitni slojevi uvijeni u cilindre debljine nekoliko nm

UGLJENIK

GRAFEN najtanji i najjači poznati materijal

usled postojanja kovalentnih veza 100 puta jače od čeličnih vlakana

AMORFNI UGLJENIK

bull dobija se suvom destilacijom uglja (zagrevanjem u odsustvu vazduha) bull pored ugljenika sadrži malu količinu mineralnih i organskih supstanci bull svetska proizvodnja je ogromna bull osnovno i najvažnije redukciono sredstvo u metalurgiji

Koks

bull dobija se nepotpunim sagorevanjem ugljovodonika bull sastoji se od sitnih čestica ugljenika (fino sprašeni ugljenik) bull koristi se u gumarskoj industriji (kao punilo i za ojačavanje materijala)

Čađ

Aktivni ugalj

bull aktivni ugljenik

bull dobija se kontrolisanim zagrevanjem organske materije (npr drveta) u odsustvu vazduha

bull ima veliku specifičnu površinu i veliku sposobnost adsorbovanja drugih supstanci

bull koristi se kao adsorbens npr za prečišćavanje vode u gas-maskama u medicini

UGLJENIK

UGLJEN-MONOKSID CO

bull oksidacioni broj ugljenika je II

trostruka veza velike jačine (1073 kJ molndash1) gas bez boje i mirisa izuzetno otrovan neutralni oksid u laboratoriji se dobija dehidratacijom mravlje kiseline

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

HCOOH CO + H2O H2SO4 (konc)

100 degC

bull industrijsko dobijanje bull nepotpunim sagorevanjem koksa

vodeni gas

generatorski gas 2C(s) + O2(g) 2CO(g)

bull redukcijom vodene pare pomoću koksa

UGLJENIK

bull lako sagoreva do CO2 uz oslobađanje velike količine toplote

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

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

rHө = ndash566 kJ molndash1

C(s) + CO2(g) 2CO(g)

rHө = 172 kJ molndash1

bull na visokim temperaturama dominira CO (na 1000 oC 99 vol CO)

bull na nižim temperaturama dominira CO2 (na 550 oC 10 vol CO)

bull naglim hlađenjem smeše CO i CO2 CO se disproporcioniše i nastaje čađ

UGLJEN-MONOKSID CO UGLJENIK

u reakcijama gde se koks koristi kao redukciono sredstvo CO ima aktivnu ulogu

bull reaguje sa Cl2 u prisustvu svetlosti i toplog uglja kao katalizatora

CO(g) + Cl2(g) COCl2(g)

karbonil-hlorid ili fozgen

bull gas bez boje i mirisa bull kiseli oksid bull laboratorijsko dobijanje

bull žarenjem karbonata ili hidrogenkarbonata

UGLJEN-DIOKSID CO2

bull oksidacioni broj IV

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

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

bull reakcijom kiselina sa karbonatima ili hidrogenkarbonatima

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

bull sagorevanjem ugljenika

UGLJENIK

bull industrijsko dobijanje

oksidacijom CO u vodenom gasu uvođenjem vodene pare

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

Fe2O3

bull primena bull kao sredstvo za gašenje požara

bull u prehrambenoj industriji (konzerviranje hrane gaziranje pića)

bull za superkritičnu ekstrakciju

bull kao sredstvo za hlađenje CO2(s) suvi led

čvrsti CO2 sublimuje na ndash785 oC

UGLJEN-DIOKSID CO2

UGLJENIK

bull dokazna reakcija ndash pojava belog taloga CaCO3 u reaciji sa krečnom vodom

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

CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g) Ca2+(aq) + 2HCO3ndash(aq)

UGLJENA KISELINA H2CO3

bull oksidacioni broj IV

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

bull rastvaranjem CO2 u vodi

svega 04 CO2 prelazi u H2CO3 996 u obliku hidratisanih molekula CO2

bull slaba kiselina

bull soli karbonati i hidrogenkarbonati (bdquobikarbonatirdquo)

H2CO3 + H2O HCO3ndash + H3O+

HCO3ndash + H2O CO3

2ndash + H3O+ Ka2 = 48∙10ndash11

Ka1 = 25∙10ndash4

UGLJENIK

bull karbonati teško rastvorni osim karbonata alkalnih metala

bull postoje velika nalazišta karbonatnih minerala zemnoalkalnih metala

bull kalcita CaCO3 bull dolomita CaMg(CO3)2

bull magnezita MgCO3

bull hidrogenkarbonati rastvorni u vodi

bull ravnoteža između karbonata i hidrogenkarbonata

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

ndash(aq)

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

bull uvođenjem CO2 u suspenziju karbonata

bull zagrevanjem bikarbonata (čvrstog ili rastvorenog)

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

UGLJENA KISELINA H2CO3

UGLJENIK

rastvaranje krečnjaka bistar rastvor hidrogenkarbonata

izdvajanje CO2 i nastanak karbonata

formiranje pećina

stvaranje stalagmita i stalaktita

u koncentrovani rastvor NaCl uvodi se NH3 i CO2 nastali rastvor sadrži jone Na+ Clndash NH4

+ i HCO3ndash

od četiri soli koje mogu nastati kombinacijom prisutnih jona u koncentrovanom rastvoru I taloži se NaHCO3 jer je najmanje rastvoran

NaHCO3 se suši i žarenjem prevodi u Na2CO3

2NaHCO3(s) 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 2NH3(g) + CaCl2 + 2H2O

Solvejev postupak

najvažnije soli ugljene kiseline Na2CO3 i NaHCO3 dobijaju se Solvejevim postupkom

KARBIDI

bull binarna jedinjenja ugljenika sa elementima manje elektronegativnosti (izuzev vodonika)

bull tvrde supstance visokih Tm

bull dobijaju se reakcijom metala ili njihovih oksida sa ugljenikom na visokoj t

bull prema tipu veze mogu se podeliti na bull jonske karbidi alkalnih i zemnoalkalnih metala i Al (CaC2 Al4C3)

CaC2 najznačajniji jonski karbid dobijanje CaO + 3C CaC2 + CO

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

(acetilen)

UGLJENIK

bull kovalentne karbidi silicijuma i bora (SiC B4C) malobrojni

bull metalne (intersticijalne) karbidi prelaznih elemenata (Fe3C TiC WC)

burna reakcija sa vodom

CIJANIDI CIJANATI TIOCIJANATI

bull sadrže ugljenik i azot povezane trostrukom vezom bull linearna struktura bull 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

CIKLUS UGLJENIKA UGLJENIK

bull u prirodi ugljenik se nalazi u obliku bull CO2 (gas u atmosferi) bull CO2 i HCO3

ndash (rastvoreni u vodi) bull CaCO3 MgCO3 (karbonatne stene i koralni grebeni) bull uglja nafte i prirodnog gasa (nastali raspadanjem organizama na visokim

pritiscima i temperaturama) bull organske materije u zemljištu (npr humus)

bull kruženjem ugljenika u prirodi ovi oblici se neprekidno transformišu jedan u drugi

bull u procesu fotosinteze biljke koriste CO2 i stvaraju organsku materiju

bull životinje koriste organsku materiju u ishrani i u procesu varenja je razgrađuju U procesu respiracije (disanja) stvaraju CO2

bull mikrobiološkom razgradnjom biomase (truljenjem) ugljenik se vraća u atmosferu kao CO2 (aerobna razgradnja) ili CH4 (anaerobna razgradnja)

bull erozijom karbonatnih stena nastaje CO2 ali i rastvorni hidrogenkarbonati

bull sagorevanjem fosilnih goriva nastaje CO2

EKOLOŠKI PROBLEMI

bull povećanje količine CO2 prouzrokuje efekat bdquostaklene bašteldquo zbog kojeg se temperatura na Zemlji povećava globalno zagrevanje

bull Sunčevo zračenje dospeva do Zemljine površine i zagreva je

bull Zemlja kao i svako zagrejano telo reemituje zračenje nazad u atmosferu ali kao energetski niže zračenje

bull gasovi prisutni u atmosferi mogu da apsorbuju odlazeće zračenje niže energije a zatim ga i reemituju nazad ka površini Zemlje koja se dodatno zagreva

usled prevelike upotrebe i sagorevanja fosilnih goriva kao i izazivanja velikih šumskih požara radi raščišćavanja zemljišta u poljoprivredne svrhe količina CO2 u atmosferi se

povećava od 19 veka za oko 20 prosečno 04 godišnje

gasovi apsorbuju zračenje i reemituju ga nazad ka površini Zemlje

najznačajniji gasovi koji apsorbuju zračenje u atmosferi su CO2 (50) i CH4 (20)

SILICIJUM Si

bull srebrnastosive boje metalnog sjaja

bull u industriji se dobija redukcijom SiO2 pomoću koksa Si čistoće 98 (bdquosirovrdquo)

bull silicijum (veoma čist) se koristi za proizvodnju komponenata u elektronici jer je poluprovodnik

SiO2(s) + 2C(s) Si(l) + 2CO(g) t

bull bdquosirovrdquo Si se dalje prevodi u SiHCl3 (trihlorsilan) zagrevanjem u struji HCl

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

27 mas Zemljine kore

javlja se samo u jedinjenjima koja imaju Si ndash O vezu

bull redukcija pomoću Zn Mg ili H2 Si lt 10ndash7 primesa (bdquoultračist Sirdquo)

bull šipka Si se propušta između grejača dolazi do topljenja u vrlo uskoj zoni nečistoće se koncentruju u rastopu i posle

rafinacije se nalaze na jednom kraju šipke koji se seče i odbacuje (bdquozonalna rafinacijardquo)

Elektronska konfiguracija ns2np2

bull imaju četiri valentna elektrona bull maksimalni oksidacioni broj je IV bull drugo važno oksidaciono stanje je II bull ne postoje joni E4+ ni E4ndash jer je za njihov nastanak potrebna

izuzetno velika energija

oksidacioni brojevi

C Si Ge IV (izuzetak CO) Pb SnII IV

bull 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)

SVOJSTVA

JEDINJENJA

bull grade hidride (EnH2n+2)

bull ugljenik veoma stabilni ugljovodonici alkani CnH2n+2 (n infin) alkeni alikin

bull EnH2n+2 silicijum (n = 8) germanijum (n = 5) kalaj (n = 2)

bull imaju neutralna svojstva

bull ne reaguju sa vodom

bull Postoji u više alotropskih modifikacija

bull dijamant

bull grafit

bull fulereni

bull grafen

bull nanocevi (nanotube)

bull amorfni ugljenik

JEDINJENJA

UGLJENIK

dijamant grafit C60-fuleren

nanocevi amorfni ugljenik grafen

ALOTROPSKE MODIFIKACIJE UGLJENIK

DIJAMANT

bull trodimenzionalna mreža tetraedarski orijentisanih CndashC veza

bull sp3 hibridizacija atoma (gradi četiri veze)

bull preklapanje atomskih orbitala je optimalno jačina veza je maksimalna

bull bezbojan

bull dobro provodi toplotu ne provodi struju (izolator)

bull topi se na 4000 degC

bull izuzetno tvrd (najtvrđa supstanca)

bull koristi se za izradu

bull reznih alata (za sečenje brušenje bušenje poliranje)

bull nakita (1 karat = 0200 g)

UGLJENIK

GRAFIT

struktura

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

bull atomi su povezani u šestočlane prstenove

bull sp2 hibridizacija atoma (gradi tri veze) četvrti elektron je delokalizovan po celom sloju

bull delokalizovani elektroni omogućavaju provođenje struje ali samo duž sloja

primena bull grafitne elektrode sredstava za

podmazivanje olovake bull termootporni sudovi i kalupi

siv metalnog sjaja mekan dobro provodi struju

UGLJENIK

sublimuje na 4100 degC

gustina 35 g cmndash3

tvrd tm = 4000 degC

izolator

gustina 22 g cmndash3

mek t = 4100 degC

slojevita građa dobro provodi struju

DIJAMANT I GRAFIT UGLJENIK

GRAFIT DIJAMANT

Nerastvorni u svim rastvaračima zbog umrežane kovalentne strukture

DIJAMANT I GRAFIT

Dijamant i grafit se dobijaju iz prirodnih nalazišta kao i veštačkim putem

bull grafit reakcijom koksa sa SiO2

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

bull dijamant

na visokim pritiscima (5 GPa) i temperaturama (1600 oC) moguće je prevesti grafit u dijamant

dobijeni dijamanti su mali i dobri za izradu reznih alata ali ne i nakita

UGLJENIK

C60

(12 C-5 i 20 C-6 prstenova) sličan fudbalskoj lopti

C70

bull niz struktura u kojima su atomi povezani u petočlane i šestočlane prstenove i raspoređeni tako da obrazuju molekule sfernog ili elipsoidnog oblika

C60 C70 C76 C80 C84 C36

FULERENI

dobijaju se reakcijom u električnom luku između dve grafitne elektrode u inertnom gasu

bull rastvorni su u nepolarnim rastvaračima

bull 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

bull dobija se bdquorazlistavanjemrdquo grafita sloj debljine jednog C atoma

bull grafit debljine 1 mm sadrži oko tri miliona slojeva grafena naslaganih jedan na drugi

bull dvodimenzionalni nanomaterijal

bull izuzetna i neobična električna mehanička termička i druga svojstva

NANOCEVI

grafitni slojevi uvijeni u cilindre debljine nekoliko nm

UGLJENIK

GRAFEN najtanji i najjači poznati materijal

usled postojanja kovalentnih veza 100 puta jače od čeličnih vlakana

AMORFNI UGLJENIK

bull dobija se suvom destilacijom uglja (zagrevanjem u odsustvu vazduha) bull pored ugljenika sadrži malu količinu mineralnih i organskih supstanci bull svetska proizvodnja je ogromna bull osnovno i najvažnije redukciono sredstvo u metalurgiji

Koks

bull dobija se nepotpunim sagorevanjem ugljovodonika bull sastoji se od sitnih čestica ugljenika (fino sprašeni ugljenik) bull koristi se u gumarskoj industriji (kao punilo i za ojačavanje materijala)

Čađ

Aktivni ugalj

bull aktivni ugljenik

bull dobija se kontrolisanim zagrevanjem organske materije (npr drveta) u odsustvu vazduha

bull ima veliku specifičnu površinu i veliku sposobnost adsorbovanja drugih supstanci

bull koristi se kao adsorbens npr za prečišćavanje vode u gas-maskama u medicini

UGLJENIK

UGLJEN-MONOKSID CO

bull oksidacioni broj ugljenika je II

trostruka veza velike jačine (1073 kJ molndash1) gas bez boje i mirisa izuzetno otrovan neutralni oksid u laboratoriji se dobija dehidratacijom mravlje kiseline

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

HCOOH CO + H2O H2SO4 (konc)

100 degC

bull industrijsko dobijanje bull nepotpunim sagorevanjem koksa

vodeni gas

generatorski gas 2C(s) + O2(g) 2CO(g)

bull redukcijom vodene pare pomoću koksa

UGLJENIK

bull lako sagoreva do CO2 uz oslobađanje velike količine toplote

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

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

rHө = ndash566 kJ molndash1

C(s) + CO2(g) 2CO(g)

rHө = 172 kJ molndash1

bull na visokim temperaturama dominira CO (na 1000 oC 99 vol CO)

bull na nižim temperaturama dominira CO2 (na 550 oC 10 vol CO)

bull naglim hlađenjem smeše CO i CO2 CO se disproporcioniše i nastaje čađ

UGLJEN-MONOKSID CO UGLJENIK

u reakcijama gde se koks koristi kao redukciono sredstvo CO ima aktivnu ulogu

bull reaguje sa Cl2 u prisustvu svetlosti i toplog uglja kao katalizatora

CO(g) + Cl2(g) COCl2(g)

karbonil-hlorid ili fozgen

bull gas bez boje i mirisa bull kiseli oksid bull laboratorijsko dobijanje

bull žarenjem karbonata ili hidrogenkarbonata

UGLJEN-DIOKSID CO2

bull oksidacioni broj IV

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

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

bull reakcijom kiselina sa karbonatima ili hidrogenkarbonatima

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

bull sagorevanjem ugljenika

UGLJENIK

bull industrijsko dobijanje

oksidacijom CO u vodenom gasu uvođenjem vodene pare

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

Fe2O3

bull primena bull kao sredstvo za gašenje požara

bull u prehrambenoj industriji (konzerviranje hrane gaziranje pića)

bull za superkritičnu ekstrakciju

bull kao sredstvo za hlađenje CO2(s) suvi led

čvrsti CO2 sublimuje na ndash785 oC

UGLJEN-DIOKSID CO2

UGLJENIK

bull dokazna reakcija ndash pojava belog taloga CaCO3 u reaciji sa krečnom vodom

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

CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g) Ca2+(aq) + 2HCO3ndash(aq)

UGLJENA KISELINA H2CO3

bull oksidacioni broj IV

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

bull rastvaranjem CO2 u vodi

svega 04 CO2 prelazi u H2CO3 996 u obliku hidratisanih molekula CO2

bull slaba kiselina

bull soli karbonati i hidrogenkarbonati (bdquobikarbonatirdquo)

H2CO3 + H2O HCO3ndash + H3O+

HCO3ndash + H2O CO3

2ndash + H3O+ Ka2 = 48∙10ndash11

Ka1 = 25∙10ndash4

UGLJENIK

bull karbonati teško rastvorni osim karbonata alkalnih metala

bull postoje velika nalazišta karbonatnih minerala zemnoalkalnih metala

bull kalcita CaCO3 bull dolomita CaMg(CO3)2

bull magnezita MgCO3

bull hidrogenkarbonati rastvorni u vodi

bull ravnoteža između karbonata i hidrogenkarbonata

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

ndash(aq)

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

bull uvođenjem CO2 u suspenziju karbonata

bull zagrevanjem bikarbonata (čvrstog ili rastvorenog)

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

UGLJENA KISELINA H2CO3

UGLJENIK

rastvaranje krečnjaka bistar rastvor hidrogenkarbonata

izdvajanje CO2 i nastanak karbonata

formiranje pećina

stvaranje stalagmita i stalaktita

u koncentrovani rastvor NaCl uvodi se NH3 i CO2 nastali rastvor sadrži jone Na+ Clndash NH4

+ i HCO3ndash

od četiri soli koje mogu nastati kombinacijom prisutnih jona u koncentrovanom rastvoru I taloži se NaHCO3 jer je najmanje rastvoran

NaHCO3 se suši i žarenjem prevodi u Na2CO3

2NaHCO3(s) 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 2NH3(g) + CaCl2 + 2H2O

Solvejev postupak

najvažnije soli ugljene kiseline Na2CO3 i NaHCO3 dobijaju se Solvejevim postupkom

KARBIDI

bull binarna jedinjenja ugljenika sa elementima manje elektronegativnosti (izuzev vodonika)

bull tvrde supstance visokih Tm

bull dobijaju se reakcijom metala ili njihovih oksida sa ugljenikom na visokoj t

bull prema tipu veze mogu se podeliti na bull jonske karbidi alkalnih i zemnoalkalnih metala i Al (CaC2 Al4C3)

CaC2 najznačajniji jonski karbid dobijanje CaO + 3C CaC2 + CO

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

(acetilen)

UGLJENIK

bull kovalentne karbidi silicijuma i bora (SiC B4C) malobrojni

bull metalne (intersticijalne) karbidi prelaznih elemenata (Fe3C TiC WC)

burna reakcija sa vodom

CIJANIDI CIJANATI TIOCIJANATI

bull sadrže ugljenik i azot povezane trostrukom vezom bull linearna struktura bull 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

CIKLUS UGLJENIKA UGLJENIK

bull u prirodi ugljenik se nalazi u obliku bull CO2 (gas u atmosferi) bull CO2 i HCO3

ndash (rastvoreni u vodi) bull CaCO3 MgCO3 (karbonatne stene i koralni grebeni) bull uglja nafte i prirodnog gasa (nastali raspadanjem organizama na visokim

pritiscima i temperaturama) bull organske materije u zemljištu (npr humus)

bull kruženjem ugljenika u prirodi ovi oblici se neprekidno transformišu jedan u drugi

bull u procesu fotosinteze biljke koriste CO2 i stvaraju organsku materiju

bull životinje koriste organsku materiju u ishrani i u procesu varenja je razgrađuju U procesu respiracije (disanja) stvaraju CO2

bull mikrobiološkom razgradnjom biomase (truljenjem) ugljenik se vraća u atmosferu kao CO2 (aerobna razgradnja) ili CH4 (anaerobna razgradnja)

bull erozijom karbonatnih stena nastaje CO2 ali i rastvorni hidrogenkarbonati

bull sagorevanjem fosilnih goriva nastaje CO2

EKOLOŠKI PROBLEMI

bull povećanje količine CO2 prouzrokuje efekat bdquostaklene bašteldquo zbog kojeg se temperatura na Zemlji povećava globalno zagrevanje

bull Sunčevo zračenje dospeva do Zemljine površine i zagreva je

bull Zemlja kao i svako zagrejano telo reemituje zračenje nazad u atmosferu ali kao energetski niže zračenje

bull gasovi prisutni u atmosferi mogu da apsorbuju odlazeće zračenje niže energije a zatim ga i reemituju nazad ka površini Zemlje koja se dodatno zagreva

usled prevelike upotrebe i sagorevanja fosilnih goriva kao i izazivanja velikih šumskih požara radi raščišćavanja zemljišta u poljoprivredne svrhe količina CO2 u atmosferi se

povećava od 19 veka za oko 20 prosečno 04 godišnje

gasovi apsorbuju zračenje i reemituju ga nazad ka površini Zemlje

najznačajniji gasovi koji apsorbuju zračenje u atmosferi su CO2 (50) i CH4 (20)

SILICIJUM Si

bull srebrnastosive boje metalnog sjaja

bull u industriji se dobija redukcijom SiO2 pomoću koksa Si čistoće 98 (bdquosirovrdquo)

bull silicijum (veoma čist) se koristi za proizvodnju komponenata u elektronici jer je poluprovodnik

SiO2(s) + 2C(s) Si(l) + 2CO(g) t

bull bdquosirovrdquo Si se dalje prevodi u SiHCl3 (trihlorsilan) zagrevanjem u struji HCl

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

27 mas Zemljine kore

javlja se samo u jedinjenjima koja imaju Si ndash O vezu

bull redukcija pomoću Zn Mg ili H2 Si lt 10ndash7 primesa (bdquoultračist Sirdquo)

bull šipka Si se propušta između grejača dolazi do topljenja u vrlo uskoj zoni nečistoće se koncentruju u rastopu i posle

rafinacije se nalaze na jednom kraju šipke koji se seče i odbacuje (bdquozonalna rafinacijardquo)

bull grade hidride (EnH2n+2)

bull ugljenik veoma stabilni ugljovodonici alkani CnH2n+2 (n infin) alkeni alikin

bull EnH2n+2 silicijum (n = 8) germanijum (n = 5) kalaj (n = 2)

bull imaju neutralna svojstva

bull ne reaguju sa vodom

bull Postoji u više alotropskih modifikacija

bull dijamant

bull grafit

bull fulereni

bull grafen

bull nanocevi (nanotube)

bull amorfni ugljenik

JEDINJENJA

UGLJENIK

dijamant grafit C60-fuleren

nanocevi amorfni ugljenik grafen

ALOTROPSKE MODIFIKACIJE UGLJENIK

DIJAMANT

bull trodimenzionalna mreža tetraedarski orijentisanih CndashC veza

bull sp3 hibridizacija atoma (gradi četiri veze)

bull preklapanje atomskih orbitala je optimalno jačina veza je maksimalna

bull bezbojan

bull dobro provodi toplotu ne provodi struju (izolator)

bull topi se na 4000 degC

bull izuzetno tvrd (najtvrđa supstanca)

bull koristi se za izradu

bull reznih alata (za sečenje brušenje bušenje poliranje)

bull nakita (1 karat = 0200 g)

