ODPOWIEDZI:

1. Co oznacza pojęcie alotropia. Podaj przykłady odmian alotropowych wybranego pierwiastka.

Alotropia - wielopostaciowość pierwiastka chemicznego -zjawisko polegające na występowaniu danego pierwiastka w kilku różnych postaciach (odmiany alotropowe).

Odmiany alotropowe tlenu : tlen ,ozon

Odmiany alotropowe węgla: diament, grafit, fullereny

2. Z jakich elementów składowych składa się atom.

Atom zbudowany jest z jądra oraz elektronów znajdujących się w stosunkowo dużej przestrzeni otaczającej jądro. W jądrze - skupiona jest niemal cała masa atomu. Protony i neutrony - w jądrze.

3. Jak Rutherford wyobrażał sobie budowę atomu.

Wnioski Rutheforda:

• prawie cała masa atomu skupiona jest w bardzo małym dodatnio naładowanym jądrze atomowym

• elektrony krążą w odległej chmurze

• elektrony otaczające jądro wyznaczają całkowity rozmiar atomu

• masywny ładunek dodatni ograniczony do mikroskopijnego obszaru w środku - elektrony krążą wokół tego ładunku w odległej chmurze a ilość elektronów jest równa ilości ładunków dodatnich

4. Co to jest stała Plancka i jakie zjawiska pozwala wyjaśnić.

Stała Plancka pomaga opisać energię fotonu promieniowania. Energia E fotonu jest powiązana z częstotliwością v promieniowania zależ nożnością:

E=h*v

h - stała Plancka (podstawowa stała fizyczna) równa 6,63*10^-34 J*s

5. Wyjaśnij pojęcie: nukleon, liczba masowa, liczba atomowa.

Nukleon - suma protonów i neutronów w jądrze.

Liczba masowa jest liczbą całkowitą najbardziej zbliżoną do masy atomu wyrażonej w unitach. Składa się z Z protonów i N neutronów:

M = Z + N

Wszystkie atomy danego pierwiastka cechuje stała liczba protonów w jądrze, określana jako liczba atomowa. Liczba atomowa ustala miejsce pierwiastka w układzie okresowym.

6. Wyjaśnij pojęcia: widmo liniowe atomu. Do czego jest wykorzystywane.

Światło emitowane przez atomy składa się z linii o określonych częstotliwościach drgań - widmo liniowe atomu. Wiedza o elektronowej budowie atomów - dzięki badaniu światła wysyłanego przez atomy, pobudzane działaniem wysokiej temperatury, łuku elektrycznego lub iskry. Wykorzystywane są do badania struktury elektronowej atomów.

7. Co to są elektrony walencyjne i jaką odgrywają rolę.

Na zewnętrznej ostatniej powłoce - elektrony słabo związane z jądrem atomu - elektrony walencyjne. Uczestniczą one w tworzeniu wiązań chemicznych między atomami.

8. Wyjaśnij pojęcie: izotop.

Izotopy są to atomy tego samego pierwiastka różniące się liczbą masową. Wszystkie znane pierwiastki mają dwa lub więcej izotopów.

Izotopy atomu węgla:
i

9. Podaj definicję promieniotwórczości.

Promieniotwórczość - właściwość niektórych jąder atomowych polegająca na samorzutnej przemianie nuklidu w inny nuklid.

10. Wymień i zdefiniuj rodzaje promieniowania.

Samorzutnemu rozpadowi jąder pierwiastków towarzyszy emisja różnego rodzaju promieniowanie:

• cząstek a (są to jądra helu ⁴²He)

• cząstek b (elektrony o dużej prędkości)

• promieni g (fale elektromagnetyczne o długości mniejszej niż 0,1 mm)

11. Na czym polega samorzutne rozszczepienie jądra atomowego.

Samorzutne rozszczepienie jądra, nie wymagające inicjowania, następuje, gdy naturalny ruch drgający nukleonów w ciężkim jądrze powoduje jego rozpad na dwa jądra o zbliżonych masach.

12. Na czym polega wymuszone rozszczepienie jądra atomowego.

Wymuszone rozszczepienie jądra może być wywołane przez bombardowanie ciężkiego jądra neutronami. W przypadku większości jąder rozszczepienie może zostać wzbudzone tylko wówczas, gdy bombardujące neutrony poruszają się tak szybko, że ich zderzenie z jądrem może rozszczepić je na fragmenty.

13. Co to jest masa krytyczna, masa nadkrytyczna.

Masa krytyczna - masa materiału rozszczepialnego, poniżej której tak wiele neutronów ucieka, że łańcuchowa reakcja rozszczepienia nie jest podtrzymywana.

Masa nadkrytyczna - masa większa od wartości krytycznej, przebiegająca reakcja rozszczepienia może doprowadzić do eksplozji.

14. Podaj definicję : niedoboru masy.

Niedobór masy - różnica między masą jądra atomowego oznaczoną eksperymentalnie a obliczoną przez sumowanie sam spoczynkowych poszczególnych nukleonów wchodzących w jego skład.

