Definicje chemiczne, chemia


Roztwór  -  jednorodny, jednofazowy układ dwu- lub więcej składnikowy, w którym substancja rozpuszczona występuje w dyspersji (rozdrobnieniu) molekularnym

Mol - jest to liczebność materii występująca, gdy liczba cząstek (elementów) układu jest równa liczbie atomów zawartych w masie 12 g węgla 12C (równa liczbie Avogadro - 6,02·1023 elementów). 

Ponieważ ortodoksyjne traktowanie tej definicji w praktyce chemicznej napotyka czasem na spore trudności (nieznana, czasem zmienna ilość elementów ze względu np. na wiązania wodorowe) w codziennej działalności często za mol uważamy
 
- taką ilość substancji, wyrażoną w gramach, która jest równa liczbowo masie cząsteczkowej tej  substancji (związku, pierwiastka).  

0x01 graphic

Objętość molowa gazów - objętość jednego mola gazu (ilości cząsteczek równej liczbie Avogadro). W warunkach normalnych wynosi około 22,4 dm3

0x01 graphic

Masa atomowa - średnia masa atomowa danego pierwiastka; uwzględnia występujące naturalnie izotopy (ich masy i procentowy udział w pierwiastku). Suma mas atomowych wszystkich atomów tworzących cząsteczkę stanowi jej masę cząsteczkową. Jednostką masy atomowej (cząsteczkowej) jest 1 dalton, czyli masa 1/12 atomu izotopu węgla 12C. 

Ponieważ w naturalnym rozpowszechnieniu węgiel jako pierwiastek zawiera około 98,9% węgla izotopu 12C i około 1,1% izotopu 13C, masa atomowa naturalnego węgla wynosi 12,01.
Najczęściej masy atomowe dla podstawowych obliczeń chemicznych zaokrąglamy do 1 miejsca po przecinku.

0x01 graphic

Stężenie  -  ilość substancji rozpuszczonej w określonej ilości (najczęściej objętości) roztworu.

Stężenie procentowe - wyraża procentową zawartość substancji rozpuszczonej w stosunku do roztworu. W sposób uproszczony określa się ją jako ilość gramów substancji rozpuszczonej w 100 g roztworu.

Ze względów praktycznych stosuje się czasem określenie stężenia procentowego wagowo/objętościowego, jako stosunku masy substancji rozpuszczonej do objętości roztworu (ilość gramów substancji w 100 ml roztworu) lub stężenia objętościowo/objętościowego, czyli ilości mililitrów substancji rozpuszczonej w 100 ml roztworu. Dzięki dopuszczeniu do tej drobnej niekonsekwencji unikamy konieczności znajomości i zastosowania w obliczeniach gęstości roztworu bądź gęstości substancji rozpuszczanej, jeśli jest cieczą - a ponadto przygotowując roztwory o tak zdefiniowanych stężeniach możemy ciecze odmierzać (objętościowo) a nie odważać. Jest to z praktycznego punku widzenia bardzo duże ułatwienie w pracy.

PAMIĘTAJ !! 

Pod pojęciem stężenie procentowe zawsze rozumiemy stosunek masy substancji rozpuszczonej do masy roztworu, lub ogólniej - co pozwala nam stosować to pojęcie nie tylko do roztworów, lecz także do mieszanin, stopów, zawartości zanieczyszczeń itp. -  stosunek masy jednego składnika do masy całego rozpatrywanego układu. Jeżeli stosujemy stężenie procentowe w ujęciu innym niż klasyczne musimy podać odpowiednie wyjaśnienie np. stężenie procentowe objętościowo-objętościowe roztworu wynosi ...  W przypadku stężeń objętościowo-objętościowych czasami stosuje się skrót v/v 

Stężenie molowe - określa ilość moli substancji rozpuszczonej w 1 l roztworu. 
Obliczamy je dzieląc masę substancji rozpuszczonej, zawartej w 1 l roztworu, przez jej masę cząsteczkową 
Najczęściej spotykany sposób wyrażenia stężenia. Ponieważ w każdym molu jest taka sama ilość cząsteczek (liczba Avogadro), substancje reagują ze sobą w takich proporcjach (jeśli ich ilości wyrazimy w molach) w jakich występują cząsteczki reagujących związków w zapisie stechiometrycznym reakcji, np.:

