Zakaz Pauliego – żadne 2 elektrony w atomie nie mogą mieć takiego samego zestawu liczb kwantowych n,l,m,ms. Oznacza to, że orbital atomowy o danych wartościach n,l,m może opisywać najwyżej 2 elektrony, pod warunkiem, że różnią się one wartością liczby ms.
Korozja elektrochemiczna – korozja pod wpływem wilgoci i tlenu oraz kontaktu z wodnymi roztworami elektrolitów w temperaturze pokojowej.
Korozja gazowa – korozja pod wpływem agresywnych gazów, np. SO2
Korozja wysokotemperaturowa – korozja w wysokich temperaturach i zasadniczo zachodzi pod wpływem spalin, przede wszystkim gazowych związków siarki SO2, SO3, H2S oraz popiołów.
Metale – określane są mianem pierwiastków elektrododatnich, tzn. takich, które łatwo mogą tworzyć jony dodatnie(kationy) tracąc swoje elektrony walencyjne. Charakterystyczne właściwości:
-dobre przewodnictwo elektryczne i cieplne;
-połysk;
-ciągliwość i kowalność;
-zdolność do tworzenia stopów;
Otrzymywanie:
Tlenek metalu + reduktor = metal + tlenek reduktora
Reduktorem może być węgiel, tlenek węgla, wodór oraz metal bardziej reaktywny.
Niemetale – nazywane są pierwiastkami elektroujemnymi, gdyż łatwo wiążą obcy elektron, tworząc jony ujemny(aniony).
Pierwiastki, które łatwo oddają elektrony będą wykazywać się dużą reaktywnością w reakcjach z pierwiastkami łatwo przyjmującymi elektrony. Reaktywność wzrasta ze stopniem łatwości oddawania elektronów, czyli z odległością elektronu walencyjnego od jądra a zatem od góry ku dołowi grupy.
Charakter kwasowy lub zasadowy tlenków zależy od położenia danego pierwiastka w układzie okresowym oraz od jego stopnia utlenienia w danym tlenku.
Tlenek kwasowy – to taki tlenek, który w połączeniu z wodą daje kwas.
Roztwór – jest to układ jednorodny zawierający co najmniej dwie substancje.
Hydratacja – proces, w którym jon otaczany jest przez cząsteczki wody
Solwatacja – ogólnie otaczanie jonu cząsteczkami rozpuszczalnika
Elektrolity – substancje, które rozpuszczają się w wodzie lub innych rozpuszczalnikach polarnych, ulegają dysocjacji elektrolitycznej, czyli rozpadowi na kationy i aniony. Do elektrolitów zaliczamy kwasy, zasady i sole.
Elektroliza – zjawisko rozkładu związków pod wpływem prądu elektrycznego.
Dysocjacja elektrolityczna – rozpad na jony pod wpływem rozpuszczalnika.
Nukleony – wspólna nazwa protonów i neutronów czyli cząstek wspólnie tworzących jądro atomu.
Nuklid – jądro atomowe o określonej liczbie masowej i atomowej.
Tlenki – nieorganiczne związki chemiczne, zbudowane z tlenu i innego pierwiastka chemicznego.
a) kwasowe – w ścisłym znaczeniu jest to taki typ tlenku, który reagując z wodą wytwarza kwas. Związek chemiczny, który w określonych warunkach wykazuje własności kwasowe.
Wiązania kowalencyjne (atomowe) występuje w cząsteczkach utworzonych z pierwiastków niemetalicznych. Każdy z atomów oddaje do wspólnego użytku 1,2 lub 3 swoje elektrony walencyjne. Krotność wiązania jest liczbą wspólnych par elektronowych(cząsteczki H2, Cl2, F2, O2, N2)
Wiązania jonowe (elektrowalencyjne) – jest to taki typ wiązania, w którym atom silnie elektroujemny odbiera jeden lub kilka elektronów atomowi silnie elektrododatniemu, a powstałe w ten sposób jony o przeciwnych znakach przyciągają się silami elektrostatycznymi. (NaCl, CaCl2, KF, K2O, Na2S)
Wiązanie kowalencyjne spolaryzowane – wiązanie w którym atomy różnych niemetali łączą się w cząsteczkę, to wspólne elektrony tworzące wiązania są przesunięte, bardziej lub mniej, w strone atomu bardziej elektroujemnego(HCl, CO, H2O, CO2, NH3)
Wiązanie koordynacyjne – jeżeli oba elektrony tworzące wiązanie kowalencyjne spolaryzowane pochodzą tylko od jednego atomu (NH4+)
Gaz syntezowy – mieszanina tlenku węgla i wodoru, metoda otrzymywania: przepuszczenie pary wodnej nad koksem: C(s)+H20CO(g)+H2(g) . Zastosowanie: wytwarzanie energii (metanol CH3OH, który może służyć jako paliwo alternatywne lub tlenowy kompozyt do benzyn); jest ważnym surowcem w niektórych procesach przeróbki ropy naftowej na paliwa.
