Wielcy rewolucjoniści nauki Alchemicy Robert Boyle Antoine Laurent de Lavoisier Joseph Louis Proust John Dalton Dmitrij Iwanowicz Mendelejew

Rys historyczny rozwoju chemii Empedokles z Akragas – teoria budowy materii zakładała odziaływanie ze sobą 4-ch żywiołów: Woda: mokra i zimna Powietrze: mokre i gorące Ogień: suchy i gorący Ziemia: sucha i zimna Georg Ernest Stahl (XVII w.) – koncepcja flogistonu: Składnikiem substancji palnej jest nieokreślona „materia ognia” – flogiston Im większa zawartość flogistony, tym substancja jest bardziej łatwopalna

Rys historyczny rozwoju chemii Alchemicy w trakcie poszukiwania „kamienia filozoficznego” umożliwiającego przemianę ołowiu w złoto oraz eliksiru nieśmiertelności dokonali szeregu odkryć: Udoskonalenie metod wyodrębniania i oczyszczania substancji Ustalili, że Hg jest metalem Opracowano zastosowania gipsu do opatrunków usztywniających Otrzymali kwasy (octowy – CH3COOH, , azotowy(V) – HNO3 , chlorowodorowy – HCl , fosforu, siarczanu(VI) amonu (NH4)2SO4, wody królewskiej – mieszaniny kwasów HCl i HNO3 w stosunku objętościowym 1 : 3

Robert Boyle (XVII w.) Podstawowymi elementami budowy materii są niepodzielne cząstki – atomy Wprowadzenie rozróżnienia mieszanina a związek chemiczny Prawo Boyle`a – Mariotte`a Ciśnienie (p) określonej ilości gazu doskonałego w określonej temperaturze jest odwrotnie proporcjonalne do jego objętości (V) wzrost ciśnienia  zmniejszenie objętości zmniejszenie ciśnienia – wzrost objętości  

Antoine de Lavoisier (XVIII w.) Spalanie – to reakcja chemiczna substancji z jednym ze składników powietrza – tlenem (tlen został odkryty w 1772r. przez Carla Wilhelma Scheele`go) Udowodnił, że produkt spalania siarki ma większą masę niż masa użytej siarki (obalenie koncepcję flogistonu – masa produktu spalania musi być mniejsza od masy substratu o masę „materii ognia”) Pionier stechiometrii i autor (niezależnie od Michaiła Łomonosowa) prawa zachowania masy

Prawo zachowania masy Dla każdej reakcji chemicznej masa wszystkich substratów jest równa masa wszystkich produktów, czyli taka sama masa substancji występuje przed i po przemianie chemicznej: Ag + I2  AgI2 108g + 254g = 362g CaCO3  CaO + CO2 100g = 56g + 44g Ca(OH)2 + H2SO4  CaSO4 + 2H2O 74g + 98g  136g + 36g

Joseph Louis Proust (XVIII/XIX w.) Sformułował prawo stosunków stałych (prawo stałości składu chemicznego) Pierwiastki tworzą związki chemiczne łączą się ze sobą w stałych stosunkach masowych (wagowych) mSO2 = 32u + 2 ∙ 16u = 64u mS : mO = 32u : 32u = 1 : 1 mSO3 = 32u + 3 ∙ 16u = 80u mS : mO = 32u : 48u = 2 : 3

Joseph Louis Proust (XVIII/XIX w.) Obliczenie procentowego udziału mas pierwiastków w związku chemicznym Przykład CaSO4 mCaSO4 = 40u + 32u + 4 ∙ 16u = 136u %Ca %O %S      

Przykłady zastosowania Zadanie: Ustal wzór rzeczywisty tlenku chromu (CraOb) jeżeli stosunek masy Cr do masy O wynosi 13 : 6 Rozwiązanie: Stosunek mas jest ilorazem wynikający z przedzielenia mas Cr i O przez określoną wartość x, ponadto należy założyć, że masa związku wynosi 100u 13 ∙ x + 6 ∙ x = 100u; 19 x = 100u; x = 5,263u Cr2O3  

Przykłady zastosowania Zadanie: Ustal wzór rzeczywisty kwasu siarkowego HxSyOz , jeżeli procentowy udział mas pierwiastków wynosi: H – 1,12%; S – 35,96%; O – 62,92% Rozwiązanie: należy przyjąć, że masa cząsteczkowa tego związku wynosi 100u, stąd masy pierwiastków w cząsteczce wynoszą odpowiednio: mH = 1,12u; mS = 35,96u; mO = 62,92u H2S2O7  

John Dalton (XIX w.) Atomistyczna hipoteza budowy materii Materia składa się z atomów – niepodzielnych cząsteczek Współcześnie: atomy wszystkich pierwiastków zbudowane są elementarnych cząstek: protonów (p+), neutronów (n0), elektronów (e-) Atomy danego pierwiastka mają taką samą masę, promień i wykazują takie same właściwości Współcześnie: pierwiastki występują w odmianach – izotopach różniących się masą atomową (liczbą neutronów w jądrze atomowym: np. 12C i 14C

John Dalton (XIX w.) Atomy pierwiastków łączą się w cząsteczki związków chemicznych w stałych i określonych proporcjach Współcześnie – znane są związki niestechiometryczne (bertolidy) Atomy nie powstają, nie ulegają zniszczeniu i nie ulegają przemianom Współcześnie – atomy mogą ulegać rozpadowi i przemianom jądrowym (α, β+, β-)

John Dalton (XIX w.) Prawo stosunków wielokrotnych dot. pierwiastków, które tworzą ze sobą co najmniej dwa różne związki chemiczne Dla danej masy jednego pierwiastka, masy drugiego pierwiastka w tych związkach chemicznych pozostają do siebie w stosunku liczb naturalnych Przykład: (na 28g azotu w danym związku) N2O – 16gO 2NO – 32gO N2O3 – 48gO 2NO2 – 64gO N2O5 – 80gO 1 2 3 4 5

Dimitrij Mendelejew (XIX /p. XX w.) Prawo okresowości Właściwości fizyczne i chemiczne pierwiastków uszeregowanych wg. wzrastających mas atomowych powtarzają się okresowo Opublikował układ okresowy pierwiastków – tablica Mendelejewa Sformułowane prawo okresowości dowodziło istnienia nieznanych jeszcze pierwiastków, których właściwości przewidział Mendelejew

Współczesny układ okresowy pierwiastków chemicznych Budowa oparta jest o liczbę atomową pierwiastka i konfigurację elektronową atomów Kolumny (pionowe) – grupy od 1 do 18 Obejmują atomy pierwiastków o identycznej konfiguracji elektronowej powłok/i walencyjnej Gr. 1 – 1elektron, gr. 2 – 2 elektrony, grupy od 3 do 12 odpowiednio od 3 do 12 elektronów, grupy od 13 do 18 – liczba elektronów walencyjnych jest równa wartości drugiej cyfry numeru grupy) Szeregi poziome: od 1 do 7 – okresy, nr okresów wskazują liczbę powłok elektronowych w okresach znajdują się pierwiastki o tej samej liczbie powłok elektronowych

Budowa atomu a układ okresowy