UGLJENIK

GRAFIT

struktura

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

bull atomi su povezani u šestočlane prstenove

bull sp2 hibridizacija atoma (gradi tri veze) četvrti elektron je delokalizovan po celom sloju

bull delokalizovani elektroni omogućavaju provođenje struje ali samo duž sloja

primena bull grafitne elektrode sredstava za

podmazivanje olovake bull termootporni sudovi i kalupi

siv metalnog sjaja mekan dobro provodi struju

UGLJENIK

sublimuje na 4100 degC

gustina 35 g cmndash3

tvrd tm = 4000 degC

izolator

gustina 22 g cmndash3

mek t = 4100 degC

slojevita građa dobro provodi struju

DIJAMANT I GRAFIT UGLJENIK

GRAFIT DIJAMANT

Nerastvorni u svim rastvaračima zbog umrežane kovalentne strukture

DIJAMANT I GRAFIT

Dijamant i grafit se dobijaju iz prirodnih nalazišta kao i veštačkim putem

bull grafit reakcijom koksa sa SiO2

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

bull dijamant

na visokim pritiscima (5 GPa) i temperaturama (1600 oC) moguće je prevesti grafit u dijamant

dobijeni dijamanti su mali i dobri za izradu reznih alata ali ne i nakita

UGLJENIK

C60

(12 C-5 i 20 C-6 prstenova) sličan fudbalskoj lopti

C70

bull niz struktura u kojima su atomi povezani u petočlane i šestočlane prstenove i raspoređeni tako da obrazuju molekule sfernog ili elipsoidnog oblika

C60 C70 C76 C80 C84 C36

FULERENI

dobijaju se reakcijom u električnom luku između dve grafitne elektrode u inertnom gasu

bull rastvorni su u nepolarnim rastvaračima

bull 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

bull dobija se bdquorazlistavanjemrdquo grafita sloj debljine jednog C atoma

bull grafit debljine 1 mm sadrži oko tri miliona slojeva grafena naslaganih jedan na drugi

bull dvodimenzionalni nanomaterijal

bull izuzetna i neobična električna mehanička termička i druga svojstva

NANOCEVI

grafitni slojevi uvijeni u cilindre debljine nekoliko nm

UGLJENIK

GRAFEN najtanji i najjači poznati materijal

usled postojanja kovalentnih veza 100 puta jače od čeličnih vlakana

AMORFNI UGLJENIK

bull dobija se suvom destilacijom uglja (zagrevanjem u odsustvu vazduha) bull pored ugljenika sadrži malu količinu mineralnih i organskih supstanci bull svetska proizvodnja je ogromna bull osnovno i najvažnije redukciono sredstvo u metalurgiji

Koks

bull dobija se nepotpunim sagorevanjem ugljovodonika bull sastoji se od sitnih čestica ugljenika (fino sprašeni ugljenik) bull koristi se u gumarskoj industriji (kao punilo i za ojačavanje materijala)

Čađ

Aktivni ugalj

bull aktivni ugljenik

bull dobija se kontrolisanim zagrevanjem organske materije (npr drveta) u odsustvu vazduha

bull ima veliku specifičnu površinu i veliku sposobnost adsorbovanja drugih supstanci

bull koristi se kao adsorbens npr za prečišćavanje vode u gas-maskama u medicini

UGLJENIK

UGLJEN-MONOKSID CO

bull oksidacioni broj ugljenika je II

trostruka veza velike jačine (1073 kJ molndash1) gas bez boje i mirisa izuzetno otrovan neutralni oksid u laboratoriji se dobija dehidratacijom mravlje kiseline

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

HCOOH CO + H2O H2SO4 (konc)

100 degC

bull industrijsko dobijanje bull nepotpunim sagorevanjem koksa

vodeni gas

generatorski gas 2C(s) + O2(g) 2CO(g)

bull redukcijom vodene pare pomoću koksa

UGLJENIK

bull lako sagoreva do CO2 uz oslobađanje velike količine toplote

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

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

rHө = ndash566 kJ molndash1

C(s) + CO2(g) 2CO(g)

rHө = 172 kJ molndash1

bull na visokim temperaturama dominira CO (na 1000 oC 99 vol CO)

bull na nižim temperaturama dominira CO2 (na 550 oC 10 vol CO)

bull naglim hlađenjem smeše CO i CO2 CO se disproporcioniše i nastaje čađ

UGLJEN-MONOKSID CO UGLJENIK

u reakcijama gde se koks koristi kao redukciono sredstvo CO ima aktivnu ulogu

bull reaguje sa Cl2 u prisustvu svetlosti i toplog uglja kao katalizatora

CO(g) + Cl2(g) COCl2(g)

karbonil-hlorid ili fozgen

bull gas bez boje i mirisa bull kiseli oksid bull laboratorijsko dobijanje

bull žarenjem karbonata ili hidrogenkarbonata

UGLJEN-DIOKSID CO2

bull oksidacioni broj IV

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

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

bull reakcijom kiselina sa karbonatima ili hidrogenkarbonatima

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

bull sagorevanjem ugljenika

UGLJENIK

bull industrijsko dobijanje

oksidacijom CO u vodenom gasu uvođenjem vodene pare

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

Fe2O3

bull primena bull kao sredstvo za gašenje požara

bull u prehrambenoj industriji (konzerviranje hrane gaziranje pića)

bull za superkritičnu ekstrakciju

bull kao sredstvo za hlađenje CO2(s) suvi led

čvrsti CO2 sublimuje na ndash785 oC

UGLJEN-DIOKSID CO2

UGLJENIK

bull dokazna reakcija ndash pojava belog taloga CaCO3 u reaciji sa krečnom vodom

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

CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g) Ca2+(aq) + 2HCO3ndash(aq)

UGLJENA KISELINA H2CO3

bull oksidacioni broj IV

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

bull rastvaranjem CO2 u vodi

svega 04 CO2 prelazi u H2CO3 996 u obliku hidratisanih molekula CO2

bull slaba kiselina

bull soli karbonati i hidrogenkarbonati (bdquobikarbonatirdquo)

H2CO3 + H2O HCO3ndash + H3O+

HCO3ndash + H2O CO3

2ndash + H3O+ Ka2 = 48∙10ndash11

Ka1 = 25∙10ndash4

UGLJENIK

bull karbonati teško rastvorni osim karbonata alkalnih metala

bull postoje velika nalazišta karbonatnih minerala zemnoalkalnih metala

bull kalcita CaCO3 bull dolomita CaMg(CO3)2

bull magnezita MgCO3

bull hidrogenkarbonati rastvorni u vodi

bull ravnoteža između karbonata i hidrogenkarbonata

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

ndash(aq)

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

bull uvođenjem CO2 u suspenziju karbonata

bull zagrevanjem bikarbonata (čvrstog ili rastvorenog)

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

UGLJENA KISELINA H2CO3

UGLJENIK

rastvaranje krečnjaka bistar rastvor hidrogenkarbonata

izdvajanje CO2 i nastanak karbonata

formiranje pećina

stvaranje stalagmita i stalaktita

u koncentrovani rastvor NaCl uvodi se NH3 i CO2 nastali rastvor sadrži jone Na+ Clndash NH4

+ i HCO3ndash

od četiri soli koje mogu nastati kombinacijom prisutnih jona u koncentrovanom rastvoru I taloži se NaHCO3 jer je najmanje rastvoran

NaHCO3 se suši i žarenjem prevodi u Na2CO3

2NaHCO3(s) 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 2NH3(g) + CaCl2 + 2H2O

Solvejev postupak

najvažnije soli ugljene kiseline Na2CO3 i NaHCO3 dobijaju se Solvejevim postupkom

KARBIDI

bull binarna jedinjenja ugljenika sa elementima manje elektronegativnosti (izuzev vodonika)

bull tvrde supstance visokih Tm

bull dobijaju se reakcijom metala ili njihovih oksida sa ugljenikom na visokoj t

bull prema tipu veze mogu se podeliti na bull jonske karbidi alkalnih i zemnoalkalnih metala i Al (CaC2 Al4C3)

CaC2 najznačajniji jonski karbid dobijanje CaO + 3C CaC2 + CO

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

(acetilen)

UGLJENIK

bull kovalentne karbidi silicijuma i bora (SiC B4C) malobrojni

bull metalne (intersticijalne) karbidi prelaznih elemenata (Fe3C TiC WC)

burna reakcija sa vodom

CIJANIDI CIJANATI TIOCIJANATI

bull sadrže ugljenik i azot povezane trostrukom vezom bull linearna struktura bull 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

CIKLUS UGLJENIKA UGLJENIK

bull u prirodi ugljenik se nalazi u obliku bull CO2 (gas u atmosferi) bull CO2 i HCO3

ndash (rastvoreni u vodi) bull CaCO3 MgCO3 (karbonatne stene i koralni grebeni) bull uglja nafte i prirodnog gasa (nastali raspadanjem organizama na visokim

pritiscima i temperaturama) bull organske materije u zemljištu (npr humus)

bull kruženjem ugljenika u prirodi ovi oblici se neprekidno transformišu jedan u drugi

bull u procesu fotosinteze biljke koriste CO2 i stvaraju organsku materiju

bull životinje koriste organsku materiju u ishrani i u procesu varenja je razgrađuju U procesu respiracije (disanja) stvaraju CO2

bull mikrobiološkom razgradnjom biomase (truljenjem) ugljenik se vraća u atmosferu kao CO2 (aerobna razgradnja) ili CH4 (anaerobna razgradnja)

bull erozijom karbonatnih stena nastaje CO2 ali i rastvorni hidrogenkarbonati

bull sagorevanjem fosilnih goriva nastaje CO2

EKOLOŠKI PROBLEMI

bull povećanje količine CO2 prouzrokuje efekat bdquostaklene bašteldquo zbog kojeg se temperatura na Zemlji povećava globalno zagrevanje

bull Sunčevo zračenje dospeva do Zemljine površine i zagreva je

bull Zemlja kao i svako zagrejano telo reemituje zračenje nazad u atmosferu ali kao energetski niže zračenje

bull gasovi prisutni u atmosferi mogu da apsorbuju odlazeće zračenje niže energije a zatim ga i reemituju nazad ka površini Zemlje koja se dodatno zagreva

usled prevelike upotrebe i sagorevanja fosilnih goriva kao i izazivanja velikih šumskih požara radi raščišćavanja zemljišta u poljoprivredne svrhe količina CO2 u atmosferi se

povećava od 19 veka za oko 20 prosečno 04 godišnje

gasovi apsorbuju zračenje i reemituju ga nazad ka površini Zemlje

najznačajniji gasovi koji apsorbuju zračenje u atmosferi su CO2 (50) i CH4 (20)

SILICIJUM Si

bull srebrnastosive boje metalnog sjaja

bull u industriji se dobija redukcijom SiO2 pomoću koksa Si čistoće 98 (bdquosirovrdquo)

bull silicijum (veoma čist) se koristi za proizvodnju komponenata u elektronici jer je poluprovodnik

SiO2(s) + 2C(s) Si(l) + 2CO(g) t

bull bdquosirovrdquo Si se dalje prevodi u SiHCl3 (trihlorsilan) zagrevanjem u struji HCl

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

27 mas Zemljine kore

javlja se samo u jedinjenjima koja imaju Si ndash O vezu

bull redukcija pomoću Zn Mg ili H2 Si lt 10ndash7 primesa (bdquoultračist Sirdquo)

bull šipka Si se propušta između grejača dolazi do topljenja u vrlo uskoj zoni nečistoće se koncentruju u rastopu i posle

rafinacije se nalaze na jednom kraju šipke koji se seče i odbacuje (bdquozonalna rafinacijardquo)

dijamant grafit C60-fuleren

nanocevi amorfni ugljenik grafen

ALOTROPSKE MODIFIKACIJE UGLJENIK

DIJAMANT

bull trodimenzionalna mreža tetraedarski orijentisanih CndashC veza

bull sp3 hibridizacija atoma (gradi četiri veze)

bull preklapanje atomskih orbitala je optimalno jačina veza je maksimalna

bull bezbojan

bull dobro provodi toplotu ne provodi struju (izolator)

bull topi se na 4000 degC

bull izuzetno tvrd (najtvrđa supstanca)

bull koristi se za izradu

bull reznih alata (za sečenje brušenje bušenje poliranje)

bull nakita (1 karat = 0200 g)

UGLJENIK

GRAFIT

struktura

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

bull atomi su povezani u šestočlane prstenove

bull sp2 hibridizacija atoma (gradi tri veze) četvrti elektron je delokalizovan po celom sloju

bull delokalizovani elektroni omogućavaju provođenje struje ali samo duž sloja

primena bull grafitne elektrode sredstava za

podmazivanje olovake bull termootporni sudovi i kalupi

siv metalnog sjaja mekan dobro provodi struju

UGLJENIK

sublimuje na 4100 degC

gustina 35 g cmndash3

tvrd tm = 4000 degC

izolator

gustina 22 g cmndash3

mek t = 4100 degC

slojevita građa dobro provodi struju

DIJAMANT I GRAFIT UGLJENIK

GRAFIT DIJAMANT

Nerastvorni u svim rastvaračima zbog umrežane kovalentne strukture

DIJAMANT I GRAFIT

Dijamant i grafit se dobijaju iz prirodnih nalazišta kao i veštačkim putem

bull grafit reakcijom koksa sa SiO2

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

bull dijamant

na visokim pritiscima (5 GPa) i temperaturama (1600 oC) moguće je prevesti grafit u dijamant

dobijeni dijamanti su mali i dobri za izradu reznih alata ali ne i nakita

UGLJENIK

C60

(12 C-5 i 20 C-6 prstenova) sličan fudbalskoj lopti

C70

bull niz struktura u kojima su atomi povezani u petočlane i šestočlane prstenove i raspoređeni tako da obrazuju molekule sfernog ili elipsoidnog oblika

C60 C70 C76 C80 C84 C36

FULERENI

dobijaju se reakcijom u električnom luku između dve grafitne elektrode u inertnom gasu

bull rastvorni su u nepolarnim rastvaračima

bull 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

bull dobija se bdquorazlistavanjemrdquo grafita sloj debljine jednog C atoma

bull grafit debljine 1 mm sadrži oko tri miliona slojeva grafena naslaganih jedan na drugi

bull dvodimenzionalni nanomaterijal

bull izuzetna i neobična električna mehanička termička i druga svojstva

NANOCEVI

grafitni slojevi uvijeni u cilindre debljine nekoliko nm

UGLJENIK

GRAFEN najtanji i najjači poznati materijal

usled postojanja kovalentnih veza 100 puta jače od čeličnih vlakana

AMORFNI UGLJENIK

bull dobija se suvom destilacijom uglja (zagrevanjem u odsustvu vazduha) bull pored ugljenika sadrži malu količinu mineralnih i organskih supstanci bull svetska proizvodnja je ogromna bull osnovno i najvažnije redukciono sredstvo u metalurgiji

Koks

bull dobija se nepotpunim sagorevanjem ugljovodonika bull sastoji se od sitnih čestica ugljenika (fino sprašeni ugljenik) bull koristi se u gumarskoj industriji (kao punilo i za ojačavanje materijala)

Čađ

Aktivni ugalj

bull aktivni ugljenik

bull dobija se kontrolisanim zagrevanjem organske materije (npr drveta) u odsustvu vazduha

bull ima veliku specifičnu površinu i veliku sposobnost adsorbovanja drugih supstanci

bull koristi se kao adsorbens npr za prečišćavanje vode u gas-maskama u medicini

UGLJENIK

UGLJEN-MONOKSID CO

bull oksidacioni broj ugljenika je II

trostruka veza velike jačine (1073 kJ molndash1) gas bez boje i mirisa izuzetno otrovan neutralni oksid u laboratoriji se dobija dehidratacijom mravlje kiseline

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

HCOOH CO + H2O H2SO4 (konc)

100 degC

bull industrijsko dobijanje bull nepotpunim sagorevanjem koksa

vodeni gas

generatorski gas 2C(s) + O2(g) 2CO(g)

bull redukcijom vodene pare pomoću koksa

UGLJENIK

bull lako sagoreva do CO2 uz oslobađanje velike količine toplote

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

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

rHө = ndash566 kJ molndash1

C(s) + CO2(g) 2CO(g)

rHө = 172 kJ molndash1

bull na visokim temperaturama dominira CO (na 1000 oC 99 vol CO)

bull na nižim temperaturama dominira CO2 (na 550 oC 10 vol CO)

bull naglim hlađenjem smeše CO i CO2 CO se disproporcioniše i nastaje čađ

UGLJEN-MONOKSID CO UGLJENIK

u reakcijama gde se koks koristi kao redukciono sredstvo CO ima aktivnu ulogu

bull reaguje sa Cl2 u prisustvu svetlosti i toplog uglja kao katalizatora

CO(g) + Cl2(g) COCl2(g)

karbonil-hlorid ili fozgen

bull gas bez boje i mirisa bull kiseli oksid bull laboratorijsko dobijanje

bull žarenjem karbonata ili hidrogenkarbonata

UGLJEN-DIOKSID CO2

bull oksidacioni broj IV

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

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

bull reakcijom kiselina sa karbonatima ili hidrogenkarbonatima

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

bull sagorevanjem ugljenika

UGLJENIK

bull industrijsko dobijanje

oksidacijom CO u vodenom gasu uvođenjem vodene pare

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

Fe2O3

bull primena bull kao sredstvo za gašenje požara

bull u prehrambenoj industriji (konzerviranje hrane gaziranje pića)

bull za superkritičnu ekstrakciju

bull kao sredstvo za hlađenje CO2(s) suvi led

čvrsti CO2 sublimuje na ndash785 oC

UGLJEN-DIOKSID CO2

UGLJENIK

bull dokazna reakcija ndash pojava belog taloga CaCO3 u reaciji sa krečnom vodom

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

CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g) Ca2+(aq) + 2HCO3ndash(aq)

UGLJENA KISELINA H2CO3

bull oksidacioni broj IV

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

bull rastvaranjem CO2 u vodi

svega 04 CO2 prelazi u H2CO3 996 u obliku hidratisanih molekula CO2

bull slaba kiselina

bull soli karbonati i hidrogenkarbonati (bdquobikarbonatirdquo)

H2CO3 + H2O HCO3ndash + H3O+

HCO3ndash + H2O CO3

2ndash + H3O+ Ka2 = 48∙10ndash11

Ka1 = 25∙10ndash4

UGLJENIK

bull karbonati teško rastvorni osim karbonata alkalnih metala

bull postoje velika nalazišta karbonatnih minerala zemnoalkalnih metala

bull kalcita CaCO3 bull dolomita CaMg(CO3)2

bull magnezita MgCO3

bull hidrogenkarbonati rastvorni u vodi

bull ravnoteža između karbonata i hidrogenkarbonata

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

ndash(aq)

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

bull uvođenjem CO2 u suspenziju karbonata

bull zagrevanjem bikarbonata (čvrstog ili rastvorenog)

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

UGLJENA KISELINA H2CO3

UGLJENIK

rastvaranje krečnjaka bistar rastvor hidrogenkarbonata

izdvajanje CO2 i nastanak karbonata

formiranje pećina

stvaranje stalagmita i stalaktita

u koncentrovani rastvor NaCl uvodi se NH3 i CO2 nastali rastvor sadrži jone Na+ Clndash NH4

+ i HCO3ndash

od četiri soli koje mogu nastati kombinacijom prisutnih jona u koncentrovanom rastvoru I taloži se NaHCO3 jer je najmanje rastvoran

NaHCO3 se suši i žarenjem prevodi u Na2CO3

2NaHCO3(s) 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 2NH3(g) + CaCl2 + 2H2O

Solvejev postupak

najvažnije soli ugljene kiseline Na2CO3 i NaHCO3 dobijaju se Solvejevim postupkom

KARBIDI

bull binarna jedinjenja ugljenika sa elementima manje elektronegativnosti (izuzev vodonika)

bull tvrde supstance visokih Tm

bull dobijaju se reakcijom metala ili njihovih oksida sa ugljenikom na visokoj t

bull prema tipu veze mogu se podeliti na bull jonske karbidi alkalnih i zemnoalkalnih metala i Al (CaC2 Al4C3)

CaC2 najznačajniji jonski karbid dobijanje CaO + 3C CaC2 + CO

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

(acetilen)

UGLJENIK

bull kovalentne karbidi silicijuma i bora (SiC B4C) malobrojni

bull metalne (intersticijalne) karbidi prelaznih elemenata (Fe3C TiC WC)

burna reakcija sa vodom

CIJANIDI CIJANATI TIOCIJANATI

bull sadrže ugljenik i azot povezane trostrukom vezom bull linearna struktura bull 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

CIKLUS UGLJENIKA UGLJENIK

bull u prirodi ugljenik se nalazi u obliku bull CO2 (gas u atmosferi) bull CO2 i HCO3

ndash (rastvoreni u vodi) bull CaCO3 MgCO3 (karbonatne stene i koralni grebeni) bull uglja nafte i prirodnog gasa (nastali raspadanjem organizama na visokim

pritiscima i temperaturama) bull organske materije u zemljištu (npr humus)

bull kruženjem ugljenika u prirodi ovi oblici se neprekidno transformišu jedan u drugi

bull u procesu fotosinteze biljke koriste CO2 i stvaraju organsku materiju

bull životinje koriste organsku materiju u ishrani i u procesu varenja je razgrađuju U procesu respiracije (disanja) stvaraju CO2

bull mikrobiološkom razgradnjom biomase (truljenjem) ugljenik se vraća u atmosferu kao CO2 (aerobna razgradnja) ili CH4 (anaerobna razgradnja)

bull erozijom karbonatnih stena nastaje CO2 ali i rastvorni hidrogenkarbonati

bull sagorevanjem fosilnih goriva nastaje CO2

EKOLOŠKI PROBLEMI

bull povećanje količine CO2 prouzrokuje efekat bdquostaklene bašteldquo zbog kojeg se temperatura na Zemlji povećava globalno zagrevanje

bull Sunčevo zračenje dospeva do Zemljine površine i zagreva je

bull Zemlja kao i svako zagrejano telo reemituje zračenje nazad u atmosferu ali kao energetski niže zračenje

bull gasovi prisutni u atmosferi mogu da apsorbuju odlazeće zračenje niže energije a zatim ga i reemituju nazad ka površini Zemlje koja se dodatno zagreva

usled prevelike upotrebe i sagorevanja fosilnih goriva kao i izazivanja velikih šumskih požara radi raščišćavanja zemljišta u poljoprivredne svrhe količina CO2 u atmosferi se

povećava od 19 veka za oko 20 prosečno 04 godišnje

gasovi apsorbuju zračenje i reemituju ga nazad ka površini Zemlje

najznačajniji gasovi koji apsorbuju zračenje u atmosferi su CO2 (50) i CH4 (20)

SILICIJUM Si

bull srebrnastosive boje metalnog sjaja

bull u industriji se dobija redukcijom SiO2 pomoću koksa Si čistoće 98 (bdquosirovrdquo)

bull silicijum (veoma čist) se koristi za proizvodnju komponenata u elektronici jer je poluprovodnik

SiO2(s) + 2C(s) Si(l) + 2CO(g) t

bull bdquosirovrdquo Si se dalje prevodi u SiHCl3 (trihlorsilan) zagrevanjem u struji HCl

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

27 mas Zemljine kore

javlja se samo u jedinjenjima koja imaju Si ndash O vezu

bull redukcija pomoću Zn Mg ili H2 Si lt 10ndash7 primesa (bdquoultračist Sirdquo)

bull šipka Si se propušta između grejača dolazi do topljenja u vrlo uskoj zoni nečistoće se koncentruju u rastopu i posle

rafinacije se nalaze na jednom kraju šipke koji se seče i odbacuje (bdquozonalna rafinacijardquo)

DIJAMANT

bull trodimenzionalna mreža tetraedarski orijentisanih CndashC veza

bull sp3 hibridizacija atoma (gradi četiri veze)

bull preklapanje atomskih orbitala je optimalno jačina veza je maksimalna

bull bezbojan

bull dobro provodi toplotu ne provodi struju (izolator)

bull topi se na 4000 degC

bull izuzetno tvrd (najtvrđa supstanca)

bull koristi se za izradu

bull reznih alata (za sečenje brušenje bušenje poliranje)

bull nakita (1 karat = 0200 g)

