Neorganska Hemija Pdf

[Namuncura Mckoy]

Neorganskahemija ili anorganska hemija je grana hemije o svim hemijskim spojevima koji ne sadrže ugljik, uz neke malobrojne izuzetke. Granična oblast neorganske prema organskoj hemiji su organometalni spojevi. Dok ti spojevi u organskoj hemiji služe samo kao pomoćna sredstva ili reagensi, anorganska hemija posmatra koordinacijsku hemiju metala.

Historijski, anorganska hemija se bavi supstancama koje nisu nastale kao posljedica organskog života odnosno kao proizvod živih bića. Od sinteze uree 1828. godine koju je izveo Friedrich Whler, kada je dobio organsku supstancu ureu iz neorganskog spoja amonij-cijanata,[1] nestala je jasna granica između supstanci iz nežive (neorganski spojevi) i žive prirode (organski spojevi). Tako je danas poznato da brojni organizmi proizvode neorganske spojeve, dok se u laboratoriji mogu dobiti gotovo svi organski spojevi. Istovremeno moderno razlikovanje između ove dvije oblasti je i dalje smisleno, jer se mehanizmi reakcija i struktura spojeva u organskoj i neorganskoj hemiji značajno razlikuju.

U doba alhemičara, u 13. vijeku, bile su poznate metode pravljenja sumporne kiseline, razrijeđene hlorovodične kiseline, dušične kiseline, zlatotopke (smjese dušične i hlorovodične kiseline za rastvaranje zlata), a mnoge od njih u Evropu donijeli su arapski alhemičari. Kasnije je Johann Rudolf Glauber oko 1650. značajno unaprijedio proces proizvodnje mnogih kiselina, kao i način dobijanja pušljive hlorovodične kiseline.

Robert Boyle u svom glavnom djelu The Sceptical Chemist opisao je udaljavanje od aristotelskih teorija alhemije i uvođenje eksperimentalnog istraživanja i zaključaka koje se izvode na tim eksperimentima. Značajna je njegova pretpostavka da su hemijski elementi sastavljeni iz nerazdvojivih, istih, sićušnih atoma, dok su hemijski spojevi sastavljeni iz brojnih, malih ali različitih elemenata. Georg Ernst Stahl i Johann Joachim Becher su početkom 18. vijeka razvili teoriju flogistona. Ovom teorijom, koja se 80 godina kasnije ispostavila kao netačna, mogli su se na hemijski način objasniti procesi sagorijevanja, oksidacije i redukcije kao i vrenja. Uzrok zašto se teorija flogistona ispostavila kao netačnom je do tada nepoznata i neotkrivena supstanca u zraku, koja je kasnije otkrivena kao kisik.

Joseph Priestley je intenzivno proučavao zrak i otkrio da je u sastavu zraka sadržana supstanca koje omogućava disanje i podržava oksidaciju metala do metalnih oksida. Zagrijavanjem živa(II)-oksida, Priestley je uspio dobiti supstancu u gasovitom stanju koja omogućava disanje i sagorijevanje, a uspio je i odrediti udio ovog gasa u zraku. Tek Antoine Lavoisier je izučavajući rezultate do kojih je došao Priestley iz njegovih istraživanja donio zaključak da ova novootkrivena supstanca (kisik) mora biti novi hemijski element. Na temelju Lavoisierovih zaključaka potvrđena je teorija elemenata koju je Boyle postavio, kao i teoriju da su elementi sastavljeni iz brojnih, identičnih, nedjeljivih atoma. Također potvrđeno je i shvatanje da se hemijski spoj sastoji iz više različitih elemenata.

