1.Zagadnienia podstawowe

Mol- to jednostka liczności materii, która zawiera tyle samo atomów, jonów, cząsteczek albo innych cząstek(np. Elektronów), ile atomów węgla zawartych jest w 0,012 kg izotopu węgla C12.

1 mol- stała Avogadra =6,02214179*10²¹

Względna masa atomowa (Aw)- określa ile razy masa atomu pierwiastka jest większa od 1/12 masy atomowej jądra atomu węgla ¹² ₆ C.

Względna masa cząsteczkowa- to masa molowa podzielona przez 1 g/mol M_r=M/M_std, gdzie: M_r - (bezwymiarowa) względna masa molowa, M - masa molowa wyrażona w kg/mol (lub g/mol), M_std - tzw. standardowa masa molowa = 0,001 kg/mol = 1 g/mol

2.Budowa atomu

Jądro- protony p⁺ i neutrony n⁰(jądro posiada większość masy atomu); protony i neutrony to nukleony-składowe jądra atomowego; elektrony e^- tworzą chmurę otaczającą jądro;

_Z^AE gdzie A(lb. masowa) lb. protonów+lb.neutronów; Z(lb.atomowa)=lb.protonów=lb.elektronów; Powłoka walencyjna- najbardziej zewnętrzna powłoka,elektrony walencyjne

Cząstki elementarne- w fizyce, cząstka, będąca podstawowym budulcem, czyli najmniejszym i nieposiadającym wewnętrznej struktury.

Wielkości kwantowe- wielkości fizyczne na poziomie atomu podlegają kwantowaniu, tzn przyjmują tylko pewne ściśle określone wartości. Elektrony w atomie znajdują się na powłokach elektronowych określonej energii i mogą znajdować się tam tylko z dokładnością określoną przez zasadę nieoznaczoności. Kwantowaniu podlegają np energie, pęd, moment pędu, i moment magnetyczny elektronu. Wszystkie możliwe wartości elektronu ponumerowano i nazwano liczbami kwantowymi.

Liczby kwantowe elektronu-

Główna liczba kwantowa (n=1,2,3...)- opisuje energię elektronu(praktycznie to numer powłoki elektronowej).

Poboczna liczba kwantowa(1=0,1,...,n-1)- określa kształt orbitalu (s,p,d,f) jest to wartość bezwzględna orbitalnego momentu pędu J²=l(l+1)(h/2JT)² , gdzie h jest stałą Plancka( w praktyce to powłoka do której przypisano elektron).

Magnetyczna liczba kwantowa(m=1...-1,0,1...)- opisuje rzut orbitalnego momentu pędu na wybraną oś(czyli położenie orbitalu w przestrzeni).

Konfiguracja elektronowa- to sposób w jaki elektrony są rozmieszczane na powłokach i podpowłokach. Atom przyjmuje konfigurację, która zapewnia najniższą energię każdemu elektronowi. Elektrony walencyjne;Elektrony przynależne do rdzenia atomowego.

Zasady konfiguracji elektronowej

-zasada rozbudowy- zasada ta mówi, że kolejne orbitale są zajmowane w porządku wzrastającej energii 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d

Pochodzenie pierwiastków: pierwiastki lekkie H,He 99,9% wagi powstały podczas wielkiego wybuchu; pierwiastki od Li do Fe włącznie 0,1% wagi, wnętrza gwiazd; pierwiastki cięższe -śladowe ilości supernowe.

Widmo emisyjne- Widmo emisyjne powstaje, gdy obdarzone ładunkiem elektrycznym elektrony, atomy, cząstki lub fragmenty cząsteczek tworzących dane ciało, będąc wzbudzonymi przechodzą ze stanu o wyższej do stanu o niższej energii. Przejściu temu towarzyszy emisja kwantu promieniowania elektromagnetycznego o energii równej różnicy energii poziomów, między którymi przeszła cząstka.

Spektroskopia emisyjna- metoda spektroskopowa zajmująca się badaniem emisji promieniowania przez poprzednio wzbudzone atomy lub inne drobiny przechodzące ze stanu wyższego do stanu o niższej energii.

3.Pierwiastki- właściwości i występowanie w przyrodzie.

Układ okresowy a właściwości pierwiastków: prawo okresowości- właściwości fizyczne i chemiczne pierwiastków uporządkowanych według rosnącej wartości liczby atomowej powtarzają się okresowo; liczba atomowa jest podstawą klasyfikacji pierwiastków; nazwy poszczególnych grup wyprowadza się od nazwy pierwiastka o najmniejszej liczbie atomowej w danej grupie( wyjątek grupa pierwsza Litowce); Grupy pierwiastków łączy się w tzw bloki, których nazwy pochodzą od ostatniego orbitalu zapełnianego elektronami (grupy główne to bloki s i p, grupy poboczne – pierwiastki bloku d); liczba porządkowa każdego pierwiastka jest równa liczbie atomowej.

Elektroujemność- zdolność atomu danego pierwiastka do przyciągania elektronów podczas tworzenia związku chemicznego.

