Univerzitet u Nišu
Prirodno – matematički fakultet
Departman za hemiju
Uloga i značaj demonstracionih ogleda u obradi nastavnih
sadržaja iz hemije
-Master rad-
Mentor: Student:
dr Violeta Mitić Dragana Vasić Niš, 2015.
2
ПРИРОДНO - MАТЕМАТИЧКИ ФАКУЛТЕТ
НИШ
КЉУЧНА ДОКУМЕНТАЦИЈСКА ИНФОРМАЦИЈА
Редни број, РБР:
Идентификациони број, ИБР:
Тип документације, ТД: Монографска публикација
Тип записа, ТЗ: Tекстуални штампани материјал
Врста рада, ВР: Мастер рад
Аутор, АУ: Драгана Васић
Ментор, МН: др Виолета Митић
Наслов рада, НР: Улога и значај демонстрационих огледа у обради наставних
садржаја из хемије
Језик публикације, ЈП: Српски (латиница)
Језик извода, ЈИ: Српски / Eнглески
Земља публиковања, ЗП: Република Србија
Уже географско подручје, УГП: Република Србија
Година, ГО: 2015.
Издавач, ИЗ: Ауторски репринт
Место и адреса, МА: Ниш, Вишеградска 33
Физички опис рада, ФО: (поглавља/страна/ цитата/табела/слика/графика/прилога)
8 поглавља/57 странa/2 цитатa/ 4 табеле/30 слика/ 1прилог/
Научна област, НО: Хемија
Научна дисциплина, НД: Методика наставе хемије
Предметна одредница/Кључне речи, ПО: Демонстрациони огледи, методика наставе, трећа аналитичка група
УДК (371.3 : 54) + 001.891.5
Чува се, ЧУ: Библиотека
Важна напомена, ВН: /
Извод, ИЗ: Мастер рад ће представљати приказ часа обраде нове наставне јединице
Доказивање катјона треће аналитичке групе остварених комбинацијом
наставниковог излагања и извођења демонстрационих огледа. Час
организован комбинацијом наставниковог излагања и извођења
демонстрационих огледа треба да омогући ученику лакше, трајније и
потпуније остваривање свих наставних циљева и садржаја.
Датум прихватања теме, ДП:
Датум одбране, ДО:
Чланови комисије, КО: Председни
к:
Члан: Члан,
ментор:
Образац Q4.09.13 - Издање 1
3
ПРИРОДНО - МАТЕМАТИЧКИ ФАКУЛТЕТ
НИШ
KEY WORDS DOCUMENTATION Accession number, ANO:
Identification number, INO:
Document type, DT: Monographic publication
Type of record, TR: Textual material, printe
Contents code, CC: Master thesis
Author, AU: Dragana Vasic
Mentor, MN: dr Violeta Mitic
Title, TI: The role and significance of demonstration experiments in interpreting
chemistry curriculum contents
Language of text, LT: Serbian
Language of abstract, LA: Serbian/English
Country of publication, CP: Republic of Serbia
Locality of publication, LP: Serbia
Publication year, PY: 2015.
Publisher, PB: Author’s reprint
Publication place, PP: Niš, Višegradska 33.
Physical description, PD: (chapters/pages/ref./tables/pictures/graphs/appendixes)
Chapter 8/57 page / 2 quote / 4 tables / 30 pictures / 1appendixes /
Scientific field, SF: Chemistry
Scientific discipline, SD: Chemistry didactics
Subject/Key words, S/KW: The demonstration tours, teaching methodology, the third analytical
group UC (371.3 : 54) + 001.891.5
Holding data, HD: Library Note, N: / Abstract, AB: The master’s thesis is a representation of a lesson delivery class
Analysis of Mixture of the Third Analytical Group Cations conducted
as a combination of the teacher’s presentation and demonstration
experiments. A class organized as a combination of the teacher’s
presentation and demonstration experiments should provide students
with more coherent, more permanent and more thorough realization of
all educational aims and contents.
Accepted by the Scientific Board on, ASB: Defended on, DE: Defended Board, DB: President:
Member:
Member, Mentor:
4
Najiskrenije se zahvaljujem mentorki prof. dr Violeti Mitić na neprekidnom interesovanju, divnoj
saradnji, velikoj posvećenosti i neprocenjivoj pomoći koje mi je pružila, nizu korisnih saveta i sugestija tokom
izrade mog master rada.
Najsrdačnije se zahvaljujem mojoj porodici, posebno suprugu Saši i sinovima Vukašinu i Uglješi, kojima
posvećujem ovaj rad, na ogromnom strpljenju, razumevanju i nesebičnoj podršci tokom studiranja i pisanja ovog
rada.
5
Sadržaj
1. Uvod.....................................................................................................................................6
2. Teorijski deo.........................................................................................................................7
2.1. Pojam, predmet i zadaci metodike nastave hemije....................................................7
2.2. Razvoj metodike hemije............................................................................................8
2.3. Metodika nastave hemije i druge nauke..................................................................10
2.4. Ogled u nastavi hemije............................................................................................10
2.4.1. Demonstracioni ogledi......................................................................................11
2.4.2. Metoda demonstracije i laboratorijskog rda.....................................................13
2.5. Pravila rada u hemijskoj laboratoriji.......................................................................13
2.6. Mere predostrožnosti pri radu.................................................................................14
2.7. Povrede i pružanje prve pomoći u slučaju nezgoda................................................15
2.8. Priručna apoteka za prvu pomoć............................................................................ 17
3. Kvalitativna hemijska analiza........................................................................................18
3.1.Metode izvođenja hemijskih reakcija......................................................................18
3.2.Uslovi izvođenja reakcija, osetljivost, elektivnost, specifičnost..............................20
3.3.Tehnika rada u semimikro kvalitativnoj analizi......................................................21
3.4.Prethodna ispitivanja..............................................................................................22
4. Demonstracioni ogledi za nastavbnu temu dokazivanje jona metala u rastvoru..............23
4.1. Kalasifikacija katjona..................................................................................................23
4.2. Treća analitička grupa katjona.....................................................................................24
4.3. Dokazivanje katjona III grupe.....................................................................................24
4.3.1.Odvajanje nikla i kobalta od ostalih katjona III grupe....................................24
4.3.1.1. Kobalt ..................................................................................................25
4.3.1.2. Nikal........................................................,,,,,,,,......................................28
4.4. Odvajanje gvožđa, hroma i mangana od aluminijuma i cinka ................................31
4.4.1. Odbvajanje gvođća od hroma i mangana..........................................................31
4.4.1.1. Mangan.................................................................................................31
4.4.2. Odvajanje gvođža od hroma.........................................................................34
4.4.2.1. Gvožđe......................................................................................................35
4.4.2.2. Hrom.........................................................................................................40
4.4.3.Odvajanje aluminijuma od cinka................................................................. .....42
4.4.3.1. Cink..........................................................................................................43
4.4.3.2. Aluminijum...............................................................................................45
5. Tematska jedinica kvalitativna analiza – razdvajanje katjona III analitičke grupe...........48
5.1. Opšte metodičke napomene..................................................................................48
5.2. Nastavne metode, oblici i sredstva rada................................................................48
5.3. Struktura i tok časa....................................................................................................50
5.3.1. Blok nastava (dvočas)....................................................................................51
6. Zaključak.............................................................................................................................54
7. Literatura............................................................................................................................55
8. Prilog.………………………………………...……….....................................................56
6
Uvod Čudesan je svet u kome živimo. Satkan je od najrazličitijih oblika, iznenađuje nas
raznim pojavama, opseda naša čula događajima, otkriva svu lepotu različitosti, a skriva puno
nepoznatog. Čovek poseduje jedno od najvećih blaga zapisano u genima-radoznalost, težnju za
otkrivanjem nepoznatog. Od svojin prvih dana čovek je težio da otkrije odakle vodi poreklo, kako
je nastao i zašto uopšte postoji. Ta najstarija čovekova želja, za saznanjem nečeg novog,
nepoznatog, tajnovitog, navela ga je na razmišljanje i proučavanje ne samo nastanka ljudske
vrste, već on ide još dalje u prošlost u vreme nastanka Zemlje, Sunca, Univerzuma. Ali postoje i
sitnije čestice, važnije i od Sunca i od nas samih, čestice od kojih smo sazdani i mi i Univerzum i
od čije stabilnosti zavisimo.
Sve to što čulima osetimo i u mislima stvorimo svojom imaginacijom nazivamo priroda.
Za prirodu kažemo da je sastavljena od materije koja je svojim neprekidnim kretanjem stvorila
sve za sada nepoznato i poznato. Za objašnjavanje poznatog i otkrivanje nepoznatog čovek je
razvio razne nauke. Jedna od najopštijih nauka za otkrivanje i objašnjavanje tajni materije je
hemija.
Današnja hemija počiva na predstavi da je stvarnost koja nas okružuje materija u širem
smislu, nezavisna od našeg znanja o njoj. Znanje koje mi stičemo o materiji je odraz stvarnosti -
materija u našoj svesti. Ta se stvarnost stalno menja i svi njeni delovi utiču jedni na druge.
Hemija proučava osobine i promene supstance kao i zakonitosti po kojima se te promene
dešavaju. Za opisivanje hemijskih promena uvode se hemijski simboli, formule kojima se
predstavljaju hemijski elementi i jedinjenja. Utvrđene hemijske zakonitosti omogućuju da se
predvidi buduće ponašanje supstanci.
Da bi se došlo do hemijskog zakona nije dovoljno posmatrati neku pojavu koja se
dešava u prirodi. Pojedine pojave u prirodi se retko dešavaju, neke traju kratko, a za neke su
potrebni posebni uslovi da bi se dogodile. Sve to otežava izučavanje u nastavi hemije, a samim
tim čini i nemogućnost donošenja hemijskih zakonitosti. Za objašnjenje i uočavanje zakonitosti
kod neke prirodne pojave uvodi se ogled kao najpouzdaniji razgovor sa prirodom. Zbog toga je
ogled osnovni oblik saznanja u nauci i nastavi hemije.
Između hemije kao nauke, koja se bavi proučavanjem supstanci i njihovim promenama,
i hemije kao nastavnog predmeta mora da se povuče granica.
Hemija kao nastavni predmet tumači proverene zakone promene supstance na
primerima iz objektivne stvarnosti, prema uzrastu učenika i vrsti škole. U nastavi je dopušteno da
se metodički uprosti sadržaj prema psihofizičkom uzrastu učenika, ali to ne sme da izvitoperi
činjenice prema hemijskim zakonima.
Nastava mora da sadrži sva obeležja naučne vrednosti tj.nastava hemije mora da bude
azbuka hemije kao nauke. Za ispunjenje ovog zadatka, nastava hemije mora da omogući
učenicima različite oblike sticanja znanja. Najvažniji oblici sticanja znanja u nastavi hemije su:
verbalne informacije, posmatranje, ogledi i rešavanje zadataka. U ovom radu će biti obrađeni
demonstracioni ogledi koji se izvode pri obradi nastavne tematske jedinice kvalitativne hemijske
analize, kao jedan od oblika sticanja znanja u nastavi hemije.
7
2. Teorijski deo
2.1. Pojam, predmet i zadaci metodike nastave hemije
Iz pregleda definicija metodike i osvrta na njihovu suštinu može se zaključiti da su
postojala i postoje različita shvatanja metodike. Razlike u shvatanjima posledica su nedoslednosti
u utvrđivanju predmeta metodike i njene veze sa drugim naukama.
Metodika nastave hemije predstavlja samostalnu naučnu disciplinu koja, po svom
predmetu proučavanja, spada u grupu pedagoških disciplina. Međutim, pojam metodike hemije
pojedini autori različito određuju, jer je definišu kao pedagošku disciplinu, naučnu disciplinu,
didaktičku disciplinu i teoriju o vaspitanju i obrazovanju. Razlike u shvatanjima posledica su
nedoslednosti u diferencijaciji i razgraničavanju pedagoških disciplina i neuvažavanja odnosa
opšteg, posebnog i pojedinačnog (predmeta pedagogije, didaktike, metodike).
Uvažavanjem odnosa opšteg, posebnog i pojedinačnog (predmeta pedagogije, didaktike i
metodike) može se reći da je metodika nastave hemije samostalna pedagoško didaktička naučna i
nastavna disciplina sa interdisciplinarnim karakterom, koja za predmet proučavanja ima teoriju i
praksu nastave i drugih oblika vaspitno obrazovnog rada u nastavi hemije.
Zadatak metodike hemije kao nauke jeste ispitivanje procesa nastave hemije u školi,
otkrivanje njenih zakonitosti i razrađivanje teoretskih osnova njenog usavršavanja. Metodika
hemije ima zadatak da razradi sadržaj nastave hemije koji je u skladu sa naučno tehničkim
napretkom i koji odgovara izgradnji materijalno tehničke baze savremenog društva. Ona
doprinosi jačanju veze škole sa životom i radom.
Nastava hemije mora da obezbedi trajno usvajanje osnova hemijske nauke, shvatanje
osnovnih hemijskih zakona, razvijanje logičkog i dijalektičkog mišljenja učenika, razvijanje niza
praktičnih veština i navika i razvijanje sposobnosti za dalje samoobrazovanje.
Metodika nastave hemije treba da nastavniku otkrije metode tj. puteve za pravilno i
stvaralačko rešavanje pitanja nastave hemije. Međutim, njen zadatak je mnogo širi, jer njen
predmet nije samo nastava, već svi oblici sistematskog rada u školi i van nje, slobodne aktivnosti
i razni oblici samostalnog rada učenika. Metodika hemije ima zadatak da razradi organizaciju i
metode rada koji u najvećoj meri obezbeđuju visok nivo i kvalitet učeničkih znanja, a uz to
razvijaju inicijativu, aktivnost i samostalnost učenika.
Metodika treba da odredi principe izbora materijala hemijske nauke i proizvodne prakse
za nastavni predmet, ona određuje obim, dubinu i postupnost izlaganja gradiva hemije u školi.
Metodika proučava principe ostvarivanja programa i razrađuje naučne osnove za sastavljanje
udžbenika.
Ako je metodski pravilno izveden čas hemije sklop nekoliko različitih metodskih
postupaka, u kojem se prepliću izlaganje, razgovor, ogled, crteži, beleženje na tabli, onda je za
pravilno izvođenje nastave hemije potrebno detaljno poznavanje metodike nastave hemije.
Da bi škola odgovorila višestrukim zahtevima života, nije dovoljno samo usavršavati
sadržaj nastave, nego je potrebno usavršavati i nastavne metode kako bi se povećala njihova
8
efektivnost. Zbog toga se ispituje efektivnost pojedinih nastavnih metoda: verbalnih,
demonstracionih i laboratorijskih.
Intenzivni razvoj hemije kao nauke dovodi metodičare u nedoumicu šta da se od
ogromnog materijala hemije probere za nastavu u osnovnoj školi, šta za škole drugog stepena,
kako da se smanji do sada obrađivano gradivo na manji opseg da bi se mogli uvesti novi delovi
gradiva koje nameće sam život. Mnoga dostignuća nauke već su našla primenu u svakodnevnom
životu i učenici moraju o njima saznati i u školi na časovima hemije.
