1

(1)

Chemia

dr hab. Joanna Łojewska

Zakład Chemii Nieorganicznej

1669 r

(2)

Wykłady Chemia Ogólna i

Nieorganiczna

Organizacja kursu

WYKŁAD

Egzamin

Cwiczenia

Seminarium

1

2

3

Zal. (ECTS 1)

ZAJĘCIA

UZUPEŁNIAJĄCE

Zal.

Zal. (ECTS 9)

(3)

Wykłady z podstaw chemii

Materiały

1. L. Jones, P. Atkins, „Chemia Ogólna.

Cząasteczki, materia, reakcje”,

Wydawnictwo naukowe PWN, Warszawa

2004

2. A.Bielański "Chemia ogólna i nieorganiczna"

PWN

http://www.chemia.uj.edu.pl/~lojewska/ochrona1.htm

http://www.chemia.uj.edu.pl/zuochr/index.html

Kurs podstawowy - wykład

Zajęcia uzupełniające

http://www.chemia.uj.edu.pl/~lojewski/seminarium.htm

(4)

Chemia nieorganiczna - zw. kompleksowe Chemia nieorganiczna - metale i niemetale

Chemia nieorganiczna - oddziaływania cząsteczek Cząsteczki – wiązania

Cząsteczki wieloatomowe

Cząsteczki - orbitale cząsteczkowe Atomy - konfiguracja elektronowa Atom wodoru

Atomy - podstawy teorii kwantów Kinetyka

Elektrochemia - źródła energii Równowaga - obliczenia

Równowaga - roztwory elektrolitów Równowaga - podstawy

Termodynamika – przemiany fazowe Termodynamika – samorzutność reakcji Termodynamika - ciepło reakcji

Termodynamika- równania stanu gazu Stechiometria - roztwory

Stechiometria - podstawy

Stechiometria - pomiary w chemii Chemia jako nauka

Wykłady z

podstaw

chemii

Plan wykładów

Ję

zyk

chemii

Klasyczny opis materii i zjawis

k

Kwantowy opis materii i zjawis

k

Chemia materia

(5)

Chemia

Nauka

• o materii

• doświadczalna

• stosowana

metoda naukowa

(6)

1.

1. Metoda naukowa

Metoda naukowa

2.

2. Klasyfikacja materii

Klasyfikacja materii

3.

(7)

Metoda naukowa

„

Uczony powinien porządkować. Naukę

buduje się z faktów, tak jak dom z

cegieł; lecz nagromadzenie faktów

jeszcze nie jest nauką, podobnie jak

sterta kamieni nie jest domem…”

Poincar

é

1900 r I Mi

ę

dzynarodowy

kongres fizyk

(8)

Metoda naukowa

prawo

teoria/model

doświadczenie

hipoteza

obserwacja

doświadczenie

wnioski i przewidywania

(9)

Metoda naukowa

1.

1. Obserwacje

Obserwacje

–

doświadczenia

wstępne

--

jakościowe

--

ilościowe

2.

2. Hipotezy

Hipotezy

--

możliwe wyjaśnienia obserwacji

3.

3. Doświadczenia sprawdzające

Doświadczenia sprawdzające

--

zbieranie nowych informacji w celu

sprawdzenia hipotezy

(10)

Metoda naukowa

prawo

teoria/model

doświadczenie

hipoteza

obserwacja

doświadczenie

wnioski i przewidywania

(11)

Metoda naukowa

Teoria i model (dlaczego się dzieje?)

wyjaśnienie praw lub obserwacji, uporządkowany

układ postulatów w sposób całościowy

wyjaśniających

obserwacje

Prawo naturalne (co się dzieje?)

prawidłowość występująca w naturze

–

ta sama

obserwacja stosująca się do różnych układów,

podsumowanie

(12)

Metoda naukowa

prawo

teoria/model

doświadczenie

hipoteza

obserwacja

doświadczenie

wnioski i przewidywania

(13)

1.

1. Metoda naukowa

Metoda naukowa

2.

2. Klasyfikacja materii

Klasyfikacja materii

3.

