Chemia

WykładChemia

zajmuje się składem substancji ,przemianami materii w niej zachodzącymi oraz zależnościami pomiędzy zmianami składu i zmianami energii.

CHEMIA

CHEMIAANALITYCZNA

CHEMIAFIZYCZNA

CHEMIAORGANICZNA

CHEMIANIEORGANICZNA

Pierwiastek chemiczny

to według pierwotnej definicji substancja, której nie da się chemicznymi sposobami rozłożyć na prostsze substancje. Po rozwinięciu sięteorii atomowej materii okazało się, że pierwiastki to po prostu substancje składające się z atomów o tej samej liczbie protonów w jądrze (liczbie atomowej). Pierwiastki uszeregowane według ich wzrastającej liczby atomowej tworzą układ okresowy pierwaistków.

Cząsteczka - grupa atomów trwale ze sobą połączona wiązaniami chemicznymi.

Związek chemiczny to zbiór atomów, które są trwale połączone wiązaniami chemicznymi. Najmniejszą porcją związku chemicznego jest cząsteczka. Cząsteczki mogą, ulegać przemianom tylko na skutek pękania i/lub powstawania wiązań

Prawo stałości składu, prawo stosunków stałych

Każdy związek ma stały skład ilościowy, niezależnie od sposobu, w jaki został otrzymany.

Prawo wielokrotnych stosunków wagowych Jeżeli dwa pierwiastki tworzą kilka różnych związków chemicznych wówczas w związkach tych na tę samą ilość wagową jednego pierwiastka przypadają ilości wagowe pierwiastka drugiego pozostające do siebie w stosunku niewielkich liczb całkowitych.Joseph Louis Proust

Mieszanina to połączenie dwóch, lub więcej pierwiastków, które zachowują swoje właściwości. Rodzaje mieszanin:

_ Mieszaniny jednorodne to mieszaniny, w których nie da się rozróżnić składników składających się na mieszaninę.

_ Mieszaniny niejednorodne, to mieszaniny, których składniki można odróżnić za pomocą oczu i prostych narzędzi optycznych.

Atom (z gr. atomos, niepodzielny) - najmniejszy, niepodzielny metodami chemicznymi składnik materii. Atomy składają się z jądra i otaczających to jądro elektronów. W jądrze znajdują się z kolei protony i neutrony. Jądro jest kilkadziesiąt tysięcy razy mniejsze od całego atomu skupia ono w sobie praktycznie całą masę atomu, gdyż proton i neutron są o ok. 2000 razy cięższe od elektronu. Protony i neutrony mają w przybliżeniu taką samą masę. Neutrony są cząstkami obojętnymi elektrycznie, protony noszą ładunek dodatni, zaś elektrony ujemny. W każdym atomie w stanie podstawowym liczba protonów i elektronów jest jednakowa. Wartość ładunku elektrycznego protonów i elektronów jest także jednakowa, więc atomy jako całość są obojętne elektrycznie. O właściwościach atomów decyduje głównie liczba protonów w jądrze atomowym, atomy o takiej samej liczbie protonów w jądrze należą do tego samego pierwiastka chemicznego. Rozmiary atomów nie są dokładnie określone z powodów kwantowych, zależą od rodzaju atomu i innych czynników, są rzędu 10-10 m. Masa w przedziale 10-27–10-25 kg.

Atom Elektron to trwała cząstka elementarna będąca jednym z elementów atomu. Elektrony znajdują się w atomach poruszając się wokół jądra atomowego w obszarach zwanych powłokami otaczającymi jądro atomowe. Ujemny ładunek elektronów zobojętnia dodatni ładunek zawarty w jądrze. Elektrony w mogą występować w stanie wolnym (np. w przewodniku), znaczy to, że mają zdolność swobodnego ruchu wewnątrz jego objętości. Jeżeli elektrony po przyłożeniu napięcia elektrycznego zaczną się poruszać w uporządkowany sposób, to pojawi się prąd elektryczny.

Proton to cząstka występująca w jądrach atomowych. Przyjmuje się, że proton posiada elementarny (niepodzielny), dodatni ładunek elektryczny, zapisywany jako +1e.

Neutron to cząstka występująca w jądrach atomowych. Jest obojętny elektrycznie. Stabilizuje jądro atomowe oddzielając od siebie dodatnio naładowane protony.

Jądro atomowe to centralna część atomu zbudowana z jednego lub więcej protonów i neutronów, zwanych nukleonami. Jądro stanowi bardzo niewielki ułamek objętości całego atomu w stanie podstawowym, jednak to w jądrze skupiona jest prawie cała masa.

