Hemiju učimo u školi zato što moramo. Učeći je na način koji najmanje odgovara baš ovoj nauci o Prirodi, ne uviđajući vezu sa životom, mi svi sigurno bar nešto naučimo o njoj: da je dosadna nerazumlјiva nauka o raznim kiselinama, bazama i solima, o oksidima i čitavom nizu drugih hemiskih jedinjenja sa kojima mi u svakodnevnom životu obično nemamo baš nikakve veze. Tako je to skoro u svima školama u svetu. Zato najveći broj onih koji nisu hemičari izbegava sistematski u celom svom životu svaki dodir sa hemijom i ne usuđuje se da se upozna bliže sa njom. Hemija ostaje bauk za većinu, a hemičari čudnjaci, a donekle čak i čarobnjaci i posle svih velikih realnih uspeha poslednjih pedeset godina.

Ova hemija koja je pred nama, pruža se čitaocima da je dragovolјno, bez primoravanja okušaju u ovom obliku, da se pomire sa njom i da je zavole čak. Autor ove knjige — sveta u retorti — pokušao je i uspeo u najvećoj meri da približi hemiju svakom pismenom čoveku. On je najvažnija znanja iz hemije ispričao interesantno, sa puno detalјa i ilustracija, ispleo čitave intrige između raznih materija, izneo na videlo vrlo indiskretno razne njihove intimnosti, otkrio ćudi hemiskih materija koje izgrađuju i živu i mrtvu prirodu na našoj planeti i tako uspeo da čitaoca skoro i protiv njegove volјe duboko uvede u hemiju i da ga čak nauči onako uzgred i hemijskom jeziku. Bez mnogo hemijske gramatike i sintakse doduše, ali ipak u tolikoj meri se tim jezikom može služiti i razumeti najvažnije stvari On je uspeo da hemiju pripitomi i da je prikaže na neškolski način, čime je ona odmah izgubila najveći deo svoje odbojnosti i postala ono što je nauka o zbivanjima između pojedinih materija ne samo u hemijskom laboratorijumu, nego u celoj materijalnoj prirodi.
Da bi hemiju još više približio čoveku i vezao je za svakodnevni život njegov, autor je na svima mestima gde je to prirodno i logično bilo, pokazao postanak i u laboratorijumu i u fabrici raznih hemijskih materija poznatih iz običnog života. Na taj način je on hemijsku nauku dobrim delom postavio usred čovekovog materi jalnog života i uspeo da pokaže da hemija nije nauka izvan života čovekovog, zabava i cilј naučnika, već da je sve u nama i oko nas hemija, večita izmena uslovlјena međusobnim dejstvom materija, počevši od disanja i sagorevanja na vazduhu, do poslednjeg razlaganja složenih materija. On je u ovoj knjizi prikazao osobine i sastav različitih materija prirodnih i onih koje Priroda pre hemičara uopšte nije ni videla, a koje daju baš karakteristiku našem savremenom životu, otkrio nam je izgradnju vrlo čudnih i komplikovanih molekula sazidanih kao kakvi arhitektonski objekti, kao i veze između na oko sasvim različitih materija. Uspeo je da slikovito predstavi sastav materije i atoma uopšte i omogućio nam da dođemo postupno do saznanja kako su prosto i logično, od svega nekoliko vrsta pračestica izgrađena sva materijalna čuda Prirode i hemičara.

Ko bude pročitao ovu knjigu o svetu u hemičarevoj retorti i potrudio se da zapamti najvažnije stvari, videće posle toga materijalni svet i sebe samog sasvim drugim očima. Svaka materija imaće za njega sasvim drugi izgled, a njena spolјna površina neće više biti nepremostiva granica za saznanje njene suštine i unutrašnjeg sastava. Pored toga hemija će mu se prikazati u sasvim drugoj svetlosti, kao nauka o materiji i njenim osobinama, koju svaki savremen čovek treba da poznaje, da bi razumeo svoj život, život sveg materijalnog sveta i mogućnosti koje mu materija pruža.

Prevodioci su sa potpunim razumevanjem, uživlјujući se i u obrađenu materiju i u sam način izlaganja piščev, sa puno uspeha izrazili njegove misli i razmatranja našim jezikom, i učinili pristupačnim u ovom izvrsnom obliku i našem čoveku znanja o materiji.

P. S. Tutundžić

Upravo i ne primećujući, mi smo se obreli u jednoj revoluciji kakvu svet već dve stotine godina, od pronalaska parne mašine, nije doživeo. Hemijska tehnika razbija sve okove koji su, izgleda, bili nametnuti čovečanstvu. Hemičari, kao neki bogovi, po svojoj ćudi rukuju raznim materijama, oni menjaju, iznova stvaraju i popravlјaju ono što je proviđenje propustilo. Pogonski materijal, masti, kaučuk, vlakna postaju u katalizatorskim pećima: monopol prirode je probiven.

Sa nekom naivnom dečjom lјupkošću, koja kao da se sama po sebi razume, mi se mirimo s time, mirno primamo čuda prirode i tražimo još više, sve više: šta je sa veštačkom belančevinom? Kada će doći preparat za podmlađivanje? Zašto nema besplatno bune? Kad ćete najzad praviti zlato? Divlјenje koje se zasniva na nerazumevanju i prostom čuđenju koleba se; ali čak i kada ne bi postojalo nikakvo interesovanje, ipak poštovanje koje se duguje umenju i trudu naših hemičara trebalo bi da nas navede da pokušamo da zagledamo u njihov rad.

Svakako, kažu mi, mi bismo to rado hteli — ali čim otvorimo neku knjigu, u njoj povrve tolike nerazumlјive formule, da se čoveku smrkne pred očima. Ali sad evo ove knjige: Svet u retorti. I kao što se u hemičarevoj retorti razlažu komplikovane materije i svode na svoje proste sastavne delove — tako je i ovde pisac umeo da komplikovani mozaik hemije razmrsi i svede na njegove najprostnje sastavne delove, koje može razumeti svako ko to bude hteo.
Proći ćemo čitavom zgradom hemije, sve do poslednjih cigalјa materije, do molekula i atoma. Upoznaćemo se sa krupnim osnovnim zakonima, a pored njih i sa bezbroj pojedinih činjenica: jer upravo u ovoj beskrajnoj raznolikosti i leži draž a i mogućnosti hemije. Naučićemo da razumemo mnoge stvari kojima smo dosad jedva znali imena; druge opet koje su nam izgledale razumlјive same po sebi učiniće nam se odjednom sumnjive; ponekad ćemo poverovati da ništa ne znamo — ali će se potom sve utoliko lakše objasniti, jer pisac ove knjige poznaje naše slabe strane i on je neprestano iznalazio upoređenja, iznenađujuća ukazivanja i čudne povezanosti, njemu je svako sredstvo bilo dobro samo ako je ono služilo jednom cilјu, naime buđenju razumevanja. U dalјem delu knjige naići ćemo na formule; ali će one dotle izgubiti svoju opasnost, i mi ćemo čak biti i zahvalni piscu za to što smo sasvim uzgredno mogli da naučimo jedan nov jezik, naime jezik hemijskih formula.

Imam još samo jednu molbu. Pisac ništa ne pretpostavlјa, i to je jedan poklon koji nam čini; mi ćemo ga nagraditi za njegov trud na taj način što ćemo i sami uložiti malo truda i unekoliko sarađivati. Onda će se i interesovanje — u to sam siguran — koje se malo čas iz učtivosti nije pretpostavlјalo — sasvim samo od sebe javiti pa time i divlјenje hemiji, toj čudesnoj nauci.

Paul Karlsok

Sadržaj

PREDGOVOR SRPSKOM IZDANJU od P. S. Tutundžića
PREDGOVOR ORIGINALU 0d Paula Karlsona

UVOD
VODA JE NAJBOLjA
RAZNOLIKOST I RED
PREGLED MATERIJA
U početku je bilo delo
Prvi korak
Ni vatra ni ugalј ne mogu goreti
Jedno razočarenje
Kralјevi materija
Razlaganje čoveka
Veliko čudo

ELEMENTI

Naša stara zemlјa
Drugi korak
Pustinjaci
Prijatelј celog sveta
Mostovi prema drugoj obali
Sjajni metali

SMEŠE

Nešto o korisnosti sistematskog rada .
Filtar nam dalјe pomaže

JEDINјENјA

Na vratima hemije
Vrata se otvaraju
Kiseline, baze, soli
Dobijanja iz elemenata
Oksidacija i redukcija

KA UNUTRAŠNјOSTI MATERIJE

ATOMI I MOLEKULI

Jedan filozof ima reč
Hemičar ima reč
Šta je gas?
Tečnosti i čvrsta tela
Zašto se led topi — a voda vri?
Uprošćavanje

ELEMENTI

Otkrivamo jedan sistem
Atomi postaju vidlјivi
Dva nova elementa. Brojimo atome.
V i d i m o a t o m e.
Začarani e l e m e n t i.
Ka unutrašnjosti atoma
Ulazak u nov svet. Kriza i triumf periodnog sistema
SMEŠE
Rđavo — i dobro izmešano!
Putnici nose struju
Svet prenebregnutih dimenzija

JEDINјENјA

Dietil-mezo-ciklo-heksil-benz-tio-karbo-cijanin-jodid
Neorganska jedinjenja
Dve materije — jedno jedinjenje. Put ka čeliku.
Delovanje masa. Jedan novi elemenat?
Jake „slabe“ kiseline. Ka unutrašnjosti molekula.
Organska jedinjenja
Svetske sile.
Sastavne materije živih bića.
Sastav organskih molekula.

SPISAK SLIKA

AZBUČNI PREGLED

HEMIJSKI ELEMENTI (TABLICA)

Voda je najbolja

„Poslednja tri štiha su naša!“ uzviknu mlada žena blistavih očiju i brzo baci tri aduta na sto. „Time smo dobili. Tri štiha od presecanja i rober. Molim te, Kurte. izračunaj, čini mi se da će naš izletnički fond danas dobiti lep prilog“.

Mladi čovek se poslušno saže nad svoj blok i otpoče da sračunava rezultat igre. Dame se zavališe u naslonjače i počeše da razgovaraju o modnoj izložbi u hotelu „Gloria.“

„Kakve su samo materije bile tamo, draga moja“, reče jedna od njih. „Tako nešto meko i lako, takvu raskoš boja još nisam videla. Bila je tamo i jedna halјina za čaj od krep žoržeta — pravi san! Pa onda jedna madonski plava od neke nove materije, čije sam ime opet zaboravila — doktore, vi to morate znati, vi ste hemičar i bavite se materijama.“

Doktor podiže oči sa svoga računa.

„Materije za odela ne spadaju, upravo, u moju oblast“, reče on smešeći se. „Materije s kojima se ja nosim jesu, istina meke, ali su veoma leplјive i nisu vazdušaste, naprotiv. Katran od kamenog uglјa, anilinske boje, lekovi, eto to je moje područje“.

Domaćica podiže ruku čineći se preterano uplašena.

„Strašni ste lјudi vi naučnici“ reče ona. „Čak kad se i mahnete toga da govorite stranim nerazumlјivim rečima, i kad stanete da upotreblјavate obične reči, vi i onda njima mislite na sasvim nešto drugo no obični razumni lјudi. Kome bi, za ime Boga, palo na pamet da pod materijom podrazumeva nešto drugo nego krep saten ili muslin ili gabardin ili ma šta drugo. Ali katran od kamenog uglјa“ i tu u komičnom očajanju zatrese glavom. „I vi možete da izdržite brak sa takvim jednim čovekom?“ zapita ona.

Mlada žena baci samo kratak pogled na svoga muža, pa onda uz tih osmeh klimnu glavom ali ne odgovori.

„Stari je to prigovor da smo mi naučnici nerazumlјivi“, reče mladi hemičar. „I to samo stoga što se mi trudimo da jednom reči označimo samo po jednu stvar. Zamislite samo kako se u običnom govoru postupa s rečima. Uzmimo, na primer, reč „ideja“. Ideja označava neku veliku misao, ali i neko sitno prisećanje, kao i naslućivanje. A kako je sa rečju ideja, tako je i sa mnogim drugim rečima: na primer, sa rečju snaga ili rad, kao i sa rečju „materija“. Mi kažemo za neko odelo da je izrađeno od „dobre materije“ ili da postoji „materija“ za razgovor ili da pesnik ima „materije“ za roman, a govorimo i o materijama sirovina, i o pogonskim materijama i materiji za rad. A kako bi i radila nauka ako ne bi mogla da stvori stalne pojmove? Ona mora da se izjasni za jedno značenje: U našem slučaju za značenje reči „materija“. Materija u hemiji jeste ono iz čega se sastoji neki predmet. Drvene zdele razlikuju se od srebrnih zdela iste veličine i oblika po svojoj materiji, isto kao i jedan bokal od nikla od drugog bo
kala od stakla, zlatni i srebrni novci. Ovo je prost slučaj, jer u osnovi svak zna šta je „materija“, a svakidašnji govor stvorio je samo utoliko pometnju, što se ta reč jednom upotreblјava u uskom značenju kao materija za odelo, a zatim u prenosnom značenju kao materija nekog romana ili nekog razgovora. Jezik je često neku reč tako pretrpao raznim značenjima da je ona postala neupotreblјiva za nauku: niko nas ne bi razumeo ako bi čovek svaki put morao da bira između raznih značenja!“

„Pa ipak je to jedan od glavnih razloga zbog čega je laicima tako težak pristup ka prirodnim naukama“, reče mlada gospođa. „Ako se ja interesujem za prirodne stvari, sada niko ne može od mene tražiti da učim latinski i grčki samo zato da bih mogla da čitam vaše knjige. Pa i kad stvar zatim odista postane interesantna“ — tu ona uzdahnu — „onda u većini slučajeva potpuno nestaje reči i vi govorite samo u brojevima i formulama“.

..Sad baš kazala si „interesujem se“ i „interesantno“. Znaš li upravo šta znače obe te reči?“

Ona ga pogleda začuđeno.

„Prirodno!“ reče ona kratko.

„Ne mislim na našem jeziku, već u njihovom prvobitnom značenju, u latinskom“.

„Ne“, reče ona i zatrese glavom. „Nemam pojma“.

On klimnu glavom.

„Vidiš, ti možeš da upotreblјavaš reči, jer znaš šta one znače u našem jeziku. A možeš tako i strane naučne reči da upotreblјavaš, ma da nisi učila latinski i grčki. Moraš samo da znaš šta one sada znače u nauci. Da bi shvatila šta je sintetički vitamin, tebi nije potrebno da znaš prvobitno značenje grčke i latinske strane reči, već samo kakvo naučno značenje imaju reči, dakle koje predmete i radnje one označavaju“.

„Uf! Pa to je čitavo predavanje!“ reče domaćin jeknuvši. „Kuda nas samo može da odvede razgovor za bridžom! Ja sam za to da zalijemo toliku suvu učenost. Imate li još „materije“, doktore?“ upita on smejući se.

„Ne, hvala. Ja ne bih više pio. Ali bih vam bio veoma zahvalan, ako bih mogao dobiti čašu vode“.

Čaša vode je donesena i doktor je na dušak ispi.

„Ah! divno!“ reče on odahnuvši. „Hydor men ariston! govorili su stari Grci: Voda je najbolјa!“

„A, hvala, voda! To nije baš lјubazan sud o našem boulu“.

„Pa ipak ima mnogo tačnosti u toj izreci!“ reče doktor. „Bez vode ne bi bilјe raslo, bez vode ne bismo mogli živeti. Mi pijemo vodu i kuvamo s vodom. Umivamo se vodom, kupamo se u njoj, plivamo, veslamo i jedrimo. Izvori, potoci, rečice i reke, ribnjaci, jezera, mora i okeani, kiša, sneg, grad i led — sve je voda. Ona ulepšava prirodu i održava život, spaja kontinente i oplođava pustinje, »uri i šumi, osvežava i raduje. Kao čudan oblak ide preko plavog neba, kao kiša pada dole, osvežava ožednelu prirodu, pada u more, odakle se opet isparava u nebo — hovu tajnu. Tales je gledao delovanja vode, gledao je kako izvire iz zemlјe i opet u nju ponire. Gledao je kako nosi lađe i kako iskonskom snagom uništava mala lјudska dela. Osećao ju je u vazduhu i nalazio je u živim bićima. Gledao je kako zemlјa ozeleni kad prodre voda u nju, pa je smelo uopštavajući učio: „Sve je voda! Beskrajno obilјe pojava, stvari i bića nije ništa drugo do voda. Voda je pramaterija sveta, ona je u isti mah pramaterija i princip, sve što postoji jeste voda i postalo je od vode“.

Danas se prešlo preko toga što je Tales učio. Uskoro već posle njega došli su drugi koji su našli da je on isuviše smeo, isuviše jednostran. Usvojili su više materija, više „elemenata“, ali je voda uvek bila među njima. I danas, više od dve hilјade godina docnije, jedan mislilac uči da je led materija od koje je svet stvoren, pa je stvorio svoju „nauku o svetskom ledu“, koja se još u naučnoj borbi bori za svoje mesto. A šta je drugo led do voda?“

„Je li to sad hemija?“ upita domaćica koja je začuđeno slušala.

„Pa, upravo i nije hemija ili bar samo majušni delić iz te oblasti. Hemija se interesuje za materijalni sastav sveta :utoliko je već stari Tales bio hemičar. Ali današnji hemičar ne stoji više naborana čela na morskoj obali, duboko razmišlјajući o mogućnom sastavu sveta. On stoji u laboratoriji u belom ogrtaču, sa aparatima pred sobom a beležnikom i olovkom pored sebe — i ispituje samu prirodu o njenom sastavu. Pri ovom ispitivanju ne ide uvek sve glatko. Veliki Kant je jedanput rekao: „Razum mora ići prirodi sa svojim principima u jednoj ruci i sa eksperimentom, koji je razum izmislio prema tim principima, u drugoj ruci, i to da bude od prirode poučen, ali ne kao neki đak koji sve prima što god mu učitelј kaže, već kao postavlјeni sudija, koji prisilјava svedoke da mu odgovore na pitanja, koja im postavlјa“. Dakle, hemičar prisilјava svedokinju „prirodu“ često kao optuženu, on postupa kao sudija svete inkvizicije, naime ono što mu optužena neće svojevolјno da kaže, to joj on iznuđuje „polugama i zavrtnjima“. I tako doznaje ono što želi da zna, doznaje kakve su tajne skrivene u unutrašnjosti materije. On razlaže materiju do u najsitnije deliće, razbija najčvršće spojeve, proteruje deliće kroz cevi, sabija ih i opet razdvaja. I kad oni stanu da ječe i da se opiru, on onda stoji otvorenih očiju tu i izvlači zaklјučke iz njihova ponašanja“.

„Vi govorite o tajnama materije“, reče domaćin. „Moram da priznam da ja tu ne mogu ništa da razumem. Šta ima tajanstvenog u jednom zlatnom prstenu ili u ovom ovde šećeru?“

„E sad, „tajanstveno“ možda i nije pravi izraz. Ali ako je to tako, kao što je učio Tales i svi stari filozofi posle njega, da je sve u svetu samo pojava, samo izraz jedne pramaterije ili više njih, ako je, dakle, materija jednog prstena ili jednog suda dejstvo pramaterija — tada se ipak javlјaju mnoga pitanja, tada je u sam po sebi razumlјiv, jasan svet opiplјivih stvari iznenada stupio jedan problem. Tu sad počinje traženje onog skrivenog što se krije iza pojedine materije. A time se podiže neobjašnjivo, zagonetno i tajanstveno. Vidite, istraživači nasleđivanja danas prkušavaju da pokažu, kako se nasledni činioci kod roditelјa ponova vraćaju u deci, kako roditelјi i preci određuju i izazivaju u saradnji biće jednog čoveka. Pri našim materijama možemo da postavimo slično pitanje: ako dve ili tri pramaterije čine čitav svet, onda se i materijdlne različnosti stvari moraju dati objasniti zajedničkim delovanjem tih pramaterija. Onako kao što se bolesnička predispozicija kod jednog deteta daje objasnit
i zajedničkim delovanjem predispozicija kod predaka“.

Mlada žena prekide svoga muža živim pokretom ruke i reče:

„Molim, jedan praktičan primer“.

Doktor pogleda malo nesigurno svoju ženu, pa reče:

„Kad se pomeša plavo i žuto, postaje zeleno. Plavo i žuto dejstvuju, dakle, zajedno tako da postaje zeleno. Tako se mešanjem nekoliko osnovnih boja može da postigne beskrajno obilјe boja, koje se na svetu javlјaju. Prenesimo to na same materije: stara nauka o različitim pramaterijama zamišlјala je postupak mešanja materija da je istovetan sa postupkom mešanja boja: pramaterija jedan pomešana sa pramaterijom dva daje treću materiju, onako kao što plavo pomešano sa žutim daje treću boju, zelenu. I tako se zamišlјalo da je obilјe raznih materija postalo putem raznih mogućnosti mešanja. Empedokle (živeo je u petom stoleću pre Hrista u Donjoj Italiji) tvorac nauke o četiri elementa: vatri, vodi, vazduhu i zemlјi, zamišlјao je, na primer, da su kosti životinja i lјudi sastavlјene iz četiri dela vatre, dva dela zemlјe, jednog dela vazduha i jednog dela vode; žile, pak, iz dva dela vode, jednog dela vatre i jednog dela zemlјe. Sve je to, prirodno, vrlo nejasno i vrlo fantastično, ali nam pokazuje da je pitanje o zajedničkom delovanju pramaterija vrlo interesantno i da se iza njega — recimo to mirno — mnogo tajanstvenog skriva“.

„Dakle, moram reći da je to sasvim lepo, samo je bez svrhe i uzaludno, zar ne? Ispitivati u dokolici kad čovek ima slobodnog vremena, iz puke radoznalosti, iz kakvih se pramaterija sastoje materije — zašto da ne? Ali zabrati to kao životno zanimanje, kao poziv, — ne, to mi ne ide u glavu“. Domaćin zabrinuto zatrese glavom kao da je time hteo reći, šta još ne pada lјudima na pamet! „Konstatovati iz čega se sastoje materije — ah, Gospode Bože!“

Mladi doktor se živo nagnu napred.

„Postoje mnoge materije koje imaju vrlo važna svojstva po nas lјude“, reče on ozbilјno. „Kao sirovine i materijal. Materije koje su nam potrebne za ishranu, kojima se odevamo, od kojih gradimo svoje kuće i mašine. Jedne materije služe za jelo, druge su čvrste, ili elastične ili tvrde, ili sprovode elektricitet, daju se kovati, liti i tako dalјe. Ako su sve ove materije sastavlјene iz pramaterija, onda su te za nas tako važne osobine ipak i delovanja tih pramaterija. Mnoge su od tih materija vrlo retke. Ipak ako znamo iz čega se sastoje materije, kako se dolazi do ovih osobina sirovina i materijala, onda ćemo sigurno naći puta da taj nedostatak popunimo. Kada bi zelena boja za bojenje bila retka u svetu, tada bi nam pomoglo naše znanje da plavo i žuto zajedno daju zeleno, te da veštački napravimo zelenu boju“.

Domaćin klimnu zadovolјno glavom. To je bilo gledište koje je trebalo uzeti u obzir.

„Samo, mi se, prirodno, ne možemo ograničiti na materije važne po nas“, nastavi doktor. „Mi moramo da znamo zakone po kojima je svet materija uopšte izgrađen, prema kojima se obrazuju sve materije, važne kao i nevažne. Tek tada možemo primeniti ove zakone da bismo postigli praktične uspehe“.

