Opracowanie „wstępnych” pytań do egzaminu „0” z Chemii Analitycznej prof. Jezierskiego wykonane przez Ewę Sz i Adriana K. Nie jest to wiedza 100%, jedynie zlepek informacji znalezionych w sieci, atkinsie i wykładach dr Gubernator. Na tych informacjach można jedynie oprzeć swoją naukę a nie uznać je za 100% poprawne ;) Za ewentualne błędy przepraszamy ^^

Miłej nauki.

Pytanie 1:

Hipoteza atomistyczna jest oczywiscie elementarną podstawą chemii, gdyż to jej bezpośrednio dotyczy jednakże nie można zapominać, że hipoteza atomistyczna wywiera też niesamowity wplyw na inne nauki przyrodnicze takie jak chocby biologia, fizyka czy astronomia. W biologii tłumaczy wiele zjawisk zachodzących na poziomie „mikro” jak np właściwości poszczególnych aminokwasów (kwasowe, zasadowe, hydrofobowe itd). W astronomii dzieki chemii można wytłumaczyć zjawiska zachodzące w gwiazdach i nawet źródło pochodzenia ich koloru natomiast w fizyce... sama fizyka opisuje bardzo dobrze model atomu i zjawiska zachodzące pomiędzy jego składowymi (wzajemne przyciąganie, czy też odpychanie)

Pytanie 2:

Dawniej alchemicy twierdzili iż materia składa się z 4 elementów (wody,ognia,powietrza i ziemi). Potem stwierdzono iż prawdopodobnie materia składa się z malitkich niepodzielnych czastek (m. In eksperymenty Daltona). Słowo atom miało dawniej oznaczac cząstkę niepodzielną (od greckiego atomos), jednakżo od dawna wiemy że nie jest to prawdą. Dziś doskonale wiemy że atomem nazywamy podstawowy skladnik materi składający się z dodatnio naładowanego jądra (zawiera ono dodatnio naładowane protony i neutrony) o dużej gestości oraz otaczającej go chmury elektronowej. Pierwiaswtkiem nazywamy substancję składającą się z atomów jednego rodzaju ;)

Pytanie 3:

Prawo Boyle, iż ciśnienie stałej ilości gazu w stałej temperaturze jest odwrotnie proporcjonalne do objętości oraz prawo Charlesa i Gay-Lussaca mówiące o tym, że pod stałym cisnieniem objętośc stałej ilosci gazu zmienia sie liniowo wraz z temperaturą uzupełnione prawem Avogadra (objetość próbki gazu w stałej T i pod stałym p jest proporcjonalna do liczby moli w cząsteczce) są najważniejszymi prawami i nie można mówic o ważności któregoś z nich. Najważniejsza jest synteza wszystkich praw czyli tzw równanie gazu doskonałego pV=nRT (Clapeyron)

Pytanie 4:

Stała/liczba Avogadra wprowadziła dodatkowe pojęcie liczności atomów, cząstek, cząsteczek - 1 mol - 6,02214 x 10^23. Pojęcie to spowodowało iż chemicy nie muszą operować na bardzo małych ilościach mas czy ilości, objętości co wiąże się z łatwiejszym procesem przliczeń. Pojęcie mola zwięźle tłumaczy ilości np mieszanych substancji ;)

Pytanie 5:

Odp w „chemia egzam” str 3

Pytanie 6:

Przede wszystkim na właściwości fizyko-chemiczne pierwiastka ma wpływ konfiguracja elektronów, a w szczególności ta walencyjna, oraz oczywiście skład jądra atomowego. Właśnie taka a nie inna budowa atomów (wzrastająca masa i zmieniająca się konfiguracja) spowodowała takie a nie inne umieszczenie pierwiastków w układzie przez co juz po samym położeniu ataomu, nawet do końca nie wiedziąc jaka jest szczegułowa budowa danego pierwiastka możemy przewidywac z dużą dozą prawdopodobienstwa jego właściwości fizyko-chem.

Pytanie 7:

Masa atomowa - liczba określająca ile razy masa jednego reprezentatywnego atomu danego pierwiastka chemicznego jest większa od masy 1/12 izotopu ¹²C, przy czym pod pojęciem reprezentatywnego atomu rozumie się atom o średniej masie wyliczonej proporcjonalnie ze wszystkich stabilnych izotopów danego pierwiastka, ze względu na ich rozpowszechnienie na Ziemi.

Masa cząsteczkowa - często mylona z masą molową, to masa:

• jednej cząsteczki związku (np. O₂, H₂O),

• formalnej jednostki danego związku (np. NaCl o budowie jonowej, a nie cząsteczkowej),

• jednego innego indywiduum chemicznego (np. jonu CH₃COO^-).

Liczba masowa - wartość opisująca liczbę nukleonów (czyli protonów i neutronów) w jądrze atomu (nuklidzie) danego izotopu danego pierwiastka.

Liczba atomowa/porządkowa - (liczba porządkowa) określa, ile protonów znajduje się w jądrze danego atomu. Jest także równa liczbie elektronów niezjonizowanego atomu.

Izotopy - odmiany pierwiastka chemicznego różniące się liczbą neutronów w jądrze atomu (z definicji atomy tego samego pierwiastka mają tę samą liczbę protonów w jądrze). Izotopy tego samego pierwiastka różnią się liczbą masową (łączną liczbą neutronów i protonów w jądrze), ale mają tę samą liczbę atomową (liczbę protonów w jądrze).

Pytabie 8:

Entalpia - efekt energetyczny reakcji.

Entropia - miara stopnia nieupożądkowania układu.

Entalpia Swobodna - G=H - TS (H entalpia, T temperatura, S entropia) g mniejsze od zera proces samorzutny ;)

Jeśli reakcja jest egzoenergetyczna (wydzielenie ciepła) to ochłodzenie otoczenie zwiekszy szybkość reakcji (regóła przekory)

Pytanie 9:

Entropia ^^ (tak prof na wykładach ją definiował)

Pierwsze prawo termodynamiki, będące de facto uszczegółowieniem zasady zachowania energii, mówi ze nie możliwe jest skonstruowanie "perpetum moblie" Albo inaczej, żadne urządzenie nie może wykonać pracy większej niż pobrana przez to urządzenie energia. <NIE MOŻESZ WYGRAĆ>

Druga zasada termodynamiki mówi o tym że każdy silnik cieplny musi mieć sprawność poniżej 100 %. Zasada przenosi się na wszystkie urządzenia. Niestety jakieś straty zawsze muszą być i wynika to właśnie z drugiej zasady termodynamiki. A więc żadne urządzenie nie może wykonać pracy równej pobranej energii. <NIE MOŻESZ ZREMISOWAĆ>

Uogólnienie drugiej zasady termodynamiki prowadzi do tak zwanego prawa statystycznego wzrostu entropii. Entropia w fizyce może być uznana za miarę bałaganu (lub poprawniej chaosu). Zasada mówi o tym, ze wszelkie procesy naturalne zmierzają do powiększenia chaosu. To dlatego herbata w szklance stygnie, a nie podgrzewa się sama z siebie, trzeba się nieźle narobić żeby na przykład poukładać w szafie, a bałagan robi się sam, właściwie nie wiadomo jak i kiedy. Dzięki fizyce wiemy przynajmniej dlaczego. Przyczyną jest rozpraszanie się energii we wszelkich procesach. I niestety <NIE MOŻEMY SIĘ WYCOFAĆ Z GRY>

