1

1

Podstawy chemii

• Wykład – 3 godz./tydzień
• Ćwiczenia 3 godz./tydzień
• Elementy nauk ścisłych
• Egzamin pisemny
• Ocena końcowa = 0,4•OC + 0,6•OE

• Chemia ma charakter przedmiotu selekcyjnego, co 

oznacza, Ŝe jego zaliczenie warunkuje dalsze 
studia.

• Jest teŜ wiele kolejnych przedmiotów, do których 

Podstawy chemii są niezbędne ...

2

Podstawy chemii (2)

• Wykładowca:

– Prof. dr hab. Stanisław Komornicki

– A-0, III p. 305, tel (12) (617) 24-88

– E-mail:

komornik@uci.agh.edu.pl

– Strona www:

– http://galaxy.uci.agh.edu.pl/~komornik/

3

Podstawy chemii (3)

• Do czego słuŜą wykłady i jak się zdaje 

egzamin ?

• Program wykładów i ćwiczeń odpowiada 

dokładnie zawartości egzaminu, a to, co jest 
w podręcznikach niekoniecznie

• Egzamin jest pisemny

• Ŝeby do niego przystąpić, trzeba zaliczyć 

ć

wiczenia (trzy szanse)

• kaŜdy ma prawo zdawać egzamin trzykrotnie

4

NajwaŜniejsze podręczniki

* A.Bielański -

Chemia ogólna i nieorganiczna

* A.Bielański -

Podstawy chemii nieorganicznej

* F.A.Cotton, G. Wilkinson, P.L.Gaus -

Chemia 

nieorganiczna. Podstawy.

* J.D.Lee -

Zwięzła chemia nieorganiczna

* P.A. Cox –

Chemia nieorganiczna. Krótkie wykłady

* dla bardziej ambitnych:

* R.G.Wells -

Strukturalna chemia nieorganiczna

* L. Jones, P. Atkins –

Chemia ogólna

* Wszelkie inne podręczniki mające w nazwie - chemia 

ogólna lub chemia nieorganiczna

5

Chemia jest nauką przyrodniczą

• Definicja:

– chemia jest nauką, która zajmuje się składem, strukturą 

i właściwościami substancji oraz reakcjami, w których 
jedna substancja zmienia się w inną

• Zasady nowoczesnej chemii:

– poszukiwanie prawidłowości w zachowaniu się róŜnych 

substancji

– poszukiwanie modeli, które tłumaczą obserwacje

– modele powinny tłumaczyć zachowanie innych 

substancji i jeśli to moŜliwe obejmować relacje 
ilościowe

– modele powinno dać się weryfikować doświadczalnie

6

Jednostki miar w układzie SI

Wielkość

Symbol

Jednostka

Masa

m

kg (g)

Długość

l

m

(powierzchnia 

S

[

m

2

], objętość 

V

[

m

3

])

Czas

t

s

Prąd elektryczny

I

A

Temperatura

T

K

Ilość materii

n

mol

NatęŜenie światła

I

v

cd

2

7

Inne jednostki (pochodne)

Energia

J

kg m

2

s

-2

Częstość

Hz

s

-1

Siła

N

kg m s

-2

Ciśnienie

Pa

kg m

-1

s

-2

Ładunek elektryczny

C

A s

Pojemność elektryczna

F

A

2

s

4

kg

-1

m

-2

Potencjał elektryczny

V

kg m

2

s

-3

A

-1

Opór elektryczny

Ώ

kg m

2

s

-3

A

-2

8

Przedrostki wielokrotności jednostek

• mniejsze

– m

- mili  10

-3

=0,001  

– µ

- mikro 10

-6

– n 

- nano 10

-9

– p

- piko  10

-12

– f 

- femto 10

-15 

• większe

– k

- kilo   10

3

=1000

– M 

- mega  10

6

– G 

- giga   10

9

– T

- tera   10

12

9

Materia jest zbudowana z atomów (1)

• Demokryt z Abdery (ok. 460 – ok. 370 

p.n.e.