Domaćin se smeškao.

„Staro pitanje da li je potrebna čista teoretska nauka, zar ne?“ reče on.

„Da!“ odgovori živo doktor. „Potrebna je, to se ne može dovolјno često reći: ona je najvažnija. Vidite, ja sam industrijski hemičar, moj zadatak je potpuno praktičan — u postavlјanju cilјa. Ali šta mi koriste sve praktične želјe i cilјevi, kad mi teorija ne daje sredstava i način za njihovo postizanje? Šta mislite, koliko hemičara sede kod nas u fabričnim laboratorijama i po izgledu vrše najnekorisnije opite, ako se ima u vidu samo praktično gledište. Ali verujete li vi da bi jedan tehničar pre stotinu godina mogao da stvori plan da pronađe jedan eksplozivni motor? Da bi sesamo pametno moglo doći na misao o takvom jednom motoru bilo je potrebno da čisto teoretsko istraživanje iznađe zakone o ponašanju gasova, bez ikakvog praktičnog cilјa, pa može biti ne razmišlјajući o mogućnosti da bi pri tom nekad moglo i nešto praktično da ispadne. A danas? Pitajte fizičara kakav su tehnički značaj dobili ovi zakoni o gasu, kakvu ulogu igraju oni u tehnici i primenjenoj nauci. Mogao bi da vam čitavu nedelјu drži predavanje o tome“.

„Dobro — de — priznajem da sam pobeđen. Uviđam da nije samo teorijski od koristi ispitivati sastav materija

— uostalom, ja nisam takva neznalica da ne uviđam vrednost teorijskog istraživanja po sebi; samo, u vremenima kao što je naše moraju da preovlađuju praktična gledišta, zar ne? Dakle: Ispitivanje sastava materija je i praktično od najveće važnosti. Priznajem. Ali, molim, na koji način radite tako nešto?“

„Sva prirodna nauka dolazi do svojih saznanja posmatranjem i eksperimentom. Na prvo mesto dolazi tačno posmatranje prirode. Na drugom mestu stoji eksperimenat, a to znači proučavanje određenih pojava pod izabranim i stalno obnavlјanim uslovima. Specijalno hemija koja želi da ispituje sastav materija, ima za to dve naročite mogućnosti: ona najpre razlaže materije da bi saznala sastavne delove, a zatim, obrnuto, iz dobivenih sastavnih delova opet sastavlјa prvobitne materije, da bi tako u neku ruku imala kontrolu. Analiza i sinteza — razlaganje i spajanje

— to su dva načina kojima hemija prodire u tajnu materija.

Ali je presudno to da je svaka materija kao neka ličnost sa određenim odnosno sa takvim osobinama koje se mogu odrediti. Zamislite da ste u nekom društvu naišli na jednog nepoznatog čoveka o kome želite da stvorite svoj sud. Vi, na primer, primećujete da je taj čovek prema mladim damama sušta lјubaznost, a prema starijim hladan i upravo samo još učtiv. Dalјe, da se tiska uz lјude koji su od uticaja, a izbegava one od kojih ništa ne očekuje. Na osnovu svojih zapažanja vi ste već stvorili sebi određenu sliku o njegovom karakteru i njegovoj ličnosti. Naime, iz njegovog ponašanja vi zaklјučujete i o njegovoj ličnosti. Reč „reagovati“ primenjuje se i na lјudsko ponašanje: jedan čovek reaguje uopšte prema svom temperamentu i svojoj prirodi. Vi sad hoćete da zaokruglite i učvrstite sliku ovog čoveka. Vi ga pozivate k sebi, a istovremeno pozivate i lјude koje ste pažlјivo odabrali za ovu svrhu. Na primer, jednog gospodina vrlo neupadlјive spolјašnosti ali koji je upravo u oblasti interesovanja vašeg objekta posmatranja vodeća ličnost. Vi, dakle, onog vašeg čoveka podvrgavate jednom eksperimentu: uslove pod kojima će on reagirati vi odabirate po jednom određenom planu. Ele, vaš objekt studiranja se pojavlјuje i ponaša kao što ste i očekivali. Onog gospodina koji ima neupadlјiv izgled on zanemaruje sve dok iz nekoliko vaših vešto ubačenih reči ne dozna s kim ima posla i tada on prema tom „neupadlјivom1* gospodinu postaje neobično lјubazan. Vaš eksperimenat je uspeo. Vi sada tačno znate šta da mislite o tome čoveku.

I kod naših materija stvar stoji tačno isto tako. Ima materija koje izbegavaju jedna drugu, a ima ih i takvih koje se međusobno privlače. Vi hoćete da doznate( kakve je vrste neka materija na koju ste baš sada naišli. Najpre posmatrate njeno ponašanje prema drugim materijama: vidite, na primer, da ona pokazuje naročitu sklonost prema nekoj određenoj grupi metala. Sad je podvrgavate jednom eksperimentu, dovodite u vezu sa raznim metalima iz ove grupe i onda možete sasvim tačno iz njenog ponašanja i reakcija da izvučete zaklјučke i u pogledu njenih osobina“.

„Ja zamišlјam da sve to mora da je strahovito teško“, reče domaćica, „naročito ako je reč o nekom dobro vaspitanom čoveku. Ja bar ne mogu da zamislim da bi neko iz moga ponašanja — tako ste kazali — mogao da izvuče ma kakve zaklјučke u pogledu moga karaktera i moje ličnosti“.

„Svakako ne, draga moja“, reče joj domaćin utešno, ne menjajući izraz lica. „Ali recite, doktore, kako nalazite te same pramaterije? Kako ćete, na primer, uTvrditi da li je ovo zlato u mom prstenu i šećer u šolјi pramaterija ili ne?“

„Pramaterije deluju zajednički da bi obrazovale druge materije, zar ne? Prema tome ono što nije pramaterija, mora da je sastavlјeno, mora da se sastoji iz pramaterija, elemenata. Ali ono što je sastavlјeno, mora da je mogućno i rastaviti u njegove sastavne delove. Prema tome možemo i obrnuto da zaklјučimo: ono što se daje razložiti i rastaviti u svoje sastavne delove, to ne može biti pramaterija niti elemenat“.

„Da, ali ja prsten ipak mogu ovde Da isitnim koliko god hoću. Šećer mogu da samelјem, —da li to znači da zlato i šećer nisu elementi?“

„Morate dobro da promislite!*1 reče doktor ubedlјivo. „Vi ste istucali prsten — za koji ćemo pretpostaviti da se sastoji iz čistog zlata, a u stvari tu se nalaze i drugi sastavni delovi, jer je čisto zlato isuviše meko. Vi ste isekli prsten, isitnili delove, izmleli ih, dok najzad nije ostao samo prah — kakav je to prah?“

„Razume se — zlatan prah“.

„Dabogme, a zlatan prah je najzad takođe zlato, zar ne? Vaša materija je, dakle, ipak ostala zlato. Ali mi smo kazali da se jedna složena materija sastoji iz pramaterija koje zajedničkim delovanjem proizvode onu materiju i njene osobine. Dakle, dokle god postoji prvobitna materija, dokle god još imate zlato niste razložili vašu materiju. Jer ako je doista razložite u njene sastavne delove, onda ćete dobiti sastavne delove te materije. Da uzmemo šećer kao drugi primer. Ako ga razložimo dobićemo materije koje čine šećer, ali ne više i šećer. To je ipak jasno: dokle god postoji šećer, vi ga niste razložili — u hemijskom smislu. A kad ga razložite, onda više ne može biti šećera, već samo još materija koje sačinjavaju šećer. Uostalom, vi možete svaku materiju da isitnite i samelјete, ali ipak nećete ništa drugo dobiti već opet onu materiju. Ali usitnjavanje i mlevenje su ipak vrlo grube mehaničke mere za razlaganje neke materije. Ima mnogo bolјih sredstava, kao na primer jako zagrevanje ili prelivanje nagrizajućim kiselinama ili izlaganje jakoj električnoj struji. Vi morate da uzmete u obzir i ove mogućnosti ako hoćete da doznate da li je vaša materija složena ili je pramaterija, elemenat“.

„A ako se materija i onda ne razloži, ako i dalјe ostane zlato?“

„Tada, ako ste stvarno isprobali sve mogućnosti, tada možete reći: koliko ja znam, ova materija se ne može razložiti. Ona je, dakle, elemenat. Mi danas svakako imamo zgodnijih i sigurnijih sredstava da utvrdimo da li je neka materija elemenat ili nije. Ali do pre kratkog vremena pojam elementa bio je stvarno čisto empirijski pojam, a to znači da se nikada nije moglo sa apsolutnom sigurnošću tvrditi da je neka određena materija elemenat, već uvek samo sa velikom verovatnošću”.

„Da li je sad šećer elemenat ili nije?“ upita domaćica koja je želela da najzad čuje nešto pozitivno.

„Mogao bih da vam pokažem nešto iz čega biste vi sami mogli zaklјučiti da li je šećer elemenat ili složena materija“, odgovori doktor. „Možda imate u svojoj kuhinji neki stari lončić za kafu. Istina strašno će zaudarati, ali ćete ipak videti nešto lepo“.

Domaćica načini lice kao da u to ne veruje, ali je njen suprug bio rešen da ne propusti tako nešto. Odoše, dakle, u kuhinju i radoznalo gledahu kako doktor sasu malo šećera u lončić za kafu, pa ga onda stavi na plamen gasa.

I doista je strašno zaudaralo, tako da je bilo potrebno dobro provetriti da bi se iz stana uklonile posledice ovog hemijskog eksperimenta. Ali su svi sa zaprepašćenjem gledali u lončić u kome se sada umesto belog šećera nalazila gomilica sjajnog crnog uglјena.

„Pa to je odista uglјen?“ reče domaćin iznenađeno. „Kako je to mogućno?“

„Šećer se sastoji iz uglјa i vode“, stade da objašnjava hemičar, stavlјajući lončić opet na ognjište. „Toplota je isterala vodu, a uglјenik je ostao — tako se to može uprošćeno objasniti. Šećer je spoj, jedinjenje, kako to mi hemičari kažemo. Tesna zajednica uglјenika i vode, koju smo sad rasturili“.

„Čudnovato! A šta će se desiti ako na ovaj ugalј opet sipamo vodu?“

„Baš ništa. Vidite, voda i ugalј nemaju nikakvog međusobnog uticaja. Komadići uglјa leže u vodi. Tu smešu vi sad možete da kuvate ili ma šta s njom da radite, ali nikad više nećemo iz uglјa i vode opet dobiti šećer. To samo može bilјka. Vi, dakle, vidite: Šećer je jedinjenje, a to što se sad nalazi u loncu, to je smeša. Smeše možete odvajati u najvećem broju slučajeva pomoću sasvim prostih sredstava. Vodu možete da odlijete ili da izvadite komadiće uglјena. Ima i drugih smeša koje su mnogo finije. Razdvajanje kod njih je teže. Ako ste, na primer, skuvali lončić vaše izvrsne kafe“, reče on obraćajući se domaćici, „onda sipate kafu kroz sito u šolјu. Skuvana kafa je smeša, čvrsti delići kafe plivaju po tečnosti. Sito zadržava čvrste deliće a bistra tečnost otiče u šolјu, smešu ste razdvojili pomoću sita. Ali ako ste dobro pomešali fino izmleven sumpor i gvozdeni prah, onda više ne možete da izdvojite sastavne delove ni odabiranjem ni sitom. Postoje i druga sredstva“.

„Mogu da zamislim“, reče ponosito domaćin. „To razdvajanje vrši se pomoću magneta koji privlači gvožđe ali ne i sumpor“.

„Odlično! Takođe i osobina rastvaranja služi za takvo rastavljanje. Sumpor se rastvara u uglјen-disulfidu, a gvožđe ne. Ali i ta sredstva nisu dovolјna ako pred sobom imamo doista sasvim fine smeše. Hemijski čistu vodu ne možemo dugo piti, jer je onda otrovna. Dakle, i naša pijaća voda je smeša. Da bi se sastavni delovi ove smeše rastavili potrebni su jači uticaji: voda se destiluje, to jest kuva se, pusti da ispari a zatim se opet rashladi para koja se odvodi kroz jednu staklenu cev. Tom prilikom strane materije rastvorene u vodi zaostanu pa se dobije hemijski čista voda“.

„Vrlo interesantno“, reče domaćica i malo zamišlјeno pogleda u svoj lončić za kafu. „A iz kakvih se smeša sastoji zemlјa i sve materije — kako vi kažete — uopšte sve što nas okružava?“

„Iz smeša i jedinjenja, kao i iz elemenata, koji se nalaze bilo jedni pored drugih, bilo izmešani međusobno ili sa jedinjenjima i smešama“.

„Ali vi ipak ne možete da ispitate sve materije na svetu da li se one mogu razložiti“, reče domaćin. „To bi bio jedan nemogućan zadatak“.

„Vi zaboravlјate da se mi danas već možemo osloniti na četiristogodišnje iskustvo. Ali tu još nešto igra ulogu: beskrajno obilјe materija, koje nam pruža priroda tako je raznovrsno da bismo ubrzo izgubili svaki pregled. Prvo, dakle, moramo uneti reda u tu raznolikost. Moramo pokušati da jednake grupe prikupimo, zatim moramo da u tim grupama obrazujemo nove podgrupe i da tako postepeno haos utisaka učinimo preglednim i pristupačnim. U okviru tih grupa i podgrupa daju se potom često već iznaći zakoni koji uprošćuju stvar. Mi već danas poznajemo ogroman broj materija, poznajemo elemente koji ih sastavlјaju, a znamo i zakone po kojima su sastavlјene, pa bismo doista s Faustovim famulusom mogli reći da smo „divota daleko“ doterali, kad ne bismo znali da je put razvoja koji još pred nama leži beskrajan, pun teškoća i lepota, pun mogućnosti i nada, pun pobeda i poraza. A sve to bilo je mogućno zato što je pre dve i po hilјade godina jedan čovek imao smelosti da kaže: „Ovo što vi ovde vidite oko sebe, voda i zemlјa, drveće i životinje, rude i sve ostale materije, sve je to manifestacija jednog dublјeg bića. Sve je to samo voda“. Tales se prevario u odgovoru, a morao se i prevariti, jer nismo uzalud utrošili dve i po hilјade godina da doznamo koliko se on prevario. Ali postavlјanje pitanja, a u tome i jeste stvar, bilo je tačno. A u nauci je mnogo važnije postaviti nova tačna pitanja nego nalaziti nove odgovore na stara pitanja“.

Tu doktor odjednom opet postade svestan svoje okoline, pa se malo zbunjeno osvrte oko sebe. Domaćin je imao ozbilјno lice, po njemu se videlo, da su ove misli u njemu i dalјe radile. Ali domaćica je stojala pored ognjišta i gledala u lončić od kafe u kome se od uglјa i vode nije opet hteo da napravi šećer. „Lončić bi upravo još mogao dobro da se upotreblјava“, mislila je ona.

Smeše

Nešto o korisnosti sistematskog rada

Neka tajanstvena snaga leži u vezi našeg duha koji logički radi i prirodnih pojava. Izgleda kao da stvarno pod logičnom lupom priroda pokazuje svoj oblik i zakon, kao da naša misao može da se približi čak i prirodnim tajnama. To je zagonetka i ostaje zagonetkom, kao i mogućnost primene matematičkih formula i pravila na prirodu. Ali mi ovde nećemo govoriti o ovoj zagoneci, već o jednom dejstvu ove čudne sile, o korisnosti sistematizacije. Mi vršimo podelu materija — a to smo često nagovestili kao cilј ovog prvog dela naše knjige — pa smo dosad, iako to nismo glasno priznali, pomoću stolećima prikuplјanih saznanja u hemiji, pipajući prodrli u zbrku materija, naučili smo da razdvajamo velike grupe elemenata, smeša i jedinjenja, zatim smo dalјe naučili da među elementima opet obrazujemo razne grupe prema raznim osobinama.

Da li to upravo mora tako biti? upitaće možda filozof. Da li ima nekog razloga za to što mi samo nalazimo elemente, smeše i jedinjenja? Ili je to prosto jedna činjenica koju imamo da primimo i koja je postala slučajno sa nekog višeg stanovišta obrazloženog nekim zakonom, dakle ne neminovno zbog nekih razloga? Ovo jamačno vrlo interesantno pitanje nećemo ovde dalјe raspravlјati, nas kod njega interesuje samo to da li mi, ako je to samo jedna činjenica, ikada možemo biti sigurni da nećemo naći još i druge mogućnosti obrazovanja materije. A takvu izvesnost može nam dati sistematika, u tome i leži njena ogromna snaga kao i korist koju ona pruža. No, prirodne nauke baš stoga što su nauke sa činjenicama retko pružaju priliku za jednu tako iscrpnu sistematiku, pa ipak upravo stoga moramo iskoristiti retku priliku gde god nam se ona pruži, a to je prilikom podele smeša.

Svakako da bi to bio beznadežan pokušaj hteti prema njihovom svojstvu grupisati mogućnosti u kojima se devedeset dva elementa među sobom i sa mnogim stotinama hilјada jedinjenja mešaju i tako iscrpsti mogućnosti. Stvar moramo uprostiti, i ako u ovo šareno obilјe hoćemo da unesemo izvesno sistematsko grupisanje, onda moramo pre svega da radimo sa manje elemenata nego sa devedeset dva i sa mnogo stotina hilјada jedinjenja. A to može da bude ako se setimo da su sve materije, pa bilo da su one elementi ili jedinjenja, — čvrste, tečne ili gasovite pod normalnim uslovima. Čvrsto stanje, tečno stanje, gasovito stanje — to su samo tri mogućnosti u kojima se materije mogu javiti, to su, dakle, za naš pokušaj samo tri jedinice. Mi ne možemo tvrditi da sva tri oblika stvarno iscrplјuju sve mogućnosti, iskustvo nas tu uvek može bolјem naučiti. Ali mi možemo, pretpostavivši sve tri mogućnosti kao jedine — a to je rezultat dosadašnjeg iskustva — sada da iz njih izvedemo sve mogućne smeše, a metoda po kojoj to možemo da uradimo jeste metoda kombinacije. Onako kao što se otprilike na teniskom ili šahovskom turniru postavlјa pravilo: svako mora sa svakim igrati — i mi onda tačno znamo da su stvarno do kraja iscrpene sve mogućnosti zajedničke igre.

Dakle, svako sa svakim — tako možemo ukratko da označimo pravilo kombinacije.

Počnimo sa jednom smešom koju već poznajemo. Sa vazduhom. Vazduh je smeša kiseonika, azota i još nekoliko gasovitih primesa, kao što su plemeniti gasovi, vodonik, uglјen-dioksid itd., Gasovite primese — to nam već pokazuje da ovde imamo posla sa smešom u kojoj su oba dela — ako se ograničimo na azot i kiseonik kao najvažnije — gasovi.

Ako dve tečnosti sipamo jednu u drugu, onda takođe postaje smeša. Ovde svakako mogu da nastanu dve različite mogućnosti. Dva gasa se uvek potpuno mešaju među sobom a dve tečnosti ne uvek. Tako je zejtin svakako tečnost, a i voda je to, ali se zejtin i voda ne mešaju. Zejtin obrazuje naprotiv — setimo se sipanja zejtina na talase! — jedan kompaktan sloj na površini vode. Ali može biti i to da druga tečnost ne obrazuje jednu kompaktnu površinu na drugoj, već da, istina, prodre u nju ali da se ipak i pored toga ne pomeša s njom. Druga tečnost onda obrazuje ploveće kapi po vodi: tako je mleko smeša u kojoj u jednoj vodnjikastoj tečnosti plivaju tečne masne kapi. Takva jedna naročita smeša naziva se emulzijom.

I najzad prilikom mešanja dva čvrsta tela postaje jedna čvrsta smeša, kod koje opet postoje dve mogućnosti. Ako, na primer, pomešam šećer i so, onda se pojedina zrnca soli stalno nalaze pored pojedinih zrnaca šećera, šećer i so su se tako izmešali da je jedva mogućno razdvojiti ih. Ali ako rastopim dva metala, pa ih pomešam u tom tečnom stanju i ostavimo da se tako stvrdnu, onda su obe materije potpuno prodrle jedna u drugu, novo čvrsto telo nazivamo legurom, vezivanje u smeši je još mnogo tešnje,, pa možda i tako tesno, da više uopšte ne možemo govoriti o smeši već o jedinjenju.

Sa ove tri smeše, koje možemo karakterisati kao gasovitu, tečnu i čvrstu, broj mogućnosti, prirodno, još nije iscrpen i mi moramo dalјe da kombinujemo. Šta postaje, na primer, kad jednu čvrstu materiju pomešamo sa tečnom?

Očigledno je i ne moramo da se trudimo oko opažanja ili eksperimenta da ovde postoje dve mogućnosti: naime, ili se manja količina neke čvrste materije pomeša sa većom količinom neke tečne materije1 ili se jedna tečna materija pomeša sa većom količinom čvrste. Čitava grupa smeša naziva se i dispersnim sistemom, pa se tada govori o dispersnom sredstvu u koji se meša neka materija, kao i o dispersnoj fazi koja se meša u neko dispersno sredstvo.

Ako sada pomešamo jednu tečnu fazu u neko čvrsto sredstvo, onda dobijamo jednu smešu za koju nam kao primer može otprilike poslužiti vlažan pesak. Ako, obrnuto, pomešamo jednu čvrstu fazu u jedno tečno sredstvo, onda mi i za ovo znamo jedan odgovarajući primer, naime mulјevitu vodu. Ali ova druga vrsta smeše nalazi se i inače vrlo često u hemiji pa se kod nje govori o suspenzijama, na primer, kad je jedna čvrsta materija tako sitno razdelјena u nekoj tečnosti da se čvrsti delići materije ne skuplјaju na dnu, već neko vreme lebde u tečnosti.

Isto onako kao što čvrste faze mogu da pomešam u tečnu sredinu, mogu i čvrste faze da razdelim u gasovita sredstva. Ta smeša je veoma poznata u svakidašnjem životu. Kao primer za ovo služi dim čiji čvrsti delići čađi u sitno rastavlјenom stanju lebde u vazduhu. Ali i vazduh, naročito u gradovima, pretstavlјa jednu takvu smešu. Kad sunčani zrak padne u sobu kroz prozor onda jasno vidimo malene čestice prašine koje lebde u vazduhu. Koliko je teško udalјiti takve čvrste fazne deliće iz sredstva znamo po naporima, koje tehnika — na žalost još uvek s malo uspeha — čini da vazduh oslobodi od prašine. I ovde je mogućan obrnut slučaj: jedna gasovita faza može da bude razdelјena u nekom čvrstom sredstvu, tako, na primer, kod nekih minerala nailazimo na gasove u unutrašnjosti čvrste materije.

Treća mogućnost kombinovanja jeste raspodela gasovite faze u tečno sredstvo: najpoznatiji primer takve jedne smeše jeste pena. Obrnut slučaj: tečna faza u gasovitom sredstvu isto tako je poznat, ovu smešu smo već jedanput pomenuli; to je magla: sitne tečne kapi lebde u vazduhu, kao što u dimu vrlo sitni čvrsti delići lebde u vazduhu.

„Dakle, gospodo, stvar sa sistematskom podelom smeša sasvim lepo stoji,“ uze reč naš hemičar. „Ali ta podela je još dosta gruba. Moramo pokušati da dublјe prodremo u razlike između pojedinih smeša“.

