Online privatni časovi hemije

26/04/2022

Danas se često koriste namirnice za farbanje jaja umesto veštačkih boja. Za to su odgovorna hemijska jedinjenja u tim namirnicama koja se zovu pigmenti, a po hemijskom sastavu predstavljaju porfirine (hlorofil), karotenoide i acetogenine. Acetogenini se dele na dve velike grupe, a to su antocijani i flavonoidi (kvercetin). Ako farbamo jaja u crvenom kupusu dobijamo plavu boju, u lukovini (crni luk) mrku, u kurkumi žutu, u kafi braon, u spanaću zelenu, a u crvenom vinu ljubičatu boju.

Ako jaja farbamo crvenim vinom tako što jaja skuvamo u vinu i vodimo računa da zapremina vina pre i posle kuvanja bude takva da su jaja potpuno potopljena u vinu, a nakon kuvanja sklonimo posudu sa vatre i ostavimo je da odstoji preko noći na hladnom mestu (ili na sobnoj temperaturi), dobićemo, pored ljubičaste boje koja potiče od antocijana iz crvenog vina, i svetlucavu površinu jajeta.

Šta se zapravo dešava? Kada se jaja skuvaju u vinu i zapremina vina se smanji, prilikom hlađenja dolazi do kristalizacije tartarata na površini jajeta u vidu sitnih kristala koji daju sjaj obojenoj ljusci. Tartarati predstavljaju soli vinske kiseline. Kako je nakon kuvanja zapremina vina smanjena, došlo je do isparavanja vina. To je dovelo do uklanjanja vode, dok su ostali sastojci ostali u vinu. Hlađenjem, izdvajaju se tartarati pošto njihova rastvorljivost opada sa opadanjem temperature, a kako se sada ista količina tartarata nalazi u manjoj zapremini vina, to dovodi do kristalizacije viška tartarata, odnosno količine tartarata koja se ne može smestiti u redukovanoj zapremini vina na sobnoj ili nižoj temperaturi.

25/04/2022

24/04/2022

Vaskršnji praznici započinju farbanjem jaja i svi znamo da pre nego što stavimo jaja u farbu dodamo sirće. Zašto je sirće neophodno dodati i vodu sa farbom? Intenzitet obojenosti ljuske jajeta zavisi od kiselosti rastvora. To znači da sa porastom kiselosti rastvora jaja će biti intenzivnije obojena. Ako je koncentracija kiseline manja, jaja će biti bleđa.

Ljuska jajeta izgrađena je od kalcijum-karbonata (CaCO3) i proteinskog omotača. Pošto je ljuska polupropustljiva, omogućen je prolaz vlage i vazduha kroz pore ljuske, dok proteinski omotač ne dozvoljava prolaz mikroorganizmima. U kiseloj sredini, dolazi do reakcije ljuske jajeta i kiseline, što dovodi do izdvajanja ugljen-dioksida (CO2). To se može videti pojavom mehurića na površini jajeta. Ova reakcija dovodi do razgradnje ljuske i zato njena površina dolazi u bolji kontakt sa bojom. Ukoliko se pretera sa kiselinom, doći će do potpunog izbeljivanja jaja, ali zbog nedostatka tvrdoće biće dosta slaba tokom kuckanja.

Pored CaCO3 i proteinski omotač reaguje sa kiselinom i dolazi do njegovog protonovanja (postaje pozitivno naelektrisan). Kako su boje negativno naelektrisani joni, to će se bolje vezati za pozitivno naelektrisani proteinski omotač i boja će biti intenzivnija. Pored sirćetne kiseline, u domaćinstvu postoje još neke supstance koje mogu podesiti pH rastvora i date su u tabeli kao i njihove pKa vrednosti. Što je pKa vrednost manja, kiselina je jača i obrnuto.

