Print_Wyklad 1 Chemia jako nauka

(1)

Chemia

Dr hab. Joanna Łojewska Zakład Chemii Nieorganicznej

1669 r

Odkrycie fosforu przez Henninga Branda

4 TERMODYNAMIKA 60 Razem 12 CHEMIA NIEORGANICZNA 20 ATOM, CZĄTECZKA 2 KINETYKA 3 ELEKTROCHEMIA 6 RÓWNOWAGA CHEMICZNA - roztwory 3 RÓWNOWAGA CHEMICZNA 2 TERMOCHEMIA 3 GAZY 5 STECHIOMETRIA liczba godzin Lista wykładów

Wyk

ł

ady z podstaw

chemii

Podręczniki

L. Jones, P. Atkins, „Chemia Ogólna. Cżasteczki, materia, reakcje”, Wydawnictwo naukowe PWN, Warszawa 2004

A.Bielański "Chemia ogólna i nieorganiczna" PWN

(2)

Chemia

Nauka

• o materii • doświadczalna • stosowana metoda naukowa

Metoda naukowaMetoda naukowa

Klasyfikacja materiiKlasyfikacja materii

AtomyAtomy

–

– modele i dowody eksperymentalnemodele i dowody eksperymentalne

–

(3)

Metoda naukowa

1.

1. Obserwacje Obserwacje –– dodośświadczenia wstwiadczenia wstęępnepne

-- jakojakośścioweciowe

-- iloilośścioweciowe

2.

2. HipotezyHipotezy

-- momożżliwe wyjaliwe wyjaśśnienia obserwacjinienia obserwacji

3.

3. DoDośświadczenia sprawdzajwiadczenia sprawdzająącece

-- zbieranie nowych informacji w celuzbieranie nowych informacji w celu

sprawdzenia hipotezy

Metoda naukowa

Teoria i model (dlaczego si

Teoria i model (dlaczego sięę dzieje?)dzieje?)

wyjawyjaśśnienie praw lub obserwacji, nienie praw lub obserwacji,

uporz

uporząądkowany ukdkowany ukłład postulatad postulatóów w sposw w sposóób b ca

całłoośściowy ciowy wyjawyjaśśniajniająącychcychobserwacjeobserwacje

Prawo naturalne (co si

Prawo naturalne (co sięę dzieje?)dzieje?)

prawidprawidłłowoowośćść wystwystęępujpująąca w naturze ca w naturze ––ta sama ta sama

obserwacja stosuj

obserwacja stosująąca sica sięędo rdo róóżżnych uknych ukłładadóów, w, podsumowanie

(4)

Metoda naukowa

prawo teoria/model doświadczenie hipoteza obserwacja wnioski i przewidywania doświadczenie

Klasyfikacja materii

Stany skupienia: Stany skupienia:

StaStałły (solid): y (solid): rigidrigid--fixedfixed

volume

volumeandandshapeshape

Ciecz (Ciecz (liquidliquid): ): definitedefinite

volume

volumebut assumesbut assumesthethe shape

shapeofofitsitscontainercontainer

Gazowy (Gazowy (gaseousgaseous): ): no no

fixed

fixedvolumevolumeororshapeshape- -assumes

assumesthetheshapeshapeofofitsits container

(5)

Klasyfikacja materii

homogeniczne związki pierwiastki heterogeniczne atomy elektrony protony neutrony kwarki kwarki substancje czyste mieszaniny jądra materia metody fizyczne metody fizyczne metody fizyczne metody chemiczne

Klasyfikacja Materii

Metody rozdzia

Metody rozdziałłu mieszanin:u mieszanin:

FiltracjaFiltracja DestylacjaDestylacja ChromatografiaChromatografia

(6)

Klasyfikacja materii

Pierwiastki:

Pierwiastki: substancje, ktsubstancje, któórych nie rych nie

mo

możżna rozna rozłłoożżyyćć w przemianie w przemianie

chemicznej

Zwi

Zwiąązki:zki: substancje o stasubstancje o stałłym skym skłładzie, adzie,

kt

któóre more możżna rozdzielina rozdzielićć na pierwiastki w na pierwiastki w

przemianie chemicznej. przemianie chemicznej. Metal electrode Metal electrode (-) (+) (+) (-) Applied electric field

Atomy

-

dowody

eksperymentalne

Do

Dośświadczenie Thomsona (1898wiadczenie Thomsona (1898--1903)1903)

pole elektr.

metalowa elektroda

metalowa elektroda bańka szklana - próżnia

Wnioski:

-atomy zawierają ujemnie naładowane cząstki -naładowane cząstki mają zawsze stały stosunek ładunku do masy

(7)

Atom

–

model

Model atomu wg Thomsona

+ -- -+

Atomy

-

dowody

eksperymentalne

Radioaktywno

Radioaktywnośćść

Do

Dośświadczenie Marii Skwiadczenie Marii Skłłodowskiej (1903, odowskiej (1903, 1911 r. nagrody Nobla)

(8)

Do

Dośświadczenie wiadczenie RuthefordaRutheforda1911 r.1911 r.