Właściwości chemiczne metali a niemetali Podstawowe właściwości metali: -Przewodzą ciepło -Przewodzą prąd elektryczny -Mają metaliczny połysk -w większości barwa szara; Niemetale: -brak połysku -nie przewodzą prądu ani ciepła -brak kowalności -nie nadają się do obróbki mechanicznej -w stanie stałym są kruche.

Izotopy- atomy tego samego pierwiastka (atomy o jednakowej liczbie atomowej, czyli liczbie protonów), różniące się liczbą masową (sumą protonów i neutronów).Izotopy mogą być stabilne i promieniotwórcze( rozpad promieniotwórczy).

Izotopy promieniotwórcze- pierwiastki lub odmiany pierwiastków (izotopy), których jądra atomów są niestabilne i samorzutnie ulegają przemianie promieniotwórczej. W wyniku tej przemiany powstają inne atomy, cząstki elementarne, a także uwalniana jest energia w postaci promieniowania gamma i energii kinetycznej produktów przemiany.

Izotopy promieniotwórcze charakteryzuje czas połowicznego rozpadu, tj. średni czas, po którym połowa jąder danego pierwiastka (izotopu) ulegnie przemianie. Czas połowicznego rozpadu nie zależy od otoczenia chemicznego atomu izotopu.

Zastosowanie izotopów- Znakowanie- jako wskaźnik emisji i migracji zanieczyszczeń (syntetyczne, radioizotopy);Datowanie- w badaniach archeologicznych (^14C) i geologicznych (⁴⁰K/Ar; U/Th),Badanie paleozjawisk- izotopy stałe lekkich pierwiastków.

Alotropia - zjawisko występowania różnych odmian tego samego pierwiastka chemicznego różniących się właściwościami fizycznymi i chemicznymi. Odmiany alotropowe pierwiastka mogą różnić się między sobą budową kryształów lub liczbą atomów w cząsteczce.

4.Cząsteczka i związek chemicznych

Wiązania chemiczne- każde trwałe połączenie dwóch atomów powstałe na wskutek uwspólnienia dwóch lub więcej elektronów. Wiązania mogą być: jonowe- sole kwasów beztlenowych, tlenki metali o bardzo małej elektroujemności, kowalencyjne- ilość atomów w pierwiastku 0-0,4,wszystkie pierwiastki gazowe w czasie topnienia,sieć krystaliczna stałych niemetali, bez szlachetnych, tlenki pierwiastków o wysokiej elektroujemności; kowalencyjne spolaryzowane- elektrony przechodzą bliżej F, gdy różnica elektroujemności <1,7, tlenki metali przejściowych, reszty kwasowe kwasów tlenowych; wiązania koordynacyjne- w związkach kompleksowych, halogenki boru i glinu, pary: zasada i kwas Lewisa; wiązanie wodorowe- w wodzie i innych rozpuszczalnikach peptydowych, białka i peptydy, DNA; wiązania metaliczne- w metalach grup głównych i przejściowych i ich stopach, niektóre minerały o połysku metalicznym;

Podział związków- tlenki metali i niemetali- powstałe w rekcji tlenku (utleniacza) lub rozkładu związków zawierających tlen(tlenki nie metali- tlenki zasadowe+woda=zasada, tlenki kwasowe+woda=kwas): tlenki zasadowe- Me_vO_x tworzą je metale, z kwasami, tlenkami kwasowymi i solami dają sole; tlenki kwasowe- XvOx, z zasadami, tlenkami zasadowymi, solami dają sole, powstawanie:niemetal+tlen=reakcja spalania, utlenianie niższych tlenków, rozkład soli lub kwasu tlenowego; tlenki obojętne- XvOx, nie reagują z wodą, kwasami i zasadami, nie tworzą soli. Rozpuszczają się w wodzie tworząc roztwory; tlenki amfoteryczne- tworzą je beryl i metale grup 13-15 i grup przejściowych, reagują z zasadami i kwasami tworząc sole, nierozpuszczalne w wodzie, wobec kwasów zachowują się jak tlenki;kwasy beztlenowe- nie zawierają tlenu w swoich cząstkach, nie powstają w reakcji tlenku z wodą, przyrostek wodorowy w nazwie, nazwy ich soli kończą się na -ek; kwasy tlenowe- zawierają tlen w swojej cząsteczce, reakcja niemetali z wodą, przyrostek -owy, podana wartościowość niemetalu, nazwy ich soli kończą się na -an;

reakcje: kwas+zasada=sól i woda; kwas+tlenek=sól+woda; kwas+metal=sól+wodór; bezwodnik+zasada=sól+woda; zasada+tlenek=sól+woda

Reakcje chemiczne– przemiany jednych substancji chemicznych w inne, które mają odmienne właściwości. W trakcie reakcji chemicznych substraty przemieniają się w produkty.
Reagent - substancja biorąca udział w reakcji chemicznej. Nazwa odnosząca się zarówno do substratów jak i do produktów.