Specifičnost nastave hemije je i to što mi nemamo čulni organ pomoću koga bismo
mogli zapažati hemijske procese. Iz promene boje, mirisa, zračenja toplote i svetlosti mi
zaključujemo da su se morali odigrati nevidljivi procesi, i mi okom, nosom ili dodirom možemo
zapaziti nastale promene. Posmatranjem raznovrsnih hemijskih reakcija različitog vremenskog
trajanja, prilikom kojih dolazi do stvaranja taloga ili do promene boje ili do izdvajanja gasa, mi
posmatramo ustvari fizičke promene, a iz posmatranja tih fizičkih promena treba da dođemo do
razumevanja hemijskih promena. Samu hemijsku reakciju ne možemo videti, nego uočavamo
samo posledice te reakcije.
Upravo zbog ovakve prirode hemijskih promena, nastava hemije je dosta komplikovana.
Ako nastavnik želi da učenicima približi i objasni hemijske pojave, mora da se služi raznovrsnim
nastavnim sredstvima koja učenicima olakšavaju shvatanje hemijskih pojava. Zbog ovakve
specifičnosti hemije kao nauke, nastava hemije zahteva veliko strpljenje i veliku nastavnikovu
upornost u radu.
Nastavnik hemičar pored stručnog, teorijskog znanja mora dobro ovladati i praktičnim
izvođenjem eksperimenata, kao i izuzetnim poznavanjem metodike nastave hemije. Metode
nastave hemije moraju osigurati kvalitet učenika kao hemičara, inicijativu, aktivnost i
samostalnost učenika u primeni znanja u praktičnom životu. Nastavniku hemije treba da su jasni
ciljevi i zadaci nastave hemije, didaktičko metodski principi primenjeni u nastavi hemije, metode
izvođenja te nastave, organizacija časa hemije i organizovanje vannastavnog rada, očigledna
sredstva koja pomažu podizanju kvaliteta nastave. Razrada svih ovih pitanja čini predmet
metodike nastave hemije. [Dragić R.,1973.]
2.2. Razvoj metodike nastave hemije
Hemija kao egzaktna nauka razvila se krajem XVIII i početkom XIX veka. U XVIII
veku ruski hemičar Lomonosov iznoseći svoje poglede o metodama hemijske nauke, izlaže
istovremeno i shvatanja o metodama predavanja hemije. Već je on zastupao mišljenje da u
nastavi hemije mora biti zastupljen eksperiment.
U Nemačkoj je 1814.godine uveden sistematski kurs hemije u gradskoj školi u Berlinu.
Nastava hemije dobila je snažan impuls u prvoj četvrtini XIX veka zahvaljujući delatnosti
hemičara Libiga i Velera.
9
Osnove metodike hemijskog obrazovanja u Nemačkoj postavili su: Rudolf Arend i
Ferdinand Vilbrand. R.Arend (1826-1902) u svojim glavnim delima „ Osnovi nastave hemije“ i
„Tehnika eksperimentalne hemije“, gde iznose mišljenje da nastava hemije treba da se izvodi na
eksperimentalnoj bazi uz aktivno učešće učenika pri čemu se supstance izučavaju istraživačkim
putem. U prvi plan se ističe metoda indukcije. Vilbrant smatra da su učenicima bliža, poznatija i
dostupnija hemijska jedinjenja.
U Engleskoj je još 1790.godine Dž. Pristli predlagao da se hemija uvrsti u predmete koji
se predaju u srednjoj školi. A. Smit je smatrao da je zadatak opšteobrazovne škole da učenike
pripremi za život, a pripremiti za život znači naučiti učenike da misle.
U Rusiji su Lomonosov i Mendeljejev dali svoj doprinos u razvoju nastave hemije.
Mendeljejev je napisao „Osnovi hemije“, a to delo je dugo služilo kao uzor pri pisanju udžbenika
hemije.
U našoj zemlji hemija kao predmet uvedena je nešto kasnije nego u zemljama Srednje
Evrope. U Srbiju prvo predavanje iz hemije održano je na Liceju 1855.godine, osnovanom u
Kragujevcu 1838.godine. Licej je 1841.godine premešten u Beograd, a 1863.godine pretvoren je
u Veliku školu, koja je kasnije prerasla u Univerzitet.
Predavanja na Liceju držao je Mihajlo Rašković, rudarski hemičar, koji je bio profesor
ove škole, a jedan od njegovih učenika bio je Sima Lozanić, prvi srpski hemičar, a kasnije
profesor te škole koji je napisao prvi univerzitetski udžbenik „Hemija sa gledišta moderne
teorije“.
U srednje škole u Srbiji hemija je uvedena 1880. godine reformom tadašnjeg ministra
prosvete Stojana Novakovića.
Nastava hemije u osnovnoj školi izvodi se isključivo metodom demonstracije, koja je
povezana sa nastavnikovim razgovorom, a primenjuje se pretežno induktivna metoda.
Laboratorijska metoda se primenjuje u obliku grupnog ili individualnog rada. Pitanjima metodike
nastave hemije bavio se Milenko Milić, profesor hemije. Njegova knjiga „Metodika nastave
hemije u srednjoj školi“, odigrala je važnu ulogu i znatno doprinela usavršavanju procesa nastave
hemije u našim školama.
V. Kunc, profesor Više pedagoške škole u Novom Sadu, takođe se mnogo bavio
pitanjima metodike nastave hemije i objavio je niz članaka, koji su pružili znatnu pomoć
nastavnicima hemije. Većina tih članaka: „Eksperiment i simbolika u nastavi hemije“, „Jedno
mišljenje o pripremanju profesora srednjih škola“ objavljeno je u „Hemijskom pregledu“. Osim
toga napisao je „Enciklopedijski hemijski priručnik za svakoga“, „Industrijska knjiga“, „O
hemijskoj nastavi, laboratoriji i biblioteci kao i „Metodiku nastave hemije“ za studente Više
pedagoške škole. [Dragić R.,1973.]
10
2.3. Metodika nastave hemije i druge nauke
Metodika nastave hemije predstavlja sponu između pedagoških i prirodnih nauka. Od svih
pedagoških nauka metodika nastave hemije je najjače povezana sa didaktikom koja proučava
proces nastave u celini.
Metodika (gr.metodus-način, postupak) je u početku smatrana kao opšta nauka o nastavi,
dok se kasnije nije izdvojila u samostalnu pedagošku disciplinu. Danas se pod metodikom
podrazumeva didaktika određenog nastavnog predmeta.
Metodika nastave hemije izučava cilj, zadatak i sadržaj nastave hemije, nastavne metode
hemije, organizaciju rada u nastavi. Metodika nastave hemije je u tesnoj vezi sa pedagoškom
psihologijom koja proučava psihički život dece u procesu nastave. Ona utvrđuje zakonitosti
formiranja i razvoja mišljenja učenika. Metodika nastave hemije je u vrlo tesnoj vezi sa naukom
hemije, jer sadržaj i metodologija hemije određuju sadržaj, organizaciju i metode predavanja
hemije. [Dragić R.,1973.]
2.4. Eksperiment u nastavi hemije
Hemijski ogled ili eksperiment, predstavlja izazivanje pojave koja se proučava pod
naročito podešenim uslovima, koji se mogu da kontrolišu i menjaju, a koji su najpodesniji za
njeno posmatranje i proučavanje. Značaj ogleda u nastavi hemije je u tome što se pri njegovom
izvođenju uči i navikava da se iz posmatranih pojava izdvajaju najbitnija, suštinska obeležja.
Eksperiment u nastavi hemije promatran sa određenog kriterijuma može imati dvostruko
značenje. Pomoću eksperimenta učenici se mogu upoznati sa hemijskim činjenicama i pojavama.
To je jedna vrsta eksperimenta. Druga vrsta eksperimenta ima svrhu da se na temelju promatranja
eksperimentom proizvedene pojave uoči neka hemijska zakonitost.
U oba slučaja eksperiment mora da bude povezan sa nastavnikovim izlaganjem građe.
Mesto eksperimenta u izlaganju mora biti jasno određeno. Pogrešno postupa nastavnik koji
eksperiment izvodi na samom kraju časa kao ilustraciju svojih izlaganja. Eksperiment se izvodi u
većini slučajeva u toku samog usvajanja nove građe i on se mora shvatiti kao etapa na putu do
naučne istine. U suprotnom slučaju učenici će u eksperimentu videti samo razonodu i neće moći
oceniti njegovo značenje u naučnoistraživačkom radu u području hemije.
Eksperiment sam po sebi ne sme da bude cilj, on nije sam sebi svrha, nego je sredstvo da
se dođe do naučne istine. Da bi mogao da posluži postavljenom cilju eksperiment treba da bude
uspešno izveden, da bude odabran tako da ga učenici mogu shvatiti na osnovu svog prethodnog
znanja iz hemije, mora da demonstrira određenu pojavu jednostavno i bez naglašavanja sporednih
momenata i treba biti neophodan za rešavanje jednog određenog postavljenog problema.
[R.Halaši, M.Kesler,1976]
11
2.4.1.Demonstracioni ogled
Najvažnije didaktičko sredstvo u nastavi hemije je hemijski nastavni eksperiment.
Hemijski nastavni eksperiment se može javljati u svim fazama nastavnog procesa: kao priprema
učenika za novu nastavnu materiju i pospešivanje sticanja znanja, umenja i navika; pomoću njega
se pobuđuje interesovanje učenika i održava budna pažnja; ponekad služi kao potvrda onog što je
saopšteno. Ipak najvažniji zadatak eksperimentalnog rada je naučni način mišljenja učenika i
usvajanje radnih navika.
Komensk je isticao u svojoj Didaktici: „Potrebno je da početak saznanja polazi od čula.
Za nastavnika treba da važi zlatno pravilo: Neka se sve donese pred čula, što god se samo može...
Sve što se može prepustiti čulima, naime: ono što se vidi-čulu vida, ono što se čuje-čulu sluha,
ono što miriše-čulu mirisa, ono što se prima čulom pipanja-čulu pipanja. Ako se neki predmeti
mogu istovremeno percipirati nekolikim čulima, treba ih istovremeno obuhvatiti nekolikim
čulima.“ [Komenski, 1995.]
Od nastavnika se zahteva da rade tako da učenici gledaju, slušaju, mirišu, probaju. To je
ono što zahteva jedan od osnovnih didaktičkih principa-princip očiglednosti, a jedan od
najvažnijih načina primene ovog principa je eksperimentisanje. Eksperiment je veštački izazvanje
hemijskih promena.
Engleski filozof Bejkn je proklamovao osnovni princip svakog istinskog saznanja:
zasnivanje saznanja na ispitivanju pojedinačnih konkretnih materijalnih činjenica. Prema
njegovom mišljenju: „Ono što čini priroda ne može se ni ispevati, ni izmisliti, već samo otkriti.“
Od hemičara prvi je Robert Bojl smatrao eksperiment i posmatranje kao bitno sredstvo
za sticanje znanja.
U nastavi hemije ne samo da se moraju izvoditi eksperimenti, već oni moraju biti
organski povezani sa govorom i crtežom. Eksperiment nije pomoćno sredstvo u nastavi samo
zato da privuče učenikovu pažnju, nije ni ilustrativno sredstvo samo zato da ilustruje pri kraju
časa ono o čemu je nastavnik tog časa govorio, a najmanje je zabavno sredstvo.
Osnovno sredstvo očiglednosti u nastavi hemije je hemijski nastavni ogled.
Demonstraciju ogleda u nastavi hemije ne treba smatrati dopunom usmenog izlaganja gradiva,
već kao njegov nerazdvojni organski deo. Demonstracioni ogled uglavnom izvodi nastavnik, a
jednovremeno ga posmatraju svi učenici razreda. U izvođenju demonstracionih ogleda, pored
nastavnika, potrebno je da budu uključeni i učenici. Svrha demonstracionog ogleda je u tome da
se formira jedan oblik formalnog mišljenja, koji se naziva eksperimentalno mišljenje t.j. mišljenje
koje se sreće pri izvođenju eksperimenata kada treba da se otkrije sve ono što može da utiče na
neku pojavu i što dovodi do neke pojave. Učenici su uvek više zainteresovani za realne pojave i
objekte, nego za apstraktne opise. Oni više vole ono što mogu da vide, nego ono što treba da
zamišljaju, više vole ono što je u pokretu nego što je statično. Zato demonstracioni ogledi čine
nastavu zanimljivijom i interesntnijom.
Demonstracioni ogled se primenjuje u onim slučajevima kada nastavnik mora aktivno da
usmerava tok misli učenika pri objašnjavanju neke pojave ili hemijskog zakona. Demonstracija
12
ogleda je aktivan proces koji je uvek usmeren aktivnom cilju. Demonstrirajući pojavu nastavnik
rukovodi čulima i percepcijama učenika i na osnovu njih formira pojmove i ubeđenja.
Demonstriranje ogleda se uvek kombinuje sa izlaganjem što je neophodan uslov za uspešno
formiranje pojmova o hemijskoj pojavi koja se pokazuje ogledom. [R.Halaši, M.Kesler,1976]
Demonstracioni ogled se uglavnom primenjuje pri izlaganju nove nastavne jedinice
metodom pričanja, objašnjavanja ili dijaloškom metodom. Ciljevi demonstracionog ogleda mogu
da budu različiti:
posmatranje hemijske pojave koju treba proučiti na datom času,
„otkrivanje“ nekog zakona hemije ili ilustracija zakona do koga se došlo teorijskim
putem ili na drugi način,
upoznavanje učenika sa praktičnom primenom neke pojave ili zakona,
upoznavanje učenika sa metodama izvođenja ogleda.
Posebno mesto imaju ogledi na osnovu kojih se formiraju najvažniji pojmovi u hemiji ili
ogledi na osnovu kojih se dolazi do objašnjenja suštine nekog zakona ili neke teorije u hemiji.
Značajnu ulogu u nastavi hemije imaju ogledi koji imaju za cilj objašnjenje principa rada nekog
uređaja ili aparature kao i objašnjenje suštine hemijskog procesa.
Osnovni metodološki zahtevi za demonstriranje ogleda su aledeći:
dobra vidljivost,
sigurno izvođenje,
besprekoran rad aparata i odlično sklopljena aparatura,
dostupan uzrastu učenika,
organski povezan sa nastavnim sadržajem.
Pored toga, ogled ne treba da traje suviše dugo, mora da ima vaspitno i estetsko dejstvo,
naučnu tačnost i mora da bude ubedljiv.
Demonstracioni ogledi treba da se izvode i na časovima utvrđivanja nastavnih sadržaja, a
potrebno je težiti da određeni ogled izvode po mogućnosti svi učenici, naročito ako je
jednostavan za izvođenje i ukolko ne zahteva komplikovanu aparaturu. Na ovaj način se učenici
navikavaju na samostalnost u radu i oslobađaju se straha od nepoznatog.
Zbog svega navedenog demonstracioni ogled ima ogroman značaj u nastavi hemije,
predstavlja osnovu za usvajanje pojmova i predstavlja očiglednu metodu za sticanje novih znanja
iz hemije. [Dragić R.,1973.]
