plik


ÿþPODSTAWY CHEMII IN{YNIERIA BIOMEDYCZNA WykBad 1 PODSTAWY CHEMII WykBadowca Dr hab. in|. Marta Radecka A-0, III p. 304, tel (12) (617) 25-26 E-mail: radecka@uci.agh.edu.pl Strona www: http://galaxy.uci.agh.edu.pl/~radecka/ In|ynieria Biomedyczna, I rok 2006-12-13 2 Plan Zaliczenie i egzamin& Troch historii z chemii Podstawowe prawa Zwizki chemii nieorganicznej UkBad jednostek In|ynieria Biomedyczna, I rok 2006-12-13 3 PODSTAWY CHEMII Do czego sBu| wykBady i jak si zdaje egzamin ? Program wykBadów i laboratorium odpowiada dokBadnie zawarto[ci egzaminu, a to, co jest w podrcznikach niekoniecznie Egzamin jest pisemny " |eby do niego przystpi, trzeba zaliczy laboratorium " ka|dy ma prawo zdawa egzamin trzykrotnie In|ynieria Biomedyczna, I rok 2006-12-13 4 Chemia jest nauk przyrodnicz Definicja: chemia jest nauk, która zajmuje si skBadem, struktur i wBa[ciwo[ciami substancji oraz reakcjami, w których jedna substancja zmienia si w inn Zasady nowoczesnej chemii: poszukiwanie prawidBowo[ci w zachowaniu si ró|nych substancji poszukiwanie modeli, które tBumacz obserwacje modele powinny tBumaczy zachowanie innych substancji i je[li to mo|liwe obejmowa relacje ilo[ciowe modele powinno da si weryfikowa do[wiadczalnie In|ynieria Biomedyczna, I rok 2006-12-13 5 Pocztki chemii (troch historii) Demokryt z Abdery (ok. 460  ok. 370p.n.e) Natur widziaB jako  CigBy ruch maBych, materialnych, niepodzielnych i wiecznych czstek, które nazwaB atomami (od 'atomos -niepodzielny'). Alchemicy Wierzyli w idee, |e tanie metale mo|na przeprowadzi w zBoto Odkryli wiele pierwiastków oraz wiedzieli jak produkowa kwasy mineralne R.Boyle Pierwszy  chemik , który przeprowadzaB ilo[ciowe eksperymenty (opisaB ilo[ciowo zachowanie gazów) Eksperymentalnie zdefiniowaB substancje jako powstajce z elementów, które nie mog by rozBo|one na 2 lub wicej prostszych In|ynieria Biomedyczna, I rok 2006-12-13 6 Materia jest zbudowana z atomów (2) John Dalton (1803): materia skBada si z niepodzielnych i niezniszczalnych atomów; wszystkie atomy jednego pierwiastka s identyczne; atomy ró|nych pierwiastków maj ró|ne masy i wBa[ciwo[ci chemiczne; (1766 - 1844) atomy nie mog zosta stworzone lub zniszczone. Je[li zwizek ulega rozkBadowi, atomy pozostaj niezmienione. In|ynieria Biomedyczna, I rok 2006-12-13 7 Atom jest podzielny PrzestrzeD zajta przez elektrony Porozmawiamy o atomie jeszcze! 