15. Co to jest reakcja łańcuchowa.

Reakcje przebiegające z wytworzeniem wolnych rodników - reakcje łańcuchowe

Reakcje łańcuchowe:

• przebiegają natychmiastowo

• wiążą się z wyzwoleniem ogromnej ilości energii

• dlatego wymagana jest kontrola (zastosowania praktyczne)- wiąże się ona ze spowolnieniem tych reakcji

16. Omów hipotezę Planka.

Światło jest emitowane porcjami a ilość energii w każdej porcji związana jest z częstością ၮ wzorem:

E = hၮ

h - stała Plancka

17. Do czego wykorzystywane są liczby kwantowe.

Liczby kwantowe wykorzystywane są do opisywania elektronów w atomach. Są cztery liczby kwantowe:

• Główna liczba kwantowa

• Poboczną liczbę kwantową

• Magnetyczną liczbę kwantową

• Spinową liczbę kwantową

18. Zdefiniuj i opisz główną liczbę kwantową.

• Główną liczbę kwantową - n

• Wartości całkowitych liczb dodatnich: 1, 2, 3,…

• Określa powłokę elektronową do której należy elektron

• Główna liczba kwantowa n określa energię powłoki elektronowej

19. Zdefiniuj i opisz poboczną liczbę kwantową.

• Oznacza się literą - l

• Przyjmuje wartości: od 0, 1, 2, .......do ( n-1)

• Dla atomów zawierających więcej niż jeden elektron - trzeba znać równocześnie liczbę n oraz l -by określić poziom energetyczny odpowiadający orbicie elektronowej

• Poboczna liczba kwantowa l - uściśla wartość energii elektronu

• Charakteryzuje kształt orbitali atomowych

• Jest to liczba kwantowa opisująca niewielkie różnice energii elektronów danego poziomu energetycznego związane z różnicami ich orbitalnego momentu pędu

20. Zdefiniuj i opisz magnetyczną liczbę kwantową.

Magnetyczna liczba kwantowa m - określa niewielkie różnice energetyczne pomiędzy elektronami o tej samej liczbie kwantowej n i l oraz wzajemne ustawienie się orbitali w przestrzeni pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego.

• Przy braku zewnętrznego pola magnetycznego orbitale nie mają określonego kierunku w przestrzeni i nie różnią się energią - są zdegenerowane

• Degeneracja - oznacza istnienie dwóch lub więcej różnych stanów o tej samej energii

• Stany p są trzykrotne, stany d - pięciokrotne, a stany f - siedmiokrotnie zdegenerowane

• Liczba m może przyjmować (2l + 1) wartości

• m = - l, -(l - 1), ......-1, 0, +1, .......,+(l -1) +l

21. Zdefiniuj i opisz spin elektronu.

Elektron oprócz takich właściwości jak ładunek i masa ma jeszcze inną, immanentną własność, a mianowicie spinowy moment pędu - spin, który jest wynikiem ruchu obrotowego elektronu wokół własnej osi - ruch ten opisuje spinowa liczba kwantowa s.

• +1/2 - spin skierowany w górę

• -1/2 - spin skierowany w dół

22. Scharakteryzuj zjawisko Zemana.

Magnetyczna liczba kwantowa m pozwoliła na wyjaśnienie tzw. Zjawiska Zeemana - polegającego na dalszym rozszczepieniu składników subtelnej budowy prążków widmowych w polu magnetycznym.

W nieobecności zewnętrznego pola magnetycznego w wyniku przejścia ze stanu d do stanu p powstaje tylko jedna linia widmowa. Gdy przyłożone zostanie zewnętrzne pole magnetyczne, wtedy możliwych jest sześć przejść, chociaż będą występować jedynie trzy rozróżnialne energie.

Zjawisko Zeemana jest jednym z najbardziej bezpośrednich potwierdzeń koncepcji kwantyzacji momentu pędu.

23. Podaj definicję orbitalu.

Dla opisu stanu jednego elektronu w atomie ma zastosowanie tylko jedna funkcja falowa nazywana orbitalem. Jest to najmniejszy obszar przestrzeni wokółjądrowej, w którym prawdopodobieństwo znalezienia elektronu o określonym zasobie energii wynosi 90%. Każdemu orbitalowi można przyporządkować maksymalnie dwa elektrony.

Orbital jest określony za pomocą trzech liczb kwantowych n, l, m.

24. Omów zasadę rozbudowy.

Zasada ta mówi, że kolejne orbitale są zajmowane w porządku wzrastającej energii.

25. Omów Zakaz Pauliego.

Dwa elektrony mogą zajmować ten sam orbital tylko wówczas - gdy ich spiny są przeciwne tj. zorientowane w przeciwnych kierunkach.

Nie mogą istnieć dwa elektrony w identycznym stanie kwantowym - tzn. mające identyczne wartości pięciu liczb kwantowych (n, l, m, s, m_s).

26. Omów Regułę Hunda.

Elektrony obsadzają orbitale w taki sposób, aby liczba niesparowanych elektronów w danej podpowłoce była możliwie największa.

Oznacza to, że przy zapełnianiu kolejnych orbitali elektronami wszystkie orbitale odpowiadające (orbitale o tych samych liczbach kwantowych n i l) zostaną zapełnione najpierw po jednym elektronie o spinie równoległym, a dopiero potem drugim elektronem o spinie przeciwstawnym.

27. Zdefiniuj pojęcie: potencjał jonizacji.

Doprowadzona do atomów energia podwyższa poziom energetyczny elektronów w tych atomach

Jeżeli ilość doprowadzonej energii jest dostateczna do oderwania elektronu od atomu, tzn. ze sfery przyciągania oddziaływania jądra, to atom przekształca się w jon dodatni.

Z każdego atomu można oderwać jeden, dwa lub więcej elektronów - oderwanie każdego elektronu wymaga innej energii- rozróżnia się pierwszy, drugi, trzeci itd. potencjał jonizacyjny

• Pierwszy potencjał jonizacyjny - energię potrzebną do przemiany

M -> M⁺

• Drugi potencjał jonizacyjny - energia potrzebna do przemiany

M⁺ -> M²⁺

• Trzeci potencjał jonizacyjny - energia potrzebna do przemiany

M²⁺ -> M³⁺

28. Dlaczego w reakcjach chemicznych nie biorą udziału elektrony drugiego potencjału.

Oderwanie drugiego elektronu od jonu metalu grupy I wymaga tak dużej energii, iż proces ten praktycznie biorąc w warunkach reakcji chemicznych nie może przebiegać. Wiąże się to z koniecznością rozerwania trwałego oktetu elektronowego.

29. Zdefiniuj pojęcie: powinowactwo elektronowe.

Powinowactwo elektronowe - E_p.e - pierwiastka jest to energia wydzielona podczas przyłączenia elektronu do atomu pierwiastka w stanie gazowym.

