Mol - ilość substancji, w skład której wchodzi tyle atomów , cząsteczek, jonów, wolnych rodników, cząstek elementarnych ( np. elektronów), ile atomów znajduje się w 0,012 kg węgla izotopu 12C. Liczba atomów, cząsteczek, jonów lub innych cząstek materialnych zawarta w jednym molu dowolnej substancji jest równa liczbie Avogadra (NA), która wynosi NA=6,023 x 1023 .
Masa molowa- masa jednego mola wyrażona w kg lub g na mol. Liczbowo równa jest masie atomowej lub cząsteczkowej, ale tylko, gdy jej wartość podana jest w gramach. Istnieje zależność między masą molową (M), a bezwzględną masą atomu, cząsteczki, lub innej cząstki materialnej (m), która wyraża się następująco : M = NA x m
Prawo Avogadra określa że, jednakowe objętości gazów zawierają w tej samej temperaturze i pod tym samym ciśnieniem jednakową liczbę cząsteczek.
A to oznacza, że w warunkach normalnych 22,4 dm3 tlenu, dwutlenku węgla, helu i wielu innych gazów będzie zawierało 6,02 * 1023 cząsteczek lub atomów.
Prawo stałych stosunków wagowych |
Prawo stałości składu:
Stosunek masowy pierwistków w każdym związku chemicznym jest zawsze stały, charakterystyczny dla danego związku i nie zależy od sposobu powstawania tego związku. Prawo stałości spotyka się też w innym sformułowaniu jako tzw. prawo stosunków stałych. W procesie tworzenia się związków chemicznych pierwiastki łączą się między sobą zawsze w ściśle określonych stosunkach masowych.
Prawo wielokrotnych stosunków wagowych |
Jeżeli dwa pierwiastki są zdolne tworzyć ze sobą więcej niż jeden związek chemiczny, to na stałą ilość jednego pierwiastka przypada różna ilość drugiego pierwiastka. Ilości te pozostają do siebie w stosunku niewielkich liczb całkowitych
Prawo prostych stosunków objętościowych w reakcjach między gazami |
Objętości reagujących ze sobą gazów i objętości gazowych produktów reakcji, odmierzone w tych samych warunkach ciśnienia i temperatury, pozostają do siebie w stosunku niewielkich liczb całkowitych.
Prawo zachowania masy |
W układzie zamkniętym ogólna masa produktów powstających w dowolnej reakcji chemicznej jest równa masie substratów wziętych do reakcji. Obecnie, wiedząc, że masa może przechodzić częściowo lub całkowicie w energię i na odwrót, prawo to jest rozumiane w nieco inny sposób. W układzie zamkniętym suma masy i energii jest wielkością stałą
Prawo zachowania masy
Pomiędzy masą a energią, stanowiącymi dwie formy materii, istnieje zależność określona przez Einsteina wzorem
E = mc2
Gdzie: E - energia, m - masa , c - prędkość światła.
Z zależności tej wynika, że w miejsce rozpatrywanych niegdyś odrębnie dwóch praw, a to:
Prawa zachowania energii określającego, że w danym układzie zamkniętym suma energii pozostaje stała, bez względu na przemiany, jakim ulegają wzajemnie jej poszczególne rodzaje.
Prawa zachowania masy wyrażającego, iż łączna suma mas substratów równa się łącznej masie produktów reakcji chemicznej
Objętość molowa substacji |
Objętość molowa dowolnej substancji, w określonej temperaturze ( objętość, jaka zajmuje 1 mol substancji ) to stosunek masy molowej ( M ) tej substancji do jej gęstości ( d ) w danej temperaturze
Vmol=M/d
W warunkach normalnych (T=0oC (273 K) p=1013 hPa) objętość molowa gazu wynosi 22,4 dm3.
Wartościowość pierwiastka określa liczbę atomów wodoru przypadających w cząstczce na jeden atom danego pierwiastka. Przyjęto, że wodór w związkach jest zawsze jednowartościowy, tlen - dwuwarościowy. Wartościowość - liczba niemianowana - może przyjmować wartości całkowite od 1 do 8.
Wartościowość oznacza się cyfrą rzymską w nawiasie po symbolu pierwiastka np. Cl(I), Fe(III), C(IV)
Zapamiętaj, że pojęcie wartościowości odnosi się tylko do pierwiastka w związkach chemicznych. Pierwiastki w stanie wolnym wykazują wartościowość zerową
Pojęcie stopienia utlenienia zastępuje stare i mało precyzyjne pojęcie wartościowości. Stopień utlenienia - jest definiowany jako liczba elektronów, które dany atom przekazał lub przyjął od innego atomu w ramach tworzenia z nim wiązań chemicznych.
Stopień utlenienia oblicza się jako bilans wszystkich przekazanych i przyjętych elektronów przez dany atom, w ramach danej cząsteczki. Jeśli dany atom przekazuje o jeden elektron więcej niż otrzymuje, to uzyskuje stopień utleniania I, jeśli natomiast przyjmuje o jeden elektron więcej niż sam przekazał uzyskuje stopień utlenienia -I. Stopień utlenienia pierwiastków w stanie wolnym równa się zero. Więcej o sposobie obliczania stopni utlenienia w rozdziale IX.