Równanie Arrheniusa:
k=A*exp(-Ea/RT)
k- szybkość reakcji
A – tzw. czynnik przedwykładniczy
T- temperatura bezwzględna
R- stała gazowa(8,31$\frac{J}{mol*K}$)
Ea – energia aktywacji
Teorie kwasów i zasad:
a) Arrheniusa
- kwas – substancja, która podczas dysocjacji w roztworze wodnym odczepia kation wodorowy H+ (HNO2)
- zasada – substancja, która podczas dysocjacji w roztworze wodnym odczepia jon wodorotlenkowy OH- (KOH)
b) Brønsteda
- kwas – substancja zawierająca cząsteczki/jony zdolne do oddawania protonów
- zasada – substancja zawierająca cząsteczki/jony zdolne do pobierania protonów
CH3COOH+H2OH3O++CH3COO-
H = n * Cp * T
Zmiana entalpii H układu jest równa doprowadzonemu lub odprowadzonemu ciepłu z układu przy zachowaniu stałego ciśnienia. ∆H<0 – r. egzoenergetyczna ∆H>0 – r. endoenergetyczna
Standardowa entalpia reakcji – entalpia reakcji prowadzonej w warunkach p=10000Pa i T=298K.
Standardowa entalpia spalania - to standardowa entalpia reakcji spalania odnosząca się do 1 mola spalanej substancji.
Standardowa entalpia tworzenia – entalpia reakcji powstawania 1 mola związku z pierwiastków w ich stanach podstawowych.
Prawo Hessa – standardowa entalpia reakcji jest równa sumie standardowych entalpii takich reakcji, na które mozną rozłożyć daną reakcję.
Szybkość reakcji – stosunek zmiany ilości moli (substratu lub produktu) do iloczynu odpowiedniego wspolczynnika stechiometrycznego i czasu.
Rząd reakcji chemicznej – suma wykładników potęg, występujących przy stężeniach reagentów w równaniu kinetycznym danej reakcji chemicznej.
Teoria zderzeń aktywnych – zakłada, iż koniecznym warunkiem reakcji jest zderzenie się cząstek. Nie jest to jednak warunek wystarczający – efektywne zdarzenie zachodzi tylko wtedy gdy cząstki mają odpowiednią energię. Oznacza to, ze reakcja zachodzi tylko w takim przypadku, gdy cząstki mają określoną energię minimalną nazywaną energią aktywacji.
Czynniki wpływające na szybkość reakcji: mechanizm lub droga przemiany substratów w produkty, stężenie substancji, temperatura reakcji, obecność substancji wpływających na energię aktywacji (katalizatorów) , charakter reagentów.
Reguła przekory – jeżeli w stanie równowagi zostanie temperatura, ciśnienie lub stężenie jakiegokolwiek reagenta, to układ (reakcja) zachowa się tak, aby przeciwdziałać tej zmianie.
Mocny kwas – kwas, który w roztworze rozcieńczonym całkowicie dysocjuje, czyli roztwór zawiera tylko jony, a nie zawiera praktycznie cząsteczek niezdysocjowanych(HCl, HNO3, H2SO4)
Słaby kwas - kwas, który dysocjuje niecałkowicie, czyli część (zwykle niewielka ) cząsteczek występuje w postaci jonów, a reszta w postaci niezdysocjowanej.
Mocna zasada – dysocjuje całkowicie w roztworze rozcieńczonym
Słaba zasada – dysocjuje w niewielkim stopniu.