Rodzaje reakcji chemicznych:Reakcja analizy- reakcja chemiczna, w której substancja złożona rozkłada się na substancje prostsze. Reakcja syntezy - reakcja chemiczna, w której z prostych substancji powstaje substancja bardziej złożona.. Reakcja wymiany - reakcja chemiczna, w której wymianie ulegają atomy lub grupy atomów. Reakcje te dzielimy umownie na reakcje wymiany pojedynczej. Reakcja odwracalna - reakcja chemiczna, która może przebiegać w obie strony, tzn. w stronę powstawania produktów i jednocześnie w stronę powstawania substratów podczas rozpadu produktów. W zapisie reakcji odwracalnej stosujemy dwie strzałki skierowane w prawo i w lewo. Wiele reakcji chemicznych jest odwracalnych, a w mieszaninie poreakcyjnej występują zarówno substraty jak i produkty w stężeniach określonych stałą równowagi. Reakcje, w których jeden z produktów opuszcza środowisko reakcji, np. wydziela się w postaci gazu lub wytrąca w postaci osadu, są w praktyce nieodwracalne.

5.Wybrane związki nieorganiczne – synteza, właściwości, zastosowanie.

Związki kompleksowe– związki chemiczne, w których można wyróżnić jeden lub więcej atomów centralnych, otoczonych przez inne atomy lub ich grupy zwane ligandami, przy czym przynajmniej jedno wiązanie atomu centralnego z ligandem ma charakter wiązania koordynacyjnego.

Wiązania koordynacyjne(donorowo-akceptorowe)- to rodzaj kowalencyjnego wiązania chemicznego. Istotą tego wiązania jest uwspólnienie pary elektronowej między dwoma atomami, przy czym oba te elektrony formalnie pochodzą od jednego atomu.

Wiązanie koordynacyjne jest zazwyczaj klasyfikowane jako podtyp wiązania kowalencyjnego. Różnica między wiązaniem kowalencyjnym, a koordynacyjnym polega głównie na źródle współdzielonych elektronów, jest więc głównie formalna. Zarówno energia wiązań koordynacyjnych, jak i inne jego cechy często nie odbiegają od zwykłych wiązań kowalencyjnych, w których współdzielone elektrony należą od obu atomów.

Typy Ligandów- Ligandami są drobiny o charakterze donorowym, tj. aniony proste i złożone oraz cząsteczki elektrycznie obojętne, zawierające co najmniej jeden atom mający wolne pary elektronowe. Przykładem ligandów są: aniony proste i złożone OH^-, F^-, Cl^-, CN^-, cząsteczki zawierające wolne pary elektronowe: NH₃, H₂O, aminy, kwasy organiczne, aminokwasy.

Ligandy oddające jedną parę elektronową noszą nazwę ligandów jednokleszczowych lub jednofunkcyjnych. Przykładem jest cząsteczka amoniaku NH₃.Ligandy zawierające dwa lub więcej atomów, z których każdy może jednocześnie utworzyć dwuelektronowe wiązanie donorowe z tym samym atomem metalu, noszą nazwę ligandów wielokleszczowych (wielofunkcyjnych) lub chelatowych, gdyż chwytają one niejako kation miedzy dwa lub więcej atomów donorowych.

Metale przejściowe- to grupa pierwiastków chemicznych odpowiadająca blokowi d w okresowym układzie pierwiastków. Pierwiastków tych jest 40. Obserwując zmiany własności tej grupy pierwiastków w ramach ich położenia w układzie okresowym można zauważyć następujące tendencje: pierwiastki z czwartego okresu są średnio bardziej reaktywne od pierwiastków z okresu piątego i szóstego; np. Nikiel jest bardziej reaktywny od platyny, a miedź od złota, w grupach od 3 do 8 występuje stopniowy zanik reaktywności i własności alkalicznych pierwiastków, w grupach 9, 10 i 11 występują najbardziej niereaktywne metale takie jak złoto, platyna, pallad, czy srebro, na początku grupy 11 i w całej grupie 12 reaktywność znowu wzrasta, własności tu zgromadzonych pierwiastków są jednak bardziej zbliżone do metali grup głównych niż do metali alkalicznych.

6.Gazy

Właściwości gazów:bardzo niski stopień upakowania, wysoka ściśliwość, niska gęstość, homogeniczność.

Gaz doskonały: drobiny gazu są tak małe, że traktujemy je jako punkty, są one w stałym, prostoliniowym ruchu, zderzenia są dokładnie sprężyste, energia kinetyczna jest wprost proporcjonalna do temperatury. W gazie rzeczywistym drobiny nie są punktami i istnieją drobne oddziaływania van Der Waalsa (w doskonałym nie ma oddziaływań).

Dyfuzja- cząsteczki przenikają się dzięki swoim chaotycznym ruchom; przykład: rozchodzenie się zapachów, uśrednienie się składu atmosfery, migracja zanieczyszczeń do atmosfery.

