YouTube
Instagram
Facebook
×
Department of Forestry

Osnove kemije (ŠP)

ŠP1001N - obavezni
Opterećenje: 45(P) + 0(L) + 15(A) + 0(PK) + 0(S) + 0(TJ) + 0(SJ) + 0(T)
Cilj predmeta: Nakon pohađanja nastave i uspješnog polaganja ispita iz predmeta Osnove kemije student će imati znanja koja će mu omogućiti razumijevanje sadržaja stručnih predmeta s kojima će se susretati u daljnjem tijeku studiranja, a u kojima će se – primijenjeno na prirodne sustave i pojave koji se proučavaju u šumarskoj znanosti i struci – susretati s nekim kemijskim pojavama i zakonitostima.
Sadržaj predmeta: PREDAVANJA: 1. Fizikalne veličine, mjerne jedinice i osnove preciznog računa Što je mjerenje, što je fizikalna veličina. Ekstenzivne i intenzivne fizikalne veličine. Mjerne jedinice prema SI, iznimno dopuštene mjerne jedinice. Decimalne mjerne jedinice, prefiksi. Preračunavanje mjernih jedinica uz upotrebu vrijednosti prefiksa. Veze između iznimno dopuštenih, odnosno starih mjernih jedinica za tlak (bar, atm, mmHg) sa službenom (Pa). Iznimno dopuštena mjerna jedinica za volumen (litra i decimalne verzije: mL, dL,…). Precizni račun. Pravila za određivanje značajnih znamenaka. Osnovna pravila preciznog računa za određivanje broja značajnih znamenaka u rezultatu računanja: zbrajanje i oduzimanje, množenje i dijeljenje. 2. Osnovni kemijski pojmovi Periodni sustav elemenata. Simboli i imena kemijskih elemenata. Atomski radijus, elektronegativnost, energija ionizacija. Kemijske veze - kovalentna i ionska veza. Metalna veza. Međumolekulske interakcije, vodikova veza. Lewisove strukture molekula. VSEPR-model. 3. Osnove stehiometrije I. Relativna atomska masa, relativna molekulska masa, unificirana atomska jedinica mase. Mol, množina, molarna masa. Brojnost, Avogardova konstanta. Empirijska i molekulska formula. Računanje empirijske formule na osnovi rezultata kemijske analize. Računanje molekulske formule iz empirijske, uz pomoć podatka o molarnoj masi spoja. 4. Osnove stehiometrije II. Stehiometrija kemijskih reakcija. Omjer množinâ sudionikâ reakcije. Doseg reakcije. Iscrpak reakcije. Mjerodavni reaktant i reaktant u suvišku 5. Kemijska termodinamika Predmet proučavanja kemijske termodinamike. Zakoni termodinamike. Unutarnja energija, rad, toplina. Entalpija: entalpija reakcije, entalpija stvaranja, entalpija sagorijevanja, entalpija taljenja, entalpija isparavanja, entalpija sublimacije, entalpija kemijske veze. Termokemijska jednadžba. Hessov zakon. Entropija, Gibbsova energija. 6. Agregacijska stanja Kruto, tekuće i plinsko agregacijsko stanje. Razlike osnovnih fizičkih svojstava agregacijskih stanja (oblik, uređenost, stlačivost). Kristalna i amorfna građa krutih tvari. Prijelazi agregacijskih stanja, vrelište, normalno vrelište. Svojstva tekućina (viskoznost/fluidnost, kapilarnost, napetost površine). Idealni i realni plin. Jednadžba stanja idealnog plina (opća plinska jednadžba). Fazni dijagram. 7. Otopine i koloidni sustavi I. Otopine, otapala, otopljene tvari. Polarna i nepolarna otapala, elektrolitske i neelektrolitske otopine. Procesi prilikom otapanja krutih ionskih tvari u vodi; entalpijski dijagrami. Dijagrami topljivosti. Henryjev zakon topljivosti plinova. Kvantitativno iskazivanje sastava smjesa. Udjeli (maseni, volumni, množinski), koncentracije (masena, množinska), molalnost i odgovarajuće mjerne jedinice. Rjeđe korištene fizikalne veličine za iskazivanje sastava smjesa: brojevni udjel, brojevna koncentracija, volumna koncentracija; omjeri; sadržaji. 8. Otopine i koloidni sustavi II. Koloidni sustavi. Dispergirana faza, disperzno sredstvo. Micele. Surfaktanti. Električki dvosloj, koagulacija, peptizacija. 9. Kemijska kinetika i kemijska ravnoteža Kemijska kinetika kao disciplina fizikalne kemije. Brzina promjene koncentracije reaktanata ili produkata i brzina kemijske reakcije. Zakon brzine reakcije. Red reakcije. Čimbenici koji utječu na brzinu kemijske reakcije: koncentracija, tlak, temperatura, katalizator. Ovisnost koncentracije reaktan(a)ta o vremenu. Teorija sudara. Energija aktivacije i prijelazno stanje. Kemijska ravnoteža. Fenomen dinamičke ravnoteže. Čimbenici koji mogu utjecati na sustav u stanju dinamičke ravnoteže: koncentracija, tlak, temperatura. Le Chatélierovo načelo. Konstanta ravnoteže (koncentracijska i tlačna). Mjerne jedinice konstanti ravnoteže. Veza između koncentracijske i tlačne konstante ravnoteže. 