1. Co to jest związek chemiczny?

Związek chemiczny to zbiór atomów, które są trwale połączone wiązaniami chemicznymi. Najmniejszą porcją związku chemicznego jest cząsteczka. Związki chemiczne dzielimy na organiczne i nieorganiczne, ale istnieją związki, które można by zaliczyć od obu klas.

2. Co to jest równanie chemiczne? Podaj dwa przykłady.

Równanie chemiczne stanowi zapis przebiegu reakcji chemicznej ujmujący jakościowy i ilościowy bilans substratów i produktów reakcji, przedstawiony za pomocą symboli i wzorów chemicznych. Zapis równania chemicznego nie uwzględnia mechanizmu reakcji chemicznej, to znaczy nie rejestruje dokładnego przebiegu tworzenia się połączeń przejściowych lub związków chemicznych, które nie są substratami i produktami reakcji. Stanowi on jedynie bilans substancji wyjściowych i końcowych występujących w reakcji.

CH₄ + 2 O₂ CO₂ + 2 H₂O S + Fe FeS 2H₂ + O₂ 2H₂O

3. Co to znaczy, że reakcja jest egzotermiczna?

Reakcja egzotermiczna to reakcja chemiczna, która posiada dodatni bilans cieplny. Można też powiedzieć, że jest to reakcja w której ciepło znajduje się po stronie produktów, albo inaczej która emituje ciepło.

4. Co to znaczy, że reakcja jest endotermiczna?

Reakcja endotermiczna to reakcja chemiczna, która posiada ujemny bilans cieplny. Można też powiedzieć, że jest to reakcja w której ciepło znajduje się po stronie substratów, albo inaczej która pochłania energię termiczną.

5. Jak w prosty sposób można wyjaśnić mechanizm tworzenia się związku chemicznego? (podać odpowiednie przykłady)

Aby powstał związek chemiczny musi zajść reakcja pomiędzy substratami które ten związek tworzą. Np.
Jeżeli zmieszamy mechanicznie siarkę i miedz to otrzymamy mieszaninę tych dwóch składników. Jeżeli podgrzejemy tą mieszaninę to w wyniku dostarczonego ciepła zajdzie nam reakcja chemiczna w której wynikiem jest nowy związek chemiczny.

Reakcja chemiczna to każdy proces w wyniku którego następuje zrywanie i/lub powstawanie nowych wiązań chemicznych.

6. Jak powstaje wiązanie jonowe? Wyjaśnij podając odpowiedni przykład

Wiązanie jonowe to rodzaj wiązania chemicznego. Istotą tego wiązania, jest utworzenie pary jonowej na skutek przeskoku jednego lub więcej elektronów z jednego atomu na drugi. Powstałe w ten sposób różnoimienne jony są z sobą związane zwykłym oddziaływaniem elektrostatycznym.
Wiązania jonowe powstają między atomami o bardzo dużej różnicy elektroujemności, co oznacza w praktyce, że występują one tylko między atomami metali i wodoru a atomami pierwiastków niemetalicznych.

7. Jak powstaje wiązanie kowalencyjne? Wyjaśnij podając odpowiedni przykład

Wiązanie kowalencyjne to rodzaj wiązania chemicznego. Istotą wiązania kowalencyjnego jest istnienie sprzężonej pary elektronów, które są współdzielone przez oba atomy tworzące to wiązanie.
Granica między wiązaniami kowalencyjnymi i jonowymi jest bardzo płynna. Z formalnego punktu widzenia, przyjmuje się, że wiązanie kowalencyjne występują, gdy różnica między elektroujemnościami atomów wynosi nie więcej niż 1,7 w skali Paulinga. Jest to jednak granica bardzo umowna.

8. Co to jest wiązanie spolaryzowane? Wyjaśnij podając odpowiedni przykład

WIĄZANIA SPOLARYZOWANE - wiązania chemiczne typu pośredniego pomiędzy zwykłym, a wiązaniem jonowym. W tym przypadku nie występuje już wspólna przynależność pary elektronowej w jednakowym stopniu do obu łączących się ze sobą atomów, równocześnie nie zachodzi jeszcze całkowite przejście elektronów od jednego atomu do drugiego. Wiązanie spolaryzowane jest najbardziej pospolite dla związków nieorganicznych i organicznych w skład których wchodzą atomy niemetali różniących się dość znacznie wartością elektroujemności.