30. Co oznacza ujemna wartość powinowactwa elektronowego i w jakich przypadkach występuje.

Ujemne powinowactwo elektronowe oznacza, że energia anionu jest większa od energii obojętnego atomu i przyłączenie elektronu do atomu wymaga dostarczenia energii.

Ujemne wartości powinowactwa elektronowego występują dla:

• Gazów szlachetnych

• Berylu

• Magnezu

• Azotu

Gazy szlachetne mają ujemne powinowactwa elektronowe -bo przyłączany do nich elektron musi zająć orbital znajdujący się poza zamkniętą powłoką, daleko od jądra.

31. Co oznacza pojęcie: pierwiastek elektorujemny.

Pierwiastki, których atomy w reakcjach chemicznych przyłączają elektrony, przyjmując w związkach ujemne stopnie utlenienia lub tworzą jony ujemne nazywa się elektroujemnymi

32. Co oznacza pojęcie: pierwiastek elektrododatni.

Pierwiastki, których atomy w reakcjach chemicznych "tracą" elektrony lub tworzą jony dodatnie, nazywa się elektrododatnimi.

33. Podaj definicję: cząsteczki.

Cząsteczka - trwały układ złożony z co najmniej z dwóch atomów (tego samego pierwiastka lub różnych pierwiastków) powiązanych wiązaniem chemicznym dowolnego typu.

34. Co musi być spełnione aby powstało wiązanie chemiczne.

Wiązania łączące atomy w cząsteczkę są bardzo różne i mogą ulegać zmianom pod wpływem innych elementów cząsteczki. Wiązanie chemiczne jest realizowane przez elektrony ostatniej

powłoki elektronowej danego pierwiastka, która nosi nazwę powłoki walencyjnej. Każdy atom - tworząc wiązanie stara się uzyskać konfiguracje oktetu (osiem elektronów) na swojej powłoce walencyjnej.

35. Zdefiniuj wiązanie jonowe.

Wiązanie jonowe inaczej nazywane wiązanie melektrowalencyjnym - powstaje wtedy, gdy występuje atom - donor i atom - akceptor elektronów.

Doskonałe donory elektronów - to pierwiastki 1 i 2 grupy układu okresowego (metale).

Doskonałe akceptory - to pierwiastki 17 grupy układu okresowego (fluorowce).

36. Zdefiniuj wiązanie atomowe.

Wiązanie atomowe - wiązanie chemiczne polega na takim zbliżeniu dwóch atomów, że odpowiednie ich orbitale powłok walencyjnych nakładają się na siebie (część przestrzeni między atomami jest wspólna dla obydwu orbitali tworzących wiązanie) a znajdujące się na orbitalach elektrony (po jednym na każdym orbitalu) tworzą parę o przeciwnych spinach i znajdują się w przestrzeni wspólnej dla obu atomów. Spotykane rzadko - występuje między atomami tego samego pierwiastka - najczęściej pierwiastków gazowych N₂, O₂, Cl₂ lub Br₂ czy I₂.

37. Zdefiniuj wiązanie kowalencyjne.

Wiązanie kowalencyjne (atomowe) - polega na łączeniu się atomów za pomocą wspólnych par elektronowych.

38. Zdefiniuj wiązanie atomowe spolaryzowane.

Wiązanie atomowe spolaryzowane jest wiązaniem pośrednim między jonowym a atomowym. Powstaje wówczas - gdy łączą się ze sobą atomy pierwiastków różniących się rozmiarami i ilością powłok (nie tak znacznie jak dla wiązania jonowego). Cecha charakterystyczną wiązania - przesunięcie pary elektronowej wiążącej atomy w kierunku atomu pierwiastka, który w jądrze atomu ma więcej protonów.

39. Czym charakteryzuje się stan skupienia ciekły.

• W porównaniu z gazami - w cieczach - odległości międzycząsteczkowe są mniejsze, a siły wzajemnego oddziaływania większe

• Ciecze zachowują własną objętość, wykazują niewielką ściśliwość

• Każda cząsteczka cieczy przebywa stale w sferze oddziaływania sił przyciągających pochodzących od otaczających ją innych cząsteczek

• Dodatkowo - przy mniejszych odległościach - pojawiają się siły wzajemnego odpychania

• Czasami - występują - dodatkowe siły oddziaływania międzycząsteczkowego - przyczyna - polarność cząsteczek lub tworzeniem wiązania wodorowego

• Ruch cząsteczek cieczy - w niskich temperaturach- nie jest zupełnie bezwładny

• Im ciecz znajduje się bliżej temperatury krzepnięcia, tym liczniej pojawiają się w niej lokalne pseudokrystaliczne uporządkowania cząsteczek

• Ze wzrostem temperatury uporządkowanie cząsteczek cieczy stopniowo maleje a następnie zanika i struktura cieczy zbliża się do struktury gazu

40. Podaj definicję: parowania.

Parowanie:

• zjawisko przechodzenia cieczy w stan pary

• zachodzi w każdej temperaturze

• odbywa się z powierzchni cieczy

• spośród cząsteczek znajdujących się w warstwie powierzchniowej odrywają się te, których energia kinetyczna jest dostatecznie duża, aby pokonać siły spójności - cząsteczki te przechodzą w stan gazowy

41. Narysuj schematycznie i scharakteryzuj wykres fazowy wody.

• Współrzędne (p, t) punktów leżących na krzywej OC określają warunki istnienia w równowadze dwóch faz, tj. cieczy i ciała stałego

• Obszar leżący na lewo od tej krzywej odpowiada fazie stałej współrzędne punktów leżących na tym obszarze podają temperaturę i ciśnienie, w których trwale istniejącą fazą jest jedynie faza stała, tj. lód