10. Kiseline, baze, soli I. Kiseline i baze. Definicije kiselina i baza raznih autora, prema različitim kriterijima. Tvari koje tvore kisele vodene otopine: kovalentni hidridi i slični spojevi, oksokiseline, anhidridi oksokiselina, karboksilne kiseline. Tvari koje tvore bazične vodene otopine: hidroksidi, anhidridi hidroksida, kovalentni hidridi (amonijak i derivati), organski amini. Jakost kiselina i baza. pH, pOH, Kw, Ka, Kb, Ksp, stupanj ionizacije. 11. Kiseline, baze, soli II. Soli. Ionizacija soli. Topljivost soli u vodi. Reakcije u kojima nastaju soli. Reagiranje metalâ s kiselinama. Hidroliza soli, kiselost vodenih otopina soli. Osnove nomeklature kiselina, baza i soli. Amfoternost (nekih metala, njihovih oksida i hidroksida). Amfoterni kiselinski ostaci. Puferske otopine, kiseli i bazični puferi. 12. Procesi oksidacije i redukcije Koncept oksidacijskog broja, oksidacija i redukcija. Pravila za određivanje oksidacijskog broja. Pravila za izjednačavanje jednadžbi redoks-procesa metodom iona i elektrona, u kiselom i bazičnom vodenom mediju te u vodenoj otopini bez sudjelovanja ionâ H+ i OH−. Važna oksidacijska sredstva i redukcijska sredstva (KMnO4, K2Cr2O7, HNO3, H2O2), zlatotopka. Kompleksni spojevi Kompleksni spojevi, središnji atom metala, ligandi. Primjeri jednostavnih liganada s obzirom na naboj i s obzirom na broj nepodijeljenih elektronskih parova. Naboj kompleksne jedinke. Geometrijski oblici kompleksnih jedinki. Nomenklatura kompleksnih spojeva. Reaktivnost kompleksnih spojeva. Rasprostranjenost kompleksnih spojeva (u prirodi, u analitičkoj kemiji, fotografiji i sl.). Modra galica, Hem, klorofil. 13. Organska kemija I. Kemija ugljikovih spojeva. Četverovalentni atom ugljika. Funkcionalne skupine ugljikovih spojeva. Oksidacijski broj ugljika u organskim molekulama. Prikazivanje molekula organskih spojeva: modeli molekula, perspektivna formula, klinasta formula, Newmanova projekcija, strukturna projekcijska formula, sažeta strukturna formula, prikaz veznim crticama. Empirijska formula. Ugljikovodici: alkani, alkeni, alkini, cikloalkani, areni. Nomenklatura. Alifatski i ciklički ugljikovodici. Konformacijska i konstitucijska izomerija ugljikovodika. Geometrijska izomerija alkena: oznake cis-, trans- i Z- i E-. Fizička i kemijska svojstva ugljikovodika; reakcije supstitucije i adicije. Suvremeni pojam aromatičnosti: Hückelovo pravilo aromatičnosti. Organohalogeni spojevi, najvažniji predstavnici organohalogenih spojeva. Reakcije supstitucije i eliminacije. Alkoholi i fenoli. Najvažniji predstavnici skupine, nomenklatura. Primarni, sekundarni i tercijarni alkoholi. Dvovalentni, trovalentni, viševalentni alkoholi. Fizička i kemijska svojstva; reakcije supstitucije na vezu O−H i C−O. Eteri. Najvažniji predstavnik skupine, nomenklatura. Fizička i kemijska svojstva, zapaljivost etera. Reakcije supstitucije. Aldehidi i ketoni. Najvažniji predstavnici skupine, nomenklatura. Fizička i kemijska svojstva. Priprava aldehida i ketona iz alkohola. Reakcije oksidacije i redukcije na karbonilnoj skupini. Reakcije supstitucije na α ugljikovu atomu. Tollensova i Fehlingova reakcija za dokazivanje aldehidne skupine. Karboksilne kiseline; najvažniji predstavnici, nomenklatura. Derivati karboksilnih kiselina: esteri, acil-halogenidi, anhidridi karboksilnih kiselina, amidi. Fizička i kemijska svojstva karboksilnih kiselina i derivata. Reakcije supstitucije na karboksilnoj skupini. Amini. Primarni, sekundarni i tercijarni amini, kvaterne amonijeve soli. Nomenklatura. Fizička svojstva. Bazičnost amina. Supstitucijske reakcije s derivatima karboksilnih kiselina. 