2 NaHCO3  ——>  Na2CO3  +  H2O  +  CO2

Z zapisu reakcji wynika, że z każdych dwóch cząsteczek kwaśnego węglanu sodu powstaje (pod wpływem ogrzewania) cząsteczka węglanu sodu, cząsteczka wody i cząsteczka ditlenku węgla. Oznacza to równocześnie, że z dwóch moli kwaśnego węglanu sodu (168 g) powstanie 1 mol węglanu sodu (106 g), jeden mol wody (18 g) i jeden mol ditlenku węgla (44 g; 22,4 l w warunkach normalnych).

Ułamek molowy - określa, jaką część sumarycznej ilości moli stanowiących dany układ (roztwór, mieszaninę) stanowi ilość moli określanej substancji.

Jeżeli sporządzimy mieszaninę gazową złożoną z 1 mola gazu A, 3 moli gazu B i 2 moli gazu C, to sumaryczna ilość moli gazów tworzących tę mieszaninę wyniesie 1 + 3 + 2 = 6 (N = 6). Ułamek molowy gazu A wynosi nA = 1/6; dla gazu B nB = 3/6 = 0,5;  zaś dla gazu C nC = 2/6 = 1/3.
Warto zauważyć (i zapamiętać), że suma stężeń  wszystkich składników, wyrażonych ułamkami molowymi daje zawsze wartość 1.

 Stężenie molalne praktycznie znajduje zastosowanie wyłącznie przy obliczeniach związanych z prawem Raoulta. Zdefiniowane, jako ilość moli substancji rozpuszczonej w 1 kg rozpuszczalnika.

0x01 graphic

Gęstośćwartość stosunku masy substancji do jej objętości. Masa 1 cm3 substancji (1 ml cieczy).

Nie należy mylić gęstości z lepkością. To co w potocznej mowie nazywamy gęstością (np. gęsty miód) w chemii i fizyce nosi nazwę lepkości (miód określimy jako ciecz o dużej lepkości).

W praktyce można przyjąć, że woda i wodne roztwory o niedużym stężeniu (do 5%) w temperaturze pokojowej mają gęstość równą 1 g/cm3, zatem istnieje liczbowa zgodność między masą w gramach a objętością w mililitrach. Dla wodnych roztworów o większych stężeniach, oraz dla bardzo wielu rozpuszczalników organicznych gęstość różni się znacznie od 1 (np. etanol ~0,8 g/ml; tetrachlorek węgla ~1,6 g/ml) i w przypadku tych roztworów i rozpuszczalników musimy przeliczać objętości na masę i odwrotnie uwzględniając gęstość cieczy.

0x01 graphic

Szybkość reakcji- stosunek zmiany stężenia produktów bądź substratów do czasu, w którym nastąpiła.

Rozpatrzmy równanie reakcji                      aA + bB ——>  X

Ponieważ szybkość reakcji chemicznej jest proporcjonalna do stężenia substratów (równanie 1, poniżej), a w czasie reakcji stężenie to jest zmienne (ubywa substratów) - a więc i szybkość reakcji zmienia się z każdą chwilą. Tak więc możemy mówić o średniej szybkości reakcji w pewnym przedziale czasowym t:    V=c/t.   Jeżeli chcemy wyznaczyć rzeczywistą chwilową szybkość reakcji musimy wykorzystać rachunek różniczkowy i wyrazić szybkość reakcji jako różniczkę (równanie 2):

0x01 graphic

a  i  b   to współczynniki stechiometryczne równania reakcji, której szybkość wyznaczamy.

Ze względu na zmienność szybkości reakcji w czasie, parametrem charakteryzującym przebieg reakcji jest tzw. stała szybkości reakcji k. Jej wartość jest równa szybkości reakcji w hipotetycznym momencie, kiedy wszystkie substraty występują w stężeniu 1 mol/dm3. Współczynnik k występuje w równaniu zależności chwilowej szybkości reakcji od stężenia substratów.