Stopień dysocjacji – równy jest stosunkowi stężenia cząsteczek zdysocjowanych Cz do początkowego (wyjściowego) stężenia roztworu c.
Reakcja heterogeniczna – typ reakcji, w której reagenty występują w różnych fazach.
Reakcja homogeniczna – typ reakcji w której reagenty występują w jednej fazie.
Wodorosole – związki chemiczne, sole kwasów wieloprotonowych, których aniony zawierają atomy wodoru w reszcie kwasowej. (NaHSO3; NaHCO3; NaH2PO4; Na2HPO4)
Hydroksosole – sole, zawierające oprócz kationu metalu i anionu reszty kwasowej również jon wodorotlenowy (OH-). Powstają w wyniku reakcji kwasów z zasadami, zawierającymi więcej niż jedną grupę wodorotlenową. (Mg(OH)Br; Al(OH)Cl2; Al(OH)2Cl)
Ogniwa galwaniczne – ogniwa, w których źródłem prądu elektrycznego są reakcje chemiczne. (np: ogniwo Daniella)
Ogniwa elektrolityczne – reakcje utleniania i redukcji zostają wymuszone przez dopływ i odpływ elektronów z elektrod z powodu podłączenia zewnętrznego źródła prądu.
Akumulator – ogniwo, które pracuje odwracalnie, tzn. jako ogniwo galwaniczne dostarcza energii elektrycznej, a pod wpływem zewnętrznego źródła prądu staje się ogniem elektrolitycznym i ulega naładowaniu.
Hydroliza – proces rozkładu substancji następujący pod wpływem wody. Warunkiem koniecznym jest aby kwas, zasada lub oba związki były słabo zdysocjonowane. Ulegają jej:
a) sole słabych kwasów i mocnych zasad (np. CH3COONa)
b) sole mocnych kwasów i słabych zasad (np. NH4Cl)
c) sole słabych kwasów i słabych zasad (np. NH4NO2).
Na skutek hydrolizy roztwór przybiera odczyn kwasowy lub zasadowy.
Szereg napięciowy – jeżeli w ogniwie galwanicznym jedno półogniwo, zwane półogniwem odniesienia, będzie zawsze takie samo, a każdy badany metal X będzie zanurzony w roztworze jego soli o tym samym stężeniu molowym, to różnica potencjałów w takim ogniwie pozwoli na ustawienie metali w szereg napięciowy. Metale, które utleniają się (rozpuszczają) stanowią anodę i są położone z lewej strony tego szeregu. Ich różnica potencjałów względem półogniwa odniesienia jest ujemna. Te, które się redukują (są katodą) stoją po prawej. W ich przypadku różnica potencjałów jest dodatnia. W miarę przesuwania się od lewej do prawej strony rośnie różnica potencjałów.
Izotopy – odmiany pierwiastka chemicznego, różniące się liczbą neutronów w jądrze atomowym (mające tę samą liczbę protonów). Izotopy wodoru: prot, deuter, tryt.
Izotony – atomy różnych pierwiastków mające taką samą liczbę neutronów.
Twardość wody – suma zawartości jonów wapnia i magnezu. Dzielimy na trwałą i przemijającą (ta druga wywołana jest obecnością związków, które można usunąć przez gotowanie).Jednostka, tzw. stopień niemiecki = 10mg CaCO3/dm3
Według:
a) anionów – węglanowa lub niewęglanowa
b) według kationów – wapniowa lub magnezowa
Usuwanie twardości wody – polega na rozkładzie wodorowęglanów wapnia i magnezu pod wpływem temperatury do trudno rozpuszczalnych węglanów zgodnie z reakcją:
Ca(HCO3)2 CaCO3 ↓ + H2O + CO2 oraz Mg(HCO3)2 MgCO3↓+ H2O + CO2
Twardość trwałą usuwamy poprzez dodanie do wody małej ilości Na2CO3.
Ca2+ + CO32- = CaCO3 ↓ oraz Mg2+ + CO32‑ = MgCO3 ↓
Zasada nieoznaczoności Heisenberga – niemożliwym jest jednoczesne określenie położenia i pędu elektronu. Możliwe jest jednak określenie przestrzeni największego prawdopodobieństwa występowania elektronu w obrębie atomu bądź cząsteczki. Przestrzeń ta nazywana jest orbitalem.