09/03/2022

Za rešavanje Schrodinger-ove jednačine, da bi se dobila talasna funkcija koja opisuje kretanje elektrona, neophodne su tri komponente. Ove tri komponente predstavljaju tri kvantna broja n, l i m. Vrednosti kvantnih brojeva se dobijaju rešavanjem talasne jednačine i vezani su za talasne osobine kretanja elektrona. Talasne funkcije mogu da predstavljaju kretanje elektrona samo ako se dobiju određene vrednosti kvantnih brojeva:

n = 1, 2, 3,...

l = 0, 1, 2,...

m = -l,... 0,... +l

ms = + ½ ili – ½

Talasna funkcija je nazvana orbitala. Atomska orbitala je talasna funkcija koja odgovara određenoj kombinaciji tri kvantna broja. Svaka orbitala ima određenu vrednost energije. Orbitala opisuje kretanje elektrona u atomu, ali ne određuje njegovo mesto nalaženja. Kvadrat talasne funkcije predstavlja verovatnoću nalaženja elektrona, tj. gustinu elektronskog oblaka u određenom delu prostora.

Orbitale se označavaju pomoću kvantnih brojeva:

n – glavni kvantni broj i određuje energetski nivo u kome se elektron nalazi.

l – sporedni kvantni broj i određuje energetski podnivo i tip orbitale.

m – magnetni kvantni broj i određuje broj orbitala u određenom podnivou, kao i prostornu orjentaciju orbitale.

08/03/2022

Kvantna mehanika se razvila zato što klasična mehanika nije bila u stanju da reši mnoge probleme. Osnovne postavke talasne mehanike razradio je austrijski fizičar Schrodinger 1926. godine.

Po kvantnoj mehanici, može se govoriti samo o verovatnoći nalaženja elektrona u određenom delu prostora oko atomskog jezgra, a ne o tačnom mestu nalaženja. Elektronu se ne pripisuje tačno određena putanja (kao kod Bohr-Sommerfeld-ovog modela), već se govori o verovatnoći nalaženja elektrona u prostoru oko jezgra, a najviše vremena provodi u oblasti velike verovatnoće nalaženja.

Prema Schrodinger-ovoj interpretaciji, elektron se zamišlja kao oblak negativnog naelektrisanja koji se proteže preko relativno velikog prostora, čija je gustina najveća u oblasti velike verovatnoće nalaženja elektrona. Talasna mehanika elektronske putanje zamenjuje se talasnom funkcijom, pa se umesto kretanja elektrona govori o funkciji koja opisuje ta kretanja.

07/03/2022

Borova teorija mogla je da objasni spektar vodonika, ali nije mogla da objasni spekte ostalih elemenata.

Godine 1922. američki fizičar Compton izveo je eksperiment koji nosi naziv Compton-ov efekat. On je pokazao da se u slučaju kada X-zraci padaju na neki element male atomske mase, u rasutoj svetlosti javljaju zraci sa većom talanom dužinom od talasne dužine updnog zračenja. Ovo se moglo objasniti Einstein-ovom pretpostavkom da se svetlost sastoji iz malih paketa energije – fotona koji se kreću velikom brzinom i sudaraju se sa elektronom. Sudar između fotona i elektrona je elastičan, ali pored promene pravca kretanja fotona, dolazi i do razmene energije između fotona i elektrona (deo energije fotona prelazi na elektron) i zato rasuti zraci imaju veću talasnu dužinu.

Pojava difrakcije i interferencije ukazuju na talasnu prirodu svetlosti, dok fotoelektrilni i Compton-ov efekat ukazuju na korpuskularnu prirodu. Tako je dokazano da se foton ponaša i kao čestica i kao talas – ima dualističku prirodu.

Louis de Broglie je 1924. godine ovaj dualizam pripisao i elektronu.

27/02/2022

Borova teorija mogla je da objasni spektar vodonika, ali nije mogla da objasni spekte ostalih elemenata.