Pytanie 10:

Gwiazdy dzięki spektroskopii

Różne atomy i cząsteczki w traktacie Johna Daltona A New System of Chemical Philosophy (1808) - jednej z najstarszych prac naukowych poświęconych atomom

Wraz z przekształcaniem się chemii w naukę ścisłą nastąpił dalszy rozwój teorii atomów. W 1789 roku Antoine Lavoisier odkrył prawo zachowania masy i zdefiniował pierwiastek chemiczny jako podstawową substancję, która nie może już być rozdzielona metodami chemicznymi. W 1803 roku John Dalton skorzystał z koncepcji atomów do wytłumaczenia, czemu pierwiastki wchodzą w reakcje w stosunkach ilościowych dających się przedstawić w postaci niewielkich liczb naturalnych (prawo stosunków wielokrotnych) i czemu jedne gazy łatwiej się rozpuszczają w wodzie niż inne. Postulował, że każdy pierwiastek składa się z atomów jednego, unikalnego typu i że te atomy mogą się łączyć, tworząc związki chemiczne. Postawienie tych hipotez uczyniło Daltona twórcą współczesnej teorii atomów.

Fakty doświadczalne mające w przyszłości stanowić dodatkowe potwierdzenie teorii atomów pojawiły się w 1827 roku, gdy botanik Robert Brown odkrył zjawisko spontanicznego chaotycznego ruchu pyłków kwiatowych zawieszonych w wodzie. Zjawisko to zostało potem nazwane ruchami Browna. Jego wyjaśnienie przez termiczne ruchy cząsteczek wody zasugerował w 1877 roku Joseph Delsaulx, a w 1905 roku Albert Einstein przedstawił jego pełną matematyczną analizę. Fundamentalny wkład do teorii ruchów Browna wniósł w latach 1906-1917 Marian Smoluchowski (tworząc przy okazji nową gałąź fizyki statystycznej określanej obecnie jako procesy stochastyczne). Analiza Einsteina została potwierdzona eksperymentalnie po raz pierwszy już w 1906 roku przez Theodora Svedberga, a Jean Baptiste Perrin wykorzystał teoretyczne prace Einsteina i Smoluchowskiego do eksperymentalnego wyznaczenia mas i „rozmiarów” atomów (1908) potwierdzając ostatecznie teorię Daltona.

Pierwszy układ okresowy pierwiastków Mendelejewa (1869)

W 1869 Dmitrij Mendelejew opublikował swój układ okresowy pierwiastków. Układ przedstawiał wizualnie prawo okresowości głoszące, że właściwości chemiczne pierwiastków powtarzają się okresowo, gdy uporządkuje się te pierwiastki zgodnie z ich masami atomowymi

Pytanie 11:

Max Planck - twórca fizyki kwantowej, wprowadził pojęcie kwantu.

Albert Einstein - efekt fotoelektryczny, twórca ogólnej i szczególnej teorii względności, współtwórca korpuskularno-falowej teorii światła, odkrywca emisji wymuszonej

Ernest Rutherford - twórca pojęcia jądra atomowego, Eksperyment Rutherforda - cała masa oraz dodatni ładunek atomu skupiony jest w bardzo niewielkiej objętości. W ten sposób potwierdził on eksperymentalnie istnienie jądra atomowego.

Niels Henrik David Bohr - twórca modelu budowy atomu, członek Projektu Manhattan, orendownik nie militarnego wykożystania energii atomowej

Louis de Broglie - odkrywca falowej natury elektronów, dualizm korpuskularno-falowy dla obiektów materialnych, jego odkrycia dały podstawy do zbudowania mikroskopu elektronowego.

Erwin Schrödinger - jest autorem tzw. równania falowego (równania Schrödingera), które w mechanice kwantowej ma podstawowe znaczenie. Stworzył podwaliny rachunku zaburzeń, zajmował się też statystyczną termodynamiką i teorią barw

Werner Heisenberg - odkrył zasadę, nazywaną potem zasadą nieoznaczoności Heisenberga, która stwierdzała, że w przypadku cząstek o rozmiarach porównywalnych lub mniejszych od średnicy atomu, niemożliwe jest jednoczesne, dokładne ustalenie ich położenia i pędu, przy czym iloczyn błędu (a dokładniej nieokreśloności) pomiarów położenia oraz pędu nie może być mniejszy niż pewna stała (zobacz stała Plancka).

Wolfgang Pauli - spin elektronów, sformułował zakaz Pauliego, według którego dwa elektrony (i generalnie fermiony) nie mogą znajdować się w tym samym stanie kwantowym. Zakaz Pauliego tłumaczy między innymi systematykę widm oraz budowę układu okresowego pierwiastków.

Pytanie 12:

Wiązanie chemiczne powstaje wtedy, jeżeli energia utworzonego związku jest mniejsza od sumy energii odzielnych atomów. Elektrony walencyjne okreslają liczbę i siłę wiązań, które może utworzyć atom ;)

Wiązanie jonowe - jeżeli mniejsza energia może zostać uzyskana poprzez całkowite przeniesienie jednego lub większej ilości elektronów z jednego atomu na drugi to mamy doczynienia z wytworzeniem jonów, których wzajemne przyciąganie tworzy wiązanie. Zjawisko to zachodzi między atomami o dużej różnicy elektroujemności

Wiązanie kowalencyjne - jeżeli mniejsza energia może zostać uzyskana w wyniku uwspólnienia elektronów, wówczas atomy łącza się ze sobą tworząc oddzielne cząsteczki. Zjawisko to zachodzi między atomami o małej rożnicy elektroujemności.

*należy pamietać, że żadne wiązanie nie jest czysto jonowe/kowalencyjne. Mówimy jedynie o większym/mniejszym udziale np wiązania jonowego. Za wiązanie jonowe uznajemy takie połączenie między atomami gdzie różnica elektroujemności jest większa od 1,7 (umownie)

Wiązanie wodorowe - powstaje pomiędzy atomem wodoru położonym między dwoma małymi silnie elektroujemnymi atomami zawierającymi wolne pary elektronowe (N,O,F)

Pytanie 13:

Wiązanie wodorowe - oddziaływania wodorowe w związkach takich jak H2O, NH3, HF, powodują znaczne podniesienie temp wrzenia tych zwiazków przez co w warunkach normalnych są one cieczami a nie gazami pomimo stosunkowo małej masy molowej. Cząsteczki tych zwiazków wykazuja niezwykle silne oddziaływania przyciagające pomiędzy sobą.

Wiązanie kowalencyjne - przy spolaryzowanym mogą powstawać dipole. Substancje kowalencyjne w stanie stałym mogą tworzyć dwa rodzaje kryształów:

1. cząsteczkowe (molekularne) - zbudowane z wielu cząsteczek, podczas topnienia lub rozpuszczania rozpadają się na osobne cząsteczki.

2. kowalencyjne - zbudowane z atomów połączonych wiązaniami kowalencyjnymi w jedną wielką "cząsteczkę". Ten typ kryształu występuje znacznie częściej, np. diament, krzem, węglik krzemu.

Właściwości substancji kowalencyjnych

Zarówno w stanie ciekłym, jak i stałym, substancje zbudowane z atomów połączonych wiązaniami kowalencyjnymi są izolatorami elektrycznymi - nie przewodzą prądu. Powodem tego jest brak dysocjacji elektrolitycznej oraz swobodnych elektronów mogących uczestniczyć w procesie przewodzenia prądu. Jedynym wyjątkiem jest grafit. Domieszkowane (zanieczyszczone) substancje kowalencyjne mogą być bardzo dobrymi półprzewodnikami.