Kao čisti elementi tada su razvrstani metali zlato, srebro, bakar, kalaj, olovo, cink, kao i nemetalni elementi fosfor, sumpor, ugljik, kisik, dušik i drugi. Osim toga, Lavoisier je spoznao da se pri svakoj reakciji i hemijskoj promjeni supstanci zbir msa ulaznih i izlaznih proizvoda ostaje ista (Zakon održanja mase). Stari, alhemijski simboli i opisi neorganskih supstanci su zamijenjeni racionalnim oznakama sa pojedinačnim elementarnim jedinicama hemijskih spojeva. Lavoisierova teorija oksidacije[2] predstavljala je revolucionarnu novinu u hemiji, koja je omogućila budućim hemičarima da pronalaze nove elemente.

Gotovo u isto vrijeme desilo se i otkriće električne struje, za šta su zaslužni Luigi Galvani i Alessandro Volta. Pomoću tada napravljenog Voltinog stuba uspjelo je razlaganjem vode dobiti gasovite elemente kisik i vodik i odrediti tačan sastav vode mjerenjem zapremine i težine oba gasa.

Humphry Davy je pomoću Voltinog stuba uspio dobiti nove elemente natrij i kalij. John Dalton je sastavio, doduše vrlo nepreciznu, tabelu atomskih masa za sve do tada poznate elemente,[3] a Jacob Berzelius je pronašao način za određivanje relativno tačnih atomskih masa metala i drugih elemenata i razvio sistem označavanja elemenata sa jednim ili dva latinična slova zasnovan na latinskim imenima elemenata. Također je uveo pojam relativne atomske mase sa kisikom kao osnovnom masom. Amedeo Avogadro je postavio hipotezu da se u prostoru iste veličine i na istoj temperaturi uvijek mora nalaziti isti broj čestica nekog gasa.[4][5] U narednom periodu uslijedila je potraga za novim hemijskim elementima, određivanjima njihovih tačnih relativnih atomskih masa i istraživanje njihovih osobina kroz reakcije sa drugim spojevima, što su bili osnovni pravci djelovanja tadašnjih hemičara u oblasti neorganske hemije.

Joseph Louis Gay-Lussac je razvio titraciju te je mogao odrediti količinski udio pojedinih elemenata u nekom neorganskom spoju. Kasnije se počelo koristiti i elektrogravimetrijsko taloženje za određivanje udjela mineralnih uzoraka. Robert Bunsen je poboljšao metodu dobijanja struje izumom baterije na bazi cinka i ugljika. U njegovoj laboratoriji došlo je do otkrića novih elemenata magnezija, hroma i stroncija. Spektralna analiza koju je Bunsen usavršio dovela je kasnije i do otkrića elemenata cezija i rubidija, a kasnije je i William Ramsay došao do otkrića helija.

Lothar Meyer i Dmitrij Mendeljejev su sortirali hemijske elemente po atomskim masama i osobinama spajanja sa drugim u periodni sistem elemenata. Na taj način moglo se lakše predvidjeti hemijsko ponašanje elemenata kao i traženje još nepoznatih elemenata u sistemu.

Svante August Arrhenius, Jacobus Henricus van 't Hoff i Wilhelm Ostwald su došli do zaključka da su molekule kiselina, baza i soli u vodenim rastvorima zapravo u obliku iona. Ovo otkriće disocijacije soli i kiselina bilo je osnova za nove važne spoznaje (npr. mehanizme reakcije i hemijsku kinetiku) kao i za nove metode mjerenja u hemiji (npr. mjerenje pH vrijednosti, konduktometrije i sl.).

Među neorganske spojeve se tradicionalno ubrajaju elementi i svi hemijski spojevi koji ne sadrže ugljik. Njima se dodaju i neki izuzeci spojeva ugljika, koji su izgrađeni kao i tipični neorganski spojevi ili se historijski ubrajaju u neorganske. To su halkogenidi ugljika bez prisustva vodika (ugljik-dioksid, ugljik-monoksid, ugljik-disulfid, ugljična kiselina i karbonati, karbidi kao i ionski cijanidi, cijanati i tiocijanati. Cijanovodik (cijanovodična kiselina) se smatra graničnim slučajem te ga proučava i organska i neorganska hemija. Iako se tradicionalno ubraja u neorgansku hemiju, on se smatra nitrilom[6][7] (organska grupa spojeva) metanske kiseline.