Godine 1922. američki fizičar Compton izveo je eksperiment koji nosi naziv Compton-ov efekat. On je pokazao da se u slučaju kada X-zraci padaju na neki element male atomske mase, u rasutoj svetlosti javljaju zraci sa većom talanom dužinom od talasne dužine updnog zračenja. Ovo se moglo objasniti Einstein-ovom pretpostavkom da se svetlost sastoji iz malih paketa energije – fotona koji se kreću velikom brzinom i sudaraju se sa elektronom. Sudar između fotona i elektrona je elastičan, ali pored promene pravca kretanja fotona, dolazi i do razmene energije između fotona i elektrona (deo energije fotona prelazi na elektron) i zato rasuti zraci imaju veću talasnu dužinu.

Pojava difrakcije i interferencije ukazuju na talasnu prirodu svetlosti, dok fotoelektrilni i Compton-ov efekat ukazuju na korpuskularnu prirodu. Tako je dokazano da se foton ponaša i kao čestica i kao talas – ima dualističku prirodu.

Louis de Broglie je 1924. godine ovaj dualizam pripisao i elektronu.

26/02/2022

Borova teorija mogla je da objasni spektar vodonika, ali nije mogla da objasni spekte ostalih elemenata.

Godine 1922. američki fizičar Compton izveo je eksperiment koji nosi naziv Compton-ov efekat. On je pokazao da se u slučaju kada X-zraci padaju na neki element male atomske mase, u rasutoj svetlosti javljaju zraci sa većom talanom dužinom od talasne dužine updnog zračenja. Ovo se moglo objasniti Einstein-ovom pretpostavkom da se svetlost sastoji iz malih paketa energije – fotona koji se kreću velikom brzinom i sudaraju se sa elektronom. Sudar između fotona i elektrona je elastičan, ali pored promene pravca kretanja fotona, dolazi i do razmene energije između fotona i elektrona (deo energije fotona prelazi na elektron) i zato rasuti zraci imaju veću talasnu dužinu.

Pojava difrakcije i interferencije ukazuju na talasnu prirodu svetlosti, dok fotoelektrilni i Compton-ov efekat ukazuju na korpuskularnu prirodu. Tako je dokazano da se foton ponaša i kao čestica i kao talas – ima dualističku prirodu.

Louis de Broglie je 1924. godine ovaj dualizam pripisao i elektronu.

06/02/2022

Zeeman je uveo još jedan kvantni broj. Uočio je da u prisustvu magnetnog polja dolazi do još izražajnijeg cepanja spektralnih linija, nego u njegovom odstustvu. U prisustvu magnetnog polja, dolazi do pojave precesionog kretanja ravni orbite oko pravca polja (kao čigra).
mφ je magnetni kvantni broj i predstavlja projekciju momenta kružnog kretanja elektrona na spoljašnje magnetno polje.

Stern i Gerlach su izveli eksperiment sa magnetnim poljem. Propustili su snop metalne pare kroz uzanu pukotinu u vakuumu, kroz nehomogeno magnetno polje. Na zaklonu iza polja pojavila su se dva razdvojena sloja.
Nekoliko godina kasnije Goudsmit i Uhlenbeck predložili su vlastitu rotaciju elektrona oko svoje ose. Ta rotacija je nazvana spin.
Vektor spina takođe obavlja precesiono kretanje oko pravca polja. Eksperimentalno je utvrđeno da to mogu biti samo dve orjentacije (Stern – Gerlach-ov ogled) – paralelna i antiparalelna orjentacija prema polju. Magnetni kvantni broj spina može imati vrednosti + 1/2 i – 1/2.

Po Stern-Gerlach-ovom ogledu odbacuje se postojanje azimutalnog kvantnog broja, koji je uveo Sommerfeld. Po eksperimentu valentni elektron srebra nema magnetni momenat, što se ne slaže sa Sommerfeld-ovom teorijom. Zato je azimutalni kvantni broj izbačen i uveden orbitalni kvantni broj l. Orbitalni kvantni broj ima vrednost n-1 i označava se slovima s, p, d, f, g, h... Služi za kvantiranje orbitalnog momenta impulsa i određuje podnivo.