Mi smo upravo sa postignutim rezultatima bili već vrlo zadovolјni i nismo znali kako bismo ovim putem mogli ići dalјe.

„E, pa mi smo već učili da ima raznih mogućnosti za razdvajanje smeša“, nastavi hemičar. „Jedna od tih metoda je sito. Kad domaćica u kuhinji hoće da razdvoji smešu vode i povrća, ona onda uzme sito, kroz koje prođe voda a povrće zaostane. To je vrlo prosto, a isto tako je prosto i objašnjenje za ovaj slučaj: Rupe na situ su tako male da čvrsti delići povrća zastanu, dok sitni delići tečnosti nesmetano prolaze. Prema istom načelu i u tehnici se odvajaju materije razne veličine, kao, na primer, smeša komada uglјa razne veličine. To dokazuje da, naravno, nije potrebno da se smeša sastoji iz neke tečnosti i neke čvrste materije, i dve čvrste materije mogu se odvojiti prosejavanjem, ako se delići obe materije razlikuju po veličini“.

„Isti slučaj imamo i kod ceđenja kafe“, rekoh ja. „Čvrsti delići kafe zaostaju a tečnost protiče.“

„Tačno. Samo su delići kafe mnogo manji, tako da se sita moraju praviti tako da budu veoma gusta. Sita za kafu su veoma gusta, ali join gušći su filtri; voda otiče kroz pore filtarske hartije, a delići zaostaju, Šta igra pri ovome glavnu ulogu?

„Veličina čestica materije“, odgovori moj pratilac.

Hemičar klimnu glavom. „Veličina čestica materije“, ponovi on. „A na to ste maločas prilikom vaše podele smeša bili zaboravili. Ako jednu čvrstu fazu razdelite u jednom tečnom sredstvu, onda će smeša različito ispasti, što zavisi od veličine upotreblјenih čvrstih čestica materije. Ako, na primer, bacite u vodu male granitne deliće, oni će pasti na dno suda u vodu. Ako sipate kafu, onda će se čvrsti delići ravnomerno podeliti po tečnosti i dobićete jednu suspenziju. Ako kafa duže vremena tu ostane, onda će se mutna tečnost razbistriti, čvrsti delići usled svoje težine pašće postepeno na dno i smeša će se sama razdvojiti. Deliće možete sve sitnije uzimati. Tada ćete, da bi razdvojili obe materije iz smeše, morati uzimati sve gušća sita. Najzad delići mogu da postanu tako mali da ne budu veći od jednog hilјaditog dela milimetra. Pa ipak dobri filtri još uvek zadržavaju čvrste deliće, još uvek, iako vrlo sporo, razdvajaju se ove smeše taloženjem čvrstih delića na dno suda u kome se tečnost nalazi. Ali ako još dalјe b . dete deliće sitnili, prilike se onda naglo menjaju. Delići su sada možda samo jedan desethilјaditi do jedan milioniti deo milimetra veliki. Oni se sada usled svoje težine ne talože na dnu suda, naprotiv, oni sada stalno lebde u tečnosti. Oni su sada tako mali da oko, i pomoću mikroskopa, ne može više da otkrije deliće u tečnosti. Čitava tečnost sada deluje podjednako, homogeno. Ako je sipate u neki filtar, onda će čitava smeša proći nesmetano kroz njega: čvrsti lebdeći delići su još manji nego pore najbolјih filtara. Smeše u kojima se u nekoj tečnosti nalaze čvrsti delići napred pomenute veličine od jednog desethilјaditog do jednog milionitog dela milimetra’, tako da prolaze kroz sve filtre, nazivaju se koloidne smeše. Taj naziv dolazi otuda što je tutkalo takva jedna koloidna smeša, a tutkalo se na latinskom kaže colla. Ako rastvorim tutkalo u vrućoj vodi, onda postaje jedna tečnost kao ona koju smo maločas opisali. Ipak nije baš potpuno tačno da koloidni delići prolaze kroz sve filtre. Ako, na primer, uzmemo pergamentnu membranu, onda će ona zadržati i koloidne deliće, dok će smeša još manjih delića proći i kroz nju. Takva smeša još manjih delića sa tečnošću postaje, na primer, kad u vodu stavimo kuhinjsku so ili šećer. Takve smeše nazivaju se onda rastvorima. Ako, najzad uzmemo životinjske ili bilјne membrane, onda će rastvoreni delići ipak biti zadržani, a samo čista tečnost će proći.

Ovim razlaganjima nije još niukoliko razjašnjena suština ovih različitih grupa smeša i mi ćemo na drugom mestu imati prilike da se još podrobnije njima pozabavimo. Ovde, pak, gde je za nas dolazila u pitanje samo podela, samo ulaženje u obilјe smeša, može nam biti dovolјno saznanje da počev od grubih mešavina materija pa preko suspenzija do koloida i od njih do rastvora vodi prava linija. U pravcu ovog napredovanja delići bivaju sve manji, te je potrebno graditi sve gušće filtre ako hoćemo da razdvajamo smeše.

Uopšte o smešama se još može reći da se kod njih raznolikosti sastoje u mogućnosti mešanja. Nikako se ne mogu sve materije među sobom mešati, kao što smo to već videli kod zejtina i vode, i kao što je to takođe slučaj sa vodom i živom. Ako se takve dve materije dovedu u dodir, onda one ostaju jasno razdvojene jedna od druge: između obeju faza postoji jedan granični sloj, kao što se to kaže. Naprotiv, voda i alkohol mogu se trajno i ravnomerno pomešati, što i ovu smešu razlikuje od suspenzija ili emulzija: naime, obe poslednje razdvajaju se u toku vremena, kao što je to već navedeno kod suspenzija. Najzad i voda i etil-etar daju se takođe pomešati, ali ne u proizvolјnim količinama. Malo vode potpuno se rastvara u mnogo etra, a tako isto i malo etra u mnogo vode. Ako se pomešaju podjednake količine obeju materija, onda se one razdvoje na jedan sloj vode koji sadrži nešto rastvorenog etra i na sloj etra u kome ima nešto rastvorene vode.

Gore smo govorili o koloidnim smešama. Pošto su čvrste materije u tečnoj sredini tako fino razdelјene kao približno kod rastvora, to se češće upotreblјava izraz koloidni rastvori ili se kaže da se materija nalazi u „sol„ stanju. Pravi rastvori čine jednu od najvažnijih grana hemije. Procesi koji dovode do rastvaranja neke materije takve su vrste da se gotovo može reći da rastvori i nisu više nikakve smeše nego da već stoje na granici do jedinjenja. Poznato je, i to se ovde samo uzgred napominje, da količine jedne materije, na primer šećera, koje se mogu rastvoriti u jednoj određenoj količini vode, nisu neograničene. Postoji jedna tačka na kojoj je rastvor „zasićen.“ Ako i preko toga sipamo još šećera, on se nerastvoren taloži na dno. Ali zasićenost se odnosi — i to je vrlo važno — samo na dotičnu materiju. Vodeni rastvor koji je zasićen šećerom u stanju je da još dobro rastvara so!“

Jedinјenјa

Na vratima hemije

Put u jednu nauku kao što je ovaj kojim mi idemo ne vodi samo kroz predele koji pogled opijaju obilјem novih utisaka, on je, naročito u početku, u većini slučajeva više težak nego prijatan. Isuviše mnogo pojmova mora da se pomene i objasni. Obilјe činjenica koje zbunjuje mora da se navede i raspravi, ma da postignuto znanje i sposobnost za razumevanje nisu dovolјni da se ove pojedinosti i činjenice teorijski prođu i tako stvarno razumeju. Međutim, ovo razumevanje na osnovu dobivenih pravilnih i teorijskih uviđanja upravo i čini naukom neki skup činjenica. Sa ulaženjem u nauku je isto kao i sa stupanjem u neki veliki srednjevekovni zamak. Onaj koji poznaje zamak u Pragu, nesravnjivi Hradčic, taj će u ovom poređenju videti više nego jednu praznu sliku, on će s time povezati jednu živu pretstavu: kroz mnoga predvorja koja ništa naročito ne pružaju mora se ići dok se najzad u hodu po ogromnom kompleksu zgrade ne dođe u unutrašnje dvorište: i odjednom ispred posetioca se uzdiže ogromna, strma i neshvatlјiva u svojoj lepoti katedrala svetog Vida, koja u ovom poslednjem dvorištu zamka leži kao skupocen dragi kamen u svome okviru — zbog nje je čitava raskoš, ona čini srž i pravu krunu čitave zgrade.

Mi smo prošli kroz predvorja naše nauke, upoznali smo elemente i smeše u kojima se mešaju materije. Mogli smo baciti kratak pogled na ono što se dešava prilikom reakcije materija, pa smo možda već dobili i jedno osećanje šta je upravo hemija. A sada posle svih ovih priprema mi se nalazimo u unutrašnjem dvorištu i pred nama se uzdiže, ma da je još ne vidimo u ogromnoj veličini, prava građevina naučne hemije: nauka o međusobnim jedinjenjima materija. Mi stojimo na vratima koja vode prema hemiji. Odsad ćemo uvek morati da govorimo o jedinjenjima, moraćemo sve dublјe ulaziti u tajne koje pred nas pokreće okuplјanje materija u jedinjenja. Naučcćemo da razumevamo materije kako se jedine, zagledaćemo u sile koje okuplјaju i opet razdvajaju elemente. I veliki, šareni svet materija otvoriće se korak po korak pred našim istražujućim pogledima. Ali ne do poslednjih dubina, jer bi takav pokušaj prekoračio kako obim tako i nameru ove knjige, tek opet —kako se nadamo — toliko da ćemo moći naslutiti kako je sve to veliko i lepo, kako je čudesan sklop materijalne prirode, te ćemo moći biti ponositi onim što je lјudski duh postigao u razumevanju prirode, a u isti mah bićemo i skromni kad vidimo kako je ogromna i najzad neshvatlјiva priroda.

Ali pre nego prodremo u pravo stanje moramo i ovde da ostanemo verni našoj nameri, a to je da raščlanjujući razumevamo obilјe i da obuhvatom, razlikovanjem i grupisanjem postanemo gospodari toga bogatstva. Početak smo već učinili: znamo da jedinjenja kao celinu moramo podeliti na neorganska i organska pa ćemo se toga rukovodstva i dalјe držati, sada kad dublјe ulazimo u svet jedinjenja.

Vrata se otvaraju

Mi smo radoznali i uzbuđeni kao deca pred zatvorenim vratima sobe u kojoj je božićna jelka. Nalazimo se opet u laboratoriji. Hemičar nam je obećao jedan „odlučan opit“, opit koji — kako on kaže — u klici sadrži čitavu hemiju jedinjenja. I sad naša mašta radi. Zamišlјamo ogromne aparate i neverovatno ogromne sile koje će nam izvojevati ulaz u sakriveni svet materija, pa smo trenutno nešto razočarani što pripreme niukoliko ne odgovaraju tom velikom poduhvatu. Pred nama na sto

„Čuli smo“, reče hemičar, „da alkalni metali živo utiču na vodu, da je razlažu i da oslobađaju vodonik.

Jednom pincetom izvadi on iz boce, u kojoj pod petrolejem leže nekoliko komada metalnog natrijuma, komadić natrijuma, pa ga brzo stavi pod napunjeni cilindar u kadu. Vrlo živo razvijanje gasova pokazuje kakvom jačinom nam utiče na vodu, a jedna površna proba dokazuje da je postali gas stvarno vodonik. Ali šta je sa ostatkom?

„Uvucite ruku“, reče hemičar, i kad smo to učinili osetismo da je tečnost lјigava i sapunjava, isto onako kao kad smo sodu rastvorili u vodi.

Hemičar uze sada jedan uzan komad crvene hartije i zamoči je u tečnost — boja potoplјenog komada odmah se promeni, hartija je tamo postala plava.

„Prvo ćemo da utvrdimo ovo“, reče hemičar. „Tečnost se pri dodiru oseća sapunjasta i lјigava i plavo boji crvenu lakmusovu hartiju. (Lakmus je bilјna boja kojom je natoplјena hartija). Jedan deo ove tečnosti sipamo u jednu epruvetu i ostavlјamo ga zasad na stranu. Ovde u ovoj boci imamo hlorovodonični gas rastvoren u vodi, sonu kiselinu. I nju već poznajemo — opet sipamo jedan deo u jednu epruvetu, stavimo unutra komad plave lakmusove hartije — i ona pocrveni. Sona kiselina, dakle, daje takvu promenu boje da je ona potpuno suprotna onoj promeni koju je izazvala naša prva tečnost. A sada pažlјivo odaspemo nešto od prve tečnosti u ovu epruvetu sa sonom kiselinom. Šta se pri tom dešava? Znamo da prva tečnost plavo boji crvenu hartiju, a da kiselina plavu hartiju boji crveno. Ako sad obe tečnosti sastavimo onda možemo da zamislimo da he najpre preovladati osobina sone kiseline, t.j. plavi lakmus će se i dalјe crveno bojiti. Ali ako vrlo mnogo od prve tečnosti sipamo u sonu kiselinu, onda će uticaj prve tečnosti biti tako veliki da će njen uticaj preovladati i da će sada čitava količina plavo bojiti crvenu hartiju. Ali između toga mora da postoji jedna tačka na kojoj se u neku ruku vrši preokret, na kojoj je tečnost ukupno uzevši takva da niti plavu hartiju boji crveno niti crvenu hartiju boji plavo, jer su oba sastavna dela tačno u ravnoteži. Ova tačka stvarno postoji, ali se ona ne da tako prosto opisati, kao što smo to mi činili. A zašto ne?“

„Možda se ona prva tečnost i sona kiselina ne daju tako prosto pomešati“, odgovorih ja, sećajući se onoga što smo naučili o smešama.

„Ne, one se ne daju prosto pomešatiti, odgovori hemičar. „Promena osobina ukazuje samo na spolјašnje zbivanje. Stvarno pri mešanju obeju tečnosti ne postaje smeša već jedinjenje. Prva tečnost se osećala sapunasta, sona kiselina imala je jasno kiseo ukus — i naša ukupna tečnost koju sad imamo dostigla je tačno graničnu tačku. Ona nema kiseo već slan ukus, nije sapunasta i ne boji lakmusovu hartiju ni crveno ni plavo. Ako sada ovu ukupnu tečnost izložimo isparenju to jest, ako opreznim zagrevanjem učinimo da ispari sva voda, onda u sudu odjednom nađemo neki fini, beo ostatak. Taj beli ostatak možete sada mirno poneti kući i sutra izjutra posuti njime jaje o doručku, jer je to čista kuhinjska so! Ostatak je, dakle, kuhinjska so — ili uopšte so. Vodeni rastvor hlorovodoničnog gasa je kiselina, sona kiselina, a prva tečnost koja se pri dodiru osećala sapunasta je ceđ ili baza i to natrijumova ceđ, jer je u njoj natrijum. Mi već poznajemo kalijumovu ceđ, koja umesto natrijuma sadrži kalijum: upotrebili smo je prilikom opita sagorevanja kao „filtar.“ Rezultat našeg opita možemo, dakle, ovako da rezimiramo:

Pri spajanju ceđi i kiseline nastaje so.

Ovaj postupak naziva se neutralizacija, jer — kao što smo već videli — kisele osobine kiseline i bazne osobine ceđi ili baze uzajamno se potiru. Jedna kiselina „kiselo reaguje“ — izraz koji se i u studentskom svakidašnjem govoru odomaćio. Jedna ceđ bazno reaguje, naša ukupna tečnost, koja sadrži so u rastvoru, ne reaguje ni kiselo ni bazno, već neutralno (neutrum znači ni jedan ni drugi). Obeležje „kiselog reagovanja“ jeste crveno bojenje lakmusove hartije, a obeležje „baznog reagovanja“ je plavo bojenje crvene lakmusove hartije.

Natrijumova ceđ ili kamena soda sastoji se iz natrijuma, kiseonika i vodonika.

Sona kiselina sastoji se iz vodonika i hlora.

Kuhinjska so sastoji se iz natrijuma i hlora.

O čitavom ovom zbivanju možemo sebi da stvorimo sliku kad kažemo: vodonik sone kiseline zamenjuje se natrijumom iz ceđi. Od metala i hlora postaje jedinjenje, a vodonik kiseline zajedno sa vodonikom i kiseonikom ceđi daje vodu, koja se, kao što vidimo, pojavlјuje još pri ovoj reakciji.

Tu osobinu da se vodonik može lako zameniti metalima imaju još mnoga druga jedinjenja. I sva ova jedinjenja isto tako boje crveno plavu lakmusovu hartiju i ona sva imaju isto tako nakiseo ukus. (Ma da se nikome ne može savetovati da bez potrebnih prethodnih znanja izvrši takav jedan pokušaj probanja). Čitava grupa ovih jedinjenja naziva se kiselinama, a za određivanje svih kiselina je odlučujuće prisustvo vodonika sposobnog za reakciju, dakle, koji se lako može zameniti metalom, dok za sve kao sredstvo za raspoznavanje može da posluži osobina da lakmus crveno oboje: Jedna kiselina je, dakle, materija koja predstavlјa jedinjenje vodonika sposobnog za reakciju i najmanje još jedne materije: vodonik i hlor kod sone kiseline, vodonik, sumpor i kiseonik kod sumporne kiseline itd.

Ako natrijum deluje na vodu onda će se, kao što smo videli, pritom osloboditi vodonik. Ali se pokazalo da tada nije isteran sav vodonik koji se nalazio u vodi. Jedan deo ostaje vezan sa kiseonikom vode. Isterani vodonik zamenjuje se natrijumom — ili kalijumom, litijumom i drugim metalima. Postupak je potpuno jednak sa ponašanjem kiselina: izgleda da je u vodi jedan deo vodonika naročito sposoban za reakciju, dok je drugi deo vodonika čvršće vezan za kiseonik. Deo sposoban za reagovanje zamenjuje se kao i kod kiselina metalom, te tako postaje jedno jedinjenje koje se sastoji iz metala, ostatka vodonika i kiseonika. A ovo je sad vrlo važno: ostaci vodonika i kiseonika iz vode su tako čvrsto međusobno povezani da u neku ruku obrazuju sopstveno jedinjenje u jedinjenju, kao neku „državu u državi.“ Ovde je reč o jednoj „vodonično-kiseoničnoj grupi“, o jednoj „hidroksilnoj grupi“ (hydrogenium je vodonik, oxygenium kiseonik). Ali ova hidroksilna grupa je za baze (ili ceđi) isto onako karakteristična i određujuća kao za kiseline vodonik koji je sposoban za reagovanje. Voda je, dakle, jedno čudno jedinjenje: ona ima vodonik sposoban za reagovanje i stoga bi mogla biti smatrana kao kiselina. Ali ona ima i hidroksilnu grupu i stoga bi mogla da bude i baza. I najzad ona reaguje neutralno, a ipak nije so. O tome ćemo docnije još više čuti, ali mi već sada pojimamo da voda prilikom svih neutralizacija mora gotovo neizbežno da se javi, jer ona pretstavlјa dopunu soli. Baze su prema tome jedinjenja koja sadrže hidroksilnu grupu.

Da objasnim ovim novim znanjima još jedanput ogled koji ste maločas videli:

Ako jednu bazu pomešamo sa nekom kiselinom, onda će metal baze potisnuti iz kiseline vodonik sposoban za reagovanje, pa će se, dakle, posle isterivanja vodonika jediniti sa preostalim sastavnim delom kiseline. Tako postala jedinjenja nazivaju se uopšte solima, čiji je naročiti predstavnik naša kuhinjska so. Oslobođeni vodonik iz kiseline jedini se sa hidroksilnom grupom u vodu.

Takva reakcija, kod koje se dva elementa uzajamno zamenjuju u svojim jedinjenjima — metal dolazi na mesto vodonika a vodonik sa svoje strane na mesto metala — naziva se uzajamnom supstitucijom, pa se govori i o reakcijskom obrtom. Kiseline, baze i soli jesu tri važne vrste jedinjenja koje svakako ne iscrplјuju opseg jedinjenja, ali igraju odlučnu ulogu za sva materijalna istraživanja, za nauku i tehniku.

Kiseline, baze, soli

Saznanje da baš ovaj za reagovanje sposoban vodonik koji se može zameniti metalom čini presudni sastavni deo jedne kiseline nije nimalo tako staro. Ranije poznate kiseline sadrže, naime, gotovo sve kiseonika, pa se pokazuje, da, na primer, jedan nemetalni oksid kao naš uglјenikov oksid (uglјen-dioksid) spojen sa vodom daje jednu kiselinu. Pretpostavlјalo se, dakle, da je kiseonik odlučujući sastavni deo koji izaziva kiseli karakter jedinjenja, pa se to izražavalo i nazivom: kiseonik = oxygenium = tvorac kiselina. Ali činjenica da u sonoj kiselini (hlorovodoničnoj kiselini) i u drugim halogeno-vodoničnim jedinjenjima, koja u vodenom rastvoru daju kiseline, nema kiseonika, dovela je stvar na svoje mesto: kiseonik nije odlučni sastavni deo kiselina, već je to vodonik sposoban za reagovanje.

Grupa kiselina je, nema sumnje, zatvorena u sebe, ona jasno pokazuje zajedničke osobine — ali pokazuje i razlike‘ koje su važne za dublјe razumevanje. Najpoznatije neorganske kiseline — da bismo najpre dobili jedan pregled — jesu sona kiselina, sumporna kiselina, zatim uglјena kiselina — koja se sastoji iz vodonika, uglјenika i kiseonika — fosforna kiselina (vodonik, fosfor i kiseonik), cijanovodonična kiselina (vodonik, uglјenik, azot) i azotna kiselina (vodonik, azot, kiseonik). Ako se u azotnoj kiselini vodonik zameni kalijumom, onda će pri ovom obrazovanju soli nastati obična šalitra (kalijum-nitrat). Ako se umesto kalijuma uzme natrijum, postaće čilska šalitra (natrijum-nitrat). Obe poznate šalitre su, dakle, soli azotne kiseline. Ali kiseline ne postoje samo među neorganskim materijama, već su i neke organske kiseline opšte poznate, tako pre svega sirćetna kiselina, vinska kiselina (kalijumova so vinske kiseline je vinski streš), mravlјa kiselina i oksalna kiselina.

Ako se pusti da neka kiselina deluje na čist metal, onda se u najvećem broju slučajeva dešava nešto slično kao što smo videli prilikom delovanja alkalnih metala na vodu: metal isteruje vodonik sposoban za reagovanje, pa se sam stavlјa na njegovo mesto. Tako se, dakle, obrazuje so. (Prilikom delovanja alkalnih metala na vodu takođe se isteruje vodonik, ali se, kao što smo videli, obrazuje baza). Kod nekih kiselina ova pojava teče brže i žešće nego kod drugih, pa je razumlјivo da se na osnovu ovog zapažanja pravi razlika između jakih i slabih kiselina. Tako je sona kiselina kao i sumporna kiselina jaka kiselina. Ali uglјena i sirćetna kiselina su primeri slabih kiselina.