10-10 m Masa Aadunek proton 1.66·10-24g +e neutron 1.66·10-24g 0 elektron 9.11·10-29g -e In|ynieria Biomedyczna, I rok 2006-12-13 8 Identyczno[ atomów Atomy tego samego pierwiastka maj tak sam liczb protonów w jdrze; Je[li ró|ni si liczb neutronów, to mamy do czynienia z izotopami tego samego pierwiastka; Je[li suma Badunków elektrycznych protonów w jdrze i elektronów  na zewntrz jest ró|na od zera, to mamy do czynienia z jonami pochodzcymi od danego pierwiastka; Ka|dy pierwiastek ma przyporzdkowany odpowiedni 1-2 literowy symbol, zwizany z jego BaciDsk nazw In|ynieria Biomedyczna, I rok 2006-12-13 9 Pierwiastki i ich izotopy Liczba masowa A (protony + neutrony) X Liczba atomowa Z (protony) Liczba neutronów= A  Z Izotopy: takie samo Z, ró|ne A proton neutron PrzykBad: Wodór ma 3 izotopy 1 2 3 H, H, H, 1 1 1 In|ynieria Biomedyczna, I rok 2006-12-13 10 Jak okre[li mas atomów ? Spektrometria (spektrografia) masowa pozwala okre[li wzldn mas atomów i czsteczek [J.J.Thompson (1907)] Jednostka masy atomowej (umowna!) : 12 1/12 masy izotopu = 1 j.m.a. [u] C 6 1 j.m.a. [u] = 1, 6605" 10-24 g 1 g = 6,02214 " 1023 u In|ynieria Biomedyczna, I rok 2006-12-13 11 Jak okre[li ilo[ substancji (1) ? Umownie: 1 mol danej substancji zawiera dokBadnie tyle samo czstek, ile zawiera 12 gramów izotopu wgla 12C 1 atom wgla 12C ma mas 12,000 u 1 mol wgla 12C ma mas 12,000 g 1 mol wgla bdcy mieszanin izotopów 12C, 13 C i 14C ma mas 12,011 g Masa mola (w gramach!) danej substancji nosi nazw masy molowej In|ynieria Biomedyczna, I rok 2006-12-13 12 Jak okre[li ilo[ substancji (2)? Mole dwóch ró|nych substancji ró|ni si mas, cho zawieraj tyle samo atomów (czsteczek) Masa 1 atomu Al = 26,982 u, jest on zatem 2,2485 razy ci|szy ni| 1 atom 12C. Taka sama jest zatem proporcja mas molowych: 12 g ·2,2485 = 26,892 g 12 Je[li podzielimy mas molow C przez mas 1 atomu (w gramach), to otrzymamy liczb atomów w 1 molu (tak samo dla dowolnej substancji !!!) 12,000 g = 6,0221367 Å"1023 H" 6,02Å"1023 = NA 1,6605Å"10-24 g In|ynieria Biomedyczna, I rok 2006-12-13 13 Jak okre[li ilo[ substancji ? (3) Liczba NA nosi nazw liczby Avogadro Mo|emy zatem - posBugujc si pojciem mola - Batwo dokonywa konwersji mas na liczb atomów i czsteczek i odwrotnie: Liczba Avogadro NA Masa molowa Masa Liczba Liczba atomów substancji moli (czsteczek) Skala Skala makroskopowa atomowa In|ynieria Biomedyczna, I rok 2006-12-13 14 Jak okre[li ilo[ substancji ? (4) Hipoteza Avogadro: W jednakowych objto[ciach gazów znajduj si jednakowe ilo[ci czsteczek p Å"V p Å"V = n Å" R Å"T; n = R Å"T n - liczba moli gazu, V - objto[ gazu, p - ci[nienie gazu (1,013·105 Pa), R - staBa gazowa (8,314 J·mol-1 ·K-1), T - temperatura (298 K) Objto[ 1 mola gazu w warunkach normalnych wynosi 22,414 dm3 (l) In|ynieria Biomedyczna, I rok 2006-12-13 15 Pierwiastki i zwizki chemiczne Pierwiastek skBada si z atomów tego samego rodzaju (tj. majcych tak sam ilo[ protonów w jdrze) Zwizek chemiczny skBada si z ró|nego rodzaju