– natura jest ciągłym ruchem 

materialnych, niepodzielnych 
i wiecznych cząstek (atomów), których 
połączenie daje w efekcie róŜnorodne 
ciała; jako zwolennik determinizmu 
uwaŜał, Ŝe wszystko ma swoją przyczynę

10

Materia jest zbudowana z atomów (2)

• John Dalton (1803):

– materia składa się z niepodzielnych i 

niezniszczalnych atomów;

– wszystkie atomy jednego pierwiastka są 

identyczne;

– atomy róŜnych pierwiastków mają róŜne 

masy i właściwości chemiczne;

– atomy nie mogą zostać stworzone lub 

zniszczone. Jeśli związek ulega rozkładowi, 
atomy pozostają niezmienione.

(1766 - 1844)

11

Atom jest podzielny

Składa się z cząstek elementarnych

MASA

ŁADUNEK

PROTON

r

r

r

r

1,66@10

-24

 g

+ e

ELEKTRON

s

s

s

s

9,11@10

-29

 g

- e

NEUTRON









1,66@10

-24

 g

0

e = 1,602

@

10

-19 

 C

12

ATOM

~ 10

-10

m

Jądro => 

~ 10

-17

m

~ 10

-18 

m

3

13

Oddziaływania w atomie

• Oddziaływania natury elektrostatycznej:

– proton

-

elektron

-

przyciąganie

– proton

-

proton

-

odpychanie

– elektron 

-

elektron -

odpychanie

F ~

q q

r

1

2

2

⋅

Prawo Coulomba:

14

Identyczność atomów

• Atomy 

tego samego pierwiastka

mają taką 

samą liczbę protonów w jądrze;

– Jeśli róŜnią się liczbą neutronów, to mamy do 

czynienia z 

izotopami

tego samego pierwiastka;

– Jeśli suma ładunków elektrycznych protonów w 

jądrze i elektronów „na zewnątrz” jest róŜna od 
zera, to mamy do czynienia z 

jonami

pochodzącymi od danego pierwiastka; 

• KaŜdy pierwiastek ma przyporządkowany 

odpowiedni 1-2 literowy symbol, związany 
z jego łacińską nazwą

15

Pierwiastki i ich izotopy

X

 

³

 symbol nuklidu

liczba masowa 

(protony + neutrony) 

º

 

A

liczba atomowa  

º

 

  Z

(protony) 

Liczba neutronów = 

A - Z

Przykład - siarka ma 4 róŜne izotopy:

S

S, 

S, 

S, 

36
16

34
16

33

16

32
16

16

Jak określić masę atomów ? (1)

• Spektrometria (spektrografia) masowa pozwala 

określić wzlędną masę atomów i cząsteczek 
[J.J.Thompson (1907)]

Strumień  

atomów 

(cząstek)

Jonizacja

Elektromagnes

Strumień 

zjonizowanych 

cząstek

Detektor

17

Jak określić masę atomów ? (2)

• Jednostka masy atomowej (umowna!) :

C

12

6

1/12 masy izotopu

= 1 j.m.a. [u]

1 j.m.a. [u] = 1, 6605•10

-24

g

1 g = 6,02214 •10

23

u

Przykład:

Naturalny węgiel składa się z izotopów 

(slady)

 

C

(1,08%), 

 

C

(98,89%), 

 

C

14

6

13

6

12

6

u

 

011

,

12

100

1,08

u

 

003

,

13

100

98,89

u 

 

000

,

12

=













•

+













•

18

Jak określić ilość substancji ? (1)

• Umownie:

– 1 mol danej substancji zawiera dokładnie tyle 

samo cząstek, ile zawiera 

12 gramów

izotopu 

węgla 

12

C

– 1 atom węgla 

12

C ma masę 12,000 u

– 1 mol węgla 

12

C ma masę 12,000 g

– 1 mol węgla będący mieszaniną izotopów 

12

C, 

13

C i 

14

C ma masę 12,011 g

• Masa mola (w gramach!) danej substancji 

nosi nazwę masy molowej

4

19

Jak określić ilość substancji ? (2)

• Mole dwóch róŜnych substancji róŜnią się masą, 

choć zawierają tyle samo atomów (cząsteczek)

• Masa 1 atomu Al = 26,982 u, jest on zatem 2,2485 

razy cięŜszy niŜ 1 atom 

12

C. Taka sama jest zatem 

proporcja mas molowych: 12 g ·2,2485 = 26,892 g

• Jeśli podzielimy masę molową 

12

C przez masę 1 

atomu (w gramach), to otrzymamy liczbę atomów 
w 1 molu (tak samo dla dowolnej substancji !!!)