• Krzywa OD - krzywa sublimacji - oddziela pole fazy stałej (pole lodu) od pola gazu (pary nienasyconej)

• Krzywa OB. - krzywa parowania -określa równowagę między cieczą a gazem

• Przecięcie wszystkich krzywych - punkt potrójny - jego współrzędne określają ciśnienie i temperaturę, w których jedynie możliwe jest istnienie wszystkich trzech faz w równowadze trwałej, tj. fazy stałej, ciekłej i pary nasyconej

• Każda substancja ma swój odrębny wykres fazowy

42. Zdefiniuj Regułę Faz Gibsa.

W danym układzie liczba stopni swobody n jest równa liczbie składników niezależnych s, pomniejszonej o liczbę faz plus dwa

n = s - f + 2

Liczba stopni swobody w danym układzie to liczba niezależnych czynników fizycznych (parametrów), które mogą być dowolnie zmieniane pod warunkiem, że nie wywoła to zmiany liczby faz.

43. Podaj definicję: napięcia powierzchniowego.

Napięcie powierzchniowe r cieczy powstaje w wyniku wzajemnego oddziaływania cząsteczek we wnętrzu i na powierzchni cieczy Cząsteczki położone w warstwie powierzchniowej znajdują się w zupełnie innych warunkach jak cząsteczki znajdujące się we wnętrzu cieczy.

44. Podaj definicję: lepkości.

Lepkość to wynik sił tarcia wewnętrznego pomiędzy cząsteczkami cieczy. Siły te powstają przy ruchu jednej warstwy cieczy wzdłuż drugiej.

45. Scharakteryzuj stan skupienia gazowy.

Stan gazowy - próbka nie ma ani własnego kształtu, ani objętości i może rozprzestrzeniać się po całej objętości naczynia, w której jest zawarta. W porównaniu ze stanem stałym lub ciekłym materii, stan gazowy charakteryzuje się bardzo dużym współczynnikiem ściśliwości, a także brakiem sprężystości i uporządkowania cząsteczek.

46. Kiedy substancja stała przechodzi w ciecz.

• W miarę ogrzewania rośnie energia kinetyczna ruchów

• W temperaturze zwanej temperaturą topnienia cząsteczki lub pojedyncze atomy tracą zdolność powrotu do swych pierwotnych położeń

• Substancja stała przechodzi w ciecz

• Objętość cieczy w danej temperaturze pozostaje stała - bo wzajemne oddziaływanie między atomami i cząsteczkami jest duże

47. Co to jest wrzenie cieczy.

Wrzenie - szczególny przypadek parowania - to gwałtowne przejście cieczy w stan pary przez tworzenie pęcherzyków.

48. Co to jest gaz doskonały.

Gaz doskonały - wyidealizowane pojęcie. Przyjmuje się, że masa drobiny gazu doskonałego jest skupiona w jednym punkcie, a między drobinami nie istnieje żadne oddziaływanie.

49. Jakie parametry określają stan fizyczny każdego gazu.

Stan fizyczny każdego gazu określają parametry:

• ilość (w molach) n

• objętość v (cm³, dm³, l)

• ciśnienie p (Pa)

• temperatura T (^oK, ^oC)

50. Jakie poczyniono założenia dla gazu doskonałego.

Założenia dla gazu doskonałego:

• cząsteczki gazu są tak małe, że można je uważać za punkty materialne

• pomiędzy cząsteczkami gazu nie występują siły wzajemnego przyciągania ani odpychania

• cząsteczki gazu poruszają się stale i bezładnie po torach prostoliniowych, zderzając się ze sobą i ściankami naczynia, w którym się znajdują

• zderzenia cząsteczek gazu są doskonale sprężyste

• średnia energia kinetyczna cząsteczek jest proporcjonalna do temperatury gazu w skali Kelvina

51. Czym różni się gaz rzeczywisty od gazu doskonałego.

Gazy rzeczywiste:

• mają określone wymiary

• pomiędzy cząsteczkami gazu występują różnego rodzaju oddziaływania

• im większe -jest ciśnienie i niższa temperatura - tym większe są odstępstwa gazu rzeczywistego od praw gazu doskonałego

52. Wymień prawa gazu doskonałego.

Prawa gazu doskonałego:

• prawo izotermy (prawo Boyle'a-Mariotta)

• prawo izobary (prawo Gay-Lussaca)

• prawo izochory (prawo Charlesa)

53. Scharakteryzuj prawo izotermy.

Odnosi się do przemian izotermicznych (T = const)

Zależność między objętością a ciśnieniem danej masy gazu w stałej temperaturze

Wyraża się równaniem 

v₁ * p₁ = v₂*p₂ T=const

Stała wartość iloczynu ciśnienia i objętości danej masy gazu w stałej temperaturze oznacza, że w nie zmienionych warunkach temperatury, ciśnienie gazu zmienia się odwrotnie proporcjonalnie do objętości zajmowanej przez gaz.

54. Scharakteryzuj prawo izobary.

Prawo izobary - prawo Gay Lussaca

Objętość danej masy gazu znajdującego się pod stałym ciśnieniem zmienia się wprost proporcjonalnie do temperatury wyrażonej w skali bezwzględnej.

v₁/v₂ = T₁/T₂ p=const

55. Scharakteryzuj prawo izochory.

W stałej objętości, ciśnienie gazu jest wprost proporcjonalne do jego temperatury bezwzględnej.

p₁/p₂ = T₁/T₂ v=const

56. Zdefiniuj Prawo Daltona.

Prawo Daltona:

Ciśnienie całkowite mieszaniny gazów jest równe sumie ciśnień cząstkowych składników mieszaniny.

p=p_A+p_B+…+p_N

57. Napisz równanie stanu gazu doskonałego. Napisz co charakteryzują poszczególne jego elementy.

p * V = R * T

R - stała gazowa, R = 8,31 J/(mol * K)