atomów poBczonych ze sob wizaniami chemicznymi Mieszanina skBada si z pierwiastków lub zwizków chemicznych, które nie s poBczone pomidzy sob wizaniami chemicznymi In|ynieria Biomedyczna, I rok 2006-12-13 16 UkBadanie równaD chemicznych - podstawowe prawa PRAWO ZACHOWANIA MASY: reakcja substraty ¯# ¯#¯#’! produkty masa substratów = masa produktów Antoine Lavoisier, 1785 Antoine Lavoisier (1743 - 1791) PRAWO STOSUNKÓW STAAYCH: SkBad chemiczny danej substancji (wzajemny stosunek liczby atomów = wzajemny stosunek liczby moli) jest zawsze taki sam, niezale|nie od sposobu jej otrzymania Joseph-Louis Proust (1754 - 1826) In|ynieria Biomedyczna, I rok 2006-12-13 17 Zasady uzgadniania równaD reakcji chemicznych Zapis reakcji chemicznej ma charakter równania Musi by speBnione prawo zachowania masy, to znaczy, |e po obu stronach reakcji musi by taka sama liczba atomów ka|dego rodzaju Musi by speBnione prawo staBo[ci skBadu (prawo stosunków staBych), to znaczy, |e ka|dy zwizek chemiczny bdzie mie zawsze taki sam wzór, niezale|nie od sposobu, w jaki zostaB utworzony Je|eli w równaniu reakcji wystpuj jony, to sumaryczny Badunek elektryczny jonów po prawej stronie równania musi by taki sam jak po lewej In|ynieria Biomedyczna, I rok 2006-12-13 18 Sposób zapisywania wzorów chemicznych Badunek jonu liczba masowa A Xm(+) liczba atomów Z n liczba atomowa w czsteczce zwizku Wzór chemiczny substancji jest zawsze taki sam. W ka|dej czsteczce wody na 1 atom tlenu przypadaj 2 atomy wodoru (H2O). W ka|dym molu wody na NA atomów tlenu przypada 2· NA atomów wodoru. Wzór czsteczki i skBad mola nie zale|y od sposobu otrzymywania. In|ynieria Biomedyczna, I rok 2006-12-13 19 PodziaB zwizków nieorganicznych (1) Zwizki pierwiastków z tlenem Tlenki metali - MenOm, np. MgO, Fe2O3, WO3 .... Tlenki niemetali - XnOm, np. CO, CO2, SO3, P4O10 PoBczenie z fluorem OF2 (fluorek tlenu) Wodorotlenki metali - skBadaj si z metalu i grup wodorotlenowych OH (wodne roztwory wodorotlenków = zasady) Wzór ogólny wodorotlenków Me(OH)m, np. NaOH, Ca(OH)2, Al(OH)3, Fe(OH)3 Kwasy - zwizki niemetali z wodorem lub z tlenem i wodorem - skBadaj si z wodoru i reszty kwasowej (zBo|onej z niemetalu lub niemetalu i tlenu) Wzór ogólny kwasów beztlenowych - HnX, np. HCl, HF, H2S, Wzór ogólny kwasów tlenowych - HnXmOy, np. HNO3, H3PO4, H2SO4, H3PO4 In|ynieria Biomedyczna, I rok 2006-12-13 20 PodziaB zwizków nieorganicznych (2) Sole - grupa zwizków nieorganicznych pochodzcych od kwasów i zasad: Sole kwasów beztlenowych: NaCl, CaF2, K2S, .... Sole kwasów tlenowych: Na2SO4, KNO3, Ca3(PO4)2.... Sole obojtne: Na2CO3, K3PO4, AlCl3 .... Wodorosole: NaHCO3, K2HPO4, KH2PO4 ..... Wodorotlenosole: Al(OH)Cl2, Al(OH)2Cl ..... In|ynieria Biomedyczna, I rok 2006-12-13 21 Otrzymywanie tlenków Reakcja metali i niemetali z tlenem: 4Al + 3O2 ¯# ¯#’! Al2O3 S + O2 ¯# ¯#’! SO2 Reakcja wymiany: Fe2O3 + 2Al ¯# Al2O3 + Fe ¯#’! RozkBad soli, kwasów, wodorotlenków: CaCO3 ¯# ¯#’!CaO + CO2 H2CO3 ¯# H2O + CO2 ¯#’! 