13
2.4.2. Metoda demonstracije i laboratorijskog rada
Naziv metode potiče od latinske reči demonstraciae što znači prikaz ili predstava, a
izvodi se pred učenicima koji opažanja vrše samo pomoću vida i sluha. Osnovna karakteristika
nastavnog demonstracinog eksperimenta jeste da se mora izvršiti za određeno kratko vreme i da
mora predstavljati celinu sa ostalim nastavnikovim izlaganjem. [S.Rančić, T.Anđelković,2007]
Demonstracioni ogledi ulaze u nastavni proces:
kada učenici još nemaju nikakve izrazitije predstave o eksperimentisanju,
ako treba objasniti radne metode hemičara,
kada bi trebalo suviše mnogo vremena da učenici sami izvode ogled,
ako treba objasniti principe hemijske proizvodnje,
ako učenicima treba očigledno pokazati probleme radne zaštite (npr. proizvodnja
praskavog gasa),
ako su eksperimenti tako komplikovani da učenici više pažnje obraćaju izgledu
aparature nego hemijskoj strani eksperimenta,
ako su instrumenti sa kojima treba raditi skupi, ako su hemijske supstance skupe ili ih
ima malo,
ako je efekat demonstracije mnogo upečatljiviji nego efekat učeničkog eksperimenta,
ako se radi o opasnim eksperimentima.
Demonstrranje ogleda na časovima hemije ima pedagoški značaj samo ukoliko je
očigledno, ubedljivo i ukoliko kod učenika izaziva utisak na koji je nastavnik računao.[Dragić
R.,1973.]
2.5.Pravila rada u hemijskoj laboratoriji (školskom kabinetu)
Svaki rad u hemijskoj laboratoriji zahteva izvesnu angažovanost, određeno znanje, tačnost
i urednost, odgovornost, samostalnost mišljenja i smisao u oceni tolerancije grešaka pri izvođenju
pojedinih postupaka. Samo dobro pripremljen učenik moći će uspešno i na vreme da izvrši
zadatak koji je pred njim postavljen. Pre početka svakog eksperimenta, učenik se mora detaljno
upoznati sa teorijskim principima, reakcijama i postupkom rada predstojećeg eksperimenta:
svaki učenik mora da je pažljiv,
ne sme se konzumirati hrana i piće,
prilikom rada potrebno je nositi zaštitne naočare, mantile i rukavice. Dugačka kosa mora
biti vezana,
pre početka rada, neophodno je naučiti teoriju koja se odnosi na tu vežbu i upoznati se sa
sadržajem laboratorijske vežbe,
14
sve uočene promene beležiti u radnu svesku,
čvrste reagense uzimati uvek čistim kašičicama,
ne uzimati hemikalije u količinama većim od predviđenih za ogled,
preostale hemikalije se ne vraćaju u reagens boce,
zagrejano posuđe se ne sme stavljati direktno na sto, već na metalnu mrežicu ili drvenu
dasku,
prilikom zagrevanja, otvor epruvete ne sme biti usmeren ka onome ko izvodi ogled, kao
ni prema drugim osobama,
oglede ne treba ostavljati bez nadzora,
miris supstance se ispituje mahanjem ruke iznad otvora posude i usmeravanjem pare
supstsnce ka nosu,
oglede sa otrovnim, zapaljivim i eksplozivnim supstancama uvek izvoditi u digestoru sa
ispravnom ventilacijom i što dalje od plamena,
creva i gumeni zapušači navlače se na staklene cevi pošto se prethodno blago navlaže
vodom ili u tankom sloju premažu glicerinom ili vazelinom. Šlifovane zatvarače i ostale
šlifovane površine treba, pre upotrebe, premazati takođe vazelinom,
nikad ne mešati vrele rastvore kiselina i baza jer će pri tome doći do naglog ključanja i
prskanja tečnosti zbog jako egzotermnih reakcija. Nikad ne sipati vodu u koncentrovanu
sumpornu kiselinu. Uvek sipati kiselinu u vodu polako, tankim mlazom pomoću staklenog
štapića uz stalno mešanje,
pri sipanju kiselina, baza i ostalih supstanci u česmenske slivnike, mora se prvo pustiti
voda. Ostatke pojedinih supstanci treba prethodno uništiti ili sakupljati u posebnim
sudovima,
po završetku rada radno mesto treba srediti, a posuđe oprati i složiti.
2.6. Mere predostrožnosti pri radu
S obzirom na to da se u hemijskim laboratorijama vrlo često radi sa otrovnim, isparljivim,
zapaljivim i eksplozivnim supstancama, staklenim posuđem i oštrim predmetima, na raznim
temperaturama, postoji stalna opasnost od trovanja, požara i eksplozija, mehaničkih povreda,
opekotina, posekotina i drugih vrsta povreda. Međutim, hemijska laboratorija je sigurno mesto za
rad ako je učenik upoznat sa merama bezbednosti i ako ih se pri radu dosledno pridržava.
Požari. Do požara u hemijskoj laboratoriji dolazi pri radu sa lako zapaljivim i isparljivim
organskim tečnostima ukoliko se vrši njihovo pretakanje ili sipanje pored otvorenog plamena,
uključene grejalice ili u sličajevima loše sklopljenih aparatura za destilaciju. Veoma čest uzrok
požara je i aljkavost pri radu.
15
U slučaju da do požara dođe, potrebno je ugasiti sve plamenike, isključiti sve rešoe i
druge električne aparate za zagrevanje. Odmah ukloniti zapaljive organske supstance kao što su:
dietiletar, petroletar, benzol, benzin... Za gašenje požara najbolje je upotrebiti običan pesak jer se
njime najlakše lokalizuje požar. Zbog toga u svakoj laboratoriji neophodno je da postoji sanduk
ili kofa sa suvim peskom. Jednom upotrebljeni pesak se baca. Veliki požari gase se ručnim
aparatima za gašenje požara koji su punjeni ugljen-dioksidom.
Ukoliko dođe do paljenja odela ne sme se trčati kroz laboratoriju, jer to dovodi do još
većeg raspaljivanja vatre. Potrebno je leći na pod i valjanjem ugasiti plamen. Gašenje plamena je
mogće izazvati i uvijanjem zapaljenog u ćebe. Pri radu u laboratoriji obavezno nositi radne
mantile i garderobu od pamučnih tkanina.
Sredstva protivpožarne zaštite. Vodom se ne gase: benzin i naftni derivati, masti i ulja,
uključene električne instalacije, zapaljeni metali, karbidi, radioaktivni izotopi.
Za gašenje navedenih supstanci upotrebiti suvi pesak ili aparate punjene sa ugljen-dioksidom.
2.7. Povrede i pružanje prve pomoći u slučaju nezgode
„Svaka supstanca je otrovna, zavisi samo od količine.“ - T. Paracelzus
Kada se u laboratoriji, pored pažljivog rada i preduzetih mera opreznosti, desi nezgoda
povređenoj osobi treba odmah pružiti prvu pomoć. Prvu pomoć pruža najbliža osoba koja je
prisutna, a u slučaju ozbiljnih povreda treba zvati lekara.
Osobama bez svesti ne treba dati tečnost. Onesvešćnu osobu odmah transportovati u
najbližu bolnicu, položen na bok. Kada povređena osoba ne diše, odmah pristupiti veštačkom
disanju- usta na usta.
Povrede u laboratoriji se mogu podeliti na nekoliko vrsta:
mehaničke,
termičke,
električne,
hemijske i
toksikološke.
Mehaničke povrede
Povrede ove vrste mogu nastati najčešće pri rukovanju staklenim predmetima, tupim
udarima i sličnim postupcima koji se izvode pri eksperimentalnom radu. Najčešće se manifestuju
u obliku posekotina praćene spoljašnjim krvarenjem. Kod povreda kod kojih krvarenje nije jako,
mesto u krugu rane odmah isprati alkoholom ili jodnom tinkturom. Na kraju ranu treba pokriti
sterilnom gazom i povezati je zavojem sigurno, ali ne previše čvrsto. U slučaju jakog krvarenja
posekotinu ne treba ispirati već krvarenje treba što pre zaustaviti lokalnom kompresijom prstima,
gumenim crevom, zavojem, maramom...
16
Termičke povrede
Predstavljaju lokalno oštećenje tkiva, koje vrlo brzo dovodi do opštih promena u
organizmu. Opekotine mogu biti: električne i hemijske.
Lokalno treba sprečiti dalje delovanje visoke temperature, hemikalija i struje. Oštećenu
površinu treba odmah ohladiti da bi se sprečila koagulacija humanih belančevina. Hlađenje
nastaviti mokrim oblogama. Unesrećenom dati da pije tečnost: voda, mleko, čaj, sok, ali nikako
alkohol. U vodu se može dodati i soda-bikarbona. Povređenog brzo prebaciti do ambulante.
Povrede od električnih udara.
Kod ovih povreda najčešće dolazi do zastoja rada organa za disanje, srca, kolapsa i
ukočenosti. Zato treba povređenom odmah priteći u pomoć: isključiti struju, ukloniti kontakt sa
povređenog, izolovati ga na suvoj izolacionoj ploči, odmah početi sa davanjem veštačkog disanja,
utopliti povređenog, povremeno mu davati veću količinu slane vode, u svakom slučaju zvati
lekara.
Povrede izazvane hemikalijama.
Povrede ove vrste se najčešće dešavaju pri eksperimentalnom radu i mogu se prema
lokalitetu podeliti na povrede oka, povrede kože i povrede unutrašnjih organa.
Povrede oka. Oko držati otvoreno i odmah ga isprati sa dosta hladne vode. Posle vode oko
isprati 3-5 % rastvorom sode-bikarbone ako je u oko pala kiselina, a ako je u oko pala baza isprati
ga sa 3-5 % rastvorom borne kiseline.
Povrede kože. Ako je koža nagrižena kiselinom, povređeno mesto treba isprati sa dosta
hladne vode, zatim rastvorom sode-bikarbone. Kada neka koncentrovana kiselina padne na kožu,
vatom odstraniti kiselinu, a zatim kožu isprati hladnom vodom, pa rastvorom sode-bikarbone i na
kraju povređeno mesto premazati nekom mašću za opekotine.
Koncentrovani rastvori jakih baza izazivaju teška oštećenja kože. Povređeno mesto isprati
sa dosta hladne vode, zatim sa 3-5% rastvorom neke kiseline, npr.sirćetne.
Povrede organskim rastvaračima treba tretirati pogodnim rastvaračima: alkoholom,
acetonom, hloroformom... a zatim povređeno mesto oprati sapunom i vodom, pa premazati
nekom mašću za opekotine.
Povrede unutrašnih organa. Povrede ove vrste mogu nastati kao posledica unošenja
hemikalija u organizam, oralno ili udisanjem.
Kad azotna kiselina dospe u usta, jednjak ili želudac, popiti mnogo vode u kojoj je
razmućen MgO ili obična kreda. Ne izazivati povraćanje i ne piti rastvor alkalnih karbonata. Kod
trovanja hlorovodoničnom kiselinom usta isprati razblaženim natrijum-karbonatom, pa popiti
17
vodu u kojoj je razmućena kreda. Kod trovanja sumpornom kiselinom piti vodu u kojoj je
razmućen MgO. Kod trovanja bazom, odmah popiti razblaženu sirćetnu kiselinu, limunov sok ili
mleko. Ako je osoba progutala otrov, poželjno je da se izazove povraćanje bilo mehanički, bilo
pijenjem slane vode, ali ako osoba gubi svest ne sme joj se stavljati ništa u usta.
U slučaju trovanja gasovima unesrećenog izneti iz zatvorene prostorije na svež vazduh,
raskopčati mu odeću, smiriti ga i utopliti ga. Veštačko disanje primeniti ako otrovana osoba
prestane da diše. Kod trovanja hlorom, bromom, oksidima azota i parama kiselina, osoba treba da
udiše pare amonijaka, a u slučaju trovanja amonijakom, povređenog izneti na svež vazduh i dati
mu da udiše pare sirćetne kiseline.
Naročito je opasno trovanje cijanovodoničnom kiselinom i cijanidima. Trovanje gasom je
opasnije, jer se gas brže apsorbuje. Kod ovog trovanja, unesrećenog izneti na svež vazduh,
položiti ga na ravnu podlogu i osloboditi ga odeće. Primeniti veštačko disanje. U slučaju trovanja
gutanjem cijanidnih soli, odmah izazvati povraćanje stavljanjem prsta u ždrelo otrovanog.
2.8. Priručna apoteka za prvu pomoć:
1. Nekoliko zavoja raznih veličina, gaza, vata, flaster;
2. Makaze, pinceta, zihernandla;
3. Masti protiv opekotina;
4. Sterilni 96% alkohol;
5. Jodna tinkura;
6. Bočice sa 5% rastvorom natrijum-hidrogenkarbonata, 5% rastvor borne kiseline, 5% rastvor
sirćetne kiseline;
7. Sredstva za povraćanje: slana voda (2 kašičice soli na 0,5 L vode). [B.Kaličanin, D.Velimirović, 2007.]
18
3. Kvalitativna hemijska analiza
Predmet kvalitativne hemijske analize je identifikacija elemenata, odnosno jona od kojih
je supstanca sastavljena. U metodama kvalitativne analize jon koji se analizira se prevodi u
jedinjenje karakterističnih svojstava na osnovu kojih je moguće odrediti njegovo prisustvo u
analizi. Prevođenje elemenata ili jona u drugo jedinjenje naziva se analitičkom reakcijom, a
supstanca koja dovodi do ovih promena analitičkim reagensom. Sistematska kvalitativna analiza
obuhvata metode razdvajanja i metode dokazivanja.
U zavisnosti od količine ispitivane supstance potrebne za hemijsku analizu kvalitativne
metode se dele na: makro, mikro, semimikro i ultramikro metode.
Makro metode koriste relativno velike količine supstance i rastvora. Reakcije se izvode u
običnim epruvetama, dok se talog od rastvora odvaja pomoću papira za ceđenje. Količina
supstance koja se koristi u mikro analizi iznosi nekoliko mg ili nekoliko desetina ml. Reakcije se
izvode na mikroskopskoj pločici i na osnovu oblika kristala identifikuje se nepoznato jedinjenje.
Prema količini supstance koja se koristi, semimikro metoda se nalazi između makro i mikro
metode, što odgovara 50 mg čvrste supstance ili 1 ml rastvora. Prednosti semimikro metode u
odnosu na makro metodu su: manja količina analiziranog uzorka, manji utrošak reagensa, kraće
vreme izvođenja reakcija kao i jednostavniji rad sa malim količinama supstanci ili rastvora.
3.1. Metode izvođenja analitičkih reakcija
Neorganska jedinjenja prilikom rastvaranja u vodi u većoj ili manjoj meri disosuju na
jone. Iz tog razloga neorganska kvalitativna analiza prevashodno se sastoji od dokazivanja jona u
rastvoru, katjona (pozitivni joni) i anjona (negativni joni). Kvalitativna hemijska analiza
neorganskog uzorka se prema tome sastoji iz niza hemijskih reakcija, koje su tako odabrane da na
osnovu promena koje ih prate, analitičar može identifikovati prisustvo katjona i anjona u
ispitivanom uzorku i na taj način odredi njegov sastav. Hemijske reakcije koje se izvode u cilju
razdvajanja i dokazivanja komponenata nekog uzorka
nazivaju se analitičkim reakcijama.
Kvalitativna analiza neorganskog uzorka može da
se radi suvim putem, ako se hemijske reakcije izvode sa
supstancama u čvrstom agregatnom stanju. Ove reakcije
obično prethode reakcijama mokrim putem, pošto se
pomoću njih može dobiti približna informacija o sastavu
ispitivane supstance.