Oznaczanie Jądra atomowe oznacza się takim samym symbolem, jak pierwiastek chemiczny odpowiadający temu jądru, dodatkowo na dole umieszcza się liczbę atomową (Z), a u góry liczbę masową (A),:

Jon to atom lub cząsteczka, która ma nadmiar lub niedomiar elektronów w stosunku do protonów. Obojętne elektrycznie atomy i cząsteczki związków chemicznych posiadają równą liczbę elektronów i protonów, jony zaś są elektrycznie naładowane dodatnio

lub ujemnie. Jony naładowane dodatnio nazwa się kationami, zaś ujemnie anionami.

Prawo okresowości własności pierwiastków są periodycznie zależne od ich mas atomowych. (Mendelejew ok. 1869 r.). Dymitr Mendelejew _ Prawo triad (1803 r.) _ Prawo oktaw (1864 r. John Newlands)

Układ okresowy pierwiastków jest to zestawienie wszystkich pierwiastków chemicznych w postaci rozbudowanej tabeli, uporządkowane według ich rosnącej liczby atomowej, grupujące pierwiastki według ich cyklicznie powtarzających się podobieństw właściwości.

Reakcja chemiczna to każdy proces w wyniku którego następuje zrywanie i/lub powstawanie nowych wiązań chemicznych. Substancje wyjściowe w reakcji chemicznej noszą nazwę substratów. Substancje powstające w reakcji chemicznej noszą nazwę produktów. Substraty i produkty reakcji obejmuje się nazwą reagentów.

Reakcja chemiczna Reakcje dzielą się na:

_ Reakcja prosta, to inaczej mówiąc prosty akt zerwania lub powstania jednego wiązania chemicznego.

Zn + S → ZnS

_ Reakcje złożone, w których dochodzi jednocześnie do rozpadu jednych wiązań i powstania drugich.

Rodzaje reakcji złożonych:

_ reakcja addycji - czyli inaczej reakcja dodawania – w wyniku tej reakcji reagująca cząsteczka ulega powiększeniu o jakiś atom lub grupę atomów, SO3 + H2O → H2SO4

_ reakcja substytucji - czyli inaczej reakcja podstawienia - w wyniku tej reakcji w cząsteczce następuje wymiana jakiegoś atomu lub ich grupy. NaOH + HCl → NaCl + H2O

Rodzaje reakcji złożonych:

_ reakcja eliminacji - czyli inaczej reakcja oderwania - w wyniku tej reakcji od cząsteczki odrywa się jakiś atom lub grupa atomów i nic innego się w to miejsce nie przyłącza.

Mol jednostka liczności materii legalna w układzie SI. Jeden mol jest to liczność materii, mającej taką samą liczbę cząstek ile jest atomów zawartych w 12 gramach izotopu węgla 12C. W jednym molu znajduje się 6,0221367(36) × 1023 cząsteczek, atomów, jonów, elektronów, innych cząstek lub zespołów takich cząstek. Liczba ta jest nazywana liczbą Avogadro.

Masa atomowa _ (niepopr. ciężar atomowy) – liczba określająca ile razy jeden reprezentatywny atom danego pierwiastka chemicznego jest cięższy od 1/12 izotopu 12C, przy czym pod pojęciem 'reprezentatywnego atomu' rozumie się atom o średnim

ciężarze wyliczony proporcjonalnie ze wszystkich stabilnych izotopów danego pierwiastka, ze względu na ich rozpowszechnienie na Ziemi.

Izotopy to atomy, które posiadają tę samą liczbę protonów, ale różnią się liczbą neutronów. Izotopy różnią się masą atomową, ale należą do jednego pierwiastka i mają niemal identyczne własności chemiczne.

Izotopy dzielą się na:

_ trwałe (nie ulegają samorzutnej przemianie na izotopy innych pierwiastków),

_ nietrwałe zwane izotopami promieniotwórczymi (ulegają samorzutnej przemianie na inne izotopy zazwyczaj innego pierwiastka).

Wiązanie chemiczne według klasycznej definicji to każde trwałe połączenie dwóch atomów. Wiązania chemiczne powstają na skutek uwspólnienia dwóch lub więcej elektronów pochodzących bądź z jednego, bądź z obu łączących się atomów lub przeskoku jednego lub więcej elektronów z jednego atomu na atom i utworzenia w wyniku tego tzw. pary jonowej.

Wiązanie chemiczne

Wiązania chemiczne można podzielić na kilka rodzajów:

_ Wiązanie atomowe powstaje między

dwoma jednakowymi atomami (np.:

dwoma atomami wodoru).