(14)

Klasyfikacja materii

Stany skupienia:

Stały (solid):

rigid

-

fixed

volume

and

shape

Ciecz (

liquid

):

definite

volume

but

assumes

the

shape

of

its

container

Gazowy (

gaseous

):

no

fixed

volume

or

shape

-

-assumes

assumes

the

shape

of

its

container

(15)

Klasyfikacja materii

homogeniczne

związki

pierwiastki

heterogeniczne

atomy

elektrony

protony

neutrony

kwarki

substancje czyste

mieszaniny

jądra

materia

metody fizyczne metody fizyczne metody fizyczne metody fizyczne metody fizyczne metody fizyczne metody chemiczne metody chemiczne

(16)

Klasyfikacja materii

Metody rozdziału mieszanin:

Filtracja

Destylacja

Chromatografia

(17)

Klasyfikacja materii

Pierwiastki:

substancje, których nie

można rozłożyć w przemianie

chemicznej

Związki:

substancje o stałym

składzie, które można rozdzielić na

pierwiastki w przemianie chemicznej.

(18)

Klasyfikacja materii

Antoine Lavoisier ok. 1780 r

John Dalton 1808 r

Prawo zachowania masy

(19)

1.

1. Metoda naukowa

Metoda naukowa

2.

2. Klasyfikacja materii

Klasyfikacja materii

3.

(20)

Atomy

-

_-

dowody

_dowody

eksperymentalne

Promieniotwórczość naturalna

Promieniowanie α, β i γ

Pierwiastki promieniotwórcze

Promieniotwórczość naturalna

Promieniowanie

α, β

i

γ

Pierwiastki promieniotwórcze

Doświadczenia Marii Skłodowskiej

(1903, 1911 r. nagrody Nobla)

Piotra Curie

Henri

(21)

(22)

Atomy

-

dowody

eksperymentalne

Doświadczenie Thomsona (1898

-

1903)

Metal electrode Metal electrode (-) (+) (+) (-) Applied electric field

pole elektr.

metalowa

elektroda

metalowa

elektroda

bańka szklana - próżnia

Wnioski:

-atomy zawierają ujemnie naładowane cząstki

-naładowane cząstki mają zawsze stały

stosunek ładunku do masy

Wnioski:

-atomy zawierają ujemnie naładowane cząstki

-naładowane cząstki mają zawsze stały

(23)

Atom

–

_–

model

_model

Model atomu wg Thomsona

+

--

-+?

(24)

Doświadczenie

Rutheforda

1911 r

Geigera

Marsdena

Atomy

-

_-

dowody

_dowody

eksperymentalne

(25)

α

folia Au

ekran

Doświadczenie

Rutheforda

1911 r.

Atomy

-

_-

dowody

_dowody

eksperymentalne

Wnioski:

- materia nie jest ciągła

- wewnątrz atomów jądra o

masie większej niż elektrony

Wnioski:

- materia nie jest ciągła

- wewnątrz atomów jądra o

masie większej niż elektrony

(26)

Atom

–

_–

model

_model

Model atomu wg

Rutheforda

_Rutheforda

+

--

(27)

-Atom

Atom

–

_–

model

_model

Model atomu wg Bohra 1913 r.

+

(28)

-Atom

Atom

–

_–

model współczesny

_{model współczesny}

Teoria kwantów

–

Zasada nieoznaczoności

Heisenberga

–

Dualizm korpuskularno falowy

–

Równanie

Schroedingera

–

Funkcje falowe

protony

neutrony

elektrony

(29)

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

12 _C

Masa atomowa

(30)

Atom

-

_-

pomiar masy

_{pomiar masy}

atomowej

Spektrometr

masowy

(31)

Pomiar masy

atomowej/cząsteczkowej

intensywność sygnału

m/z

(32)

Izotopy

Jak interpretować wyniki?

- 3 izotopy neonu

- intensywność proporcjonalna do ilości

- położenie proporcjonalne do masy

Jak interpretować wyniki?

- 3 izotopy neonu

- intensywność proporcjonalna do ilości

- położenie proporcjonalne do masy

20 21 22

masa

sygn. detektora

dete

ktor

(33)

Masa atomowa

3

2

1

1 Nr izotopu

Nr izotopu

8.8

0.3

90.9

90.9 rozpowszechnienie, %

rozpowszechnienie, %

22

21

20

20 masa atomowa, a.j.m

masa atomowa, a.j.m

(34)

Masa atomowa

a.j.m.

100

3

2

1

1 M

%

M

p

M

p

M

p

=

⋅

+

⋅

+

⋅

Średnia ważona

a.j.m.

20.2

100

22

8.8

21

0.3

20

90.9 =

⋅

+

⋅

+

⋅

(35)

carbon

= 98.89%

12

12 _C

_C

1.11%

13

13 _C

_C

<0.01%

14

14 _C

_C

atomic

mass = 12.01

amu

Masa atomowa

(36)

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 Alkali meta ls 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}