WYKŁAD Z CHEMII OGÓLNEJ I FIZYCZNEJ

Prezentacja na temat: "WYKŁAD Z CHEMII OGÓLNEJ I FIZYCZNEJ"— Zapis prezentacji:

1 WYKŁAD Z CHEMII OGÓLNEJ I FIZYCZNEJ
dr Sylwester A. Stępniak Katedra Chemii, SGGW Zakład Chemii Żywności Budynek nr 23, pok. 0100

2 PROGRAM WYKŁADÓW W_1. Chemia – nauka opisująca właściwości „Rzeczywistości” W_2. Przemiany jądrowe – reakcje jądrowe W_3. Konfiguracja elektronowa atomu. Układ okresowy pierwiastków. W_4. Wiązania chemiczne. Związki chemiczne. W_5. Teoria hybrydyzacji orbitali atomowych W_6. Teoria orbitali molekularnych W_7. Teoria pola ligandów W_8. Reakcje chemiczne. Równowaga reakcji chemicznej W_9. Dysocjacja jonowa. pH roztworów W_10. Elektrochemia: Ogniwa elektrochemiczne. Elektroliza W_11. Przewodnictwo jonowe W_12. Wielkości koligatywne W_13. Kinetyka reakcji chemicznych W_14. Termochemia. Prawo Hessa. Prawo Kirhchoffa. W_15. Spektroskopia. Chromatografia. Ekstrakcja

3 GALILEO GALILEI Galileusz (1564 – 1642)
"Eppur si mouve" - "A jednak się porusza" "Mierz - co wymierne, a co niewymierne uczyń wymiernym" Ludwig Eduard Boltzmann ( ) "Prawdziwa nauka zaczyna się wtedy, gdy można coś opisać na sposób matematyczny"

4 Czym zajmuje się chemia jako nauka?
CHEMIA JEST TO NAUKA, KTÓRA OPISUJE PEWNE WŁAŚCIWOŚCI MATERII („RZECZYWISTOŚCI”) Co rozumiemy pod określeniem „Rzeczywistość”? RZECZYWISTOŚĆ: {PIERWIASTKI, ZWIĄZKI CHEMICZNE, ENERGIA} E = m·c2 Czy „Rzeczywistość” jest zbiorem ciągłym?

5 ENERGIA W PRZYRODZIE JEST KWANTOWANA
Każdy element materii emituje lub absorbuje tylko ściśle określone, charakterystyczne dla niego kwanty (porcje) energii ε = h · ν ε = h · c/ ε = h · c · ν ν[Hz = s-1], λ [m], ν[m-1] h = 6,62·10-34 J·s, c = 3·108 m·s–1 Ogólny zasób energii w Przyrodzie jest stały Energia jest kwantowana Każdy element lub układ elementów dąży do tego, aby być w minimum energetycznym Jaka jest rola CHEMII w opisie „RZECZYWISTOŚCI”? ANALIZA CHEMICZNA BADANIE WŁAŚCIWOŚCI SUBSTANCJI KONTROLA I STEROWANIE PROCESAMI TECHNOLOGICZNYMI

6 Jakie znamy metody analizy chemicznej?
ANALIZA JAKOŚCIOWA ANALIZA ILOŚCIOWA ANALIZA STECHIOMETRYCZNA ANALIZA NIESTECHIOMETRYCZNA Ad I A. Analiza kationów Analiza anionów AAd II A. Analiza wagowa Analiza objętościowa: Redoksometria Kompleksometria Alkacymetria Argentometria

7 Objętość molowa substancji chemicznej (V)
Zadanie Ile moli rtęci znajduje się w 100 cm3 Hg w warunkach standardowych? dHg = 13,55 g/cm3. Rozwiązanie: MHg = 200,61 g/mol Dla substancji gazowych, o właściwościach gazu doskonałego: Gdy n = 1 => V = V R = 8,31 J/mol∙K W warunkach normalnych (p = 1013,25 hPa, T = 0oC = 273 K): W warunkach standardowych (p = 1013,25 hPa, T = 25oC = 298 K):

8 Jakie znamy chemiczne elementy „Rzeczywistości”?
Ad B. Metody elektrochemiczne: Potencjometria Konduktometria Elektroforeza kapilarna Polarografia Metody spektroskopowe: Spektroskopia emisyjna Spektroskopia absorpcyjna Metody chromatograficzne: - Chromatografia podziałowa - Chromatografia adsorpcyjna Inne: Refraktometria Nefelometria Wiskozymetria γ, UV, VIS, IR, NMR GC, TLC, HPLC Jakie znamy chemiczne elementy „Rzeczywistości”? {atomy, jony, cząsteczki, elektrony, rodniki, kwanty energii (h·ν)}

9 Podstawowe pojęcia i prawa chemiczne:
Mol Do określenia liczności elementów Rzeczywistości przyjęto, jako stan odniesienia: Liczba atomów C znajdująca się w 0,012 kg 12C, to mol. Masa molowa (M), to masa mola elementów materii . Liczba Avogadro (NA): Atomowa jednostka masy (u) Do określenia masy atomów przyjęto, jako stan odniesienia: Masa atomowa (m), to masa atomu wyrażona w atomowych jednostkach masy.

10 Pierwiastki chemiczne : { 1X, . . . ,109X }
Pierwiastek chemiczny : { ZA1X, ZA2X, , ZAiX } Izotop: {ZAX}, Nuklid : ZAX Izotopy: 11H, 12H, 13H Izobary: 13H, 23He Izotony: 47Be, 36Li Atomowa jednostka masy (u) Masa atomowa (M) Mol Liczba moli (n) Liczba Avogadro (NA) Jaka jest interpretacja fizyczna liczby Avogadro (NA)?

11 Metody oszacowania liczby Avogadro:
Metoda radiometryczna Metoda elektrochemiczna 1913 r – Milliken wyznaczył ładunek elektronu: qe = 1,6·10–19 [C] Nα = 1,16·1018 [g–1Ra·rok–1] Co w tych metodach zostało przyjęte za stan odniesienia? MC = 12 u mHe = 7,66·10-6g MHe = 4 [g/mol] Gdy z·m = M => I· t = F = 96 490 [C/mol]

12 Masy molowe pierwiastków
Masa molowa 12C jako stan odniesienia przy wyznaczaniu mas molowych pierwiastków MC = 12 g/mol Jak wyznaczono masę molową He (gaz szlachetny, nieaktywny chemicznie)? Prawo Avogadro: Gdy p = const. i T = const.:

13 Jakie znamy rodzaje izotopów?
Masa atomowa, masa czasteczkowa, Masa molowa pierwiastka (M): Mi - masa molowa nuklidu: xi - ułamek składu izotopowego: Procentowy skład izotopowy pierwiastka (i%): Jakie znamy rodzaje izotopów? Jakie pierwiastki , ze względu na ich skład izotopowy, występują na Ziemi ? Izotopy trwałe Izotopy promieniotwórcze: Występujące na Ziemi Syntezowane Pierwiastki o x1 = 1 Pierwiastki o x1, x2,…xi < 1 Pierwiastki o x1 = 0

14