Hemija

**Hemija** ili **kemija** (srednjovj. lat. *chemia*, *chymia* Jezgro čine:
* Protoni, sa pozitivnim naelektrisanjem i jediničnom masom i 
* Neutroni, koji imaju jediničnu masu ali nisu naelektrisani.

Omotač čine:
* Elektroni, koji imaju negativno naelektrisanje i zanemarljivo malu masu.

Hemijske osobine atoma određuje broj protona u njemu (redni broj) i taj broj je jedinstven za svaki element, a masu broj protona i broj neutrona. Atom kao celina je neutralan jer sadrži isti broj elektrona i protona. Atom postaje naeletrisan tako što primi ili otpusti jedan ili više elektrona i postaje jon.

Hemijske osobine atoma ne zavise od broja neutrona, pa postoje atomi istog elementa sa različitim brojem neutrona - izotopi.

### Molekul

Molekul je najmanja jedinica hemijskog jedinjenja koja zadržava hemijski sastav i svojstva. Molekul se sastoji iz više atoma, istog hemijskog elementa kao kod kiseonika, (O2), ili iz različitih elemenata kao kod vode (H2O).

Molekuli su suviše mali da bi se videli golim okom. Dimenzija su od 0,1 do 100 nanometara (0,0000000001 do 0,0000001 metara) mada ima i izuzetaka. Recimo makromolekul DNK kad bi se izvadio iz jedra ćelije i razmotao dostigao bi dužinu jednog do dva metra. Međutim i tada bi bio nevidljiv jer bi njegovo 'vlakno' bilo prečnika svega 0,000000005 m. Zato se za određivanje veličine i oblika molekula koriste posebne metode fizičke hemije a naročito instrumentalne metode.

Odnos elemenata koji grade jedinjenje, izražava se empirijskom formulom. Na primer, vodu grade vodonik i kiseonik u odnosu 2:1, H2O, a etil alkohol, (etanol) ugljenik, vodonik i kiseonik u odnosu 2:6:1, C2H6O. Ovaj odnos ne mora uvek da određuje jedinstveni molekul - dimetil etar ima isti odnos kao etanol, na primer. Molekuli koji se sastoje od istih atoma, ali u različitom rasporedu se zovu izomeri.

Hemijska ili molekulska formula određuje tačnije redosled atoma koji grade molekul, pa je formula etanola CH3CH2OH a dimetiletra CH3OCH3. Za predstavljanje složenijih molekula gde atomi mogu biti različito raspoređeni u prostoru koriste se strukturne formule.
Molekulska masa je zbir masa atoma koji čine molekul, i poput atomske, izražava se u atomskim jedinicama mase (atomska jedinica mase = 1/12 mase izotopa 12C).
Dugo se mislilo da su dužine hemijski veza i njihovi uglovi u molekulu konstantni. Međutim, modernim strukturnim metodama nađeno je da se geometrija hemijske veze neznatno menja, naročito kod složenijih molekula.

### Mol

Mol (simbol: mol) je jedna od sedam SI osnovnih jedinica koja meri količinu supstance sistema. Jedan mol je količina supstance koja sadrži toliko čestica koliko ima atoma u tačno 0,012 kilograma ugljenika izotopa C12. Ova količina je poznata kao Avogadrov broj i približno iznosi 6,0221415 × 10&sup2;&sup3;.

Zbog veze jedinice atomske mase sa Avogadrovim brojem, praktični način iskazivanja ovoga za atome ili molekule je: *Količina supstance koja sadrži isti broj [[kilogram|grama]] kao i broj [[relativna atomska masa|atomske mase]] supstance.* Pošto gvožđe, na primer, ima atomsku masu od 55,845, u jednom molu gvožđa ima 55,845 grama (0,055845 kilograma).

Kada se mol koristi da bi se odredila količina supstance, potrebno je navesti i o kojoj vrsti čestica se radi, jer to mogu biti atomi, molekuli, joni... Na primer, 18 grama vode sadrži 1&nbsp;mol molekula, 2 mola atoma vodonika, 1&nbsp;mol atoma kiseonika ili ukupno 3 mola atoma.

