geoinfo.amu.edu.pl/wngig/IG/index.html

dyżur wtorek 10:00 - 11:30, p. L205

Chemia

1. nauka przyrodnicza zajmująca się substancjami zarówno naturalnymi jak i otrzymywanymi sztucznie, ich składem, budową, właściwościami, przemianami, jakim ulegają warunkami wpływającymi na kierunek, szybkość i zasięg tych przemian oraz energią im towarzyszącą.

2. Nowsze definicje chemii opierają się na założeniu, że zasadniczo każda przemiana chemiczna polega na przesunięciu elektronów

3. Chemia jest nauką ścisłą posługująca się w dużej mierze matematyką, tak więc wyniki przemian chemicznych ujmuje się liczbowo, a prawa i uogólnienia dotyczące zjawisk chemicznych wyraża się za pomocą wzorów matematycznych,. Chemia, jak prawie wszystkie nauki przyrodnicze, jest zarazem nauką doświadczalną, badania swe chemicy opierają nie tylko na procesach przebiegających samorzutnie w przyrodzie, lecz również na przemianach wywołanych sztucznie, w ścisle określonych i dających się wytworzyć warunkach

chemia ogólna, organiczna, nieorganiczna, fizyczna, analityczna

centy 1cg = 0,01g

mili 1mg = 10 ^-3

ikro 1μg = 10 ^-6

nano 1ng = 10 ^-9

piko 1pg = 10 ^-12

fento 1fg = 10 ^-15

1 ppm = 1mg/litr/kg

1 ppb = 1 μg/litr/kg

1 ppt = 1ng/litr/kg

1 ppq = 1 pg/litr/kg

Substancja to rodzaj materii, charakteryzujący się określonymi właściwościami i stałym składem chemicznym.

Substancje proste to substancje, których nie można rozłożyć na prostsze metodami chemicznymi. Substancjami prostymi są pierwiastki.

Substancje złożone, to substancje, które można rozłożyć na substancje prostsze metodami chemicznym - związki chemiczne.

Pierwiastek chemiczny to zbiór atomów o tej samej liczbie atomowej.

Związek chemiczny to jednorodna substancja zawierająca dwa lub więcej pierwiastków chemicznych, których atomy lub jony są połączone ze sobą w uporządkowany sposób, z zachowaniem określonych stosunków ilościowych.

Notacja chemiczna pierwiastków i związków chemicznych - ...

Reakcja chemiczna to proces, podczas którego z jednej lub kilku substancji (substratów) powstają inne substancje o odmiennych właściwościach (produkty).

Wydajnością reakcji chemicznej nazywamy stosunek ilości produktu uzyskanego w reakcji do ilości tego produktu obliczonej teoretycznie z równania reakcji dla tej samej ilości substratów.

W_(%) = uzyskana ilość produktu / teoretyczna ilość produktu * 100%

Równanie reakcji chemicznej, to zapis przebiegu reakcji chemicznej za pomocą symboli, wzorów i znaków np.:

N_2(g) + 3H_2(g) → 2NH_3(g)

Każdą reakcję chemiczną można przedstawić przy pomocy równań chemicznych. Aby to uczynić należy znać produkty i substraty danej reakcji oraz pamiętać że lewa i prawa strona równania muszą być sobie równe

Reakcja syntezy - polega na łączeniu się dwu lub więcej pierwiastków względnie cząsteczek w związki chemiczne

A + B → AB

2H₂ + O₂ → 2H₂O

H₂ + S → H₂S (siarkowodór)

SO₂ + H₂O → H₂SO₃

Reakcja analizy - dotyczy reakcji, w wyniku których z jednej substancji tworzą się dwie lub więcej substancji prostszych.

AB → A + B

2HgO → 2Hg + O₂

Na₂CO₃ → Na₂O + CO₂

Reakcja wymiany - polega na zastąpieniu jonów lub atomów tworzących substraty w wyniku reakcji chemicznych

AB + C → AC + B

Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂

CuSO₄ + Fe → FeSO₄ + Cu

Reakcja wymiany podwójnej

AB + CD → AD + CB

2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O

BaCl₂ + H₂SO₄ → BaSO₄ + 2HCl

Współczynniki w równaniach chemicznych

Ułożyć równanie reakcji pomiędzy FeCl3 i AgNO3

FeCl3 + AgNO3 → AgCl + Fe(NO3)3

Żeby liczba atomów po jednej i drugiej stronie równania reakcji były sobie równe, należy potroić ilość AgNO3.

FeCl3 + 3AgNO3 → 3AgCl + Fe(NO3)3

Stężenia procentowe Cp [%]

Procent masowy (wagowy) substancji rozpuszczonej w roztworze

Cp = m_s / m_t * 100%

m_s - masa substancji rozpuszczonej

m_t - masa roztworu

m_t = m_s + m_rozp

m_rozp - masa rozpuszczalnika

Stężenie procentowe może być podawane również w procentach objętościowych. Wówczas masy: m_s, m_t, m_rozp zastępujemy objętościami V_s, V_t, V_rozp

Stężenie molowe Cm [mol * dm ^-3]

C_m = n/V_t

n - liczba moli substancji rozpuszczonej

V_t - objętośc roztworu

n = m/M

m - masa substancji

M - masa molowa substancji

Przeliczanie stężeń

C_m = C_p * d / 100% * M

C_m - stężenie molowe roztworu [mol * dm^-3]

C_p = C_m * M * 100% / d

d - gęstość roztworu [g*dm^-3]