9. Co to jest wiązanie metaliczne?

WIĄZANIA METALICZNE - wiązania występujące w metalach, utworzone przez dodatnio naładowane rdzenie atomowe, rozmieszczone w węzłach sieci krystalicznych oraz przemieszczające się między nimi zdelokalizowane elektrony. Jest zbliżone do wiązania kowalencyjnego, od którego różni się tym, że elektrony są wspólne nie dla dwóch atomów, lecz dla większej ich ilości. Obecność wiązania metalicznego nadaje substancji określone własności, które przyjęło się uważać za charakterystyczne dla metali, takie jak połysk, kowalność, dobra przewodność prądu i ciepła, termoemisja elektronów.

10. Jakie znasz charakterystyczne właściwości substancji o budowie jonowej?

Związki o budowie jonowej maja wysokie temperatury wrzenia i topnienia. Po stopieniu lub w roztworach wodnych przewodzą prąd. Związki jonowe nie są zbudowane z cząsteczek lecz różnoimiennych jonów, które wzajemnie się przyciągają, w krysztale NaCl nie ma cząsteczek NaCl są natomiast przemiennie ułożone jony Na i Cl

11. Wpływ rodzaju wiązania na właściwości związku chemicznego

Wiązanie kowalencyjne: 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.

Wiązania wodorowe: Wiązania wodorowe odgrywają zasadniczą rolę w wielu układach biologicznych. Jednym z najważniejszych z nich jest woda - spolaryzowane cząsteczki H2O silnie oddziałują ze sobą za pomocą wiązań wodorowych. Dzięki istnieniu wiązań wodorowych lekkie cząsteczki wody nie ulatniają się już w niskich temperaturach, tylko tworzą stan ciekły - dopiero w 100°C woda zaczyna przechodzić w stan gazowy. Również lód zbudowany jest z cząsteczek H₂O połączonych siecią wiązań wodorowych. Inne ważne funkcje wiązań wodorowych to zwiększanie rozpuszczalności związków i tworzenie trójwymiarowych struktur makrocząsteczek - białek, kwasów nukleinowych, DNA.
Wiązania jonowe: 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.
Wiązania metaliczne: substancje metaliczne są świetnymi przewodnikami elektrycznymi i termicznymi, mają również, w zależności od składu chemicznego, różne właściwości mechaniczne.

Wiązanie koordynacyjne: Wiązanie takie ma właściwości bardzo podobne jak wiązanie kowalencyjne spolaryzowane.

12. Jak powstaje wiązanie typu sigma? Podaj przykład

Wiązanie σ - wiązanie chemiczne powstałe w wyniku nakładania czołowego orbitali atomowych. Kształt wiązanie σ wyznacza orbital molekularny σ. Przykładowy orbital sigma_{p-p}:

13. Jak powstaje wiązanie typu pi? Podaj przykład

Wiązanie pi, π, kowalencyjne wiązanie molekularne powstałe w wyniku nakładania się orbitali atomowych prostopadle do osi łączącej jądra pierwiastków. Wiązanie tego typu występuje jako składnik wiązań wielokrotnych (pierwsze wiązanie jest wiązaniem σ, kolejne to wiązania π).

14. Co to są wolne pary elektronowe? W jaki sposób wpływają one na budowę cząsteczki związku chemicznego?

Para elektronowa - termin określający dwa elektrony, zajmujące ten sam orbital, lecz mające przeciwne spiny. Parowanie spinów jest często korzystne energetycznie, dlatego też pary elektronowe odgrywają bardzo istotną rolę w chemii.

15. Jaki jest kształt chmur elektronowych dla par elektronowych σ, π oraz n.

16. Podaj przykłady cząstek z wiązaniami π

17. Wyjaśnij budowę cząsteczki wody, zrób odpowiedni rysunek.

W cząsteczce wody następuje przesunięcie elektronów w stronę atomu tlenu. Powoduje to, że atom tlenu ma pewien ładunek ujemny, a atomy wodoru odpowiadający mu ładunek dodatni. Ujemny ładunek atomu tlenu przyciąga dodatnio naładowane atomy wodoru sąsiedniej cząsteczki i pomiędzy nimi powstaje tak zwane wiązanie wodorowe. Mówimy, że cząstka wody jest polarna, czyli tworzy dipol.