Rozpuszczalność gazów- Dla gazów prawo Henry'ego mówi, że rozpuszczalność gazów w cieczach jest proporcjonalna do ciśnienia parcjalnego tego gazu: p=kc gdzie: p – ciśnienie parcjalne gazu (atm), k – stała zależąca od temperatury, rozpuszczalnika i gazu (na przykład dla tlenu w wodzie w temperaturze 25 °C stała k wynosi 769,2 l•atm/mol ), c – stężenie gazu rozpuszczonego w cieczy (mol/l). Pojęcia rozpuszczalności zwykle nie stosuje się do gazowych rozpuszczalników. Zamiast rozpuszczalności w gazach mówi się zwykle o prężności pary nad fazą ciekłą lub stałą.

Atmosfera to gazowa powłoka ziemska, która jest mieszaniną gazów, ciał stałych i ciekłych. Składniki atmosfery- Stałe: Azot – 78%, Tlen – 21%, Gazy szlachetne – 1% (Argon, Neon, Hel, Metan, Krypton, Wodór); Zmienne: Para wodna, Dwutlenek węgla, Dwutlenek siarki, Dwutlenek azotu, Ozon, Składniki mineralne i organiczne (pyły, sadze, bakterie). Skład chemiczny atmosfery zmienia się nad poszczególnymi obszarami Ziemi. Może to być związane z działalnością człowieka, natężeniem erupcji wulkanów itp.
Budowa atmosfery jest warstwowa. Kryterium podziału: ciśnienie, gęstość i temperatura gazów zmieniające się wraz z wysokością.
Troposfera– znajduje się najbliżej powierzchni Ziemi, sięga do ok. 7 km nad biegunami i ok. 17 km nad równikiem. Zachodzą w niej silne pionowe i poziome ruchy mas powietrza. Ruchy pionowe zwane konwekcyjnymi są silne w pasie okołorównikowym, w obszarze wyżów zwrotnikowych i okołobiegunowych. Temperatura spada wraz z wysokością 0,6ºC/100m średnio od +15ºC do –50ºC. W tej warstwie zawarta jest prawie cała para wodna planety. Zachodzą w niej zjawiska pogodowe. Następuje spadek ciśnienia wraz z wysokością przeciętnie 11,5hPa/100m.
Tropopauza – warstwa przejściowa między troposferą a stratosferą.
Stratosfera – sięga do ok. 45-50 km. Zachodzą w niej silne poziome ruchy powietrza tzw. prądy strumieniowe, które okrążają całą Ziemię. Wraz z wysokością zmienia się temperatura tej warstwy. W jej dolnej części utrzymuje się temp. ok. –50ºC, natomiast w górnej części szybki wzrost temp. aż do 0ºC. Wzrost temp. Związany jest z pochłanianiem promieniowania nadfioletowego przez ozon. Ozonosfera występuje powyżej 25 km. Jest warstwą ochronną bardzo ważną dla życia na Ziemi. Pochłania ona szkodliwe promieniowanie nadfioletowe przechodzące w zabójcze promieniowanie typu rentgenowskiego.
Stratopauza – warstwa przejściowa między stratosferą a mezosferą.
Mezosfera- sięga do wysokości ok. 80 km. Następuje w niej ponowny spadek temp. wraz z wysokością do ok. –90ºC.
Mezopauza – warstwa przejściowa między mezosferą a termosferą.
Termosfera – górna granica tej warstwy jest trudna do określenia, waha się między 300 a 800 km na powierzchnią Ziemi. Następuje w niej gwałtowny wzrost temp. do +1500ºC związane jest to z pochłanianiem promieniowania słonecznego przez cząsteczkowy azot i tlen. Powietrze w tej warstwie jest silnie zjonizowane. Warstwą tę nazywa się jonosferą. Występują w niej zjawiska zorzy polarnej (świecenie zjonizowanych atomu tlenu i azotu, można słuchać radia na długich falach).
Egzosfera – jej przybliżona granica znajduje się na wysokości ok. 2000 km (wyżej ta warstwa przechodzi w przestrzeń kosmiczną). W tej warstwie następuje spadek temp. do ok. –270ºC. Wraz ze wzrostem wysokości zmienia się temperatura i ciśnienie. Im wyżej tym powietrze staje się rzadsze i lżejsze, ciśnienie maleje.

7.Elementy termochemii.

Energia– skalarna wielkość fizyczna charakteryzująca stan układu fizycznego (materii) jako jego zdolność do wykonania pracy.

Ciepło– Jest to przekazywanie energii chaotycznego ruchu cząstek (atomów, cząsteczek, jonów) w zderzeniach cząstek tworzących układy makroskopowe pozostające we wzajemnym kontakcie; oznacza formę zmian energii, nie zaś jedną z form energii .