Ova oznaka objašnjava jednu zanimlјivu pojavu: mi možemo da govorimo o jakom privlačenju koje nagoni na to da se jedinjenja razdvajaju: neka materija stavlјa se tako na mesto vodonika iz vode, ona razbija to jedinjenje, isteruje vodonik pa nastaje oksid, upravo jedinjenje materije sa preostalim vodonikom i kiseonikom vode. Jake kiseline imaju isto tako jaču privlačnu snagu na metale nego slabe. Ako, na primer, natrijumovu so uglјene kiseline, koja se, dakle, sastoji iz natrijuma i ostatka uglјene kiseline izložimo delovanju jedne jake kiseline kao što je to sona kiselina, onda odjednom postaje slobodna uglјena kiselina i natrijumova so sone kiseline, dakle, kuhinjska so. Šta se dogodilo? Jaka sona kiselina odbila je slab ostatak uglјene kiseline od metala i na to mesto postavila sopstveni ostatak kiseline. Slobodni vodonik sone kise.tine spojio se onda sa ostatkom uglјene kiseline u uglјenu Jake kiseline, dakle, isteruju slabe iz njihovih jedinjenja. Uostalom, mi ćemo docnije saznati još nešto što će vas iznenaditi, naime da se postupak u stvari obrnuto vrši i da su upravo „slabe kiseline„ jake, kao što e ponekad i u životu takozvani slabi pol jači. Ipak na svom mestu mora da nas zadovolјi ovo pristupačno tumačenje ove pojave.

Kao što razlikujemo jake i slabe kiseline, tako moramo, prirodno, da razlikujemo i jake i slabe baze. Kalijumova ceđ i natrijumova ceđ (kamena soda) su jake baze, aluminijum-hidroksid je vrlo slaba baza.

Postoji jedno pravilo koje ujedno hemijski dublјe osvetlјava razliku između metala i nemetala, razliku koju smo gore nešto površnije morali istaći. Nemetalni oksidi daju s vodom kiseline, metalni oksidi daju s vodom baze. Ovo pravilo ne važi za sve slučajeve, ali ima utoliko značaja što stvarno može da protumači i hemijsku razliku između metala i nemetala. Ovi oksidi se nazivaju, ako se hoće da obeleži njihova uloga pri obrazovanju baza i kiselina, anhidridima: ova reč pokazuje da su to u neku ruku kiseline ili baze „bez vode.“ Uglјen-dioksid je, tako posmatran, anhidrid uglјene kiseline, pošto s vodom upravo obrazuje uglјenu kiselinu. Natrijum-oksid je anhidrid natrijumove ceđi, ili kamene sode, jer sa vodom daje kamenu sodu. Prema tome Naše pravilo bi se moglo i ovako izraziti.

Metalni oksidi su uopšte anhidridi baza.

Nemetalni oksidi su uopšte anhidridi kiselina.

Ako se spoje kiseline i baze nastaju soli. Prilikom ove neutralizacije opet se javlјa jedna čudna pojava, naime razvija se toplota, takozvana toplota neutralizacije. U prvi mah izgleda sasvim zagonetno što je toplota koja se pritom javlјa potpuno nezavisna od prirode kiselina i baza koje deluju jedna na drugu, kao i što ona pri svima neutralizacionim pojavama ima jednu podjednaku, konstantnu vrednost. Ali mi znamo da je pri svima neutralizacijama, pa bilo da se one javlјaju između sone kiseline i kamene sode ili između sumporne kiseline i gašenog kreča (kalcijum-hidroksida) ili između drugih kiselina i baza, reakcija uvek jednaka, naime: spajanje u vodu istisnutog vodonika sposobnog za reagovanje sa isto tako oslobođenom hidroksilnom grupom. Prema tome je vrlo pojmlјiva pretpostavka da je ova pojava, koja upravo pri svakoj neutralizaciji ostaje ista, odlučna za povišenje temperature, pa čak i za čitavu neutralizaciju. Ako spojim jednu kiselinu i jednu ili drugu bazu, onda vodonik sposoban za reagovanje kiseline reaguje sa hidroksilnom grupom baze u vodu i nastupa neutralizacija. To je odlučujuće. No u rastvoru zaostaje još slobodnog metala i ostatka kiseline, koji se zatim spajaju u so. Uticaj jedne kiseline na neku bazu sastoji se, dakle, pre svega u neutralizaciji:

Vodonik + hidroksilna grupa = voda.

Još jednu reč o nazivima soli. Pošto se u soli pored metala sadrži ostatak kiseline, to one dobijaju nazive od dotičnih kiselina. Kiseline koje sadrže kiseonika obrazuju soli, čiji se nazivi izvode iz osnovnog elementa kiselina, krajnji slog se uvek završava na — at. (S pravilima koja od ovoga otstupaju upoznaćemo se docnije). Soli hlorne kiseline nazivaju se, dakle, hlorati. Soli sumporne kiseline sulfati (sumpor = sulphur), soli uglјene kiseline karbonati (uglјen — carbo). Sa čistim, pak, vodoničnim kiselinama, dakle, na primer, kod sone kiseline, stvar stoji drugojače. Ovde umesto — at dolazi završetak na — id. Tako su soli hlorovodonične kiseline hloridi. Soli fluorovodonične kiseline: fluoridi, soli cijanovodonične kiseline: cijanidi itd.

Dobijanјa iz elemenata

Prilikom delovanja ceđi (kamene sode) na sonu kiselinu nastaje jedno jedinjenje koje se sastoji iz oba elementa: natrijuma i hlora — so sone kiseline. Ali moglo bi nam izgledati da je to nezgodan način za dobijanje jedinsvo, ova baza mora da bude rastavlјena na svoja dva sastavna dela, a zatim kiselina na svoja dva sastavna dela. Nije li mnogo prostije da se obe materije natrijum i hlor neposredno dovedu do jedinjenja?

Svakako da je to prostije i u ovom slučaju se to daje i sprovesti. Međutim, često puta to ne ide, često puta oba elementa koja grade neko jedinjenje ne daju se neposredno dovesti do jedinjenja i tada je zaobilazni put jedina mogućnost da se dotično jedinjenje dobije. Ali šta će se desiti ako hlorni gas neposredno pustimo da deluje na natrijumov metal? Mi sada očekujemo nešto slično kao što smo već videli kod sumpora i kiseonika: pokazaće se da ima više jedinjenja natrijuma i hlora, tačno onako kao što smo kazali da ima više sumporno-kiseoničnih jedinjenja. Postaće, dakle, drugo jedno natrijum-hlorno jedinjenje, a ne kuhinjska so koja se dobija prilikom neutralisanja sone kiseline pomoću ceđi. Da li je to doista tako.

Ispitujući ovaj slučaj dolazimo do rezultata koji iznenađuje: prilikom delovanja hlornog gasa na metalan natrijum postaje tačno isto natrijum-hlorno jedinjenje kao i prilikom neutralisanja sone kiseline putem ceđi: dakle, kuhinjska so, hlor-natrijum, ili, kako mi nazivamo so, natrijum-hlorid, Ovo je doista vrlo značajno, jer ova činjenica ima dalekosežan značaj, daleko preko ovog slučaja. Nјom se, naime, kaže: za jedno jedinjenje je potpuno svejedno kojim je putem ono postalo, pa je isto tako svejedno odakle potiču elementi koji čine jedinjenje. Sva je stvar u samim tim elementima i u naročitom sastavu jedinjenja. Mi pomišlјamo na svoj prvi primer kad smo u loncu imali ugalј i vodu jedno pored drugoga. Iz uglјenika, vodonika i kiseonika bilјka spravlјa svoj slatki šećer. Kad bi našim hemičarima pošlo za rukom da pronađu neki način po kome bi se ova tri elementa u istim količinama i po istim pravilima spojila, onda bi oni mogli da prave veštački šećer. „Veštački — ta reč zvuči neprijatno, međutim, takav veštački šećer ne bi bio nikakva „zamena“, ne bi bio „veštački“ ili, upravo, bio bi isto onoliko „prirodni“, isto onoliko „pravi“ šećer kao i onaj koji dobijamo iz šećerne repe ili iz šećerne trske. Sasvim je svejedno odakle dolazi građa za neko jedinjenje, sasvim je svejedno na koji je način postalo neko jedinjenje — jedinjenja su uvek ista. U najprostijem slučaju tome nas uči naš primer: sasvim je svejedno da li mi našu kuhinjsku so spravlјamo neutralizovanjem sone kiseline ceđu ili neposrednim delovanjem hlornog gasa na metalan natrijum: jedinjenje koje u oba slučaja postaje isto je —kuhinjska so. Ovo što važi ovde za prost slučaj, važi isto tako i za komplikovana organska jedinjenja; ako su danas naši hemičari u stanju da u laboratoriji proizvode hormone, koji su svakom poznati po imenu, onda su ovi hormoni potpuno iste materije kao i „prirodne“, i od njih se isto onako malo razlikuju kao jedna kuhinjska so od druge. Mi govorimo o „prirodnim“ materijama kad mislimo da su one postale bilo putem bilјaka ili životinja ili putem procesa u neživoj prirodi. A u širem smislu govorimo o „sintetičkim“ materijama, kad se one spravlјaju u laboratoriji.

Ako sada posmatramo jedinjenja u koja elementi stupaju neposredno sa halogenim elementima, onda tu možemo razlikovati dve vrste: jedna grupa ima soni karakter — tu su, dakle, po svojoj prirodi soli halogenovodoničnih kiselina: ovde spadaju hloridi, fluoridc, bromidi itd. sva jedinjenja u kojima je jedan metal istisnuo vodonik halogenovodonične kiseline i postavio se na njegovo mesto. Po svome sastavu ona su neposredno jedinjenja metala i halogenskih elemenata, a po svom postanku mogu biti kako soli (putem neutralisanja kiselina) tako i neposredno sastavlјena iz elemenata.

Druga grupa halogenskih jedinjenja nema niukoliko soni karakter: njima pripadaju, na primer, same halogenovodonične kiseline, dakle sona kiselina, fluorovodonična kiselina itd.

Najvažnija jedinjenja koja se sastoje samo iz dva elementa jesu bez sumnje oksidi, dakle, naročito svi proizvodi sagorevanja. Kiseonik se jedini gotovo sa svima elementima, i posmatranje oksida pojedinih materija vrlo mnogo je doprinelo dublјem upoznavanju veza između materija. Pregled oksida je veoma otežan usled toga što najveći deo nemetala i mnogi metali ulaze u više, pa često i u mnoga jedinjenja sa kiseonikom. Tako znamo za dva bakarna oksida, četiri hlorna oksida, pet azotnih oksida, pet manganovih oksida i šest sumpornih oksida. Razumlјivo je da se prilikom posmatranja raznih jedinjenja između dve materije pojavlјuju problemi (o njima ćemo raspravlјati u idućem delu), koji nas prisilјavaju da na njih damo određen odgovor, kako se ima da zamisli jedinjenje između dve materije: rezultat ovog postavlјenog pitanja je hemijska atomska teorija koja je naučnoj hemiji tek dala pravu pouzdanu osnovicu.

Pored halogenih jedinjenja i oksida valјa ukazati na još jednu treću grupu jedinjenja ove vrste: na sulfide. Sulfidi su jedinjenja jednog elementa samo sa sumporom. Vrlo poznat je srebrni sulfid, to je jedinjenje koje domaćici zadaje mnogo brige: srebro „tamni“ usled dejstva vrlo malih količina sumpor-vodonika iz vazduha na srebro.

Najzad još treba ukazati i na hidride, neposredna jedinjenja elemenata sa vodonikom. Jedna grupa ovih jedinjenja je opet nalik na so: tako se većina lakih metala pri visokoj temperaturi jedini sa vodonikom. Druga grupa hidrida postaje na taj način što neki metali, kao pre svega platina, nikal i paladijum mogu da prime vrlo velike količine vodonika, ne gubeći svoj metalni izgled. Oni obrazuju sa vodonikom u neku ruku legure. Metali pritom postaju vrlo tvrdi i krti.

Oksidacija i redukcija

Kad dva trgovca zaklјuče između sebe kakav posao, onda pri tome svaki od njih zarađuje — tako bar zahteva moral poslovnog života. Niko ne treba da izgubi. Svaki od njih daje ono čega ima u izobilјu ili što iz drugih razloga može dati, a za to dobija ono što mu je potrebno. Čist račun koji naročito postaje jasan ako pomislimo na staru trgovinu razmenom. Čitava stvar postala je težom usled uvođenja novca, jer svakako neće se lako iko naći ko će zbog izobilјa ili iz drugog razloga dati novac. Ali ako ulični razbojnik otme novac nekom usamlјenom prolazniku, onda novac, istina, kao i u onom trgovačkom slučaju menja sopstvenika, ali onaj koji daje novac nije pritom ništa dobio u zamenu, sem ako se ne bi našao kakav prepredeni logičar koji bi mu dokazao da je u zamenu dobio život i zdravlјe.

Sličan jedan oblik otimačine igra i u svetu materija vrlo važnu ulogu. Ako, na primer, usijanjem na vazduhu dovedemo bakar sa kiseonikom u reakciju, tada postaje crni bakarni oksid. Ako sad ovaj crni bakarni oksid onako usijan stavimo u cev kroz koju struji vodonični gas, onda će vodonik postati razbojnik, naime, on he od bakarnog oksida oteti mučno stečeni kiseonik i ostaviti crveni sjajni bakar. On, dakle, bakarni oksid vodi natrag na čisto metalno stanje. Pošto se „natrag voditi“ kaže latinski reducere to se ova radnja naziva redukcijom. Obrnuta radnja, dovođenje kiseonika, naziva se — kao što već znamo — oksidacijom.

Oksidacija i redukcija su, dakle, dva oblika hemijskih reakcija koje jedna drugoj odgovaraju, šta više one se uvek zajedno pojavlјuju. U našem primeru bakar pri usijanju oksidiše u bakarni oksid. Pri sledećoj otimačini ovaj oksid redukuje se u bakar. Naprotiv, vodonik se istovremeno oksidiše u vodu. Materije koje imaju tako jaku sklonost prema kiseoniku da ga mogu izdvojiti iz njegovih jedinjenja nazivaju se redukcionim sredstvima. Vodonik je važno redukciono sredstvo, drugo takvo sredstvo je uglјenik. Jedinjenja, pak, koja svojevolјno rado napuštaju kiseonik koji imaju nazivaju se oksidacionim sredstvima; u njih spada, na primer, vodonik-superoksid (jedinjenje kiseonika i vodonika koje sadrži više kiseonika nego voda, ali taj višak kiseonika opet lako predaje). Nјima još pripadaju i soli hlorne kiseline, hlorati i čitav niz drugih materija. Od kolike je važnosti tačno poznavati proces redukcije i oksidacije vidi se iz ukazivanja na to da se najveći broj metala, a pre svega gvožđe, u prirodi ne nalaze u čistom stanju, već u obliku jedinjenja, vrlo često kao oksidi. Zadatak tehnike je tada da iz metalnog oksida redukcijom izvuče čist metal. Oksidacija je opet tehnički važna, jer kiseonik ima razorno dejstvo na mnoge boje (belenje kose vodonik-superoksidom), a pre svega i zato što kiseonik deluje dezinfikujući. Eksplozivi u najvećem broju slučajeva sadrže materije koje jako oksidišu.

Ovim je završen pregled najvažnijih grupa hemijskih jedinjenja, jer na ovom stupnju našeg znanja nemogućno je govoriti o organskim jedinjenjima; ono što bismo rekli ne bi u najpovolјnijem slučaju išlo preko beznačajnih opšte poznatih stvari. Radi razumevanja organskih jedinjenja potrebna su nam znanja o unutrašnjem sklopu jedinjenja. Mi stojimo, dakle, na kraju prvog dela naše knjige, u kome se čitava hemija posmatrala sa čisto kvalitativnog gledišta. Mi smo se malo upoznali sa materijama čija nas je obilnost u prirodi morala zbunjivati, otkrili smo da se ta obilnost daje razložiti u velike i manje grupe — ali smo uza sve to, ipak, malo doznali: ustvari, mi smo svuda prodrli samo do pojmova, obavestili smo se toliko da možemo razumeti gde leže pitanja koja zanimaju hemiju. Mi, dakle, sada stojimo opet na pragu pred nečim novim — i ako smo maločas govorili o vratima ka hemiji, koja se polako pred nama otvaraju, sad možemo tvrditi: kroz otvorena vrata preko praga činimo prvi korak u unutrašnjost hemije i odmah u početku susrećemo jezgro svega hemijskog znanja: hemijsku atomsku teoriju. ništa kako je NH4 spojeno sa OH-grupom — ali ipak znači prvi pogled u strukturu jednog hemijskog molekula, pa je zato tako važna!

Dakle — tu je ta čudna atomska grupa NH<, koja može da se spoji sa hlorom, koja zajedno sa hidroksilnom grupom daje bazu i koja se uopšte potpuno tako ponaša kao da je elemenat: postoji NH4NO3, dakle NH4-C0 azotne kiseline, kao što postoji kalijumova so azotne kiseline: KNO3. NH4-rpyna dobila je stoga i zasebno ime: amonijum. A jedinjenja u kojima se grupa NHi javlјa kao elemenat zovu se amonijumova jedinjenja: NH4CI amonijum-hlorid, kao KCl kalijum-hlorid, (NH4CO3) amonijum-karbonat kao Na2CO3 natrijum-karbonat, (NHI)2SO4 amonijum-sulfat kao K2SO4 kalijum-sulfat. Amonijum-sulfat je važno azotno đubrivo. Grupa NH4 liči, dakle, kao što to pokazuje formula, na neki jednovalentni metal, i to jedan alkalni metal. Naročitu sličnost u hemijskom pogledu imaju amonijumove soli sa odgovarajućim kalijumovim solima.

Prirodno je da se često pokušavalo da se sama grupa NH3 tako predstavi kao i pravi elementi koji se mogu dobiti načisto iz njihovih jedinjenja. Ali grupa NH4 ne može postojati u čistom stanju, ona se odmah raspada prema jednačini NH4 = NH3 + V2H2.

Ali da se ovoj grupi NH4, amonijumu, mora doista pripisati metalni karakter, pokazuje činjenica da se može napraviti jedna amonijum-živina legura, amonijumov amalgam.

Jake „slabe kiseline“

Baš sada nazvali smo amonijumova jedinjenja „solima“ — pojam koji nam je već poznat iz prvog dela knjige — i našli da zajedničkim delovanjem baza i kiselina postaju soli. Takvo određivanje jedne soli je, dakle, genetično određivanje, koje nas upoznaje sa njenim postankom. Ali mi smo doznali i to da soli u rastvorima imaju osobinu da se razlože u svoje jone i da rastvori jedne soli reaguju neutralno, dakle ni kiselo ni bazno. Takvo jedno određivanje je čisto određivanje po svojstvu, i ako sada hoćemo da se tačnije pozabavimo pojmom soli, ako hoćemo specijalno da raspravimo pitanje da li je opravdano da se amonijumova jedinjenja označavaju kao soli, onda moramo da smo načisto da li je dovolјno primeniti jedno od dvaju određivanja, ili se oba mogu, pa čak i moraju, međusobno povezati.

Pitanje izgleda da je bez značaja, ali nije tako: ono nam ipak daje podstreka da tačno ispitamo šta je upravo jedna so. Da li u prirodi jedne soli leži da postane kao rezultat uticaja baze na kiselinu? Ne, znamo već da na primer NaCl, natrijumova so sone kiseline, može da postane i neposrednim delovanjem hlora na natrijum. Dalјe znamo da sulfid srebra Ag2S možemo smatrati bilo kao neposredno sintetičko jedinjenje sumpora i srebra, bilo kao so sumporovodonične kiseline H2S.

Dakle, da li moramo jednu so da određujemo prema njenim svojstvima? Ali činjenica što se jedna so u vodenom rastvoru disocira nije još dovolјna, jer se i kiseline n baze disociraju. Ali još jedna dalјa činjenica, naime što jedan soni rastvor neutralno reaguje, ne javlјa se na žalost u svima slučajevima, jer ima i soli koje bazno reaguju,. a i takvih koje kiselo reaguju. I fiziološko dejstvo mnogih soli da imaju slan ukus jedva. da se može uzeti kao naučno upotreblјiva definicija.

Vidi se, dakle, da određivanje jednog takvog opšteg hemijskog pojma kao što je „so“ nailazi na teškoće. Mi ćemo bez dalјeg obrazloženja da se odlučimo i da kažemo da je pojam „soli“ pre svega genetički pojam, on označuje materije, koje prilikom međusobnog delovanja kiselina i baza postaju pored vode. Ove materije imaju određene osobine, tako one disociraju i reaguju većinom neutralno. Slučajevi u kojima one ne reaguju neutralno moraju da budu naročito objašnjeni. Za slučajeve u kojima soli postaju na drugi način, dakle, na primer, neposrednim spajanjem elemenata, potreban je onda dokaz da se ove materije po svojim osobinama ne razlikuju od soli koje su postale normalnim putem, ili pak da se iste materije mogu dobiti „neutralizacijom“.

Da li su, dakle, amonijumova jedinjenja soli?

Proces delovanja natrijumove cedi na sonu kiselinu, koji predstavlјa primer neutralizacije, razvija se prema sledećoj jednačini:

Na(OH) + HCl = NaCl + H2O

tačno onako kao što kalijumova ceđ i sona kiselina deluju jedna na drugu prilikom građenja kalijum-hlorida i vode:

K(OH) + HCl = KCl + H2O

Ako sad pokušamo da sonu kiselinu pustimo da deluje na amonijum-hidroksid NH4(OH), onda se stvarno dešava pretvaranje po jednačini

NH4(OH) + HCl = NH4CI + H2O

Amonijum-hlorid, čiji smo postanak od amonijaka i sone kiseline NH4 + HCl razmatrali u prošloj glavi, dakle, i prema svome postanku je stvarno jedna so, a isto tako su i druga amonijumova jedinjenja kao NH4NO3, (NHI)2SO4 itd. soli odgovarajućih kiselina.

Dosad smo na prvom mestu posmatrali jedinjenja koja se obrazuju sintezom aktiviranih atoma: tako su se u odgovarajućim vremenskim odnosima N i Cl, N i O, N i N vezivali jedan sa drugim da bi obrazovali hlorovodonik, vodu i amonijak. Tako su se isto vezivali i SO2 i O u SO3, a ovaj se opet međusobno vezivao sa H2O u H2SO4.

Drugu vrstu spajanja atoma u jedan molekul upoznali smo zatim pri redukcionim procesima. I ovde je pri stvaranju jedinjenja bila reč o sintetičkom jedinjenju, ali jedna od obeju sjedinjenih materija nije u reakciju stupila kao elemenat, nego samo u obliku jedinjenja koje je tek moralo da bude razbijeno — onako kao što su kod čistih sintetičkih procesa molekuli Hg, O2 i N2 morali biti razbijeni. Dakle:

Fe2O3 + 3C = 2Fe + 3CO

Uglјen-monoksid postaje sintezom, ali kiseonik koji je za to potreban mora da se uzme iz gvozdenog oksida. Isto tako i kod drugog redukcionog procesa:

Fe2O3 + 3C = 2Fe + 3CO2

I ovde se kiseonik koji se sjedinio u SO oduzima od gvozdenog oksida. Prilikom obrnute reakcije, oksidacije gvožđa, opet se isto tako vrši sinteza:

2Fe + 3CO2 = Fe2O3 + 3CO

Samo sad uglјen-dioksid daje kiseonik, a gvozdeni oksid tada postaje vezivanjem kiseonika koji se oslobađa (u status nascendi) s gvožđem.