V - objętość jednego mola gazu w temperaturze t i pod ciśnieniem p

58. Jakie odstępstwa wykazują gazy rzeczywiste od stanu idealnego.

Z czego wynikają odstępstwa:

• cząsteczki nie są masami punktowymi, lecz mają określone wymiary - zatem cząsteczki nie mogą swobodnie poruszać się w całej objętości V - skutek - zmniejszenie swobodnej objętości V

• istnienie sił przyciągania między cząsteczkami - istnieją w przypadku bardzo małych odległości między atomami, cząsteczkami (siły Van der Waalsa) -w wyniku tych sił następuje zmniejszenie się ciśnienia wywieranego przez zbiór cząsteczek gazu - siły te maleją ze wzrostem temperatury (wzrost temperatury to zwiększenie stopnia nieuporządkowania wskutek przypadkowego ruchu cząsteczek, których prędkość wzrasta wraz ze wzrostem temperatury)

59. Omów poprawki Van der Waalsa do równania stanu gazu doskonałego.

Dla 1 mola gazu rzeczywistego równanie van der Waalsa

(p + a/V²)(V-b) = RT

V - oznacza objętość gazu rzeczywistego

p - ciśnienie

R - stała gazowa

T - temperatura w Kelvinach

a i b - stałe charakterystyczne dla danego gazu rzeczywistego

60. Podaj definicję: kryształu.

Kryształ - to ciało stałe - wykazujące w określonych kierunkach przestrzeni prawidłowe i powtarzające się okresowo ułożenie atomów, cząsteczek lub jonów, tworzących prawidłową sieć krystaliczną

61. Co to jest siec przestrzenna.

Sieć przestrzenna - to nieskończenie rozciągający się, regularny, przestrzennie periodyczny układ punktów, które są równoważne w tym sensie, że otoczenie obserwowane z każdego z nich wygląda jednakowo.

W każdej sieci daje się wydzielić komórkę elementarną opisaną długością jej krawędzi a, b, c i trzema kątami (ၡ, ၢ, ၧ).

62. Zdefiniuj pojęcie: polimorfizm.

Polimorfizm - to występowanie tej samej substancji w różnych odmianach krystalograficznych.

63. Wyjaśnij pojęcie: hydratacja.

Hydratacja - reakcja solwatacji w przypadku wody jako rozpuszczalnika - polega na tym, że cząsteczki wody będące dipolami otaczają cząsteczkę rozpuszczonego związku.

64. Zdefiniuj Prawo Raoulta.

Prężność pary nasyconej nad roztworem równa się prężności pary nasyconej nad czystym rozpuszczalnikiem, pomnożonej przez ułamek molowy rozpuszczalnika

p = p_o * X_o

65. Podaj definicję: dyfuzji.

Dyfuzja to rozprzestrzenianie się cząsteczek substancji stałych, gazowych lub ciekłych wywołane nieustannym ich ruchem molekularno-kinetyczny.

66. Co to jest osmoza.

Osmoza to jednostronna dyfuzją rozpuszczalnika przez błonę półprzepuszczalną.

67. Podaj definicję : elektrolitu.

Substancje, których roztwory wodne przewodzą prąd elektryczny to elektrolity

68. Podaj definicję: kwasów według Arrheniusa.

Kwas to związek odczepiający w roztworach wodnych kationy wodorowe H⁺

69. Podaj definicję: zasady według Arrheniusa.

Zasada to związek odczepiający w roztworach wodnych aniony wodorotlenowe OH^-

70. Podaj definicję: soli.

Sole to produkty reakcji kwasów z zasadami

• W temperaturze pokojowej występują w stanie stałym, krystalicznym

• Mają budowę jonową - składają się z kationów metali lub kationu amonowego i anionów reszt kwasowych

• Proces rozpuszczania soli w wodzie polega na przechodzeniu do roztworu istniejących już w krysztale kationów i anionów

71. Co to jest stopień dysocjacji.

Stopień dysocjacji elektrolitu to stosunek liczby moli cząsteczek zdysocjowanych na jony do liczby moli cząsteczek substancji rozpuszczonej

α = x/n

α - stopień dysocjacji

x - liczba moli cząsteczek zdysocjowanych na jony

n - liczba moli cząsteczek substancji rozpuszczonej

72. Od czego zależy stopień dysocjacji.

Stopień dysocjacji zależy:

• od rodzaju elektrolitu i rodzaju rozpuszczalnika

• od stężenia roztworu

• nieznacznie od temperatury

• od obecności innych elektrolitów w roztworze

73. Co to jest stała dysocjacji.

Dysocjację słabych elektrolitów - to odwracalna reakcja chemiczna

Dysocjacja słabego elektrolitu w roztworze wodnym

AB <=> A⁺ + B^-

W stanie równowagi równanie wyraża się zależnością

K_c - stała dysocjacji

74. Napisz i omów Prawa Rozcieńczeń Oswalda.

Określa związek pomiędzy stopniem dysocjacji a stałą dysocjacji

Prawo rozcieńczeń Oswalda

m - stężenie molowe [mol/dm³]

75. Napisz i omów Prawa Rozcieńczeń Oswalda dla elektrolitów słabych.

Dla elektrolitów słabych wartość stopnia dysocjacji jest bardzo mała. Wynik odejmowania [1- a] jest bliskie 1.

Kc = mα²

Stopień dysocjacji słabego elektrolitu jest zatem odwrotnie proporcjonalny do pierwiastka kwadratowego stężenia molowego tego elektrolitu i wprost proporcjonalny do pierwiastka kwadratowego jego stałej dysocjacji.

Prawo rozcieńczeń Oswalda słuszne jest jedynie w przypadku roztworów elektrolitów słabych i bardzo rozcieńczonych.

76. Podaj definicję: kwasu i zasady według Bronsteda.

Kwasami w/g Bronsteda są związki chemiczne lub jony zdolne do oddawania protonów.

Zasady to związki chemiczne lub jony zdolne do przyłączania protonów.