Cząsteczki kowalencyjne spolaryzowane rozpuszczają się jedynie w polarnych rozpuszczalnikach, na przykład wodzie, natomiast niespolaryzowane - w rozpuszczalnikach niepolarnych.

Substancje zawierające wiązania kowalencyjne reagują z innymi związkami wolno, gdyż konieczne jest dostarczenie dużej energii do zerwania wiązania. Z tego samego powodu związki tworzące kryształy molekularne mają znacznie niższe temperatury topnienia i wrzenia niż kryształy kowalencyjne.

Wiązanie jonowe:

Związki jonowe w stanie stałym tworzą kryształy jonowe, składające się z naprzemiennie ułożonych anionów i kationów. Jony ułożone są w taki sposób, aby jak największa liczba jonów jednego znaku otaczała każdy z jonów przeciwnego znaku, co jest równoznaczne z osiągnięciem najmniejszej energii. Miejsca zajmowane przez jony to węzły sieci krystalicznej. Liczbę jonów przeciwnych otaczających dany jon opisuje się za pomocą liczby koordynacyjnej, zależnej od stosunku wielkości anionu do kationu. Na przykład dla NaCl liczba koordynacyjna L.K.= 6.

Kryształy jonowe nie przewodzą prądu, natomiast ciekłe lub rozpuszczone związki jonowe tworzą elektrolity, w których prąd przenoszony jest przez przepływ kationów i anionów, podobny do ruchu elektronów w przewodnikach. Jest to możliwe dzięki temu, że substancje jonowe ulegają dysocjacji.

Związki jonowe dobrze rozpuszczają się w rozpuszczalnikach polarnych - głownie w wodzie, natomiast nie rozpuszczają się w niepolarnych rozpuszczalnikach - eterach czy benzynie.

Ze względu na małą energię wiązania, związki jonowe reagują bardzo szybko, w przeciwieństwie do związków kowalencyjnych. Mimo słabego charakteru wiązania, mają jednak wysokie temperatury wrzenia i topnienia - np. dla NaCl t_t = 801°C, a t_w = 1413°C.

Pytanie 14:

Sigma - pojedyncze, orbitale tworzące wiązanie nakładaja się czołowo, tzn przenikają się na osi łączącej 2 atomy. W najprostrzym przypadku przenikają się dwa orbitale s, 2 orbitale p lub s i p. Istnieje możliwość obrotu atomów wokół wiązania sigma.

Pi - tworzy się gdy 2 orbitale p ułożą ułożą się idealnie równoregle do siebie. Nie pozwala to na swobodny obrót atomów wokół wiązania. Nie występuje samodzielnie, towarzyszy wiązaniu sigma, jest od niego słabsze.

Delta - ?!

Hybrydyzacja - str 5 „chemia egzam”

Pytanie 15:

Wolne pary elektronowe wpływaja na kąt wiązań pomiędzy tlenem a wodorem. Kątowa budowa cząsteczki wody pododuje, iż ma ona momnet dipolowy różny od 0. Ponieważ woda jest dipolem może miedzy swoimi cząsteczkami może tworzyć wiązania wodorowe (podwyższają one znacznie temperaturę wrzenia).

Pytanie 16:

Polimorfizm (różnopostaciowość) - zjawisko występowania różnych odmian krystalograficznych tej samej substancji chemicznej. Występuje ono wtedy, gdy ta sama substancja może występować w dwóch lub nawet kilku formach krystalicznych. Alotropia jest szczególnym przypadkiem polimorfizmu czyli różnopostaciowości substancji (dotyczy ona pierw. chem.). Odmiany alotropowe nie są różnymi stanami skupienia materii, ale przejścia z jednej odmiany alotropowej do drugiej są przemianami fazowymi pierwszego rzędu. Nie zachodzą one jednak w ściśle określonych temperaturach lecz są zależne od termicznej historii próbek. Powoduje to, że dany pierwiastek może występować w dwóch różnych odmianach alotropowych w tej samej temperaturze.

Pytanie 17:

CO2 - liniowa

CH4 - tetraedr

NH3- piramida trygonalna

Benzen - heksagonalna

SO3 - trójkąt równoboczny

Pytanie 18:

Tak: Symetria, rodzaj wiązań, krotność, polaryzacja, pośrednio można odczytać: wartościowości, stopnie utlenienia, elektrony walencyjne (pół na pół)

Pytanie 19:

Wartościowość to cecha pierwiastków chemicznych i grup funkcyjnych w chemii określająca iloma wiązaniami chemicznymi może się dany pierwiastek łączyć z innymi. Wartościowość jest starym i bardzo mocno nieprecyzyjnym pojęciem.

Stopień utlenienia (liczba utlenienia) - formalna wartość ładunku atomu w związku chemicznym przy założeniu, że wszystkie wiązania chemiczne w danej cząsteczce mają charakter wiązań jonowych. Suma stopni utlenienia wszystkich atomów w cząsteczce obojętnej oraz dla wolnych pierwiastków wynosi 0, a w jonach ma wartość ładunku jonu.

Pytanie 20:

Kwasy - związki chemiczne wykazujące charakter kwasowy, co w zależności od definicji może oznaczać zdolność do

• zakwaszania środowiska (definicja Arrheniusa)

• dostarczania kationów wodorowych (definicja Brønsteda-Lowry'ego)

• przyjmowania pary elektronowej (definicja Lewisa).

Nazwą Teoria Arrheniusa określa się dwa postulaty z zakresu chemii:

1. Popularna nazwa postulatu Arrheniusa, że niektóre związki chemiczne posiadają zdolność do rozkładania się na jony - czyli ulegają dysocjacji elektrolitycznej.

2. Teoria Arrheniusa kwasów i zasad - jedna z teorii kwasów i zasad, postulująca, że kwasem jest związek który dysocjuje się z wytworzeniem jonu wodorowego (H⁺), a zasadą związek, który dysocjuje z wytworzeniem jonu hydroksylowego (OH^-). W myśl tej teorii woda jest jednocześnie kwasem i zasadą.

Przykłady

• kwas solny

HCl -> H⁺ + Cl^-

• zasada sodowa

NaOH -> Na⁺ + OH^-

Teoria Brønsteda (Także teoria Brondsteta-Lowriego, teoria kwasów i zasad Brønsteda) - sformułowana przez Johannesa Brønsteda w 1923 teoria, w myśl której kwasem jest substancja mogąca odłączać ze swojej cząsteczki jony wodoru (protony), natomiast zasadą substancja, która protony przyłącza. Stąd kwas jest donorem protonu (protonodonorem), a zasada akceptorem protonu (protonoakceptorem). Kwas po odłączeniu protonu przechodzi w sprzężoną zasadę, tak samo zasada pobierając proton przechodzi w sprzężony kwas:

kwas + zasada -> sprzężona zasada + sprzężony kwas

Ogólny zapis równowagi kwasowo-zasadowej wg teorii Brønsteda można przedstawić następująco:

HA + B -> A^- + HB⁺

gdzie:

HA - kwas

B - zasada

A^- - sprzężona zasada

HB⁺ - sprzężony kwas

Przykłady:

• HF + H₂O -> F^- + H₃O⁺ - woda zachowuje się jak zasada.