Ali postajanje jednog jedinjenja pri neutralizaciji je jedan drugi proces, koji se može označiti kao trampa, ili ako se hoće kao kupovina: hemija naziva takve reakcije „dvostrukim prometom11. Jedan čovek kome ćemo dati jedno čudno ime Hidroksil dolazi trgovcu Ostatku Kiseline da kupi štof. Čovek koji se zove Hidroksil, hoće’ da plati gotovim novcem, on ima,, dakle, kod sebe metalan novac. Trgovac iznosi štof. On sam uslužuje mušteriju i uskoro se pazar zaklјučuje: trgovac Ostatak Kiseline daje vodeno plavi štof čoveku Hidroksilu, a kupac Hidroksil daje svoj metal trgovcu. Kada gospodin Hidroksil napusti radnju, on odnosi umesto svog metala štof, a trgovac Ostatak Kiseline ima sada umesto štofa metal. To je reakcija dvostrukog obrta, kako se vrši pri neutralisanju kiselina bazama: kiselina postaje od vodonika sposobnog za reakciju i ostatka kiseline, a baza od jednog metala i hidroksilne grupe. Prilikom uzajamnog dejstva, kiselina predaje svoj vodonik hidroksilnoj grupi, a baza sa svoje strane ustupa svoj metal ostatku kiseline:

Jednačina na početku ovog poglavlјa pokazuje kako iz HCl, hlorovodonične kiseline, u zajednici sa natrijumovom ceđi, kalijumovom ceđi i amonijum-hidroksidom postaju odgovarajuće soli i voda. Ali šta će se dogoditi kada HCl deluje na kalcijum-hidroksid? Kalcijum-hidroksid ima formulu Sa(OH)z, metal kalcijum je, dakle, kao što pokazuje ova formula, a kako to takođe znamo iz posmatranja Periodnog sistema elemenata — dvovalentan, pa stoga može da veže dva jednovalentna elementa. Otprilike možemo da pretstavimo da jedan jednovalentni elemenat ima jednu ruku koju može da pruži jednom drugom elementu. Dvovalentni elemenat ima dve ruke i one prilikom nekog jedinjenja treba da budu obe prihvaćene. Kada HCl deluje na Sa(OH)g, onda će se vodonik kiseline sa jednom hidroksilnom grupom jediniti u vodu, hlor će se spojiti sa metalom. Ali za drugo (OH) nema ni jednog N-atoma, da se obrazuje voda, i mi moramo, drugim rečima, ovde da pustimo 2 molekula HCl da dejstvuju:

Ca(OH)2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O

Isto tako moramo kod jednog trovalentnog metala kao što je aluminijum da uvedemo 3 molekula HCl u reakciju:

Al(OH)3 + 2HCl = AlCl3 + 3H2O

Jednovalentni natrijum obrazuje, dakle, jedan hlorid čija je formula NaCl, dvovalentni kalcijum jedan hlorid oblika CaCl2, jedan trovalentni elemenat kao aluminijum jedan hlorid AlCl3, a četvorovalentni uglјenik, najzad, jedan hlorid CCl2, nazvan tetrahlormetan. Iste odnose kao kod hlorovodonične kiseline nalazimo kod azotne kiseline HNO3.

Ali ako pustimo sumpornu kiselinu da deluje na kalcijum-hidroksid, onda se ta reakcija kreće po jednačini:

Ca(OH)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2H2O

U sumpornoj kiselini se čak sadrže dva zamenlјiva, dakle sposobna za reakciju, vodonikova atoma, koji se sa obema (OH)-grupama hidroksida mogu spojiti u 2 molekula vode. Od sumporne kiseline potreban nam je, ;dakle, samo 1 molekul. Isto tako prilikom jedinjenja sumporne kiseline sa dvovalentnim magnezijumom. Ali ako pustimo natrijumovu ceđ da deluje na sumpornu kiselinu, onda moramo sada, pošto natrijumova ceđ ima samo jednu hidroksilnu grupu, da uzmemo obrnuto 2 molekula natrijumove ceđi:

2Na(OH) + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O

Kiseline koje imaju samo jedan vodonikov atom sposoban za reagovanje kao HCl i HNOs zovu se jednobazne kiseline, jer one u neku ruku mogu reagovati samo sa jednom hidroksilnom grupom. Obrnuto baze koje sadrže samo jednu hidroksilnu grupu, zovu se jednokisele baze. Kiseline koje imaju dva vodonikova atoma sposobna za reagovanje, kao H2SO4 ili uglјena kiselina HCO3 zovu se dvobazne kiseline, a isto tako Sa(OH)g, Mg(OH)2 itd. dvokisele baze.

Ali ove dvobazne kiseline pokazuju jednu osobinu koja još više povećava mogućnost građenja jedinjenja, naime, oba vodonikova atoma ne moraju istovremeno biti zamenjena, ona su oba samostalna, pa se može desiti da se pri jednom neutralizacionom procesu zameni samo jedan od oba N-atoma, i to prema jednačini:

Na(OH) + H2SO4 = NaHSO4 + N2O

Dakle, samo je jedan vodonikov atom kiseline zamenjen za metal, drugi je ostao pripijen na ostatku kiseline, jedinjenje ima stoga takoreći još malo kiseo karakter (pošto vodonik čini karakter kiseline), pa se stoga takve soli nazivaju „kisele soli“: NaHSO3 kiseli natrijumsulfat ili poznata kisela natrijumova so uglјene kiseline, NaHCO3 kiseli natrijum-karbonat, nazvan takođe i natrijum-bikarbonat, ali najpoznatiji pod imenom sode bikarbone. Samo se po sebi razume, da mesto natrijuma mogu da dođu i drugi jednovalentni metali ili grupe: KHSO4 ili NH4HSO4 itd.

Jedna trobazna kiselina kao fosforna kiselina N3RO4, koja sadrži tri zamenlјiva, i to samostalno zamenlјiva N-atoma, može, dakle, sa jednom jednokiselom bazom da obrazuje tri soli:

• Na(OH) + H3PO4 = NaH2PO4 + H2O primarni natrijumfosfat,
• 2Na(OH) + H3PO4 = Na2HPO4 +2H2O sekundarni natrijumfosfat,
• 3Na(OH) + H3PO4 = Na3PO4 + 3H2O tercijarni natrijumfosfat.

Fosforna kiselina obrazovaće sa dvovalentnim kalcijumom jednu so u kojoj će valence biti podešene jedna prema drugoj: tri dvovalencije su upravo isto koliko dve trovalencije, naime, oba puta šest valencija, dakle:

3Ca(OH)2 + 2H3PO4 = Ca3(PO4)2 + 6H2O

Trokisele baze jedine se najzad prosto neposredno sa trobaznom fosfornom kiselinom:

Al(OH)3 + H3PO4 = AlPO4 + 3H2O

Ovo ponašanje jednobaznih i višebaznih kiselina i jednokiselih i višekiselih baza među sobom jesu činjenice koje su dobijene čisto posmatranjem: soli koje se po našim jednačinama javlјaju NaCl natrijum-hlorid, KCl kalijum-hlorid, NH4CI amonijum-hlorid, CaCl2 kalcijum-hlorid, A1S1z aluminijum-hlorid, CaSO3 kalcijumsulfat, Na2SO3 natrijum-sulfat i NaHSO4 kiseli natrijum-sulfat i primarni, sekundarni i tercijarni natrijum-fosfat — sve su to poznata jedinjenja, sve su to materije koje se mogu odrediti i koje su određene sa osobinama koje ih karakterišu kao zasebne individue. Tako je, Na2CO3 natrijum-karbonat, kristalna soda poznata svakoj domaćici, ali ako je samo jedan vodonik uglјene kiseline zamenjen natrijumom, ako, dakle, postaje natrijumbikarbonat NaHCO3, onda smo umesto kristalne sode odjednom dobili sodu bikarbonu, od jednog sredstva za čišćenje i pranje malom jednom izmenom postalo je jedno medicinsko sredstvo. Male promene koje na prvi pogled izgledaju bez značaja — mali uzroci a tako velike posledice!

Ali to su ipak samo činjenice, a ne i objašnjenja činjenica. To je tako i to možemo u svako doba konstatovati, ali još ne znamo zašto je to tako.

Mislim da nas mora iznenaditi što su, kako izgleda, neki sastavni delovi materija koje jedna s drugom reaguju, važne za obrazovanje jedinjenja i njihove osobine a drugi nisu. Ako pomešamo natrijumovu ceđ i sumpornu kiselinu,, postaje natrijum-sulfat. Opet dve različite materije: natrijum-sulfat u kristalima sa vodom — poznat kao Glauberova so — sredstvo je za čišćenje, koje se naročito nalazi u Karlsbadskoj vodi. Kalijum-sulfat, pak, čini sastavni deo kalijumovih đubriva. Ako se sravne obe formule Na2SO4 i K2SO4, onda izgleda da je za karakter jedne soli pre svega odlučujući udeo metala, dok je ostatak kiseline kod svih sulfata isti.

Nećemo bliže ulaziti u sva teška pitanja koja se ovde pojavlјuju: ono što je za nas važno jeste činjenica da prilikom reakcije jedne kiseline sa nekom bazom, molekuli ne deluju čitavi jedan na drugog, već svojim delovima: ostatak kiseline ostaje nepromenjen, a isto tako ostaje nepromenjena i hidroksilna grupa, oba druga dela vodonik i metal menjaju svoja mesta. Prema tome su kiselina i baza u neku ruku podelјene na dva dela.

A sada će nas neko upozoriti na to, da i to nije ništa novo, da mi iz teorije o rastvorima znamo da se kiseline i baze u vodenom rastvoru svakako raspadaju u svoje jone. Pa ipak — zar nije iznenađujuće, što se ova podela na jone i ovde obistinjuje? Ovde nismo govorili o rastvorima ni o jonima ni o prenosima struje, mi smo prosto pustili kiseline i baze da jedna na drugu deluju i konstatovali da je dejstvo tako kao da su se molekuli kiseline i baze raspali u dva dela.

Kada jedan inženjer hoće da drobije tunel kroz neko brdo onda radnici prema planu počinju s obe strane brda da kopaju i razbijaju stene: s obe suprotne strane brda počinju mašine da ulaze u brdo, baš kao da bi trebalo graditi dva razna tunela. A zatim odjednom dolazi trenutak da onaj koji buši brdo, pred sobom naglo naiđe na prazan prostor, pošto se iza jednog takvog zida, koji je on sad probušio, više ne nalazi stena, već prazan prostor: prazan prostor koji su načinili radnici koji dolaze s druge strane. Proboj je izvršen, od dva tunelska hodnika, koji su se jedan drugom sve više približavali, postao je jedan jedini tunel. Svakako da to mora tako biti i da je to tačno proračunato — ali ipak trenutak probijanja i sastavlјanja oba tunelska dela koji su zasebno probijani predstavlјa svečan trenutak i radostan događaj: možda zato što se opet još jednom tako jasno pokazala pobeda računskog duha nad prirodom.

Pa tako je i s nama. U teoriji o rastvorima, dakle stvarno u teoriji o smešama, upoznali smo se sa disocijacijom u jone, i već tada smo imali prilike da vidimo kako se spajaju dva potkopa: joni u rastvorima nisu bili ništa drugo do joni koje stvaraju radioaktivni zraci. A zatim smo u teoriji o neutralizaciji, a to je teorija o jedinjenjima,, našli da kiseline i baze reaguju kao da su razdvojene u dva dela: opet se pojavlјuje pojam disocijacije U jone.

Natrijumova ceđ, tj. vodeni rastvor baze natrijumhidroksida, raspala se u svoje jone: Na(OH) = Na’ + OH’.

Sona kiselina, to jest vodeni rastvor hlorovodonika, raspala se na svoje jone: HCl = N+ Cl’.

Ako sada obe ove materije deluju jedna na drugu onda moramo, ako uzmemo u obzir ovu činjenicu, našu jednačinu da napišemo tako da natrijumova ceđ i sona kiselina ne stoje više na levoj strani nego joni koji u rastvoru odmah postaju. Dakle:

Na+ OH+ H+ + Cl-

Sada na desnoj strani, ako se setimo teorije o neutralizaciji, kao što smo je u prvom delu nagovestili, mora da se najpre javi H2O dakle, voda. Kazali smo da je kod neutralizacije, kao što to pokazuje toplota neutralizacije, koja kod svih neutralizacija ostaje ista, glavno spajanje OH-jona sa H-jonom u neutralni molekul vode:

Na+ OH’ + H+ Cl’ = H2O + Na+ Cl’

Ako pustimo da rastvor ispari, onda se još slobodni Na i Cl-joni sve bliže primiču, vodena pregrada iščezava i, odjednom, pomoću svojih raznih električnih stanja vezuju jedan za drugi: Na+ SG = NaCl, a to je kuhinjska so, koja je sada, kao pređe vodeni molekud, neutralna. Ako je opet stavimo u vodu onda znamo da se odmah u obrnutoj jednačini deli u jone: NaCl = Na+ Cl.

H+ OH’ = H2O

To je odlučujuća reakcija i ova jednačina se zove jonska jednačina neutralizacije. Ona se javlјa pri svima neutralizacionim procesima, kao kod neutralizacije natrijumove ceđi i sumporne kiseline:

Na+ OH’+ Na+ OH’+ H+ + H+ + SO4 = H2O + H2O + Na+ Na+ SO“4

Kad se kaže da soli disociraju u vodenom rastvoru, onda to nije baš potpuno tačno. Ima soli koje se ne rastvaraju u vodi, koje se, dakle, mirno mogu sipati u vodu: one će pasti na dno i nesmetano ostati u vodi. One, dakle, ne disociraju, već kao molekuli ostaju nepromenjene. Da bismo bili tačni, moramo reći da i ove soli nisu takve da se sasvim ne mogu rastvoriti, i one sasvim malo disociraju, prelaze, dakle, minimalno u rastvor, kao što i voda sasvim malo disocira. Ali praktično. uzevši takve soli kao sulfid srebra (Ag2S) ili hlorid srebra (AgCl) ili barijum-sulfat (BaSO4) su nerastvorne. Šta će se, dakle, desiti ako, na primer, srebra-hidroksid Ag(OH) i hlorovodonik zajedno deluju?

Ag+ OH’ + H+ Cl’ = H2O + AgCl

Pošto se AgCl ne rastvara, to će se odmah spajati i ispasti kao talog. Srebra-hlorid, zbog svoje osetlјivosti prema svetlosti pretstavlјa važnu materiju u fotografiji, isto kao i druge halogene soli srebra: srebra-jodid AgJ i srebra-bromid AgBr.

Sećamo se iz prvog dela da smo čuli kako jake kiseline teraju slabe iz njihovih jedinjenja. Ovo privremeno znanje, koje ćemo odmah produbiti, iskoristićemo ovde i tri različite reakcije staviti jednu ispod druge i sravniti: 1. međusobni uticaj hlorovodonika (HCl) i srebra-nitrata (AgNO3, srebrna so azotne kiseline pod imenom lapisa upotreblјava se u medicini kao sredstvo za sagorevanje), 2. međusobni uticaj natrijum-hlorida i srebra-nitrata i 3. uticaj kalcijum-hlorida (CaCl2) na srebra-nitrat:

HCl + AgNO3 = AgCl + HNO3

NaCl + AgNO3 = AgCl + NaNO3

CaCl2 + 2AgNO3 = 2AgCl + Ca(NO3)2

Kada smo ispitivali uticaj baza na kiseline našli smo da se kod svih ovih reakcija po nešto javlјalo zajedničko, a to je sjedinjavanje ON-grupe baze sa vodonikom kiseline. Ovaj proces, tako smo onda zaklјučili, bio je glavna stvar. Ako posmatramo ove tri jednačine, onda vidimo da je kod svih njih zajedničko spajanje Ag-jona sa Cl-jonom u AgCl, srebra-hlorid. Svejedno je da li se hlor javlјa kao jedinjenje sa vodonikom, natrijumom ili kalcijumom, jedinjenje koje postaje uvek je AgCl Dakle, i ovde proces određuje reakciju između dva jona, te sve tri jednačine možemo tako napisati da ostale partnere ostavimo neodređene:

HCl + AgY = AgCl + XY

X može, dakle, biti vodonik ili natrijum ili kalijum ili kalcijum ili ma kakva materija inače. A Y može biti ostatak neke kiseline, koji je isteran hlorovodonikom — a pošto je to tako, možemo isto kao i kod jonske jednačine neutralizacije uopšte te partnere izostaviti i napisati:

Ag+ Cl’ = AgCl

To je jonska jednačina svih procesa kod kojih se iz rastvorne! srebrne soli srebro isteruje hlorovodonikom i postaje srebra-hlorid. A to ima važnih praktičnih posledica. Ako imamo neki rastvor, čiji sastav ne poznajemo i ako u taj rastvor sipamo srebra-nitrat i pritom ispadne nerastvorni srebra-hlorid, tada sa sigurnošću znamo da se u rastvoru nalaze hlorovi joni. Naravno da važi i obrnuto. Ako u neki nepoznati rastvor sipamo hlorovodoničnu kiselinu i ispadne srebra-hlorid, onda znamo da su u rastvoru joni srebra. Metal koji je spojen s hlorom (u prvom slučaju) ili ostatak kiseline koji je spojen sa jonom srebra možemo poznati i po drugim reakcijama i po tome znati kakva je materija rastvorena u tečnosti. Sada razumemo i zašto u jednom jedinjenju koje bazno reaguje mora biti jedna ON-grupa. OH-jon je’ uzrok za baznu reakciju, i stoga kako NaOH, tako i KON i Ca(OH)2 i NHi(OH) bazno reaguju: svi su čak i u rastvoru odvojili OH-jon. I zbog toga jedno kiselo reagujuće jedinjenje, dakle, pre svega jedna kiselina, mora sadržavati vodonika: slobodni H-jon je uzrok kisele reakcije.

Ali, stoj! Ovde se podiže jedan prigovor koji izgleda da je neopovrglјiv. U prvom delu knjige smo već jednom govorili o kristalnoj sodi i kazali da se rastvor sode u vodi pri dodiru oseća sapunast, da, dakle, kako sad možemo reći, bazno reaguje. Gde je ovde grupa OH? Soda je natrijumkarbonat, Na2CO3, te ma koliko razlagali i podešavali formulu nikada nam neće poći za rukom da grupu ON izdvojimo. Odakle, prema tome, potiče bazna reakcija rastvora kristalne sode?

Opet osećamo da su pitanja ono što nauku napred pokreće. Iz svakog saznanja dolazi po jedno novo pitanje, a to pitanje zahteva odgovor, koji tek na osnovu jednog novog saznanja može biti dat. Zašto rastvor sode, dakle, rastvor neke soli deluje bazno a ne neutralno? Sama so nije bazna, ali za baznu reakciju potreban je OH-jon, a odakle taj OH-jon može doći? No, mi smo jednu so rastvorili u vodi. Iz soli ne može doći grupa OH, te tako upravo ostaje samo mogućnost da OH-jon potiče iz vode. A voda ima formulu H2O ili, u drugom obliku pisano, HOH, ovde je, dakle, jedan OH-jon — znamo, pak, da voda, iako vrlo malo, disocira u svoje jone — prema jednačini NH2O = N2+ OH’. Da li, možda, natrijum-karbonat, kao so u rastvoru, ima čudnu osobinu da pojača disocijaciju vode tako da se pojavi više OH-jona i time objasni bazna reakcija jednog sodnog rastvora?

Da bismo mogli odgovoriti na ovo pitanje moramo najpre da se nešto podrobnije pozabavimo već više puta naglašenim slučajem da jedna jaka kiselina istiskuje jednu slabu kiselinu iz njenih jedinjenja. Ako našu sodu dovedemo u vezu sa sonom kiselinom, onda će nastati jedno pretvaranje prema jednačini:

Izostavljeno iz prikaza

Sona kiselina, HCl, je jaka kiselina; uglјena kiselina, H2CO3, je vrlo slaba kiselina. Dejstvo HCl na so slabe kiseline ide, dakle, ovako: ostatak kiseline jake kiseline stupa na mesto ostatka kiseline slabe kiseline. I na to se i misli kad se kaže: jaka kiselina istiskuje slabu kiselinu iz njihovih soli. Ali istovremeno se dešava i nešto sasvim drugo. Od slobodne jake kiseline (HCl) postaje so te kiseline, a zato se sada slaba kiselina slobodno javlјa. Stoga se takođe može kazati: slaba kiselina se oslobađa, a jaka sa svojim ostatkom kiseline stupa u so. Uostalom treba primetiti da slobodna uglјena kiselina N2SO3 nije postojana, ona se odmah raspada u uglјen-dioksid, dakle, u svoj anhidrid i vodu: N2SO3 = SO2 + H2O.

Proces istiskivanja ima velike sličnosti sa reakcijom neutralizacije. Sravnimo:

Izostavljeno iz prikaza

Na2(OH)2 + 2HC1 = 2NaCl + Hg(OH)2

Neobičan način pisanja Na2(OH)2 za 2Na(OH) i Na2(OH)2 za 2H2O biće svakako razumlјiv, pošto ovde treba samo naglasiti sličnost obeju reakcija.

U oba slučaja ostatak jake kiseline prodire u metalno jedinjenje, istiskuje dosadanjeg partnera iz jedinjenja metala, jedanput CO2-grupu, a drugi put (OH)-grupu. I u oba slučaja istisnuta grupa jedini se sa vodonikom kiseline u jedno novo jedinjenje, jedanput u slobodnu uglјenu kiselinu (koja uostalom nije postojana), a drugi put u vodu. Ovo spajanje je kao neki motor reakcije. Da li to nije i gore slučaj? Tada bi, dakle, težnja ostatka uglјene kiseline da se sa vodonikom jake kiseline sjedini u slobodnu uglјenu kiselinu, bila pokretna snaga ove reakcije: nije jaka kiselina ta koja tera slabu kiselinu iz njene soli, već upravo obrnuto: slaba kiselina tera ostatak jake kiseline od vodonika i sama se stavlјa na to mesto. Iz 2H i CO2 postaje tako N2CO3, a ostatak jake kiseline mora tada po sili prilika da uzme metal za svoga partnera. Slabe kiseline su, dakle, upravo jake: one hoće da se grade kao slobodne kiseline i zato se ruši slobodna „jaka“ kiselina i najzad prevodi u jednu so.

Ali zašto je to tako? Opet moramo tako da pitamo, jer smo dosad samo saznali činjenice. Šta uopšte znači „jačina“ neke kiseline?

Opet nam i ovde mora pomoći teorija o jonima. Kiseline u vodenom rastvoru disociraju u svoje jone, tako smo uvek dosad govorili. Ali na drugom mestu govorili smo mnogo o hemijskoj ravnoteži, i o tome da se prilikom svih materijalnih procesa javlјa ravnoteža kod koje se pored građenja neke materije istovremeno u izvesnoj meri uvek vrši i njeno razgrađivanje. Da li je to možda tako i pri disocijaciji u jone? Da li, možda, prilikom uvođenja neke kiseline u vodu ne nastupa puno raspadanje na jone, već da pored toga ostaju uvek i nerazloženi molekuli njeni u tečnosti?