UGLJENIK

GRAFIT

struktura

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

bull atomi su povezani u šestočlane prstenove

bull sp2 hibridizacija atoma (gradi tri veze) četvrti elektron je delokalizovan po celom sloju

bull delokalizovani elektroni omogućavaju provođenje struje ali samo duž sloja

primena bull grafitne elektrode sredstava za

podmazivanje olovake bull termootporni sudovi i kalupi

siv metalnog sjaja mekan dobro provodi struju

UGLJENIK

sublimuje na 4100 degC

gustina 35 g cmndash3

tvrd tm = 4000 degC

izolator

gustina 22 g cmndash3

mek t = 4100 degC

slojevita građa dobro provodi struju

DIJAMANT I GRAFIT UGLJENIK

GRAFIT DIJAMANT

Nerastvorni u svim rastvaračima zbog umrežane kovalentne strukture

DIJAMANT I GRAFIT

Dijamant i grafit se dobijaju iz prirodnih nalazišta kao i veštačkim putem

bull grafit reakcijom koksa sa SiO2

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

bull dijamant

na visokim pritiscima (5 GPa) i temperaturama (1600 oC) moguće je prevesti grafit u dijamant

dobijeni dijamanti su mali i dobri za izradu reznih alata ali ne i nakita

UGLJENIK

C60

(12 C-5 i 20 C-6 prstenova) sličan fudbalskoj lopti

C70

bull niz struktura u kojima su atomi povezani u petočlane i šestočlane prstenove i raspoređeni tako da obrazuju molekule sfernog ili elipsoidnog oblika

C60 C70 C76 C80 C84 C36

FULERENI

dobijaju se reakcijom u električnom luku između dve grafitne elektrode u inertnom gasu

bull rastvorni su u nepolarnim rastvaračima

bull 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

bull dobija se bdquorazlistavanjemrdquo grafita sloj debljine jednog C atoma

bull grafit debljine 1 mm sadrži oko tri miliona slojeva grafena naslaganih jedan na drugi

bull dvodimenzionalni nanomaterijal

bull izuzetna i neobična električna mehanička termička i druga svojstva

NANOCEVI

grafitni slojevi uvijeni u cilindre debljine nekoliko nm

UGLJENIK

GRAFEN najtanji i najjači poznati materijal

usled postojanja kovalentnih veza 100 puta jače od čeličnih vlakana

AMORFNI UGLJENIK

bull dobija se suvom destilacijom uglja (zagrevanjem u odsustvu vazduha) bull pored ugljenika sadrži malu količinu mineralnih i organskih supstanci bull svetska proizvodnja je ogromna bull osnovno i najvažnije redukciono sredstvo u metalurgiji

Koks

bull dobija se nepotpunim sagorevanjem ugljovodonika bull sastoji se od sitnih čestica ugljenika (fino sprašeni ugljenik) bull koristi se u gumarskoj industriji (kao punilo i za ojačavanje materijala)

Čađ

Aktivni ugalj

bull aktivni ugljenik

bull dobija se kontrolisanim zagrevanjem organske materije (npr drveta) u odsustvu vazduha

bull ima veliku specifičnu površinu i veliku sposobnost adsorbovanja drugih supstanci

bull koristi se kao adsorbens npr za prečišćavanje vode u gas-maskama u medicini

UGLJENIK

UGLJEN-MONOKSID CO

bull oksidacioni broj ugljenika je II

trostruka veza velike jačine (1073 kJ molndash1) gas bez boje i mirisa izuzetno otrovan neutralni oksid u laboratoriji se dobija dehidratacijom mravlje kiseline

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

HCOOH CO + H2O H2SO4 (konc)

100 degC

bull industrijsko dobijanje bull nepotpunim sagorevanjem koksa

vodeni gas

generatorski gas 2C(s) + O2(g) 2CO(g)

bull redukcijom vodene pare pomoću koksa

UGLJENIK

bull lako sagoreva do CO2 uz oslobađanje velike količine toplote

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

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

rHө = ndash566 kJ molndash1

C(s) + CO2(g) 2CO(g)

rHө = 172 kJ molndash1

bull na visokim temperaturama dominira CO (na 1000 oC 99 vol CO)

bull na nižim temperaturama dominira CO2 (na 550 oC 10 vol CO)

bull naglim hlađenjem smeše CO i CO2 CO se disproporcioniše i nastaje čađ

UGLJEN-MONOKSID CO UGLJENIK

u reakcijama gde se koks koristi kao redukciono sredstvo CO ima aktivnu ulogu

bull reaguje sa Cl2 u prisustvu svetlosti i toplog uglja kao katalizatora

CO(g) + Cl2(g) COCl2(g)

karbonil-hlorid ili fozgen

bull gas bez boje i mirisa bull kiseli oksid bull laboratorijsko dobijanje

bull žarenjem karbonata ili hidrogenkarbonata

UGLJEN-DIOKSID CO2

bull oksidacioni broj IV

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

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

bull reakcijom kiselina sa karbonatima ili hidrogenkarbonatima

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

bull sagorevanjem ugljenika

UGLJENIK

bull industrijsko dobijanje

oksidacijom CO u vodenom gasu uvođenjem vodene pare

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

Fe2O3

bull primena bull kao sredstvo za gašenje požara

bull u prehrambenoj industriji (konzerviranje hrane gaziranje pića)

bull za superkritičnu ekstrakciju

bull kao sredstvo za hlađenje CO2(s) suvi led

čvrsti CO2 sublimuje na ndash785 oC

UGLJEN-DIOKSID CO2

UGLJENIK

bull dokazna reakcija ndash pojava belog taloga CaCO3 u reaciji sa krečnom vodom

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

CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g) Ca2+(aq) + 2HCO3ndash(aq)

UGLJENA KISELINA H2CO3

bull oksidacioni broj IV

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

bull rastvaranjem CO2 u vodi

svega 04 CO2 prelazi u H2CO3 996 u obliku hidratisanih molekula CO2

bull slaba kiselina

bull soli karbonati i hidrogenkarbonati (bdquobikarbonatirdquo)

H2CO3 + H2O HCO3ndash + H3O+

HCO3ndash + H2O CO3

2ndash + H3O+ Ka2 = 48∙10ndash11

Ka1 = 25∙10ndash4

UGLJENIK

bull karbonati teško rastvorni osim karbonata alkalnih metala

bull postoje velika nalazišta karbonatnih minerala zemnoalkalnih metala

bull kalcita CaCO3 bull dolomita CaMg(CO3)2

bull magnezita MgCO3

bull hidrogenkarbonati rastvorni u vodi

bull ravnoteža između karbonata i hidrogenkarbonata

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

ndash(aq)

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

bull uvođenjem CO2 u suspenziju karbonata

bull zagrevanjem bikarbonata (čvrstog ili rastvorenog)

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

UGLJENA KISELINA H2CO3

UGLJENIK

rastvaranje krečnjaka bistar rastvor hidrogenkarbonata

izdvajanje CO2 i nastanak karbonata

formiranje pećina

stvaranje stalagmita i stalaktita

u koncentrovani rastvor NaCl uvodi se NH3 i CO2 nastali rastvor sadrži jone Na+ Clndash NH4

+ i HCO3ndash

od četiri soli koje mogu nastati kombinacijom prisutnih jona u koncentrovanom rastvoru I taloži se NaHCO3 jer je najmanje rastvoran

NaHCO3 se suši i žarenjem prevodi u Na2CO3

2NaHCO3(s) 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 2NH3(g) + CaCl2 + 2H2O

Solvejev postupak

najvažnije soli ugljene kiseline Na2CO3 i NaHCO3 dobijaju se Solvejevim postupkom

KARBIDI

bull binarna jedinjenja ugljenika sa elementima manje elektronegativnosti (izuzev vodonika)

bull tvrde supstance visokih Tm

bull dobijaju se reakcijom metala ili njihovih oksida sa ugljenikom na visokoj t

bull prema tipu veze mogu se podeliti na bull jonske karbidi alkalnih i zemnoalkalnih metala i Al (CaC2 Al4C3)

CaC2 najznačajniji jonski karbid dobijanje CaO + 3C CaC2 + CO

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

(acetilen)

UGLJENIK

bull kovalentne karbidi silicijuma i bora (SiC B4C) malobrojni

bull metalne (intersticijalne) karbidi prelaznih elemenata (Fe3C TiC WC)

burna reakcija sa vodom

CIJANIDI CIJANATI TIOCIJANATI

bull sadrže ugljenik i azot povezane trostrukom vezom bull linearna struktura bull 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

CIKLUS UGLJENIKA UGLJENIK

bull u prirodi ugljenik se nalazi u obliku bull CO2 (gas u atmosferi) bull CO2 i HCO3

ndash (rastvoreni u vodi) bull CaCO3 MgCO3 (karbonatne stene i koralni grebeni) bull uglja nafte i prirodnog gasa (nastali raspadanjem organizama na visokim

pritiscima i temperaturama) bull organske materije u zemljištu (npr humus)

bull kruženjem ugljenika u prirodi ovi oblici se neprekidno transformišu jedan u drugi

bull u procesu fotosinteze biljke koriste CO2 i stvaraju organsku materiju

bull životinje koriste organsku materiju u ishrani i u procesu varenja je razgrađuju U procesu respiracije (disanja) stvaraju CO2

bull mikrobiološkom razgradnjom biomase (truljenjem) ugljenik se vraća u atmosferu kao CO2 (aerobna razgradnja) ili CH4 (anaerobna razgradnja)

bull erozijom karbonatnih stena nastaje CO2 ali i rastvorni hidrogenkarbonati

bull sagorevanjem fosilnih goriva nastaje CO2

EKOLOŠKI PROBLEMI

bull povećanje količine CO2 prouzrokuje efekat bdquostaklene bašteldquo zbog kojeg se temperatura na Zemlji povećava globalno zagrevanje

bull Sunčevo zračenje dospeva do Zemljine površine i zagreva je

bull Zemlja kao i svako zagrejano telo reemituje zračenje nazad u atmosferu ali kao energetski niže zračenje

bull gasovi prisutni u atmosferi mogu da apsorbuju odlazeće zračenje niže energije a zatim ga i reemituju nazad ka površini Zemlje koja se dodatno zagreva

usled prevelike upotrebe i sagorevanja fosilnih goriva kao i izazivanja velikih šumskih požara radi raščišćavanja zemljišta u poljoprivredne svrhe količina CO2 u atmosferi se

povećava od 19 veka za oko 20 prosečno 04 godišnje

gasovi apsorbuju zračenje i reemituju ga nazad ka površini Zemlje

najznačajniji gasovi koji apsorbuju zračenje u atmosferi su CO2 (50) i CH4 (20)

SILICIJUM Si

bull srebrnastosive boje metalnog sjaja

bull u industriji se dobija redukcijom SiO2 pomoću koksa Si čistoće 98 (bdquosirovrdquo)

bull silicijum (veoma čist) se koristi za proizvodnju komponenata u elektronici jer je poluprovodnik

SiO2(s) + 2C(s) Si(l) + 2CO(g) t

bull bdquosirovrdquo Si se dalje prevodi u SiHCl3 (trihlorsilan) zagrevanjem u struji HCl

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

27 mas Zemljine kore

javlja se samo u jedinjenjima koja imaju Si ndash O vezu

bull redukcija pomoću Zn Mg ili H2 Si lt 10ndash7 primesa (bdquoultračist Sirdquo)

bull šipka Si se propušta između grejača dolazi do topljenja u vrlo uskoj zoni nečistoće se koncentruju u rastopu i posle

rafinacije se nalaze na jednom kraju šipke koji se seče i odbacuje (bdquozonalna rafinacijardquo)

GRAFIT

struktura

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

bull atomi su povezani u šestočlane prstenove

bull sp2 hibridizacija atoma (gradi tri veze) četvrti elektron je delokalizovan po celom sloju

bull delokalizovani elektroni omogućavaju provođenje struje ali samo duž sloja

primena bull grafitne elektrode sredstava za

podmazivanje olovake bull termootporni sudovi i kalupi

siv metalnog sjaja mekan dobro provodi struju

UGLJENIK

sublimuje na 4100 degC

gustina 35 g cmndash3

tvrd tm = 4000 degC

izolator

gustina 22 g cmndash3

mek t = 4100 degC

slojevita građa dobro provodi struju

DIJAMANT I GRAFIT UGLJENIK

GRAFIT DIJAMANT

Nerastvorni u svim rastvaračima zbog umrežane kovalentne strukture

DIJAMANT I GRAFIT

Dijamant i grafit se dobijaju iz prirodnih nalazišta kao i veštačkim putem

bull grafit reakcijom koksa sa SiO2

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

bull dijamant

na visokim pritiscima (5 GPa) i temperaturama (1600 oC) moguće je prevesti grafit u dijamant

dobijeni dijamanti su mali i dobri za izradu reznih alata ali ne i nakita

UGLJENIK

C60

(12 C-5 i 20 C-6 prstenova) sličan fudbalskoj lopti

C70

bull niz struktura u kojima su atomi povezani u petočlane i šestočlane prstenove i raspoređeni tako da obrazuju molekule sfernog ili elipsoidnog oblika

C60 C70 C76 C80 C84 C36

FULERENI

dobijaju se reakcijom u električnom luku između dve grafitne elektrode u inertnom gasu

bull rastvorni su u nepolarnim rastvaračima

bull 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

bull dobija se bdquorazlistavanjemrdquo grafita sloj debljine jednog C atoma

bull grafit debljine 1 mm sadrži oko tri miliona slojeva grafena naslaganih jedan na drugi

bull dvodimenzionalni nanomaterijal

bull izuzetna i neobična električna mehanička termička i druga svojstva

NANOCEVI

grafitni slojevi uvijeni u cilindre debljine nekoliko nm

UGLJENIK

GRAFEN najtanji i najjači poznati materijal

usled postojanja kovalentnih veza 100 puta jače od čeličnih vlakana

AMORFNI UGLJENIK

bull dobija se suvom destilacijom uglja (zagrevanjem u odsustvu vazduha) bull pored ugljenika sadrži malu količinu mineralnih i organskih supstanci bull svetska proizvodnja je ogromna bull osnovno i najvažnije redukciono sredstvo u metalurgiji

Koks

bull dobija se nepotpunim sagorevanjem ugljovodonika bull sastoji se od sitnih čestica ugljenika (fino sprašeni ugljenik) bull koristi se u gumarskoj industriji (kao punilo i za ojačavanje materijala)

Čađ

Aktivni ugalj

bull aktivni ugljenik

bull dobija se kontrolisanim zagrevanjem organske materije (npr drveta) u odsustvu vazduha

bull ima veliku specifičnu površinu i veliku sposobnost adsorbovanja drugih supstanci

bull koristi se kao adsorbens npr za prečišćavanje vode u gas-maskama u medicini

UGLJENIK

UGLJEN-MONOKSID CO

bull oksidacioni broj ugljenika je II

trostruka veza velike jačine (1073 kJ molndash1) gas bez boje i mirisa izuzetno otrovan neutralni oksid u laboratoriji se dobija dehidratacijom mravlje kiseline

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

HCOOH CO + H2O H2SO4 (konc)

100 degC

bull industrijsko dobijanje bull nepotpunim sagorevanjem koksa

vodeni gas

generatorski gas 2C(s) + O2(g) 2CO(g)

bull redukcijom vodene pare pomoću koksa

UGLJENIK

bull lako sagoreva do CO2 uz oslobađanje velike količine toplote

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

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

rHө = ndash566 kJ molndash1

C(s) + CO2(g) 2CO(g)

rHө = 172 kJ molndash1

bull na visokim temperaturama dominira CO (na 1000 oC 99 vol CO)

bull na nižim temperaturama dominira CO2 (na 550 oC 10 vol CO)

bull naglim hlađenjem smeše CO i CO2 CO se disproporcioniše i nastaje čađ

UGLJEN-MONOKSID CO UGLJENIK

u reakcijama gde se koks koristi kao redukciono sredstvo CO ima aktivnu ulogu

bull reaguje sa Cl2 u prisustvu svetlosti i toplog uglja kao katalizatora

CO(g) + Cl2(g) COCl2(g)

karbonil-hlorid ili fozgen

bull gas bez boje i mirisa bull kiseli oksid bull laboratorijsko dobijanje

bull žarenjem karbonata ili hidrogenkarbonata

UGLJEN-DIOKSID CO2

bull oksidacioni broj IV

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

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

bull reakcijom kiselina sa karbonatima ili hidrogenkarbonatima

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

bull sagorevanjem ugljenika

UGLJENIK

bull industrijsko dobijanje

oksidacijom CO u vodenom gasu uvođenjem vodene pare

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

Fe2O3

bull primena bull kao sredstvo za gašenje požara

bull u prehrambenoj industriji (konzerviranje hrane gaziranje pića)

bull za superkritičnu ekstrakciju

bull kao sredstvo za hlađenje CO2(s) suvi led

čvrsti CO2 sublimuje na ndash785 oC

UGLJEN-DIOKSID CO2

UGLJENIK

bull dokazna reakcija ndash pojava belog taloga CaCO3 u reaciji sa krečnom vodom

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

CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g) Ca2+(aq) + 2HCO3ndash(aq)

UGLJENA KISELINA H2CO3

bull oksidacioni broj IV

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

bull rastvaranjem CO2 u vodi

svega 04 CO2 prelazi u H2CO3 996 u obliku hidratisanih molekula CO2

bull slaba kiselina

bull soli karbonati i hidrogenkarbonati (bdquobikarbonatirdquo)

H2CO3 + H2O HCO3ndash + H3O+

HCO3ndash + H2O CO3

2ndash + H3O+ Ka2 = 48∙10ndash11

Ka1 = 25∙10ndash4

UGLJENIK

bull karbonati teško rastvorni osim karbonata alkalnih metala

bull postoje velika nalazišta karbonatnih minerala zemnoalkalnih metala

bull kalcita CaCO3 bull dolomita CaMg(CO3)2

bull magnezita MgCO3

bull hidrogenkarbonati rastvorni u vodi

bull ravnoteža između karbonata i hidrogenkarbonata

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

ndash(aq)

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

bull uvođenjem CO2 u suspenziju karbonata

bull zagrevanjem bikarbonata (čvrstog ili rastvorenog)

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

UGLJENA KISELINA H2CO3

UGLJENIK

rastvaranje krečnjaka bistar rastvor hidrogenkarbonata

izdvajanje CO2 i nastanak karbonata

formiranje pećina

stvaranje stalagmita i stalaktita

u koncentrovani rastvor NaCl uvodi se NH3 i CO2 nastali rastvor sadrži jone Na+ Clndash NH4

+ i HCO3ndash

od četiri soli koje mogu nastati kombinacijom prisutnih jona u koncentrovanom rastvoru I taloži se NaHCO3 jer je najmanje rastvoran

NaHCO3 se suši i žarenjem prevodi u Na2CO3

2NaHCO3(s) 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 2NH3(g) + CaCl2 + 2H2O

Solvejev postupak

najvažnije soli ugljene kiseline Na2CO3 i NaHCO3 dobijaju se Solvejevim postupkom

KARBIDI

bull binarna jedinjenja ugljenika sa elementima manje elektronegativnosti (izuzev vodonika)

bull tvrde supstance visokih Tm

bull dobijaju se reakcijom metala ili njihovih oksida sa ugljenikom na visokoj t

bull prema tipu veze mogu se podeliti na bull jonske karbidi alkalnih i zemnoalkalnih metala i Al (CaC2 Al4C3)

CaC2 najznačajniji jonski karbid dobijanje CaO + 3C CaC2 + CO

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

(acetilen)

UGLJENIK

bull kovalentne karbidi silicijuma i bora (SiC B4C) malobrojni

bull metalne (intersticijalne) karbidi prelaznih elemenata (Fe3C TiC WC)

burna reakcija sa vodom

CIJANIDI CIJANATI TIOCIJANATI

bull sadrže ugljenik i azot povezane trostrukom vezom bull linearna struktura bull 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

CIKLUS UGLJENIKA UGLJENIK

bull u prirodi ugljenik se nalazi u obliku bull CO2 (gas u atmosferi) bull CO2 i HCO3

ndash (rastvoreni u vodi) bull CaCO3 MgCO3 (karbonatne stene i koralni grebeni) bull uglja nafte i prirodnog gasa (nastali raspadanjem organizama na visokim

pritiscima i temperaturama) bull organske materije u zemljištu (npr humus)

bull kruženjem ugljenika u prirodi ovi oblici se neprekidno transformišu jedan u drugi

bull u procesu fotosinteze biljke koriste CO2 i stvaraju organsku materiju

bull životinje koriste organsku materiju u ishrani i u procesu varenja je razgrađuju U procesu respiracije (disanja) stvaraju CO2

bull mikrobiološkom razgradnjom biomase (truljenjem) ugljenik se vraća u atmosferu kao CO2 (aerobna razgradnja) ili CH4 (anaerobna razgradnja)

bull erozijom karbonatnih stena nastaje CO2 ali i rastvorni hidrogenkarbonati

bull sagorevanjem fosilnih goriva nastaje CO2

EKOLOŠKI PROBLEMI

bull povećanje količine CO2 prouzrokuje efekat bdquostaklene bašteldquo zbog kojeg se temperatura na Zemlji povećava globalno zagrevanje

bull Sunčevo zračenje dospeva do Zemljine površine i zagreva je

bull Zemlja kao i svako zagrejano telo reemituje zračenje nazad u atmosferu ali kao energetski niže zračenje

bull gasovi prisutni u atmosferi mogu da apsorbuju odlazeće zračenje niže energije a zatim ga i reemituju nazad ka površini Zemlje koja se dodatno zagreva

usled prevelike upotrebe i sagorevanja fosilnih goriva kao i izazivanja velikih šumskih požara radi raščišćavanja zemljišta u poljoprivredne svrhe količina CO2 u atmosferi se

povećava od 19 veka za oko 20 prosečno 04 godišnje

gasovi apsorbuju zračenje i reemituju ga nazad ka površini Zemlje

najznačajniji gasovi koji apsorbuju zračenje u atmosferi su CO2 (50) i CH4 (20)

SILICIJUM Si

bull srebrnastosive boje metalnog sjaja

bull u industriji se dobija redukcijom SiO2 pomoću koksa Si čistoće 98 (bdquosirovrdquo)

bull silicijum (veoma čist) se koristi za proizvodnju komponenata u elektronici jer je poluprovodnik

SiO2(s) + 2C(s) Si(l) + 2CO(g) t

bull bdquosirovrdquo Si se dalje prevodi u SiHCl3 (trihlorsilan) zagrevanjem u struji HCl

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

27 mas Zemljine kore

javlja se samo u jedinjenjima koja imaju Si ndash O vezu

bull redukcija pomoću Zn Mg ili H2 Si lt 10ndash7 primesa (bdquoultračist Sirdquo)

bull šipka Si se propušta između grejača dolazi do topljenja u vrlo uskoj zoni nečistoće se koncentruju u rastopu i posle

rafinacije se nalaze na jednom kraju šipke koji se seče i odbacuje (bdquozonalna rafinacijardquo)

gustina 35 g cmndash3

tvrd tm = 4000 degC

izolator

gustina 22 g cmndash3

mek t = 4100 degC

slojevita građa dobro provodi struju

DIJAMANT I GRAFIT UGLJENIK

GRAFIT DIJAMANT

Nerastvorni u svim rastvaračima zbog umrežane kovalentne strukture

DIJAMANT I GRAFIT

Dijamant i grafit se dobijaju iz prirodnih nalazišta kao i veštačkim putem

bull grafit reakcijom koksa sa SiO2

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

bull dijamant

na visokim pritiscima (5 GPa) i temperaturama (1600 oC) moguće je prevesti grafit u dijamant

dobijeni dijamanti su mali i dobri za izradu reznih alata ali ne i nakita

UGLJENIK

C60

(12 C-5 i 20 C-6 prstenova) sličan fudbalskoj lopti

C70

bull niz struktura u kojima su atomi povezani u petočlane i šestočlane prstenove i raspoređeni tako da obrazuju molekule sfernog ili elipsoidnog oblika