### Element

Hemijski element se karakteriše određenim brojem protona u jezgru njegovih atoma. Ovaj broj se naziva atomski broj elementa. Na primer, svi atomi sa 6 protona u svom jezgru su atomi hemijskog elementa ugljenika, a svi atomi sa 92 protona su atomi uranijuma. Izotopi nekog hemijskog elementa mogu imati različiti broj neutrona u svom jezgru, dok im je broj protona isti. Na primer, običan vodonik ima samo jedan proton u jegru, a njegovi izotopi deuterijum i tricijum imaju po jedan proton i po jedan, odnosno dva neutrona u svom jezgru.

Najpogodniji način za prikaz hemijskih elemenata je periodni sistem elemenata, u kom su elementi grupisani po svojim atomskim brojevima. Zahvaljujući njenom uređenju, grupe (vertikalne kolone) i periode (horizontalni redovi) elemenata u tabeli dele zajedničke hemijske osobine, ili prate određen trend u karakteristikama kao što su atomski radijus, elektronegativnost, itd.

### Jedinjenje

Hemijsko jedinjenje je čista supstanca koja se sastoji iz dva ili više elemenata. Atomi koji sačinjavaju jedinjenje su međusobno vezani hemijskim vezama i čine molekul (ili kristalnu rešetku). Sastav hemijskih jedinjenja je stalan bez obzira na način njihovog postanka (to znači da je odnos atoma koji su povezani hemijskim vezama uvek isti). Tradicionalno se hemijska jedinjenja dele na organska i neorganska. Osim ovih, postoje i razne potpodele (na kiseline, baze, soli, okside itd.)

Međunarodna unija za čistu i primijenjenu hemiju (IUPAC) je postavila sistem standardne nomenklature za sve spojeve. Organski spojevi dobijaju ime u skladu sa sistemom organske nomenklature. Neorganski spojevi dobijaju ime u skladu sa neorganskom nomenklaturom. Osim toga Servis hemijskih sažetaka (*Chemical Abstracts Service*) preporučuje metod indeksiranja hemijskih supstanci. Po toj shemi, svaka hemijska supstanca se može jedinstveno identificirati pomoću broja poznatog kao CAS registarski broj.

### Smeša

Smeše su skupovi dve ili više različitih supstanci, za razliku od čistih (prostih) supstanci koje sačinjava samo jedan element ili jedno jedinjenje. Osobine smeša su aditivne, odnosno, ona zadržava osobine svih supstanci koje je čine. Tako će smeša gvožđa i sumpora imati osobine i jednog i drugog elementa (gvožđe će i dalje imati magnetna svojstva, a sumpor žutu boju). Smeše možemo podeliti na homogene i heterogene. One su obično heterogene, što znači da se jasno mogu uočiti razlike između supstanci koje ih čine. Međutim, dešava se da su sastojci neke smeše dovoljno mali da se ne mogu videti golim okom, pa takve smeše izgledaju homogeno. Takav je slučaj sa krvlju. Pod mikroskopom se vidi da krv sačinjava bezbojna tečnost sa suspendovanim česticama. Homogena je ona supstanca kod koje jedan deo ima potpuno isti sastav i osobine kao svaki drugi deo. Primeri za prave homogene smeše (jer se heterogenost ne može dokazati) su neki vodeni rastvori (šećera, soli itd.). Oslobađanje toplote, zračenja svetlosti ili stvaranje struje su pojave koje obično prate neku hemijsku reakciju. Ukoliko ne dođe do ovih pojava prilikom mešanja supstanci, pretpostavlja se da se nije desila hemijska reakcija, već da se napravila smeša. Sastojci u smeši se razdvajaju korišćenjem fizičkih promena supstanci. Pri tome se mogu koristiti različita fizička svojstva, kao što su magnetizam, specifična težina, (ne)rastvorljivost u odgovarajućim rastvaračima, tačka topljenja, kao i metode: destilacija, likvacija, difuzija, elutracija, flotacija.

### Supstanca

Supstanca je oblik postojanja materije koji je dostupan ljudskim čulima. Karakteriše je masa mirovanja. Sastoji se od veoma sitnih čestica - atoma. Danas je poznato više od 40 milona različitih supstanci, od kojih su neke supstance pronađene u prirodi, dok se druge proizvode veštačkim putem. Bez obzira na koji od ta dva načina pronađene, veliki broj njih, oko 100 hiljada ima praktičnu primenu.