A

23

23

24

N

10

02

,

6

10

0221367

,

6

g

 

10

1,6605

g

 

12,000

=

⋅

≈

⋅

=

⋅

−

20

Jak określić ilość substancji ? (3)

• Liczba N

A

nosi nazwę liczby Avogadro

• MoŜemy zatem - posługując się pojęciem 

mola - łatwo dokonywać konwersji mas na 
liczbę atomów i cząsteczek i odwrotnie:

Masa 

substancji

Masa molowa

Liczba 

moli

Liczba Avogadro 

N

A

Liczba atomów 

(cząsteczek)

Skala 

makroskopowa

Skala 

atomowa

21

Jak określić ilość substancji ? (4)

• Hipoteza Avogadro:

– W jednakowych objętościach 

gazów znajdują się jednakowe 
ilości cząsteczek

T

R

V

p

 

n 

T

R

n

V

p

⋅

⋅

=

⋅

⋅

=

⋅

 

;

n - liczba moli gazu, V - objętość gazu, p - ciśnienie gazu 
(1,013·10

5

Pa), R - stała gazowa (8,314 J·mol

-1

·K

-1

), T -

temperatura (298 K)

Objętość 1 mola gazu 

w warunkach normalnych

wynosi 22,414 dm

3

(l)

22

Pierwiastki i związki chemiczne

• Pierwiastek składa się z atomów tego 

samego rodzaju (tj. mających taką samą 
ilość protonów w jądrze)

• Związek chemiczny składa się z róŜnego 

rodzaju atomów połączonych ze sobą 
wiązaniami chemicznymi

• Mieszanina składa się z pierwiastków lub 

związków chemicznych, które nie są
połączone pomiędzy sobą wiązaniami 
chemicznymi

23

Klasyfikacja materii

MATERIA

CZYSTE 

SUBSTANCJE

MIESZANINY

PIERWIASTKI

ZWIĄZKI 

CHEMICZNE

METALE

NIEMETALE

NIEORGANICZNE

ORGANICZNE

JEDNORODNE

NIEJEDNORODNE

ROZTWORY

ROZTWORY 

KOLOIDALNE (ZOLE)

24

Przemiany (reakcje) chemiczne (1)

• Synteza:

A + B => AB

(A i B mogą być pierwiastkami lub 

związkami chemicznymi)

• Analiza (rozkład):

AB => A + B

(A i B mogą być pierwiastkami lub 

związkami chemicznymi)

• Wymiana:

AB + CD => AC + BD 

(reakcja A + BC => AC + B jest przypadkiem 

szczególnym)

5

25

Przemiany (reakcje) chemiczne (2)

Układanie równań chemicznych - podstawowe prawa

PRAWO ZACHOWANIA MASY:

substraty 

produkty

masa substratów  =  masa produktów

reakcja



→



Antoine Lavoisier, 1785

Antoine Lavoisier 

(1743 - 1791)

Joseph-Louis Proust 

(1754 - 1826)

PRAWO STOSUNKÓW STAŁYCH:

Skład chemiczny danej substancji 
(wzajemny stosunek liczby atomów = 
wzajemny stosunek liczby moli) jest 
zawsze taki sam, niezaleŜnie od 
sposobu jej otrzymania

26

Zasady uzgadniania równań reakcji chemicznych

Zapis reakcji chemicznej ma charakter równania

• Musi być spełnione 

prawo zachowania masy

, to znaczy, 

Ŝ

e po obu stronach reakcji musi być taka sama liczba 

atomów kaŜdego rodzaju

• Musi być spełnione 

prawo stałości składu (prawo 

stosunków stałych)

, to znaczy, Ŝe kaŜdy związek 

chemiczny będzie mieć zawsze taki sam wzór, 
niezaleŜnie od sposobu, w jaki został utworzony

• JeŜeli w równaniu reakcji występują jony, to 

sumaryczny ładunek elektryczny

jonów po prawej 

stronie równania musi być taki sam jak po lewej

27

Co decyduje o właściwościach atomu ?

• masa (protony + neutrony + elektrony)

– prawie cała masa atomu skupiona jest w jądrze, 

wkład elektronów jest niewielki

• ładunek jądra oraz liczba elektronów

– wzajemne oddziaływania o charakterze 

elektrostatycznym

•

ułoŜenie elektronów (konfiguracja)

– istotne dla właściwości chemicznych są 

zwłaszcza elektrony połoŜone daleko od jądra