V = k[A]a[B]b

0x01 graphic

Stała równowagi reakcji  (dotyczy reakcji odwracalnych w stanie równowagi- stosunek iloczynu stężeń produktów do iloczynu stężeń substratów. 

dla reakcji odwracalnej opisanej równaniem:

0x01 graphic

stała równowagi reakcji dla reakcji biegnącej od lewej do prawej wynosi:

0x01 graphic

Dla reakcji odwrotnej (czytanej od prawej do lewej) wartością stałej reakcji będzie odwrotność stałej zapisanej powyżej.

0x01 graphic

Stała dysocjacji (stała równowagi odwracalnej reakcji dysocjacji) - stosunek iloczynu stężeń jonów (produktów) do stężenia cząsteczek niezdysocjowanych (substratów) w stanie równowagi roztworu słabego elektrolitu. 


0x01 graphic

zaś dla reakcji dysocjacji fosforanu wapnia

0x01 graphic

Stała dysocjacji  nie zależy od stężenia substratów, zależy natomiast od temperatury reakcji.

0x01 graphic

Stopień dysocjacji   -  stosunek ilości cząsteczek zdysocjowanych do całkowitej ilości cząsteczek rozpuszczonych w danym roztworze (dla roztworu słabego elektrolitu). 
Wartość podajemy w procentach (np. 13% cząsteczek uległo dysocjacji) lub w ułamku dziesiętnym np.  = 0,13
Stopień dysocjacji zależy zarówno od temperatury, jak i od stężenia elektrolitu. Wzrost temperatury zwiększa stopień dysocjacji, wzrost stężenia  cofa proces dysocjacji.

0x01 graphic

Iloczyn jonowy wody - iloczyn stężenia jonów wodorowych (H+, a dokładniej H3O+) i wodorotlenowych (OH-) w wodzie i roztworach wodnych. 

Wartość iloczynu jonowego wody jest pochodną stopnia dysocjacji wody, która dysocjuje na równoważne ilości jonu hydroniowego  H3O+ i hydroksylowego OH-.  
W temperaturze 25°C stężenie każdego z tych jonów wynosi 10
-7mol/l, zatem iloczyn jonowy wody w tych warunkach jest równy 10-14.
Iloczyn jonowy wody można wyprowadzić z równania na stałą dysocjacji wody. Ponieważ woda dysocjuje na jony hydroniowe H
3O+ i wodorotlenowe, jej stała dysocjacji wynosi:

0x01 graphic

Ponieważ stopień dysocjacji wody jest niezmiernie mały (około 0,000 000 2%), można  przyjąć, że stężenie wody występujące w tym wzorze w mianowniku jest stałe, a więc i stała K pomnożona przez stałe stężenie wody da nam wartość stałą - iloczyn jonowy wody.

0x01 graphic

0x01 graphic

Iloczyn rozpuszczalności -iloczyn stężenia jonów (kationów i anionów) powstałych z dysocjacji słabo rozpuszczalnej soli. Wartość iloczynu rozpuszczalności jest w danej temperaturze wartością stałą. (patrz tabela)

dla soli dysocjującej wg równania:                  AxKy = xA + yK

iloczyn rozpuszczalności obliczamy:                     Ir = [CA]x[CK]y

0x01 graphic

Siła jonowa roztworu- parametr roztworu elektrolitu określający "sumaryczne" stężenie jonowe danego roztworu. Obliczany wg wzoru:


0x01 graphic

0x01 graphic

pH  - parametr roztworu elektrolitu pochodny od stężenia jonów hydroniowych (H3O+) w roztworze. Jego ścisła definicja ulega ciągłym ewolucjom, w praktyce określamy pH jako logarytm dziesiętny z odwrotności wartości stężenia molowego jonów wodorowych (hydroniowych). 
Obliczamy pH wg wzoru:

pH = - lg[H+]

Hydroliza  - typ reakcji polegającej na rozpadzie złożonej cząsteczki związku organicznego (np. estru) lub nieorganicznego (np. węglan sodu) na prostsze składniki pod wpływem reakcji z cząsteczką wody.