Cząsteczka lub jon kwasu po oddaniu protonu staje się cząsteczką lub jonem zasady.

Cząsteczka zasady po przyłączeniu protonu staje się cząsteczką lub jonem kwasu.

77. Podaj definicję: kwasu i zasady według Lewisa.

Kwas - związek lub jon, który przyjmując parę elektronową tworzy wiązanie kowalencyjne spolaryzowane.

Zasada - związek lub jon, który dostarcza pary elektronowej do utworzenia tego wiązania.

78. Co to jest iloczyn jonowy wody.

Iloczyn K * [H₂O] jest wielkością stałą ( stężenie czystej wody w wodzie jest wielkością stałą) - iloczyn jonowy wody K_w

K_w = K * [H₂O] = [H₃O⁺] * [OH^-] = 10^-14 (mol/dm³)

W temperaturze 298,15oK stężenie jonów hydroniowych w czystej wodzie jest równe stężeniu jonów wodorotlenowych

[H₃O⁺] = [OH^-] = 1,00 * 10^-7 mol/dm³

We wszystkich roztworach obojętnych [H₃O⁺] = 10^-7 mol/dm³

79. Podaj definicję: pH.

pH - ujemny logarytm dziesiętny z wartości liczbowej stężenia jonów hydroniowych

pH = - lg[H₃O⁺]

pOH = - lg[OH^-]

80. Podaj definicję: stopnia hydrolizy wody.

Stopień hydrolizy ၢ _h - miarą zaawansowania procesu hydrolizy - określony jest stosunkiem liczby cząsteczek (moli) zhydralizowanych c_h do liczby cząsteczek (moli) soli c wprowadzonych pierwotnie do roztworu

ၢ_h = c_h / c

81. Podaj definicję: roztworu buforowego.

Roztwory buforowe - najczęściej wodne roztwory słabych kwasów albo zasad i ich odpowiednich soli o zbliżonych stężeniach. Bufory - to roztwory słabych kwasów i sprzężonych z nimi zasad (np. CH₃COOH i CH₃COO^-, HCOOH i HCOO^-, HCO₃^- i CO₂^2-, H₂PO₄^- i HPO₄^2- lub HPO₄^2- i PO₄^3-) albo roztwory słabych zasad i sprzężonych z nimi kwasów (np. NH₃ i NH₄⁺).

82. Omów pojęcie: pojemność buforowa.

Pojemność buforowa - ilość kwasu lub zasady którą można dodać do roztworu buforowego zanim przestanie on być odporny na zmiany pH.

83. Podaj definicję : roztworu.

Mieszanina substancji ciekłej (rozpuszczalnika) i jednej albo więcej stałych, ciekłych lub gazowych substancji rozpuszczonych, których cząsteczki są dokładnie przemieszane z cząsteczkami rozpuszczalnika

Rozpuszczalnik - substancja w przewadze

Substancja rozpuszczana - substancja występująca w mniejszej ilości

84. Podaj definicję: mieszaniny jednorodnej.

Mieszaniny jednorodne (układy dyspersyjne) - układy, w których małe cząstki jednej substancji - fazy rozproszonej - są równomiernie rozmieszczone w innej substancji - fazie rozpraszającej.

85. Podaj definicję: koloidu.

Roztwory koloidalne - złożone z cząstek o rozmiarach 10^-7 m - 10^-9 m widocznych dopiero pod mikroskopem elektronowym, tak małe cząstki rozdziela się w ultrawirówkach, roztwory koloidalne intensywnie rozpraszają światło (efekt Tyndala)

86. Co to jest emulsja.

Emulsja - układ dyspersyjny, w którym faza rozproszona i rozpraszająca są ciekłe, a rozmiary cząstek rozproszonych s ą większe od rozmiarów charakterystycznych dla koloidów.

87. Podaj definicję: zolu.

Zol (roztwór koloidalny) - koloid, w którym fazą rozpraszającą jest ciecz.

88. Co decyduje o szybkości reakcji chemicznej.

O szybkości reakcji chemicznej decyduje:

• Rodzaj i stężenie reagujących substancji lub ciśnienie gazów (jeżeli reakcja przebiega w fazie gazowej)

• Temperatura

• Obecność katalizatorów

• Wpływ promieniowania

89. Napisz równanie które opisuje szybkość reakcji chemicznej i omów jego elementy składowe.

Szybkość reakcji opisuje równanie:

v - szybkość reakcji chemicznej

၄C - zmiana stężenia reagentów[mol/dm³]

၄ t - jednostka czasu [s]

90. Zdefiniuj pojęcie: rząd reakcji.

Suma wykładników potęgowych stężeń reagentów w równaniu kinematycznym (całkowity rząd reakcji).

v=k[A]^α[B]^β[C]^γ

v - szybkość reakcji

k - stała szybkości reakcji

[A], [B], [C] - stężenia reagentów A, B, C

91. Zdefiniuj pojęcie: cząsteczkowości reakcji.

Cząsteczkowość reakcji - liczba cząsteczek biorących udział w najwolniejszym stadium reakcji. Cząsteczkowość jest równa rzędowości reakcji.

92. Zdefiniuj pojęcie: energii aktywacji.

E_a - energia aktywacji - charakteryzuje energię jaką muszą mieć cząsteczki (atomy) aby zderzenia między nimi były efektywne i doszło do reakcji chemicznej.

93. Co to są katalizatory.

Katalizatory to substancje, które pozostają niezmienione po zakończeniu reakcji. Wpływają na szybkość reakcji.

Katalizatory dodatnie - przyspieszają reakcję.

Katalizatory ujemne - inhibitory - opóźniają reakcję.

94. Podaj definicję: reakcji endo- i egzotermicznej.

Reakcja egzotermiczna (egzoenergetyczna) - to reakcja chemiczna przebiegająca z oddaniem ciepła.