18. Wyjaśnij budowę cząsteczki dwutlenku węgla, zrób odpowiedni rysunek.

Cząsteczka dwutlenku węgla ma budowę liniową, atom węgla znajduje się w niej pomiędzy oboma atomami tlenu. Tego rodzaju kształt cząsteczki wskazuje na hybrydyzację diagonalną sp atomu węgla. Długość wiązania C - O, wynosząca 116 pm.

19. Co to znaczy, że cząsteczka wody jest dipolem.

Cząsteczka wody jest dipolem, oznacza to że ma w swojej budowie dwa różnoimienne bieguny. Polarność cząsteczce wody zapewnia różnica elektroujemności między wodorem a tlenem, przez nią występują wiązania kowalencyjne spolaryzowane.

20. Przedstaw na odpowiednim wykresie zmiany energetyczne podczas nakładania się orbitali atomowych.

21. Co to jest wiązanie wodorowe. Podaj odpowiedni przykład.

Wiązanie wodorowe (mostek wodorowy) - rodzaj słabego wiązania chemicznego polegającego na przyciąganiu elektrostatycznym między atomem wodoru i atomem nukleofilowym zawierającym wolne pary elektronów. Jest to możliwe wtedy, gdy wodór jest połączony wiązaniem kowalencyjnym z innym atomem o dużej elektroujemności (np. tlenem) i w ten sposób uzyskuje nadmiar ładunku dodatniego. W wyniku tego oddziaływania pierwotne, kowalencyjne wiązanie wodór - inny atom ulega częściowemu osłabieniu, powstaje zaś nowe, bardzo słabe wiązanie między wodorem i innym atomem.

22. Jakie są właściwości substancji, w których występują wiązania wodorowe?

Konsekwencją tworzenia się wiązań wodorowych między cząsteczkami jest ich łączenie się w większe zespoły - asocja Wiązania wodorowe są odpowiedzialne za łączenie się pojedynczych cząstek w większe agregaty, co ma wpływ na właściwości fizyczne, m.in. na stan skupienia Tworzenie się wiązań ma również istotny wpływ na konformację (kształt) makrocząsteczek białek czy kwasów nukleinowych na właściwości biologiczne tych związków. Powodują one, że silnie oddziałujące między sobą cząsteczki H2O przechodzić w stan gazowy zaczynają dopiero przy 100*C. Gdyby nie istnienie wiązań wodorowych cała woda na Ziemi znajdowała by się w postaci pary wodnej.

23. Wyjaśnij budowę wiązania podwójnego pomiędzy atomami węgla.

Wiązanie pomiędzy alkenami wiązanie typu - słabe, łatwiej ulega rozerwaniu wiązanie typu G - trwałe

24. Wyjaśnij budowę wiązania potrójnego pomiędzy atomami węgla.

Wiązania podwójne i potrójne są sztywne i nie dopuszczają obrotów.

25. Wyjaśnij budowę cząsteczki benzenu (stan aromatyczny)

Budowa cząsteczki benzenu:


-Budowa cząsteczki płaska
-Obecność w cząsteczce wiązania zdelokalizowanego, zbudowanego z sześciu elektronów (sekstetu elektronowego), Tworzy ono chmurę elektronową nad i pod pierścieniem.

26. Jakie rodzaje oddziaływań mogą występować pomiędzy drobinami?

Oddziaływania międzycząsteczkowe: siły krótkiego zasięgu, siły długiego zasięgu, siły przyciągania i odpychania wynikające z dodatniego ładunku jąder atomów i ujemnych ładunków elektronów oraz siły van der Waalsa

27. Opisz siły wzajemnego oddziaływania między cząsteczkami tzw. siły van der Waalsa.

oddziaływania van der Waalsa, zwane też oddziaływaniami Londona lub oddziaływaniami dyspersyjnymi - są to oddziaływania między trwałym dipolem i wzbudzonym dipolem lub między dwoma wzbudzonymi dipolami. W cząsteczkach, które nie posiadają trwałego momentu dipolowego może on być wzbudzany przez cząsteczki z trwałym momentem; następnie taki wzbudzony i trwały dipol oddziałują na siebie podobnie jak dwa trwałe dipole, tyle że znacznie słabiej.