14. Organska kemija II. Heterociklički spojevi, pregled najjednostavnijih heterocikličkih spojeva. Aromatični i nearomatični heterociklički spojevi. Heterociklički spojevi s kondenziranim prstenovima. Organski spojevi sa sumporom. Pregled skupina spojeva sa sumporovim umjesto kisikova atoma. Kiralnost i optička aktivnost. Kiralni ugljikov atom, enantiomeri, diastereoizomeri. Pravila za određivanje apsolutne konfiguracije asimetričnog C-atoma (Cahn-Ingold-Prelogova pravila prioriteta). Apsolutna konfiguracija i smjer zakretanja ravnine polarizirane svjetlosti. Klinasta formula, Fischerova projekcijska formula. Racemat, meso-spojevi, broj geometrijskih izomera s obzirom na broj asimetričnih ugljikovih atoma. 15. Prirodni organski spojevi Lipidi: trigliceridi, fosfolipidi, lipidni voskovi; steroidi, terpeni, vitamini topljivi u masti, ikozanoidi. Ugljikohidrati; monosaharidi, oligosaharidi, polisaharidi. Glukoza i fruktoza. Fischerove projekcijske formule i relativna konfiguracija. Lančaste i cikličke strukture monosaharida. Disaharidi i polisaharidi. Glikozidna veza. Amino-šećeri, hitin. Aminokiseline, peptidi, proteini. α-aminokiseline i strukture važnih prirodnih aminokiselina, karakter bočnih ogranaka. Zwitter-ion, kiselo-bazična svojstva aminokiselina. Struktura proteina: primarna, sekundarna, tercijarna i kvaternarna. α-uzvojnica i β-nabrani list. Jednostavni i konjugirani proteini. Nukleinske kiseline. Komponente polinukleotidnog lanca: heterocikličke baze, pentoze, fosfatni ion. Nukleozidi i nukleotidi. Dvostruka uzvojnica molekule DNA. RNA. Ostali prirodni organski spojevi; alkaloidi. VJEŽBE: 1. Preračunavanje mjernih jedinica: decimalne u nedecimalne; nedecimalne u decimalne; izvedene neimenovane. 2. Prikazivanje struktura jednostavnih molekula Lewisovim simbolima. Na primjerima jednostavnih anorganskih i organskih tvari, povezivanje fizičkih svojstava s kemijskim vezama i međumolekulskim interakcijama. 3. Računanje množine na osnovi podataka o brojnosti ili masi. Računanje empirijske i molekulske formule. 4. Računanje mase/množine/volumena traženog sudionika reakcije na osnovi podataka o sudioniku reakcije poznate količine. Računanje iscrpka reakcije. Određivanje mjerodavnog reaktanta. 5. Računanje standardne reakcijske entalpije na osnovi jednadžbe reakcije i tabeliranih vrijednosti za ΔfHᵒ. Računanje ΔrHᵒ pomoću vrijednosti entalpija kemijskih veza. Hessov zakon. Konstruiranje entalpijskog dijagrama. Računanje reakcijske entropije i Gibbsove energije. 6. Opća plinska jednadžba. Stehiometrija kemijskih reakcija s plinskim sudionikom / sudionicima. 7. Računanje kvantitativnog sastava otopine. Računanje količina sastojaka potrebnih za pripravu otopine tražene koncentracije, udjela ili molalnosti. 8. Preračunavanje sastava otopine iz jedne intenzivne u drugu intenzivnu veličinu. Veza između masene i množinske koncentracije. Razrjeđivanje otopina – računanje koncentracije otopine priređene razrjeđenjem ili volumena ishodne otopine. 9. Izvođenje izraza za koncentracijsku ili tlačnu konstantu ravnoteže na osnovi jednadžbe reakcije, izvođenje odgovarajuće mjerne jedinice. Računanje vrijednosti konstante ravnoteže na osnovi vrijednosti koncentracija sudionikâ reakcije. Računanje ravnotežnih koncentracija sudionikâ reakcije na osnovi početnih koncentracija i vrijednosti konstante ravnoteže. 10. Pisanje jednadžbi ionizacija kiselina i baza. Ispisivanje formula spojeva na osnovi imenâ i obrnuto. 11. Izvođenje kiselinsko-bazičnih reakcija. Izvođenje jednadžbi hidrolize soli. Računanje pH vodenih otopina jakih i slabih kiselina i baza. Računanje topljivosti na osnovi Ksp. 12. Određivanje oksidacijskih brojeva u različitim primjerima jednostavnijih anorganskih spojeva i iona. Izjednačavanje jednadžbi redoks-reakcija koje se zbivaju u kiselom ili bazičnom mediju te bez sudjelovanja ionâ H+ i OH−. 13. Izvođenje imena ugljikovih spojeva na osnovi prikazane strukture. Prikazivanje strukture organskih spojeva na osnovi imena. Predviđanje produkata kemijskog reagiranja jednostavnijih predstavnika gore navedenih skupina organskih spojeva i ispisivanje odgovarajućih jednadžbi. 14. Određivanje apsolutne konfiguracije kiralnih spojeva. Fischerove projekcijske formule. 15. Prikazivanje strukture jednostavnih lipida, ugljikohidrata i aminokiselina. Prikazivanje kiselinsko-bazičnih reakcija aminokiselina.
Način polaganja ispita : - pismeni ispit - usmeni ispit
Način praćenja kvalitete i uspješnosti studenata: - pohađanje nastave - kolokviji
Literatura:

Obavezna literatura:
1.     V. Roje, Predavanja iz Osnova kemije, ppt-prezentacije dostupne na sustavu 'Merlin'
2.     M. Sikirica, B. Korpar-Čolig, Kemija s vježbama 1, Školska knjiga, Zagreb, 1991. i kasnija izdanja
3.     M. Sikirica, B. Korpar-Čolig, Kemija s vježbama 2, Školska knjiga, Zagreb, 1992. i kasnija izdanja
4.     M. Sikirica, B. Korpar-Čolig, Organska kemija, Školska knjiga, Zagreb, 1996. i kasnija izdanja.

Obavezna literatura:

  1. P.W. Atkins, M.J. Clugston,  Načela fizikalne kemije, Školska knjiga, Zagreb, 1992.
  2. V. Rapić, Nomenklatura organskih spojeva, Školska knjiga, Zagreb, 1991. i kasnija izdanja
  3. M. Sikirica, Stehiometrija, Školska knjiga, Zagreb

 

 


Nositelji

izv. prof. dr. sc. Assistant prof. PhD

Assistant professor

Email: vroje@sumfak.hr
više

Suradnici

izv. prof. dr. sc. Assistant prof. PhD

Assistant professor

Email: vroje@sumfak.hr
više
Aktualno

Poslijediplomski doktorski studij šumarstva i drvne tehnologije