Reakcja endotermiczna (endoenergetyczna) - to reakcja chemiczna przebiegająca z pobraniem ciepła.

95. Co to jest standardowa entalpia tworzenia.

H = U + pV

Funkcja stanu - entalpią (symbol H) = zawartość cieplna układu

Standardowa entalpia tworzenia - entalpia towarzysząca syntezie 1 mola związku chemicznego w warunkach standardowych z substancji prostych (pierwiastków) w postaci trwałej w podanych warunkach.

96. Przedstaw Prawo Hessa.

Prawo Hessa

Molowa entalpia przemiany zależy jedynie od stanu początkowego i końcowego reagującego układu, a nie zależy od drogi przemiany

Entalpia reakcji sumarycznej może być sumą entalpii etapów, na które tę reakcję można podzielić.

97. Omów Prawo Laplace'a.

Prawo Laplace'a

Molowa entalpia reakcji rozkładu związku chemicznego na pierwiastki jest równa molowej entalpii reakcji tworzenia się tego związku, wziętej ze znakiem przeciwnym.

98. Podaj definicję: termodynamiki chemicznej.

Termodynamika chemiczna zajmuje się badaniem reakcji chemicznych, przemian fizykochemicznych, a także obserwacją zachowania się układów makroskopowych w zależności od zmian ciśnienia, objętości, temperatury i ilości składników

Opiera się na czterech aksjomatach - zasadach termodynamiki.

99. Przez co określany jest stan układu.

Stan układu określany jest przez:

• Temperaturę

• Ciśnienie

• Objętość

• Skład chemiczny

• Stężenia składników

100. Co to jest funkcja stanu.

Funkcja stanu to funkcja zależna tylko od stanu układu. Zmiana funkcji stanu zależy tylko od stanu początkowego i końcowego, a nie od rodzaju przemiany (równowagowej czy też nie), która do tej zmiany doprowadziła.

101. Przedstaw Prawo Gulgerga-Waagego.

Prawo Guldberga-Waagego

W stanie równowagi chemicznej (dla T=const) stosunek iloczynu stężeń molowych produktów reakcji do stosunku iloczynu stężeń molowych substratów jest wielkością stałą, przy czym wartości stężenia produktu i substratu należy podnieść do potęgi równej współczynnikowi stechiometrycznemu danego reagentu.

102. Omów Regułę przekory.

Reguła przekory:

Jeżeli układ będący w stanie równowagi podda się działaniu bodźca zewnętrznego (tj. zmiana stężenia reagentów, zmiana ciśnienia lub temperatury) - to w układzie tym zajdą takie przemiany, które działanie tego bodźca zmniejszą.

103. Co to jest elektroliza.

Elektroliza to:

• proces wymuszony

• proces przebiegający w przewodniku elektrolitycznym, gdzie nośnikami ładunków elektrycznych są kationy i aniony

• Ruch ładunków elektrycznych jest wymuszony poprzez podłączenie zewnętrznego źródła prądu stałego do elektrod zanurzonych w ciekłym przewodniku jonowym

• Proces elektrolizy zachodzi w stopionych solach i roztworach wodnych kwasów, zasad oraz soli.

Elektroliza stanowi najprostszy i najsilniejszy układ utleniająco-redukujący - Reduktor to katoda - dostarcza elektrony kationom, które się redukują - Utleniacz - anoda - odbiera elektrony od anionów, które przez to się utleniają.

104. Co to jest polaryzacja elektrod.

Polaryzacja elektrod jest to podłączenie zewnętrznego źródła prądu stałego który

wymusza zmianę potencjału elektrod.

• Gdy zewnętrzne źródło prądu stałego zmienia potencjał elektrody w stronę potencjałów ujemnych względem potencjału równowagowego -E_Me(rów.) - przez elektrodę płynie wypadkowy prąd anodowy (i_a) - polaryzacja anodowa

• Gdy podwyższony jest potencjał równowagowy elektrody - przez elektrodę płynie wypadkowy prąd katodowy i_k - polaryzacja katodowa

105. Przedstaw I Prawo Faraday'a.

Masa substancji wydzielonej podczas przepływu prądu w reakcji katodowej lub anodowej jest proporcjonalna do ilości elektryczności, która przepłynęła przez elektrolizer.

m = k • Q

m - masa wyrażona w gramach substancji wydzielonej na jednej elektrodzie (katodzie lub anodzie)

Q - ładunek elektryczny wyrażony w kulombach

k - stała

Uwzględniając zależność między ładunkiem Q [C] przepływającym przez przewodnik w czasie t (sek) przy natężeniu prądu [A]

Q = I • t

po podstawieniu

m = k • I • t

k - równoważnik elektrochemiczny - masa substancji jaką wydzieli z roztworu w czasie elektrolizy ładunek jednego kulomba

106. Przedstaw II Prawo Faraday'a.

Jednakowe ilości elektryczności przepływające przez roztwory różnych elektrolitów wydzielają równoważne ilości wagowe pierwiastków (proporcjonalne do równoważników chemicznych tych substancji), przy czym 96500 kulombów wydziela jeden gramorównoważnik dowolnego pierwiastka.

m₁ : m₂ : ...m_n = MR₁ : MR₂ : ....MR_n

m - masa substancji

MR - równoważnik chemiczny

107. Podaj definicję: korozji.

Korozja jest to proces niszczenia metali w wyniku reakcji elektrochemicznych i chemicznych zachodzących podczas zetknięcia się metali z otaczającym je środowiskiem gazowym albo ciekłym. Proces zaczyna się na powierzchni metalu.

108. Omów korozję równomierną.

Korozja równomierna -rozprzestrzenia się równomiernie na całej powierzchni przedmiotu metalowego - nie wpływa bezpośrednio na zmianę własności wytrzymałościowych materiału - lecz pośrednio przez zmniejszenie przekroju poprzecznego przedmiotu.

