CHEMIA OGÓLNA dla geologów Repetytorium 1: Podstawowe pojęcia Fe2O3 MnO2 CaCO3 Dr hab. Monika Fabiańska Wydział Nauk o Ziemi Uniwersytetu Śląskiego

gdy z dokładności pomiaru wynika: JEDNOSTKI I MIARY 1. Cyfry znaczące w pomiarze Pytanie 1: Jaka jest różnica pomiędzy następującymi liczbami? 1 1,0 1,00 1,000 Wartość: 1,563598230145289... z Twojego kalkulatora NIC NIE ZNACZY gdy z dokładności pomiaru wynika: 1,56 Dygresja o rozwoju nauk i zaniku granic pomiędzy poszczególnymi dziedzinami od lat 80-tych 20w. Różnica polega na dokładności ! Należy zawsze podawać tylko tyle miejsc po przecinku jaka jest naprawdę dokładność pomiaru. W matematyce mamy do czynienia z wartościami DOKŁADNYMI Nauki empiryczne operują wartościami PRZYBLIŻONYMI. Wykład 2 Repetytorium

1 karat waży 0,2 g (definicja 1 karata) JEDNOSTKI I MIARY 1. Cyfry znaczące w pomiarze – cd. Wartości dokładne pochodzą z definicji np.: 1 karat waży 0,2 g (definicja 1 karata) a wartości przybliżone z pomiaru, np.: ten diament waży 0,2 g (dane z ważenia) Wykład 2 Repetytorium

POWINIEN ZNAĆ POZIOM ISTOTNOŚCI JEDNOSTKI I MIARY 1. Cyfry znaczące w pomiarze – problem pomiaru Wartości pochodzące z pomiaru: mają pewien poziom niepewności, są obciążone błędami. EKSPERYMENTATOR POWINIEN ZNAĆ POZIOM ISTOTNOŚCI SWOJEGO POMIARU. 18,0 czy 18,1? Ale nie 18,13791! Wykład 2 Repetytorium

JEDNOSTKI I MIARY 1. Cyfry znaczące w pomiarze – jak zaokrąglić? ZASADA 1 – Jeśli pierwsza z odrzucanych cyfr to 4 lub mniej niż 4 to skreślamy wszystkie, np. 1,535 1,5 ZASADA 2 – Jeśli pierwsza z odrzucanych cyfr to 5 lub więcej niż 5 ostatnią znaczącą cyfrę zaokrąglamy dodając do niej 1 , np. 1,556 1,6 ZASADA 3 – Przy dzieleniu, czy mnożeniu ilość znaczących cyfr musi być taka sama jak w najdokła- dniejszej liczbie, np. 2,503 x 3 = 7,509 Wykład 2 Repetytorium

JEDNOSTKI I MIARY Zadanie 1 Podaj prawidłowy wynik działania, zakładając, że liczby pochodzą z pomiaru. 890,12 32,535 x 0,0004 +1,2 = 0,356048 = 33,735 = 0,36 = 33,7 Wykład 2 Repetytorium

m3, dm3 (l) cm3 (ml) oC JEDNOSTKI I MIARY Układ SI Nazwa Jednostka Wzorzec 1 kg Układ SI Nazwa Jednostka Wielkość fizyczna metr m długość kilogram kg masa sekunda s czas amper A natężenie prądu elektrycznego kelwin K temperatura kandela cd natężenie światła, światłość mol liczność materii m3, dm3 (l) cm3 (ml) wikipedia oC Wykład 2 Repetytorium

cm3 mg mg JEDNOSTKI I MIARY Nazwa Symbol Mnożnik Nazwa mnożnika giga G 1 000 000 000 = 109 miliard mega M 1 000 000 = 106 milion kilo k 1 000 = 103 tysiąc hekto h 100 = 102 sto deka da 10 = 101 dziesięć 1 = 100 jeden decy d 0,1 = 10-1 jedna dziesiąta centy c 0,01 = 10-2 jedna setna mili m 0,001 = 10-3 jedna tysięczna mikro µ 0,000 001 = 10-6 jedna milionowa nano n 0,000 000 001 = 10-9 jedna miliardowa piko p 0,000 000 000 001 = 10-12 jedna bilionowa femto f 0,000 000 000 000 001 = 10-15 jedna biliardowa cm3 mg mg Wykład 2 Repetytorium

