CHEMIA*

Wykład 1. 28.09.2008

Wykrywanie kwasów i zasad.

Układ okresowy.

Pierwszy układ okresowy Mendelejewa.

Mendelejew wziął przy próbach klasyfikacji pierwiastków pod uwagę masy i właściwości pierwiastków. Rozpisał je w szereg a następnie te o zbliżonych właściwościach pisał w pionowych kolumnach. W ten sposób powstał pierwszy układ okresowy.

Poziome szeregi noszą nazwę okresów, pionowe kolumny nazywane są grupami. Pierwiastki należące do tej samej grupy mają analogiczną konfigurację zewnętrznych powłok elektronowych, wykazują wiele podobieństw we własnościach fizykochemicznych.

Wartościowość pierwiastków

Wartościowość to liczba wiązań, którą tworzy atom danego pierwiastka w cząsteczce związku chemicznego. Oznacza się ją liczbą rzymską. Tlen w związkach ma wartościowość II, wodór w związkach ma wartościowość I. Przy budowaniu wzoru sumarycznego można z reguły zastosować metodę krzyżową (należy pamiętać o skracaniu liczb, które mają wspólny podzielnik):

Jak zmienia się elektroujemność?

Grupa	I II III IV V VI VII
Określoność
1 2 3 4 5 6 7

zmniejszenie się elektroujemności

wzrost elektroujemności

Forma długa bierze pod uwagę kolejność zapełniania orbit elektronami.

Materia:

• wszystko co nas otacza

• badania zmysłami i aparaturą

• mieszanina różnych materii.

Substancja:

• materia

• określone właściwości chemiczne i fizyczne

• określone wzory chemiczne

• podział na:

• proste

• zbudowane z atomów 1 pierwiastka

• złożone

• związki chemiczne zbudowane z atomów 2 pierwiastków.

Pierwiastek:

• zbiór atomów

• ta sama liczba protonów w jądrze atomowym.

Atom:

• najmniejsza ilość pierwiastka

• mikrostruktura elektrycznie obojętna

• dodatnio naładowane jądro otoczone eletronomi.

Budowa atomu:

Proton - ciężka cząstka elementarna, o dodatnim ładunku elektrycznym i masie 1,6726*10^-27kg; składnik jądra atomowego.

Elektron - trwała cząstka elementarna o ujemnym ładunku elektrycznym 1,602*10^-19C i masie spoczynkowej 9,109*10^-31kg, jeden z podstawowych składników atomu, które krążą wokół jądra wytwarzając wokół chmurę elektronową.

Neutron - ciężka, elektrycznie obojętna cząstka elementarna o masie 1,6748*10^-27kg; składnik jądra atomowego; swobodny - nietrwały, rozpada się na proton z emisją negatonu i antyneutrina.

Jądro atomowe - centralna część atomu skupiająca całą jego masę, złożone z nukleonów powiązanych siłami, stanowi układ nietrwały ulegający rozpadowi promieniotwórczemu;

                                                                                                                   

Liczba atomowa to liczba protonów w jądrze atomowym.

Liczba masowa to liczba nukleonów, czyli suma protonów i neutronów w jądrze atomowym.

Izotopy - atomy tego samego pierwiastka o różnej liczbie masowej, np.





                                                                                                                   

Izotony - atomy różnych pierwiastków o takiej samej liczbie neutronów, lecz różnej liczbie masowej, np.

Izobary - atomy różnych pierwiastków o tej samej liczbie masowej, np.

Atomowa jednostka masy:

• u (unit),

• dalton (d)

• jednostka węglowa,

to 1/12 masy obojętnego atomu nuklidu węgla ¹²C.

1 u = 1,66 * 10^-24g = 1,66 * 10^-27kg

Cząsteczka:

• najmniejsza ilość substancji prostej lub złożonej

• posiada właściwości tej substancji.

Masa atomowa to liczba wskazująca, ile razy masa atomu danego pierwiastka jest większa od atomowej jednostki masy (u).

Masa cząsteczkowa to liczba wskazująca, ile razy masa cząsteczki danej substancji jest większa od atomowej jednostki masy (u).

Masę cząsteczkową obliczamy, sumując masy atomowe atomów danej cząsteczki.

Mol to:

• jednostka liczności materii

• ilość substancji zawierająca taką samą liczbę cząstek jaka jest w masie nuklidu.