Slika 1. Reakcije suvim putem
19
Reakcija “suvim putem” je proba bojenja plamena u kojoj se ispitivana supstanca unosi u
bezbojni plamen. Obzirom da plamen boji samo isparljiva jedinjenja, ispitivana supstanca se
ovlaži hlorovodoničnom kiselinom, pri čemu se prisutne soli pretvaraju u isparljive hloride I na
vrhu platinske igle unose u plamen. Na osnovu boje koja se javi u plamenu, zaključuje se o
prisustvu odgovarajućeg elementa (jona).[ http://hemija.me/]
Tabela 1.
Boja u plamenu nekih elemenata
žuta
zelena
bledo ljubičasta
cigla crveno
karmin crveno
Na Ba K Ca Sr
Topljenjem čvrste supstance sa čvrstim oksidacionim sredstvom, sastojci smeše se tope i
reaguju i u reakciji oksido-redukcije mogu nastati karakteristično obojena jedinjenja. Soli nekih
metala daju pri žarenju u plamenu sa boraksom (Na2B4O7x10H2O) karakteristično obojene
staklaste kuglice, tzv.đinđuve ili perle.
Boraksove đinđuve se dobijaju tako što se na kraju savitljive žice napravi petlja prečnika
oko 3 mm savijanjem žice oko olovke. Na sahatno staklo staviti 0,5g boraksa. Boraks ne udisati
jer je toksičan, ogled izvoditi u digestoru. Petlju zagrevati u najtoplijem delu plamena i umočiti je
u boraks. Zagrejati ponovo u najtoplijem delu plamena da se boraks otopi pri čemu se formira
bezbojna staklasta perla. Izbegavati korišćenje previše boraksa jer će perla otpasti. Nastalu perlu
oko petlje zagrejati i dodirnuti u malo zrno uzorka za ispitivanje. Perlu ponovo zagrevati i
posmatrati promenu boje. I najmanji trag pojedinih soli metala izazvaće pojavu karakteristične
boje perle.
Ako je perla crna ili mat, dodato je previše uzorka. U tom slučaju, napraviti novu perlu i
ponoviti ogled. Zapažanja zapisati i nastaviti sa drugim jedinjenjima za testiranje. Da bi se perla
uklonila sa petlje, zagrevati je u najjačem delu plamenu da se boraks ponovo otopi, zatim držeći
perlu iznad posude, udariti ruku držeći žicu preko druge ruke brzo pri čemu se perla oslobađa.
Petlju zagrejati i brzo umočiti u čašu sa hladnom vodom da se odvoje preostali komadići perle.
Pre početka novog testiranja ukloniti sve tragove u boji.
20
Tabela 2.
Boja „đinđuva“nekih elemenata
Boja đinđuve Jedinjenja
Žuta do bezbojna Fe
zelena Cr
crveno -ljubičasta Mn
svetlo-plava Cu
tamno-plava Co
Najveći broj analitičkih reakcija u neorganskoj
kvalitativoj analizi izvodi se u rastvoru, i u tom
slučaju govori se o analizi mokrim putem. Izvođenje
ovih reakcija uslovljeno je prethodnim rastvaranjem
uzorka u vodi ili nekom drugom rastvaraču, ukoliko
se uzorak ne rastvara u vodi. Najčeće se koriste
reakcije pri kojima se izdvaja talog ili dolazi do
promene boje rastvora. Kako se pri analizi
neorganskih jedinjenja koriste vodeni rastvori koji
Slika 2. Reakcije mokrim putem sadrže jone datih jedinjenja, to se reakcije mokrim
putem svode na reakcije jona.
3.2. Uslovi izvođenja hemijskih reakcija, osetljivost, selektivnost, specifičnost
Da bi se neka reakcija odvijala, neophodno je da određeni jon bude prisutan u rastvoru u
dovoljnoj koncentraciji. Kod jedinjenja koja su rastvorna u vodi ovaj zahtev ne predstavlja
problem, međutim, kod slabo rastvornih jedinjenja, neophodno je slabo rastvorno jedinjenje
prevesti u rastvoran oblik. Jedan od važnih preduslova za izvođenje hemijskih reakcija je pH
rastvora. Taloženje amfoternih elektrolita mora da se izvodi uz kontrolu pH rastvora. Takođe se
veliki broj reakcija izvodi na povišenoj temperturi.
Da bi jedna reakcija mogla da se koristi u analitičke svrhe ona treba da je: osetljiva – da bi
se željena komponenta mogla dokazati u što manjoj količini i selektivna – da bi sa datim
reagensom reagovali samo određeni joni (ili najpoželjnije samo jedan), odnosno komponente.
Ukoliko neki jon sa određenim reagensom daje pozitivnu reakciju iz rastvora u kojima je
njegova koncentracija mala, za takvu reakciju se kaže da je vrlo osetljiva. Jednu istu hemijsku
21
reakciju može davati više jona, nekoliko jona ili pak jedan jon. Otuda se analitičke reakcije mogu
podeliti na:
Grupne reakcije - karakteristične za veći broj jona tj. grupu jona, a reagens kojim se
izvode date reakcije poznat je pod imenom grupni reagens.
Selektivne reakcije - ukoliko jednu istu reakciju daje manji broj jona ona je utoliko
selektivnija. Na selektivnost se može uticati promenom uslova, pH, temperature ili
korišćenjem sredstva za maskiranje.
Specifične reakcije - ako sa nekim reagensom, pod određenim uslovima, reaguje samo
jedan jon, takva reakcija je specifična za dati jon.
Stoga se analiza smeše jona izvodi uz prethodno odvajanje grupe jona grupnim reagensima, a
zatim se unutar grupa pristupa identifikaciji pojedinih jona.
3.3. Tehnika rada u semimikro kvalitativnoj analizi
Kako je potrošnja reagensa u semimikro analizi vrlo mala, to se oni čuvaju u bocama
malog kapaciteta, koje se nazivaju kapalicama i mogu biti zatvorene gumenim ili plastičnim
zatvaračem kroz koji prolazi kapalica. Kapalice se odmah, po upotrebi, vraćaju u odgovarajuću
bocu (ne smeju se odlagati na radni sto!!!).
Rastvori koncentrovanih kiselina i baza se nalaze u kapalicama sa odgovarajućim
zatvaračem i po pravilu se čuvaju u kapeli, odvojeno od drugih reagenasa.
Reagensi u čvrstom stanju se čuvaju u staklenim bočicama, koje su zaštićene specijalnim
zatvaračem. Reagens se uzima plastičnom kašičicom ili špatulom pri čemu se vodi računa da se
ona koristi samo za jedan reagens.
Sve reagens boce su označene: signatura sadrži hemijsku formulu reagensa ili njegovo
ime, kao i redni broj pod kojim se reagens vodi u kompletu reagenasa. U semimikro analizi se
koriste staklene i porculanske posude.
Od staklenih posuda se koriste specijalne konusne epruvete, zapremine 2-10 ml, jer su
količine taloga male što omogućava zapažanje i tako malih količina taloga u vrhu konusa. Kivete
sa konusnim dnom su podesne i za odvajanje taloga od rastvora centrifugiranjem. Epruvete i
kivete se drže u drvenim ili metalnim stalkovima.
Sahatna stakla se mogu koristiti za izvođenje reakcija, obično se koriste dva sahatna
stakla. Ovo je naročito pogodno za izvođenje reakcija u kojima se izdvaja gas koji je potrebno
identifikovati. Reakcija se izvodi na taj način što se parče filter papira ovlaži odgovarajućim
reagensom i zalepi na unutrašnji deo gornjeg sahatnog stakla, dok se na donje sahatno staklo
stavlja rastvor analize iz koje će se izdvojiti gas, nakon zagrevanja.
Za mešanje rastvora koriste se stakleni štapići, za vađenje rastvora iznad taloga koriste se
pipete.
Od porculanske opreme se koriste razni tipovi porculanskih posudica za uparavanje
rastvora, za žarenje taloga, topljenje čvrstih supstanci i dr. Uparavanje rastvora je moguće izvesti
22
i u malim porculanskim lončićima, ili mikro lončićima kapaciteta 1 ml. [Jelkić-Stankov M.i sar.,
2000.]
3.4. Prethodna ispitivanja
Kompletna analiza uzorka obuhvata kvalitativnu hemijsku analizu u kojoj je potrebno
dokazati sve prisutne katjone i anjone:
Jedan manji deo analize se ostavi za proveru i ispravke;
Drugi deo služi za ispitivanje rastvorljivosti, izvođenje reakcija na suvom putu i reakcija
bojenja plamena;
Ostatak se podeli na dva dela: deo za ispitivanje katjona i deo za ispitivanje anjona.
Pre izvođenja sistematskog toka kompletne analize potrebno je izvršiti preliminarna, tzv.
prethodna ispitivanja analize. Ovim ispitivanjima se brzo utvrđuje prisustvo katjona i anjona, koji
se u postupku sistematske analize ne mogu dokazati. U prethodna ispitivanja spadaju:
posmatranje boje rastvora, test bojenja plamena i dokazivanje jona direktno iz analize i
ispitivanje rastvorljivosti.
Deo uzorka, odvojen za analizu katjona se rastvara u odgovarajućem sredstvu (kako je
utvrđeno testom ispitivanja rastvorljivosti), a zatim se katjoni odvajaju i dokazuju po
analitičkim grupama, korišćenjem odgovarajućih grupnih reagenasa po napred datim
postupcima za njihovo odvajanje i dokazivanje.
23
4. Demonstracioni ogledi za nastavnu temu dokazivanje jona treće
analitičke grupe u rastvoru
4.1. Klasifikacija katjona
Na osnovu različite rastvorljivosti metalnih sulfida svi katjoni mogu da se podele u tri
osnovne grupe:
1. katjoni čiji sulfidi nisu rastvorljivi u razblaženim kiselinama i u vodi;
2. katjoni čiji su sulfidi rastvorljivi u razblaženim kiselinama, a nisu rastvorljivi u vodi i
3. katjoni čiji su sulfidi rastvorljivi u vodi.
Svaka navedena grupa katjona na osnovu drugih osobina može se podeliti u manje grupe.
U analitičkoj hemiji obično se svi katjoni dele u pet grupa:
I grupa. Sulfidi katjona ove grupe nisu rastvorljivi ni u razblaženim jakim mineralnim
kiselinama ni u vodi. Hloridi ovih katjona nisu rastvorljivi u vodi. U ovu grupu spadaju: srebro,
Ag+, živa, Hg22+, (merkuro jon), olovo, Pb2+. Zajednički grupni reagens, tj. reagens koji taloži
celu grupu katjona jeste hlorovodonična kiselina, odnosno anjon, hlorid Cl-. Razblažena
hlorovodonična kiselina taloži iz rastvora katjone I grupe u vidu hlorida: AgCl, Hg2Cl2 i PbCl2.
ova grupa naziva se još i „hlorovodonična grupa“.
II grupa. Sulfidi katjona ove grupe nisu rastvorljivi u razblaženim jakim mineralnim
kiselinama ni u vodi. Međutim, za razliku od katjona I grupe, njihovi hloridi rastvorljivi su u
vodi. U ovu grupu spadaju: živa, Hg2+, bakar, Cu2+, bizmut, Bi3+, kadmijum, Cd2+, arsen, As3+,
As5+, antimon, Sb3+, Sb5+, kalaj, Sn2+, Sn4+. Grupni reagems je vodonik sulfid, odnosno anjon
sulfid S2-, u kiseloj sredini. Iz rastvora zakiseljenih dodatkom HCl vodonik sulfid taloži sulfide
katjona II grupe u obliku: HgS, CuS, Bi2S3, CdS, As2S3, Sb2S3, SnS, SnS2. Ova grupa naziva se i
„vodonik-sulfidna grupa“.
III grupa. Sulfidi katjona ove grupe rastvorljivi su u razblaženim jakim mineralnim
kiselinama, ali nisu rastvorljivi u vodi. U ovu grupu se ubrajaju i katjoni čiji sulfidi potpuno
hidrolizuju, tako da se umesto u obliku sulfida talože kao odgovarajući u vodi nerastvorni
hidroksidi. U ovu grupu spadaju sledeći katjoni: kobalt, Co2+, hrom, Cr3+, gvožđe, Fe3+ (feri jon),
Fe2+, (fero jon), mangan, Mn2+, cink, Zn2+. Grupni reagens je amonijum sulfid (bezbojni) u
prisustvu NH4OH i NH4Cl, odnosno anjon sulfid S2- u slabo alkalnoj sredini. Iz neutralnih i slabo
alkalnih rastvora amonijum-sulfid taloži: CoS, NiS, Al(OH)3, Cr(OH)3, Fe2S3, FeS, MnS i ZnS.
Ova grupa naziva se i „amonijumsulfidna grupa“.
IV grupa. Sulfidi katjona ove grupe rastvaraju se u vodi. Karbonati ovih katjona nisu
rastvorljivi u vodi. U ovu grupu spadaju: kalcijum, Ca2+, stroncijum, Sr2+ i barijum, Ba2+. Grupni
reagens je amonijum-karbonat, odnosno anjon CO32- karbonat u prisustvu NH4OH i NH4Cl.
Amonijum-karbonat iz neutralnih i slabo alkalnih rastvora taloži karbonate katjona IV grupe:
CaCO3, SrCO3, BaCO3. Ova grupa naziva se i „amonijum-karbonatna grupa“.
24
V grupa. Sulfidi i karbonati katjona ove grupe rastvorljivi su u vodi. Grupni reagens ne
postoji. U ovu grupu spadaju: magnezijum, Mg2+, litijum, Li+, kalijum, K+ i natrijum, Na+, kao i
kompleksni katjon amonijum, NH4+, koji je u svojim analitičkim reakcijama sličan katjonima
alkalnih metala, a naročito katjonu kalijuma. [I.Rikovski, 1976.]
Tabela 3.
Klasifikacija najvažnijih katjona
Analitička
grupa
Katjoni Grupni reagens Oblik u kojem se katjoni talože
grupnim reagensom
I Ag+, Hg2+, Pb2+ HCl AgCl, HgCl2 i PbCl2
II Hg2+, Cu2+, Bi3+, Cd2+,
As3+, As5+, Sb3+, Sb5+,
Sn2+, Sn4+.
H2S HgS, CuS, Bi2S3, CdS, As2S3,
As2S5, Sb2S3, Sb2S5, SnS, SnS2
III Co2+, Cr3+, Fe3+, Fe2+,
Mn2+, Zn2+, Ni2+, Al3+
(NH4)2S bezbojni u
prisustvu NH4OH i
NH4Cl
CoS, NiS, Al(OH)3, Cr(OH)3,
Fe2S3, FeS, MnS i ZnS
IV Ca2+, Sr2+, Ba2+ (NH4)2CO3 CaCO3, SrCO3, BaCO3
V Mg2+, Li+, K+, Na+, NH4+ Nema grupnog
reagensa
Tabela 4.
Odvajanje katjona po analitičkim grupama
Rastvor: katjoni I, II, III, IV, V analitičke grupe. Rastvoru se dodaje HCl u višku
Talog: hloridi
katjona I
analitičke
grupe
Filtrat: katjoni II, III, IV i V analitičke grupe. Uvodi se H2S do zasićenja
Talog: sulfidi katjona
II analitičke grupe
Filtrat: katjoni III, IV, i V analitičke grupe. Dodaje se
(NH4)2S i NH4OH
Talog: sulfidi i
hidroksidi
katjona III
analitičke grupe
Filtrat: katjoni IV i V analitičke
grupe. Dodaje se (NH4)2CO3
Talog: karbonati
katjona IV
analitičke grupe
Filtrat: katjoni V
analitičke grupe
25
4.2. Treća analitička grupa katjona
Slika 3. Rastvori određivanih jona
U 1-2 ml analize doda se amonijum hidroksid, do vrlo slabe alkaline reakcije (lakmus).