109. Omów korozję miejscową.

Korozja miejscowa - zniszczenie obejmuje tylko pewne miejsca powierzchni przedmiotu metalowego zaznaczone w postaci plam, punktów i wżerów (bardzo niebezpieczne dla materiału) - wpływa silnie na zmniejszenie własności wytrzymałościowych materiału i konstrukcji.

110. Omów korozję międzykrystaliczną.

• Zniszczenie występuje na granicach ziaren postępując w głąb materiału

• Powoduje silny spadek własności wytrzymałościowych - często trudny do zauważenia na powierzchni metalu

• Podatne - stopy glinu, aurteniczne stale żaroodporne wskutek wydzielania się nowej fazy z roztworów stałych i powstawania związanych z tym naprężeń wewnętrznych w materiale

• Ilościowe oznaczanie zniszczenia jest możliwe tylko w badaniach laboratoryjnych

• Ocena odporności materiału - określenie zmian zachodzących w materiale w odniesieniu do czasu trwania procesu korozji

111. Na czym polega ochrona przed korozją.

• Dobór odpowiedniego metalu lub stopu

• Osłabienie agresywności środowiska

• Powłoki ochronne metaliczne - powłoki katodowe i anodowe

• Powłoki ochronne niemetaliczne ( organiczne i nieorganiczne)

112. Co to jest i po co się stosuje standardową elektrodę wodorową.

• Potencjał elektrody wodorowej przyjęto zero (0) - w każdej temperaturze

• Składa się z płytki platynowej pokrytej warstewką czerni platynowej (absorbuje ona gazowy wodór) opłukiwanej wodorem gazowym pod ciśnieniem 1013 hPa

• Płytka zanurzona jest w roztworze mocnego kwasu o jednostkowej aktywności jonów wodorowych

Stosując elektrodę wodorową można wyznaczyć względne wartości potencjałów normalnych przez pomiar siły elektromotorycznej ogniwa zbudowanego z normalnej elektrody wodorowej i badanej elektrody zanurzonej w roztworze swych jonów o aktywności równej jedności.

113. Podaj definicję: siły elektromotorycznej ogniwa.

Siła elektromotoryczna ogniwa - E -to miara zdolności reakcji ogniwa do spowodowania przepływu elektronów przez obwód.

SEM - różnica potencjałów elektrody dodatniej (o wyższej wartości potencjału EMeI) i ujemnej (EMeII) dla ogniwa otwartego - w którym obwód elektryczny nie jest zamknięty a opór miedzy biegunami ogniwa jest nieskończenie wielki.

SEM = EMe(I) - EMe(II) = E

114. Co to jest szereg napięciowy metali.

Szereg napięciowy metali - reakcje elektrodowe uszeregowane według rosnących wartości odpowiadających im potencjałów normalnych. Wartość potencjału standardowego - to miara zdolności utleniająco-redukujących pary utleniacz-reduktor.

Znając położenie pierwiastka w szeregu napięciowym określa się jego aktywność chemiczną pozwala to na przewidzenie kierunku reakcji samorzutnych.

115. Podaj definicję: elektrody pierwszego rodzaju. Podaj przykład.

Elektrody pierwszego rodzaju

• Potencjał elektrodowy elektrod pierwszego rodzaju to wynik wysyłania lub przyjmowania przez metal jonów dodatnich z roztworu elektrolitu

• Odwracalne względem kationów

• Elektroda cynkowa, miedziana, węglowa ( odwracalna względem jonów wodorowych)

116. Podaj definicję: elektrody drugiego rodzaju. Podaj przykład.

• Składają się z metalu, jego trudno rozpuszczalnej soli oraz elektrolitu zawierającego aniony wchodzące w skład trudno rozpuszczalnej soli

• Elektroda kalomelowa, elektroda chlorosrebrowa, elektroda siarczanowo-miedziowa

117. Co to jest ogniwo Westona.

Ogniwo Westona = wzorzec SEM:

• wykorzystuje się jako wzorzec siły elektromotorycznej w pomiarach potencjometrycznych

• zbudowane jest z półogniwa drugiego rodzaju i z półogniwa pierwszego rodzaju

• schemat ogniwa Westona

Hg | Hg₂SO₄(s) || CdSO₄ (8/3)H₂O(roztwór nasycony) | Cd Hg (amalgamat 12,5% Cd)

• Zachodzi tam reakcja

Cd(s) + Hg₂SO₄(s) <=> CdSO₄(s) + 2Hg(c)

• Siła elektromotoryczna stała i wynosi 1,0883 V dla temperatury 25^oC

118. Podaj definicję: elektrody.

Układ składający się z fazy metalicznej i otaczającego ją roztworu elektrolitów - to elektroda (półogniwo)

W zależności od zdolności metalu do przechodzenia do roztworu w postaci jonów oraz stężenia jonów w roztworze - ładuje się on względem roztworu ujemnie lub dodatnie

119. Co to jest ogniwo galwaniczne.

Ogniwo galwaniczne:

• układ złożony z dwóch półogniw (elektrod)

• układ spełniający warunek - po połączeniu półogniw zewnętrznym przewodnikiem metalicznym następuje w nim przepływ elektronów

• Na anodzie - uwalniane są w procesie utlenienia elektrony opuszczają ogniwo

• Przepływają przez obwód zewnętrzny i wchodzą do ogniwa przez katodę - gdzie powodują redukcję

• Obwód wewnątrz ogniwa zostaje zamknięty przez migrację jonów przez klucz elektrolityczny

120. Napisz i omów równanie Ernsta.

Wartości potencjału elektrochemicznego oblicza się z równania Nernsta

=
ln

Eo_Me - potencjał normalny - jest to potencjał odpowiadający jednostkowej aktywności kationów metalu w roztworze

R - stała gazowa

F - stała Faradaya

z - liczba elektronów biorących udział w reakcji utlenienia-redukcji

aMe^z+ - aktywność molowa kationów metalu w roztworze

---