• NH₃ + H₂O -> NH₄⁺ + OH^- - woda zachowuje się jak kwas.

• HSO₃^- + H₂O -> H₂SO₃ + OH^- - woda zachowuje się jak kwas.

• CH₃COOH + H₂O-> CH3COO^- + H₃O⁺ - woda zachowuje się jak zasada.

Ponadto zgodnie z teorią Brønsteda podczas reakcji dwóch cząsteczek wody każda z nich może być zarówno donorem, jak i akceptorem protonu:

H₂O + H₂O -> H₃O⁺ + OH^- - woda zachowuje się zarówno jak kwas, jak i zasada, czyli jest związkiem amfoterycznym (dokładniej - amfiprotycznym).

Teoria kwasów i zasad Lewisa - teoria określająca właściwości kwasowe i zasadowe substancji chemicznej na podstawie jej zdolności akceptorowo-donorowych. Kwas Lewisa to związek chemiczny (oznaczany zazwyczaj symbolem "A"), który może przyjąć parę elektronową od zasady Lewisa ("B"), będącej donorem pary elektronowej. W ten sposób powstaje tzw. addukt AB:

A + :B → A—B

Wg definicji Lewisa kwasami są natomiast związki chemiczne mające silny deficyt elektronów, mimo że w ogóle nie posiadają w swojej strukturze atomu wodoru (np. chlorek glinu AlCl₃, bromek cynku, ZnBr₂).

Pytanie 21:

Każdy je zna (mangan, chrom itd)

Pytanie 22:

Asocjacja cząsteczek - wiązanie się pojedynczych cząsteczek związków chemicznych w zespoły cząsteczkowe (asocjaty). Asocjacja występuje przede wszystkim w czystych cieczach i ich mieszaninach, (np. w wodzie i alkoholu metylowym).

Na asocjację podatne są szczególnie cząsteczki polarne o budowie pozwalającej na wytworzenie wiązania wodorowego (np. cząsteczki wody, alkohol, kwasów karboksylowych) - np. w czystej wodzie średnia liczba cząsteczek wody powiązanych wiązaniami wodorowymi w asocjat wynosi 6-7. Silne asocjaty tworzą również cząsteczki polarne w rozpuszczalniku słabo polarnym, np. kwas benzoesowy w benzenie lub toluenie tworzy dimery.

Przewidywanie w jakim rozpuszczalniku może się rozpuszczać określony związek chemiczny są stosunkowo proste, choć czasami zdarzają się tu niespodzianki.

Ogólną zasadą jest, że podobne rozpuszcza się w podobnym. Na przykład związek chemiczny, który posiada kwaśny atom wodoru, albo dużo grup hydroksylowych będzie się chętniej rozpuszczał w rozpuszczalnikach protonowych niż aprotonowych. Podobnie, związek który sam posiada duży moment dipolowy, będzie się chętniej rozpuszczał w rozpuszczalnikach polarnych niż apolarnych. Związki zawierające grupy aromatyczne, będą się chętnie rozpuszczać w arenach.

O związkach mających tendencję do rozpuszczania się rozpuszczalnikach apolarnych mówi się, że mają one własności lipofilowe lub hydrofobowe, zaś o związkach łatworozpuszczalnych w polarnych rozpuszczalnikach, że są one lipofobowe lub hydrofilowe. Istnieją też związki, które są z jednej strony lipofilowe, a z drugiej lipofobowe. Nazywa się je związkami amfifilowymi i mają one tendencję do formowania emulsji a nie tzw. roztworów właściwych.

Pytanie 23:

Kso - iloczyn rozpuszczalności/stała rozpuszczalności. Jest to iloczyn wartości liczbowych stężeń jonów w nasyconym roztworze. W mianowniku nie piszemy niezdysocjowanego związku ponieważ jest on w czystej fazie stałej.

Roztwory buforowe - 762 atkins 2

Hydroliza - wiem

Pytanie 24:

Utlenie to co może byc utlenione i redukuje to co może być redukowane. (NO -> N2, CO -> CO2)

Pytanie 25:

Podstawą materii ożywionej jest węgiel, który tworzy chemiczne szkielety wszystkich organicznych związków chemicznych -> chemia organiczna nazywana jest również chemią węgla.
O wyjątkowości węgla stanowi :

- zdolność jego atomów do łączenia się ze sobą za pomocą wiązań kowalencyjnych
- tworzenie łańcuchów oraz pierścieni o niebywałej różnorodności
Jest on najbardziej uniwersalnym pierwiastkiem bo ma zdolność do tworzenia wiązan pojedyńczych, podwójnych i potrójnych (krzem nie ma takiej możliwości).

Pytanie 26:

Obieg węgla w przyrodzie - biologiczne, chemiczne i fizyczne procesy zachodzące na Ziemi, w wyniku których następuje ciągły cykl wymiany węgla znajdującego się w atmosferze, w wodzie, organizmach żywych ich szczątkach oraz w skorupie ziemskiej.

Węgiel w postaci dwutlenku węgla (CO₂) jest asymilowany przez rośliny samożywne (przez rośliny zielone w procesie fotosyntezy, przez bakterie samożywne w procesie chemosyntezy) i włączany następnie w cząsteczki glukozy.

Część glukozy zostaje z kolei zużyta do budowy komórek i tkanek, a część zużyta jako materiał energetyczny. Zwierzęta zjadając rośliny lub zwierzęta wykorzystują zawarty w związkach organicznych węgiel do budowy swojego ciała, a także w celach energetycznych.

Martwa materia organiczna ulega procesom rozkładu,

Podczas procesów energetycznych węgiel zawarty w związkach chemicznych jest utleniany i w postaci dwutlenku węgla w procesie oddychania jest wydalany do atmosfery lub wody. Źródła węgla w przyrodzie:

• atmosfera,

• przemysł,

• środki transportu,

• procesy rozkładu,

• oddychanie organizmów.

Zawartość węgla w biosferze podlega wahaniom w skali milionów lat w wyniku dwóch cykli:

• cyklu węglanowo-krzemianowego

• cyklu organicznego

Cykl węglanowo-krzemianowy polega na wiązaniu gazowego CO₂ przez krzemiany wapnia i magnezu do postaci mineralnej węglanu wapnia, węglanu magnezu oraz krzemionki. Związany węgiel może być następnie uwalniany z węglanów w następujących procesach:

• rozkład skał w skorupie ziemskiej w wyniku działania temperatury i ciśnienia (diageneza, metamorfoza, wulkanizm)

• roztwarzanie węglanów podczas procesów rozkładu tkanek roślinnych i zwierzęcych w wyniku działania powstających wówczas kwasów organicznych

• roztwarzanie węglanów przez systemy korzeniowe roślin przy pomocy kwasów organicznych w celu uzyskania węgla dla fotosyntezy

Pytanie 27:

Białka - wystepuje wiązanie peptydowe między aminokwasami

Cukry - Wiązania O-glikozydowe - rodzaj wiązania glikozydowego, wiązanie chemiczne łączące grupę hydroksylową (-OH) pierścieniowej formy węglowodanu z grupą hydroksylową innego związku. Najczęściej występują w dwucukrach lub wielocukrach. Z chemicznego punktu widzenia O-glikozydy są acetalami.