Rastvoru se doda malo rastvora amonijum hlorida i rastvor se zagreva do ključanja, pa se uz
mešanje dodaje rastvor bezbojnog amonijum sulfida u malim porcijama sve dok se gradi talog.
Na kraju taloženja doda se još oko 1 ml rastvora amonijum sulfida, da bude u malom višku.
Smeša se ostavi da stoji nekoliko minuta. Kad se talog slegne, rastvor se pažljivo dekantuje i
zatim filtrira. Talog na filter papiru sadrži katjone III grupe u obliku sulfida i hidroksida: CoS,
NiS, Al(OH)3, Cr(OH)3, Fe2S3, FeS, MnS i ZnS.
4.3. Dokazivanje katjona III grupe
Talog katjona III grupe ispere se na filter papiru tri puta vodom koja sadrži nešto
bezbojnog amonijum sulfida, zatim tri puta čistom vodom.
4.3.1. Odvajanje nikla i kobalta od ostalih katjona III grupe
Isprani talog prenese se sa filter papira u porcelansku šoljicu i prelije hladnom
razblaženom hlorovodoničnom kiselinom u kojoj se on delimično rastvara, promeša i ostavi malo
da odstoji, dok ne prestane razvijanje vodonik sulfida, posle čega se rastvor filtruje. U talogu na
filtru nalaze se nerastvorljivi sulfidi nikla i kobalta, NiS i CoS, crne boje, a u filtrat prelaze
hloridi preostalih katjona: FeCl2, CrCl3, MnCl2, AlCl3 i ZnCl2.
26
4.3.1.1. Kobalt
Kobalt je element VIII b grupe Periodnog sistema elemenata, metal srebrnosive
boje. Iako kod kobalta nailazimo na jedinjenja različitih stepena oksidacije,
najčešća i najbrojnija jedinjenja kobalta pripadaju stepenu oksidacije +2 i +3.
Bezvodne soli Co2+ jona su plave, žute ili zelene boje, a kristalne soli i njihovi
vodeni rastvori su ružičaste boje. [J.Giljanović,2009]
Ogled: Dokazivanje jona Co2+ suvim putem:
Potreban pribor i hemikalije Stakleni štapić, platinasta igla sa petljom oko 3 mm, boca
destilovane vode, plamenik, boraks ( Na2B4O7x10H2O), sahatno staklo
Tok ogleda: Talog na filter papiru se ispere destilovanom vodom. Platinska igla se prvo umoči
u konc. HCl i dobro „ispere“ od ostataka drugih soli na njoj, unoseći je u plamen, sve dok
plamen ne postane bezbojan. Na sahatno staklo staviti 0,5g boraksa. Iglu sa petljom zagrevati u
najtoplijem delu plamena i umočiti je u boraks . Zagrejati ponovo u najtoplijem delu plamena da
se boraks otopi pri čemu se formira bezbojna staklasta perla. Nastalu perlu oko petlje zagrejati i
dodirnuti u malo zrno taloga. Perlu ponovo zagrevati i posmatrati promenu boje.
Zapažanja: Jedinjenja kobalta sa boraksom reaguju u reakciji oksido-redukcije, tope se i grade
staklaste kuglice (perle, đinđuve) tamno plave boje.
Ogledi: Dokazivanje jona Co2+mokrim putem:
Potreban pribor: epruvete, erlenmajeri, levak, filter papir, stakleni štapići, kašičica
Potrebne hemikalije: Co(NH3)2x6 H2O, (NH4)2S, NaOH i KOH, NH4OH, KNO2, NH4SCN
1. Amonijum-sulfid (bezbojni), (NH4)2S, taloži crni kobalt-sulfid CoS:
Co(NO3)2 + (NH4)2S = CoS + 2NH4NO3
Slika 4. Talog kobalt-sulfida
Kobalt-sulfid se ne rastvara u razblaženim mineralnim kiselinama, već se rastvara u
koncentrovanoj azotnoj kiselini i u carskoj vodi. Ne stvara koloidne rastvore.
58,933
Co Kobalt
27
27
2. Alkalni hidroksidi (NaOH i KOH) talože najpre plavu hidroksi so koja daljim dodavanjem
reagensa prelazi u ružičast kobalt-hidroksid, Co(OH)2:
Co(NO3)2 + 2NaOH = Co(OH)2 + 2NaNO3
Slika 5. Rastvor kobalt-hidroksida
Co(OH)2 stajanjem na vazduhu se oksiduje i prelazi u mrki Co(OH)3.
3. Amonijum-hidroksid, NH4OH, taloži plavu hidroksi so (ako nema mnogo prisutnih
amonijumovih soli) koja se rastvara u amonijumovim solima.
4. Kalijim-nitrit, KNO2, u prisustvu sirćetne kiseline taloži žut kalijum-heksanitritokobalt (III)-at
K3[Co(NO2)6].
Co(NO3)2 + 2 KNO2 = Co(NO2)2 + 2KNO3
2KNO2 + 2CH3COOH = 2HNO2 + 2CH3COOK
Co(NO2)2 + 2HNO2 = Co(NO2)3 + H2O + NO
Co(NO2)3 + 3KNO2 = K3[Co(NO2)6]
Slika 6. Talog kalijum-heksanitritokobalt(III)-at
5. Amonijum-tiocijanat, NH4SCN, dodat neutralnim i slabo kiselim rastvorima soli kobalta, boji
rastvor plavo od nagrađene kompleksne soli amonijum-tetratiocijanokobalt(II)-at
(NH4)2[Co(SCN)4] (Vogelova reakcija):
28
Co(NO3)2 + NH4SCN ↔ (NH4)2[Co(SCN)4] + 2 NH4NO3
Slika 7. Rastvor amonijum-tetracijanokobalt(II)-at
Reakcija se izvodi tako što se rastvoru soli kobalta doda koncentrovani rastvor, ili čvrst
amonijum-tiocijanat. Rastvor se oboji plavo. Pri razblaživanju rastvora, plava boja iščezava, jer
se ravnoteža pomera sa desna na levo. Ako se plavom rastvoru doda amil-alkohol i rastvor
promućka, plava boja ekstrakcijom prelazi u sloj amil-alkohola iznad vodenog rastvora i tada se
boja vidi jasnije. Prisustvo soli gvožđa smeta reakciji. Ovo je specifična reakcija za katjon
kobalta.
4.3.1.2. Nikal
Nikal je element VIIIb grupe periodnog sistema elemenata, metal
srebrnobele boje. Najveći broj jedinjenja pripada stepenu oksidacije +2, dok su
jedinjenja stepena oksidacije +3 malobrojna i nestabilna. Hidratisane soli nikl-(II)
katjona kao i njihovi vodeni rastvori su zelene boje. [J.Giljanović,2009]
Ogled: Dokazivanje jona Ni2+ suvim putem:
Potreban pribor i hemikalije Stakleni štapić, platinasta igla sa petljom oko 3 mm, boca
destilovane vode, plamenik, boraks ( Na2B4O7x10H2O), sahatno staklo
Tok ogleda: Talog na filter papiru se ispere destilovanom vodom. Platinska igla se prvo umoči
u konc. HCl i dobro „ispere“ od ostataka drugih soli na njoj, unoseći je u plamen, sve dok
58,693
Ni Nikal
28
29
plamen ne postane bezbojan. Na sahatno staklo staviti 0,5g boraksa. Iglu sa petljom zagrevati u
najtoplijem delu plamena i umočiti je u boraks. Zagrejati ponovo u najtoplijem delu plamena da
se boraks otopi pri čemu se formira bezbojna staklasta perla. Nastalu perlu oko petlje zagrejati i
dodirnuti u malo zrno taloga. Perlu ponovo zagrevati i posmatrati promenu boje.
Zapažanja: Jedinjenja nikla sa boraksom reaguju u reakciji oksido-redukcije, tope se i
grade staklaste kuglice (perle, đinđuve) smeđe boje u oksidacionom plamenu, dok u redukcionom
plamenu, perlu boje sivo od izdvojenog metalnog nikla.
Ogledi: Dokazivanje jona Ni2+mokrim putem:
Potreban pribor: epruvete, erlenmajeri, levak, filter papir, stakleni štapići, kašičica
Potrebne hemikalije: NiSO4, (NH4)2S, NaOH i KOH, NH4OH, C4H6N2Na2O2
1. Amonijum-sulfid (bezbojni), (NH4)2S, taloži iz neutralnih rastvora crni nikal-sulfid NiS:
NiSO4 + (NH4)2S = NiS + (NH4)2SO4
Slika 8.Talog nikal-sulfida
Nikal-sulfid se ne rastvara u razblaženim kiselinama, lako se rastvara u koncentrovanoj
azotnoj kiselini i u carskoj vodi. Talog nikal-sulfida lako prelazi u koloidni rastvor.
2. Alkalni hidroksidi, (NaOH ili KOH), talože zelen nikal-hidroksid, Ni(OH)2:
NiSO4 + 2NaOH = Ni(OH)2 + Na2SO4
Slika 9. Talog nikal-hidroksida
30
3. Amonijum-hidroksid, NH4OH, taloži iz neutralnih rastvora zelenu hidroksi so nikal-hidroksi-
sulfat, Ni2(OH)2SO4:
NiSO4 + 2 NH4OH = Ni2(OH)2SO4 + (NH4)2SO4
Talog ove hidroksi soli rastvara se u višku amonijum-hidroksida, jer se pri tom gradi
kompleksno jedinjenje plave boje, rastvorno u vodi.
4. Dimetilglioksim (C4H6N2Na2O2 dinatrijumova so dimetilglioksima), reakcija po Čugajevu.
Ispitivanom rastvoru dodaje se amonijum hidroksid do slabo alkalne reakcije (lakmus), zatim se
dodaje 1% alkoholni rastvor dimetilglioksima i rastvor se prokuva. U prisustvu nikla gradi se
crven talog kompleksne soli nikaldimetilglioksimat. Ovo je specifična reakcija na katjon nikla
pomoću koje se dokazuje nikal i u veoma razblaženim rastvorima (0,002 g nikla u 1 litru).
Kompleks Ni2+ sa dimetil glioksimom je i termostabilan (t~1600C) pa služi i za kvantitativno
određivanje nikla u rastvoru.
Slika 10. Talog nikaldimetilglioksimata
4.4. Odvajanje gvožđa, hroma i mangana od aluminijuma i cinka
Filtrat posle odvajanja nikla i kobalta ukuvavati u porcelanskoj šoljici na malu zapreminu
(2-3ml). Da bi se kasnije gvožđe moglo odvojiti od mangana taloženjem sa amonijum-
hidroksidom, potrebno je oksidovati prisutno dvovalentno gvožđe, odnosno fero katjon u
trovalentno gvožđe, odnosno feri katjon. U tu svrhu dodaje se rastvoru 1 ml koncentrovane
azotne kiseline ili nekoliko mililitara bromne vode, posle čega se rastvor dobro prokuva, da bi se
nastali viši hloridi mangana raspali, da bi se isterao slobodan hlor, i da bi se ispario višak
upotrebljenog oksdacionog sredstva (HNO3 ili Br2). Zatim se rastvor neutrališe rastvorom
natrijum-hidroksida (lakmus) i dodaje mu se još 20-25 ml rastvora natrijum-hidroksida kao višak.
31
54,938
Mn Mangan
25
Alkalni rastvor se dobro promeša, prokuva, razblaži sa malo vode i kad se talog stegne, brzo
filtrira.
U talogu na filter papiru se nalaze hidroksidi gvožđa, hroma i mangana, Fe(OH)3, Cr(OH)3,
Mn(OH)2, a u alkalnom filtratu natrijumovi aluminat, NaAlO2 i cinkat, Na2ZnO2.
4.4.1. Odvajanje gvožđa i hroma od mangana.
Talog hidroksida gvožđa, hroma i mangana na filter papiru se ispere vrelom vodom,
rastvori se u malo koncentrovane hlorovodonične kiseline i razblaži vodom do zapremine od 30
ml. Rastvor se prebaci u erlenmajer, pokrije sahatnim staklom i zagreva sve dok para ne potisne
sav vazduh. Ovo se radi da bi se sprečila oksidacija katjona mangana pri sledećem taloženju
gvožđa i hroma i time omogućilo njihovo potpuno odvajanje od mangana. Vrelom rastvoru
dodaje se oko 10 ml rastvora amonijum-hlorida, a potom amonijum-hidroksid u malom višku
(lakmus), pri čemu se talože hidroksidi gvožđa i hroma. Pričeka se malo dok se talog u
poklopljenom balončiću slegne, zatim se brzo filtrira.
Talog sadrži gvožđe i hrom u vidu hidroksida Fe(OH)3, Cr(OH)3, a u filtratu se nalazi
mangan-hlorid, MnCl2. [I.Rikovski,1976]
4.4.1.1. Mangan
Mangan je element VII b. grupe periodnog sistema elemenata, metal sive boje. U
svojim jedinjenjima ima različite stepene oksidacije od +2 do +7. Jedinjenja sa
nižim stepenom oksidacije imaju bazni i jonski karakter, dok su jedinjenja sa višim
stepenom oksidacije kisela i kovalentna. Mangan(IV) oksid ima amfoterne osobine.
Većina ovih jedinjenja je obojena. Katjon dvovalentnog mangana je bledoružičaste
boje. [J.Giljanović,2009]
Ogledi: Dokazivanje jona Mn2+suvim putem
Potreban pribor i hemikalije Stakleni štapić, platinasta igla sa petljom oko 3 mm, boca
destilovane vode, plamenik, boraks ( Na2B4O7x10H2O), sahatno staklo
Tok ogleda: Talog na filter papiru se ispere destilovanom vodom. Platinska igla se prvo umoči
u konc. HCl i dobro „ispere“ od ostataka drugih soli na njoj, unoseći je u plamen, sve dok
plamen ne postane bezbojan. Na sahatno staklo staviti 0,5g boraksa. Iglu sa petljom zagrevati u
32
najtoplijem delu plamena i umočiti je u boraks . Zagrejati ponovo u najtoplijem delu plamena da
se boraks otopi pri čemu se formira bezbojna staklasta perla. Nastalu perlu oko petlje zagrejati i
dodirnuti u malo zrno taloga. Perlu ponovo zagrevati i posmatrati promenu boje.
Zapažanja: Jedinjenja mangana sa boraksom reaguju u reakciji oksido-redukcije, tope se i
grade staklaste kuglice (perle, đinđuve), pri malim koncentracijama mangana u oksidacionom
plamenu su ljubičaste, a bezbojne su u redukcionom plamenu. Pri većim koncentracijama
mangana đinđuve u oksidacionom plamenu su mrke, dok su u redukcionom bezbojne.