03/02/2022

Bohr je odlučio da stacionarna stanja kvatnifikuje pomoću momenta impulsa – proizvod impulsta elektrona po orbiti i radijusa orbite. Postavio je dva postulata:

1. Atomi mogu postojati samo u izvesnim stanjima konstantne energije u kojima je moment impulsa elektrona kvantifikovan u celobrojnim umnošcima.
2. Svetlost se emituje ili apsorbuje samo ako atom prelazi iz jedng stanja u drugo.

Ceo broj n koji se pojavljuje predstavlja redni broj orbite po kojoj elektron kruži oko jezgra (glavni kvantni broj).

Sommerfeld je uopštio uslov kvantifikovanja koji je postavio Bohr i dobio da je orbita kretanja elektrona elipsa. Vrednost impulsa zavisi od brzine kojom se elektron kreće i radijusa, pa se impuls rastavlja na dva dela: uglovni i radijalni impuls.

Prema Vilson-u i Sommerfeld-u, matematičkim rešavanjem, dobijaju se vrednosti dva nova kvantna broja:

• nφ – azimutalni kvantni broj
• nr – radijalni kvantni broj

Njihova suma predstavlja glavni kvantni broj. Kada je orbita kružnica, tada nema azimutalnog kvantnog broja (jednak je nuli), a kada je elipsa onda je različit on nule. Svako stacionarno stanje ima jednu kružnu orbitu i n-1 elipsoidnoh orbita.

31/01/2022

Rutherford-ovi saradnici, Geiger i Marseden, su izveli eksperiment u kome su tanak listić zlata izložili dejstvu α čestica koje je emitovao polonijum. Utvrdili su da veliki broj α čestica prolazi kroz listić zlata bez promene pravca. Ipak, postoji mali deo α čestica koji skreće pod uglom od 150 °.

Rutherford je smatrao da ovo skretanje nastaje usled Columb-ovih odbojnih sila između α čestica i jezgra koje je takođe pozitivno naelektrisano. Zaključio je da je pozitivno naelektrisanje skoncentrisano u unutrašnjosti atoma na vrlo maslom prostoru koje obrazuje jezgro atoma. Oko jezgra se nalaze elektroni u prostoru koji odgovara zapremini atoma.

Na osnovu svih prethodnih otkrića Rutherford postavlja novi dinamički model atoma: Atom se sastoji iz pozitivno naelektrisanog jezra koje sadrži određen broj protona u njemu, oko kojeg kruže negativno naelektrisani elektroni kao planete oko Sunca. Broj elektrona koji kruži oko jezgra jednak je broju protona u jezgru.

27/01/2022

Rontgen je 1895. godine otkrio nove zrake koji su nevidljivi, izazivaju fluorescenciju, fotografske ploče, prolaze kroz materiju i prazne naelektrisani elektroskop, a magnetno polje ne deluje na njih. Ovi zraci nazvani su X-zraci ili rentgenski zraci.

Francuski fizičar Henri Beqerel ispitivao je da li fluorescentne supstance, pod uticajem svetlosti, emituju X-zrake. Ogled je vršio sa uranovim jedinjenjima i slučajno otkrio da ova jedinjenja spontano (bez ikakvog uticaja) emituju zračenje koje je slično X-zracima.

Njegova saradnica Maria Sklodowska – Curie je ustanovila da je uranova ruda pehblenda mnogo aktivnija od samog oksida urana i pretpostvila postojanje još nekih elemenata u toj rudi. Sa svojim suprugom Pierre-om Curie, izdvaja iz te rude dva nova elementa: polonijum i radijum, a samu pojavu da neki element spontano emituje nevidljivo, vrlo prodorno zračene nazvali su radioaktivnost. Istpitivanjem ovog zračenja ustanovljeno je prisustvo tri različita zraka:

• α zraci – pozitivno naelektrisani zraci koji predstavljaju pozitivno naelektrisan atom helijuma,
• β zraci – negativno naelektrisani zraci koji predstavljaju struju elektrona koju emituje radioaktivni element,
• γ zraci – neutralni zraci slični X-zracima.