Tłuszcze - wiązanie estrowe (tak jak przy reakcji estryfikacji)

Kwasy nukleinowe - fosfodiestrowe

Pytanie 28:

Obieg azotu str 12

Obieg siarki str 14

Obieg fosforu - jeden z cykli biogeochemicznych, w którym fosfor krąży pomiędzy środowiskiem nieożywionym i organizmami żywymi.

W środowisku fosfor występuje w postaci fosforanów w skałach pochodzenia organicznego i nieorganicznego oraz resztkach kości i produktach wydalania.

Fosfor znajdujący się w glebie jest przyswajany przez bakterie fosforowe, a rozpuszczony w toni wodnej przez plankton. Organizmy te przetwarzają związki fosforu w formy dostępne dla roślin i zwierząt.

Rozpuszczalne w wodzie związki fosforu są pobierane przez rośliny, które wbudowują go w związki budujące komórki. Dla konsumentów źródłem fosforu są rośliny zielone oraz, ewentualnie, niższe w piramidzie troficznej poziomy konsumentów. Ostatnim ogniwem organizmów wykorzystujących fosfor są reducenci, organizmy te uwalniają także ten pierwiastek do środowiska w postaci rozpuszczalnych w wodzie fosforanów.

Część fosforu może wypaść z obiegu , gdy dostanie się do głębinowych osadów oceanicznych. Jednocześnie może być uzupełniany przez wietrzenie lub wymywanie ze skał zawierających związki fosforanowe rozpuszczalne w wodzie.

Pytanie 29:

Smog fotochemiczny - (nazywany też smogiem typu Los Angeles, smogiem białym lub smogiem jasnym) - typ smogu powstający w słoneczne dni przy dużym ruchu ulicznym. Brunatna mgła, która zwykle pojawia się nad miastami podczas gorącej, słonecznej pogody, kiedy to mieszanka czynników zanieczyszczających powietrze, zwłaszcza spalin wchodzi w reakcję ze światłem słonecznym, w wyniku czego powstaje trujący gaz, czyli ozon. Gaz ten może być przyczyną trudności w oddychaniu.

Pytanie 30:

Strona 13

Pytanie 31:

Rodniki - atomy lub cząsteczki posiadające niesparowane elektrony, czyli charakteryzujące się spinem elektronowym różnym od 0. Niektóre układy o całkowitym spinie równym 0, lecz wykazujące tzw. polaryzację spinową (np. niektóre stany przejściowe) czasem traktowane są jako dwurodniki.

Cechą charakterystyczną rodników jest paramagnetyzm, a techniką umożliwiającą ich badanie jest spektroskopia elektronowego rezonansu paramagnetycznego (EPR).

Przykłady- Cl*, H3C*, NO*

Przykład reakcji: CH4 + Cl2 ->(św)-> CH3Cl + HCl

Smog fotochem - patrz pytanie 29

Kwaśne deszcze - każdy zna

Pytanie 32:

Witaminy dobre o ile naturale a nie syntetyczne, syntetyki gorsze od naturalnych. Sole mineralne dobre o ile nie spożywane w nadmiarze. E - wiekszość szkodliwa dla organizmu o ile są spozywane regularnie i wtedy odkładaja sie w organiźmie.

Lista:

http://pl.wikisource.org/wiki/Chemiczne_dodatki_do_%C5%BCywno%C5%9Bci_%22E%22

Pytanie 33:

Pytanie ekologiczne, każdy cos wymysli

Pytanie 34:

Sama konstrukcja płatka sniegowego jest przypadkiem, to że przyjmuje on niepowtarzalny układ przestrzenny.

Fakt że płatek śniegowy składa się z trygonalnych i heksagonalnych elementów o charakterystycznych kątach (60,120 stopni) nie jest już dziełem przypadku

Pytanie 35:

Pokłady węgla/ropy/wiedzy w głowie studenta ^^

Pytanie 36:

To należy samemu zinterpretować - duża dowolność odp ;)

Pytanie 37:

oto zależność pomiędzy biol-chem-fiz, niczym paleta barw podstawowych ;) to czarne to my - biotech

Pytanie 38:

W naukach zbliżonych do biologii i medycyny termin metale ciężkie jest na ogół używany w odniesieniu do pierwiastków używanych w przemyśle i jednocześnie odznaczających się toksycznością dla człowieka lub środowiska. Do metali ciężkich zaliczane bywają metale (np. rtęć, ołów, kadm, chrom, nikiel, miedź, cynk), półmetale (np. arsen i tellur), a nawet niemetale (selen).

Zatrucia metalami ciężkimi

Toksyczne działanie powyższych metali wiąże się m.in. ze zdolnością do kumulacji w organizmie, w tym w kościach, nerkach, i mózgu. Ich sole oraz tlenki mogą być przyczyną groźnych zatruć ostrych i przewlekłych, chorób układu krążenia, układu nerwowego, nerek, chorób nowotworowych. Część metali ciężkich nie wchłania się do organizmu w postaci pierwiastkowej.

Zatrucia metalami ciężkimi notuje się szczególnie wśród pracowników określonej gałęzi przemysłu, co powoduje liczne choroby zawodowe np. ołowicę w wytwórniach bieli ołowiowej i wśród drukarzy. Zatrucia wywołane są też spożywaniem pokarmów zanieczyszczonych związkami metali, np. rtęcica.

Ołów „lubi zatykać” centra aktywne w enzymach.

Pytanie 39:

Dyfrakcja (ugięcie fali) to zjawisko fizyczne zmiany kierunku rozchodzenia się fali na krawędziach przeszkód oraz w ich pobliżu. Zjawisko zachodzi dla wszystkich wielkości przeszkód, ale wyraźnie jest obserwowane dla przeszkód o rozmiarach porównywalnych z długością fali.

Pytanie 40:

Chemia organiczna - jedna wielka samoorganizacja od metanu.

Pytanie 41:

Analiza jakościowa (patrz „mokre metody”) ilościowa i strukturalna.

778 atkins 2

ogólnie temat co można „lać wodę”

Pytanie 42:

???

Pytanie 43:

Z wykładu:

NMR - Jądrowy Rezonans Magnetyczny

Materia pierwiastki których jądra posiadają spinowy moment pędu (p) i wykazują moment magnetyczny (*).

Promieniowanie elektromagnetyczne - zakres częstości radiowych.

W nieobecności zewnętrznego pola magnetycznego spinowe poziomy energii jądrowej są zdegenerowane, a orientacja wektorów momentu magnetycznego (m.m.) nieuporządkowana.

Spektroskopia NMR, Spektroskopia Magnetycznego Rezonansu Jądrowego (ang. Nuclear Magnetic Resonance) - jedna z najczęściej stosowanych obecnie technik spektroskopowych w chemii i medycynie.

Spektroskopia ta polega na wzbudzaniu spinów jądrowych znajdujących się w zewnętrznym polu magnetycznym poprzez szybkie zmiany pola magnetycznego, a następnie rejestrację promieniowania elektromagnetycznego powstającego na skutek zjawisk relaksacji, gdzie przez relaksację rozumiemy powrót układu spinów jądrowych do stanu równowag termodynamicznej. NMR jest zatem jedną ze spektroskopii emisyjnych.

Zastosowania:

Technika ta jest użyteczna w badaniach strukturalnych i identyfikacyjnych cząsteczek.

Spektroskopia EPR czyli Spektroskopia Elektronowego Rezonansu Paramagnetycznego jest techniką pozwalającą na wykrycie związków posiadających niesparowane elektrony, czyli będące wolnymi rodnikami. Z powodu tego, iż większość stabilnych cząsteczek nie posiada wolnych elektronów, technika ta jest rzadziej używana niż spektroskopia NMR.