Znamo da su joni neke materije suprotno naelektrisani, da se, dakle, privlače i da su samo usled smanjenja privlačne snage u vodi i vodenih zidova, koji prilikom hidratacije postaju oko jona, sprečeni u neposrednom ponovnom sjedinjavanju. Ali se upravo samo po sebi razume da će se joni neprestano vezivati u molekule, kao i da će se već spojeni molekuli istovremeno opet u jone raspadati. Ravnoteža prilikom jonizacije neke materije je, dakle, opet jedna dinamična ravnoteža: iz jona se u jednoj određenoj masi opet obrazuju molekuli, a s druge strane molekuli se opet raspadaju u jone. Prema tome u nekoj tečnosti uvek se nalaze jedni pored drugih disocirani joni i jedna određena količina nedisociranih molekula. Jake kiseline kao sumporna kiselina, sona kiselina, hlorna kiselina (NS10z) i jake baze kao natrijumova ceđ, kalijumova ceđ itd. gotovo potpuno su disocirane u svoje jone. Postavimo li jednačinu ravnoteže na primer za natrijumovu ceđ i za sonu kiselinu:

Izostavljeno iz prikaza

tada možemo reći, da ravnoteža ovde leži gotovo potpuno na desnoj strani, dakle, pri raspadu u jone. Samo neobično malo jona spaja se opet u molekule.

Ali slabe kiseline, kao uglјena kiselina, sirćetna kiselind, cijanovodonična kiselina, a isto tako i slabe baze, kao berilijum-hidroksid Be(OH)a ili aluminijum-hidroksid Al(OH)3, samo vrlo malo disociraju, kod njih ravnoteža u jednačini leži potpuno na levoj strani:

Izostavljeno iz prikaza

kod njih se, dakle, nalazi više nedisociranih molekula nego jona. Kod kiselina i baza srednje jačine disocirani i nedisocirani molekuli stoje u pogledu broja u ravnoteži. U prvom delu mi smo već jednom kazali da se voda sa formulom N(OH) zbog svoje ON-grupe i svog zamenlјivog vodonika (koji se, na primer, može zameniti natrijumom Na + N(OH) = Na(OH) + B2H2) može smatrati i kao baza i kao kiselina. Ako se sada ispita dokle voda disocira, onda se konstatuje da ona vrlo malo disocira. U vodi se pored vodenih molekula nalazi tako malo jona da je od dve milijarde vodenih molekula uvek samo jedan disociran u jone. Ako, dakle, vodu stvarno posmatramo kao bazu ili kiselinu, onda to mora biti kako jedna beskrajno slaba baza, tako i jedna beskrajno slaba kiselina. Drugim rečima: iz količine disociranih molekula, iz stepena disocijacije, možemo odrediti jačinu neke kiseline. Jake kiseline su i jako disocirane, slabe su slabo disocirane. A biti slabo disociran ne znači ništa drugo do da oba dela molekula imaju vrlo čvrst spoj, ili pak, da snažno teže jedan ka drugome. Pošto vodonik i hidroksilna grupa tako jako jedno prema drugom teže i obrazuju vodu, koja je kao najslabija od svih kiselina jedva disocirana, to je građenje vode pokretni momenat neutralizacije: kad se kiselina i baza raspadnu u svoje jone, onda H-joni kiseline i OH-joni baze teže jedan ka drugome i jedine se u vodu, a to znači da se gradi materija koja najmanje disocira. Ali tačno isti proces imamo kad se jaka kiselina jedini sa solјu neke slabe kiseline. Polazne materije u obliku jona javlјaju se prilikom dejstva HCl na sodu u sledećem obliku:

Na+ Na+ CO“3 + H+ H+ Cl’ + Cl’

dakle, joni od Na2CO3 i 2HCl. Uglјena kiselina H2CO3 je vrlo slaba kiselina, i stoga u rastvorima vrlo malo disocira. A to znači: kada H-joni i CO3-joni leže jedan pored drugog u vodenom rastvoru, onda se oni odmah spajaju u molekule uglјene kiseline. U našem rastvoru H-joni i CO3-joni leže jedan pored drugog, pri tome, naravno, ne igra nikakvu ulogu to što H-joni potiču od sone kiseline — oni će se, dakle, odmah spojiti u slobodnu uglјenu kiselinu, kao pokretna snaga reakcije obrazovaće se nedisocirana slobodna uglјena kiselina:

Izostavljeno iz prikaza

pri čemu se slobodna uglјena kiselina, kao što smo videli, odmah opet razlaže u svoj anhidrid i vodu, a prilikom isparavanja ostali joni se spajaju u natrijum-hlorid. Uglјen-dioksid koji postaje, međutim, nestaje iz ukupne smeše u vazduh. Pri kraju ovih posmatranja radi veće jasnosti da sastavimo još jednom u formi jonskih jednačina obe reakcije, neutralizaciju i istiskivanje neke slabe kiseline jakom:

Izostavljeno iz prikaza

neutralizacija:

Izostavljeno iz prikaza

Istiskivanje:

Izostavljeno iz prikaza

Sad možemo da odgovorimo i na naše pitanje zbog čega CaCO3 u vodenom rastvoru bazno reaguje. Šta će se dogoditi ako rastvorimo sodu u vodi? Disociraće u svoje jone:

Izostavljeno iz prikaza

Sad znamo da jon ostatka kiseline CO“2 kao ostatak neke slabe kiseline teži da se sa dva vodonikova jona odmah spoji u uglјenu kiselinu. Odakle može on da uzme ove vodonikove jone? Čitav proces odigrava se u vodenom rastvoru. U vodi se, kao što sad takođe znamo, nalazi nešto H’ i OH’-jona, jer i voda nešto disocira. Dakle, CO3-jon će se želјno baciti na nekoliko H’-jona i obrazovati uglјenu kiselinu. Ali ovih nekoliko H‘-jona nije dovolјno i pošto se CO3 usled rastvaranja nalazi u prilično visokoj koncentraciji, to ona prisilјava vodu da preda još N-jona, dakle, da u jačoj meri disocira. Zbog ovoga nastaje jedan proces koji šematski možemo ovako pretstaviti:

Izostavljeno iz prikaza

Ovi OH-joni, pak, daju čitavom rastvoru njegov bazni karakter, zbog njih rastvor kristalne sode u vodi bazno reaguje. Pošto se pri ovom procesu koji se naziva hidroliza, obrnuto nego što je to slučaj kod neutralizacije, voda razlaže u svoje jone i gradi kiseline, to se može reći da je hidroliza suprotnost neutralizaciji. Zbog hidrolitske disocijacije vode rastvori soli iz jakih baza i slabih kiselina reaguju kao baze. Obrnuto, soli iz slabih baza i jakih kiselina reaguju kiselo, kao što možemo da pokažemo odgovarajućim jednačinama: neka je so aluminijum-hlorid, A1S1z, kao so slabog aluminijum-hidroksida i jake sone kiseline:

Izostavljeno iz prikaza

dakle: slabi nedisocirani aluminijum-hidroksid obrazuje se kada se od vode oduzmu tri OH-jona. Preostaju hlorovi joni i vodonikovi joni, koji se ne jedine, jer jaka sona kiselina jako disocira. Rastvor stoga usled slobodnih H-jona reaguje kiselo.

Ka unutrašnjosti molekula

Prilikom raspravlјanja o amonijum-hidroksidu videlo se da nam bruto formula neke materije ne kazuje dovolјno o hemijskoj prirodi i o načinu kako ona reaguje. Time je nastao i problem strukturne formule. Kako su atomi — ili joni — vezani u molekulu jedan za drugi?

Vrlo je čudnovato da je na ovo pitanje za srazmerno prosto sastavlјene neorganske molekule mnogo teže odgovoriti nego za tako mnogo komplikovanije organske molekule, koji se ponekad sastoje iz stotina, pa i hilјada atoma. Raspravlјanje o ovom problemu je u neorganskoj hemiji tako teško da mi ovde moramo odustati od toga da raspravlјamo pitanje strukture neorganskih molekula. Jedan od razloga zbog čega je kod neorganskih materija tako teško postaviti strukturne formule, koje stvarno izražavaju hemijsko ponašanje neke materije, jeste činjenica da se u ovim jedinjenjima javlјaju elementi sa promenlјivim valencama. Mi smo dosad uvek govorili: kiseonik je dvovalentan a vodonik jednovalentan, zbog toga se jedan kiseonikov atom sa dva vodonikova atoma jedini u vodu. Svakako mi moramo da pomislimo da između ova oba elementa postoji još fizičkog dela našeg uvoda da se dade samo nagoveštaj o tome kako postaju molekuli i kako se može zamisliti obrazovanje jedinjenja, dvostrukog prometa i kompleksnih jona“.

Organska jedinјenјa

Svetske sile

Prva svetska sila. Farmer Džeferson V. Smit u državi Teksas u S.A.D. je — kako to njegovi susedi svakog dana neprestano primećuju — od nekog vremena u nekom čudnom uzbuđenju. Videli su ga kako je u svom starom rasklimatanom Fordu vozio nekog stranca po svojoj zemlјi, kako su zastajali na nekoliko mesta i kako je stranac išao tamo amo kao neko koji dobro razgleda zemlјu. Da neće to Smit da proda zemlјu? — pitali su se susedi iznenađeno. Oni nisu mogli da razumeju šta se to događa kod njihovog suseda, a sam Smit nikome ne kazuje ni reči. On se trudi da izgleda ravnodušan, ali ne može da sakrije svoje veliko uzbuđenje. Jednoga dana Smit otputova, ali se posle jedno nedelјu dana opet vrati — u međuvremenu pšenica se potpuno isušila, na farmi se niko nije starao o žetvi — ali farmer Smit se sada umesto u svom rasklimatanom Fordu vozio u lepom, novom Ševroletu.

To je početak. Dva dana docnije opet dođoše stranci, provedoše čitav dan na polјima, izgaziše žito, nimalo se nisu osvrtali ni na stoku ni na useve, postaviše neke aparate, stadoše da mere i računaju — pa opet odoše. I opet posle jedne nedelјe dođoše radnici na džinovskim kamionima,, tutnjava i graja ispuniše miran kraj, mašine stadoše da tutnje, a kola s materijalom da pristižu — i odjednom puče glas koji uznemiri sve duhove i raspali sve skrivene strasti među farmerima: nafta! Izgleda da je Smit na svojoj farmi našao naftu. Izgleda? Ne — našao je naftu! Reč je, to sad odjednom svak zna — o džinovskim naslagama.

I dok su sada na svima farmama farmeri odjednom obuzeti fantomom nafte i nenadnog bogatstva, dok šalјu geologe i lјude sa čarobnim prutićima na svoja polјa — jer, zar ne, ako se na Smitovoj farmi nalazi nafta, zašto je ne bi bilo i kod nas? — dotle se sa jedva pojmlјivom brzinom podižu tornjevi sa svrdlima za bušenje zemlјe, nameštaju se dugačke čelične cevi koje na svojim donjim krajevima nose čelična svrdla u obliku riblјeg repa — motori počinju da rade i svrdla polako prodiru u zemlјu. Susedi sa dvogledima stoje pored ograda podignutih pored gradilišta da se ne bi ometao rad i prate tok radova. Ali o njima niko i ne vodi računa.

Jedan geolog im objašnjava da je ta nafta postala u vrlo davna vremena zemlјine istorije. Na mestu gde je sada čvrsta zemlјa koja nosi pšenicu, to farmerovo bogatstvo, nalazila su se nekada velika mora. A u tim morima živeli su onda kao i danas još u svima okeanima milioni životinja. Živeli su tamo, množili se i izumrli. Mora su presahnula, obrazovala se čvrsta kora, pa i preko leševa životinja koje su bile utonule u mulј, a u toku miliona godina organske materije iz kojih su bila sastavlјena ova živa bića preobrazile su se i iz njih se obrazovala — nafta, smeša bezbrojnih jedinjenja koja se jedva mogu pregledati, a od kojih danas poznajemo tek jedan deo.

Nekoliko nedelјa docnije. Svrdlo je već vrlo duboko ušlo u zemlјu, gore su morale sve nove čelične cevi da budu nameštene, da bi se još dublјe prodrlo u dubinu, i jednog dana nafta, koja u unutrašnjosti zemlјe stoji pod visokim pritiskom, kao džinovski vodoskok pojuri napolјe, kao vulkan poče da baca kamenje i delove čelika oko sebe, pa je samo uz najveće napore stručnim radnicima pošlo za rukom da taj vodoskok od nafte uhvate pre nego što su izbačeno kamenje i čelični delovi na čeličnim nosačima kule za bušenje izazvali varnicu usled koje bi se ceo vodoskok pretvorio u džinovsku svetleću buktinju.

Ali izvor je uhvaćen, skupocena nafta kao neka velika reka izbija u vis i odmah se dalјe sprovodi radi prerade. Jer ova sirova nafta koja se dobija iz zemlje samo je smeša svih mogućnih materija, najprostijih i najkomplikovanijih, čvrstih i tečnih sastavnih delova, ima i vode — pa je potrebno da se sva nečistoća otstrani i onda da se sama smeša rastavi.

Naravno da se sirova nafta ne razdvaja kao, na primer, smeše ruda, tako da se svaki deo smeše lepo zasebno otstrani, i da se sve materije što je mogućno čistije izdvoje. Naprotiv, odvajanje nafte vrši se prilično površno, pošto industriji nije nimalo stalo do hemijski čistih sastavnih delova mešavine, već samo do „frakcija“, koje se mogu nazvati i „podsmešama“ naftine smeše. Radi ove svrhe nafta se podvrgava „frakcionoj“ destilaciji, tako što se uz isklјučenje vazduha zagreva do jedne određene temperature na kojoj isparavaju oni sastavni delovi smeše koji na toj temperaturi klјučaju. Ti delovi se odvode cevima i hlade. Pri dalјem zagrevanju opet ispari jedna frakcija i sve tako dalјe dok ostane samo čvrst ostatak.

Razne naftine frakcije nisu niukoliko ravnomerno sastavlјene, pa nemaju ni tačnih tački klјučanja. Šta više i sastav nafta koje potiču iz raznih izvora je tako različit da se za pojedine frakcije mogu samo označiti prosečne vrednosti. Tako se na temperaturama između 40 i 70 Celzijusovih stepena isparava takozvani petrolejski etar, između 70 i 120 stepena benzin. Zatim dolaze ligroin, koji se upotreblјava kao sredstvo za rastvaranje i skidanje masti, ulјa za čišćenje, zatim između 150 i 300 stepeni petrolej za osvetlјenje, ulјa za loženje, za motore sa teškim ulјem, kao što su dizel-motori, ulјa za podmazivanje itd. I najzad u ostatku se nalazi čvrst parafin, zatim vazelin, koji u prečišćenom stanju nalazi važnu primenu u medicini, i asfalt.

Benzin, ulјa za podmazivanje, ulјa za loženje, vazelin, parafin, petrolej, asfalt, sredstva za rastvaranje, — sve se to nalazi u nafti koja izvire iz zemlјe, kao i nebrojeno drugih materija, i sve one zajedno, ne samo benzin, niti, lak, samo petrolej, pretstavlјaju značaj nafte kao „svetske sile“, koja danas vlada privredom i politikom država kao jedva koja materija potrebna za život u ranija vremena.

Sirova nafta je mešavina materija, to smo videli, pa smo već i to kazali da se ta mešavina destilacijom ne rastavlјa do u svoje prave delove, već da su i frakcije opet još smeše i to smeše sada znatno sličnijih materija nego što su one ranije u celini zajedno bile. Hemiji je takođe pošlo za rukom da iz nafte dobije veliki deo pravih sastavnih materija, te da tako upozna sastav frakcija: ali ti pojedini sastavni delovi imaju za tehniku manje interesa, njoj su potrebne frakcije. A iz čega se sastoje frakcije?

Hemija nas uči da odlučujući deo svih frakcija nafte jesu takozvani uglјovodonici, dakle, jedinjenja uglјenika i vodonika. Ako se radi bližeg orijentisanja odredi prosečna molekulska težina takve jedne frakcije, onda se za frakciju tako važnog benzina nalazi molekulska težina od okruglo 100. To je u prvi mah vrlo čudno. Uglјenik je, kako nas je to učio Periodni sistem elemenata, prema vodoniku četvorovalentan, a najviše mogućno uglјovodonično jedinjenje je prema tome CH3, metan ili barski gas. Uglјenik ima atomsku težinu 12, vodonik atomsku težinu okruglo 1, a metan, dakle, molekulsku težinu 16. Kako se može objasniti molekulska težina 100 za benzine, a kako mnogo više molekulske težine težih naftinih frakcija?

Pokušajmo najpre da na osnovu našeg dosadašnjeg znanja nađemo rešenje. Sećamo se da su se u neorganskoj hemiji pojavila jedinjenja u obliku ClO2, Cl2O6, Cl2O7 itd. Da li ovde kod uglјovodonika imamo posla sa sličnim jedinjenjima, da li je u molekulu spojeno više uglјenikovih i vodonikovih atoma? Svakako ne u obliku kao što je to bio slučaj kod goreimenovanog hlorovog oksida. Jer, kao što smo videli, hlor ima prema kiseoniku maksimalnu valencu 7, dakle, Cl2O7 je najviše mogućno hlor-kiseonikovo jedinjenje. Svi ostali hlor-oksidi pokazuju hlor u manjoj valenci, što je prema teoriji o vezivanju jona potpuno shvatlјivo. Ali CH3 je već najviše mogućno uglјovodonikovo jedinjenje, a sa jednovalentnim vodonikom jedva se mogu zamisliti jedinjenja u koja stupa više uglјenikovih atoma sa manjom valencom od 4. Neko upoređenje sa raznim hlor-oksidima ovde nije na mestu, a nije — kao što to odmah možemo reći — ni sa kompleksnim jedinjenjima. Najzad bi ostala još mogućnost da kod ovih visokih molekulskih težina uopšte nije reč o pojedinim molekulima, već o gomilama molekula, dakle, o koloidnim delićima. Ali hemičar će nam na sva ova naša pitanja odgovoriti, da to nije slučaj, da se ovde šta više stvarno nalaze molekuli, koji se sastoje samo od uglјenika i vodonika i imaju molekulsku težinu 100.

Mi već osećamo da je ovde nešto novo, nešto što se ne može uporediti sa onim što smo dosad naučili. Ovde se uopšte ne javlјa vezivanje jona, tako nas uči hemičar, već kod uglјovodonika vlada isklјučivo vezivanje atoma.

Stvar, dakle, ne ide, te molimo našeg hemičara da nam objasni sastav tih čudnih molekula. Putem analize mogućno je da se kod nekog jedinstvenog uglјovodonika utvrdi procentualan sastav i da se iz njega u vezi sa molekulskom težinom odredi bruto formula materije. I tu se pokazuje da se u nafti mogu naći uglјovodonici najrazličitijeg sastava, ali koji se, a to je vrlo važno, mogu složiti u jedan red. Otprilike ovako: CH4, C2H6, C3H8, C4H10, … i najzad ovaj niz vodi sve do većih vrednosti, sve do najvećeg dosad poznatog uglјovodonika C70N142 koji, dakle, ima molekulsku težinu 982.

Čitaocu koji je nešto upućen u matematici možda će prilikom posmatranja ovog niza uglјovodonika nešto pasti u oči: on će se mogućno iz svog školskog doba setiti aritmetičke progresije. Brojevi 3, 6, 9, 12, 15, 18, itd. čine, tako kaže matematičar, jednu aritmetičku progresiju. Isto tako i brojevi 12, 19, 26, 33 itd. Jednom reči, svi brojevi koji imaju isto rastojanje, ili tačnije rečeno, koji postaju dodavanjem jednog istog broja, čine jednu aritmetičku progresiju. Takvu jednu aritmetičku progresiju čine i gore imenovani uzastopni uglјovodonici, a diferencija u progresiji, dakle, stalno ista razlika, jeste CH4, jer je Izostavljeno iz prikaza itd. Molekulska težina od okruglo 100 za uglјovodonike u naftinoj frakciji „benzin“ kazuje,, dakle, da će se u ovoj frakciji pretežno nalaziti uglјovodonici C7H16, jer je 7 × 12 = 84 i još 16 daje 100 kao molekulsku težinu. Frakcije koje teže klјučaju sastoje se tada iz uglјovodonika mnogo veće molekulske težine, koji, prema tome, sadrže mnogo više uglјenikovih i vodonikovih atoma u molekulu. Ali pošto je usled razvoja tehnike frakcija benzina zadobila jedan sasvim izvanredan privredni značaj, to se tražio put da se udeo ove frakcije pri destilaciji nafte poveća, pa je pošlo za rukom da se jakim zagrevanjem viših uglјovodonika, dakle, frakcija ulјa za podmazivanje i drugih razbiju, razruše (engleski crack) veliki molekuli, tako da su rušenjem molekula sa vrlo mnogo uglјenikovih atoma postali takvi sa manjim brojem uglјenika, čak želјeni uglјovodonici benzinske frakcije. Zbog toga se ovaj tehnički proces naziva KpeKHHr-(cracking) proces.

Za zemlјe koje imaju bogate sopstvene rezerve nafte, kao Sjedinjene Američke Države, Rumuniju, Rusiju, Persiju, Meksiko i sopstvenike izvora u Iraku ili u Holandskoj Indiji time je problem snabdevanja benzinom u principu rešen. Ali samo u principu, jer ustvari potrošnja naftinih produkata danas raste brže nego što se novi izvori otkrivaju i počinju eksploatisati, i svetska privreda sa zabrinutošću gleda na nestajanje rezervi nafte, koje u toku vremena neće biti u stanju da odgovore tako naglom porastu potrošnje. Tako se sasvim uopšte javlјa pitanje, koje je za zemlјe bez dovolјno rezervi nafte već odavno bilo goruće: da li ima načina da se tečni uglјovodonici koji lako klјučaju tehnički sastavlјaju od drugih sirovina? Da li postoji mogućnost da se iz sopstvenih sirovina zemalјa bez dovolјno nafte proizvodi sintetički benzin?

Teorijski put leži pred nama otvoren: benzin je mešavina uglјovodonika; uglјovodonici su jedinjenja uglјenika i vodonika. Ako, na primer, spojimo uglјenikove i vodonikove atome, dobijemo uglјovodonike. I ako to pokušamo u odgovarajućim mešavinama i — možemo zamisliti da ovde stvar neće biti drugojača nego kod Haber-Bošove metode — izvedemo sa potrebnim katalizatorima, onda benzin možemo dobiti tehnički i iz sopstvenih sirovina.

Ali, kao i u neorganskoj hemiji, put ka tehnici vodi kroz nauku, te ove uglјovodonike moramo prvo nešto izbliže da razmotrimo, pre nego što bismo mogli tako smele planove da ostvarimo odnosno njihovo ostvarenje da razumemo.

Da bismo lakše mogli raditi sa uglјovodonicima najpre ćemo da ih imenujemo. Četiri prva iz našeg reda nose sasvim prosta imena: CH3 metan, C2H5 etan, C3H7 propan i CrHio butan. Dalјe je već lakše: uzme se grčki broj, koji označuje broj uglјenikovih atoma i molekula i doda završetak ,,-an“. C5H12 ima pet uglјenikovih atoma, pet se na grčkom kaže pente, dakle, pentan. CnHn+1 heksan, C7H heptan, C8H18 oktan. Iduća materija je nezgodna za pamćenje utoliko što se za naučnu terminologiju upotreblјuju dva klasična jezika. Kod C9H20 kao i kod C11H24 uzeti su, naime, latinski nazivi brojeva, te se materije zovu nonan i undekan. Ali princip je jasan, pa je mogućno da se svakom novom uglјeniku koji se pojavi dade njegovo ime. Obrnuto, poznato je kada se i nazivu neke materije doda završetak ,,-an“, da je tada reč o nekom uglјovodoniku iz ove familije. Čitava familija nosi uostalom prema svom hemijskom svojstvu da je malo sposobna za reakciju (parum affinis = malo sposoban za reakciju) porodično ime parafini.