Zapełnianie orbitali obwarowane jest pewnymi regułami. Przede wszystkim jako I zajmowane są orbitale położone najbliżej jądra, a więc charakteryzujące się najmniejszą energią. Na jednym orbitalu równocześnie znajdować się mogą tylko dwa elektrony. Muszą one się jednak różnić wartością spinowej liczby kwantowej. Regułą drugą wyznacza zakaz Pauliego – żadne dwa elektronu w atomie nie mogą mieć takiego samego zestawu liczb kwantowych n,l,m,n. Trzecia zasada zwana regułą Hunda mówi, że energetycznie równocenne poziomy obsadzane są najpierw przez elektrony pojedyncze o spinach równoległych, potem zaś dopełniane elektronami o spinach antyrównoległych.
Katalizator jest to substancja zmieniająca energię aktywacji reakcji. Dzielimy na katalizator homogeniczny (znajduję się w tej samej fazie co reagenty) oraz katalizator heterogeniczny (tworzy odrębną fazę). Energia aktywacji to minimalna energia, która posiadają cząstki, potrzebna do przeprowadzenia reakcji. Przykład: SO2 + $\frac{1}{2}$O2 SO3 (kat. V2O5)
Inhibitor – substancja, która zwiększa energię aktywacji reakcji, a więc zwalnia szybkość przebiegu reakcji.
Reakcja egzotermiczna – reakcje, w których wydzielane jest ciepło
Reakcja endotermiczna – reakcje, w których pobierane jest ciepło
Anoda – elektroda, za której pośrednictwem zachodzi utlenianie, tzn. reagent oddaje swoje elektrony anodzie. Proces utleniania za pośrednictwem elektrody nazywa się reakcją anodową. Zgodnie z tą definicją anodą jest elektroda, która przyjmuje elektrony.
Na katodzie ma miejsce redukcja. Reagent w kontakcie z katodą redukuje się czyli pobiera od katody elektrony. Proces redukcji odbywający się za pośrednictwem elektrody nazywa się reakcją katodową. Zatem katoda dostarcza elektronów.
Różnice między wiązaniami w graficie i diamencie:
Diament:
- każdy atom C połączony jest z czterema innymi atomami C wiązaniami kowalencyjnymi;
- liczba koordynacyjna wynosi 4;
- kryształ diamentu jest bardzo twardy.
Grafit:
- każdy atom C połączony jest z trzema innymi atomami C wiązaniami kowalencyjnymi;
- liczba koordynacyjna wynosi 4;
- grafit jest miękki i łatwo się łupie.
Niektóre gazy znajdujące się w atmosferze, takie jak di tlenek węgla CO2, tlenek azotu (I) N2O czy metan CH4, silnie pochłaniają promieniowanie podczerwone. Na skutek tego zjawiska część energii cieplnej zamiast uchodzić w przestrzeń kosmiczną, jest zatrzymywana i przyczynia się do podniesienia średniej temperatury na Ziemi. Zjawisko to nosi nazwę efektu cieplarnianego.
Smog – zanieczyszczenie środowiska będące skutkiem procesów wytwarzania energii.
Za kwaśne deszcze uważa się opady atmosferyczne o pH <5,6. Zawierają kwasy wytworzone w reakcji wody z pochłoniętymi z powietrza gazami jak: dwutlenek węgla, tlenki azotu, dwutlenek siarki, trójtlenek siarki, siarkowodór. Powodują wypalanie lasów iglastych, niszczenie budynków i pomników oraz zakwaszanie gleb.
Zmniejszenie emisji NOx można osiągnąć dzięki poprawie procesów spalania oraz zastosowaniu metod chemicznych. Jedyną metodą usuwania tlenków azotu z gazów spalinowych stosowaną obecnie na skalę przemysłową jest katalityczna redukcja tlenków azotu amoniakiem, która zachodzi wg. reakcji: 4NO + 4NH3 + O2 = 4N2 + 6H20 oraz 2NO2 + 4NH3 + O2 = 3N2 + 6H20
Produktami tej reakcji są zatem nieszkodliwe dla środowiska azot i woda.