Soli mangana topljenjem sa sodom i šalitrom daju zelen rastop alkalnog manganata
(Na2MnO4). Reakcija se vrši prema jednačini:
MnSO4 + 2Na2CO3 + 2KNO3 = Na2MnO4 + Na2SO4 + 2KNO2 + 2CO2
Ogledi: Dokazivanje jona Mn2+mokrim putem:
Potreban pribor: epruvete, erlenmajeri, levak, filter papir, stakleni štapići, kašičica
Potrebne hemikalije: MnSO4, (NH4)2S, NaOH i KOH, NH4OH, PbO2
1. Amonijum-sulfid (bezbojni) (NH4)2S, taloži mangan-sulfid boje mesa, MnS:
MnSO4 + (NH4)2S = MnS + (NH4)2SO4
Slika 11 . Talog mangan-sulfida
Stvarna formula ovog taloga je MnSxH2O. Pri kuvanju sa viškom amonijum-sulfida i
amonijum-hidroksida talog delimično gubi vodu i prelazi u 3MnSxH2O zelene boje. Dužim
stajanjem na vazduhu usled hidrolize i oksidacije mangan-sulfid prelazi u manganastu kiselinu
mrke boje (H2MnO2).
33
2. Alkalni hidroksidi (NaOH i KOH) talože beli talog mangan(II)-hidroksida, (MnOH2):
MnSO4 + 2NaOH = Mn(OH)2 + Na2SO4
Slika 12. Talog mangan(II)-hidroksida
Na vazduhu talog postaje postepeno crnomrk usled oksidacije mangan(II)-hidroksida na
manganastu kiselinu, H2MnO3.
2Mn(OH)2 + O2 = 2MnO(OH)2 ili H2MnO3
Slika 13. Talog manganaste kiseline
Ova reakcija na vazduhu se vrši postepeno, a vrlo brzo ako se doda neko oksidaciono
sredstvo (elementarni Cl2 -- hlorna voda, elementarni brom Br2-bromna voda, vodonik peroksid
H2O2).
3. Amonijum-hidroksid, NH4OH, taloži iz neutralnih rastvora i u odsustvu amonijumovih soli
beo mangan(II)-hidroksid, Mn(OH)2.
MnSO4 + 2 NH4OH ↔ Mn(OH)2 + (NH4)2SO4
Pri ovoj reakciji nastaje i amonijum-sulfat u kome se mangan(II)-hidroksid delimično
rastvara i zato je ova reakcija povratna, a taloženje nije potpuno. U prisustvu viška amonijumovih
soli i u odsustvu vazduha talog se uopšte ne stvara. Na vazduhu talog postaje postepeno crnomrk
usled oksidacije i nastajanja manganaste kiseline, H2MnO3. Rastvorljivost mangan(II)-hidroksida
u amonijumovim solima koristi se za odvajanje mangana od gvožđa.
34
4. Olovo-dioksid, PbO2, i koncentrovana azotna kiselina, HNO3 (Krumova reakcija).
Pri kuvanju razblaženog rasrvora mangan(II)-soli sa malo olovo-dioksida i koncentrovane
azotne kiseline javlja se crvenoljubičasta boja od oksidacijom nastale permanganove kiseline,
HMnO4, odnosno permanganat anjona, MnO4-:
2MnSO4 + 5 PbO2 + 6 HNO3 = 2PbSO4 + 3Pb(NO3)2 + 2H2O + 2HMnO4
Slika 14. Rastvor permanganove kiseline
Ovo je specifična reakcija za dokazivanje mangana, a osim toga je i osetljiva tako da se
mangan može dokazati i u veoma malim količinama.
4.4.2. Odvajanje gvožđa od hroma
Talog posle odvajanja mangana ispere se na filter papiru vrelom vodom koja sadrži malo
amonijum-hlorida i rastvori se u što manje koncentrovane hlorovodonične kiseline. Zatim se
ovom rastvoru doda rastvor natrijum-hidroksida do jake alkalne reakcije (lakmus) i vodonik
peroksid u višku, pri čemu se prisutan hrom(III)-hidroksid oksiduje i prelazi u rastvorljivi
natrijum-hromat, Na2CrO4. Smeša se prokuva da bi se razorio višak dodatog vodonik-peroksida i
filtrira. Talog na filter papiru je feri-hidroksid, Fe(OH)3, a u filtratu je rastvor natrijum-hromata,
Na2CrO4. [I.Rikovski,1976]
35
55,845
Fe Gvožđe
26
đe
4.4.3.1 Gvožđe
Gvožđe je element VII b. grupe periodnog sistema elemenata, metal
srebrnasto sive boje. Najvažnija jedinjenja pripadaju stepenu oksidacije +2 i +3.
Jedinjenja stepena oksidacije +2 pretežno su jonskog karaktera, a jedinjenja stepena
oksidacije +3 kovalentnog karaktera.[J.Giljanović,2009]
Ogledi: Dokazivanje jona Fe3+suvim putem:
Potreban pribor i hemikalije Stakleni štapić, platinasta igla sa petljom oko 3 mm, boca
destilovane vode, plamenik, boraks ( Na2B4O7x10H2O), sahatno staklo
Tok ogleda: Talog na filter papiru se ispere destilovanom vodom. Platinska igla se prvo umoči
u konc. HCl i dobro „ispere“ od ostataka drugih soli na njoj, unoseći je u plamen, sve dok
plamen ne postane bezbojan. Na sahatno staklo staviti 0,5g boraksa. Iglu sa petljom zagrevati u
najtoplijem delu plamena i umočiti je u boraks . Zagrejati ponovo u najtoplijem delu plamena da
se boraks otopi pri čemu se formira bezbojna staklasta perla. Nastalu perlu oko petlje zagrejati i
dodirnuti u malo zrno taloga. Perlu ponovo zagrevati i posmatrati promenu boje.
Zapažanja: Jedinjenja gvožđa sa boraksom reaguju u reakciji oksido-redukcije, tope se i
grade staklaste kuglice (perle, đinđuve). U plamenu pri malim koncentracijama gvožđa perle su
žute dok su vruće, a kad se ohlade bezbojne su. Pri većim koncentracijama gvožđa vruće đinđuve
su mrke, a hladne žute. U redukcionom plamenu đinđuve su zelene.
Ogledi: Dokazivanje jona Fe3+mokrim putem:
Potreban pribor: epruvete, erlenmajeri, levak, filter papir, stakleni štapići, kašičica
Potrebne hemikalije: FeCl3, (NH4)2S, H2S, NaOH, KOH,K4[Fe(CN)6], K3[Fe(CN)6], KSCN,
CH3COONa
Feri katjon je žute boje, međutim vodeni rastvori feri soli su žutomrki i pokazuju kiselu
reakciju (hidroliza). Pri razblaživanju i zagrevanju rastvora hidroliza se povećava i boja rastvora
postaje sve više mrka i na kraju može čak i da ispadne talog oksi soli. Naprotiv ako se žutomrki
rastvor zakiseli, on postaje žut, jer se dodavanjem kiseline suzbija hidroliza:
36
FeCl3 + 3H2O ↔ Fe(OH)3 + 3HCl
Slika 15. Talog feri-hidroksida
Mrka boja potiče od hidrolizom nastalog feri-hidroksida koji se javlja u koloidnom
rastvoru. Ovo je takođe i osetljiva reakcija na feri katjon.
1. Amonijum-sulfid (bezbojni), (NH4)2S, taloži crn gvožđe(III)-sulfid (feri-sulfid), Fe2S3:
FeCl3 + 3(NH4)2S = Fe2S3 + 6 NH4Cl
Slika 16. Talog gvožđe(III)-sulfida
Feri-sulfid se lako rastvara u kiselinama, pri čemu se izdvaja gas vodonik-sulfid:
Fe2S3 + 6HCl = 2 FeCl3 + 3H2S
Dodatkom vode feri-sulfid lako hidrolizuje i prelazi u mrki feri-hidroksid. Reakcija je na
hladnoći sporija, a pri zagrevanju trenutna:
Fe2S3 + 6 H2O = 2 Fe(OH)3 + 3 H2S
37
1. Vodonik-sulfid, H2S, redukuje feri soli pri čemu se sam oksiduje do elementarnog sumpora,
koji se izdvaja u vidu žutog, sitnog praškastog taloga:
2FeCl3 + H2S = FeCl2 + 2HCl + S
2. Alkalni hidroksidi (NaOH, KOH), i amonijum-hidroksid, NH4OH, talože pihtijast hidrogel
feri-hidroksida Fe(OH)3 mrke boje:
FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3 + 3NaCl
Feri-hidroksid se lako rastvara u kiselinama. U vodi praktično nije rastvorljiv. Takođe se
na rastvara u amonijumovim solima za razliku od fero-hidroksida, Fe(OH)2, i mangan(II)-
hidroksida, Mn(OH)2 koji se u njemu rastvaraju. Ova se osobina koristi za odvajanje mangana od
gvožđa (feri) iz njihove smeše.
3. Kalijumheksa-cijanogvožđe(II)-at, K4[Fe(CN)6], taloži intenzivno plavo kompleksno
jedinjenje feriheksa-cijanogvožđe(II)-at, Fe4[Fe(CN)6]3 – berlinsko plavo:
4 FeCl3 + 3 K4 [Fe(CN)6] = Fe4 [Fe(CN)6]3 + 12KCl
Slika 17. Talog kalijumheksa-cijanogvožđe(II)-at
Ovo je specifična reakcija za feri katjon i izuzetno osetljiva tako da se pomoću nje može
dokazati gvožđe u veoma maloj količini.
5. Kalijum-tiocijanat, KSCN, gradi sa feri solima u vodi rastvorljiv feri-tiocijanat, Fe(SCN)3, krv
crvene boje:
FeCl3 + 3KSCN ↔ Fe(SCN)3 + 3KCl
Slika 18. Rastvor fero-tiocijanata
38
Ova reakcija je povratna. Dodavanjem reagensa u višku boja rastvora postaje intenzivnija,
jer se time pomera ravnoteža u desno u pravcu stvaranja feri-tiocijanata čiji su nejonizovani
molekuli nosioci crvene boje. Ovo je specifična reakcija za feri-katjon.
6. Alkalni acetati, (CH3COONa), daju u neutralnim hladnim rastvorima feri soli kompleksno
jedinjenje koje se rastvara u vodi sa crvenomrkom bojom. Ovde se stvara kompleksni katjon
feriheksa-acetat:
(C2H3O2)6- +
Fe3
(OH)2
Slika 19. Rastvor feriheksa-acetata
Kad se ovaj rastvor razblaži vodom i prokuva, usled hidrolize se stvara u vodi nerastvorna
hidroksi so u vidu mrkog pahuljičastog taloga. U prisustvu organskih oksi kiselina (vinska,
jabučna, limunska), polihidroksilnih alkohola (glicerola) i šećera pri kuvanju ne dolazi do
nastajanja taloga zbog stvaranja u vodi rastvorljivih kompleksa sa pomenutim supstancama.
Ogledi: Dokazivanje jona Fe2+ suvim putem:
Za reakciju se uzima rastvor FeSO4 zakišeljen sumpornom kiselinom jer su u takvoj
sredini fero joni nešto postojaniji.
Rastvori fero-soli su bledozelene boje, a razblaženi rastvori su skoro bezbojni. Soli
dvovalentnog gvožđa nisu postojane na vazduhu jer se vrlo brzo oksiduju u feri soli. Zbog te lake
oksidacije fero soli imaju redukcione osobine.
1. Amonijum-sulfid (bezbojni), (NH4)2S, taloži crn fero-sulfid, FeS:
FeSO4 + (NH4)2S = FeS + (NH4)2SO4
39
Fero-sulfid se lako rastvara u kiselinama. Vlažan hidrolizuje i oksiduje se na vazduhu i prelazi
na kraju u mrk feri-hidroksid, Fe(OH)3.
2. Alkalni hidroksidi, (NaOH, KOH), talože u odsustvu vazduha beo fero-hidroksid, Fe(OH)2:
FeSO4 + 2 NaOH = Fe(OH)2 + Na2SO4
Fero-hidroksid se vrlo brzo oksiduje na vazduhu i prelazi preko raznih međuprodizvoda
oksidacije na kraju u feri-hidroksid koji je mrke boje. Zbog te postepene oksidacije talog fero-
hidroksida brzo pozeleni, zatim postane crnomrk i na kraju mrk od nagrađenog feri-hidroksida.
Sumarna jednačina ove oksidacije je:
4 Fe(OH)2 + O2 = 4 Fe(OH)3
3. Amonijum-hidroksid, NH4OH, taloži beo fero-hidroksid, Fe(OH)2 :
FeSO4 + 2 NH4OH ↔ Fe(OH)2 + (NH4)2SO4
Usled oksidacije i nastajanja feri-hidroksida talog brzo pozeleni i na kraju postane mrk.
Fero-hidroksid se rastvara u amonijumovim solima i zato ovo taloženje nije potpuno, a sama
reakcija povratna. U prisustvu dovoljne količine amonijumovih soli i odsustvu vazduha talog se
uopšte ne formira, ali na vazduhu oksidacijom nastaje feri-hidroksid zbog čega se rastvor najpre
zamuti, a na kraju iistaloži feri-hidroksid, Fe(OH)3, koji se ne rastvara u amonijumovim solima.
4. Kalijumheksa-cijanogvožđe(II)-at, K4[Fe(CN)6], taloži beli feroheksa-cijanogvožđe(II)-at ,
Fe2[Fe(CN)6] :
2 FeSO4 + K4 [Fe(CN)6] = Fe2[Fe(CN)6] + 2K2SO4
Talog na vazduhu brzo poplavi, jer oksidacijom prelazi u feriheksa-cijanogvožđe(II)-at,
Fe4[Fe(CN)6]3 – berlinsko plavo.
5.Kalijumheksa-cijanogvožđe(III)-at, K3[Fe(CN)6], daje plavi talog feroheksa-
cijanogvožđe(III)-at Fe3[Fe(CN)6]2 tzv. Turnbulsko plavo:
FeSO4 + 2 K3[Fe(CN)6] = Fe3[Fe(CN)6]2 + 3 K2SO4
Slika 20. Talog feroheksa-cijanogvožđe(III)-at
40
Ovo je specifična reakcija za dokazivanje fero-katjona.
6. Kalijum-tiocijanat, KSCN, ne reaguje sa fero solima, međutim usled dinamične oksidacije
fero soli i prisustva makar i najmanje količine feri soli, rastvor obično nešto pocrveni.
4.4.2.2. Hrom
Hrom je element VI b grupe periodnog sistema elemenata, metal
sjajnosive boje plavkaste nijanse koja se može polirati do visokog sjaja. U svojim
jedinjenjima može imati stepen oksidacije +2, +3 i +6 dok jedinjenja stepena
oksidacije +4 i +5 nemaju nikakvo praktično značenje. [J.Giljanović,2009]
Ogledi: Dokazivanje jona Cr3+ suvim putem:
Potreban pribor i hemikalije Stakleni štapić, platinasta igla sa petljom oko 3 mm, boca
destilovane vode, plamenik, boraks ( Na2B4O7x10H2O), sahatno staklo
Tok ogleda: Talog na filter papiru se ispere destilovanom vodom. Platinska igla se prvo umoči
u konc. HCl i dobro „ispere“ od ostataka drugih soli na njoj, unoseći je u plamen, sve dok
plamen ne postane bezbojan. Na sahatno staklo staviti 0,5g boraksa. Iglu sa petljom zagrevati u
najtoplijem delu plamena i umočiti je u boraks . Zagrejati ponovo u najtoplijem delu plamena da
se boraks otopi pri čemu se formira bezbojna staklasta perla. Nastalu perlu oko petlje zagrejati i
dodirnuti u malo zrno taloga. Perlu ponovo zagrevati i posmatrati promenu boje.