Hydrolizą nazywa sie ogólnie reakcję związku chemicznego z wodą, a szczególnym rodzajem reakcji hydrolizy jest odwracalny proces hydrolizy soli. Proces taki występuje w czasie rozpuszczania soli w wodzie. Produktami reakcji hydrolizy są; kwas i zasada.. W przypadku reakcji hydrolizy soli pochodzącej od kwasu jednowodorowego (HA) i jednowodorotlenowej zasady (MeOH), reakcję hydrolizy można zapisać schematycznie. Me+ + A- + H2O <=> MeOH + HA
Reakcją odwrotną do reakcji hydrolizy jest reakcja zobojętnienia.
Nie wszystkie sole ulegają reakcji hydrolizy. Solami które nie ulegają reakcji hydrolizy są sole mocnych kwasów i mocnych zasad (NaCl, KNO3, K2SO4,...). Hydrolizują natomiast:
sole słabych jednoprotonowych kwasów i mocnych jednowodorotlenowych zasad (CH3COOK, NaCN) - odczyn zasadowy.
Przebieg procesu hydrolizy dla CH3COOK przedstawia równanie.
CH3COO - + K+ + H2O <=> CH3COOH + K+ + OH-
Z równania widzimy, że jon potasowy nie uczestniczy w równowadze kwasowo-zasadowej, dlatego powyższe równanie możemy zapisać w postaci
CH3COO - + H2O <=> CH3COOH + OH-
Ten stan równowagi nazywany jest reakcją hydrolizy anionowej (zasadowej)
sole mocnych jednoprotonowych kwasów i słabych jednowodorotlenowych zasad (NH4NO3) - odczyn kwasowy
NH4+ + H2O <=> NH3 + H3O+
Jon NO3- nie uczestniczy w równowadze kwasowo-zasadowej. Ten stan równowagi nazywany jest reakcją hydrolizy kationowej (kwasowej)
sole słabych jednoprotonowych kwasów i słabych jednowodorotlenowych zasad. Przykładem jest HCOONH4 - odczyn może być obojętny, kwasowy lub zasadowy, zależnie od wartości stałych dysocjacji odpowiednich kwasów i zasad
sole słabych dwuprotonowych kwasów i mocnych jednowodorotlenowych zasad. Przykładem jest K2S - odczyn zasadowy
sole trójprotonowych kwasów i mocnych jednowodorotlenowych zasad. Przykładem jest Na3PO4 - odczyn zasadowy, Na2HPO4 - odczyn zasadowy, NaH2PO4 - odczyn kwaśny
Na3PO4 (zasadowy)
PO43- + H2O <=> HPO42- + OH- i dalej
HPO42- + H2O <=> H2PO4- + OH-
H2PO4- + H2O <=> H3PO4 + OH-
Ostatnia reakcja praktycznie nie zachodzi, ponieważ nadmiar jonów wodorotlenowych przesuwa równowagę reakcji hydrolizy w lewo.
Na2HPO4 (zasadowy) - jony HPO42- dysocjują według równania
HPO42- + H2O <=> PO43- + H3O+
ale również hydrolizują;
HPO42- + H2O <=> H2PO4- + OH-
H2PO4- + H2O <=> H3PO4 + OH-
Ostatnia reakcja praktycznie nie zachodzi, ponieważ nadmiar jonów wodorotlenowych przesuwa równowagę reakcji hydrolizy w lewo.
NaH2PO4 (kwasowy)
H2PO4- + H2O <=> HPO42- + H3O+
W roztworze znajduje się pewien nadmiar jonów H3O+, stąd odczyn zasadowy
sole mocnych jednoprotonowych lub dwuprotonowych kwasów i słabych jednowodorotlenowych lub wielowodorotlenowych zasad. Przykładem jest MgCl2, AlCl3 - odczyn kwasowy
Zjawisko hydrolizy wyjaśnia doskonale wyjaśnia nam teoria Lowry'ego i Bronsteda. Zgodnie z tą teorią hydroliza sprowadza się bowiem do przejścia od kwasu do zasady. Przykładem jest hydroliza CH3COONa, którą możemy zapisać w postaci.
CH3COO- + HOH <=> CH3COOH + OH-
zasada1 kwas2 kwas1 zasada2
Fe(H2O)+3 + HOH <=> Fe(OH)(H2O)52+ + H3O+
kwas1 zasada2 zasada1 kwas2
W pierwszej reakcji proton od bardzo słabego kwasu H2O przechodzi do mocniejszej zasady CH3COO- tworząc słabo zdysocjowany kwas octowy oraz wolne jony wodorotlenowe. Roztwór ulega zalkalizowaniu.
W drugiej reakcji woda jest zasadą i odbiera proton od jednej z cząsteczek wody przy jonie żelaza (III).
Ponieważ powstaje silny kwas H3O+ oraz słaba zasada Fe(OH)(H2O)52+, roztór ulega zakwaszeniu.