Literatura, knjige i udžbenici iz organske hemije su grupirani po hemijskim elementima periodnog sistema. U većini knjiga obrađeni su obim rasprostranjenosti elemenata ili hemijskih spojeva i načini njihovog dobijanja iz minerala, soli, vodenih rastvora ili gasova. Osim toga, opisani su važnije reakcije ovih sa drugim elementima.

Među 118 hemijskih elemenata periodnog sistema 76% su metali. Već u periodu od 3000. do 2000. p.n.e. čovjek je iz ruda dobijao brojne metale kao što su kalaj, bakar, srebro i željezo. Ti i drugi metali dobijali su se jakim zagrijavanjem mineralnih ruda. Gotovo svi metali na sobnoj temperaturi su u čvrstom stanju i mogu se većim ili manjim zagrijavanjem istopiti. Izuzetak predstavlja živa koja je na sobnoj temperaturi u tečnom stanju. Mogućnost oblikovanja istopljenih metala danas se koristi u velikom obimu za izradu raznih korisnih predmeta. Karakteristika mnogih metala je dobra provodljivost toplote i električne struje.

Od 19. vijeka metali su se počeli dobijati pomoću električne struje (elektrolizom i elektrolitičkim rafiniranjem). Pri tom su otkriveni i novi elementi, poput aluminija, alkalnih i zemnoalkalnih metala. U mnoge svrhe upotrebe potrebni su lahki metali kao što je aluminij ili titanij, čime se dobija na smanjenju potrošnje energije i goriva za avione, automobile, željezničke lokomotive i brojne druge mašine. Zbog otpornosti na temperature i velike čvrstoće, željezo je najvažniji metal u automobilskoj industriji. Međutim, površina željeznih predmeta podložna je stvaranju hrđe u vlažnoj okolini. Sve do 1980tih godina mnoga vozila su bila izložena značajnom pojavom korozije što im je smanjivalo vijek upotrebe. Desetak godina kasnije, krajem 20. i početkom 21. vijeka, gotovo sva vozila imaju zaštitni sloj na karoseriji izrađen od nehrđajućih metala, kao što je cink.

Metali se upotrebljavaju i za dobijanje električne struje u sklopu baterija i akumulatora. U nekim jeftinijim baterijama na bazi cinka i ugljika tokom pražnjenja cink se oksidira u cinkove soli. Osim njih postoje i baterije na bazi nikla i metalnih hidrida (mogu se ponovno puniti), litijske baterije (vrlo lahke) ili nešto jeftinije punjive baterije na bazi olova i olovo oksida. Legiranje metala može dati metalima mnoge bolje osobine nego što ih ispoljavaju čisti elementi. Naprimjer duraluminij je mješavina sastavljena iz magnezija, bakra i aluminija koja ima mnogo veću čvrstoću od čistog aluminija. Woodov metal je legura od 50% bizmuta, 26,7% olova, 13,3% kalaja i 10% kadmija sa izuzetno niskom tačkom topljenja a koristi se za topive oblike. Druge važne legure su bronza (bakar i kalaj), mesing (bakar i cink) i čelik (željezo sa različitim udjelima drugih metala, ali obavezno ugljika).

Neki metali se mogu spajati sa nemetalima u kristalne strukture ispoljavajući nove osobine. Silicij se spaja sa germanijem, indijem ili arsenom. Tako nastali kristali se koriste kao poluprovodnici (diode i svjetleće diode) u elektronici. Drugi metali, poput tantala, pronašli su upotrebu kao kondenzatori. Metali ili metalni ioni pri reakcijama u gasnoj fazi ili nekoj tečnosti djeluju kao katalizatori, naprimjer željezo pri reakcijama amonijaka ili ioni aluminija kod sinteze polietilena.

3a8082e126