Zapažanja: Jedinjenja hroma sa boraksom reaguju u reakciji oksido-redukcije, tope se i
grade staklaste kuglice (perle, đinđuve). Sva jedinjenja hroma boje bornu đinđuvu smaragdno
zeleno kako u oksidacionom tako i u redukcionom plamenu. Jedinjenja hroma topljena sa sodom
i šalitrom u porcelanskoj teglici u plamenu duvaljke daju žuti rastop alkalnog hromata (Na2CrO4)
koji ohlađen, rastvoren u vodi i zakiseljen kiselinom daje sa rastvorom srebro-nitrata crven talog
srebro-hromata, Ag2CrO4:
51,996
Cr Hrom
24
41
2Cr2O3 + 4 Na2CO3 + 6KNO3 = 4 Na2CrO4 + 6 KNO2 +4CO2
Slika 21. Rastvor natrijim-hromata
Na2CrO4 +2AgNO3 = Ag2CrO4 +2NaNO3
Slika 22. Rastvor srebro-hromata
Ogledi: Dokazivanje jona Cr3+ mokrim putem:
Potreban pribor: epruvete, erlenmajeri, levak, filter papir, stakleni štapići, kašičica
Potrebne hemikalije: CrCl3, (NH4)2S, NaOH i KOH, NH4OH,
1. Amonijum-sulfid (bezbojni), (NH4)2S, taloži sivkastozelen hrom(III)-hidroksid, Cr(OH)3:
2 CrCl3 + 3(NH4)2S + 6 H2O = 2 Cr(OH)3 + 6NH4Cl + 3H2S
Slika 23: Talog hrom(III)-hidroksida
42
2. Alkalni hidroksidi (NaOH,KOH) talože sivkasto-zelen hrom(III)-hidroksid Cr(OH)3:
CrCl3 + 3NaOH = Cr(OH)3 + 3NaCl
Hrom-hidroksid je amfoteran i zato se rastvara u kiselinama, gradeći odgovarajuće hromi
soli, i u višku jakih baza, gradeći odgovarajuće hromite (Na3CrO3), odnosno meta hromite
(NaCrO2).
3. Amonijum-hidroksid, NH4OH, taloži pihtijast sivozelen hromi-hidroksid, Cr(OH)3:
CrCl3 + 3 NH4OH = Cr(OH)3 + 3 NH4Cl
Hrom(III)-hidroksid se delimično rastvara u višku amonijum hidroksida, jer se tom
prilikom gradi kompleksno jedinjenje [Cr(NH3)6]Cl3 ljubičaste boje rastvorno u vodi. Pri
zagrevanju se ovaj kompleks se razlaže, pri čemu se iz rastvora kvantitativno taloži Cr(OH)3.
4.4.3. Odvajanje aluminijuma od cinka
Alkalni filtrat posle odvajanja gvožđa, hroma i mangana koji može da sadrži aluminijum i
cink u vidu alkalnih aluminata i cinkata (NaAlO2 i Na2ZnO2), zakiseli se koncentrovanom
hlorovodoničnom kiselinom, koja se dodaje kap po kap (lakmus). Zatim se dodaje koncentrovani
amonijum-hidroksid do jako alkalne reakcije (lakmus), zagreva se desetak minuta pa se filtrira.
Talog na filter papiru sadrži aluminijum–hidroksid, Al(OH)3, dok se u filtratu nalazi cink u
obliku rastvornog kompleksnog jedinjenja heksa amin cink(II)-hidroksida, [Zn(NH3)6](OH)2.
[I.Rikovski,1976]
43
65,39
Zn Cink
30
4.4.3.1. Cink
Cink je element I b grupe periodnog sistema elemenata, metal svetlosive boje. U
svojim jedinjenjima ima stepen oksidacije +2. [J.Giljanović,2009]
Ogled: Dokazivanje jona Zn2+ suvim putem:
Potreban pribor i hemikalije: uzorak (filtrat), natrijum-karbonat, kobalt-nitrat, izvor plamena,
porcelanski avan
Tok ogleda: Talog na filter papiru se ispere vodom, stavi se u porcelanski avan, doda se
natrijum-karbonat i žari se na plamenu. Zatim dodati kobalt-nitrat i nastaviti sa žarenjem.
Zapažanja: Jedinjenja cinka žarena sa sodom na plamenu duvaljke daju prevlaku od cink-oksida,
ZnO, koja je žuta dok je vruća, a kad se ohladi postaje bela. Cink-oksid i sva jedinjenja cinka
koja pri žarenju prelaze u cink-oksid, nakvašena rastvorom kobalt-nitrata i ponovo žarena, daju
zelenu netopljivu masu (Rinmanovo zeleno, cinkovo zeleno):
O Zn
2ZnO + CoO = Co O
O Zn
Ovo je specifična reakcija na cink.
Slika 24: Talog Rinmanovo zeleno
44
Ogledi: Dokazivanje jona Zn2+ mokrim putem:
Potreban pribor: epruvete, erlenmajeri, levak, filter papir, stakleni štapići, kašičica
Potrebne hemikalije: ZnSO4, (NH4)2S, NaOH i KOH, NH4OH, K4[Fe(CN)6]
1. Amonijum-sulfid, (bezbojni), (NH4)2S, taloži iz neutralnih i slabo alkalnih rastvora beo talog
cink-sulfida, ZnS:
ZnSO4 + (NH4)2S = ZnS + (NH4)2SO4
Cink-sulfid se lako rstvara u razblaženim mineralnim kiselinama, ali se ne rastvara u
sirćetnoj kiselini.
Slika 25. Talog cink-sulfida
2. Alkalni hidroksidi (NaOH,KOH) talože beo pihtijast cink-hidroksid, Zn(OH)2:
ZnSO4 + 2 NaOH = Zn(OH)2 + Na2SO4
Cink-hidroksid se rastvara u kiselinama gradeći odgovarajuće soli cinka, i u bazama gradeći
u vodi rastvorljive alkalne cinkate (natrijum-cinkat, Na2ZnO2):
Zn(OH)2 + 2HCl = ZnCl2 + 2H2O
Zn(OH)2 + 2NaOH = Zn(ONa)2 + 2H2O ili (Na2ZnO2)
3. Amonijum-hidroksid, NH4OH, taloži iz neutralnih rastvora beo cink-hidroksid, Zn(OH)2.
ZnSO4 + 2NH4OH ↔ Zn(OH)2 + (NH4)2SO4
Cink-hidroksid je rastvorljiv u amonijumovim solima i zato taloženje nije potpuno, a
reakcija je povratna. U prisustvu viška amonijumovih soli talog se uopšte ne javlja. Cink-
45
hidroksid se rastvara i u višku amonijum-hidroksida, jer se pri tome gradi u vodi rastvorljiv
kompleks heksaamin cink(II) hidroksid, [Zn(NH3)6](OH)2:
Zn(OH)2 + 6NH4OH = [Zn(NH3)6](OH)2 + 6H2O
4. Kalijumheksa-cijanogvožđe(II)-at, K4[Fe(CN)6], taloži beo cinkkalijumheksa-
cijanogvožđe(II)-at , Zn3K2[Fe(CN)6]2
3 ZnSO4 + 2 K4[Fe(CN)6] = Zn3K2[Fe(CN)6]2 + 3K2SO4
Ovo je specifična reakcija na katjon cinka.
Slika 26. Talog cinkkalijumheksa-cijanogvožđe(II)-at
4.4.3.2. Aluminijum
Aluminijum je element 13 grupe periodnog sistema elemenata, metal
srebrnobele boje. Gradi jedinjenja stepena oksidacije +3. [J.Giljanović,2009]
Ogled: Dokazivanje jona Al3+ suvim putem:
Potreban pribor i hemikalije: uzorak, Na2CO3, porcelanski avan, izvor plamena , kobalt-nitrat.
Tok ogleda: Talog na filter papiru se ispere vodom, doda u porcelanski avan sa natrijum-
karbonatom, usitni se, a zatim se zagreva na plamenu. Zatim se masa nakvasi rastvorom kobalt-
nitrta.
26,982
Al Aluminijum
13
46
Zapažanja: Jedinjenja aluminijuma pri žarenju sa sodom daju netopljivu belu masu od
aluminijum-oksida, Al2O3, koja užarena jako svetli. Ako se ova masa nakvasi sa malo rastvora
kobalt-nitrata, Co(NO3)2 i ponovo užari dobija se mutna netopljiva plava masa kobalt-aluminata,
Co(AlO2)2 – Tenardovo plavo:
Co(NO3)2 = CoO + 2NO2 + O
O Al=O
Al2O3 + CoO = Co
O Al=O
Slika 27. Talog kobalt-aluminata
Reakcija je specifična za aluminijum i služi za njegovo identifikovanje.
Ogledi: Dokazivanje jona Al3+ mokrim putem:
Potreban pribor: epruvete, erlenmajeri, levak, filter papir, stakleni štapići, kašičica
Potrebne hemikalije: Al2(SO4)3, (NH4)2S, NaOH i KOH, NH4OH, Na2HPO4
1.Amonijum-sulfid, (bezbojni), (NH4)2S, daje beo pihtijasti talog aluminijum-hidroksida.
Nagrađeni aluminijum-sulfid u momentu izdvajanja potpuno hidrolizuje (hidroliza soli nastale od
slabe baze i slabe kiseline), i nastaje teško rastvorljivi aluminijum-hidroksid:
Al2 (SO4)3 + 3(NH4)2S = Al2S3 + 3(NH4)2SO4
Al2S3 + 6H2O ↔ 2Al(OH)3 + 3H2S
Slika 28. Talog aluminijum-hidroksida
47
2. Alkalni hidroksidi (NaOH, KOH) talože beo pihtijast aluminijum-hidroksid, Al(OH)3 :
Al2 (SO4)3 + 6NaOH = 2 Al(OH)3 + 3 Na2SO4
Aluminijum-hidroksid je amfoterno jedinjenje i prema kiselinama se ponaša kao slaba
baza, a prema bazama kao slaba kiselina. Prema tome, rastvara se i u jakim kiselinama, gradeći
odgovarajuće soli i u jakim bazama, gradeći odgovarajuće aluminate.
Rastvaranje Al(OH)3 u kiselinama:
Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O
Rastvaranje u jakim bazama: Al(OH)3 +3NaOH = Al(ONa)3 + 3H2O
Ako se aluminijum-hidroksid napiše kao kiselina H3AlO3:
H3AlO3 + 3NaOH = Na3AlO3 + 3H2O
Aluminijum-hidroksid odnosno aluminijumova kiseloina lako gubi vodu već na sobnoj
temperaturi i prelazi u meta-oblik:
H3AlO3 = HAlO2 + H2O
Rastvaranje aluminijum-hidroksida u višku jake baze vrši se:
HAlO2 + NaOH = NaAlO2 + H2O (natrijum-meta-aluminat)
3. Amonijum-hidroksid, NH4OH, taloži beo pihtijast aluminijum-hidroksid, Al(OH)3:
Al2 (SO4)3 + 6 NH4OH = 2 Al(OH)3 + 3(NH4)2SO4
Aluminijum-hidroksid se ne rastvara u višku slabe baze (amonijum-hidroksid). U
prisustvu organskih kiselina (jabučne, vinske, limunske) ili šećera (glukoza) ne taloži se
aluminijum-hidroksid jer se katjon aluminijuma vezuje u organski kompleks.
4. Natrijum-fosfat, Na2HPO4, taloži beo pihtijast aluminijum-fosfat, AlPO4:
Al2 (SO4)3 + 4 Na2HPO4 = 2 AlPO4 + NaH2PO4 + 3Na2SO4
Slika 29. Talog aluminijum-fosfata
Aluminijum-fosfat se rastvara u mineralnim kiselinama, ali se ne rastvara u sirćetnoj
kiselini, lako se rastvara u alkalnim hidroksidima. [I.Rikovski,1976]
48
5.Tematska jedinica kvalitativna analiza – razdvajanje katjona III
analitičke grupe
U prethodnim odeljcima je izložena opšta teorija o dokazivanju i razdvajanju katjona
treće analitičke grupe. Učenici se u školi detaljnije upoznaju sa pojmovima analitičke hemije u
II razredu srednje škole. Da bi učenici shvatili pojave i usvojili nove osnovne termine iz oblasti
kvalitativne analize treba u obradi nastavnih jedinica slediti postupan redosled u izlaganju
nastavnog sadržaja uz obavezno demonstriranje tih pojava i njihovo logičko objašnjenje.
4.1. Opšte metodičke napomene
Tematska jedinica, kvalitativna hemijska analiza – dokazivanje i razdvajanje katjona treće
analitičke grupe se obrađuje 2 školska časa u II razredu srednje škole. [Sl.glasnik RS,2006]
Broj časova zavisi od vrste škole (gimnazija ili srednja stručna škola), i od nivoa škole
(društveni smer, ekonomska škola).
U okviru nastavne teme potrebno je da učenici usvoje pojmove svrstavanja katjona po
grupama, zajednički reagens, karakteristične reakcije pojedinih katjona.
Izlaganje gradiva se bazira na verbalno-ilustrativnoj metodi uz obavezno izvođenje
demonstracionih ogleda.
Ukoliko postoje uslovi u školi osim izviđenja ogleda od strane nstavnika, potrebno je
omogućiti da i učenici sami izvode oglede
Ukoliko postoji nedostatak hemijske laboratorije ili prostorije u kojoj bi se ogledi mogli
izvoditi, nastavni čas bi se izvodio ilustrativno demonstracionom metodom, pri čemu bi nastavnik
učenicima kroz izlaganje pokazivao prikazane slike, jer bi u tom slučaju učenikova pažnja se
povećala, učenici bi skicirali crteže u svojim radnim sveskamai i sigurno je da će ono što učenici
vide biti znatno trajnje od onoga o čemu samo slušaju.
5.2. Nastavne metode, oblici i sredstva rada
Nastavne metode mogu biti verbalne, demonstraciono – ilustrativne i laboratorijsko –
eksperimentalne. Od verbalnih metoda koristi se razgovor u kome nakon definisanja problema
nastavnik postupno vodi učenike do rešenja problema. Metodom razgovora razvijaju se pravilno i
jednoznačno izražavanje, usvaja hemijska nomenklatura, formiraju pojmovi, utvrđuje stečeno
znanje i stvaranje generalizacije. [M.Sikirica,2003]
Monolog je opravdano koristiti samo u slučaju kad se izlaže novo gradivo i kada se
49
ono želi predstaviti učenicima na sistematičan, pregledan i logičan način, a za kratko vreme.
Monolog karakteriše izraženu nastavnikovu aktivnost i relativno pasivan položaj učenika. U
konkretnom slučaju monolog bi se koristio u objašnjavanju specifičnih reakcija pojedinih
katjona. Najvažnija nastavna metoda koja se koristi za objašnjavanje katjona III analitičke grupe
je demonstraciona.
Demonstracioni ogledi kojima će biti prikazano razdvajanje katjona III analitičke grupe su
jednostavni i svaki učenik ih može izvesti.
Raspored sedenja učenika:
Slika 30. Raspored stolova u učionici prilikom izvođenja demonstracionih ogleda.
Demonstracioni sto treba da bude viši od klupa ili da se tokom ogleda na njega postavi još
jedan manji sto kako bi svi učenici nesmetano mogli da prate demonstracije. Demonstracioni sto
treba da bude udaljen od table oko 1m. Sa njegove leve strane postavlja se sudopera, a sa desne
lap top i projektor.