Entalpia– (zawartość ciepła) - w termodynamice wielkość fizyczna będąca funkcją stanu mająca wymiar energii, będąca też potencjałem termodynamicznym, oznaczana przez H,h,I lub χ, którą definiuje zależność: H=U+pV gdzie: H- entalpia układu, U- energia wewnętrzna układu, p- ciśnienie, v- objętość

Układ– termin ten jest bardzo często używany w nauce do określenia zbioru elementów wpływających na siebie, dla których można zbudować model matematyczny. Dwa podstawowe parametry układu to: zbiór elementów (wraz z ich parametrami); struktura (sposób połączenia elementów, zależności między elementami).Można wywnioskować, że wszystkie otaczające nas przedmioty są właściwie układami. Na przykład filiżanka jest układem do przetrzymywania zimnych oraz gorących płynów lub innych materiałów. Filiżanka ma jakiś kształt, ma uchwyt, jest wykonana z nieprzemakalnego materiału, itd. Wszystkie te elementy są połączone razem aby zapewnić jakąś funkcjonalność. Opisanie dowolnego przedmiotu tworzy zbiór informacji, a zbiór informacji definiuje układ.

Otoczenie– inaczej środowisko to wszystko co nie należy do układu.

Praca– skalarna wielkość fizyczna, miara ilości energii przekazywanej między układami fizycznymi w procesach mechanicznych, elektrycznych, termodynamicznych i innych.

Zasady Termodynamiki:0-Jeśli układy A i B mogące ze sobą wymieniać ciepło są ze sobą w równowadze termicznej, i to samo jest prawdą dla układów B i C, to układy A i C również są ze sobą w równowadze termicznej. I- Zmiana energii wewnętrznej układu zamkniętego jest równa energii, która przepływa przez jego granice na sposób ciepła lub pracy dU=Q+W gdzie:dU- zmiana energii wewnętrznej układu;Q- energia przekazana do układu jako ciepło; W praca wykonana na układzie; II-W układzie termodynamicznie izolowanym w dowolnym procesie entropia nigdy nie maleje

8.Zjawiska zachodzące w cieczach.

Woda – związek chemiczny o wzorze H₂O, występujący w warunkach standardowych w stanie ciekłym. W stanie gazowym wodę określa się mianem pary wodnej, a w stałym stanie skupienia – lodem. Słowo woda jako nazwa związku chemicznego może się odnosić do każdego stanu skupienia. Woda jest bardzo dobrym rozpuszczalnikiem dla substancji polarnych. Większość występującej w przyrodziewody jest "słona" (około 97,38%), tzn. zawiera dużo rozpuszczonych soli, głównie chlorku sodu. W naturalnej wodzie rozpuszczone są gazy atmosferyczne, z których w największym stężeniu znajduje się dwutlenek węgla.

Woda naturalna w wielu przypadkach przed zastosowaniem musi zostać uzdatniona. Proces uzdatniania wody dotyczy zarówno wody pitnej jak i przemysłowej.

Rozpuszczalnik w reakcji- podstawowym warunkiem dla związku chemicznego pełniącego rolę rozpuszczalnika do reakcji jest niereagowanie z substratami ani z produktami reakcji, chociaż rozpuszczalniki wchodzą zwykle w swoiste interakcje z rozpuszczonymi związkami, takie jak solwatacja czy tworzenie z nimi nietrwałych związków kompleksowych lub wiązań wodorowych.

Woda jako rozpuszczalnik - Nie jest ona rozpuszczalnikiem uniwersalnym, który rozpuszcza wszystko. Słabo rozpuszcza substancje pochodzenia organicznego, natomiast bardzo dobrze substancje w których występuje wiązanie jonowe. Spowodowane jest to między innymi obecnością w wodzie cząsteczek wody jako dipoli.

Koloid – niejednorodna mieszanina, zwykle dwufazowa, tworząca układ dwóch substancji, w którym jedna z substancji jest rozproszona w drugiej. Rozdrobnienie (czyli dyspersja) substancji rozproszonej jest tak duże, że fizycznie mieszanina sprawia wrażenie substancji jednorodnej, jednak nie jest to wymieszanie na poziomie pojedynczych cząsteczek.

Micele – to cząstki występujące w trwałych emulsjach. Tworzą je związki chemiczne o własnościach amfifilowych. Micele są kulistymi tworami zawierającymi od kilkudziesięciu do kilkuset cząsteczek.

Zawiesina - gęstość fazy rozproszonej w zawiesinach jest na ogół większa niż gęstość fazy rozpraszającej i z tego powodu rozproszone cząstki fazy stałej mają tendencję do sedymentacji (opadania). Średnica cząstek w zawiesinie jest większa od 100 nanometrów.

Teoria Bronsteda i Lowry'ego- kwas to substancja, która może oddawać proton, czyli jon wodorowy - jest donorem protonów. Zasada to substancja, która może przyjmować protony - jest akceptorem protonów. Reakcje typu kwas-zasada polegają więc na przeniesieniu protonu z cząsteczki kwasu do cząsteczki zasady. Zgodnie z tą teorią, podczas dysocjacji kwasów tworzy się jon oksoniowy H₃O⁺(kwas) i odpowiednia zasada np. HNO₃ + H₂O--> H₃O⁺ + NO₃^- kwas + zasada --> zasada + kwas Podczas dysocjacji zasad powstaje jon OH^-i odpowiedni kwas:NH₃ + H₂O<==> NH₄⁺ + OH^- zasada + kwas --> kwas + zasada. Woda zachowuje się jak kwas w reakcjach z zasadami i jak zasada w reakcjach z kwasami.
Teoria Lewisa- W ujęciu Lewisa zasadą jest każdy donor pary elektronowej, natomiast kwasem jest każdy akceptor pary elektronowej, czyli każda substancja, która przyłącza parę elektronową tworząc przy tym trwałe wiązanie.