Atomy

-

dowody

eksperymentalne

α

folia Au ekran

Do

Dośświadczenie wiadczenie RuthefordaRutheforda 1911 r.1911 r.

Atomy

-

dowody

eksperymentalne

Wnioski:

- materia nie jest ciągła - wewnątrz atomów jądra o masie większej niż elektrony

(9)

Atom

–

model

Model atomu wg

Model atomu wg RuthefordaRutheforda

+ -- -+ --

-Atom

Atom

–

model wsp

ó

ł

czesny

Teoria kwantTeoria kwantóóww

–

– Zasada nieoznaczonoZasada nieoznaczonośści ci HeisenbergaHeisenberga –

– Dualizm korpuskularno falowyDualizm korpuskularno falowy

–

– RRóównanie wnanie SchroedingeraSchroedingera

–

– Funkcje faloweFunkcje falowe

protonyprotony neutronyneutrony elektronyelektrony

(10)

Atom

-

pomiar masy

atomowej

03_34 Slits Sample Positive ions Electron beam Heating device to vaporize sample Ion-accelerating electric field Accelerated ion beam Magnetic field Detector plate

Least massive ions

Most massive ions Spektrometr masowy

1 a.j.m.= 1/12 m

12

_C

Masa atomowa

definicja

(11)

Izotopy

8.8 8.8 0.3 0.3 90.9 90.9 rozpowszechnienie, % rozpowszechnienie, % 22 22 21 21 20 20 masa atomowa, a.j.m. masa atomowa, a.j.m.

Jak interpretować wyniki?

- 3 izotopy neonu

- intensywność proporcjonalna do ilości - położenie proporcjonalne do masy

20 21 22 masa sy gn . de tekto ra dete ktor

Wyniki pomiarów masy neonu

Masa atomowa

a.j.m. 100 3 3 2 2 1 1 _M % M p M p M p ⋅ + ⋅ + ⋅ ₌ Średnia ważona 3 3 2 2 1 1 Nr izotopu Nr izotopu 8.8 8.8 0.3 0.3 90.9 90.9 rozpowszechnienie, % rozpowszechnienie, % 22 22 21 21 20 20 masa atomowa, a.j.m masa atomowa, a.j.m

a.j.m. 20.2 100 22 8.8 21 0.3 20 90.9⋅ + ⋅ + ⋅ ₌

(12)

Carbon Carbon == 98.89% 98.89% 1212_C_C 1.11% 1.11% 1313_C_C <0.01% <0.01% 1414_C_C atomic

atomicmass = 12.01 mass = 12.01 amuamu

Masa atomowa

przykład

Pierwiastki

0 2 _ 2 9 1 H 3 L i 1 1 N a 1 9 K 3 7 R b 5 5 C s 8 7 F r 4 B e 1 2 M g 2 0 C a 3 8 S r 5 6 B a 8 8 R a 2 1 S c 3 9 Y 5 7 L a * 8 9 A c† 2 2 T i 4 0 Z r 7 2 H f 1 0 4 U n q 2 3 V 4 1 N b 7 3 T a 1 0 5 U n p 2 4 C r 4 2 M o 7 4 W 1 0 6 U n h 2 5 M n 4 3 T c 7 5 R e 1 0 7 U n s 2 6 F e 4 4 R u 7 6 O s 1 0 8 U n o 2 7 C o 4 5 R h 7 7 Ir 1 0 9 U n e U u n1 1 0 U u u1 1 1 2 8 N i 4 6 P d 7 8 P t 2 9 C u 4 7 A g 7 9 A u 3 0 Z n 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 4 8 C d 8 0 H g 3 1 G a 4 9 In 8 1 T l 5 B 1 3 A l 3 2 G e 5 0 S n 8 2 P b 6 C 1 4 S i 3 3 A s 5 1 S b 8 3 B i 7 N 1 5 P 3 4 S e 5 2 T e 8 4 P o 8 O 1 6 S 9 F 1 7 C l 3 5 B r 5 3 I 8 5 A t 1 0 N e 1 8 A r 3 6 K r 5 4 X e 8 6 R n 2 H e 5 8 C e 9 0 T h 5 9 P r 9 1 P a 6 0 N d 9 2 U 6 1 P m 9 3 N p 6 2 S m 9 4 P u 6 3 E u 9 5 A m 6 4 G d 9 6 C m 6 5 T b 9 7 B k 6 6 D y 9 8 C f 6 7 H o 9 9 E s 6 8 E r 1 0 0 F m 6 9 T m 1 0 1 M d 7 0 Y b 1 0 2 N o 7 1 L u 1 0 3 L r 1 A 2 A T ra n s itio n m e ta ls 3 A 4 A 5 A 6 A 7 A 8 A 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 Al ka li m et als A lk a lin e e a rth m e ta ls H a lo g e n s N o b le g a s e s *L a n th a n id e s † A c tin id e s