Takođe je vrlo značajno dobro osvetljenje, a za njegovo postizanje se koristiti sledećim
priborom:
1. demonstracija nastajanja taloga i obojene tečnosti:
50
a) beli zaklon iza tečnosti ili obojenog taloga
b) na crnom zaklonu beli talog ili bela pozadina
2. osvetljenje odozdo
3. osvetljenje sa strane sa reflektorom
Vrlo je značajan izbor boje zaklona. Prilikom kontrastiranja treba se držati sledećih
pravila:
1. Kontrastna površina mora biti mnogo veća nego površina onog dela aparature u kome
se odigrava posmatrana pojava.
2. Efekat za koji se želi postići kontrast mora biti kontrastnim zidom simetrično opkoljen
3. Kontrastni zid mora se nalaziti neposredno iza pribora.
Efekti žarenja-plamenici koji slabo svetle mogu se učiniti dobro vidljivim delimičnim
zamračenjem učionice. [R.Dragić,1973]
Osim ovakve eksperimentalne metode nastavnog tipa u obradi nastavne jedinice mogu se
koristiti i praktični radovi učenika sa dodatne nastave. Sistem učenja koji se na ovakav način
ostvaruje doprinosi dubljem, zrelijem i trajnijem usvajanju znanja, u odnosu na uobičajeno
mehaničko učenje.
Grupni rad je jedan od nastavnih oblika pogodan za obradu nastavne jedinice razdvajanje
katjona III analitičke grupe. Broj učenika u grupi zavisi od broja učenika u odeljenju i kreće se od
4 do 5 učenika.
Nastavna sredstva koja se koriste u obradi ove nastavne jedinice su slike, crteži, šeme, kao
i postojeći laboratorijski pribor (epruvete, erlenmajeri, pipete, levci...).
Pored zapisa u sveskama, učenici treba aktivno da koriste udžbenik, kao jedan od
najvažnijih izvora znanja, jer u njemu logično i pregledno je predstavljeno sve ono što je
potrebno da usvoje za ovu nastavnu jedinicu prema svom uzrastu. Da bi se znanja upotpunila i
trajnije zadržala, potrbno je učenike upututi i na druge izvore znanja: radna sveska, stručni
časopisi, internet i sl. U praksi je potvrđeno da takvi neobavezni načini sticanja znanja pozitivno
utiču na učenike ovog uzrasta, a naročito ako su ilustrovani slikama.
5.3. Struktura i tok časa
Pod strukturom nastavnog časa podrazumeva se unutrašnja povezanost i međusobni odnos
pojedinih programsko-sadržajnih elemenata i njihova vremenska raspoređenost. Prema
programsko sadržajnoj strukturi nastavni čas treba da sadrži sledeće osnovne elemente:
organizaciju nastavnog časa, proveru domaćih zadataka, obnavljanje i utvrđivanje pređenog
51
sadržaja u cilju pripreme učenika za usvajanje novih nastavnih znanja, izlaganje novog gradiva,
sintetizovanja obrađene metodske jedinice i zadavanje domaćeg zadatka.
Kada je reč o vremenskoj strukturi nastavnog časa hemije, prihvaćena je šema: uvodni,
glavni i završni deo časa. Ova podela ne znači nikakvu odvojenost, niti nastavnik treba da
naglašava kada počinje uvodni deo časa, radi se samo o pokušaju objedinjavanja grupe srodnih
informacija u jednu celinu. U nastavku rada prikazan je jedan od mogućih koncepata nastavnih
časova predvišenih za obradu nastavne teme razdvajanje katjona III analitičke grupe.
5.3.1. Blok nastava (dvočas)
I čas
Uvodni deo časa bio bi posvećen ponavljanju nastavnih sadržaja o kvalitativnoj analizi,
podeli katjona na grupe, grupni reagens. Sledi ukratko:
- upoznavanje sa priborom za rad pri čemu nastavnik objašnjava čemu služi svaki
pojedini deo i kako se njime rukuje, pri čemu se svaki deo nazove odgovarajućim
imenom.
- upoznavanje supstanci s kojima će se izvoditi ogled
Već u ovom delu časa aktivnost učenika mora biti značajna. Nastavnik ne treba opisivati
sam korišćen hemijski pribor i primenjene postupke rada, već podesnim pitanjima dovodi učenike
do toga da sami opišu. Pri tome se koriste prethodna učenikova znanja.
U glavnom delu časa nastavnik izvodi demonstracione oglede uz objašnjenja, skiciranja
na tabli, pokazivanja šema. Nastavnik objašnjava reakcije svakog katjona iz III analitičke grupe,
uslove izvođenja reakcija, međusobno delovanje reaktanata, predviđanje toka hemijskih reakcija.
Koraci u izvođenju ogleda su:
- svi bitni delovi pribora moraju biti dovoljno veliki da se vide i iz najveće daljine u
razredu
- potrebno je obratiti pažnju na spoljašnji izgled pribora (da bude čist, ne polomljen,
pravilno postavljen)
- pred učenike se stavljaju supstance
- pre svakog izvođenja ogleda nastavnik obraća pažnju na fizučke osobine, agregatno
stanje, boju i miris supstanci koje će se koristiti u predstojećem ogledu.
- izvođenje reakcije dodavanjem reaktanata pri čemu učenici posmatraju promenu
karakteristične boje
52
- nastavnik obljašnjava bitnost procesa, naglašava šta je dobijeno (talog, rastvor, gas),
boju
- zapisivanje na tabli hemijskih reakcija uz posebno obeležavanje taloga, gasa i
naglašavanje njihove boje i karakteristika dobijenih jedinjenja
- sve analize dobijene ogledom nastavnik odlaže sa strane kako bi učenici imali
mogućnosti da u toku časa posmatraju razlike i sličnosti proizvoda reakcija.
Završni deo časa se koristi za obnavljanje šta je rađeno na času i šta je zaključeno uz
aktivnu upotrebu šema i ispisanih hemijskih reakcija, a sve to potvrđeno pokazivanjem epruveta
u kojima se nalaze analize sa časa i njihovo međusobno upoređivanje (boja, talog-rastvor).
II čas
Uvodni deo časa služi da se učenici podele u grupe od po 4 do 5 učenika i pripreme
laboratorijaki pribor i hemikalije kroz razgovor o izvedenim ogledima na prethodnom času.
Glavni deo časa je posvećen radu grupa učenika u identifikaciji i razdvajanju katjona III
grupe uz nastavnikovu pomoć gde je to neophodno u radu sa paralelnim ogledima.
Prednost laboratorijskog rada učenika:
- pribor za rad je jednostavan i ne zahteva komplikovanu aparaturu i priključke
- svaki od ovih ogleda je za učenika doživljav
- učenici nisu izloženi opasnosti jer se radi sa veoma malim količinama
- učenici posmatraju tok eksperimenta sa male udaljenosti
- svi učenicu u razredu se sistematski i temeljno uvode u hemijsku eksperimentalnu
tehniku
- na eksperiment se troši manje vremena
- izvođenje eksperimenta i proces saznanja su tesno povezani jedan s drugim,
- eksperiment koji učenik sam izvodi upošljava sva čula učenika, pa učenici ne samo da
mogu bolje da zapažaju, nego mogu i da promišljaju i tačno posmatraju,
- ovakvi ogledi daju trajnija znanja učenicima, jer ono što oni ličnim radom i naporom
dokuče mnogo bolje zapamte nego ono štio su samo videli i čuli
- ogledi koje sami učenici izvode aktiviraju ih u punoj meri, jer kada sami rade moraju
dobro paziti na ono što rade
- izazivanje većeg interesovanja učenika, jer kad oni sami izvode ogled, onda radoznalo
očekuju šta će ogledom postići, hoće li im ogled uspeti,
- ako ogled ne uspe, ne deluje negativno na učenika, nego naprotiv, nagone učenike da
ispituju uzroke neuspeha,
53
- učenici se navikavaju na tačnost, savesnost, ozbiljnost, pribranost i opreznost u radu,
stiču sve više samopouzdanja i sigurnosti, postaju objektivniji u ocenjivanju svojih
sposobnosti
- učenisi stiču praktična umenja i navike
- samostalno izvedeni ogledi deluju vaspitno na učenika, jer kod njih razvijaju niz
pozitivnih osobina. [R.Dragić,1973]
Završni deo časa je analiza rada, koji je ogled ostavio najveći utisak i zašto.
U nastavnoj praksi u situaciji kada nema uslova za izvođenje demonstracionih ogleda, ili
da oglede izvode sami učenici, nastavnik može da ilustrativnom metodom prikaže nastavno
gradivo. Ovaj oblik eksperimenta najviše je udaljen od naučnog eksperimenta po načinu
upoznavanja učenika sa bitnošću hemijskih reakcija i uslovima njihovog izvođenja. Ilustrativnom
eksperimentu prethodi upoznavanje učenika sa izučavanom pojavom sa terijske tačke gledišta. U
srednjoj školi konkrerno na dokazivanju katjona III grupe učenici bi u grupama dobili zadatak da
predvide tok hemijske reakcije i istu da napisu u svoji sveskama uz konstataciju građenja taloga,
rastvora...Ispitivanja bi se radila uz nadzor i konsultacije nastavnika,a dobijeni tezultati bi se
upoređivali sa slikama prikazanim u ovom radu.
54
5. Zaključak
Sa kvalitativnom hemijskom analizom učenici se upoznaju u II razredu srednje škole. Ako
se za neku tematsku jedinicu iz hemije sa sigurnošću može tvrditi da se dopada učenicima, da ih
intrigira u pravcu otkrivanja onda je to svakako dokazivanje katjona. To je činjenica koja
olakšava rad nastavniku, ali u isto vreme i obavezuje, jer je potrebno sve te pojave i hemijske
reakcije i objasniti. Jednostavno rečeno, kvalitet znanja učenika mora napredovati sa uzrastom.
Da bi se to ostvarilo, presudna je uloga nastavnika kao predavača, organizatora i motivatora. U
konkretnom slučaju identifikacija i razdvajanje katjona III analitičke grupe, osim uobičajenog
objašnjavanja novih pojmova, nastavnik mora da vodi računa o sledećem:
Mora insistirati na logičnom redosledu uvođenja novih pojmova i na činjenici da su
hemijske promene trenutni proces, jer se nekom od učenika može učiniti da je
celokupan saznajni proces trajao toliko koliko i nastavnikovo izlaganje;
Posebnu pažnju treba usmeriti na adekvatnu interpretaciju pojmova;
Analogija se može koristiti među pojedinim katjonima;
Jednostavnost pri izvođenju ogleda kako bi svaki učenik razumeo pojave i sistematski
sticao znanje iz oblasti analitičke hemije, ali i uvođenje naučnosti u svakodnevnu
nastavu;
U nastavi hemije učenici se upoznaju sa najvažnijim hemijskim pojavama i
zakonitostima. Proces upoznavanja započinje percepcijama na osnovu kojih nastaju predodžbe, a
iz ovih se uopštavanjem bitnih karakteristika formiraju pojmovi. Pojmovi će biti tačni samo onda
ako se oslanjaju na jasne predodžbe, a do jasnih predodžbi se dolazi sistematskim posmatranjem.
Proces upoznavanja je put od posmatranja do apstraktnog mišljenja i primene u praksi. Koliko
god bila živa i interesantna nastavnikova izlaganja, ona nikada neće moći izazvati kod učenika
tako jasne i konkretne predodžbe kao što su one do kojih se dolazi na osnovu stečenog iskustva.
Osim toga, predodžbe, zasnovane na opažanjima su trajnije i duže se zadržavaju u svesti od
predodžbi izazvanih opisom. Percipiranjem predmeta, sa što više čula, njihove se slike sve dublje
urezuju u pamćenje, a predodžba promatranog predmeta biće konkretnija i jasnija. To su razlozi
koji nalažu da se bezuslovno pridržavamo principa očiglednosti nastave jer se na taj način
hemijsko saznanje učenika temelji na solidnim osnovama. [R.Halaši, M.Kesler,1976]
55
6. Literatura: Kaličanin Biljana i Velimirović Dragan, Praktikum iz analitičke hemije za student farmacije,
Medicinski fakultet, Niš, 2007.
Jan Amos Komenski , Velika didaktika, Zavod za udžbenike, Beograd, 1995
Ilija Rikovski, praktikum iz analitičke hemije, Građevinska knjiga, Beograd, 1976.
Milan Sikirica, Metodika nastave hemije, Školska knjiga, Zagreb, 2003.
Josipa Giljanović, Praktikum iz kvalitativne analize,Split,2009.
Roža Halaši, Mirko Kesler, Metodika nastave hemije i demonstracioni ogledi, Naučna knjiga,
Beograd, 1976.
Radojka Dragić, Metodika nastave hemije, Svijetlost, Sarajevo, 1973
S.Rančić, T.Anđelković, Metodika nastave hemije sa metodologijom, PMF, Niš, 2007.
Službeni glasnik RS, prosvetni glasnik, br. 9, Beograd, jul 2006.
Jelkić-Stankov Milena i sar., Semimikro kvalitativna hemijska analiza, praktikum za studente
farmacije, Beograd, 2000.
http//eskola.hfd.hr/
http://sr.wikipedia.org/
https://pavana011.wordpress.com/
http://hemija.me/
56
8.Prilog:
Šema za odvajanje i dokazivanje katjona III analitičke grupe
Al3+, Cr3+, Fe3+, Mn2+, Co2+, Ni2+, Zn2+
+ NH3 + NH4Cl
talog, IIIa podgrupa rastvor,IIIb podgrupa
Fe(OH)3, Al(OH)3, Cr(OH)3
Mn(OH)2 (delimično) i MnO(OH)2 (delimično)
+ NaOH + H2O2
talog rastvor
Fe(OH)3, MnO(OH)2 [Al(OH)4]- CrO4
2-
Konc. HNO3 + H2O2 + NH4Cl +CH3COOH
(čvrst; °t) +Pb(CH3COO)2
Al(OH)3 PbCrO4
rastvor
Fe3+
1. + K4[Fe(CN)6] + PbO2 (konc. HNO3)
Fe4[Fe(CN)6]3 MnO42-
2. + NH4CNS
[Fe(SCN)6]3-
57
Nastavak: rastvor katjona IIIb analitičke grupe
[Co(NH3)6]2+, [Ni(NH3)6]
2+, Mn2+, [Zn(NH3)6]2+
+ (NH4)2S
Talog: CoS, NiS, MnS, ZnS
(ostaviti talog da malo odstoji)
+ razbl. HCl
talog rastvor
CoS, NiS Mn2+, Zn2+
+ razbl. HCl + NaOCl + NaOH
rastvor + H2O2
Co2+ Ni2+ talog rastvor
+ NH 4CNS – čvrst + DH2 MnO(OH)2 [Zn(OH)4]2-
+ amilalkohol + NH3 + HNO3 + CH3COOH + HCl
(konc.)
+ [Co(CNS)4]2 Ni(DH)2 + H2O2 Zn2+ Zn2+
organski sloj rastvor 1. + H2S (gas) 2. + K4[Fe(CN)6]
Mn2+ ZnS Zn2[Fe(CN)6]
+ PbO2 + konc. HNO3
MnO4- 3. + [Hg(CNS)4]
2- + Co2+