C60 C70 C76 C80 C84 C36

FULERENI

dobijaju se reakcijom u električnom luku između dve grafitne elektrode u inertnom gasu

bull rastvorni su u nepolarnim rastvaračima

bull 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

bull dobija se bdquorazlistavanjemrdquo grafita sloj debljine jednog C atoma

bull grafit debljine 1 mm sadrži oko tri miliona slojeva grafena naslaganih jedan na drugi

bull dvodimenzionalni nanomaterijal

bull izuzetna i neobična električna mehanička termička i druga svojstva

NANOCEVI

grafitni slojevi uvijeni u cilindre debljine nekoliko nm

UGLJENIK

GRAFEN najtanji i najjači poznati materijal

usled postojanja kovalentnih veza 100 puta jače od čeličnih vlakana

AMORFNI UGLJENIK

bull dobija se suvom destilacijom uglja (zagrevanjem u odsustvu vazduha) bull pored ugljenika sadrži malu količinu mineralnih i organskih supstanci bull svetska proizvodnja je ogromna bull osnovno i najvažnije redukciono sredstvo u metalurgiji

Koks

bull dobija se nepotpunim sagorevanjem ugljovodonika bull sastoji se od sitnih čestica ugljenika (fino sprašeni ugljenik) bull koristi se u gumarskoj industriji (kao punilo i za ojačavanje materijala)

Čađ

Aktivni ugalj

bull aktivni ugljenik

bull dobija se kontrolisanim zagrevanjem organske materije (npr drveta) u odsustvu vazduha

bull ima veliku specifičnu površinu i veliku sposobnost adsorbovanja drugih supstanci

bull koristi se kao adsorbens npr za prečišćavanje vode u gas-maskama u medicini

UGLJENIK

UGLJEN-MONOKSID CO

bull oksidacioni broj ugljenika je II

trostruka veza velike jačine (1073 kJ molndash1) gas bez boje i mirisa izuzetno otrovan neutralni oksid u laboratoriji se dobija dehidratacijom mravlje kiseline

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

HCOOH CO + H2O H2SO4 (konc)

100 degC

bull industrijsko dobijanje bull nepotpunim sagorevanjem koksa

vodeni gas

generatorski gas 2C(s) + O2(g) 2CO(g)

bull redukcijom vodene pare pomoću koksa

UGLJENIK

bull lako sagoreva do CO2 uz oslobađanje velike količine toplote

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

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

rHө = ndash566 kJ molndash1

C(s) + CO2(g) 2CO(g)

rHө = 172 kJ molndash1

bull na visokim temperaturama dominira CO (na 1000 oC 99 vol CO)

bull na nižim temperaturama dominira CO2 (na 550 oC 10 vol CO)

bull naglim hlađenjem smeše CO i CO2 CO se disproporcioniše i nastaje čađ

UGLJEN-MONOKSID CO UGLJENIK

u reakcijama gde se koks koristi kao redukciono sredstvo CO ima aktivnu ulogu

bull reaguje sa Cl2 u prisustvu svetlosti i toplog uglja kao katalizatora

CO(g) + Cl2(g) COCl2(g)

karbonil-hlorid ili fozgen

bull gas bez boje i mirisa bull kiseli oksid bull laboratorijsko dobijanje

bull žarenjem karbonata ili hidrogenkarbonata

UGLJEN-DIOKSID CO2

bull oksidacioni broj IV

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

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

bull reakcijom kiselina sa karbonatima ili hidrogenkarbonatima

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

bull sagorevanjem ugljenika

UGLJENIK

bull industrijsko dobijanje

oksidacijom CO u vodenom gasu uvođenjem vodene pare

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

Fe2O3

bull primena bull kao sredstvo za gašenje požara

bull u prehrambenoj industriji (konzerviranje hrane gaziranje pića)

bull za superkritičnu ekstrakciju

bull kao sredstvo za hlađenje CO2(s) suvi led

čvrsti CO2 sublimuje na ndash785 oC

UGLJEN-DIOKSID CO2

UGLJENIK

bull dokazna reakcija ndash pojava belog taloga CaCO3 u reaciji sa krečnom vodom

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

CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g) Ca2+(aq) + 2HCO3ndash(aq)

UGLJENA KISELINA H2CO3

bull oksidacioni broj IV

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

bull rastvaranjem CO2 u vodi

svega 04 CO2 prelazi u H2CO3 996 u obliku hidratisanih molekula CO2

bull slaba kiselina

bull soli karbonati i hidrogenkarbonati (bdquobikarbonatirdquo)

H2CO3 + H2O HCO3ndash + H3O+

HCO3ndash + H2O CO3

2ndash + H3O+ Ka2 = 48∙10ndash11

Ka1 = 25∙10ndash4

UGLJENIK

bull karbonati teško rastvorni osim karbonata alkalnih metala

bull postoje velika nalazišta karbonatnih minerala zemnoalkalnih metala

bull kalcita CaCO3 bull dolomita CaMg(CO3)2

bull magnezita MgCO3

bull hidrogenkarbonati rastvorni u vodi

bull ravnoteža između karbonata i hidrogenkarbonata

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

ndash(aq)

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

bull uvođenjem CO2 u suspenziju karbonata

bull zagrevanjem bikarbonata (čvrstog ili rastvorenog)

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

UGLJENA KISELINA H2CO3

UGLJENIK

rastvaranje krečnjaka bistar rastvor hidrogenkarbonata

izdvajanje CO2 i nastanak karbonata

formiranje pećina

stvaranje stalagmita i stalaktita

u koncentrovani rastvor NaCl uvodi se NH3 i CO2 nastali rastvor sadrži jone Na+ Clndash NH4

+ i HCO3ndash

od četiri soli koje mogu nastati kombinacijom prisutnih jona u koncentrovanom rastvoru I taloži se NaHCO3 jer je najmanje rastvoran

NaHCO3 se suši i žarenjem prevodi u Na2CO3

2NaHCO3(s) 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 2NH3(g) + CaCl2 + 2H2O

Solvejev postupak

najvažnije soli ugljene kiseline Na2CO3 i NaHCO3 dobijaju se Solvejevim postupkom

KARBIDI

bull binarna jedinjenja ugljenika sa elementima manje elektronegativnosti (izuzev vodonika)

bull tvrde supstance visokih Tm

bull dobijaju se reakcijom metala ili njihovih oksida sa ugljenikom na visokoj t

bull prema tipu veze mogu se podeliti na bull jonske karbidi alkalnih i zemnoalkalnih metala i Al (CaC2 Al4C3)

CaC2 najznačajniji jonski karbid dobijanje CaO + 3C CaC2 + CO

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

(acetilen)

UGLJENIK

bull kovalentne karbidi silicijuma i bora (SiC B4C) malobrojni

bull metalne (intersticijalne) karbidi prelaznih elemenata (Fe3C TiC WC)

burna reakcija sa vodom

CIJANIDI CIJANATI TIOCIJANATI

bull sadrže ugljenik i azot povezane trostrukom vezom bull linearna struktura bull 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

CIKLUS UGLJENIKA UGLJENIK

bull u prirodi ugljenik se nalazi u obliku bull CO2 (gas u atmosferi) bull CO2 i HCO3

ndash (rastvoreni u vodi) bull CaCO3 MgCO3 (karbonatne stene i koralni grebeni) bull uglja nafte i prirodnog gasa (nastali raspadanjem organizama na visokim

pritiscima i temperaturama) bull organske materije u zemljištu (npr humus)

bull kruženjem ugljenika u prirodi ovi oblici se neprekidno transformišu jedan u drugi

bull u procesu fotosinteze biljke koriste CO2 i stvaraju organsku materiju

bull životinje koriste organsku materiju u ishrani i u procesu varenja je razgrađuju U procesu respiracije (disanja) stvaraju CO2

bull mikrobiološkom razgradnjom biomase (truljenjem) ugljenik se vraća u atmosferu kao CO2 (aerobna razgradnja) ili CH4 (anaerobna razgradnja)

bull erozijom karbonatnih stena nastaje CO2 ali i rastvorni hidrogenkarbonati

bull sagorevanjem fosilnih goriva nastaje CO2

EKOLOŠKI PROBLEMI

bull povećanje količine CO2 prouzrokuje efekat bdquostaklene bašteldquo zbog kojeg se temperatura na Zemlji povećava globalno zagrevanje

bull Sunčevo zračenje dospeva do Zemljine površine i zagreva je

bull Zemlja kao i svako zagrejano telo reemituje zračenje nazad u atmosferu ali kao energetski niže zračenje

bull gasovi prisutni u atmosferi mogu da apsorbuju odlazeće zračenje niže energije a zatim ga i reemituju nazad ka površini Zemlje koja se dodatno zagreva

usled prevelike upotrebe i sagorevanja fosilnih goriva kao i izazivanja velikih šumskih požara radi raščišćavanja zemljišta u poljoprivredne svrhe količina CO2 u atmosferi se

povećava od 19 veka za oko 20 prosečno 04 godišnje

gasovi apsorbuju zračenje i reemituju ga nazad ka površini Zemlje

najznačajniji gasovi koji apsorbuju zračenje u atmosferi su CO2 (50) i CH4 (20)

SILICIJUM Si

bull srebrnastosive boje metalnog sjaja

bull u industriji se dobija redukcijom SiO2 pomoću koksa Si čistoće 98 (bdquosirovrdquo)

bull silicijum (veoma čist) se koristi za proizvodnju komponenata u elektronici jer je poluprovodnik

SiO2(s) + 2C(s) Si(l) + 2CO(g) t

bull bdquosirovrdquo Si se dalje prevodi u SiHCl3 (trihlorsilan) zagrevanjem u struji HCl

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

27 mas Zemljine kore

javlja se samo u jedinjenjima koja imaju Si ndash O vezu

bull redukcija pomoću Zn Mg ili H2 Si lt 10ndash7 primesa (bdquoultračist Sirdquo)

bull šipka Si se propušta između grejača dolazi do topljenja u vrlo uskoj zoni nečistoće se koncentruju u rastopu i posle

rafinacije se nalaze na jednom kraju šipke koji se seče i odbacuje (bdquozonalna rafinacijardquo)

DIJAMANT I GRAFIT

Dijamant i grafit se dobijaju iz prirodnih nalazišta kao i veštačkim putem

bull grafit reakcijom koksa sa SiO2

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

bull dijamant

na visokim pritiscima (5 GPa) i temperaturama (1600 oC) moguće je prevesti grafit u dijamant

dobijeni dijamanti su mali i dobri za izradu reznih alata ali ne i nakita

UGLJENIK

C60

(12 C-5 i 20 C-6 prstenova) sličan fudbalskoj lopti

C70

bull niz struktura u kojima su atomi povezani u petočlane i šestočlane prstenove i raspoređeni tako da obrazuju molekule sfernog ili elipsoidnog oblika

C60 C70 C76 C80 C84 C36

FULERENI

dobijaju se reakcijom u električnom luku između dve grafitne elektrode u inertnom gasu

bull rastvorni su u nepolarnim rastvaračima

bull 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

bull dobija se bdquorazlistavanjemrdquo grafita sloj debljine jednog C atoma

bull grafit debljine 1 mm sadrži oko tri miliona slojeva grafena naslaganih jedan na drugi

bull dvodimenzionalni nanomaterijal

bull izuzetna i neobična električna mehanička termička i druga svojstva

NANOCEVI

grafitni slojevi uvijeni u cilindre debljine nekoliko nm

UGLJENIK

GRAFEN najtanji i najjači poznati materijal

usled postojanja kovalentnih veza 100 puta jače od čeličnih vlakana

AMORFNI UGLJENIK

bull dobija se suvom destilacijom uglja (zagrevanjem u odsustvu vazduha) bull pored ugljenika sadrži malu količinu mineralnih i organskih supstanci bull svetska proizvodnja je ogromna bull osnovno i najvažnije redukciono sredstvo u metalurgiji

Koks

bull dobija se nepotpunim sagorevanjem ugljovodonika bull sastoji se od sitnih čestica ugljenika (fino sprašeni ugljenik) bull koristi se u gumarskoj industriji (kao punilo i za ojačavanje materijala)

Čađ

Aktivni ugalj

bull aktivni ugljenik

bull dobija se kontrolisanim zagrevanjem organske materije (npr drveta) u odsustvu vazduha

bull ima veliku specifičnu površinu i veliku sposobnost adsorbovanja drugih supstanci

bull koristi se kao adsorbens npr za prečišćavanje vode u gas-maskama u medicini

UGLJENIK

UGLJEN-MONOKSID CO

bull oksidacioni broj ugljenika je II

trostruka veza velike jačine (1073 kJ molndash1) gas bez boje i mirisa izuzetno otrovan neutralni oksid u laboratoriji se dobija dehidratacijom mravlje kiseline

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

HCOOH CO + H2O H2SO4 (konc)

100 degC

bull industrijsko dobijanje bull nepotpunim sagorevanjem koksa

vodeni gas

generatorski gas 2C(s) + O2(g) 2CO(g)

bull redukcijom vodene pare pomoću koksa

UGLJENIK

bull lako sagoreva do CO2 uz oslobađanje velike količine toplote

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

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

rHө = ndash566 kJ molndash1

C(s) + CO2(g) 2CO(g)

rHө = 172 kJ molndash1

bull na visokim temperaturama dominira CO (na 1000 oC 99 vol CO)

bull na nižim temperaturama dominira CO2 (na 550 oC 10 vol CO)

bull naglim hlađenjem smeše CO i CO2 CO se disproporcioniše i nastaje čađ

UGLJEN-MONOKSID CO UGLJENIK

u reakcijama gde se koks koristi kao redukciono sredstvo CO ima aktivnu ulogu

bull reaguje sa Cl2 u prisustvu svetlosti i toplog uglja kao katalizatora

CO(g) + Cl2(g) COCl2(g)

karbonil-hlorid ili fozgen

bull gas bez boje i mirisa bull kiseli oksid bull laboratorijsko dobijanje

bull žarenjem karbonata ili hidrogenkarbonata

UGLJEN-DIOKSID CO2

bull oksidacioni broj IV

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

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

bull reakcijom kiselina sa karbonatima ili hidrogenkarbonatima

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

bull sagorevanjem ugljenika

UGLJENIK

bull industrijsko dobijanje

oksidacijom CO u vodenom gasu uvođenjem vodene pare

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

Fe2O3

bull primena bull kao sredstvo za gašenje požara

bull u prehrambenoj industriji (konzerviranje hrane gaziranje pića)

bull za superkritičnu ekstrakciju

bull kao sredstvo za hlađenje CO2(s) suvi led

čvrsti CO2 sublimuje na ndash785 oC

UGLJEN-DIOKSID CO2

UGLJENIK

bull dokazna reakcija ndash pojava belog taloga CaCO3 u reaciji sa krečnom vodom

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

CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g) Ca2+(aq) + 2HCO3ndash(aq)

UGLJENA KISELINA H2CO3

bull oksidacioni broj IV

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

bull rastvaranjem CO2 u vodi

svega 04 CO2 prelazi u H2CO3 996 u obliku hidratisanih molekula CO2

bull slaba kiselina

bull soli karbonati i hidrogenkarbonati (bdquobikarbonatirdquo)

H2CO3 + H2O HCO3ndash + H3O+

HCO3ndash + H2O CO3

2ndash + H3O+ Ka2 = 48∙10ndash11

Ka1 = 25∙10ndash4

UGLJENIK

bull karbonati teško rastvorni osim karbonata alkalnih metala

bull postoje velika nalazišta karbonatnih minerala zemnoalkalnih metala

bull kalcita CaCO3 bull dolomita CaMg(CO3)2

bull magnezita MgCO3

bull hidrogenkarbonati rastvorni u vodi

bull ravnoteža između karbonata i hidrogenkarbonata

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

ndash(aq)

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

bull uvođenjem CO2 u suspenziju karbonata

bull zagrevanjem bikarbonata (čvrstog ili rastvorenog)

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

UGLJENA KISELINA H2CO3

UGLJENIK

rastvaranje krečnjaka bistar rastvor hidrogenkarbonata

izdvajanje CO2 i nastanak karbonata

formiranje pećina

stvaranje stalagmita i stalaktita

u koncentrovani rastvor NaCl uvodi se NH3 i CO2 nastali rastvor sadrži jone Na+ Clndash NH4

+ i HCO3ndash

od četiri soli koje mogu nastati kombinacijom prisutnih jona u koncentrovanom rastvoru I taloži se NaHCO3 jer je najmanje rastvoran

NaHCO3 se suši i žarenjem prevodi u Na2CO3

2NaHCO3(s) 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 2NH3(g) + CaCl2 + 2H2O

Solvejev postupak

najvažnije soli ugljene kiseline Na2CO3 i NaHCO3 dobijaju se Solvejevim postupkom

KARBIDI

bull binarna jedinjenja ugljenika sa elementima manje elektronegativnosti (izuzev vodonika)

bull tvrde supstance visokih Tm

bull dobijaju se reakcijom metala ili njihovih oksida sa ugljenikom na visokoj t

bull prema tipu veze mogu se podeliti na bull jonske karbidi alkalnih i zemnoalkalnih metala i Al (CaC2 Al4C3)

CaC2 najznačajniji jonski karbid dobijanje CaO + 3C CaC2 + CO

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

(acetilen)

UGLJENIK

bull kovalentne karbidi silicijuma i bora (SiC B4C) malobrojni

bull metalne (intersticijalne) karbidi prelaznih elemenata (Fe3C TiC WC)

burna reakcija sa vodom

CIJANIDI CIJANATI TIOCIJANATI

bull sadrže ugljenik i azot povezane trostrukom vezom bull linearna struktura bull 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

CIKLUS UGLJENIKA UGLJENIK

bull u prirodi ugljenik se nalazi u obliku bull CO2 (gas u atmosferi) bull CO2 i HCO3

ndash (rastvoreni u vodi) bull CaCO3 MgCO3 (karbonatne stene i koralni grebeni) bull uglja nafte i prirodnog gasa (nastali raspadanjem organizama na visokim

pritiscima i temperaturama) bull organske materije u zemljištu (npr humus)

bull kruženjem ugljenika u prirodi ovi oblici se neprekidno transformišu jedan u drugi

bull u procesu fotosinteze biljke koriste CO2 i stvaraju organsku materiju

bull životinje koriste organsku materiju u ishrani i u procesu varenja je razgrađuju U procesu respiracije (disanja) stvaraju CO2

bull mikrobiološkom razgradnjom biomase (truljenjem) ugljenik se vraća u atmosferu kao CO2 (aerobna razgradnja) ili CH4 (anaerobna razgradnja)

bull erozijom karbonatnih stena nastaje CO2 ali i rastvorni hidrogenkarbonati

bull sagorevanjem fosilnih goriva nastaje CO2

EKOLOŠKI PROBLEMI

bull povećanje količine CO2 prouzrokuje efekat bdquostaklene bašteldquo zbog kojeg se temperatura na Zemlji povećava globalno zagrevanje

bull Sunčevo zračenje dospeva do Zemljine površine i zagreva je

bull Zemlja kao i svako zagrejano telo reemituje zračenje nazad u atmosferu ali kao energetski niže zračenje

bull gasovi prisutni u atmosferi mogu da apsorbuju odlazeće zračenje niže energije a zatim ga i reemituju nazad ka površini Zemlje koja se dodatno zagreva

usled prevelike upotrebe i sagorevanja fosilnih goriva kao i izazivanja velikih šumskih požara radi raščišćavanja zemljišta u poljoprivredne svrhe količina CO2 u atmosferi se

povećava od 19 veka za oko 20 prosečno 04 godišnje

gasovi apsorbuju zračenje i reemituju ga nazad ka površini Zemlje

najznačajniji gasovi koji apsorbuju zračenje u atmosferi su CO2 (50) i CH4 (20)

SILICIJUM Si

bull srebrnastosive boje metalnog sjaja

bull u industriji se dobija redukcijom SiO2 pomoću koksa Si čistoće 98 (bdquosirovrdquo)

bull silicijum (veoma čist) se koristi za proizvodnju komponenata u elektronici jer je poluprovodnik

SiO2(s) + 2C(s) Si(l) + 2CO(g) t

bull bdquosirovrdquo Si se dalje prevodi u SiHCl3 (trihlorsilan) zagrevanjem u struji HCl

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

27 mas Zemljine kore

javlja se samo u jedinjenjima koja imaju Si ndash O vezu

bull redukcija pomoću Zn Mg ili H2 Si lt 10ndash7 primesa (bdquoultračist Sirdquo)

bull šipka Si se propušta između grejača dolazi do topljenja u vrlo uskoj zoni nečistoće se koncentruju u rastopu i posle

rafinacije se nalaze na jednom kraju šipke koji se seče i odbacuje (bdquozonalna rafinacijardquo)

C60

(12 C-5 i 20 C-6 prstenova) sličan fudbalskoj lopti

C70

bull niz struktura u kojima su atomi povezani u petočlane i šestočlane prstenove i raspoređeni tako da obrazuju molekule sfernog ili elipsoidnog oblika

C60 C70 C76 C80 C84 C36

FULERENI

dobijaju se reakcijom u električnom luku između dve grafitne elektrode u inertnom gasu

bull rastvorni su u nepolarnim rastvaračima

bull 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

bull dobija se bdquorazlistavanjemrdquo grafita sloj debljine jednog C atoma

bull grafit debljine 1 mm sadrži oko tri miliona slojeva grafena naslaganih jedan na drugi

bull dvodimenzionalni nanomaterijal

bull izuzetna i neobična električna mehanička termička i druga svojstva

NANOCEVI

grafitni slojevi uvijeni u cilindre debljine nekoliko nm

UGLJENIK

GRAFEN najtanji i najjači poznati materijal

usled postojanja kovalentnih veza 100 puta jače od čeličnih vlakana

AMORFNI UGLJENIK

bull dobija se suvom destilacijom uglja (zagrevanjem u odsustvu vazduha) bull pored ugljenika sadrži malu količinu mineralnih i organskih supstanci bull svetska proizvodnja je ogromna bull osnovno i najvažnije redukciono sredstvo u metalurgiji

Koks

bull dobija se nepotpunim sagorevanjem ugljovodonika bull sastoji se od sitnih čestica ugljenika (fino sprašeni ugljenik) bull koristi se u gumarskoj industriji (kao punilo i za ojačavanje materijala)

Čađ

Aktivni ugalj

bull aktivni ugljenik

bull dobija se kontrolisanim zagrevanjem organske materije (npr drveta) u odsustvu vazduha

bull ima veliku specifičnu površinu i veliku sposobnost adsorbovanja drugih supstanci

bull koristi se kao adsorbens npr za prečišćavanje vode u gas-maskama u medicini

UGLJENIK

UGLJEN-MONOKSID CO

bull oksidacioni broj ugljenika je II

trostruka veza velike jačine (1073 kJ molndash1) gas bez boje i mirisa izuzetno otrovan neutralni oksid u laboratoriji se dobija dehidratacijom mravlje kiseline

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

HCOOH CO + H2O H2SO4 (konc)