Pošto je veliko obil»e materija sada obuhvaćeno jednim jedinstvenim — ili bar približno jedinstvenim — nazivom, pokušaćemo da jedinstvenost u sastavu izrazimo i u formuli za ove materije. Ako pretpostavimo da su naše materije imale formulu CH2, C2H4, C3H6 , onda će i onaj koji nije matematičar videti, da sve ove materije možemo označiti jednom jedinom formulom, koja označuje da na jedan uglјenikov atom uvek dolaze po dva vodonikova atoma, dakle, na n uglјenikovih atoma uvek dolaze 2n vodonikova atoma, mogli bismo, dakle, pisati: CnH2n, pa bismo ovom jednom formulom obuhvatili sve materije. Da bismo dobili jednu određenu materiju, trebalo bi za n da stavimo ma kakvu vrednost u celim brojevima.

Parafini ipak nisu tako prosto sastavlјeni, ali smo uvereni da će nam i ovde ispasti za rukom da nađemo jednu opštu formulu. Parafini, kao što smo videli, čine jednu aritmetičku progresiju, a matematičar nam kaže da se za jednu aritmetičku progresiju može naći jedna formula, koja označuje „opšti član“, dakle, koji je tako podešen da se uz umetanje vrednosti iz opšte formule mogu dobiti sve materije. Ostavićemo čitaocu koga takva istraživanja zanimaju da na tom mestu otvori knjigu i da sam nađe formulu koju ćemo ovde izneti samo u definitivnom obliku:

Opšta bruto formula za parafine glasi CnH2n+2-

Ako za n stavimo vrednost 1 dobićemo CH3, metan, a ako za n stavimo vrednost 4, dobićemo C4H10, butan itd.

Ali ovo je nešto iznenađujuće, a za organska jedinjenja vrlo važno i karakteristično, naime jednom formulom možemo označiti veliko mnoštvo materija jednovrsnog sastava, čitavu oblast parafina. Svi parafini, pak, slični su hemijski, oni su, kao što im kaže naziv, hemijski lenji, naročito otporni prema kiselinama i bazama, a na običnoj temperaturi i prema kiseoniku. Na višoj temperaturi sagorevaju i jedine se s kiseonikom tako da se čitav molekul raspada: pritom se grade uglјen-dioksid i voda, tj. oksidišu i uglјenik i vodonik.

Fizičke osobine u parafinskom nizu menjaju se ravnomerno sa povećanjem broja uglјenika: tačka toplјenja i tačka klјučanja rastu od jednog do drugog člana, tako se metan topi na — 183 stepeni a klјuča na — 164 stepenu, heksan na — 95 i + 36; pentadekan C15H32 na + 10 i + 271 stepenu. Neki izuzeci, naročito u pogledu tačke klјučanja, ovde nas ne interesuju. Reč tačka klјučanja i toplјenja pokazuje, da su prvih pet članova reda do pentana pri normalnoj temperaturi gasoviti, srednje uglјovodonične materije tečne i gusto tečne, a visoke posle toga čvrste.

Parafini, pak, nisu jedini red organskih jedinjenja koji su hemijski slični i u isti mah pretstavlјaju aritmetički red sa diferencijom CH4, svi takvi redovi nazivaju se homologim redovima. Svi oni imaju takođe svojstvo da se kao celina mogu obuhvatiti jednom opštom formulom. Kakav veliki značaj to ima videćemo kad sada pokušamo da parafine lene za reakciju uputimo put jedinjenja. Videli smo već da kiseonik, pa i jake kiseline, kao sumporna i azotna kiselina pri običnoj temperaturi ne deluju na parafine. Ali smo mi već ranije upoznali jednu grupu elemenata koju smo nazvali „prijatelјima celog sveta“, halogene elemente fluor, hlor, brom i jod. Oni i ovde dokazuju svoju osobinu da brzo sklapaju prijatelјstva: parafini reaguju s nekim halogenim elementima, pre svega sa hlorom i bromom. Najpre metan:

CH4 + Cl2 = CH3Cl + HCl

Pokazuje se da jedan hlorov atom zamenjuje jedan vodonikov atom — takva jedna reakcija zove se zamena ili supstitucija — i da postaje hlorovodonik i jedno novo jedinjenje, koje ćemo zasad nazvati hlor-metanom. Hlorom možemo da zamenimo i dva vodonikova atoma i tada postaje jedinjenje CH2CI2, mogu biti zamenjena i tri vodonikova atoma, i tada, prirodno, postaje CHO3 — jedna vrlo poznata materija, koja je u medicini kao narkotičko sredstvo od najvećeg značaja — hloroform. Ako zamenimo — istina to nije mogućno direktno, već samo zaobilazno — tri vodonikova atoma sa tri jodova atoma, dobićemo CH3, a to je isto tako iz medicine poznati jodoform. I najzad možemo sva četiri vodonika da zamenimo hlorom i da dobijemo CCl ili tetrahlor-metan.

To isto možemo da uradimo i kod drugog člana reda, kod etana:

C2H6 + Cl2 = C2H5Cl + HCl

A tačno to isto i kod propana:

C3H8 + Cl2 = C3H7Cl + HCl

To možemo da sprovedemo i kroz čitav red, a to znači da su reakcije svih članova parafinskog reda sa hlorom i bromom tako istovrsne da možemo primeniti i napisati opštu formulu:

CnH2n+2 + Cl2 = CnH2n+1Cl + HCl

Sad je odjednom jasan veliki značaj ove opšte formule: nama je potrebna samo jedna jednačina da bi se pretstavilo postojanje svih monohlorida (supstitucije jednim hlorovim atomom) čitavog parafinskog reda. Slično je i kod jonske jednačine građenja soli, gde smo našli i ovakvo uprošćavanje: H’ + OH’ = H2O je neutralizaciona jednačina svih neutralizacija. Samo je ovde delovanje ovog uprošćavanja mnogo veće i već u početku pokazuje kako je organska hemija neobično sistematski ustrojena.

Ali nije uvek zgodno pisati CnH2n+1Cl. A pošto se atomska grupa koja stoji ispred hlorovog atoma stalno ponavlјa to je u organskoj hemiji običaj da se ona skraćuje i da se za to stavlјa prosto R. Ovo R možemo slično kao i ostatak kiseline označiti kao parafinski ostatak što pretstavlјa skraćenicu reči radikal (od latinskog radix: koren). Dakle, naša opšta jednačina izgleda sada ovako:

RH + Cl2 = RCl + HCl

(RH je, naravno, radikal + vodonik, dakle, prvobitni uglјovodonik).

U ovoj jednačini možemo za R uvesti sve mogućne radikale, dakle, na primer, CH3 (metanov radikal) ili C<H# (butanov radikal) itd. Ovim radikalima data su različita imena, jer oni igraju krupnu ulogu u organskoj hemiji. Tako se CH3 zove metanov radikal, metil; C2H5 etanov radikal, etil; C3H6 propanov radikal, propil itd. Umesto završetka „an“ radikal dobija završetak „il“. Samo iz naročitih razloga pentanov radikal se ne zove pentil, već amil. Opšte ime za ostatke parafina je „alkil“.

Uzimamo, dakle, na primer, propan (C2H4) i zamenjujemo jedan N-atom sa Cl-atomom. Pritom postaje propil-hlorid čija je formula C3HCl. A ako ispitamo ovaj propilhlorid, onda ćemo kad tačno pregledamo morati nešto vrlo čudnovato da konstatujemo: naime, da nije postala jedna već dve materije. Ako ih razdvojimo vidimo da jedna od njih klјuča na 46,6 stepena, a druga već na 36,5 stepena. Ma kako tačno merili, ipak ostaju dve različite materije. A ako sad odredimo procentualne udele uglјenika, vodonika i hlora, onda vidimo da su oni kod obe materije isti. Ako radi kontrole uzmemo molekulsku težinu, vidimo da je i ona isto tako potpuno ista. Obema materijama, koje su nesumnjivo različite, pripada ista bruto formula: Izostavljeno iz prikaza

To ne samo što iznenađuje, već je šta više i vrlo nezgodno. Dosad nam je strukturna formula bila potrebna samo zato da upoznamo unutrašnji sastav molekula, međutim, ovde izgleda da nas bruto formula direktno vodi na stranputicu, jer ona važi za dve različite materije. Moramo, dakle, da se nešto bliže pozabavimo strukturnom formulom parafina.

Pokušajmo najpre da kod najprostijeg parafina, metana, dobijemo pretstavu o njegovom molekularnom sastavu. Uglјenik je četvorovalentan, a to je, ostavlјajući na stranu sasvim malo izuzetaka, osnovno pravilo organske hemije. Moglo bi se gotovo nazvati dogmom, kad ne bi tako sigurno bilo potpomognuto iskustvom, da se isto tako može nazvati i činjenicom. Četiri uglјenikove valence su, dakle, kod metana zauzete sa četiri vodonikova atoma, molekul je stoga zauzet i to je slučaj kod svih parafina, zbog toga se oni nazivaju i zasićeni uglјovodonici ili, pošto je dostignuta granica moći vezivanja atoma, granični uglјovodonici.

Po svom urođenom smislu za simetriju možemo, dakle, zamisliti sledeću sliku metana i njegove strukturne formule:

Izostavljeno iz prikaza

Ova formula, svakako, ne kazuje da su atomi stvarno tako uređeni. To je jedna slika metanovog molekula, koja se u praksi beskrajno često pokazala kao tačna, ali koja je kao neka kopija. Jer jedno i sada možemo već da zamislimo: molekuli su svakako prostorne tvorevine, a naša strukturna formula leži u jednoj ravni. Ona, dakle u najbolјem slučaju daje sliku molekula, kao što fotografija daje sliku nekog čoveka. O tome ćemo docnije čuti još podrobnije. Ovde nam je dovolјna strukturna formula u ravni.

A šta se dešava kad se jedno N zameni sa jednim ST;

Izostavljeno iz prikaza

Pojam supstitucije sad nam je jasan iz slike: jedan Cl-atom stupa na mesto gde je pre bio jedan H, a ovaj se oslobađa i jedini sa drugim Cl-atomom u hlorovodonik. Putem crteža možemo pretstaviti kako se i ostala tri vodonikova atoma metana na taj način zamenjuju hlorovim atomima.

To bi, dakle, bilo jasno i razumlјivo. Da pokušamo* sada sa drugim uglјovodonikom, etanom: C2H4.

Ali tu već zapinjemo: ne možemo ni da zamislimo kako ovaj molekul treba da bude sastavlјen. Metan ima četiri vodonikova atoma koji su svi jednovalentni. Sve valence su, dakle, zasićene. Kako da tu još nešto dodamo? Sada postavlјamo dva metanova molekula jednog pored drugog:

Izostavljeno iz prikaza

i sad ćemo smelo da kombinujemo. Znamo da jedan od vodonikovih atoma iščezava, naime da može biti zamenjen hlorom. Zamislimo da prvo odlazi vodonikov atom, i da dolazi hlor na prazno mesto, tada bi to mesto za jedan kratak trenutak bilo nezauzeto, a to bi, pak, značilo da bi jedna uglјenikova valenca bila slobodna i da bi ličila-. na neku ruku čežnjivo pruženu u prostor. Mi smo podvučeni H-atom prvog molekula izabrali da iščezne, da oslobodi svoje mesto. Isto se, prirodno, može desiti i kod drugog molekula, samo sada uzimamo „levi“ H-atom (podvučen), što je svejedno, pošto je metanov molekul potpuno simetričan, te nema nikakve razlike s kojim H-atomom operišemo. Sada — teorijski za vrlo kratko vreme — naša oba molekula izgledaju ovako:

Izostavljeno iz prikaza

i ako sad uzmemo da se obe slobodne valence, opružene ruke oba S-atoma, spajaju, onda postaje jedan molekul čija je formula C2H4; etan.

Izostavljeno iz prikaza

To je strukturna formula etana.

Sada će se svakako primetiti da je to vrlo lepo. Na taj način mogu se najzad skombinovati sve mogućne i nemogućne strukturne formule. A to bi značilo postupati vrlo slobodno u nauci. Ali mi na to odgovaramo da možemo dokazati da je ovo strukturna formula etana.

Znamo da hlor kao i svi halogeni elementi imaju naročitu naklonost za alkalne metale, kao što je, na primer, natrijum. Ako, dakle, pustimo natrijum da deluje na naš metil-hlorid, onda možemo pretstaviti da je privlačna snaga natrijuma tolika da on izvuče hlor iz njegovog jedinjenja i privuče k sebi. Tada će postati natrijum-hlorid i … Da, a šta onda preostaje kad se od CH3S1 izvuče hlor? Slobodni radikal metil, upravo ono što smo dobili pri našoj kombinaciji kad smo otstranili vodonikov atom. Nemački hemičar Adolf Vurc (A. Wurtz) pokušao je da na ovaj način dobije slobodan radikal jednog uglјovodonika, ali pokušaj nije uspeo — ili, bolјe, uspeo je izvanredno dobro u jednom sasvim drugom, mnogo važnijem pravcu. Pokazalo se, naime, da slobodni radikali nisu sposobni za egzistenciju, već da se po dva takva radikala stalno udružuju u jedan nov molekul, kao što to pokazuje ova naša formula:

Izostavljeno iz prikaza

Pri ovom procesu se, dakle, od dva molekula metil-hlorida pored dva molekula kuhinjske soli gradi jedan molekul etana. Ova reakcija koja dozvolјava da se od metana napravi etan, isto tako od etana butan itd. naziva se Vurcovom sintezom. Vurcova sinteza nam, dakle, pokazuje da je naša strukturna slika etana doista tačna, jer tačno objašnjava proces pretvaranja koji pritom nastupa.

Ove ispisane strukturne formule su vrlo nezgodne, pa se zbog toga morala potražiti neka racionalnija forma, koja ipak objašnjava sve ono što je važno. Ako, naime, napišemo etan kao CH2 × CH2, onda ova uprošćena formula kazuje ono isto što pokazuje i ona izvedena, tj. da su dve CH3-grupe tako međusobno vezane da se uglјenik vezuje sa uglјenikom.

Idući uglјovodonik je propan sa bruto formulom C3H6. Možemo zamisliti da se njegova strukturna formula može iz etana dobiti na isti načic, kao što smo i onu etanovu dobili iz metana. Dve Ch3-grupe grade etanov molekul, od jedne od njih oduzimamo jedan N-atom i zamenjujemo jednom Ch3-grupom. Možemo, dakle, reći da viši uglјovodonici postaju od nižih putem slične supstitucije kao i halogena jedinjenja iz uglјovodonika. Uporedimo oba procesa:

• metil-hlorid CH2Cl
• metan (hlor metan)
• etil-hlorid
• etan
• propan CH3CH2CH3

Strukturna formula propana izgleda, dakle, kao što možemo iz racionalne formule prosto da pročitamo ovako:

Izostavljeno iz prikaza

Ako sada pustimo hlor da dejstvuje na ovaj propan, onda jedan hlorov atom opet zamenjuje jedan vodonikov atom, ali je pitanje: koji vodonikov atom? Obe CH3-grupe koje stoje napolјu imaju po tri jednako-valentna N-atoma, od kojih dakle, jedan možemo zameniti; pritom dobijamo jedan propil-hlorid oblika CH3-CH2-CH3Cl ili, što je zbog simetrije atoma isto, CH3-CH2-CH3Cl. Prema tome je svejedno da li se hlorov atom ugrađuje na desnom ili levom kraju. Ali kako stoji stvar kada hlorov atom zamenjuje jedan od N-atoma srednjeg uglјenika. Onda postaje jedna materija čiji je oblik CH3-CHCl-CH3Cl, isto tako jedan propil-hlorid. Prema tome dobijamo dva propilhlorida

Izostavljeno iz prikaza

Oba propil-hlorida čije smo strukturne formule ovde nacrtali — i to je jedna od najvažnijih pojava moderne hemije — jesu različite materije: to su obe one materije koje smo gore našli. Oni imaju istu bruto formulu, dakle, isti sastav, ali su ipak razne materije sa raznim tačkama klјučanja i drugim osobinama. Čitava razlika sastoji se samo u tome što je hlorov atom jedanput ugrađen na kraju uplјenikovog lanca, a drugiput u njegovoj sredini.

Istu pojavu nalazimo ako supstitucijom jedne CH3 -grupe hoćemo da pođemo dalјe od propana prema idućem uglјeniku, butanu. Butan ima bruto formulu C4H10 i postaje od propana supstitucijom jednog N-atoma jednom CH3 -grupom. Pritom postoje kao i kod propil-hlorida, dve mogućnosti: ili se CH3 -grupa dodaje na kraju uglјenikova lanca ili u sredini lanca:

Izostavljeno iz prikaza

Materija kod koje je nova grupa dodata na kraju zove se normalni butan, skraćeno p-butan. Druga materija kod koje je grupa umetnuta u sredini zove se izobutan, skraćeno i-butan. I n-butan i i-butan jasno se razlikuju po svojim tačkama klјučanja, a opšti je zakon da materije sa pravim uglјenikovim lancem, dakle, normalni uglјovodonici imaju višu tačku klјučanja nego materije sa razgranatim lancem, dakle, izo-uglјovodonici. Pojava da se dve materije pri jednakom bruto sastavu razlikuju samo po načinu kako su dodati supstituenti naziva se izomerija, a dotične materije izomere. N-propil-hlorid i izopropil-hlorid (nazivi su načinjeni po istom pravilu) jesu, dakle, izomerne materije, isto tako i n-butan i i-butan. Broj izomernih jedinjenja raste vrlo brzo sa rastućim brojem uglјenikovih atoma. Već kod butana možemonovu CH3-grupu ili da dodamo na kraju n-butanovog molekula ili da je umetnemo u njegovu sredinu, to daje dva izomerna pentana. Ali tada ih možemo umetnuti i kod i-butana i to opet na kraju (to daje, kao što sam čitalac može brzo da konstatuje istu materiju kao i kod srednje supstitucije p-butan a) ili opet u sredini, ako preostali vodonikov atom srednjeg uglјenika supstituišemo jednom CH3-grupom. Tri izomerna pentana imaju tada sledeće strukturne formule:

Posle ovog kratkog izleta u oblast strukturnih formula vratićemo se opet našoj nafti, pitanju sintetičkog benzina. Teorijski blizak put, da se viši uglјovodonici, čije smeše sastavlјaju benzin, sintetički naprave od domaćih sirovina, bio bi put preko metana. Etan možemo po Vurcovoj sintezi sastaviti od dva metanova molekula itd. Ali sam metan može se sintetički sastaviti od uglјenika i vodonika uz upotrebu niklenih katalizatora: C + 2H2 = CH3.

Ali taj put bi za tehniku bio vrlo zaobilazan i neekonomičan, pa su zbog toga obe nemačke metode za pravlјenje sintetičkog benzina pošle drugim putevima.

Prva metoda je takozvana Berginova, prema profesoru Fridrihu Bergijusu iz Hajdelberga. Berginova metoda spaja cracking-proces sa hidriranjem uglјenika, dakle, sa sintezom vodonika s uglјenikom. Sitno izmleven mrki ugalј kojim je Nemačka bogata, spaja se sa neznatnom količinom teškog ulјa, jednom frakcijom prirodne nafte, u kašu. Ta kaša se pod pritiskom od 200 atmosfera, a uz prisustvo vodonika, zagreje do 400 ili 500 stepena, pa se ovim zagrevanjem pod visokim pritiskom mrki ugalј hidrira u tečne uglјovodonike. Pritom nastaju uglјovodonici benzinske frakcije — a tehnički produkat ovog metoda je pod imenom Lojna-benzin (pošto se gradi u fabrikama Lojna) postao opšte poznat.

Po drugoj metodi se radi u neku ruku neposrednije. Ona potiče od direktora Instituta cara Vilhelma za ispitivanje uglјena u Milhajmu na Ruru, profesora Franca Fišera (F. Fischer) i njegovog saradnika Tropša (Tropsch). I ovde se radi sa čistim uglјenikom kao polaznom materijom, ali uglјenik se upotreblјava kao uglјen-monoksid. Ako se vodena para provodi preko usijanog uglјena onda postaje jedna gasna smeša po jednačini:

C + H2O = CO + H2

Dakle, upravo smeša obe materije, koje se upotreblјuju za ovu benzinsku sintezu. Svakako, procentualni sastav još nije tačan, ali se on može lako izmeniti. Metoda radi pri temperaturama od okruglo 200 stepena i pri samo malo uvećanom pritisku. Glavnu ulogu u ovom hidriranju uglјen-monoksida u tečne uglјovodonike igraju, prirodno, opet katalizatori. Prvobitno metoda je radila sa složenim katalizatorima, koji su između ostalog sadržavali nikal, kobalt i gvožđe. Ako se bliže ispita način delovanja ovih katalizatora, onda se tu nailazi na jedan drugi tip katalize, nego što je onaj koji smo dosad poznavali. Naime, prvo se jedini katalizator, dakle, na primer, kobalt, sa S iz SO u kobalt-karbid, jedno kobalt-uglјenikovo jedinjenje. Ako ovaj ovako obrazovani kobalt-karbid dođe u dodir sa vodenim gasom, smešom uglјen-monoksida i vodonika, onda on iz te smeše privlači još uglјenika, obrazuje, dakle, jedno jedinjenje koje je bogatije uglјenikom, dok se oslobođeni kiseonik jedini sa vodonikom u vodu. Ali pored toga, prirodno, postoji još slobodnog vodonika i taj slobodni vodonik oduzima sada od karbida bogatijeg uglјenikom — koji svoj u neku ruku kao prekobrojni uglјenik samo labavo drži — taj uglјenik i jedini se s njim u jednu CH3 -grupu, koja sama po sebi može isto onako malo egzistirati kao i CH3-grupa. Ovi CH3 -radikali priklјučuju se stoga brzo uglјovodoničnim lancima. Ta metoda je danas tako izgrađena, da je u smeši koja postaje mogućno tačno odrediti uzajamni odnos količina srednjih i viših uglјovodonika, drugim rečima utvrditi tačno odnos količina benzina koji postaje, ulјa za podmazivanje, čvrstog parafina itd. Tako se danas, ako se želi, može dobiti polovina produkcije u obliku čvrstog parafina. Ali, kao što je rečeno, interesantno je dejstvo katalizatora koji ne deluje nikako drugojače sem samo uz kontakt, pa pri ovoj reakciji ni sam ne ostaje nedirnut, jer oduzima uglјenik od uglјen-monoksida, vezuje ga labavo za sebe i zatim ga, sada u jednom upotreblјivom obliku za vodonik, pruža dalјe vodoniku, da bi odmah ponova vezao nov uglјenik i da ga opet dalјe preda.

Nemačkoj je, dakle, pošlo za rukom da na dvojak način ostvari tehničko rešenje ovog tako važnog privrednog problema, tj. da uglјenik, koji se kao kameni i mrki ugalј nalazi u velikim količinama u Nemačkoj, neposredno sjedini sa vodonikom i da ga hidrira u tečne uglјovodonike, koji su od tako ogromne važnosti kao pogonski materijal.