Svaka supstanca ima karakteristična svojstva po kojima se manje-više razlikuje od drugih supstanci, na primer: boju, miris, gustinu, temperaturu topljenja, temperaturu ključanja. Navedena i slična svojstva supstanci, koja se određuju pomoću naših čula ili instrumenata, nazivaju se fizička svojstva. Hemijska svojstva supstanci ispoljavaju se pri njihovim reakcijama sa drugim supstancama.

### Hemijske veze

Hemijska veza je privlačna sila između dva atoma nastala interakcijom njihovih perifernih (valentnih) elektrona. Sila je mnogo jača od energije toplotnog kretanja tako da su atomi trajno vezani obrazujući stabilnu grupu - molekul. Elektroni su istog naelektrisanja pa bi trebalo da se odbijaju, međutim, u elektronskim orbitalama sparivanje njihovih spinova stabilizuje elektronske parove i ukupan efekat je obrazovanje stabilne veze. Dva osnovna tipa hemijske veze su jonska i kovalenta, ali se u prirodi sreću i 'mešane' veze, odnosno one koje imaju delimično jonski i delimično kovalentni karakter. U prilog tome ide i to što kovalentna veza može biti polarna i nepolarna. Poseban tip veze je metalna veza koja se stvara između atoma metala.

### Joni

Jon je naelektrisana čestica (atom ili molekul) koja primila ili izgubila jedan ili više elektrona. Pozitivno naelektrisani katjoni (na primer natrijumov katjon Na+) i negativno naelektrisani anjoni (na primer hlorov anjon Cl−) mogu da obrazuju kristalnu rešetku neutralne soli (na primer natrijum hlorid ili kuhinjska so NaCl). Primeri višeatomskih jona koji se ne raspadaju tokom kiselinsko-baznih reakcija su hidroksidi (OH−) i fosfati (PO43−).

Jonizovani gasovi se često nazivaju plazma.

### Hemijska reakcija

Hemijske reakcije predstavljaju trajne promene u strukturi polaznih supstanci (reaktanata ili reagujućih supstanci) i nastajanje novih supstanci (proizvoda) koje se po sastavu i svojstvima razlikuju od polaznih supstanci.

Hemijske reakcije se grubo mogu podeliti na:
# Oksido-redukcione reakcije;
# Komleksne reakcije;
# Hemijske reakcije pri kojima dolazi do disocijacije i asocijacije molekula, atoma i jona.

Hemijske reakcije odigravaju se sa promenom supstanci i sa određenim toplotnim efektom, pri čemu se oslobađa energija ili troši (vezuje ili otpušta). Ukoliko se prilikom reakcije troši ili oslobađa toplota onda se govori o termohemijskim reakcijama. Količina toplote koja se u toku hemijske reakcije oslobađa ili vezuje naziva se toplota reakcije.

Hemijske reakcije koje se odigravaju oslobađanjem toplote nazivaju se egzotermne reakcije. Hemijske reakcije koje se odigravaju sa vezivanjem toplote nazivaju se endotermne reakcije. Ako je hemijska reakcija u jednom smeru endotermna u drugom je egzotermna i obrnuto.

### Energija

Neku hemijsku reakciju uvek prati povećanje ili gubitak energije supstanci koje učestvuju u reakciji. Deo energije se razmenjuje između okoline i reaktanata u obliku toplote ili svetlosti, tako da produkti reakcije mogu imati više ili manje energije od reaktanata. Za reakciju se kaže da je egzotermna ako je ukupna količina energije proizvoda reakcije niža od početne energije reaktanata, dok je kod endotermnih reakcija situacija obrnuta.

Hemijske reakcije nisu moguće sve dok energija reaktanata ne pređe energetsku barijeru koja se naziva energija aktivacije. Brzina hemijske reakcije (na nekoj temperaturi T) je povezana sa energijom aktivacije E preko Bolcmanovog faktora e^{-E/kT}  - što je verovatnoća da molekul ima energiju veću ili jednaku E na datoj temperaturi T. Ova eksponencijalna zavisnost brzine reakcije od temperature naziva se Arenijusova jednačina. Energija aktivacije potrebna za izvođenje hemijske reakcije može biti u obliku toplote, svetlosti, elektriciteta ili mehaničke sile u obliku ultrazvuka.