Dla estru - octanu metylu, reakcja przebiega z odtworzeniem pierwotnych składowych: kwasu octowego i metanolu:

0x01 graphic

dla nieorganicznego węglanu sodu Na2CO3 przebiega reakcja:

Na2CO3 + 2H2O  ——> 2Na+ + 2OH- + H2CO3 

przypadku elektrolitów reakcja hydrolizy zachodzi wówczas, gdy mamy do czynienia z elektrolitem słabym. Elektrolity mocne nie ulęgają hydrolizie. W przypadku soli oznacza to, że gdy chociaż jeden z elementów wyjściowych soli (kwas lub zasada) należy do elektrolitów słabych to taka sól będzie ulegać hydrolizie, a tym samym będzie zmieniać pH roztworu.

0x01 graphic

Roztworem buforowym (buforem) nazywamy złożony roztwór, który praktycznie nie zmienia wartości swojego pH po dodaniu do niego niewielkiej ilości silnego kwasu lub zasady (a także po rozcieńczeniu).
Dany bufor określamy dwoma parametrami - wartością pH i pojemnością buforową. Tę ostatnią określamy jako ilość moli jonów wodorowych lub hydroksylowych, którą trzeba dodać do 1 l roztworu buforowego, aby zmienić jego pH o jednostkę.

0x01 graphic

Kwas - zasada

1. wg Arrheniusa - kwas jest zdolny odłączyć jon wodorowy (proton), zasada odłącza w czasie dysocjacji jon wodorotlenowy  

2. wg Brønsteda - kwas jest zdolny odłączyć proton, zasada jest zdolna przyłączyć proton; istnieje zawsze para kwas - zasada:

HCl

+

H2O

-—> 

Cl-

+

H3O+

kwas  

zasada   

zasada

kwas

HS-

+

H3O+  

-—>

 H2

+

H2O

zasada

kwas 

  kwas

zasada

HS-

+

H2O  

-—>

S2- 

+

H3O+

kwas

zasada

zasada

kwas


jak widać niekiedy ten sam anion (np. HS-;  H2PO4-; HSO3-)  może raz pełnić rolę zasady a w innej sytuacji - kwasu

0x01 graphic

0x01 graphic



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Kolokwium nr 2 (2), Technologia chemiczna, Chemia fizyczna, 3 semestr, fizyczna paczi
I POPRAWKA EGZAMINU Z CHEMII ORGANICZNEJ, Technologia chemiczna, Chemia organiczna, 4 semestr, organ
Wykład 3. Reakcje chemiczne, chemia, CHEMIA OGÓLNA -Walkowiak- (WPC 1002w) DOC
SEM ogniwa1, Technologia chemiczna, Chemia fizyczna, Laboratorium, inne, SEM ogniwa
dyd tech405a, chemia, 0, httpzcho.ch.pw.edu.pldydaktyk.html, Technologia Chemiczna, Chemia Organiczn
dyd tech412, chemia, 0, httpzcho.ch.pw.edu.pldydaktyk.html, Technologia Chemiczna, Chemia Organiczna
organiczna-koła, Technologia chemiczna, Chemia organiczna, 3 semestr, 1 kolokwium
Węglowodory i ich właściwości chemiczne 2, Chemia(2)
Adsorpcja jodu na wŕglu, technologia chemiczna, chemia fizyczna, srawozdania
Pierwiastek chemiczny, chemia kosmet
Korozja metali, technologia chemiczna, chemia fizyczna, srawozdania
5.5L, technologia chemiczna, chemia fizyczna, sprawozdania z chemi fizycznej, 5.5
dyd k3a r, chemia, 0, httpzcho.ch.pw.edu.pldydaktyk.html, Technologia Chemiczna, Chemia Organiczna -
Labolatoria (semestr III), Technologia chemiczna, Chemia organiczna, 4 semestr, ćwiczenia
Punkt izoelektryczny, technologia chemiczna, chemia fizyczna, srawozdania
Badanie równowagi fazowej w układzie trójskładnikowym 8.3, Technologia chemiczna, Chemia fizyczna, l
Zasady nomenklatury związków chemicznych, Chemia

więcej podobnych podstron