100 degC

bull industrijsko dobijanje bull nepotpunim sagorevanjem koksa

vodeni gas

generatorski gas 2C(s) + O2(g) 2CO(g)

bull redukcijom vodene pare pomoću koksa

UGLJENIK

bull lako sagoreva do CO2 uz oslobađanje velike količine toplote

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

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

rHө = ndash566 kJ molndash1

C(s) + CO2(g) 2CO(g)

rHө = 172 kJ molndash1

bull na visokim temperaturama dominira CO (na 1000 oC 99 vol CO)

bull na nižim temperaturama dominira CO2 (na 550 oC 10 vol CO)

bull naglim hlađenjem smeše CO i CO2 CO se disproporcioniše i nastaje čađ

UGLJEN-MONOKSID CO UGLJENIK

u reakcijama gde se koks koristi kao redukciono sredstvo CO ima aktivnu ulogu

bull reaguje sa Cl2 u prisustvu svetlosti i toplog uglja kao katalizatora

CO(g) + Cl2(g) COCl2(g)

karbonil-hlorid ili fozgen

bull gas bez boje i mirisa bull kiseli oksid bull laboratorijsko dobijanje

bull žarenjem karbonata ili hidrogenkarbonata

UGLJEN-DIOKSID CO2

bull oksidacioni broj IV

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

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

bull reakcijom kiselina sa karbonatima ili hidrogenkarbonatima

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

bull sagorevanjem ugljenika

UGLJENIK

bull industrijsko dobijanje

oksidacijom CO u vodenom gasu uvođenjem vodene pare

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

Fe2O3

bull primena bull kao sredstvo za gašenje požara

bull u prehrambenoj industriji (konzerviranje hrane gaziranje pića)

bull za superkritičnu ekstrakciju

bull kao sredstvo za hlađenje CO2(s) suvi led

čvrsti CO2 sublimuje na ndash785 oC

UGLJEN-DIOKSID CO2

UGLJENIK

bull dokazna reakcija ndash pojava belog taloga CaCO3 u reaciji sa krečnom vodom

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

CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g) Ca2+(aq) + 2HCO3ndash(aq)

UGLJENA KISELINA H2CO3

bull oksidacioni broj IV

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

bull rastvaranjem CO2 u vodi

svega 04 CO2 prelazi u H2CO3 996 u obliku hidratisanih molekula CO2

bull slaba kiselina

bull soli karbonati i hidrogenkarbonati (bdquobikarbonatirdquo)

H2CO3 + H2O HCO3ndash + H3O+

HCO3ndash + H2O CO3

2ndash + H3O+ Ka2 = 48∙10ndash11

Ka1 = 25∙10ndash4

UGLJENIK

bull karbonati teško rastvorni osim karbonata alkalnih metala

bull postoje velika nalazišta karbonatnih minerala zemnoalkalnih metala

bull kalcita CaCO3 bull dolomita CaMg(CO3)2

bull magnezita MgCO3

bull hidrogenkarbonati rastvorni u vodi

bull ravnoteža između karbonata i hidrogenkarbonata

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

ndash(aq)

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

bull uvođenjem CO2 u suspenziju karbonata

bull zagrevanjem bikarbonata (čvrstog ili rastvorenog)

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

UGLJENA KISELINA H2CO3

UGLJENIK

rastvaranje krečnjaka bistar rastvor hidrogenkarbonata

izdvajanje CO2 i nastanak karbonata

formiranje pećina

stvaranje stalagmita i stalaktita

u koncentrovani rastvor NaCl uvodi se NH3 i CO2 nastali rastvor sadrži jone Na+ Clndash NH4

+ i HCO3ndash

od četiri soli koje mogu nastati kombinacijom prisutnih jona u koncentrovanom rastvoru I taloži se NaHCO3 jer je najmanje rastvoran

NaHCO3 se suši i žarenjem prevodi u Na2CO3

2NaHCO3(s) 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 2NH3(g) + CaCl2 + 2H2O

Solvejev postupak

najvažnije soli ugljene kiseline Na2CO3 i NaHCO3 dobijaju se Solvejevim postupkom

KARBIDI

bull binarna jedinjenja ugljenika sa elementima manje elektronegativnosti (izuzev vodonika)

bull tvrde supstance visokih Tm

bull dobijaju se reakcijom metala ili njihovih oksida sa ugljenikom na visokoj t

bull prema tipu veze mogu se podeliti na bull jonske karbidi alkalnih i zemnoalkalnih metala i Al (CaC2 Al4C3)

CaC2 najznačajniji jonski karbid dobijanje CaO + 3C CaC2 + CO

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

(acetilen)

UGLJENIK

bull kovalentne karbidi silicijuma i bora (SiC B4C) malobrojni

bull metalne (intersticijalne) karbidi prelaznih elemenata (Fe3C TiC WC)

burna reakcija sa vodom

CIJANIDI CIJANATI TIOCIJANATI

bull sadrže ugljenik i azot povezane trostrukom vezom bull linearna struktura bull 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

CIKLUS UGLJENIKA UGLJENIK

bull u prirodi ugljenik se nalazi u obliku bull CO2 (gas u atmosferi) bull CO2 i HCO3

ndash (rastvoreni u vodi) bull CaCO3 MgCO3 (karbonatne stene i koralni grebeni) bull uglja nafte i prirodnog gasa (nastali raspadanjem organizama na visokim

pritiscima i temperaturama) bull organske materije u zemljištu (npr humus)

bull kruženjem ugljenika u prirodi ovi oblici se neprekidno transformišu jedan u drugi

bull u procesu fotosinteze biljke koriste CO2 i stvaraju organsku materiju

bull životinje koriste organsku materiju u ishrani i u procesu varenja je razgrađuju U procesu respiracije (disanja) stvaraju CO2

bull mikrobiološkom razgradnjom biomase (truljenjem) ugljenik se vraća u atmosferu kao CO2 (aerobna razgradnja) ili CH4 (anaerobna razgradnja)

bull erozijom karbonatnih stena nastaje CO2 ali i rastvorni hidrogenkarbonati

bull sagorevanjem fosilnih goriva nastaje CO2

EKOLOŠKI PROBLEMI

bull povećanje količine CO2 prouzrokuje efekat bdquostaklene bašteldquo zbog kojeg se temperatura na Zemlji povećava globalno zagrevanje

bull Sunčevo zračenje dospeva do Zemljine površine i zagreva je

bull Zemlja kao i svako zagrejano telo reemituje zračenje nazad u atmosferu ali kao energetski niže zračenje

bull gasovi prisutni u atmosferi mogu da apsorbuju odlazeće zračenje niže energije a zatim ga i reemituju nazad ka površini Zemlje koja se dodatno zagreva

usled prevelike upotrebe i sagorevanja fosilnih goriva kao i izazivanja velikih šumskih požara radi raščišćavanja zemljišta u poljoprivredne svrhe količina CO2 u atmosferi se

povećava od 19 veka za oko 20 prosečno 04 godišnje

gasovi apsorbuju zračenje i reemituju ga nazad ka površini Zemlje

najznačajniji gasovi koji apsorbuju zračenje u atmosferi su CO2 (50) i CH4 (20)

SILICIJUM Si

bull srebrnastosive boje metalnog sjaja

bull u industriji se dobija redukcijom SiO2 pomoću koksa Si čistoće 98 (bdquosirovrdquo)

bull silicijum (veoma čist) se koristi za proizvodnju komponenata u elektronici jer je poluprovodnik

SiO2(s) + 2C(s) Si(l) + 2CO(g) t

bull bdquosirovrdquo Si se dalje prevodi u SiHCl3 (trihlorsilan) zagrevanjem u struji HCl

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

27 mas Zemljine kore

javlja se samo u jedinjenjima koja imaju Si ndash O vezu

bull redukcija pomoću Zn Mg ili H2 Si lt 10ndash7 primesa (bdquoultračist Sirdquo)

bull šipka Si se propušta između grejača dolazi do topljenja u vrlo uskoj zoni nečistoće se koncentruju u rastopu i posle

rafinacije se nalaze na jednom kraju šipke koji se seče i odbacuje (bdquozonalna rafinacijardquo)

GRAFEN

bull dobija se bdquorazlistavanjemrdquo grafita sloj debljine jednog C atoma

bull grafit debljine 1 mm sadrži oko tri miliona slojeva grafena naslaganih jedan na drugi

bull dvodimenzionalni nanomaterijal

bull izuzetna i neobična električna mehanička termička i druga svojstva

NANOCEVI

grafitni slojevi uvijeni u cilindre debljine nekoliko nm

UGLJENIK

GRAFEN najtanji i najjači poznati materijal

usled postojanja kovalentnih veza 100 puta jače od čeličnih vlakana

AMORFNI UGLJENIK

bull dobija se suvom destilacijom uglja (zagrevanjem u odsustvu vazduha) bull pored ugljenika sadrži malu količinu mineralnih i organskih supstanci bull svetska proizvodnja je ogromna bull osnovno i najvažnije redukciono sredstvo u metalurgiji

Koks

bull dobija se nepotpunim sagorevanjem ugljovodonika bull sastoji se od sitnih čestica ugljenika (fino sprašeni ugljenik) bull koristi se u gumarskoj industriji (kao punilo i za ojačavanje materijala)

Čađ

Aktivni ugalj

bull aktivni ugljenik

bull dobija se kontrolisanim zagrevanjem organske materije (npr drveta) u odsustvu vazduha

bull ima veliku specifičnu površinu i veliku sposobnost adsorbovanja drugih supstanci

bull koristi se kao adsorbens npr za prečišćavanje vode u gas-maskama u medicini

UGLJENIK

UGLJEN-MONOKSID CO

bull oksidacioni broj ugljenika je II

trostruka veza velike jačine (1073 kJ molndash1) gas bez boje i mirisa izuzetno otrovan neutralni oksid u laboratoriji se dobija dehidratacijom mravlje kiseline

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

HCOOH CO + H2O H2SO4 (konc)

100 degC

bull industrijsko dobijanje bull nepotpunim sagorevanjem koksa

vodeni gas

generatorski gas 2C(s) + O2(g) 2CO(g)

bull redukcijom vodene pare pomoću koksa

UGLJENIK

bull lako sagoreva do CO2 uz oslobađanje velike količine toplote

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

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

rHө = ndash566 kJ molndash1

C(s) + CO2(g) 2CO(g)

rHө = 172 kJ molndash1

bull na visokim temperaturama dominira CO (na 1000 oC 99 vol CO)

bull na nižim temperaturama dominira CO2 (na 550 oC 10 vol CO)

bull naglim hlađenjem smeše CO i CO2 CO se disproporcioniše i nastaje čađ

UGLJEN-MONOKSID CO UGLJENIK

u reakcijama gde se koks koristi kao redukciono sredstvo CO ima aktivnu ulogu

bull reaguje sa Cl2 u prisustvu svetlosti i toplog uglja kao katalizatora

CO(g) + Cl2(g) COCl2(g)

karbonil-hlorid ili fozgen

bull gas bez boje i mirisa bull kiseli oksid bull laboratorijsko dobijanje

bull žarenjem karbonata ili hidrogenkarbonata

UGLJEN-DIOKSID CO2

bull oksidacioni broj IV

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

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

bull reakcijom kiselina sa karbonatima ili hidrogenkarbonatima

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

bull sagorevanjem ugljenika

UGLJENIK

bull industrijsko dobijanje

oksidacijom CO u vodenom gasu uvođenjem vodene pare

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

Fe2O3

bull primena bull kao sredstvo za gašenje požara

bull u prehrambenoj industriji (konzerviranje hrane gaziranje pića)

bull za superkritičnu ekstrakciju

bull kao sredstvo za hlađenje CO2(s) suvi led

čvrsti CO2 sublimuje na ndash785 oC

UGLJEN-DIOKSID CO2

UGLJENIK

bull dokazna reakcija ndash pojava belog taloga CaCO3 u reaciji sa krečnom vodom

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

CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g) Ca2+(aq) + 2HCO3ndash(aq)

UGLJENA KISELINA H2CO3

bull oksidacioni broj IV

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

bull rastvaranjem CO2 u vodi

svega 04 CO2 prelazi u H2CO3 996 u obliku hidratisanih molekula CO2

bull slaba kiselina

bull soli karbonati i hidrogenkarbonati (bdquobikarbonatirdquo)

H2CO3 + H2O HCO3ndash + H3O+

HCO3ndash + H2O CO3

2ndash + H3O+ Ka2 = 48∙10ndash11

Ka1 = 25∙10ndash4

UGLJENIK

bull karbonati teško rastvorni osim karbonata alkalnih metala

bull postoje velika nalazišta karbonatnih minerala zemnoalkalnih metala

bull kalcita CaCO3 bull dolomita CaMg(CO3)2

bull magnezita MgCO3

bull hidrogenkarbonati rastvorni u vodi

bull ravnoteža između karbonata i hidrogenkarbonata

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

ndash(aq)

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

bull uvođenjem CO2 u suspenziju karbonata

bull zagrevanjem bikarbonata (čvrstog ili rastvorenog)

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

UGLJENA KISELINA H2CO3

UGLJENIK

rastvaranje krečnjaka bistar rastvor hidrogenkarbonata

izdvajanje CO2 i nastanak karbonata

formiranje pećina

stvaranje stalagmita i stalaktita

u koncentrovani rastvor NaCl uvodi se NH3 i CO2 nastali rastvor sadrži jone Na+ Clndash NH4

+ i HCO3ndash

od četiri soli koje mogu nastati kombinacijom prisutnih jona u koncentrovanom rastvoru I taloži se NaHCO3 jer je najmanje rastvoran

NaHCO3 se suši i žarenjem prevodi u Na2CO3

2NaHCO3(s) 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 2NH3(g) + CaCl2 + 2H2O

Solvejev postupak

najvažnije soli ugljene kiseline Na2CO3 i NaHCO3 dobijaju se Solvejevim postupkom

KARBIDI

bull binarna jedinjenja ugljenika sa elementima manje elektronegativnosti (izuzev vodonika)

bull tvrde supstance visokih Tm

bull dobijaju se reakcijom metala ili njihovih oksida sa ugljenikom na visokoj t

bull prema tipu veze mogu se podeliti na bull jonske karbidi alkalnih i zemnoalkalnih metala i Al (CaC2 Al4C3)

CaC2 najznačajniji jonski karbid dobijanje CaO + 3C CaC2 + CO

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

(acetilen)

UGLJENIK

bull kovalentne karbidi silicijuma i bora (SiC B4C) malobrojni

bull metalne (intersticijalne) karbidi prelaznih elemenata (Fe3C TiC WC)

burna reakcija sa vodom

CIJANIDI CIJANATI TIOCIJANATI

bull sadrže ugljenik i azot povezane trostrukom vezom bull linearna struktura bull 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

CIKLUS UGLJENIKA UGLJENIK

bull u prirodi ugljenik se nalazi u obliku bull CO2 (gas u atmosferi) bull CO2 i HCO3

ndash (rastvoreni u vodi) bull CaCO3 MgCO3 (karbonatne stene i koralni grebeni) bull uglja nafte i prirodnog gasa (nastali raspadanjem organizama na visokim

pritiscima i temperaturama) bull organske materije u zemljištu (npr humus)

bull kruženjem ugljenika u prirodi ovi oblici se neprekidno transformišu jedan u drugi

bull u procesu fotosinteze biljke koriste CO2 i stvaraju organsku materiju

bull životinje koriste organsku materiju u ishrani i u procesu varenja je razgrađuju U procesu respiracije (disanja) stvaraju CO2

bull mikrobiološkom razgradnjom biomase (truljenjem) ugljenik se vraća u atmosferu kao CO2 (aerobna razgradnja) ili CH4 (anaerobna razgradnja)

bull erozijom karbonatnih stena nastaje CO2 ali i rastvorni hidrogenkarbonati

bull sagorevanjem fosilnih goriva nastaje CO2

EKOLOŠKI PROBLEMI

bull povećanje količine CO2 prouzrokuje efekat bdquostaklene bašteldquo zbog kojeg se temperatura na Zemlji povećava globalno zagrevanje

bull Sunčevo zračenje dospeva do Zemljine površine i zagreva je

bull Zemlja kao i svako zagrejano telo reemituje zračenje nazad u atmosferu ali kao energetski niže zračenje

bull gasovi prisutni u atmosferi mogu da apsorbuju odlazeće zračenje niže energije a zatim ga i reemituju nazad ka površini Zemlje koja se dodatno zagreva

usled prevelike upotrebe i sagorevanja fosilnih goriva kao i izazivanja velikih šumskih požara radi raščišćavanja zemljišta u poljoprivredne svrhe količina CO2 u atmosferi se

povećava od 19 veka za oko 20 prosečno 04 godišnje

gasovi apsorbuju zračenje i reemituju ga nazad ka površini Zemlje

najznačajniji gasovi koji apsorbuju zračenje u atmosferi su CO2 (50) i CH4 (20)

SILICIJUM Si

bull srebrnastosive boje metalnog sjaja

bull u industriji se dobija redukcijom SiO2 pomoću koksa Si čistoće 98 (bdquosirovrdquo)

bull silicijum (veoma čist) se koristi za proizvodnju komponenata u elektronici jer je poluprovodnik

SiO2(s) + 2C(s) Si(l) + 2CO(g) t

bull bdquosirovrdquo Si se dalje prevodi u SiHCl3 (trihlorsilan) zagrevanjem u struji HCl

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

27 mas Zemljine kore

javlja se samo u jedinjenjima koja imaju Si ndash O vezu

bull redukcija pomoću Zn Mg ili H2 Si lt 10ndash7 primesa (bdquoultračist Sirdquo)

bull šipka Si se propušta između grejača dolazi do topljenja u vrlo uskoj zoni nečistoće se koncentruju u rastopu i posle

rafinacije se nalaze na jednom kraju šipke koji se seče i odbacuje (bdquozonalna rafinacijardquo)

AMORFNI UGLJENIK

bull dobija se suvom destilacijom uglja (zagrevanjem u odsustvu vazduha) bull pored ugljenika sadrži malu količinu mineralnih i organskih supstanci bull svetska proizvodnja je ogromna bull osnovno i najvažnije redukciono sredstvo u metalurgiji

Koks

bull dobija se nepotpunim sagorevanjem ugljovodonika bull sastoji se od sitnih čestica ugljenika (fino sprašeni ugljenik) bull koristi se u gumarskoj industriji (kao punilo i za ojačavanje materijala)

Čađ

Aktivni ugalj

bull aktivni ugljenik

bull dobija se kontrolisanim zagrevanjem organske materije (npr drveta) u odsustvu vazduha

bull ima veliku specifičnu površinu i veliku sposobnost adsorbovanja drugih supstanci

bull koristi se kao adsorbens npr za prečišćavanje vode u gas-maskama u medicini

UGLJENIK

UGLJEN-MONOKSID CO

bull oksidacioni broj ugljenika je II

trostruka veza velike jačine (1073 kJ molndash1) gas bez boje i mirisa izuzetno otrovan neutralni oksid u laboratoriji se dobija dehidratacijom mravlje kiseline

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

HCOOH CO + H2O H2SO4 (konc)

100 degC

bull industrijsko dobijanje bull nepotpunim sagorevanjem koksa

vodeni gas

generatorski gas 2C(s) + O2(g) 2CO(g)

bull redukcijom vodene pare pomoću koksa

UGLJENIK

bull lako sagoreva do CO2 uz oslobađanje velike količine toplote

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

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

rHө = ndash566 kJ molndash1

C(s) + CO2(g) 2CO(g)

rHө = 172 kJ molndash1

bull na visokim temperaturama dominira CO (na 1000 oC 99 vol CO)

bull na nižim temperaturama dominira CO2 (na 550 oC 10 vol CO)

bull naglim hlađenjem smeše CO i CO2 CO se disproporcioniše i nastaje čađ

UGLJEN-MONOKSID CO UGLJENIK

u reakcijama gde se koks koristi kao redukciono sredstvo CO ima aktivnu ulogu

bull reaguje sa Cl2 u prisustvu svetlosti i toplog uglja kao katalizatora

CO(g) + Cl2(g) COCl2(g)

karbonil-hlorid ili fozgen

bull gas bez boje i mirisa bull kiseli oksid bull laboratorijsko dobijanje

bull žarenjem karbonata ili hidrogenkarbonata

UGLJEN-DIOKSID CO2

bull oksidacioni broj IV

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

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

bull reakcijom kiselina sa karbonatima ili hidrogenkarbonatima

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

bull sagorevanjem ugljenika

UGLJENIK

bull industrijsko dobijanje

oksidacijom CO u vodenom gasu uvođenjem vodene pare

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

Fe2O3

bull primena bull kao sredstvo za gašenje požara

bull u prehrambenoj industriji (konzerviranje hrane gaziranje pića)

bull za superkritičnu ekstrakciju

bull kao sredstvo za hlađenje CO2(s) suvi led

čvrsti CO2 sublimuje na ndash785 oC

UGLJEN-DIOKSID CO2

UGLJENIK

bull dokazna reakcija ndash pojava belog taloga CaCO3 u reaciji sa krečnom vodom

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

CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g) Ca2+(aq) + 2HCO3ndash(aq)

UGLJENA KISELINA H2CO3

bull oksidacioni broj IV

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

bull rastvaranjem CO2 u vodi

svega 04 CO2 prelazi u H2CO3 996 u obliku hidratisanih molekula CO2

bull slaba kiselina

bull soli karbonati i hidrogenkarbonati (bdquobikarbonatirdquo)

H2CO3 + H2O HCO3ndash + H3O+

HCO3ndash + H2O CO3

2ndash + H3O+ Ka2 = 48∙10ndash11

Ka1 = 25∙10ndash4

UGLJENIK

bull karbonati teško rastvorni osim karbonata alkalnih metala

bull postoje velika nalazišta karbonatnih minerala zemnoalkalnih metala

bull kalcita CaCO3 bull dolomita CaMg(CO3)2

bull magnezita MgCO3

bull hidrogenkarbonati rastvorni u vodi

bull ravnoteža između karbonata i hidrogenkarbonata

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

ndash(aq)

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

bull uvođenjem CO2 u suspenziju karbonata

bull zagrevanjem bikarbonata (čvrstog ili rastvorenog)

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

UGLJENA KISELINA H2CO3

UGLJENIK

rastvaranje krečnjaka bistar rastvor hidrogenkarbonata

izdvajanje CO2 i nastanak karbonata

formiranje pećina

stvaranje stalagmita i stalaktita

u koncentrovani rastvor NaCl uvodi se NH3 i CO2 nastali rastvor sadrži jone Na+ Clndash NH4

+ i HCO3ndash

od četiri soli koje mogu nastati kombinacijom prisutnih jona u koncentrovanom rastvoru I taloži se NaHCO3 jer je najmanje rastvoran

NaHCO3 se suši i žarenjem prevodi u Na2CO3

2NaHCO3(s) 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 2NH3(g) + CaCl2 + 2H2O

Solvejev postupak

najvažnije soli ugljene kiseline Na2CO3 i NaHCO3 dobijaju se Solvejevim postupkom

KARBIDI

bull binarna jedinjenja ugljenika sa elementima manje elektronegativnosti (izuzev vodonika)

bull tvrde supstance visokih Tm

bull dobijaju se reakcijom metala ili njihovih oksida sa ugljenikom na visokoj t

bull prema tipu veze mogu se podeliti na bull jonske karbidi alkalnih i zemnoalkalnih metala i Al (CaC2 Al4C3)

CaC2 najznačajniji jonski karbid dobijanje CaO + 3C CaC2 + CO

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

(acetilen)

UGLJENIK

bull kovalentne karbidi silicijuma i bora (SiC B4C) malobrojni

bull metalne (intersticijalne) karbidi prelaznih elemenata (Fe3C TiC WC)

burna reakcija sa vodom

CIJANIDI CIJANATI TIOCIJANATI

bull sadrže ugljenik i azot povezane trostrukom vezom bull linearna struktura bull 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