Još jedna svetska sila! Tačno je da čovečanstvo ne poznaje svoje najveće otkrivače i pronalazače. Ko je prvi došao na misao da gradi kola s točkovima? Ko je prvi naredio da se dve gomile izbrojanih kokosovih oraha sipaju jedna na drugu, pa nije ponova prebrojao hrpu koja je tako nastala, već je izračunao količinu kokosovih oraha, tako što je rekao trideset i pedeset kokosovih oraha jesu osamdeset, dakle na velikoj gomili sada mora biti osamdeset oraha? (Taj je čovek uostalom bio pronalazač matematike i stoga za mnoge lјude, možda, ne tako mnogo dostojan poštovanja). I ko je, najposle, otkrio alkohol, i time stvorio jednu svetsku silu koja je veća i značajnija nego rimsko carstvo ili Džingiskanovo svetsko carstvo, koja je svetu više sreće i radosti donela nego što se može zamislitc, a u isti mah i više nesreće nego ratovi političkih sila. Mi samo znamo da se za alkohol zna iz pradavnina, da su ne samo „već stari Grci“, nego i stotinama i hilјadama godinama ranije, „već stari Egipćani i Vavilonci11 znali za pivo i vino, i da svi narodi u svima delovima sveta cene neku vrstu alkoholnih pića. I kada danas zastanemo pred nekom radnjom u čijim su izlozima poređani proizvodi ove svetske sile tj. alkohola,, onda nam zasene oči od toga obilјa raznih vrsta vina, likera, konjaka, rakije i špirituoznih pića stotinu vrsta. Na svima uglovima ulica razne reklame preporučuju nam razne vrste piva, mi volimo naša nemačka vina, ali ne preziremo ni rumena vina južnih podneblјa. Mi znamo za ruske rakije, kao što su votka i zubrovka, znamo za istočno-azisko vino od pirinča i žestok istočno-pruski „berenfang“, otmeni francuski konjak i za „duh britanske imperije“, viski ali nemogućno je i približno samo izneti taj šareni spisak. I sva ta pića, bilo bela ili crvena, zelena ili žuta, oštra ili blaga, fina ili gruba — sva ona imaju širok krug svojih prijatelјa i svojih protivnika, a sve zbog svoje sadržine. Zbog alkohola, koji čoveka čini blaženim, koji mu daje da zaboravi muke i brige ovog sveta, koji mu dočarava šarene snove u glavu i razvezuje jezik, taj alkohol kojeg su stari predstavlјali kao boga — ima formulu: CnH2n + 1OH.

Da, oprostite, mi ovde govorimo o hemiji a ne o romantičnoj istoriji alkohola, te moramo da ovom tačnom hemijskom formulom pokušamo da rasturimo zanos koji nas obuzima pri samom pisanju o tom volјenom i omrznutom božanskom napitku.

Čudna je to stvar: nekoliko uglјenikovih atoma spoje se sa nekoliko vodonikovih atoma — i postaju razne frakcije nafte — a sad kao nekim slučajem u molekul dospeva još jedan kiseonikov atom — i odjednom postaje laki, isparlјivi, opojni alkohol: hrpica uglјa, nešto vodonikovog gasa i malo kiseonikovog gasa. Neshvatlјivo je kako tako sićušne promene u sastavu jedne materije mogu izazvati tako osnovne promene u njenim osobinama. Mi možemo, istina, da konstatujemo činjenicu, možemo tako dobiveno znanje i da praktički iskoristimo — ali razumeti, to ne možemo.

Ali nas ovde zanima činjenica koja se javlјa kad na jedan alkil-hlorid oblika RCl pustimo da deluje nešto vode ili vlažnog srebra-oksida AgOH. Tada se istiskuje jedan hlorov atom i postaje jedan alkohol:

RCl + H2O = ROH + HCl

Verovatno da he onaj koji se dosad hemijski obrazovao zagledati u ovu formulu koja za metil-alkohol glasi CH3OH, a za etil-alkohol C2H5OH, i da će mudro reći: Aha! Alkohol je, dakle, baza, on ima ON-grupu.

Na žalost, moramo ga razočarati, jer se opet dokazuje, da u organskoj hemiji stvari stoje tako mnogo drugojače nego u neorganskoj.

Dobro, reći će čitalac, onda, molim, budi tako lјubazan pa napiši svoje formule razumno a ne tako nerazumlјivo. Napiši, dakle, za metil-alkohol CH3O, a za etil-alkohol C2H4O i tada nikome neće ni pasti na pamet da alkohol smatra za bazu. Ali i to nije tačno. Kako će jednom zasićenom metilovom molekulu CH4 prići još jedan kiseonik? Atomska grupa ON je jednovalentna, ona može, dakle, da supstitucijom zameni jedan vodonikov atom. Ali na CH4 ne možemo više da privežemo ni jedan kiseonikov atom, formula mora već glasiti: CH3OH, ili pisano kao strukturna formula:

Izostavljeno iz prikaza

Nalјućeni čitalac već prigovara da takozvana logična nauka mora uvek što je mogućno više sve da zamuti i zaplete. Baš sada smo s mukom utuvili da je ON-grupa obeležje neke baze, pa se sad to ne podudara. Ali, molim — kako je jedna ON-grupa, koju smo kod baza upoznali, vezana u molekul? Jonogeno, zar ne? Ali ON-grupa alkohola nije jonogeno vezana. Alkohol, dakle, ne disocira u rastvoru. Ova OH-grupa vezana je atomskim spajanjem za alkilni ostatak.

A da bismo se odmah vratili na čitavu stvar, reći ćemo da se takve „OH-grupe“ koje nisu obeležje neke baze, javlјaju i u neorganskoj hemiji. Naime, kod mnogih reakcija je uobičajeno i potrebno da se kiselinama dade jedna strukturna formula, u kojoj se javlјa OH-grupa, kao na primer sumpornoj kiselini:

Izostavljeno iz prikaza

Ovde se, dakle, kad se formula svede na (OH)2CO2, u molekulu sumporne kiseline javlјaju dve ON-grupe, ali koje kao celina nisu jonogeno spojene, jonogeno je spojen samo vodonik. A prilikom građenja soli zamenjuje se samo vodonik, tako da formula za natrijum-sulfat Na2SO4 pri ovom načinu pisanja izgleda ovako:

Izostavljeno iz prikaza

Ali, kao što ćemo sada pokazati, i izvan pitanja strukturne formule alkohola postoji jedan razlog za to da se alkoholu pripiše ON-grupa, da se jedan od vodonikovih atoma posebno tretira. Mi ćemo prvo poći jednim drugim teorijskim putem prema alkoholu i pretpostaviti ga da nije postao iz jednog alkil-halogenida, već iz vode. Ako ja u vodi NON jedan vodonikov atom zamenim jednom alkilnom grupom, dakle, na primer, jednim metilovim radikalom CH3 — procesom koji sasvim tačno liči na postajanje etana iz metana, onda dolazimo do formule CH3ON, dakle, opet do metil-alkohola, koji sada možemo smatrati kao mono-alkilovanu vodu, jer je jedan vodonikov atom vode zamenjen jednim alkilovim radikalom. Ali sada znamo da je u vodi vodonik tako vezan za kiseonik, da se, na primer, može istisnuti jednim alkalnim metalom kao što je natrijum. Ako naš gornji pokušaj da alkohol smatramo kao monoalkilovanu vodu treba da ima nekog smisla, onda mora ON-grupa u alkoholu da zadrži svojstvo koje je dobila u vodi. Ako, dakle, pustimo da Na utiče na alkohol, tada on mora teorijski da istisne vodonik OH grupe i da dođe na njegovo mesto. To se ustvari i dešava:

CH3OH + Na = CH3ONa + 1/2H2

Jedinjenje CH3ONa naziva se natrijum-metilat, uopšte kod ovih jedinjenja govori se o alkoholatima: metilat, etilat, butilat itd. I inače ON-grupa u organskoj hemiji pokazuje neke naročite reakcije koje čine potrebnim da se jednom od vodonika u alkoholnom molekulu da naročito mesto.

Kao što od svih uglјovodonika homologog parafinskog reda ima halogenih jedinjenja, tako ih ima i od svih odgovarajućih alkohola, koje stoga sve zajedno možemo opet označiti opštom formulom CnHn2- i OH. Od pojedinih alkohola možemo ovde pomenuti samo otrovni metilalkohol i važan alkohol u pićima, sastavni deo svih alkoholnih pića, pravu „svetsku silu“, etil-alkohol. Poznato je da se on u tehnici ne dobija na ovaj ovde opisani način već alkoholnim previranjem uglјenih hidrata, ali na to ćemo se docnije opet vratiti.

Alkoholi imaju interesantnih osobina, na koje se ovde još moramo osvrnuti, jer nam one pokazuju obilјe vrlo važnih reakcija i pretvaranja materije u organskoj hemiji. Pre svega samo se po sebi razume da se pri teorijskom izvođenju alkohola iz halogenih jedinjenja ON-grupa stavlјa tamo gde se ranije u molekulu nalazio hlorov atom, da, drugim rečima, mora da bude normalnih i izoalkohola, već prema tome da li se izvode od normalnog ili izohalogenida. Imamo, dakle, racionalno pisano, analogno sa dva propil-hlorida i dva propil-alkohola: CH3 CH2 C2H4Cl CH3. Kod butana možemo očekivati četiri alkohola naime po dva izvedena od normalnog i od izobutana. Radi jasnosti dajemo njihove strukturne formule:

p-butan:

Izostavljeno iz prikaza

a) krajnja OH-grupa:

Izostavljeno iz prikaza

b) srednja OH-grupa:

Izostavljeno iz prikaza

Pritom je svejedno kome od obeju srednjih S-atoma grupa OH pristupa.

2, i-butan:

Izostavljeno iz prikaza

a) krajnja OH-grupa:

Izostavljeno iz prikaza

b) srednja OH-grupa:

Izostavljeno iz prikaza

Ako sad posmatramo uglјenikov atom koji nosi ON-grupa, onda nalazimo kod butil-alkohola tri jako izražena slučaja, naime: la) CH2OH, 16) CHOH i 26) CCOH. U prvom slučaju ON-grupa nalazi se zajedno sa dva vodonikova atoma na uglјeniku, u drugom slučaju sa jednim vodonikovim atomom na istom uglјeniku, a u trećem slučaju ni sa jednim vodonikovim atomom (već sa jednim uglјenikovim atomom, koji sa svoje strane nosi vodonikove atome). Ova tri tipa moramo tačno razlikovati, jer oni različito reaguju. Alkoholi prvog tipa, kome možemo dati opštu formulu RCH2OH, zovu se primarni alkoholi. Alkoholi drugog tipa koji (sravni odgovarajući butil-alkohol 1 b) C2H5 × CHOH × CH3) bi mogli imati opštu formulu R × CHOH × R’ (pri čemu R i R’ pokazuju da ovde mogu nastupiti dva proizvolјna alkil-radikala koji kao i kod gore pomenutog butil-alkohola mogu biti različiti) zovu se sekundarni alkoholi. I najzad alkoholi trećeg tipa, kome bismo mogli dati razumlјiv opšti obrazac R-R COH = R“ nazivaju se tercijarni alkoholi.

Videli smo da kod Vurcove sinteze kod dva alkil-halogena jedinjenja, dakle, kod dva molekula metil-hlorida, mogu putem natrijuma biti oduzeta oba hlorova atoma i da se tada preostali radikali spajaju u jedan nov molekul. Ovde kod alkohola nailazimo na sličan proces samo, prirodno, ne odvaja se hlor, već se od dva alkoholova molekula može odvojiti molekul vode:

Izostavljeno iz prikaza

Jedan molekul vode izlazi, dakle, iz oba alkoholova molekula, a preostali drugi kiseonik obeju ON-grupa služi kao neko spajajuće sredstvo za preostale radikale, spaja ih u jedan nov molekul. Ta materija — ovde reakcija važi, kako se to samo po sebi razume, ne samo za gore posmatrani etil-alkohol — čija je opšta formuld, dakle, R—O—R’, naziva se etar. Gore u formuli pretstavlјeni dietil-etar (dietil, jer je na obema stranama od O jedan etilov radikal) jeste poznati i u medicini upotreblјavani „etar“.

Ako se setimo naše gore izvedene zamene jednog N-atoma vode jednim alkilnim radikalom, pri čemu smo alkohole nazvali monoalkilovanom vodom, onda etar možemo nazvati dialkilovanom vodom: oba vodonikova atoma molekula NON sada su zamenjeni radikalima, te tako postaje jedna materija oblika ROR’. Ako su oba radikala jednaka kao kod dietil-etra, onda je reč o prostom, a ako su različiti, kao kod etra ovog oblika:

C2H5 — O — CH3

onda se govori o izmešanim etrima.

Druga jedna vrlo važna reakcija etra jeste njegovo dejstvo na neorganske kiseline. Ovde je opet slučaj gde strukturnu formulu jedne neorganske kiseline, kao na primer, azotne kiseline HNO3, moramo pisati sa jednom ON-grupom, da bismo mogli razumeti proces koji nastaje.

Izostavljeno iz prikaza

Uz izlaženje vode, pri čemu se za građenje vode ne upotreblјava grupa alkohola, već upravo ON-grupa kiseline, dok alkohol samo daje vodonik, postaje jedno jedinjenje koje se zove estar, i to u ovom slučaju etil-estar azotne kiseline. Proces niukoliko ne liči na uticaj neke kiseline na jednu bazu, iako spolјa ima velike sličnosai s time. Pri obrazovanju soli vodonik kiseline obrazuje sa ON-grupom baze vodu, te tako postaje jedna jonogeno vezana so, koja, dakle, disocira u rastvoru. Ali ovde se vodonik alkohola jedini sa ON-grupom kiseline u neko nejonogeno jedinjenje, koje stoga i ne disocira. Estri, dakle, nisu soli. Proces se, uostalom, može obrnuti: ako estar dovedemo u vezu s vodom, onda opet postaje alkohol i kiselina. Ovaj proces se zove saponifikacija estra, ali na to ćemo se još vratiti.

Iz procesa esterifikacije vidi se da jedna dvobazna kiselina kao sumporna kiselina može izgraditi dva estra, isto onako kao što može izgraditi dve soli, naime, prvo se samo jedna OH-grupa zameni jednim alkoholovim ostatkom, onda postaje takozvana alkil-sumporna kiselina, ili, pak, obe ON-grupe kiseline zamenjuju se sa dva alkoholova ostatka, te tada nastupa neutralni estar. U jednačini

Izostavljeno iz prikaza

etil-sumporna kiselina

Izostavljeno iz prikaza

etil − estar sumporne kiseline

Izostavljeno iz prikaza

Toliko zasad o najvažnijim reakcijama alkohola. Ali naš duh koji žudi za kombinacijama možda će sada postaviti ovo pitanje: mi smo prilikom posmatranja halogenih jedinjenja uglјovodonika naučili, da postoji jedinjenje oblika CH2CI2 ili CHCl3 da, dakle, drugim rečima više vodonikovih atoma uglјovodonika mogu biti supstituisani halogenim atomima. Uzmimo sada jedan etanov molekul u kome su dva vodonikova atoma supstituisana hlorom koji, dakle, ima formulu CH3O—CH2CI (oba hlorova atoma mogu, prirodno, biti i na istom uglјenikovom atomu, ali taj nas slučaj ovde ne interesuje). Takva materija zove se tada etil-dihlorid. Ali šta će se dogoditi ako etildihlorid dovedemo u vezu s vodom ili vlažnim srebrnim oksidom AgOH? Da li će i tu postati alkohol? Da li će jedan od hlorovih atoma biti zamenjen jednom OH-grupomt ili će oba hlorova atoma postići ta sudbina?

Ustvari će oba hlorova atoma biti zamenjena ON-grupama, te će postati jedna materija sa formulom CH3OH— CH3OH ili, drugojače pisano:

CH2OH i CH2OH

isto tako jedan alkohol, ali koji se zbog svoje dve ON-grupe naziva dvovalentni alkohol. Dosad posmatrani alkoholi bili su, dakle, svi jednovalentni alkoholi. Ali jedan takav alkoholni spoj samo se onda događa kada se oba supstituisana halogena atoma nalaze na raznim uglјenikovim: atomima (zbog toga odvajamo drugi slučaj), jer, sa sasvim neznatnim izuzecima, jedinjenja koja na istom uglјenikovom atomu nose dve ON-grupe, nisu postojana, već se raspadaju uz predavanje vode. Zbog toga i ne postoji nikakav dvovalentni alkohol izveden od metila, jer jedinjenje koje pri tom postaje nije postojano:

Izostavljeno iz prikaza

• metil – nepostojano
• dihlorid

Gore imenovani dvovalentni alkohol CH2OH—CH2OH glikol, najprostiji je dvovalentni alkohol, koji je postojan.

Isto tako, prirodno, postoje i trovalentni alkoholi od kojih je najpoznatiji glicerin:

Izostavljeno iz prikaza

kao što se vidi, ovo je alkohol koji je kako primaran (obe spolјne grupe), tako i sekundaran (srednja grupa).

U organskoj hemiji nejonogeno vezana OH-grupa zove se oksi-grupa i stoga se kod dvovalentnih alkohola govori i dioksijedinjenjima, a kod trovalentnih alkohola o trioksijedinjenjima.

Treća svetska sila. Generalni direktor velikog američkog trusta sazvao je bio svoje direktore, više direktore, glavne inženjere, inženjere, glavne hemičare, i hemičare i kada se šefovi svih činovnika okupiše oko njega on izvadi debelu cigaru iz usta i reče im:

„Gospodo, potrebna mi je jedna materija ali takva da je neobično elastična, da može da podnese svaku promenu oblika, pa da se ne menjajući svoju unutrašnju strukturu opet vrati u svoje ranije stanje, na svoj raniji oblik. Ona pored toga mora da bude i vrlo čvrsta, otporna protiv kiselina, mora da bude u stanju da izdrži jak pritisak i istezanje, mora da lepo izgleda i da je bez mirisa -— jednom reči, potrebna mi je jedna materija o kojoj svi možete s pravom pretpostaviti da se može upotrebiti za mnogo hilјada stvari. Gospodo hemičari, znate li za takvu jednu materiju koja pored svega toga ima i to preimućstvo da je na raznim temperaturama vrlo postojana i da je dugotrajna?“

Jedan od hemičara ustade i reče mirno:

„Takva jedna materija je kaučuk“.

Generalni direktor odmahnu glavom i reče: „Prirodni kaučuk je, istina, vrlo elastičan i žilav, postojan je i prema kiselinama i može da izdrži pritisak i istezanje, ali nije postojan na raznim temperaturama i nije dugotrajan. Lepi se i zgrudvava i ne može da se prerađuje. Potrebna mi je neka druga bolјa materija.“

U tom se podiže drugi jedan hemičar.

„Prirodni kaučuk možemo da preradimo. Materija koju vi tražite jeste vulkanizovani kaučuk.“

Generalni direktor opet odmahnu glavom.

„Vulkanizovani kaučuk je, istina, mnogo bolјi nego prirodni kaučuk — ali i njegova postojanost na raznim temperaturama ipak nije dovolјno velika. Osim toga na njega štetno deluju benzin i ulјe za podmazivanje, a materiju koja mi je potrebna hoću upravo da upotrebim pri fabrikovanju automobila. Potrebna mi je, dakle, bolјa materija.“

Hemičari i inženjeri, glavni hemičari i glavni inženjeri sa žalјenjem slegoše ramenima, a vice direktori i direktori, koji videše da stručnjaci ne znaju ni za kakvu pomoć, takođe slegoše ramenima.

„Ne,“ reče najzad glavni hemičar „bolјe materije od prirodnog kaučuka, i to po najnovijim metodama vulkanizovanog kaučuka nema.“

Nastade dugo ćutanje, oblaci dima peli su se ka tavanici — niko se nije usuđivao da učini ma kakav pokret. Najzad se sasvim u donjem kraju stola podiže najmlađi hemičar trusta, on upravi svoje vodeno plave oči tamo gde je u gustom duvanskom dimu kao na prestolu sedeo svemoćni ,,bos“ i reče:

„Postoji takva materija. Ona je elastična kao vulkanizovani kaučuk, ali je trajnija nego on. Ona je isto tako mekana kao i on, ali na nju ne deluju štetno ni kiseline, ni benzin, niti ulјe za podmazivanje. Ona usled zagrevanja manje stari nego prirodni kaučuk i upotreblјena za automobilske točkove na putu od preko milion kilometara pokazuje pri ispitivanju 30 procenata veću otpornost protiv habanja nego prirodni kaučuk.“

Oblak dima naglo se razdvoji, bos je bio skočio na noge.

„Kakva je to materija?“ povika on, dok su drugi nešto mrmlјali o „priči“ i „blefu“.“

„Ta materija je nemački sintetički kaučuk „buna,“ reče mladi hemičar i opet sede na svoje mesto.

Da li je to bila priča i blef?

Ne, to je činjenica koja kao nikoja druga dokazuje sposobnost moderne hemije, činjenica koja pokazuje da je moderna hemija u stanju da ide putevima kojima priroda iz ma kakvih razloga nije pošla i pritom dolazi do materija koje ne samo da su ravne prirodnim materijama, nego su i u nadmoćnosti prema njima. Cilј kojem se decenijama težilo, naime sintezi kaučuka od domaćih sirovina dostignut je — i što je možda naročito karakteristično — materija koja je pritom postala nije kao sintetički benzin stvarno ista kao prirodna, dakle, kaučuk, već je nađena druga jedna materija koja ima osobine prirodnog kaučuka, i to u povećanoj meri, jer je izrađena od drugih sastavnih delova, ali po istom načinu kao što je i priroda radila.

Pre svega treba odgovoriti na pitanje: šta je kaučuk? Prirodni kaučuk nalazi se u mlečnom soku nekog drveća i bilјaka. U toj tečnosti delići kaučuka razdelјeni su kao koloidne kaplјice, onako kao što kapi masti plivaju po mleku. Iz toga mleka (zvanog latex) kaučuk kao i svaki koloid može se dobiti koagulacijom, te su i ovde delimično upotreblјene električne metode za koagulaciju. Zatim se taj tako dobiveni kaučuk pomeša sa sumpornim prahom, bojama, materijama za ispunjavanje (koje pobolјšavaju njegove osobine), pa se ta smeša raznim metodama, na primer jakim zagrevanjem „vulkanizuje“, iz smeše se pritom obrazuje jedno jedinjenje. Ako se doda vrlo mnogo sumpora i vrlo dugo zagreva, onda ne postaje kaučuk, već čvrsta guma ili ebonit.

A šta je sirovi kaučuk prema svojoj prirodi?

Kaučuk je uglјovodonik.

Da, ali — ako je kaučuk doista uglјovodonik — mi smo baš sad kod sinteze benzina videli da smo u stanju da i u tehničkim razmerama sintetički proizvodimo uglјovodonike. Zašto, dakle, već odavno nemamo sintetičkog kaučuka? Zašto ga već odavno ne dobijamo iz nafte?

Kazali smo da je kaučuk uglјovodonik — ali taj odgovor bio je isuviše opšti, on je naime, prvo, jedna naročita vrsta uglјovodonika, koji dosad još nismo upoznali, i drugo, njegovi molekuli imaju naročit oblik, koji takođe još nismo upoznali.

Posmatrajmo, dakle, stoga ovu naročitu vrstu uglјovodonika.

Kazali smo gore da se od dva molekula alkohola pogodnim sredstvima može odvojiti jedan molekul vode i da tada postaje etar. Sada postavlјamo pitanje: da li se i iz jednog molekula alkohola može voda odvojiti? Pokušajmo da to objasnimo sasvim prema formulama.

C2H5OH, etil-alkohol, treba da izgubi jedan molekul vode, dakle, da preda H2O. Šta će onda ostati? Čisto aritmetički možemo reći: ostaje jedna materija C2H4 — ako takva materija postoji. E, moramo konstatovati da stvarno takva materija postoji, pa ćemo pokušati da nađemo njenu strukturnu formulu:

Izostavljeno iz prikaza