28. Oddziaływania dyspersyjne.

oddziaływania van der Waalsa, zwane też oddziaływaniami Londona lub oddziaływaniami dyspersyjnymi - są to oddziaływania między trwałym dipolem i wzbudzonym dipolem lub między dwoma wzbudzonymi dipolami. W cząsteczkach, które nie posiadają trwałego momentu dipolowego może on być wzbudzany przez cząsteczki z trwałym momentem; następnie taki wzbudzony i trwały dipol oddziałują na siebie podobnie jak dwa trwałe dipole, tyle że znacznie słabiej.

29. Oddziaływania indukcyjne.

Jon lub dipol trwały powoduje wyidukowanie momentu dipolowego w cząsteczce, która nie miała tych właściwości dipolowych. Każda cząsteczka jest zbiorem ładunków elektrostatycznych dodatnich i ujemnych i gdy taki układ różnoimienny zostanie umieszczony w polu elektrostatycznym nastąpi rozsunięcie ładunków elektrycznych. Pojawi się wówczas indukowany moment dipolowy niezależnie od tego czy cząsteczka ma już moment dipolowy. Mówimy wtedy o tak zwanych siłach indukcji - siły pomiędzy cząsteczką dipolową a inną cząsteczką.

30. Co to jest granica faz.

obszar szczególny o swoistej strukturze, właściwościach fizycznych i chemicznych, na którym zachodzą szczególne zjawiska i procesy (adsorpcja, rozproszenie światła, efekt fotoelektryczny, heterogeniczna kataliza reakcji chemicznych). Układ granicy faz jest układem szczególnym, którego właściwości są funkcją struktury cząsteczek i ich właściwości elektrycznych, a co za tym idzie oddziaływań międzycząsteczkowych. Obszar ten leży na styku przylegających do siebie faz i najważniejszą jego cechą jest to, że zachodzi w nim nagła zmiana właściwości fizycznych lub chemicznych, charakterystycznych dla każdej z tych faz.

31. Rozkład sił działających na cząsteczkę w głębi fazy i na granicy faz.

32. Czym zajmuje się termodynamika?

Termodynamika zajmuje się badaniem przepływu ciepła pomiędzy ciałami i ich układami. Skąd się pojawia ciepło, jakie są jego postacie i jakim ulega przemianom - to tematy badań termodynamiki. Fundamentalnymi zasadami jakie rządzą termodynamiką są tzw. trzy zasady termodynamiki.

33. W jaki sposób można opisać granicę faz?

Opis termodynamiczny powierzchni, Opis molekularny powierzchni, Energia powierzchniowa, Napięcie powierzchniowe, Adhezja, kohezja, zwilżanie, Pomiar napięcia powierzchniowego, Zależność napięcia powierzchniowego od temperatury i ciśnienia, Napięcie powierzchniowe roztworów

34. Jakie podstawowe wielkości opisują stan termodynamiczny granicy faz?

Podstawowe wielkości opisujące termodynamiczny stan granicy faz: powierzchnia  A   [m²], energia powierzchniowa (napięcie powierzchniowe)  s [J/m²],potencjał elektryczny  y   [V] gęstość ładunku powierzchniowego q, stężenie powierzchniowe  G = n_i / A [mol/m²]

35. Co to jest napięcie powierzchniowe i międzyfazowe?

Napięcie powierzchniowe to zjawisko fizyczne występujące na styku powierzchni cieczy z ciałem stałym, gazowym, lub inną cieczą. Polega na powstawaniu dodatkowych sił działających na powierzchnię cieczy w sposób kurczący ją (przyciągający do wnętrza cieczy). Zjawisko to ma swoje źródło w siłach przyciągania pomiędzy molekułami cieczy. Występuje ono także zawsze na granicy faz termodynamicznych.
Napięcie międzyfazowe, w fizykochemii, praca potrzebna do izotermicznego, odwracalnego wytworzenia jednostkowej powierzchni rozdziału dwóch faz (np. cieczy i ciała stałego). Miarą napięcia międzyfazowego jest stosunek pracy do powierzchni,