CIKLUS UGLJENIKA UGLJENIK

bull u prirodi ugljenik se nalazi u obliku bull CO2 (gas u atmosferi) bull CO2 i HCO3

ndash (rastvoreni u vodi) bull CaCO3 MgCO3 (karbonatne stene i koralni grebeni) bull uglja nafte i prirodnog gasa (nastali raspadanjem organizama na visokim

pritiscima i temperaturama) bull organske materije u zemljištu (npr humus)

bull kruženjem ugljenika u prirodi ovi oblici se neprekidno transformišu jedan u drugi

bull u procesu fotosinteze biljke koriste CO2 i stvaraju organsku materiju

bull životinje koriste organsku materiju u ishrani i u procesu varenja je razgrađuju U procesu respiracije (disanja) stvaraju CO2

bull mikrobiološkom razgradnjom biomase (truljenjem) ugljenik se vraća u atmosferu kao CO2 (aerobna razgradnja) ili CH4 (anaerobna razgradnja)

bull erozijom karbonatnih stena nastaje CO2 ali i rastvorni hidrogenkarbonati

bull sagorevanjem fosilnih goriva nastaje CO2

EKOLOŠKI PROBLEMI

bull povećanje količine CO2 prouzrokuje efekat bdquostaklene bašteldquo zbog kojeg se temperatura na Zemlji povećava globalno zagrevanje

bull Sunčevo zračenje dospeva do Zemljine površine i zagreva je

bull Zemlja kao i svako zagrejano telo reemituje zračenje nazad u atmosferu ali kao energetski niže zračenje

bull gasovi prisutni u atmosferi mogu da apsorbuju odlazeće zračenje niže energije a zatim ga i reemituju nazad ka površini Zemlje koja se dodatno zagreva

usled prevelike upotrebe i sagorevanja fosilnih goriva kao i izazivanja velikih šumskih požara radi raščišćavanja zemljišta u poljoprivredne svrhe količina CO2 u atmosferi se

povećava od 19 veka za oko 20 prosečno 04 godišnje

gasovi apsorbuju zračenje i reemituju ga nazad ka površini Zemlje

najznačajniji gasovi koji apsorbuju zračenje u atmosferi su CO2 (50) i CH4 (20)

SILICIJUM Si

bull srebrnastosive boje metalnog sjaja

bull u industriji se dobija redukcijom SiO2 pomoću koksa Si čistoće 98 (bdquosirovrdquo)

bull silicijum (veoma čist) se koristi za proizvodnju komponenata u elektronici jer je poluprovodnik

SiO2(s) + 2C(s) Si(l) + 2CO(g) t

bull bdquosirovrdquo Si se dalje prevodi u SiHCl3 (trihlorsilan) zagrevanjem u struji HCl

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

27 mas Zemljine kore

javlja se samo u jedinjenjima koja imaju Si ndash O vezu

bull redukcija pomoću Zn Mg ili H2 Si lt 10ndash7 primesa (bdquoultračist Sirdquo)

bull šipka Si se propušta između grejača dolazi do topljenja u vrlo uskoj zoni nečistoće se koncentruju u rastopu i posle

rafinacije se nalaze na jednom kraju šipke koji se seče i odbacuje (bdquozonalna rafinacijardquo)

UGLJEN-MONOKSID CO

bull oksidacioni broj ugljenika je II

trostruka veza velike jačine (1073 kJ molndash1) gas bez boje i mirisa izuzetno otrovan neutralni oksid u laboratoriji se dobija dehidratacijom mravlje kiseline

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

HCOOH CO + H2O H2SO4 (konc)

100 degC

bull industrijsko dobijanje bull nepotpunim sagorevanjem koksa

vodeni gas

generatorski gas 2C(s) + O2(g) 2CO(g)

bull redukcijom vodene pare pomoću koksa

UGLJENIK

bull lako sagoreva do CO2 uz oslobađanje velike količine toplote

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

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

rHө = ndash566 kJ molndash1

C(s) + CO2(g) 2CO(g)

rHө = 172 kJ molndash1

bull na visokim temperaturama dominira CO (na 1000 oC 99 vol CO)

bull na nižim temperaturama dominira CO2 (na 550 oC 10 vol CO)

bull naglim hlađenjem smeše CO i CO2 CO se disproporcioniše i nastaje čađ

UGLJEN-MONOKSID CO UGLJENIK

u reakcijama gde se koks koristi kao redukciono sredstvo CO ima aktivnu ulogu

bull reaguje sa Cl2 u prisustvu svetlosti i toplog uglja kao katalizatora

CO(g) + Cl2(g) COCl2(g)

karbonil-hlorid ili fozgen

bull gas bez boje i mirisa bull kiseli oksid bull laboratorijsko dobijanje

bull žarenjem karbonata ili hidrogenkarbonata

UGLJEN-DIOKSID CO2

bull oksidacioni broj IV

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

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

bull reakcijom kiselina sa karbonatima ili hidrogenkarbonatima

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

bull sagorevanjem ugljenika

UGLJENIK

bull industrijsko dobijanje

oksidacijom CO u vodenom gasu uvođenjem vodene pare

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

Fe2O3

bull primena bull kao sredstvo za gašenje požara

bull u prehrambenoj industriji (konzerviranje hrane gaziranje pića)

bull za superkritičnu ekstrakciju

bull kao sredstvo za hlađenje CO2(s) suvi led

čvrsti CO2 sublimuje na ndash785 oC

UGLJEN-DIOKSID CO2

UGLJENIK

bull dokazna reakcija ndash pojava belog taloga CaCO3 u reaciji sa krečnom vodom

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

CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g) Ca2+(aq) + 2HCO3ndash(aq)

UGLJENA KISELINA H2CO3

bull oksidacioni broj IV

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

bull rastvaranjem CO2 u vodi

svega 04 CO2 prelazi u H2CO3 996 u obliku hidratisanih molekula CO2

bull slaba kiselina

bull soli karbonati i hidrogenkarbonati (bdquobikarbonatirdquo)

H2CO3 + H2O HCO3ndash + H3O+

HCO3ndash + H2O CO3

2ndash + H3O+ Ka2 = 48∙10ndash11

Ka1 = 25∙10ndash4

UGLJENIK

bull karbonati teško rastvorni osim karbonata alkalnih metala

bull postoje velika nalazišta karbonatnih minerala zemnoalkalnih metala

bull kalcita CaCO3 bull dolomita CaMg(CO3)2

bull magnezita MgCO3

bull hidrogenkarbonati rastvorni u vodi

bull ravnoteža između karbonata i hidrogenkarbonata

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

ndash(aq)

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

bull uvođenjem CO2 u suspenziju karbonata

bull zagrevanjem bikarbonata (čvrstog ili rastvorenog)

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

UGLJENA KISELINA H2CO3

UGLJENIK

rastvaranje krečnjaka bistar rastvor hidrogenkarbonata

izdvajanje CO2 i nastanak karbonata

formiranje pećina

stvaranje stalagmita i stalaktita

u koncentrovani rastvor NaCl uvodi se NH3 i CO2 nastali rastvor sadrži jone Na+ Clndash NH4

+ i HCO3ndash

od četiri soli koje mogu nastati kombinacijom prisutnih jona u koncentrovanom rastvoru I taloži se NaHCO3 jer je najmanje rastvoran

NaHCO3 se suši i žarenjem prevodi u Na2CO3

2NaHCO3(s) 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 2NH3(g) + CaCl2 + 2H2O

Solvejev postupak

najvažnije soli ugljene kiseline Na2CO3 i NaHCO3 dobijaju se Solvejevim postupkom

KARBIDI

bull binarna jedinjenja ugljenika sa elementima manje elektronegativnosti (izuzev vodonika)

bull tvrde supstance visokih Tm

bull dobijaju se reakcijom metala ili njihovih oksida sa ugljenikom na visokoj t

bull prema tipu veze mogu se podeliti na bull jonske karbidi alkalnih i zemnoalkalnih metala i Al (CaC2 Al4C3)

CaC2 najznačajniji jonski karbid dobijanje CaO + 3C CaC2 + CO

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

(acetilen)

UGLJENIK

bull kovalentne karbidi silicijuma i bora (SiC B4C) malobrojni

bull metalne (intersticijalne) karbidi prelaznih elemenata (Fe3C TiC WC)

burna reakcija sa vodom

CIJANIDI CIJANATI TIOCIJANATI

bull sadrže ugljenik i azot povezane trostrukom vezom bull linearna struktura bull 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

CIKLUS UGLJENIKA UGLJENIK

bull u prirodi ugljenik se nalazi u obliku bull CO2 (gas u atmosferi) bull CO2 i HCO3

ndash (rastvoreni u vodi) bull CaCO3 MgCO3 (karbonatne stene i koralni grebeni) bull uglja nafte i prirodnog gasa (nastali raspadanjem organizama na visokim

pritiscima i temperaturama) bull organske materije u zemljištu (npr humus)

bull kruženjem ugljenika u prirodi ovi oblici se neprekidno transformišu jedan u drugi

bull u procesu fotosinteze biljke koriste CO2 i stvaraju organsku materiju

bull životinje koriste organsku materiju u ishrani i u procesu varenja je razgrađuju U procesu respiracije (disanja) stvaraju CO2

bull mikrobiološkom razgradnjom biomase (truljenjem) ugljenik se vraća u atmosferu kao CO2 (aerobna razgradnja) ili CH4 (anaerobna razgradnja)

bull erozijom karbonatnih stena nastaje CO2 ali i rastvorni hidrogenkarbonati

bull sagorevanjem fosilnih goriva nastaje CO2

EKOLOŠKI PROBLEMI

bull povećanje količine CO2 prouzrokuje efekat bdquostaklene bašteldquo zbog kojeg se temperatura na Zemlji povećava globalno zagrevanje

bull Sunčevo zračenje dospeva do Zemljine površine i zagreva je

bull Zemlja kao i svako zagrejano telo reemituje zračenje nazad u atmosferu ali kao energetski niže zračenje

bull gasovi prisutni u atmosferi mogu da apsorbuju odlazeće zračenje niže energije a zatim ga i reemituju nazad ka površini Zemlje koja se dodatno zagreva

usled prevelike upotrebe i sagorevanja fosilnih goriva kao i izazivanja velikih šumskih požara radi raščišćavanja zemljišta u poljoprivredne svrhe količina CO2 u atmosferi se

povećava od 19 veka za oko 20 prosečno 04 godišnje

gasovi apsorbuju zračenje i reemituju ga nazad ka površini Zemlje

najznačajniji gasovi koji apsorbuju zračenje u atmosferi su CO2 (50) i CH4 (20)

SILICIJUM Si

bull srebrnastosive boje metalnog sjaja

bull u industriji se dobija redukcijom SiO2 pomoću koksa Si čistoće 98 (bdquosirovrdquo)

bull silicijum (veoma čist) se koristi za proizvodnju komponenata u elektronici jer je poluprovodnik

SiO2(s) + 2C(s) Si(l) + 2CO(g) t

bull bdquosirovrdquo Si se dalje prevodi u SiHCl3 (trihlorsilan) zagrevanjem u struji HCl

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

27 mas Zemljine kore

javlja se samo u jedinjenjima koja imaju Si ndash O vezu

bull redukcija pomoću Zn Mg ili H2 Si lt 10ndash7 primesa (bdquoultračist Sirdquo)

bull šipka Si se propušta između grejača dolazi do topljenja u vrlo uskoj zoni nečistoće se koncentruju u rastopu i posle

rafinacije se nalaze na jednom kraju šipke koji se seče i odbacuje (bdquozonalna rafinacijardquo)

bull lako sagoreva do CO2 uz oslobađanje velike količine toplote

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

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

rHө = ndash566 kJ molndash1

C(s) + CO2(g) 2CO(g)

rHө = 172 kJ molndash1

bull na visokim temperaturama dominira CO (na 1000 oC 99 vol CO)

bull na nižim temperaturama dominira CO2 (na 550 oC 10 vol CO)

bull naglim hlađenjem smeše CO i CO2 CO se disproporcioniše i nastaje čađ

UGLJEN-MONOKSID CO UGLJENIK

u reakcijama gde se koks koristi kao redukciono sredstvo CO ima aktivnu ulogu

bull reaguje sa Cl2 u prisustvu svetlosti i toplog uglja kao katalizatora

CO(g) + Cl2(g) COCl2(g)

karbonil-hlorid ili fozgen

bull gas bez boje i mirisa bull kiseli oksid bull laboratorijsko dobijanje

bull žarenjem karbonata ili hidrogenkarbonata

UGLJEN-DIOKSID CO2

bull oksidacioni broj IV

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

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

bull reakcijom kiselina sa karbonatima ili hidrogenkarbonatima

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

bull sagorevanjem ugljenika

UGLJENIK

bull industrijsko dobijanje

oksidacijom CO u vodenom gasu uvođenjem vodene pare

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

Fe2O3

bull primena bull kao sredstvo za gašenje požara

bull u prehrambenoj industriji (konzerviranje hrane gaziranje pića)

bull za superkritičnu ekstrakciju

bull kao sredstvo za hlađenje CO2(s) suvi led

čvrsti CO2 sublimuje na ndash785 oC

UGLJEN-DIOKSID CO2

UGLJENIK

bull dokazna reakcija ndash pojava belog taloga CaCO3 u reaciji sa krečnom vodom

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

CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g) Ca2+(aq) + 2HCO3ndash(aq)

UGLJENA KISELINA H2CO3

bull oksidacioni broj IV

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

bull rastvaranjem CO2 u vodi

svega 04 CO2 prelazi u H2CO3 996 u obliku hidratisanih molekula CO2

bull slaba kiselina

bull soli karbonati i hidrogenkarbonati (bdquobikarbonatirdquo)

H2CO3 + H2O HCO3ndash + H3O+

HCO3ndash + H2O CO3

2ndash + H3O+ Ka2 = 48∙10ndash11

Ka1 = 25∙10ndash4

UGLJENIK

bull karbonati teško rastvorni osim karbonata alkalnih metala

bull postoje velika nalazišta karbonatnih minerala zemnoalkalnih metala

bull kalcita CaCO3 bull dolomita CaMg(CO3)2

bull magnezita MgCO3

bull hidrogenkarbonati rastvorni u vodi

bull ravnoteža između karbonata i hidrogenkarbonata

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

ndash(aq)

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

bull uvođenjem CO2 u suspenziju karbonata

bull zagrevanjem bikarbonata (čvrstog ili rastvorenog)

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

UGLJENA KISELINA H2CO3

UGLJENIK

rastvaranje krečnjaka bistar rastvor hidrogenkarbonata

izdvajanje CO2 i nastanak karbonata

formiranje pećina

stvaranje stalagmita i stalaktita

u koncentrovani rastvor NaCl uvodi se NH3 i CO2 nastali rastvor sadrži jone Na+ Clndash NH4

+ i HCO3ndash

od četiri soli koje mogu nastati kombinacijom prisutnih jona u koncentrovanom rastvoru I taloži se NaHCO3 jer je najmanje rastvoran

NaHCO3 se suši i žarenjem prevodi u Na2CO3

2NaHCO3(s) 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 2NH3(g) + CaCl2 + 2H2O

Solvejev postupak

najvažnije soli ugljene kiseline Na2CO3 i NaHCO3 dobijaju se Solvejevim postupkom

KARBIDI

bull binarna jedinjenja ugljenika sa elementima manje elektronegativnosti (izuzev vodonika)

bull tvrde supstance visokih Tm

bull dobijaju se reakcijom metala ili njihovih oksida sa ugljenikom na visokoj t

bull prema tipu veze mogu se podeliti na bull jonske karbidi alkalnih i zemnoalkalnih metala i Al (CaC2 Al4C3)

CaC2 najznačajniji jonski karbid dobijanje CaO + 3C CaC2 + CO

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

(acetilen)

UGLJENIK

bull kovalentne karbidi silicijuma i bora (SiC B4C) malobrojni

bull metalne (intersticijalne) karbidi prelaznih elemenata (Fe3C TiC WC)

burna reakcija sa vodom

CIJANIDI CIJANATI TIOCIJANATI

bull sadrže ugljenik i azot povezane trostrukom vezom bull linearna struktura bull 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

CIKLUS UGLJENIKA UGLJENIK

bull u prirodi ugljenik se nalazi u obliku bull CO2 (gas u atmosferi) bull CO2 i HCO3

ndash (rastvoreni u vodi) bull CaCO3 MgCO3 (karbonatne stene i koralni grebeni) bull uglja nafte i prirodnog gasa (nastali raspadanjem organizama na visokim

pritiscima i temperaturama) bull organske materije u zemljištu (npr humus)

bull kruženjem ugljenika u prirodi ovi oblici se neprekidno transformišu jedan u drugi

bull u procesu fotosinteze biljke koriste CO2 i stvaraju organsku materiju

bull životinje koriste organsku materiju u ishrani i u procesu varenja je razgrađuju U procesu respiracije (disanja) stvaraju CO2

bull mikrobiološkom razgradnjom biomase (truljenjem) ugljenik se vraća u atmosferu kao CO2 (aerobna razgradnja) ili CH4 (anaerobna razgradnja)

bull erozijom karbonatnih stena nastaje CO2 ali i rastvorni hidrogenkarbonati

bull sagorevanjem fosilnih goriva nastaje CO2

EKOLOŠKI PROBLEMI

bull povećanje količine CO2 prouzrokuje efekat bdquostaklene bašteldquo zbog kojeg se temperatura na Zemlji povećava globalno zagrevanje

bull Sunčevo zračenje dospeva do Zemljine površine i zagreva je

bull Zemlja kao i svako zagrejano telo reemituje zračenje nazad u atmosferu ali kao energetski niže zračenje

bull gasovi prisutni u atmosferi mogu da apsorbuju odlazeće zračenje niže energije a zatim ga i reemituju nazad ka površini Zemlje koja se dodatno zagreva

usled prevelike upotrebe i sagorevanja fosilnih goriva kao i izazivanja velikih šumskih požara radi raščišćavanja zemljišta u poljoprivredne svrhe količina CO2 u atmosferi se

povećava od 19 veka za oko 20 prosečno 04 godišnje

gasovi apsorbuju zračenje i reemituju ga nazad ka površini Zemlje

najznačajniji gasovi koji apsorbuju zračenje u atmosferi su CO2 (50) i CH4 (20)

SILICIJUM Si

bull srebrnastosive boje metalnog sjaja

bull u industriji se dobija redukcijom SiO2 pomoću koksa Si čistoće 98 (bdquosirovrdquo)

bull silicijum (veoma čist) se koristi za proizvodnju komponenata u elektronici jer je poluprovodnik

SiO2(s) + 2C(s) Si(l) + 2CO(g) t

bull bdquosirovrdquo Si se dalje prevodi u SiHCl3 (trihlorsilan) zagrevanjem u struji HCl

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

27 mas Zemljine kore

javlja se samo u jedinjenjima koja imaju Si ndash O vezu

bull redukcija pomoću Zn Mg ili H2 Si lt 10ndash7 primesa (bdquoultračist Sirdquo)

bull šipka Si se propušta između grejača dolazi do topljenja u vrlo uskoj zoni nečistoće se koncentruju u rastopu i posle

rafinacije se nalaze na jednom kraju šipke koji se seče i odbacuje (bdquozonalna rafinacijardquo)

bull gas bez boje i mirisa bull kiseli oksid bull laboratorijsko dobijanje

bull žarenjem karbonata ili hidrogenkarbonata

UGLJEN-DIOKSID CO2

bull oksidacioni broj IV

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

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

bull reakcijom kiselina sa karbonatima ili hidrogenkarbonatima

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

bull sagorevanjem ugljenika

UGLJENIK

bull industrijsko dobijanje

oksidacijom CO u vodenom gasu uvođenjem vodene pare

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

Fe2O3

bull primena bull kao sredstvo za gašenje požara

bull u prehrambenoj industriji (konzerviranje hrane gaziranje pića)

bull za superkritičnu ekstrakciju

bull kao sredstvo za hlađenje CO2(s) suvi led

čvrsti CO2 sublimuje na ndash785 oC

UGLJEN-DIOKSID CO2

UGLJENIK

bull dokazna reakcija ndash pojava belog taloga CaCO3 u reaciji sa krečnom vodom

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

CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g) Ca2+(aq) + 2HCO3ndash(aq)

UGLJENA KISELINA H2CO3

bull oksidacioni broj IV

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

bull rastvaranjem CO2 u vodi

svega 04 CO2 prelazi u H2CO3 996 u obliku hidratisanih molekula CO2

bull slaba kiselina

bull soli karbonati i hidrogenkarbonati (bdquobikarbonatirdquo)

H2CO3 + H2O HCO3ndash + H3O+

HCO3ndash + H2O CO3

2ndash + H3O+ Ka2 = 48∙10ndash11

Ka1 = 25∙10ndash4

UGLJENIK

bull karbonati teško rastvorni osim karbonata alkalnih metala

bull postoje velika nalazišta karbonatnih minerala zemnoalkalnih metala

bull kalcita CaCO3 bull dolomita CaMg(CO3)2

bull magnezita MgCO3

bull hidrogenkarbonati rastvorni u vodi

bull ravnoteža između karbonata i hidrogenkarbonata

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

ndash(aq)

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

bull uvođenjem CO2 u suspenziju karbonata

bull zagrevanjem bikarbonata (čvrstog ili rastvorenog)

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

UGLJENA KISELINA H2CO3

UGLJENIK

rastvaranje krečnjaka bistar rastvor hidrogenkarbonata

izdvajanje CO2 i nastanak karbonata

formiranje pećina

stvaranje stalagmita i stalaktita

u koncentrovani rastvor NaCl uvodi se NH3 i CO2 nastali rastvor sadrži jone Na+ Clndash NH4

+ i HCO3ndash

od četiri soli koje mogu nastati kombinacijom prisutnih jona u koncentrovanom rastvoru I taloži se NaHCO3 jer je najmanje rastvoran

NaHCO3 se suši i žarenjem prevodi u Na2CO3

2NaHCO3(s) 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 2NH3(g) + CaCl2 + 2H2O

Solvejev postupak

najvažnije soli ugljene kiseline Na2CO3 i NaHCO3 dobijaju se Solvejevim postupkom

KARBIDI

bull binarna jedinjenja ugljenika sa elementima manje elektronegativnosti (izuzev vodonika)

bull tvrde supstance visokih Tm

bull dobijaju se reakcijom metala ili njihovih oksida sa ugljenikom na visokoj t

bull prema tipu veze mogu se podeliti na bull jonske karbidi alkalnih i zemnoalkalnih metala i Al (CaC2 Al4C3)

CaC2 najznačajniji jonski karbid dobijanje CaO + 3C CaC2 + CO

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

(acetilen)

UGLJENIK

bull kovalentne karbidi silicijuma i bora (SiC B4C) malobrojni

bull metalne (intersticijalne) karbidi prelaznih elemenata (Fe3C TiC WC)

burna reakcija sa vodom

CIJANIDI CIJANATI TIOCIJANATI

bull sadrže ugljenik i azot povezane trostrukom vezom bull linearna struktura bull 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

CIKLUS UGLJENIKA UGLJENIK

bull u prirodi ugljenik se nalazi u obliku bull CO2 (gas u atmosferi) bull CO2 i HCO3

ndash (rastvoreni u vodi) bull CaCO3 MgCO3 (karbonatne stene i koralni grebeni) bull uglja nafte i prirodnog gasa (nastali raspadanjem organizama na visokim

pritiscima i temperaturama) bull organske materije u zemljištu (npr humus)

bull kruženjem ugljenika u prirodi ovi oblici se neprekidno transformišu jedan u drugi

bull u procesu fotosinteze biljke koriste CO2 i stvaraju organsku materiju

bull životinje koriste organsku materiju u ishrani i u procesu varenja je razgrađuju U procesu respiracije (disanja) stvaraju CO2

bull mikrobiološkom razgradnjom biomase (truljenjem) ugljenik se vraća u atmosferu kao CO2 (aerobna razgradnja) ili CH4 (anaerobna razgradnja)

bull erozijom karbonatnih stena nastaje CO2 ali i rastvorni hidrogenkarbonati

bull sagorevanjem fosilnih goriva nastaje CO2

EKOLOŠKI PROBLEMI

bull povećanje količine CO2 prouzrokuje efekat bdquostaklene bašteldquo zbog kojeg se temperatura na Zemlji povećava globalno zagrevanje

bull Sunčevo zračenje dospeva do Zemljine površine i zagreva je

bull Zemlja kao i svako zagrejano telo reemituje zračenje nazad u atmosferu ali kao energetski niže zračenje

bull gasovi prisutni u atmosferi mogu da apsorbuju odlazeće zračenje niže energije a zatim ga i reemituju nazad ka površini Zemlje koja se dodatno zagreva

usled prevelike upotrebe i sagorevanja fosilnih goriva kao i izazivanja velikih šumskih požara radi raščišćavanja zemljišta u poljoprivredne svrhe količina CO2 u atmosferi se

povećava od 19 veka za oko 20 prosečno 04 godišnje

gasovi apsorbuju zračenje i reemituju ga nazad ka površini Zemlje

najznačajniji gasovi koji apsorbuju zračenje u atmosferi su CO2 (50) i CH4 (20)