2Fe(OH)3 ¯# Fe2O3 + 3H2O ¯#’! In|ynieria Biomedyczna, I rok 2006-12-13 22 Otrzymywanie kwasów i wodorotlenków reakcja niemetalu z wodorem : H2 + Cl2 ’! 2HCl reakcja tlenku metalu z wod : SO3 + H2O ’! H2SO4 reakcja kwasu z sol : Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 ’! 3CaSO4 + 2H3PO4 reakcja metalu z wod : 1 Na + H2O ’! NaOH + H2 ‘! 2 reakcja tlenku metalu z wod : CaO + H2O ’! Ca(OH)2 reakcja soli z wodorotlenkiem : FeCl3 + 3NaOH ’! Fe(OH)3 “! +3NaCl In|ynieria Biomedyczna, I rok 2006-12-13 23 Otrzymywanie soli (niektóre reakcje) metal + niemetal: 3 Fe + Cl2 ’! FeCl3 2 metal + kwas : Zn + H2SO4 ’! ZnSO4 + H2 ‘! wodorotlenek + kwas : NaOH + HCl ’! NaCl + H2O tlenek metalu + tlenek niemetalu : CaO + SO3 ’! CaSO4 tlenek metalu + kwas : MgO + 2HCl ’! MgCl2 + H2O reakcja wymiany: Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 ’! 3CaSO4 + 2H3PO4 FeCl3 + 3NaOH ’! 3NaCl + Fe(OH)3 “! In|ynieria Biomedyczna, I rok 2006-12-13 24 Jednostki miar w ukBadzie SI UkBad SI (franc. Système International d'Unités) - Midzynarodowy UkBad Jednostek Miar Wielko[ Symbol Jednostka Masa m kg (g) DBugo[ l m (powierzchnia S [m2], objto[ V [m3]) Czas t s Prd elektryczny I A Temperatura T K Ilo[ materii n mol Nat|enie [wiatBa Iv cd In|ynieria Biomedyczna, I rok 2006-12-13 25 Inne jednostki (pochodne) Energia J kg m2s-2 Czsto[ Hz s-1 SiBa N kg m s-2 Ci[nienie Pa kg m-1 s-2 Aadunek elektryczny C A s Pojemno[ elektryczna F A2 s4 kg-1 m-2 PotencjaB elektryczny V kg m2 s-3 A-1 Opór elektryczny © kg m2 s-3 A-2 In|ynieria Biomedyczna, I rok 2006-12-13 26 Przedrostki wielokrotno[ci jednostek mniejsze m - mili 10-3=0,001 µ - mikro 10-6 n - nano 10-9 p - piko 10-12 f - femto 10-15 wiksze k - kilo 103=1000 M - mega 106 G - giga 109 T - tera 1012 In|ynieria Biomedyczna, I rok 2006-12-13 27 Temperatura-przeliczanie Rodzaje skali Fahrenheita Rankina (absolutna w oparciu o oF) Celsiusa Temperatura wrzenia wody Kelvina (absolutna w oparciu o oC) Temperatura C = 100/180 * (F - 32) pokojowa F = (180/100)*C + 32 K = C + 273.15 Temperatura - 40 oF = - 40 oC krzepnicia wody In|ynieria Biomedyczna, I rok 2006-12-13 28

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
IB wyk1 11
Sql ib
Wyklad03 ISiE IB
IB cw09
wyk1
wyk1 d
IB P 1 CHEM LAB CW7 Kinetyka
Ekon Mat Wyk1 2015
mt en ib stacj
IB literatura
ib?zy?nych w9
IB I KRYSTYNKA
IB wyk11
ib
IB wyk3

więcej podobnych podstron