Stała dysocjacji, K - stała równowagi reakcji dysocjacji elektrolitycznej: A_xB_y<->xA^y++yB^x-; K=[A^y+]^x*[B^x-]^y/[AxBy]

Skala pH– ilościowa skala kwasowości i zasadowości roztworów wodnych związków chemicznych. Skala ta jest oparta na aktywności jonów hydroniowych [H₃O⁺] w roztworach wodnych. Tradycyjnie pH definiuje się jako: pH = -log₁₀[H₃O⁺]

Współczynnik aktywności (f) – stosunek aktywności jonu (a) do stężenia tego jonu (c) w roztworze. Jest wielkością niemianowaną, która wyraża zmniejszenie aktywności jonu w stosunku do jego aktywności w roztworze doskonałym, spowodowane wzajemnym oddziaływaniem cząstek w roztworach rzeczywistych.

Hydroliza– reakcja chemiczna polegająca na rozpadzie cząsteczek związku chemicznego na dwa lub więcej mniejszych fragmentów w reakcji z wodą lub parą wodną.

9.Kinetyka chemiczna

Szybkość reakcji chemicznej- zmiana stężenia w jednostce czasu; szybkość wyrażona z ubytkiem substratów jest z minusem. V=(-)dc/dt gdzie: dc- ilość związku, dt- różnica czasu. Czynniki wpływające na szybkość reakcji chemicznej to: stężenie, temperatura, charakter substancji reagującej, środowisko reakcji, katalizatory, energia aktywacji.

Egzotermiczna reakcja- przebiega z oddaniem ciepła;dodatni bilans wymiany ciepła z otoczeniem.

Endotermiczna reakcja-przebiega z pobraniem ciepła;ujemny bilans wymiany ciepłazotoczeniem.

Energia aktywacji- nadwyżka energetyczna jaką trzeba dostarczyć 1 molowi cząsteczek, żeby przeszły w stan wzbudzone ze stanu podstawowego. (J/mol)

Teoria kompleksu aktywnego- zderzenie drobin może doprowadzić do utworzenia nietrwałego przejściowego układu tzw. kompleksu aktywnego.

Teoria zderzeń- reakcje chemiczne zachodzą na skutek zderzeń reagujących ze sobą cząsteczek;

Rząd reakcji chemicznej- tyle ile cząstek substratu bierze udział w reakcji taki jest jej rząd.

Rekcje odwracalne- reakcja, w trakcie której substraty przechodzą w produkty lub - po zmianie warunków reakcji - produkty reagują w kierunku wytworzenia substratów.

Reakcje nieodwracalne- należą do wyjątków i biegną z reguły wtedy, gdy jeden z produktów opuszcza środowisko reakcji.

10.Elektrochemia

Ogniwo elektrochemiczne- układ dwóch elektrod w kontakcie z elektrolitem(przewodnikiem jonowym), elektrolit może być roztworem, cieczą lub ciałem stałym. Metal elektrody wyrywa jony do roztworu ładując się na powierzchni ujemnie (przy małym stężeniu elektrolitu), przyjmując na swoją powierzchnię jony do roztworu, a metal ładuje się dodatnio.

Półogniwo- zawiera elektrodę metalową w 1-molowym (1 mol/L) roztworze wodnym soli metalu, przy temperaturze 298 stopni Kelwina (25 °C)[1]. Serie elektrochemiczne, które składają się ze zwykłych potencjałów elektrodowych i są ściśle zwiąane z seriami reaktywnymi, generowanymi przez pomiar różnicy potencjałów pomiędzy półogniwem metalowym w obwodzie ze zwykłym półogniwem wodorowym, połączonymi za pomocą klucza elektrolitycznego.

Potencjał normalny reakcji jest równy napięciu mierzonemu na danej elektrodzie w stosunku do "elektrody" wodorowej - elektrody platynowej w otoczeniu gazowego wodoru.

Szereg napięciowy metali to zestawienie pierwiastków chemicznych o własnościach metalicznych, według ich potencjału standardowego E⁰. Punktem odniesienia dla tego zestawienia jest elektroda wodorowa, której potencjał standardowy przyjmuje się umownie za zero.

Praktyczne znaczenie szeregu napięciowego metali wynika z faktu, że metal bardziej aktywny wypiera (poza niektórymi wyjątkami) metal mniej aktywny z roztworu jego soli, zaś dobrą miarą aktywności chemicznej metali jest ich potencjał standardowy. Szereg ważniejszych metali uporządkowany w kierunku wzrostu potencjału i zarazem spadku aktywności do tworzenia kationów:Li,K,Na,Ca,Mg,Al,Zn,Fe,Cd,Ni,Sn,Pb,H,Sb,Bi,Cu,Ag,Hg,Pt,Au.