SILICIJUM Si

bull srebrnastosive boje metalnog sjaja

bull u industriji se dobija redukcijom SiO2 pomoću koksa Si čistoće 98 (bdquosirovrdquo)

bull silicijum (veoma čist) se koristi za proizvodnju komponenata u elektronici jer je poluprovodnik

SiO2(s) + 2C(s) Si(l) + 2CO(g) t

bull bdquosirovrdquo Si se dalje prevodi u SiHCl3 (trihlorsilan) zagrevanjem u struji HCl

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

27 mas Zemljine kore

javlja se samo u jedinjenjima koja imaju Si ndash O vezu

bull redukcija pomoću Zn Mg ili H2 Si lt 10ndash7 primesa (bdquoultračist Sirdquo)

bull šipka Si se propušta između grejača dolazi do topljenja u vrlo uskoj zoni nečistoće se koncentruju u rastopu i posle

rafinacije se nalaze na jednom kraju šipke koji se seče i odbacuje (bdquozonalna rafinacijardquo)

bull industrijsko dobijanje

oksidacijom CO u vodenom gasu uvođenjem vodene pare

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

Fe2O3

bull primena bull kao sredstvo za gašenje požara

bull u prehrambenoj industriji (konzerviranje hrane gaziranje pića)

bull za superkritičnu ekstrakciju

bull kao sredstvo za hlađenje CO2(s) suvi led

čvrsti CO2 sublimuje na ndash785 oC

UGLJEN-DIOKSID CO2

UGLJENIK

bull dokazna reakcija ndash pojava belog taloga CaCO3 u reaciji sa krečnom vodom

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

CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g) Ca2+(aq) + 2HCO3ndash(aq)

UGLJENA KISELINA H2CO3

bull oksidacioni broj IV

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

bull rastvaranjem CO2 u vodi

svega 04 CO2 prelazi u H2CO3 996 u obliku hidratisanih molekula CO2

bull slaba kiselina

bull soli karbonati i hidrogenkarbonati (bdquobikarbonatirdquo)

H2CO3 + H2O HCO3ndash + H3O+

HCO3ndash + H2O CO3

2ndash + H3O+ Ka2 = 48∙10ndash11

Ka1 = 25∙10ndash4

UGLJENIK

bull karbonati teško rastvorni osim karbonata alkalnih metala

bull postoje velika nalazišta karbonatnih minerala zemnoalkalnih metala

bull kalcita CaCO3 bull dolomita CaMg(CO3)2

bull magnezita MgCO3

bull hidrogenkarbonati rastvorni u vodi

bull ravnoteža između karbonata i hidrogenkarbonata

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

ndash(aq)

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

bull uvođenjem CO2 u suspenziju karbonata

bull zagrevanjem bikarbonata (čvrstog ili rastvorenog)

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

UGLJENA KISELINA H2CO3

UGLJENIK

rastvaranje krečnjaka bistar rastvor hidrogenkarbonata

izdvajanje CO2 i nastanak karbonata

formiranje pećina

stvaranje stalagmita i stalaktita

u koncentrovani rastvor NaCl uvodi se NH3 i CO2 nastali rastvor sadrži jone Na+ Clndash NH4

+ i HCO3ndash

od četiri soli koje mogu nastati kombinacijom prisutnih jona u koncentrovanom rastvoru I taloži se NaHCO3 jer je najmanje rastvoran

NaHCO3 se suši i žarenjem prevodi u Na2CO3

2NaHCO3(s) 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 2NH3(g) + CaCl2 + 2H2O

Solvejev postupak

najvažnije soli ugljene kiseline Na2CO3 i NaHCO3 dobijaju se Solvejevim postupkom

KARBIDI

bull binarna jedinjenja ugljenika sa elementima manje elektronegativnosti (izuzev vodonika)

bull tvrde supstance visokih Tm

bull dobijaju se reakcijom metala ili njihovih oksida sa ugljenikom na visokoj t

bull prema tipu veze mogu se podeliti na bull jonske karbidi alkalnih i zemnoalkalnih metala i Al (CaC2 Al4C3)

CaC2 najznačajniji jonski karbid dobijanje CaO + 3C CaC2 + CO

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

(acetilen)

UGLJENIK

bull kovalentne karbidi silicijuma i bora (SiC B4C) malobrojni

bull metalne (intersticijalne) karbidi prelaznih elemenata (Fe3C TiC WC)

burna reakcija sa vodom

CIJANIDI CIJANATI TIOCIJANATI

bull sadrže ugljenik i azot povezane trostrukom vezom bull linearna struktura bull 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

CIKLUS UGLJENIKA UGLJENIK

bull u prirodi ugljenik se nalazi u obliku bull CO2 (gas u atmosferi) bull CO2 i HCO3

ndash (rastvoreni u vodi) bull CaCO3 MgCO3 (karbonatne stene i koralni grebeni) bull uglja nafte i prirodnog gasa (nastali raspadanjem organizama na visokim

pritiscima i temperaturama) bull organske materije u zemljištu (npr humus)

bull kruženjem ugljenika u prirodi ovi oblici se neprekidno transformišu jedan u drugi

bull u procesu fotosinteze biljke koriste CO2 i stvaraju organsku materiju

bull životinje koriste organsku materiju u ishrani i u procesu varenja je razgrađuju U procesu respiracije (disanja) stvaraju CO2

bull mikrobiološkom razgradnjom biomase (truljenjem) ugljenik se vraća u atmosferu kao CO2 (aerobna razgradnja) ili CH4 (anaerobna razgradnja)

bull erozijom karbonatnih stena nastaje CO2 ali i rastvorni hidrogenkarbonati

bull sagorevanjem fosilnih goriva nastaje CO2

EKOLOŠKI PROBLEMI

bull povećanje količine CO2 prouzrokuje efekat bdquostaklene bašteldquo zbog kojeg se temperatura na Zemlji povećava globalno zagrevanje

bull Sunčevo zračenje dospeva do Zemljine površine i zagreva je

bull Zemlja kao i svako zagrejano telo reemituje zračenje nazad u atmosferu ali kao energetski niže zračenje

bull gasovi prisutni u atmosferi mogu da apsorbuju odlazeće zračenje niže energije a zatim ga i reemituju nazad ka površini Zemlje koja se dodatno zagreva

usled prevelike upotrebe i sagorevanja fosilnih goriva kao i izazivanja velikih šumskih požara radi raščišćavanja zemljišta u poljoprivredne svrhe količina CO2 u atmosferi se

povećava od 19 veka za oko 20 prosečno 04 godišnje

gasovi apsorbuju zračenje i reemituju ga nazad ka površini Zemlje

najznačajniji gasovi koji apsorbuju zračenje u atmosferi su CO2 (50) i CH4 (20)

SILICIJUM Si

bull srebrnastosive boje metalnog sjaja

bull u industriji se dobija redukcijom SiO2 pomoću koksa Si čistoće 98 (bdquosirovrdquo)

bull silicijum (veoma čist) se koristi za proizvodnju komponenata u elektronici jer je poluprovodnik

SiO2(s) + 2C(s) Si(l) + 2CO(g) t

bull bdquosirovrdquo Si se dalje prevodi u SiHCl3 (trihlorsilan) zagrevanjem u struji HCl

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

27 mas Zemljine kore

javlja se samo u jedinjenjima koja imaju Si ndash O vezu

bull redukcija pomoću Zn Mg ili H2 Si lt 10ndash7 primesa (bdquoultračist Sirdquo)

bull šipka Si se propušta između grejača dolazi do topljenja u vrlo uskoj zoni nečistoće se koncentruju u rastopu i posle

rafinacije se nalaze na jednom kraju šipke koji se seče i odbacuje (bdquozonalna rafinacijardquo)

UGLJENA KISELINA H2CO3

bull oksidacioni broj IV

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

bull rastvaranjem CO2 u vodi

svega 04 CO2 prelazi u H2CO3 996 u obliku hidratisanih molekula CO2

bull slaba kiselina

bull soli karbonati i hidrogenkarbonati (bdquobikarbonatirdquo)

H2CO3 + H2O HCO3ndash + H3O+

HCO3ndash + H2O CO3

2ndash + H3O+ Ka2 = 48∙10ndash11

Ka1 = 25∙10ndash4

UGLJENIK

bull karbonati teško rastvorni osim karbonata alkalnih metala

bull postoje velika nalazišta karbonatnih minerala zemnoalkalnih metala

bull kalcita CaCO3 bull dolomita CaMg(CO3)2

bull magnezita MgCO3

bull hidrogenkarbonati rastvorni u vodi

bull ravnoteža između karbonata i hidrogenkarbonata

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

ndash(aq)

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

bull uvođenjem CO2 u suspenziju karbonata

bull zagrevanjem bikarbonata (čvrstog ili rastvorenog)

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

UGLJENA KISELINA H2CO3

UGLJENIK

rastvaranje krečnjaka bistar rastvor hidrogenkarbonata

izdvajanje CO2 i nastanak karbonata

formiranje pećina

stvaranje stalagmita i stalaktita

u koncentrovani rastvor NaCl uvodi se NH3 i CO2 nastali rastvor sadrži jone Na+ Clndash NH4

+ i HCO3ndash

od četiri soli koje mogu nastati kombinacijom prisutnih jona u koncentrovanom rastvoru I taloži se NaHCO3 jer je najmanje rastvoran

NaHCO3 se suši i žarenjem prevodi u Na2CO3

2NaHCO3(s) 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 2NH3(g) + CaCl2 + 2H2O

Solvejev postupak

najvažnije soli ugljene kiseline Na2CO3 i NaHCO3 dobijaju se Solvejevim postupkom

KARBIDI

bull binarna jedinjenja ugljenika sa elementima manje elektronegativnosti (izuzev vodonika)

bull tvrde supstance visokih Tm

bull dobijaju se reakcijom metala ili njihovih oksida sa ugljenikom na visokoj t

bull prema tipu veze mogu se podeliti na bull jonske karbidi alkalnih i zemnoalkalnih metala i Al (CaC2 Al4C3)

CaC2 najznačajniji jonski karbid dobijanje CaO + 3C CaC2 + CO

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

(acetilen)

UGLJENIK

bull kovalentne karbidi silicijuma i bora (SiC B4C) malobrojni

bull metalne (intersticijalne) karbidi prelaznih elemenata (Fe3C TiC WC)

burna reakcija sa vodom

CIJANIDI CIJANATI TIOCIJANATI

bull sadrže ugljenik i azot povezane trostrukom vezom bull linearna struktura bull 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

CIKLUS UGLJENIKA UGLJENIK

bull u prirodi ugljenik se nalazi u obliku bull CO2 (gas u atmosferi) bull CO2 i HCO3

ndash (rastvoreni u vodi) bull CaCO3 MgCO3 (karbonatne stene i koralni grebeni) bull uglja nafte i prirodnog gasa (nastali raspadanjem organizama na visokim

pritiscima i temperaturama) bull organske materije u zemljištu (npr humus)

bull kruženjem ugljenika u prirodi ovi oblici se neprekidno transformišu jedan u drugi

bull u procesu fotosinteze biljke koriste CO2 i stvaraju organsku materiju

bull životinje koriste organsku materiju u ishrani i u procesu varenja je razgrađuju U procesu respiracije (disanja) stvaraju CO2

bull mikrobiološkom razgradnjom biomase (truljenjem) ugljenik se vraća u atmosferu kao CO2 (aerobna razgradnja) ili CH4 (anaerobna razgradnja)

bull erozijom karbonatnih stena nastaje CO2 ali i rastvorni hidrogenkarbonati

bull sagorevanjem fosilnih goriva nastaje CO2

EKOLOŠKI PROBLEMI

bull povećanje količine CO2 prouzrokuje efekat bdquostaklene bašteldquo zbog kojeg se temperatura na Zemlji povećava globalno zagrevanje

bull Sunčevo zračenje dospeva do Zemljine površine i zagreva je

bull Zemlja kao i svako zagrejano telo reemituje zračenje nazad u atmosferu ali kao energetski niže zračenje

bull gasovi prisutni u atmosferi mogu da apsorbuju odlazeće zračenje niže energije a zatim ga i reemituju nazad ka površini Zemlje koja se dodatno zagreva

usled prevelike upotrebe i sagorevanja fosilnih goriva kao i izazivanja velikih šumskih požara radi raščišćavanja zemljišta u poljoprivredne svrhe količina CO2 u atmosferi se

povećava od 19 veka za oko 20 prosečno 04 godišnje

gasovi apsorbuju zračenje i reemituju ga nazad ka površini Zemlje

najznačajniji gasovi koji apsorbuju zračenje u atmosferi su CO2 (50) i CH4 (20)

SILICIJUM Si

bull srebrnastosive boje metalnog sjaja

bull u industriji se dobija redukcijom SiO2 pomoću koksa Si čistoće 98 (bdquosirovrdquo)

bull silicijum (veoma čist) se koristi za proizvodnju komponenata u elektronici jer je poluprovodnik

SiO2(s) + 2C(s) Si(l) + 2CO(g) t

bull bdquosirovrdquo Si se dalje prevodi u SiHCl3 (trihlorsilan) zagrevanjem u struji HCl

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

27 mas Zemljine kore

javlja se samo u jedinjenjima koja imaju Si ndash O vezu

bull redukcija pomoću Zn Mg ili H2 Si lt 10ndash7 primesa (bdquoultračist Sirdquo)

bull šipka Si se propušta između grejača dolazi do topljenja u vrlo uskoj zoni nečistoće se koncentruju u rastopu i posle

rafinacije se nalaze na jednom kraju šipke koji se seče i odbacuje (bdquozonalna rafinacijardquo)

bull karbonati teško rastvorni osim karbonata alkalnih metala

bull postoje velika nalazišta karbonatnih minerala zemnoalkalnih metala

bull kalcita CaCO3 bull dolomita CaMg(CO3)2

bull magnezita MgCO3

bull hidrogenkarbonati rastvorni u vodi

bull ravnoteža između karbonata i hidrogenkarbonata

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

ndash(aq)

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

bull uvođenjem CO2 u suspenziju karbonata

bull zagrevanjem bikarbonata (čvrstog ili rastvorenog)

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

UGLJENA KISELINA H2CO3

UGLJENIK

rastvaranje krečnjaka bistar rastvor hidrogenkarbonata

izdvajanje CO2 i nastanak karbonata

formiranje pećina

stvaranje stalagmita i stalaktita

u koncentrovani rastvor NaCl uvodi se NH3 i CO2 nastali rastvor sadrži jone Na+ Clndash NH4

+ i HCO3ndash

od četiri soli koje mogu nastati kombinacijom prisutnih jona u koncentrovanom rastvoru I taloži se NaHCO3 jer je najmanje rastvoran

NaHCO3 se suši i žarenjem prevodi u Na2CO3

2NaHCO3(s) 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 2NH3(g) + CaCl2 + 2H2O

Solvejev postupak

najvažnije soli ugljene kiseline Na2CO3 i NaHCO3 dobijaju se Solvejevim postupkom

KARBIDI

bull binarna jedinjenja ugljenika sa elementima manje elektronegativnosti (izuzev vodonika)

bull tvrde supstance visokih Tm

bull dobijaju se reakcijom metala ili njihovih oksida sa ugljenikom na visokoj t

bull prema tipu veze mogu se podeliti na bull jonske karbidi alkalnih i zemnoalkalnih metala i Al (CaC2 Al4C3)

CaC2 najznačajniji jonski karbid dobijanje CaO + 3C CaC2 + CO

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

(acetilen)

UGLJENIK

bull kovalentne karbidi silicijuma i bora (SiC B4C) malobrojni

bull metalne (intersticijalne) karbidi prelaznih elemenata (Fe3C TiC WC)

burna reakcija sa vodom

CIJANIDI CIJANATI TIOCIJANATI

bull sadrže ugljenik i azot povezane trostrukom vezom bull linearna struktura bull 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

CIKLUS UGLJENIKA UGLJENIK

bull u prirodi ugljenik se nalazi u obliku bull CO2 (gas u atmosferi) bull CO2 i HCO3

ndash (rastvoreni u vodi) bull CaCO3 MgCO3 (karbonatne stene i koralni grebeni) bull uglja nafte i prirodnog gasa (nastali raspadanjem organizama na visokim

pritiscima i temperaturama) bull organske materije u zemljištu (npr humus)

bull kruženjem ugljenika u prirodi ovi oblici se neprekidno transformišu jedan u drugi

bull u procesu fotosinteze biljke koriste CO2 i stvaraju organsku materiju

bull životinje koriste organsku materiju u ishrani i u procesu varenja je razgrađuju U procesu respiracije (disanja) stvaraju CO2

bull mikrobiološkom razgradnjom biomase (truljenjem) ugljenik se vraća u atmosferu kao CO2 (aerobna razgradnja) ili CH4 (anaerobna razgradnja)

bull erozijom karbonatnih stena nastaje CO2 ali i rastvorni hidrogenkarbonati

bull sagorevanjem fosilnih goriva nastaje CO2

EKOLOŠKI PROBLEMI

bull povećanje količine CO2 prouzrokuje efekat bdquostaklene bašteldquo zbog kojeg se temperatura na Zemlji povećava globalno zagrevanje

bull Sunčevo zračenje dospeva do Zemljine površine i zagreva je

bull Zemlja kao i svako zagrejano telo reemituje zračenje nazad u atmosferu ali kao energetski niže zračenje

bull gasovi prisutni u atmosferi mogu da apsorbuju odlazeće zračenje niže energije a zatim ga i reemituju nazad ka površini Zemlje koja se dodatno zagreva

usled prevelike upotrebe i sagorevanja fosilnih goriva kao i izazivanja velikih šumskih požara radi raščišćavanja zemljišta u poljoprivredne svrhe količina CO2 u atmosferi se

povećava od 19 veka za oko 20 prosečno 04 godišnje

gasovi apsorbuju zračenje i reemituju ga nazad ka površini Zemlje

najznačajniji gasovi koji apsorbuju zračenje u atmosferi su CO2 (50) i CH4 (20)

SILICIJUM Si

bull srebrnastosive boje metalnog sjaja

bull u industriji se dobija redukcijom SiO2 pomoću koksa Si čistoće 98 (bdquosirovrdquo)

bull silicijum (veoma čist) se koristi za proizvodnju komponenata u elektronici jer je poluprovodnik

SiO2(s) + 2C(s) Si(l) + 2CO(g) t

bull bdquosirovrdquo Si se dalje prevodi u SiHCl3 (trihlorsilan) zagrevanjem u struji HCl

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

27 mas Zemljine kore

javlja se samo u jedinjenjima koja imaju Si ndash O vezu

bull redukcija pomoću Zn Mg ili H2 Si lt 10ndash7 primesa (bdquoultračist Sirdquo)

bull šipka Si se propušta između grejača dolazi do topljenja u vrlo uskoj zoni nečistoće se koncentruju u rastopu i posle

rafinacije se nalaze na jednom kraju šipke koji se seče i odbacuje (bdquozonalna rafinacijardquo)

u koncentrovani rastvor NaCl uvodi se NH3 i CO2 nastali rastvor sadrži jone Na+ Clndash NH4

+ i HCO3ndash

od četiri soli koje mogu nastati kombinacijom prisutnih jona u koncentrovanom rastvoru I taloži se NaHCO3 jer je najmanje rastvoran

NaHCO3 se suši i žarenjem prevodi u Na2CO3

2NaHCO3(s) 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 2NH3(g) + CaCl2 + 2H2O

Solvejev postupak

najvažnije soli ugljene kiseline Na2CO3 i NaHCO3 dobijaju se Solvejevim postupkom

KARBIDI

bull binarna jedinjenja ugljenika sa elementima manje elektronegativnosti (izuzev vodonika)

bull tvrde supstance visokih Tm

bull dobijaju se reakcijom metala ili njihovih oksida sa ugljenikom na visokoj t

bull prema tipu veze mogu se podeliti na bull jonske karbidi alkalnih i zemnoalkalnih metala i Al (CaC2 Al4C3)

CaC2 najznačajniji jonski karbid dobijanje CaO + 3C CaC2 + CO

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

(acetilen)

UGLJENIK

bull kovalentne karbidi silicijuma i bora (SiC B4C) malobrojni

bull metalne (intersticijalne) karbidi prelaznih elemenata (Fe3C TiC WC)

burna reakcija sa vodom

CIJANIDI CIJANATI TIOCIJANATI

bull sadrže ugljenik i azot povezane trostrukom vezom bull linearna struktura bull 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

CIKLUS UGLJENIKA UGLJENIK

bull u prirodi ugljenik se nalazi u obliku bull CO2 (gas u atmosferi) bull CO2 i HCO3

ndash (rastvoreni u vodi) bull CaCO3 MgCO3 (karbonatne stene i koralni grebeni) bull uglja nafte i prirodnog gasa (nastali raspadanjem organizama na visokim

pritiscima i temperaturama) bull organske materije u zemljištu (npr humus)

bull kruženjem ugljenika u prirodi ovi oblici se neprekidno transformišu jedan u drugi

bull u procesu fotosinteze biljke koriste CO2 i stvaraju organsku materiju

bull životinje koriste organsku materiju u ishrani i u procesu varenja je razgrađuju U procesu respiracije (disanja) stvaraju CO2

bull mikrobiološkom razgradnjom biomase (truljenjem) ugljenik se vraća u atmosferu kao CO2 (aerobna razgradnja) ili CH4 (anaerobna razgradnja)

bull erozijom karbonatnih stena nastaje CO2 ali i rastvorni hidrogenkarbonati

bull sagorevanjem fosilnih goriva nastaje CO2

EKOLOŠKI PROBLEMI

bull povećanje količine CO2 prouzrokuje efekat bdquostaklene bašteldquo zbog kojeg se temperatura na Zemlji povećava globalno zagrevanje

bull Sunčevo zračenje dospeva do Zemljine površine i zagreva je

bull Zemlja kao i svako zagrejano telo reemituje zračenje nazad u atmosferu ali kao energetski niže zračenje

bull gasovi prisutni u atmosferi mogu da apsorbuju odlazeće zračenje niže energije a zatim ga i reemituju nazad ka površini Zemlje koja se dodatno zagreva

usled prevelike upotrebe i sagorevanja fosilnih goriva kao i izazivanja velikih šumskih požara radi raščišćavanja zemljišta u poljoprivredne svrhe količina CO2 u atmosferi se

povećava od 19 veka za oko 20 prosečno 04 godišnje

gasovi apsorbuju zračenje i reemituju ga nazad ka površini Zemlje

najznačajniji gasovi koji apsorbuju zračenje u atmosferi su CO2 (50) i CH4 (20)

SILICIJUM Si

bull srebrnastosive boje metalnog sjaja

bull u industriji se dobija redukcijom SiO2 pomoću koksa Si čistoće 98 (bdquosirovrdquo)

bull silicijum (veoma čist) se koristi za proizvodnju komponenata u elektronici jer je poluprovodnik

SiO2(s) + 2C(s) Si(l) + 2CO(g) t

bull bdquosirovrdquo Si se dalje prevodi u SiHCl3 (trihlorsilan) zagrevanjem u struji HCl

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

27 mas Zemljine kore

javlja se samo u jedinjenjima koja imaju Si ndash O vezu

bull redukcija pomoću Zn Mg ili H2 Si lt 10ndash7 primesa (bdquoultračist Sirdquo)

bull šipka Si se propušta između grejača dolazi do topljenja u vrlo uskoj zoni nečistoće se koncentruju u rastopu i posle

rafinacije se nalaze na jednom kraju šipke koji se seče i odbacuje (bdquozonalna rafinacijardquo)