Podstawowe fizyczne założenia techniki są analogiczne do tych wykorzystywanych w spektroskopii NMR, ale badane są spiny elektronów, a nie spiny jąder atomowych. Z powodu różnic w masie pomiędzy jądrami a elektronami, w technice EPR używane są słabsze pola magnetyczne i wyższe częstotliwości promieniowania mikrofalowego niż w spektroskopii NMR. Dla elektronów, rezonans paramagnetyczny w polu magnetycznym o wartości ok. 0,3 tesli zachodzi przy częstotliwości ok. 10 GHz.

Spektroskopia EPR jest wykorzystywana m.in. w fizyce ciała stałego do identyfikacji wolnych rodników, w chemii do badań przebiegu reakcji oraz w biologii i medycynie do śledzenia znaczników spinowych.

Ponieważ wolne rodniki są bardzo reaktywne, nie występują one w układach biologicznych w wysokich stężeniach. Aby badać układy biologiczne zaprojektowano małoreaktywne molekuły mogące wiązać się do specyficznych miejsc w komórce czy białku, pozwala to na otrzymanie informacji o otoczeniu danej próbki spinowej.

Obrazowanie rezonansu magnetycznego (ang. MRI - magnetic resonance imaging) - nieinwazyjna metoda uzyskiwania obrazów odpowiadających przekrojowi przez określoną strukturę ciała żyjącego człowieka. Ma ogromne zastosowanie w medycynie, gdzie jest jedną z technik tomografii, która służy diagnostyce i ukazaniu prawidłowości, bądź nieprawidłowości w zakresie tkanek i narządów. Metoda ta jest również z powodzeniem wykorzystywana w badaniach naukowych wszędzie tam, gdzie istnieje potrzeba uzyskania danych anatomicznych żyjącego człowieka.

Obrazowanie rezonansem magnetycznym opiera się na zjawisku jądrowego rezonansu magnetycznego, który był wcześniej i jest nadal z powodzeniem stosowany w spektroskopii jądrowego rezonansu magnetycznego w laboratoriach fizycznych i chemicznych. W istocie obrazowanie rezonansem magnetycznym jest tomografią z zastosowaniem spektroskopii rezonansu magnetycznego dla jąder atomów wodoru zawartych w cząsteczkach wody. Woda znajduje się we wszystkich miękkich tkankach ludzkich, jednak w różnych proporcjach w stosunku do innych związków chemicznych. Powoduje to dające się zarejestrować zmiany sygnału emisji rezonansowej pochodzących z atomów wodoru obecnych w cząsteczkach wody, zawartych w tych tkankach.

Pytanie 44:

Metody elektrochemiczne:

- Potencjometria; metoda polegająca na pomiarze siły elektromotorycznej (SEM) ogniwa zanurzonego w roztworze badanej substancji, zestawionego z dwóch półogniw (elektrody odniesienia i elektrody wskaźnikowej). Potencjał elektryczny (E) odpowiednio dobranej elektrody zależy od składu roztworu w którym jest ona zanurzona .

- Polarografia; technika elektrochemiczna w której rejestruje się zmiany natężenia prądu płynącego przez roztwór z oznaczaną substancją w funkcji przyłożonego do ogniwa napięcia (napięcie polaryzacyjne).

- Elektroforeza; nruch cząsteczek obdarzonych ładunkiem, zachodzący w roztworze wodnym w polu elektrycznym.

Pomiar pH - w jonoselektywnych elektrodach, a konkretnie np w elektrodzie szklanej selektywnej względem jonów H+

Potencjometryczny pomiar pH opiera się na fakcie, iż potencjał elektrody zanurzonej w roztworze jest scisle okreslony przez skład tego roztworu. Potencjał elektrody opisany jest przez równanie Nersta.

Elektroda wskaznikowa zanurzona jest w badanym roztworze i jej potencjał zależy od składu roztworu, a w szczególnosci od aktywnosci jonu potencjałotwórczego. Natomiast elektroda odniesienia, względem której badany jest potencjał elektrody wskaznikowej umieszczony jest w roztworze o stałym składzie, oddzielonym od roztworu badanego kluczem elektrolitycznym. Ponieważ potencjał elektrody odniesienia jest niezmienny, poprzez pomiar zmian SEM ogniwa mierzone sa zmiany potencjału elektrody wskaznikowej. Aby osiagnać możliwie dokładny wynik pomiaru, należy zanurzyć odpowiednie ogniwo w roztworze wzorcowym, a następnie w badanym. Okreslenie pH polega wtedy na porównaniu dwóch potencjałów.

Pytanie 45:

Chromatografia (gr. chromatos = barwa + grapho = pisze) to technika analityczna lub preparatywna służąca do rozdzielania lub badania składu mieszanin związków chemicznych.

W każdej technice chromatograficznej najpierw rozdziela się badaną mieszaninę, a następnie przeprowadza się detekcję poszczególnych składników. Rozdział substancji następuje w wyniku przepuszczenia roztworu badanej mieszaniny przez specjalnie spreparowaną fazę rozdzielczą (złoże), zwaną też fazą stacjonarną. Fazą rozdzielczą są substancje wykazujące zdolności sorpcyjne lub zdolne do innych oddziaływań na substancje przepływające. Podczas przepływu eluentu (fazy ruchomej) przez fazę rozdzielczą następuje proces wymywania zaadsorbowanych (lub związanych) substancji. Intensywność tego procesu jest różna dla poszczególnych składników mieszaniny. Jedne składniki są więc zatrzymywane w fazie dłużej, a inne krócej, dzięki czemu może następować ich separacja. Czas przebywania danego składnika w kolumnie określany jest mianem czasu retencji.

W zależności od rodzaju eluentu czyli substancji w której rozpuszcza się badaną mieszaninę rozróżnia się następujące techniki chromatograficzne:

• chromatografia cieczowa - w której eluentem jest ciekły rozpuszczalnik lub mieszanina rozpuszczalników

• chromatografia gazowa - w której eluentem jest gaz (zwykle hel, argon lub wodór, czasem azot).

• chromatografia nadkrytyczna - w której eluentem jest gaz w stanie nadkrytycznym.

W zależności od rodzaju i sposobu przygotowania fazy rozdzielczej:

• TLC - thin layer chromatography, chromatografia cienkowarstwowa - w której fazę rozdzielczą stanowi cienka warstwa fazy stałej naniesiona na sztywną płytkę. Na tak spreparowaną płytkę nanosi się próbkę roztworu, po czym na skutek działania sił kapilarnych, grawitacji lub pola elektrycznego następuje przepływ i rozdział mieszaniny;

• chromatografia bibułowa - w której fazę rozdzielczą stanowi pasek lub arkusz bibuły filtracyjnej lub specjalnego typu bibuły chromatograficznej;

• chromatografia kolumnowa - w której faza rozdzielcza jest umieszczona w specjalnej kolumnie, przez którą przepuszcza się następnie roztwór badanej mieszaniny. Przepływ roztworu przez kolumnę można wymuszać grawitacyjnie lub stosując różnicę ciśnień na wlocie i wylocie kolumny;

• chromatografia powinowactwa - w której odpowiednio spreparowana faza rozdzielcza jest zdolna do oddziaływań chemicznych o zmiennym powinowactwie wobec rozdzielanych substancji;

• chromatografia jonowymienna - w której substancje oddziałują ze złożem za pomocą oddziaływań jonowych.