Wiązanie chemiczne

_ Wiązanie kowalencyjne powstaje między dwoma atomami, których wzajemna różnica ładunku jąder jest bliska 0. Elektrony

uwspólnione tworzące wiązanie są przesunięte w stronę jednego z atomów, co powoduje, że wiązanie wykazuje większy ładunek ujemny po stronie jednego z atomów i mniejszy po stronie drugiego. Powoduje to, że wiązanie to ma cechy małego magnesu (tzw.

własności dipolowe). Wiązania kowalencyjne można jeszcze podzielić na zwykle, w których uwspólniane elektrony pochodzą w równej liczbie od obu atomów oraz na wiązania koordynacyjne.

Wiązanie chemiczne

_ Wiązanie jonowe powstaje między dwoma atomami, których wzajemna różnica elektroujemności jest bardzo duża. Elektrony

zamiast ulec uwspólnieniu przeskakują na stałe do jednego z atomów.

Wiązanie chemiczne

Wiązanie wodorowe formalnie rzecz biorąc nie jest wiązaniem chemicznym, w tym sensie, że nie powstaje ono na skutek wymiany elektronów i jest zwykle dużo mniej trwałe od "prawdziwych" wiązań. rodzaj stosunkowo słabego wiązania chemicznego polegającego głównie na przyciąganiu elektrostatycznym między atomem wodoru i atomem elektroujemnym zawierającym wolne pary elektronowe.

Wiązania chemiczne

_ Semipolarne kowalencyjne wspólna para elektronów pochodzi tylko od jednego atomu

Równowaga chemiczna:

aA + bB cC+dD

K - stała równowagi chemicznej.

Prawo przekory (reguła Le Chateliera i Brauna): Układ będący w stanie równowagi zostanie poddany działaniu zewnętrznemu naruszającemu ten stan, to nastąpią w nim zmiany zmierzające do osłabienia skutków tego działania Dysocjacja wody 2H2O = H3O+ + OHJony elektrolitów istniejące w roztworach nie są jednak zupełnie swobodne. Ulegają w wodzie hydratacji lub ogólnie we wszystkich rozpuszczalnikach solwatacji. Jony przyciągają cząsteczki

rozpuszczalnika i otaczają się nimi rozpuszczalniki powodujące dysocjację odznaczają się szczególnie dużymi momentami dipolowymi, a wywołana przez nie solwatacja ułatwia dysocjacje elektrolityczną. Solwatacja w roztworach wodnych nazywa się hydratacją a utworzone struktury – hydratami. Za miarę kwasowości lub zasadowości roztworów przyjęto się uważać stężenie jonów wodorowych.

pH - wykładnik stężenia jonów wodorowych (Soerensen) :

pH = -log[H+]

2H2O = H3O+ + OH-

Jeżeli pH = pOH wówczas

pH= 7 Roztwór o odczynie obojętnym,

pH>7 roztwór o odczynie zasadowym przewaga jonów OH

pH<7 roztwór o odczynie kwaśnymprzewaga jonów H3O+

Hydroliza Soli

Hydroliza jest procesem rozkładu określonych substancji (soli), nastepujacych pod wpływem wody.

Hydrolizie ulegaja:

_ Sole słabych kwasów i mocnych zasad,

_ Sole słabych zasad i mocnych kwasów,

_ Sole słabych kwasów i słabych Zasad

Hydroliza słabego kwasu i mocnej zasady. np.

Hydroliza słabej zasady i mocnego kwasu. np.

(odczyn kwasowy)

Hydroliza słabej zasadyi słabego kwasu.

(odczyn obojętny)

Roztwory buforowe

Roztwory buforowe są to roztwory, których wartość pH po dodaniu mocnych zasad albo mocnych kwasów jak i po rozcieńczeniu wodą zmienia się nie znacznie. Roztworami buforowymi są najczęściej wodne roztwory słabych kwasów albo zasad i ich odpowiednich soli o zbliżonych stężeniach. Rolę mieszanin buforowych spełniają również roztwory wodorosoli np. NaHCO3. Według teorii Bronsteda i Lowry’ego buforami są roztwory słabych kwasów i sprzężonych z nimi zasad np.:

Albo roztwory słabych zasad i sprężonymi z nimi kwasów: NH3 i NH4

Cechą charakterystyczną roztworów buforowych jest:

_ praktycznie stałe stężenie jonów wodorowych podczas rozcieńczania roztworu

_ niewielkia zmiana stężenia jonów wodorowych po dodaniu do roztworu niewielkich ilości mocnego kwasu lub mocnej zasady – mniejszych niż stężenie składników buforu (kwasowość r-ru buforowego nie powinna się zmieniać więcej niż

o jednostkę pH). Przykłady roztworów buforowych

octanowy: CH3COOH i CH3COONa pH = 3,5-6

fosforanowy: KH2PO4 i K2HPO4 pH = 5,5-8

boranowy: H3BO3 i Na2B4O7 pH = 7-9

amonowy: NH3 ∙ H2O i NH4Cl pH = 8-11