36. Na czym polega proces adsorpcji?

Adsorpcja jest to proces, który zachodzi na granicy faz wtedy, gdy zmianie składu warstwy granicznej towarzyszy zysk energetyczny. Zysk ten wynika z faktu egzotermicznej natury procesu adsorpcji (poza nielicznymi przykładami, gdzie proces ten zachodzi endotermicznie).
Adsorpcja zachodzić może w następujących układach: ciało stałe - gaz, ciało stałe - ciecz, ciecz - gaz,
ciecz - ciecz

37. Co to jest izoterma adsorpcji?

Izoterma adsorpcji to związek wielkości adsorpcji i stężenia lub ciśnienia adsorbatu przy ustalonej temperaturze.

38. Co to są substancje powierzchniowo czynne?

substancje powierzchniowo czynne, to każde związki chemiczne, które posiadają zdolność do obniżania napięcia powierzchniowego cieczy, ułatwiając tym samym zdolność zwilżania powierzchni ciał stałych przez te ciecze, a także umożliwiające zmieszanie dwóch cieczy, które naturalnie tworzą dwie nie mieszalne fazy (np.: woda i olej).

39. Klasyfikacja substancji powierzchniowo czynnych.

Klasyfikacja substancji powierzchniowo czynnych:
1. Jonowe (dysocjujące), a wśród nich: a) anionowo czynne ( mydła, siarczany alkilowe). b) kationowe czynne - (czwarto-rzędowe zasady amoniowe). c) amfoteryczne ( anionowe i kationowe czynne lecytyny i proteiny).
2. Niejonowe (niedysocjujące).Np. alkohole, estry, eteroestry kwasów tłuszczowych i hydroksy-kwasów karboksylowych oraz cukrów wielowodoro-tlenowych. Najbardziej znanymi są spany i tweeny.

40. Na czym polega zjawisko micelizacji?

Micelizacja - proces polegający na rozdrobnieniu substancji rozpuszczalnych jedynie w tłuszczach do postaci łatwo przyswajalnej przez środowisko wodne organizmu.

41. Jak zbudowane są micele i jakie są właściwości roztworów micelarnych?

Micele to cząstki występujące w trwałych emulsjach. Tworzą je związki chemiczne o własnościach amfifilowych. Micele są kulistymi tworami zawierającymi od kilkudziesięciu do kilkuset cząsteczek.

42. Budowa cząsteczki substancji powierzchniowo czynnej.

43. Właściwości roztworów substancji powierzchniowo czynnej.

44. Właściwości pianotwórcze związków powierzchniowo czynnych.

45. Stabilizacja emulsji.

46. Co to jest EWP?

47. Rodzaje roztworów ze względu na: stan skupienia, stężenie, stopień rozdrobnienia substancji rozpuszczonej, efekt po dodaniu substancji rozpuszczonej.

48. Jaka jest różnica pomiędzy adsorpcją chemiczną i adsorpcją fizyczną?

49. Izoterma adsorpcji Freundlicha.

50. Izoterma adsorpcji Langmuira.

51. Adsorpcja na granicy ciecz - gaz. Izoterma Gibasa.

52. Co to są układy dyspersyjne?

53. Klasyfikacja układów dyspersyjnych.

54. Co to są koloidy?

55. Jak odróżnić roztwór koloidalny od roztworu właściwego?

56. Porównaj właściwości układu gruboziarnistego, koloidu i roztworu właściwego.

57. Metody otrzymywania koloidów.

58. Co to jest efekt Tyndalla?

59. Na czym polega proces koagulacji?

60. Co to są ruchy Browna?

61. Porównanie właściwości koloidów liofobowych i liofilowych.

62. Przedstaw model koloidu cząsteczkowego.

63. Przedstaw modele koloidów micelarnych.

64. Przedstaw model koloidu fazowego.

65. Równowaga reakcji chemicznych.

66. Kinetyka reakcji chemicznych.

67. Prawo działania mas.

68. Reguła przekory.

7

---