Masa molowa to :

• masa mola atomów

• lub innych cząsteczek

• wyrażona w gramach.

Prawo Lavoisiera i Łomonosowa

Prawo zachowania masy.

• Masa substratów równa jest masie produktów reakcji.

Prawo zachowania energii Janle

• Energia w układzie jest stała.

Prawo prostych stosunków objętościowych Gay - Lussaca

• Objętości reagujących gazów i gazowych produktów reakcji, odmierzone w tych samych warunkach fizycznych, pozostają do siebie w stosunku niewielkich liczb całkowitych.

Prawo Avogadra

• Jednakowe objętości różnych gazów w tych samych warunkach temeratury i ciśnienia zawierają tę samą liczbę cząsteczek.

Warunki normalne T= 273^oK , 0^oC, ciśnienie = 1013hPA wynosi 22,4 dm³

Równanie stanu gazu doskonałego

PV = n RT

n

n = M

Cząstki elementarne

• najmniejsze cząstki z których zbudowane są atomy wszystkich pierwiastków. Jedne cząstki wchodzą w skład atomu inne powstają w trakcie oddziaływania atomu i przemian w nich.

Najważniejsze cząstki elementarne:

₀

• elektron ₁ e posiada jednostkowy ładunek elektryczny

₁

• proton ₁ p masa 1836 razy większa od masy elektronu jednostkowy ładunek dodatni

₀

• neutron ₁ n masa równa sumie mas protonu i elektronu, nie posiada ładunku

• proton + elektron = neutron

Antycząstki

0

• pozyton (elektron) 1e masa równa się masie elektronu, ładunek jednostkowy dodatni

₁

• antyproton _-1p masa równa się masie protonu, ładunek jednostkowy ujemny

₁

• antyneutron ₀ n różni się od neutronu zwrotem wektora momentu obrotowego i magnetycznego

• mezony masy 200 - 300 mas elektronu.

Modele budowy atomu

Rutherford - planetarny model atomu

Nils Bohr - model atomu

Wymiary energii kwantami

E = h * v

h = 6,625 * 10^-34

Stała Plancka

J * s E2 - E1 = h * v

v - częstotliwość drgań

Dualizm korpuskularno - falowy de Brogue

Planck

E = h * v

Einstein

E = mc²

Liczby kwantowe

• opisują stan energetyczny

• położenie elektronów w atomie.

Są one wynikiem rozwiązania równania Trynigöra. Jest to równanie różniczkowe, jego rozwiązaniem nie są liczby lecz funkcje. Absolutna wartość funkcji falowej (psi)Ψ2 = 0 przedstawia prawdopodobieństwo występowania elektronów w przestrzeni otaczającej jądro.

Ψ2 = 0 określa kształt orbitalu ( kontur orbitalu).

Elektron zajmuje odpowiedni orbital elektronowy - przestrzeń nie orbitę czyli tor.

Wielkości związane z energią i innymi stanami kwantowymi elektronów oznacza się liczbami kwantowymi.

Główna liczba kwantowa n określa stan energetyczny elektronów w atomie wynikający z odległości elektronu od jądra.

Przyjmuje ona wartości liczb naturalnych:

n = 1, 2, 3, 4, .... ∞

Główna liczba kwantowa decyduje o rozmiarach orbitalu (wielkości), poboczna liczba kwantowa l przyjmuje wartości n -1 liczb całkowitych od 0 do liczby o 1 mniejszej od wartości głównej liczby kwantowej (0 do n-1). Jej wartość określa kształt orbitalu s p d f.

Magnetyczna liczba kwantowa przyjmuje wartości wszystkich liczb całkowitych łącznie z 0 w zakresie od -l do +l

Magnetyczna spinowa liczba kwantowa dotyczy własnego momentu pędu elektronu i posiada
tylko wartość






Zakaz Pauliego

• mówi , że w jednym atomie dwa elektrony muszą różnić się wartością przynajmniej jednej liczby kwantowej (np. w jednym poziomie orbitalnym muszą mieć przeciwną orientację spinu).
  

Reguła Hunda mówi, że:

• liczba niesparowanych elektronów w danej podpowłoce powinna być możliwie jak największa

1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4f = 3d < 4p

1

W1*

---