W zależności od parametrów procesu:

• HPLC - high performance/pressure liquid chromatography, wysokosprawna/ciśnieniowa chromatografia cieczowa - odmiana cieczowej chromatografii kolumnowej z użyciem eluentu pod wysokim ciśnieniem;

• FPLC - fast protein/performance liquid chromatography - szybka, białkowa/szybkosprawna chromatografia cieczowa - odmiana HPLC działająca na niższych ciśnieniach, stosująca prócz złóż sorpcyjnych, także zwykłe złoża typu sit molekularnych, służąca głównie do rozdziału białek i polipeptydów. Opatentowana i wyłączna nazwa dla firmy Pharmacia;

• UPLC - ultra performance liquid chromatography, ultrasprawna chromatografia cieczowa - odmiana cieczowej chromatografii kolumnowej. Działa na wyższych ciśnieniach i mniejszych przepływach, a kolumny mają mniejsze ziarno (1,7 - 1,8 μm). Pozwala uzyskiwać krótsze czasy retencji i wyższe rozdzielczości. Opatentowana i wyłączna nazwa dla firmy Waters.

• GPC - Gel Permeation Chromatography - chromatografia żelowa - odmiana kolumnowej chromatografii cieczowej. Polega na rozdziale składników mieszaniny na sitach molekularnych ze względu na ich wielkość (masę). Stosowana m.in. do określania średnich mas cząsteczkowych polimerów

Zastosowanie:

Rozdzielanie miesznain w zalezności na ich własciwości (powinowactwo to fazy stacjonarnej/rozdzielczej, wielkość itd.)

Pytanie 46:

Rentgenografia strukturalna to technika analityczna stosowana w krystalografii i chemii.

W krystalografii technika ta jest stosowana w celu ustalenia wymiarów i geometrii komórki elementarnej tworzącej daną sieć krystaliczną. W chemii metoda ta umożliwia dokładne ustalenie struktury związków chemicznych tworzących analizowane kryształy.

Zasada działania

W obu przypadkach metoda ta opiera się na rejestracji obrazów dyfrakcyjnych promieni rentgenowskich, powstających na skutek subtelnych interakcji tego promieniowania z chmurami elektronowymi atomów, tworzących analizowany kryształ. Na podstawie rejestracji obrazów dyfrakcyjnych promieniowania X, przechodzącego przez kryształ pod różnymi kątami, korzystając z prawa Bragga, wyznacza się trójwymiarową mapę gęstości elektronowej w komórce elementarnej kryształu. Dalsza, matematyczna analiza tej mapy umożliwia m.in.:

• wyznaczenie pozycji i odległości cząsteczek względem siebie w sieci krystalicznej,

• wyznaczenie położenia poszczególnych atomów względem siebie,

• ustalenie kątów i długości wiązań między atomami,

• ustalenie rozkładu gęstości chmur elektronowych wokół poszczególnych atomów, co umożliwia obliczenie momentu dipolowego wiązań i całych cząsteczek oraz precyzyjne ustalenie natury poszczególnych wiązań.

Wykonywanie pomiaru

Do wykonania analizy potrzebny jest monokryształ danego związku chemicznego o możliwie jak najbardziej regularnym kształcie i posiadający jak najmniej defektów. Kryształ ten umieszcza się w dyfraktometrze i niekiedy schładza przy pomocy par ciekłego azotu do temperatury rzędu 100 K (przy użyciu par helu nawet do kilku K), aby zmniejszyć niedokładności wynikające z termicznych drgań atomów. Kryształ naświetla się silną, monochromatyczną wiązką promieni X, zmieniając stopniowo kąt jej padania na kryształ (poprzez jego obrót) i rejestrując zmiany w obrazie dyfrakcyjnym po przejściu promieni przez kryształ.

Oprócz próbek monokrystalicznych w rentgenografii strukturalnej bada się także próbki polikrystaliczne (proszki). Do ich badania stosuje się tzw. metodę proszkową - badana próbka jest rozcierana na proszek, a następnie umieszczana w specjalnej kuwecie, mocowanej w uchwycie goniometru dyfraktometru.

Zastosowania

Metoda ta jest podstawowym narzędziem w chemii organicznej, metaloorganicznej i biochemii do ustalania rzeczywistych struktur złożonych związków chemicznych. Metoda ta umożliwiła m.in. wyznaczenie dokładnej struktury mioglobiny przez Maxa Perutza i Johna Cowdery Kendrewa w 1958, za co otrzymali oni Nagrodę Nobla (w roku 1962). Technika ta odegrała też decydującą rolę w ustaleniu struktury podwójnej helisy DNA przez Rosalindę Franklin, Jamesa Watsona i Francisa Cricka.

Nie można jej stosować dla ustalania struktury cząsteczek w fazie gazowej i ciekłej, która często może być inna od tej, jaką przyjmują te same cząsteczki w fazie krystalicznej.

Dane strukturalne pochodzące z rentgenografii są gromadzone w specjalnych bazach danych, do których dostęp można uzyskać albo poprzez wysłanie do nich określonej liczby własnych danych lub na zasadach komercyjnych. Do najbardziej znanych tego rodzaju baz zalicza się: Protein Databank (makrocząsteczki), Cambridge Structure Database (związki organiczne i metaloorganiczne) oraz ICSD (związki nieorganiczne).

Wady i zalety

Ważną i podstawową zaletą rentgenografii strukturalnej jest fakt, że w przeciwieństwie do wielu innych metod jakościowych i ilościowych stosowanych w chemii próbka nie ulega zniszczeniu w trakcie badania. Oznacza to, że można ją ponownie wykorzystać do innych badań. Ma to duże znaczenie w badaniu unikatowych materiałów np. archeologicznych, zabytkowych lub medycznych, ale także np. hodowanego długo i pieczołowicie kryształu.

Ogromną zaletą tej metody jest możliwość dokładnego ustalenia struktury chemicznej związków chemicznych z niemal absolutną pewnością, umożliwiającą zbudowanie ich rzeczywistego modelu przestrzennego. Żadna inna metoda analityczna nie daje takiej pewności i zawsze zostawia możliwość różnej interpretacji wyników.

Wadą rentgenografii jest konieczność uzyskania czystego monokryształu analizowanego związku chemicznego o wymiarach liniowych rzędu 0,1-1 mm. W przypadku niektórych związków chemicznych wyhodowanie takiego kryształu jest z wielu względów bardzo trudne, a czasem wręcz niemożliwe. Niektóre kryształy mogą być nietrwałe w temperaturze pokojowej, bądź ulegać rozkładowi pod wpływem promieniowania X, co również stwarza pewne ograniczenia.

Inną wadą rentgenografii jest stosunkowo wysoki koszt i czasochłonność wykonywania takiej analizy. Nowoczesny monokrystaliczny dyfraktometr rentgenowski kosztuje w granicach 100-500 tys. €. Pomiar danych dla przeciętnego związku organicznego lub metaloorganicznego zabiera w zależności od urządzenia od kilku godzin do ok. dwóch tygodni. Analiza otrzymanych danych (rozwiązanie struktury związku), jeśli jego struktura jest w miarę prosta, jest dość szybka, natomiast w przypadku bardzo złożonych struktur, np. kryształów białek, czas ten może wynosić nawet kilka tygodni.