Rodzaje ogniw: galwaniczne- przepływ samorzutny prądu; elektrolityczne(elektrolizer)- przepływ prądu dzięki zewnętrznemu zasilaniu. Elektroda wodorowa- w elektrochemii, elektroda gazowa, wykonana z platyny pokrytej czernią platynową, omywaną gazowym wodorem pod ciśnieniem cząstkowym 101,325 kPa w temperaturze 273,15 K, zanurzona w roztworze o jednostkowej aktywności jonów wodorowych .

Elektroliza- zmiany struktury chemicznej substancji, zachodzące pod wpływem przyłożonego do niej zewnętrznego napięcia elektrycznego.

Korozja- procesów niszczących mikrostrukturę materiału, które prowadzą do jego rozpadu. Korozja zachodzi pod wpływem chemicznej i elektrochemicznej reakcji materiału z otaczającym środowiskiem. Korozja rozpoczyna się zwykle drobnymi zmianami zaatakowanej powierzchni występującymi najczęściej w miejscach zagięcia materiału, a następnie postępuje w głąb, niszcząc substancje najbardziej podatne na korozję. Produkty korozji tworzą czasami warstwę pasywną chroniącą przed dalszym rozkładem, w innych zaś przypadkach mogą być kolejnym czynnikiem powodującym korozję. Rodzaje korozji- korozja atmosferyczna, korozja chemiczna ,korozja elektrochemiczna, korozja biologiczna, korozja jądrowa, korozja naprężeniowa, korozja zmęczeniowa, korozja międzykrystaliczna, korozja wżerowa, korozja równomierna, korozja selektywna, korozja cierna, korozja mikroelementarna. Ochrona elektrochemiczna- Ochrona katodowa – ochrona antykorozyjna, która polega na tym, że do konstrukcji chronionej dołącza się zewnętrzną anodę w postaci metalu o potencjale standardowym niższym niż materiał chronionej konstrukcji. Płytka taka nazywa się protektorem. Połączenie protektora z konstrukcją chronioną wykonuje się poprzez bezpośredni styk lub za pomocą przewodnika. Materiał chronionej konstrukcji staje się katodą i nie koroduje.

11. Podstawy chemii i geochemii organicznej

Główne grupy związków organicznych:1.Węglowodory nasycone, nienasycone, cykliczne 2.Alkohole i fenole 3.Aldehydy 4.Ketony 5.Kwasy karboksylowe 6.Wyższe kwasy tłuszczowe 7.Tłuszcze 8.Białka

Rodzaje reakcji związków organicznych: substytucji addycji eliminacji

Kerogen– produkt biochemicznego i geochemicznego przeobrażenia substancji pochodzenia roślinnego i zwierzęcego podczas tworzenia się skał osadowych, stanowi pozostałość materii organicznej w postaci drobnych rozproszonych w skałach, czarnych ziaren, nierozpuszczalnych w rozpuszczalnikach organicznych. Z kerogenu pod wpływem procesów diagenezy i metamorfizmu powstaje ropa naftowa i gaz ziemny.

Bitumin– składnik substancji organicznej występującej w skałach, będący mieszaniną różnych węglowodorów oraz związków organicznych o dużej łącznej zawartości wodoru, zawierających również siarkę, tlen bądź azot.

Róznica między kerogenem a bituminem jest taka, że kerogen zawiera 95% materii organicznej, a bitumin tylko 5%.

Kerogen dzielimy na : I algowy – powstaje ropa naftowa II algowo – bakteryjny; algowo – liptobiolitowy – powstaje ropa naftowa i gaz ziemny III lądowy (huminowy) – powstaje gaz ziemny IV inertynitowy – nie powstaje nic

TZO - trwałe Zanieczyszczenia Organiczne (TZO) to substancje chemiczne zanieczyszczające środowisko. Stanowią pozostałości po stosowanych dawniej środkach ochrony roślin, preparatach owado- i grzybobójczych, środkach do konserwacji drewna. Poprzez środowisko – z żywnością, przez skórę i drogą oddechową – dostają się do organizmów ludzi i zwierząt. Nie są wydalane i nie ulegają rozkładowi, gromadzą się w organizmach, powodując z czasem ciężkie choroby.

Produkty ropy naftowej: Paliwa - benzyna samochodowa i lotnicza, nafta, olej napędowy, oleje opałowe; Oleje smarowe; Gaz parafinowy, z którego otrzymuje się parafinę; Asfalty i koks naftowy; Smary stałe.

12. Wstęp do analityki chemicznej i geochemicznej:

Metody rozdziału substancji chemicznych:

Krystalizacja - Metoda ta bazuje na dwóch zależnościach. Pierwszą stanowi różnica rozpuszczalności związku, który ma być oczyszczony, a zanieczyszczeń, znajdujących się w roztworze. Zależność rozpuszczalności danego związku od temperatury to drugi proces wykorzystywany w krystalizacji. Zazwyczaj metoda ta opiera się na rozpuszczeniu zanieczyszczonej substancji w odpowiednio dobranym rozpuszczalniku w podwyższonej temperaturze. Potem roztwór należy gwałtownie schłodzić.