Której substancji użyto w nadmiarze ? Ten okropny MOL Do reakcji użyto:  100 g CH3COOH  i  100 g NaOH.   Której substancji użyto w nadmiarze ? A czy był nadmiar ??? Wykład 2 Repetytorium

Ten okropny MOL NIE ! Czy jest do pary ? Wykład 2 Repetytorium

MOL i inne jednostki liczności TUZIN CZERWONYCH RÓŻ =12 Para jaskółek = 2 Mendel = 15 sztuk Kopa = 60 sztuk Gros = 144 sztuki Mol ~ 6,02214179 · 1023 Fot. M. Fabiańska atomów, cząsteczek, wiązań, elektronów, jonów, fotonów... . stała Avogadro jest liczbą nieskończoną! Wykład 2 Repetytorium

MOL Definicja 1 mola 1 mol to liczność materii układu zawie-rającego liczbę indywiduów chemicz-nych (atomów, jonów, cząsteczek itp) równą liczbie atomów zawartych w 12 g węgla izotopu 12C. Założenia: węgiel w stanie niezwiązanym chemicznie, atomy węgla nie są wzbudzone. 1 mol ~ stała Avogadro = 6,02214179 · 1023 Avogadro rozsądnie przyjął taką liczność, by odpowiadająca jej porcja substancji miała masę (liczbowo) równą masie cząsteczkowej lub atomowej. Wykład 2 Repetytorium

Zadanie 2 JEDNOSTKI I MIARY = 21,077496265 · 1023 cząsteczek NH3 Oblicz, ile cząsteczek jest w 3,5 mola NH3. Ile atomów wodoru jest w 1,6 molach wody? 1 mol = 6,02214179 · 1023 cząsteczek NH3. 1 mol = 6,02214179 · 1023 cząsteczek H2O. 3,5 mola = 3,5· 6,02214179 · 1023 1,6 mola = 1,6· 6,02214179· 1023 = 9,635426864 · 1023 cząsteczek H2O = 21,077496265 · 1023 cząsteczek NH3 1 cząsteczka H2O zawiera 2 atomy wodoru 9,635426864 · 1023 cząsteczek H2O zawiera 2 x 9,635426864 · 1023 atomów H = 19,270853728 · 1023 atomów H Dygresja o rozwoju nauk i zaniku granic pomiędzy poszczególnymi dziedzinami od lat 80-tych 20w. Wykład 2 Repetytorium

1650 g MASA MOLOWA 1 mol atomów węgla 12C ma masę 12,00 g Mol atomów ma określoną masę! Tuzin jaj ma określoną masę! Na przykład: 1 mol atomów węgla 12C ma masę 12,00 g 1 mol atomów wapnia ma masę 40,08 g 1 mol atomów uranu ma masę 238,03 g Na przykład: Tuzin jaj kurzych waży 0,78 kg Tuzin jaj strusich waży 19,8 kg Tuzin jaj przepiórki waży 120 g 10 g Masa molowa to masa 1 mola Jednostka: kg/mol, g/mol 1650 g 65 g Wykład 2 Repetytorium

Zadanie 3 MASA MOLOWA 1 mol FeS2 = 56 g + 2 x 32 g = 120 g Oblicz, masę molową pirytu FeS2. Dane: 1 mol Fe – 56 g 1 mol S – 32 g 1 mol FeS2 = 56 g + 2 x 32 g = 120 g Wykład 2 Repetytorium

jest NADMIAR 33,3 g NaOH w środowisku reakcji !!! Ten okropny MOL Do reakcji użyto:  100 g CH3COOH  i  100 g NaOH.   Której substancji użyto w nadmiarze ? Zadanie 4 CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O 1 cząsteczka 1 cząsteczka 1 mol 1 mol 1 mol CH3COOH = 60 g Dane: 1 mol C – 12 g 1 mol O – 16 g 1 mol H – 1 g 1 mol Na – 23 g 1 mol NaOH = 40 g Skoro wystarczy 66,7 g NaOH jest NADMIAR 33,3 g NaOH w środowisku reakcji !!! 60 g CH3COOH reaguje z 40 g NaOH 100 g CH3COOH reaguje z x g NaOH x = 66,7 g NaOH Wykład 2 Repetytorium