Sa ovim je povezan koncept slobodne energije, koja uključuje i pojam entropije, a koje je vrlo korisno sredstvo za predviđanje izvodljivosti reakcije i određivanja stanja ravnoteže hemijske reakcije. Reakcija je izvodljiva samo ako je ukupna promena Gibsove slobodne entalpije negativna  \Delta G \le 0 \,; ako je jednaka nuli za hemijsku reakciju se kaže da je u ravnoteži.

Postoje samo ograničena moguća stanja energije elektrona, atoma i molekula. Ona su određena pravilima kvantne mehanike, koja zahteva kvantovanje energije. Za atome/molekule na višem energetskom stanju se kaže da su pobuđeni. Ti atomi/molekuli u pobuđenom stanju su često reaktivniji, što je preduslov za hemijske reakcije.

Agregatno stanje neke supstance je uvek određeno njenom energijom i energijom njene okoline. Kada su međumolekulske sile u supstanci takve da energija okruženja nije dovoljna da ih nadjača, supstanca se nalazi u uređenijim stanjima kao što su tečnosti i čvrsta tela, kao što je slučaj sa vodom (H2O), koja je tečnost na sobnoj temperaturi, jer su njeni molekuli povezani vodoničnim vezama. Sa druge strane vodonik sulfid (H2S) je gas na sobnoj temperaturi i normalnom pritisku, jer su njegovi molekuli povezani slabijom dipol-dipol interakcijom.

Prelazak energije sa jedne supstance na drugu zavisi od veličine energetskog kvanta koji emituju supstance. Ipak, toplotna energija se lako prenosi sa skoro svake supstance na drugu jer su vibracioni i rotacioni energetski nivoi supstance smešteni vrlo blizu. Pošto elektronski energetski nivoi nisu blizu jedan drugog, ultraljubičasto elektromagnetno zračenje se ne prenosi istom lakoćom, a slično je i sa električnom energijom.

Postojanje karakterističnih linija energetskih prelaza različitih supstanci je korisno za njihovu identifikaciju analizom spektralnih linija različitih vrsta spektara, koja se često koristi u hemijskoj spektroskopiji, kao na primer u infracrvenoj ili mikrotalasnoj spektroskopiji, nuklearnoj magnetnoj rezonanciji, rezonanciji elektronskog spina, itd. Ovo se koristi za identifikaciju sastava udaljenih objekata, kao što su zvezde ili udaljene galaksije, analizom njenog spektra.

Termin hemijska energija se često koristi da se nagovesti potencijal supstance da izvrši tranformaciju putem hemijske rekacije odnosno sposobnost da preobrazi druge supstance.

### Agregatno stanje

Pored specifičnih hemijskih osobina koji svrstavaju po različitim hemijskim klasifikacijama, hemikalije mogu postojati u nekoliko agregatnih stanja. U večini slučajeva, hemijske klasifikacije su nezavisne od ovih klasifikacija po stanju, međutim, određene egzotične faze nisu kompatibilne sa određenim hemijskim osobinama. *Agregatno stanje* je skup stanja hemijskog sistema u kojem on ima slične strukturne osobine, pod određenim uslovima okoline, od kojih su dva najznačajnija: pritisak i temperatura.

Fizičke osobine, poput gustoće i indeksa prelamanja teže da se kreću unutar vrijednosti karakterističnih za određeno agregatno stanje. Stanje materije se definira kao *fazni prijelaz*, u kojem, kada se energija dovede ili odvede iz sistema, prelazi u "preorganiziranje" strukture sistema, umjesto promjene općenitih uslova. Ponekad distikcija između faza može biti kontinuirana umjesto da ima jasnu granicu, u tom slučaju za materiju se kaže da je u superkritičnom stanju. Kada se tri stanja nalaze istovremeno pod određenim okolnostima, takvi uslovi se nazivaju trojna tačka, a pošto je ona invarijanta, uobičajeno se ona definira kao skup određenih uslova.