Destylacja opiera się na wykorzystaniu różnicy temperatur wrzenia cieczy rozdzielanych lub substancji ciekłej i zanieczyszczeń (w przypadku stosowania tej metody do oczyszczania). Ciecz bardziej lotna ulega przemianie w parę, a następnie jest skraplana. Związki nielotne pozostają w postaci ciekłej. W szczególnych przypadkach tworzą się roztwory, których nie da się rozdzielić przy pomocy destylacji, noszą one specjalna nazwę - roztworów azeotropowych.

Ekstrakcja - ta technika rozdzielania mieszanin polega na przejściu substancji rozpuszczonej z jednego do drugiego rozpuszczalnika, przy czym musi być zachowany warunek niemieszalności wzajemnej obu rozpuszczalników. Ekstrakcja jest stosowana w przypadku, gdy do zmiany określonego rozpuszczalnika na taki, który będzie dogodniejszy lub, gdy zachodzi konieczność, selektywnego rozdziału mieszaniny. Do rozdziału bardzo często stosuje się rozpuszczalniki organiczne.

Chromatografia - służy do rozdziału kilku składników, opiera się na różnicy w wartościach współczynników podziału. W metodzie tej mamy do czynienia z dwiema fazami ruchomą: roztworem albo gazem oraz nieruchomą: ciało stałe albo ciecz, będąca w porach lub powierzchni substancji stałej. Faza ruchoma porusza się wzdłuż nieruchomej, a na ich granicy zachodzą zjawiska fizykochemiczne takie jak: adsorpcja chemiczna czy fizyczna, a także podział albo wymiana jonów. Różne składniki mieszaniny wykazują odmienne powinowactwo i dlatego następuje ich rozdział

Metody analizy chemicznej:

Metody chemiczne polegają na przeprowadzeniu specyficznych reakcji chemicznych, których efekty makroskopowe pozwalają wnioskować o obecności i zawartości poszukiwanych składników w badanym materiale

W metodach fizykochemicznych mierzy się określone wielkości fizyczne i ich zmiany pod wpływem zewnętrznych bodźców fizycznych dostarczanych do analizowanych próbek; najczęściej są to: prąd elektryczny, promieniowania elektromagnetyczne i inne formy promieniowania; otrzymane sygnały analityczne w postaci zmian określonych wielkości fizycznych – ich charakter i wielkość – pozwalają na ustalenie jakościowego i ilościowego składu próbki.

W metodach biochemicznych wykorzystuje się procesy enzymatyczne i immunochemiczne.

13. Prawa

Prawo Charles'a to jedno z praw gazowych: Ciśnienie gazu p w stałej objętości zwiększa się o stały ułamek ciśnienia tego gazu zmierzonego w temperaturze 0°C przy wzroście temperatury o 1°C: Prawo Boyle'a-Mariotte'a - W stałej temperaturze objętość V danej masy gazu jest odwrotnie proporcjonalna do jego ciśnienia p. Prawo Gay-Lussaca - opisuje przemianę izobaryczną (przy stałym ciśnieniu) takiego gazu i stwierdza, że podczas przemiany stosunek objętości gazu do jego temperatury jest stały: Prawo Henry'ego - opisuje zależność objętości v gazu rozpuszczonego w jednostce masy lub objętości cieczy od ciśnienia tego gazu p nad powierzchnią cieczy: równanie stanu gazu doskonałego - równanie stanu opisujące związek pomiędzy temperaturą, ciśnieniem i objętością gazu doskonałego, a w sposób przybliżony opisujący gazy rzeczywiste Równanie gazu rzeczywistego - równanie stanu gazu opisuje stan gazu rzeczywistego w postać szeregu potęgowego, którego pierwszy człon stanowi równanie stanu gazu doskonałego. Z reguły równanie to jest podane dla 1 mola gazu, a więc w zamiast objętości w równaniu pojawia się objętość molowa gazu. Stężenie procentowe to udział związków chemicznych w mieszaninach i roztworach wyrażony w procentach. Stężenie molowe - liczba moli danego związku jaką zawiera 1 dm³ danego roztworu. Skala pH – ilościowa skala kwasowości i zasadowości roztworów wodnych związków chemicznych. Skala ta jest oparta na aktywności jonów hydroniowych [H₃O⁺] w roztworach wodnych. Rozpuszczalność - ilość substancji tworzącej roztwór nasycony w określonej ilości rozpuszczalnika w określonej temperaturze i ciśnieniu. Rozpuszczalność określa się w tych samych jednostkach jak stężenie, podając dodatkowo warunki, dla jakich została ona ustalona (zwykle są to tzw. warunki normalne). Mówiąc inaczej, rozpuszczalność określa, jak dużo danego składnika można rozpuścić w danym rozpuszczalniku w sprecyzowanych warunkach. Iloczyn rozpuszczalności - w stałej temp w stanie równowagi dynamicznej iloczyn ze stężeń jonów, na które dysocjuje subst. Trudno rozpuszczalna jest wielkością stałą i charakterystyczna dla tej subst.