Przykład: WZGLĘDNA MASA ATOMOWA Względna masa atomowa Aw określa ile razy masa atomu pierwiastka jest większa od 1/12 masy atomowej jądra atomu węgla 126C. Przykład: Masa atomowa sodu wynosi 22,99, czyli masa atomu sodu jest 22,99 razy większa od 1/12 masy atomowej jądra atomu węgla 126C. Wykład 2 Repetytorium

NaI CaII BaII NIII BaSO4 CaF2 HF H2SO4 NaCl NH3 HCl Przykłady: WARTOŚCIOWOŚĆ Wartościowość to liczba, która podaje ile atomów wodoru może przyłączyć (lub zastąpić) atom danego pierwiastka w cząsteczce związku chemicznego. Przykłady: BaSO4 CaF2 HF H2SO4 NaCl NH3 Jaka jest wartościowość sodu (Na)? NaI Sód zastępuje 1 atom wodoru, więc jego wartościowość wynosi I HCl CaII BaII NIII Wykład 2 Repetytorium

UWAGA !!! WARTOŚCIOWOŚCI POSZCZEGÓLNYCH PIERWIASTKÓW TRZEBA UCZYĆ SIĘ NA PAMIĘĆ! (choć prawdą jest, że można odczytać ją z układu okresowego) Wykład 2 Repetytorium

STOPIEŃ UTLENIENIA Zasady ustalania stopni utleniania: a) pierwiastki w stanie wolnym - 0, b) suma stopni utleniania wszystkich atomów, wchodzących w skład związku chemicznego, wynosi 0, a wchodzących w skład jonu jest równa ładunkowi tego jonu, c) tlen w większości związków ma stopień utleniania -2, wyjątki stanowią nadtlenki, ponadtlenki oraz związki z fluorem, d) fluor zawsze -1, e) wodór w większości związków +1, wyjątek: niektóre wodorki, np. litowców i berylowców, f) litowce zawsze stopień +1, berylowce +2, g) metale zazwyczaj mają dodatnie stopnie utlenienia, h) stopień utleniania niemetalu wchodzącego w skład reszty kwasowej, jest taki sam jak stopień utleniania tego niemetalu w odpowiednim kwasie. Stopień utlenienia pierwiastka to liczba pobranych lub oddanych przez jego atom elektronów, przy założeniu, że wszystkie wiązania w cząsteczce związku są jonowe . Wykład 2 Repetytorium

STOPIEŃ UTLENIENIA - przykłady Jaki jest stopień utlenienia sodu (Na) i chloru (Cl)? -1 +1 NaCl Sód jest litowcem; wszystkie litowce mają stopień utlenienia = +1 Suma wszystkich stopni utlenienia w cząsteczce = 0 Czyli stopień utlenienia chloru musi = -1

STOPIEŃ UTLENIENIA - przykłady Oblicz stopnie utlenienia wszystkich pierwiastków w cząsteczce siarczanu (VI) baru -2 +2 BaSO4 Bar jest berylowcem; wszystkie berylowce mają stopień utlenienia = +2 Suma wszystkich stopni utlenienia w cząsteczce = 0 Stopień utlenienia tlenu = - 2 Stopień utlenienia siarki liczymy następująco: - 2 . 4+ 2 = -6 czyli siarka musi być na +6.

STOPIEŃ UTLENIENIA - przykłady Oblicz stopnie utlenienia wszystkich pierwiastków w cząsteczce azotanu (V) magnezu +2 -2 Mg(NO3)2 Magnez jest berylowcem; wszystkie berylowce mają stopień utlenienia = +2 Suma wszystkich stopni utlenienia w cząsteczce = 0 Stopień utlenienia tlenu = - 2 Stopień utlenienia azotu obliczamy następująco: - 2 . 6+ 2 = -10 , czyli azot musi być na +5

STOPIEŃ UTLENIENIA - przykłady Oblicz stopnie utlenienia wszystkich pierwiastków w cząsteczce azotanu (V) magnezu +1 -2 KMnO4 Potas jest litowcem; wszystkie litowce mają stopień utlenienia = +1 Suma wszystkich stopni utlenienia w cząsteczce = 0 Stopień utlenienia tlenu = - 2 Stopień utlenienia manganu: -2 . 8 + 1 = -7, czyli Mn jest na +7 stopniu utlenienia.