W początkowym okresie rozwoju rentgenografii jej najistotniejszą wadą był sam fakt używania silnego promieniowania X, na które narażone były osoby obsługujące dyfraktometry, co mogło u nich wywoływać chorobę popromienną. Aparaty te wymagały stałej obecności operatora, co wielu z nich przypłaciło życiem (m.in. Rosalind Franklin). Współcześnie jednak aparaty te umieszcza się w obudowach tak skonstruowanych, aby nie przepuszczały promieniowania rentgenowskiego i są one obsługiwane zdalnie za pomocą komputera. Jednym z podstawowych zabezpieczeń nowoczesnego dyfraktometru rentgenowskiego jest zestaw czujników uniemożliwiających rozpoczęcie pomiaru w przypadku, gdy jego obudowa jest otwarta.

Pytanie 47:

W skali mikroskopowej pole magnetyczne powstaje głównie na skutek ruchu elektronów: orbitalnego oraz obrotowego (tzw. spin), przy czym ten ostatni jest efektem dominującym. Ruch orbitalny elektronu (dookoła jądra atomowego) jest efektem wtórnym i tylko nieznacznie modyfikuje spinowe pole magnetyczne. W niewielkim stopniu pole magnetyczne wytwarzane jest również przez moment magnetyczny protonów i neutronów.

Wypadkowy moment magnetyczny atomu jest sumą wszystkich momentów magnetycznych elektronów (a także w bardzo niewielkim, zazwyczaj pomijanym stopniu również i protonów i neutronów). Z uwagi na dążenie w przyrodzie do minimalnego stanu energetycznego pojedyncze momenty magnetyczne elektronów mają tendencję do ustawiania się w przeciwnych kierunkach (zarówno momenty orbitalne jak i spinowe) czym powodują znoszenie udziału magnetycznego takich sparowanych elektronów. Dlatego też, dla atomu z całkowicie wypełnionymi powłokami i podpowłokami elektronowymi wewnętrzne magnetyczne momenty znoszą się całkowicie. Tylko atomy z częściowo wypełnionymi powłokami elektronowymi posiadają wypadkowy moment magnetyczny, którego wartość zależy głównie od ilości niesparowanych elektronów.

Dla przykładu:

• W materiałach diamagnetycznych wszystkie elektrony w atomie są sparowane, wobec czego atom nie wykazuje zewnętrznego momentu magnetycznego. Tak samo zachowuje się ciało złożone z diamagnetycznych atomów. Diamagnetyki nieznacznie osłabiają zewnętrzne pole magnetyczne.

• Paramagnetyki z kolei posiadają co najmniej jeden niesparowany elektron, który skutkuje zewnętrznym momentem magnetycznym dla danego atomu. Jednakże uporządkowanie takich elementarnych momentów w materiale paramagnetycznym jest chaotyczne, co prowadzi do zerowego wypadkowego momentu dla całego ciała. Paramagnetyki nieznacznie wzmacniają zewnętrzne pole magnetyczne, ponieważ poszczególne momenty magnetyczne dążą do ustawienia się wzdłuż linii takiego pola. Teoretycznie przy bardzo dużych polach powinno nastąpić nasycenie magnetyczne materiału paramagnetycznego. Niemniej obecnie nie udało się tego jednoznacznie potwierdzić nawet w polach magnetycznych o bardzo dużej wartości (np. 100 T - zobacz opis ferromagnetyków poniżej).

• Jeśli chodzi o ferromagnetyzm, to co prawda występuje on tylko dla określonych pierwiastków i związków chemicznych, jednak ferromagnetyzm jest zjawiskiem jakie występuje dla całej 'grupy atomów z uwagi na tzw. oddziaływania wymienne pomiędzy sąsiednimi atomami. W ferromagnetykach występuje zjawisko nasycenia magnetycznego - występuje ono w chwili kiedy wszystkie elementarne dipole magnetyczne ustawią się w kierunku zewnętrznego pola magnetycznego. Najwyższa znana polaryzacja nasycenia 2,3 T istnieje dla stopu VACODUR Co(49%)Fe(48%)V(1,9%).

Dlatego też, różnice w konfiguracji elektronowej w różnych pierwiastkach chemicznych determinują wielkość i typ atomowych momentów magnetycznych, które z kolei determinują własności magnetyczne wszystkich materiałów (różne typy magnetyzmów).

Magnetyczne metody badania - różne spektroskopie chociażby NMR/EPR

Pytanie 48:

Spektrometria mas (MS, Mass Spectrometry) - uniwersalna technika analityczna, zaliczana do metod spektroskopowych, której podstawą jest pomiar stosunku masy do jej ładunku elektrycznego (m/z). Pierwszy spektrometr mas został zbudowany przez J. J. Thompsona w 1911 roku.

Współcześnie istnieje wiele odmian tej techniki, z których każda posiada inne zastosowanie i wymaga stosowania aparatów o innej konstrukcji. Wszystkie te techniki są jednak oparte na jonizacji cząsteczek lub atomów, a następnie detekcji liczby i stosunku masy do ładunku (m/z) powstających jonów. Wyniki działania spektrometru mas są przedstawiane w postaci tzw. widma masowego.

Spektrometria mas służy do:

• identyfikacji związków chemicznych i ich mieszanin,

• ustalania struktury związków chemicznych,

• ustalania ich składu pierwiastkowego,

• ustalania składu izotopowego analizowanych substancji, co m.in. umożliwia określenie ich źródła pochodzenia

• precyzyjnego ustalania składu złożonych mieszanin związków o wysokich masach molowych w proteomice, badaniach materiałowych i chemii polimerów.

Niezależnie od konstrukcji i przeznaczenia, we wszystkich spektrometrach mas występują następujące elementy:

Schemat ideowy zasady działania spektrometru mas

• źródło jonów - urządzenie, w którym następuje jonizacja cząsteczek przy użyciu różnorodnych technik, z których część prowadzi do pękania wiązań chemicznych na skutek czego dochodzi do ich podziału na mniejsze fragmenty. Inne techniki powodują tylko naładowanie cząsteczek bez ich fragmentowania,

• analizator - w którym wcześniej powstałe jony ulegają rozdziałowi na podstawie stosunku ich masy do ładunku.

• detektor - urządzenie "zliczające" jony napływające z analizatora.

Pytanie 49:

Termograwimetria, TG, instrumentalna metoda analityczna oparta na rejestrowaniu zmian masy próbki badanej substancji przy temperaturze wzrastającej wg kontrolowanego programu, co jest przedstawiane graficznie za pomocą termogramu.

W termograwimetrii derywacyjnej wykreśla się pierwszą pochodną termogramu, a w termograwimetrii różnicowej równolegle obok próbki badanej ogrzewana jest próbka kontrolna z obojętnego materiału, nie ulegającego żadnym przemianom termicznym. Wnioskowanie prowadzi się na podstawie różnic zmian temperatur obu próbek.

Termograwimetria umożliwia śledzenie rozkładu związków chemicznych, zmian strukturalnych w ciałach stałych, przemian fazowych (temperatura przemian, efekty cieplne), mechanizmów reakcji między ciałami stałymi. W praktyce laboratoryjnej pozwala ustalić optymalny zakres temperatur suszenia i prażenia osadów analitycznych, oznaczyć ciepło właściwe, stopień krystaliczności i inne parametry polimerów.

Pytanie 50:

Indywidualne...

1

---