KARBIDI

bull binarna jedinjenja ugljenika sa elementima manje elektronegativnosti (izuzev vodonika)

bull tvrde supstance visokih Tm

bull dobijaju se reakcijom metala ili njihovih oksida sa ugljenikom na visokoj t

bull prema tipu veze mogu se podeliti na bull jonske karbidi alkalnih i zemnoalkalnih metala i Al (CaC2 Al4C3)

CaC2 najznačajniji jonski karbid dobijanje CaO + 3C CaC2 + CO

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

(acetilen)

UGLJENIK

bull kovalentne karbidi silicijuma i bora (SiC B4C) malobrojni

bull metalne (intersticijalne) karbidi prelaznih elemenata (Fe3C TiC WC)

burna reakcija sa vodom

CIJANIDI CIJANATI TIOCIJANATI

bull sadrže ugljenik i azot povezane trostrukom vezom bull linearna struktura bull 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

CIKLUS UGLJENIKA UGLJENIK

bull u prirodi ugljenik se nalazi u obliku bull CO2 (gas u atmosferi) bull CO2 i HCO3

ndash (rastvoreni u vodi) bull CaCO3 MgCO3 (karbonatne stene i koralni grebeni) bull uglja nafte i prirodnog gasa (nastali raspadanjem organizama na visokim

pritiscima i temperaturama) bull organske materije u zemljištu (npr humus)

bull kruženjem ugljenika u prirodi ovi oblici se neprekidno transformišu jedan u drugi

bull u procesu fotosinteze biljke koriste CO2 i stvaraju organsku materiju

bull životinje koriste organsku materiju u ishrani i u procesu varenja je razgrađuju U procesu respiracije (disanja) stvaraju CO2

bull mikrobiološkom razgradnjom biomase (truljenjem) ugljenik se vraća u atmosferu kao CO2 (aerobna razgradnja) ili CH4 (anaerobna razgradnja)

bull erozijom karbonatnih stena nastaje CO2 ali i rastvorni hidrogenkarbonati

bull sagorevanjem fosilnih goriva nastaje CO2

EKOLOŠKI PROBLEMI

bull povećanje količine CO2 prouzrokuje efekat bdquostaklene bašteldquo zbog kojeg se temperatura na Zemlji povećava globalno zagrevanje

bull Sunčevo zračenje dospeva do Zemljine površine i zagreva je

bull Zemlja kao i svako zagrejano telo reemituje zračenje nazad u atmosferu ali kao energetski niže zračenje

bull gasovi prisutni u atmosferi mogu da apsorbuju odlazeće zračenje niže energije a zatim ga i reemituju nazad ka površini Zemlje koja se dodatno zagreva

usled prevelike upotrebe i sagorevanja fosilnih goriva kao i izazivanja velikih šumskih požara radi raščišćavanja zemljišta u poljoprivredne svrhe količina CO2 u atmosferi se

povećava od 19 veka za oko 20 prosečno 04 godišnje

gasovi apsorbuju zračenje i reemituju ga nazad ka površini Zemlje

najznačajniji gasovi koji apsorbuju zračenje u atmosferi su CO2 (50) i CH4 (20)

SILICIJUM Si

bull srebrnastosive boje metalnog sjaja

bull u industriji se dobija redukcijom SiO2 pomoću koksa Si čistoće 98 (bdquosirovrdquo)

bull silicijum (veoma čist) se koristi za proizvodnju komponenata u elektronici jer je poluprovodnik

SiO2(s) + 2C(s) Si(l) + 2CO(g) t

bull bdquosirovrdquo Si se dalje prevodi u SiHCl3 (trihlorsilan) zagrevanjem u struji HCl

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

27 mas Zemljine kore

javlja se samo u jedinjenjima koja imaju Si ndash O vezu

bull redukcija pomoću Zn Mg ili H2 Si lt 10ndash7 primesa (bdquoultračist Sirdquo)

bull šipka Si se propušta između grejača dolazi do topljenja u vrlo uskoj zoni nečistoće se koncentruju u rastopu i posle

rafinacije se nalaze na jednom kraju šipke koji se seče i odbacuje (bdquozonalna rafinacijardquo)

CIJANIDI CIJANATI TIOCIJANATI

bull sadrže ugljenik i azot povezane trostrukom vezom bull linearna struktura bull 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

CIKLUS UGLJENIKA UGLJENIK

bull u prirodi ugljenik se nalazi u obliku bull CO2 (gas u atmosferi) bull CO2 i HCO3

ndash (rastvoreni u vodi) bull CaCO3 MgCO3 (karbonatne stene i koralni grebeni) bull uglja nafte i prirodnog gasa (nastali raspadanjem organizama na visokim

pritiscima i temperaturama) bull organske materije u zemljištu (npr humus)

bull kruženjem ugljenika u prirodi ovi oblici se neprekidno transformišu jedan u drugi

bull u procesu fotosinteze biljke koriste CO2 i stvaraju organsku materiju

bull životinje koriste organsku materiju u ishrani i u procesu varenja je razgrađuju U procesu respiracije (disanja) stvaraju CO2

bull mikrobiološkom razgradnjom biomase (truljenjem) ugljenik se vraća u atmosferu kao CO2 (aerobna razgradnja) ili CH4 (anaerobna razgradnja)

bull erozijom karbonatnih stena nastaje CO2 ali i rastvorni hidrogenkarbonati

bull sagorevanjem fosilnih goriva nastaje CO2

EKOLOŠKI PROBLEMI

bull povećanje količine CO2 prouzrokuje efekat bdquostaklene bašteldquo zbog kojeg se temperatura na Zemlji povećava globalno zagrevanje

bull Sunčevo zračenje dospeva do Zemljine površine i zagreva je

bull Zemlja kao i svako zagrejano telo reemituje zračenje nazad u atmosferu ali kao energetski niže zračenje

bull gasovi prisutni u atmosferi mogu da apsorbuju odlazeće zračenje niže energije a zatim ga i reemituju nazad ka površini Zemlje koja se dodatno zagreva

usled prevelike upotrebe i sagorevanja fosilnih goriva kao i izazivanja velikih šumskih požara radi raščišćavanja zemljišta u poljoprivredne svrhe količina CO2 u atmosferi se

povećava od 19 veka za oko 20 prosečno 04 godišnje

gasovi apsorbuju zračenje i reemituju ga nazad ka površini Zemlje

najznačajniji gasovi koji apsorbuju zračenje u atmosferi su CO2 (50) i CH4 (20)

SILICIJUM Si

bull srebrnastosive boje metalnog sjaja

bull u industriji se dobija redukcijom SiO2 pomoću koksa Si čistoće 98 (bdquosirovrdquo)

bull silicijum (veoma čist) se koristi za proizvodnju komponenata u elektronici jer je poluprovodnik

SiO2(s) + 2C(s) Si(l) + 2CO(g) t

bull bdquosirovrdquo Si se dalje prevodi u SiHCl3 (trihlorsilan) zagrevanjem u struji HCl

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

27 mas Zemljine kore

javlja se samo u jedinjenjima koja imaju Si ndash O vezu

bull redukcija pomoću Zn Mg ili H2 Si lt 10ndash7 primesa (bdquoultračist Sirdquo)

bull šipka Si se propušta između grejača dolazi do topljenja u vrlo uskoj zoni nečistoće se koncentruju u rastopu i posle

rafinacije se nalaze na jednom kraju šipke koji se seče i odbacuje (bdquozonalna rafinacijardquo)

CIKLUS UGLJENIKA UGLJENIK

bull u prirodi ugljenik se nalazi u obliku bull CO2 (gas u atmosferi) bull CO2 i HCO3

ndash (rastvoreni u vodi) bull CaCO3 MgCO3 (karbonatne stene i koralni grebeni) bull uglja nafte i prirodnog gasa (nastali raspadanjem organizama na visokim

pritiscima i temperaturama) bull organske materije u zemljištu (npr humus)

bull kruženjem ugljenika u prirodi ovi oblici se neprekidno transformišu jedan u drugi

bull u procesu fotosinteze biljke koriste CO2 i stvaraju organsku materiju

bull životinje koriste organsku materiju u ishrani i u procesu varenja je razgrađuju U procesu respiracije (disanja) stvaraju CO2

bull mikrobiološkom razgradnjom biomase (truljenjem) ugljenik se vraća u atmosferu kao CO2 (aerobna razgradnja) ili CH4 (anaerobna razgradnja)

bull erozijom karbonatnih stena nastaje CO2 ali i rastvorni hidrogenkarbonati

bull sagorevanjem fosilnih goriva nastaje CO2

EKOLOŠKI PROBLEMI

bull povećanje količine CO2 prouzrokuje efekat bdquostaklene bašteldquo zbog kojeg se temperatura na Zemlji povećava globalno zagrevanje

bull Sunčevo zračenje dospeva do Zemljine površine i zagreva je

bull Zemlja kao i svako zagrejano telo reemituje zračenje nazad u atmosferu ali kao energetski niže zračenje

bull gasovi prisutni u atmosferi mogu da apsorbuju odlazeće zračenje niže energije a zatim ga i reemituju nazad ka površini Zemlje koja se dodatno zagreva

usled prevelike upotrebe i sagorevanja fosilnih goriva kao i izazivanja velikih šumskih požara radi raščišćavanja zemljišta u poljoprivredne svrhe količina CO2 u atmosferi se

povećava od 19 veka za oko 20 prosečno 04 godišnje

gasovi apsorbuju zračenje i reemituju ga nazad ka površini Zemlje

najznačajniji gasovi koji apsorbuju zračenje u atmosferi su CO2 (50) i CH4 (20)

SILICIJUM Si

bull srebrnastosive boje metalnog sjaja

bull u industriji se dobija redukcijom SiO2 pomoću koksa Si čistoće 98 (bdquosirovrdquo)

bull silicijum (veoma čist) se koristi za proizvodnju komponenata u elektronici jer je poluprovodnik

SiO2(s) + 2C(s) Si(l) + 2CO(g) t

bull bdquosirovrdquo Si se dalje prevodi u SiHCl3 (trihlorsilan) zagrevanjem u struji HCl

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

27 mas Zemljine kore

javlja se samo u jedinjenjima koja imaju Si ndash O vezu

bull redukcija pomoću Zn Mg ili H2 Si lt 10ndash7 primesa (bdquoultračist Sirdquo)

bull šipka Si se propušta između grejača dolazi do topljenja u vrlo uskoj zoni nečistoće se koncentruju u rastopu i posle

rafinacije se nalaze na jednom kraju šipke koji se seče i odbacuje (bdquozonalna rafinacijardquo)

EKOLOŠKI PROBLEMI

bull povećanje količine CO2 prouzrokuje efekat bdquostaklene bašteldquo zbog kojeg se temperatura na Zemlji povećava globalno zagrevanje

bull Sunčevo zračenje dospeva do Zemljine površine i zagreva je

bull Zemlja kao i svako zagrejano telo reemituje zračenje nazad u atmosferu ali kao energetski niže zračenje

bull gasovi prisutni u atmosferi mogu da apsorbuju odlazeće zračenje niže energije a zatim ga i reemituju nazad ka površini Zemlje koja se dodatno zagreva

usled prevelike upotrebe i sagorevanja fosilnih goriva kao i izazivanja velikih šumskih požara radi raščišćavanja zemljišta u poljoprivredne svrhe količina CO2 u atmosferi se

povećava od 19 veka za oko 20 prosečno 04 godišnje

gasovi apsorbuju zračenje i reemituju ga nazad ka površini Zemlje

najznačajniji gasovi koji apsorbuju zračenje u atmosferi su CO2 (50) i CH4 (20)

SILICIJUM Si

bull srebrnastosive boje metalnog sjaja

bull u industriji se dobija redukcijom SiO2 pomoću koksa Si čistoće 98 (bdquosirovrdquo)

bull silicijum (veoma čist) se koristi za proizvodnju komponenata u elektronici jer je poluprovodnik

SiO2(s) + 2C(s) Si(l) + 2CO(g) t

bull bdquosirovrdquo Si se dalje prevodi u SiHCl3 (trihlorsilan) zagrevanjem u struji HCl

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

27 mas Zemljine kore

javlja se samo u jedinjenjima koja imaju Si ndash O vezu

bull redukcija pomoću Zn Mg ili H2 Si lt 10ndash7 primesa (bdquoultračist Sirdquo)

bull šipka Si se propušta između grejača dolazi do topljenja u vrlo uskoj zoni nečistoće se koncentruju u rastopu i posle

rafinacije se nalaze na jednom kraju šipke koji se seče i odbacuje (bdquozonalna rafinacijardquo)

SILICIJUM Si

bull srebrnastosive boje metalnog sjaja

bull u industriji se dobija redukcijom SiO2 pomoću koksa Si čistoće 98 (bdquosirovrdquo)

bull silicijum (veoma čist) se koristi za proizvodnju komponenata u elektronici jer je poluprovodnik

SiO2(s) + 2C(s) Si(l) + 2CO(g) t

bull bdquosirovrdquo Si se dalje prevodi u SiHCl3 (trihlorsilan) zagrevanjem u struji HCl

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

27 mas Zemljine kore

javlja se samo u jedinjenjima koja imaju Si ndash O vezu

bull redukcija pomoću Zn Mg ili H2 Si lt 10ndash7 primesa (bdquoultračist Sirdquo)

bull šipka Si se propušta između grejača dolazi do topljenja u vrlo uskoj zoni nečistoće se koncentruju u rastopu i posle

rafinacije se nalaze na jednom kraju šipke koji se seče i odbacuje (bdquozonalna rafinacijardquo)

SILICIJUM-DIOKSID SiO2

bull oksidacioni broj IV

bull postoji više kristalnih modifikacija najvažnija α-kvarc

bull ne postoji u obliku pojedinačnih molekula već ima trodimenzionalni raspored SindashO veza

bull čvrst tvrd visoka tm (1600 oC)

bull pri hlađenju rastopa često ne dolazi do formiranja potpuno uređene kristalne strukture pa umesto da kristališe prelazi u stanje pothlađene tečnosti staklasto stanje (staklo) neuređeno amorfno

Si

O

kristalni SiO2 amorfni SiO2

hlađenje rastopa

SILICIJUM

bull hemijski inertan nerastvoran

bull reaguje sa fluorovodoničnom kiselinom

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

natrijum-silikat (ili kalijum-silikat) su jedini silikati rastvorni u vodi vodeno staklo

bull obično ambalažno prozorsko STAKLO nastaje topljenjem smeše Na2CO3 CaCO3 i SiO2 a zatim hlađenjem

bull reaguje sa rastopima baza ili karbonatima alkalnih metala (bdquoalkalno topljenjerdquo) prevodi se u rastvorna jedinjenja

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

bull dodatkom kiseline u rastvor vodenog stakla taloži se silicijumska kiselina SiO2∙xH2O

SILICIJUM-DIOKSID SiO2

SILICIJUM

Na2O∙CaO∙6SiO2

bull trebalo bi da ima formulu H4SiO4 ali se molekuli lako kondenzuju dajući polimerne oblike

bull svi oblici silicijumske kiseline su slabo rastvorni a sve kiseline su slabe

bull anjoni ovih kiselina su stabilni silikati

bull čine 95 Zemljine kore (stene zemlja glina pesak)

bull osnovna strukturna jedinica silikat-jon (SiO44ndash)

SILICIJUMSKA KISELINA SiO2xH2O

bull dehidratacijom kiseline nastaje amorfna struktura razvijene površine koja se koristi

kao sredstvo za sušenje (bdquosilika-gelrdquo)

SILICIJUM

KALAJ I OLOVO

SVOJSTVA I JEDINJENJA

bull srebrnastobeli meki metali niske tm

bull stabilni na vazduhu i otporni prema koroziji jer se pasiviraju (prevlače zaštitnim slojem oksida koji sprečava dalju reakciju)

bull najznačajnija jedinjenja oksidi

bull SnO i SnO2

bull PbO i PbO2

bull Pb3O4 (PbO2middot2PbO) mešoviti oksid minijum

PbO PbO2

Pb3O4

JEDINJENJA

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

Pb(OH)2(s) + 2H+ Pb2+(aq) + 2H2O Pb(OH)2(s) + OHndash [Pb(OH)3]ndash(aq)

bull olovo(IV)-oksid je jako oksidaciono sredstvo

PbO2 + 4H+ + 2endash Pb2+ + 2H2O Eө = 169 V

bull postojanje dva oksidaciona stanja u minijumu (PbO22PbO) se može dokazati

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

talog se tretira koncentrovanom HCl

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

rastvor se tretira IndashCrO42ndashSO4

2ndash-jonima

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

KALAJ I OLOVO

kalaj se koristi bull za proizvodnju belog lima (kalajisani gvozdeni lim za izradu konzervi)

zbog inertnosti i netoksičnosti ako se sloj kalaja ošteti počinje korozija gvožđa jer je njegov 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)

PRIMENA

KALAJ I OLOVO

bull hemijski inertan nerastvoran

bull reaguje sa fluorovodoničnom kiselinom

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

natrijum-silikat (ili kalijum-silikat) su jedini silikati rastvorni u vodi vodeno staklo

bull obično ambalažno prozorsko STAKLO nastaje topljenjem smeše Na2CO3 CaCO3 i SiO2 a zatim hlađenjem

bull reaguje sa rastopima baza ili karbonatima alkalnih metala (bdquoalkalno topljenjerdquo) prevodi se u rastvorna jedinjenja

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

bull dodatkom kiseline u rastvor vodenog stakla taloži se silicijumska kiselina SiO2∙xH2O

SILICIJUM-DIOKSID SiO2

SILICIJUM

Na2O∙CaO∙6SiO2

bull trebalo bi da ima formulu H4SiO4 ali se molekuli lako kondenzuju dajući polimerne oblike

bull svi oblici silicijumske kiseline su slabo rastvorni a sve kiseline su slabe

bull anjoni ovih kiselina su stabilni silikati

bull čine 95 Zemljine kore (stene zemlja glina pesak)

bull osnovna strukturna jedinica silikat-jon (SiO44ndash)

SILICIJUMSKA KISELINA SiO2xH2O

bull dehidratacijom kiseline nastaje amorfna struktura razvijene površine koja se koristi

kao sredstvo za sušenje (bdquosilika-gelrdquo)

SILICIJUM

KALAJ I OLOVO

SVOJSTVA I JEDINJENJA

bull srebrnastobeli meki metali niske tm

bull stabilni na vazduhu i otporni prema koroziji jer se pasiviraju (prevlače zaštitnim slojem oksida koji sprečava dalju reakciju)

bull najznačajnija jedinjenja oksidi

bull SnO i SnO2

bull PbO i PbO2

bull Pb3O4 (PbO2middot2PbO) mešoviti oksid minijum

PbO PbO2

Pb3O4

JEDINJENJA

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

Pb(OH)2(s) + 2H+ Pb2+(aq) + 2H2O Pb(OH)2(s) + OHndash [Pb(OH)3]ndash(aq)

bull olovo(IV)-oksid je jako oksidaciono sredstvo

PbO2 + 4H+ + 2endash Pb2+ + 2H2O Eө = 169 V

bull postojanje dva oksidaciona stanja u minijumu (PbO22PbO) se može dokazati

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

talog se tretira koncentrovanom HCl

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

rastvor se tretira IndashCrO42ndashSO4

2ndash-jonima

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

KALAJ I OLOVO

kalaj se koristi bull za proizvodnju belog lima (kalajisani gvozdeni lim za izradu konzervi)

zbog inertnosti i netoksičnosti ako se sloj kalaja ošteti počinje korozija gvožđa jer je njegov 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)

PRIMENA

KALAJ I OLOVO

bull trebalo bi da ima formulu H4SiO4 ali se molekuli lako kondenzuju dajući polimerne oblike

bull svi oblici silicijumske kiseline su slabo rastvorni a sve kiseline su slabe

bull anjoni ovih kiselina su stabilni silikati

bull čine 95 Zemljine kore (stene zemlja glina pesak)

bull osnovna strukturna jedinica silikat-jon (SiO44ndash)

SILICIJUMSKA KISELINA SiO2xH2O

bull dehidratacijom kiseline nastaje amorfna struktura razvijene površine koja se koristi

kao sredstvo za sušenje (bdquosilika-gelrdquo)

SILICIJUM

KALAJ I OLOVO

SVOJSTVA I JEDINJENJA

bull srebrnastobeli meki metali niske tm

bull stabilni na vazduhu i otporni prema koroziji jer se pasiviraju (prevlače zaštitnim slojem oksida koji sprečava dalju reakciju)

bull najznačajnija jedinjenja oksidi

bull SnO i SnO2

bull PbO i PbO2

bull Pb3O4 (PbO2middot2PbO) mešoviti oksid minijum

PbO PbO2

Pb3O4

JEDINJENJA

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

Pb(OH)2(s) + 2H+ Pb2+(aq) + 2H2O Pb(OH)2(s) + OHndash [Pb(OH)3]ndash(aq)

bull olovo(IV)-oksid je jako oksidaciono sredstvo

PbO2 + 4H+ + 2endash Pb2+ + 2H2O Eө = 169 V

bull postojanje dva oksidaciona stanja u minijumu (PbO22PbO) se može dokazati

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

talog se tretira koncentrovanom HCl

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

rastvor se tretira IndashCrO42ndashSO4

2ndash-jonima

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

KALAJ I OLOVO

kalaj se koristi bull za proizvodnju belog lima (kalajisani gvozdeni lim za izradu konzervi)

zbog inertnosti i netoksičnosti ako se sloj kalaja ošteti počinje korozija gvožđa jer je njegov 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)

PRIMENA

KALAJ I OLOVO

KALAJ I OLOVO

SVOJSTVA I JEDINJENJA

bull srebrnastobeli meki metali niske tm

bull stabilni na vazduhu i otporni prema koroziji jer se pasiviraju (prevlače zaštitnim slojem oksida koji sprečava dalju reakciju)

bull najznačajnija jedinjenja oksidi

bull SnO i SnO2

bull PbO i PbO2

bull Pb3O4 (PbO2middot2PbO) mešoviti oksid minijum

PbO PbO2

Pb3O4

JEDINJENJA

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

Pb(OH)2(s) + 2H+ Pb2+(aq) + 2H2O Pb(OH)2(s) + OHndash [Pb(OH)3]ndash(aq)

bull olovo(IV)-oksid je jako oksidaciono sredstvo

PbO2 + 4H+ + 2endash Pb2+ + 2H2O Eө = 169 V

bull postojanje dva oksidaciona stanja u minijumu (PbO22PbO) se može dokazati

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

talog se tretira koncentrovanom HCl

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

rastvor se tretira IndashCrO42ndashSO4

2ndash-jonima

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

KALAJ I OLOVO

kalaj se koristi bull za proizvodnju belog lima (kalajisani gvozdeni lim za izradu konzervi)

zbog inertnosti i netoksičnosti ako se sloj kalaja ošteti počinje korozija gvožđa jer je njegov 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)

PRIMENA

KALAJ I OLOVO

JEDINJENJA

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

Pb(OH)2(s) + 2H+ Pb2+(aq) + 2H2O Pb(OH)2(s) + OHndash [Pb(OH)3]ndash(aq)

bull olovo(IV)-oksid je jako oksidaciono sredstvo

PbO2 + 4H+ + 2endash Pb2+ + 2H2O Eө = 169 V

bull postojanje dva oksidaciona stanja u minijumu (PbO22PbO) se može dokazati

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

talog se tretira koncentrovanom HCl

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

rastvor se tretira IndashCrO42ndashSO4

2ndash-jonima

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

KALAJ I OLOVO

kalaj se koristi bull za proizvodnju belog lima (kalajisani gvozdeni lim za izradu konzervi)

zbog inertnosti i netoksičnosti ako se sloj kalaja ošteti počinje korozija gvožđa jer je njegov 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)

PRIMENA

KALAJ I OLOVO

kalaj se koristi bull za proizvodnju belog lima (kalajisani gvozdeni lim za izradu konzervi)

zbog inertnosti i netoksičnosti ako se sloj kalaja ošteti počinje korozija gvožđa jer je njegov 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)

PRIMENA

KALAJ I OLOVO