Gęstość substancji d [kg*m^-3]

to stosunek masy substancji (m) do jej objętości (V)

d = m/V

Reguła mieszania roztworów

O stężeniach procentowych Cp₁ i Cp₂ w celu uzyskania roztworu stężeniu Cp_z, gdzie Cp₁> Cp_z>Cp₂

m₁/m₂ = Cp_z - Cp₂ / Cp₁ - Cp_z

m₁ - masa roztworu o stężeniu Cp₁

m₂ - masa roztworu o stężeniu Cp₂

O stężeniach molowych Cm₁ i Cm₂ w celu uzyskania roztworu o stężeniu Cm_z, gdzie Cm₁>Cm_z>Cm₂

V₁/V₂ = Cm_z - Cm₂ / Cm₁ - Cm_z

Zmieszano 250g 48% roztworu NaOH z 250g 10% roztworu NaOH. Obliczyć stężenie

1. C_p = m_s /m_r * 100%

2. krzyżowa reguła mieszania

(x - 10) / (48 - x) = 250/250

(x - 10) / (48 - x) = 1

(x - 10) = (48 - x)

2x = 58

x = 29%

Do 300g 40% roztworu KNO₃ dodano 500g H₂O.

X / 40 - x = 300 / 500

5x = 3 (40 - x)

8x = 120

x = 15%

Stężenia molowe

Oblicz ile gram kwasu ortofosforowego znajduje się w 350cm³ 0,2 molowego roztworu

masa molowa H₃PO₄ = 98g

350cm³ = o,35 dm³

1dm³ * 1 molowego roztworu - 98g H₃PO₄

o,35dm³ * 0,2 molowego roztworu - xg H₃PO₄

x = 0,35 * 0,2 * 98 / 1 * 1

x = 6,86g H₃PO₄

Stopień utlenienia to liczba elementarnych ładunków dodatnich lub ujemnych, jakie pojawiły się na atomie tego pierwiastka, gdyby rozpatrywany związek miał budowę jonową.

Stopień utlenienia oznaczany liczbami rzymskimi nad symbolem pierwiastka, stawiając przed liczbą znak „-”, gdy ładunek jest ujemny.

Substancja chemiczna		Stopień	Przykład	Zapis
						Pierwiastek w stanie wolnym		0	Cu, Br2
Wodór w związkach	Z pierwiastkami o elektroujemności > 2,1					I	H2O, NaOH, HNO3, C2H4		Elektroujemność wodoru wg skali Paulinga = 2,1
							Z pierwiastkami o elektroujemności < 2,1	-I	CaH, NaH
						Tlen w związkach	W tlenkach, wodorotlenkach, kwasach i solach, związkach organicznych	-II	H2O, KOH, H2SO4, K2SO4		Elektroujemność tlenu wg skali Paulinga = 3,5
							W nadtlenkach	-I	H2O2, BaO2
							Z fluorem	II	OF2

Reakcje utleniania i redukcji (redox) - reakcje, podczas których następuje zmiana stopni utlenienia pierwiastków na skutek wymiany elektronów pomiędzy substancją utleniająca (utleniaczem - Utl) i redukcją (reduktorem - red).

Reduktor (elektronator) oddaje elektrony (jest donorem elektronów). Reduktor, oddając elektrony, utlenia się (ulega dezelektronacji)

Red - ze^- → Ut

z - liczba oddanych elektronów

Utleniczach (dezelektronator) pobiera elektrony (jest akceptorem elektronów). Utleniacz, pobierając elektrony, redukuje się (ulega elektronacji)

Utl + ze^- → Red

Np. tlen, fluorowce, ozon, manganian (VII) potasu

Dobieranie współczynników stechiometrycznych w równaniach reakcji redoks.

Aby dobrać współczynniki stechiometryczne należy:

1. obliczyć stopień utlenienia pierwiastków występujących w reakcji

2. ustalić utleniacz i reduktor reakcji

3. zapisać reakcje połówkowe dla utleniacza i reduktora

4. dokonać bilansu elektronów oddanych i pobranych

5. dobrać pozostałe współczynniki zgodnie z prawem zachowania masy i ładunku w reakcjach połówkowych

6. nanieść otrzymane współczynniki stechiometryczne z reakcji połówkowych do reakcji wyjściowej

8!

Stopnie utleniania w jonach złożonych

Suma stopni utlenienia wszystkich atomów w jonie złożonym jest równa ładunkowi tego jonu 9!

Stopnie utlenienia w cząsteczkach związków

Suma stopni utlenienia wszystkich atomów w cząsteczce i związku jonowym jest równa zero. 10!

Szczególne rodzaje reakcji redoks

Reakcje dysproporcjonywania

Iloczyn jonowy wody:

Kw = [H⁺] x [OH^-] = 1 * 10 ^-14

pH = -log [H⁺]

pOH = -log [OH^-]

pH + pOH = 14

W czystej wodzie [H⁺] = [OH^-] = 1*10^-7

pH = 7 r obojętny

pH >7 alkaliczny

pH <7 kwaśny

Obliczyć stężenie jonów [H⁺] w roztworze, w którym stężenie jonów [OH^-] wynosi 10^-8 mol/L

[H⁺] =K_w / [OH^-]

10 ^-14 / 10 ^-8 = 10 ^-6 mol/L

[OH^-] =kw / [H⁺]

Obliczyć pH 0.25% roztworu kwasu azotowego zakładając, ze kwas ten jest całkowicie zdysocjonowany.

1. obliczamy stężenie 0,25% kwasu azotowego (mol_/L): 0,25% roztwór HNO₃ zawiera 2,5g czystego HNO₃

[HNO₃] = 2,5 / 63,01 = 3,97 * 10^-2 mol/L

[H⁺] = [HNO₃] = 3,97 * 10^-2 mol/L

pH = -log [3,97 *10 ^-2] = -0,60 + 2 =1,40 (kwaśny)

---