Najpoznatiji primjeri agregatnih stanja su čvrsta tijela, tekućine i gasovi. Mnoge supstance mogu postojati u oblika u čvrstoj fazi. Naprimjer, postoje tri faze čvrstog željeza (alfa, gama i delta) koje variraju u odnosu na temperaturu i pritisak. Osnovna razlika između čvrstih faza je kristalna struktura, ili aranžiranje atoma. Druga faza koja se obično javlja u studijama hemije je *vodena* odnosno tečna faza, koja je stanje supstance rastvorene u vodenom rastvoru (tj. u vodi).

Nešto manje uobičajene faze su stanje plazme, Bose-Einsteinovog kondenzata i fermionskog kondenzata, te paramagnetske i feromagnetske faze magnetičnih materijala. Iako se većina uobičajenih stanja odnosi u trodimenzionalne sisteme, tako je moguće definirati i analoge u dvodimenzionalnim sistemima, koje imaju posebnu pažnju zbog njihove relevatnosti u biološkim sistemima.

## Poznati hemičari

## Povezano
* Periodni sustav elemenata
* Nobelova nagrada za hemiju
* Balansiranje hemijskih jednačina
* Alhemija

## Reference

## Literatura

* 
* 
* 
* Atkins, P.W. *Galileo's Finger* (Oxford University Press) 
* Atkins, P.W. *Atkins' Molecules* (Cambridge University Press) 
* Kean, Sam. *The Disappearing Spoon - and other true tales from the Periodic Table *(Black Swan) London, 2010 
* Levi, Primo *The Periodic Table* (Penguin Books) [1975] translated from the Italian by Raymond Rosenthal (1984) 
* Stwertka, A. *A Guide to the Elements* (Oxford University Press) 
* 
* Atkins, P.W., Overton, T., Rourke, J., Weller, M. and Armstrong, F. *Shriver and Atkins inorganic chemistry* (4th edition) 2006 (Oxford University Press) 
* Chang, Raymond. *Chemistry* 6th ed. Boston: James M. Smith, 1998. .
* 
* 
* Atkins, P.W. *Physical Chemistry* (Oxford University Press) 
* Atkins, P.W. et al. *Molecular Quantum Mechanics* (Oxford University Press)
* McWeeny, R. *Coulson's Valence* (Oxford Science Publications) 
* Pauling, L. *The Nature of the chemical bond* (Cornell University Press) 
* Pauling, L., and Wilson, E. B. *Introduction to Quantum Mechanics with Applications to Chemistry* (Dover Publications) 
* Smart and Moore *Solid State Chemistry: An Introduction* (Chapman and Hall) 
* Stephenson, G. *Mathematical Methods for Science Students* (Longman) 
* Charles E. Mortimer: *Chemie – Das Basiswissen der Chemie*. Thieme, Stuttgart 2003, .
* Joachim Kranz, Manfred Kuballa: *Chemie im Alltag.* Cornelsen Scriptor, Berlin 2003, .
* Pedro Cintas: *Der Weg zu chemischen Namen und Eponymen: Entdeckung, Priorität und Würdigung*. In: *Angewandte Chemie.* 116(44) (2004), , S. 6012–6018.
* Wächter, Michael: Tabellenbuch der Chemie. Daten zur Analytik, Laborpraxis und Theorie, Wiley-VCH, Weinheim 2012, 1. Aufl., 
* Mendeleev D. I. Periodičeskiй zakon: V 3 t.  na saйte Runivers
* Nekrasov B. V. Osnovы obщeй himii, t. 1. — M.: «Himiя», 1973
* Himičeskaя эnciklopediя, p. red. Knunяnc I. L., t. 5. — M.: «Sovetskaя эnciklopediя», 1988
* Himiя: Sprav. izd./ V. Šreter, K.-H. Lautenšleger, H. Bibrak i dr.: Per. s nem. — M.: Himiя, 1989
* 
* 
* 
* Dubinskaя A. M., Prizment Э. L. Himičeskie эnciklopedii, v kn.: Himičeskiй эnciklopedičeskiй slovarь. — M., 1983
* Potapov V. M., Kočetova Э. K. Himičeskaя informaciя. Gde i kak iskatь himiku nužnыe svedeniя. — M., 1988
* Kuznecov, Vladimir Ivanovič Obщaя himiя: tendencii razvitiя. M.: Vыsšaя škola, 1989.

## Vanjske veze