Wyklad 1 Chemia jako nauka

(1)

Chemia

Dr hab. Joanna Łojewska

Zakład Chemii Nieorganicznej

1669 r

(2)

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

_ł

ady z podstaw

_{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

(3)

Chemia

Nauka

• o materii

• doświadczalna

• stosowana

metoda naukowa

(4)

Metoda naukowa

Klasyfikacja materii

Atomy

–

modele i dowody eksperymentalne

–

(5)

Metoda naukowa

1.

1. Obserwacje

Obserwacje

–

do

ś

wiadczenia wst

ę

pne

--

jako

ś

ciowe

--

ilo

ś

ciowe

2.

2. Hipotezy

Hipotezy

--

mo

ż

liwe wyja

ś

nienia obserwacji

3.

3. Do

Do

ś

wiadczenia sprawdzaj

ą

ce

--

zbieranie nowych informacji w celu

sprawdzenia hipotezy

(6)

Metoda naukowa

Teoria i model (dlaczego si

ę

dzieje?)

wyja

ś

nienie praw lub obserwacji,

uporz

ą

dkowany uk

ł

ad postulat

ó

w w spos

ó

b

ca

ł

o

ś

ciowy

wyja

ś

niaj

ą

cych

obserwacje

Prawo naturalne (co si

ę

dzieje?)

prawid

ł

owo

ść

wyst

ę

puj

ą

ca w naturze

–

ta sama

obserwacja stosuj

ą

ca si

ę

do r

ó

ż

nych uk

ł

ad

ó

w,

podsumowanie

(7)

Metoda naukowa

prawo teoria/model doświadczenie hipoteza

obserwacja

wnioski i przewidywania doświadczenie

(8)

Klasyfikacja materii

Stany skupienia:

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

volume

volume andand shapeshape

Ciecz (Ciecz (liquidliquid): ): definitedefinite

volume

volume but but assumesassumes thethe shape

shape ofof itsits containercontainer

Gazowy (Gazowy (gaseousgaseous): ): no no

fixed

fixed volumevolume oror shapeshape - -assumes

assumes thethe shapeshape ofof itsits container

(9)

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

(10)

Klasyfikacja Materii

Metody rozdzia

ł

u mieszanin:

Filtracja

Destylacja

Chromatografia

(11)

Klasyfikacja materii

Pierwiastki:

substancje, kt

ó

rych nie

mo

ż

na roz

ł

o

ż

y

ć

w przemianie

chemicznej

Zwi

ązki:

ą

zki:

substancje o sta

ł

ym sk

ł

adzie,

kt

ó

re mo

ż

na rozdzieli

ć

na pierwiastki w

przemianie chemicznej.

(12)

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

Atomy

-

dowody

eksperymentalne

Do

ś

wiadczenie Thomsona (1898

-

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

Wnioski:

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

(13)

Atom

–

_–

model

_model

Model atomu wg Thomsona

+ -- -+

(14)

Atomy

-

_-

dowody

_dowody

eksperymentalne

Radioaktywność

Radioaktywno

ść

Do

ś

wiadczenie Marii Sk

ł

odowskiej

(1903, 1911 r. nagrody Nobla)

(15)

Do

ś

wiadczenie

Rutheforda

1911 r.

Atomy

-

_-

dowody

_dowody

eksperymentalne

(16)

α

folia Au ekran

Do

ś

wiadczenie

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

(17)

Atom

–

_–

model

_model

Model atomu wg

Rutheforda

+ --

(18)

-+ --

-Atom

Atom

–

_–

model wsp

_{model wsp}

ó

_ó

ł

_ł

czesny

_czesny

Teoria kwant

ó

w

–

Zasada nieoznaczono

ś

ci

Heisenberga

–

Dualizm korpuskularno falowy

–

R

ó

wnanie

Schroedingera

–

Funkcje falowe

protony protony neutrony neutrony elektrony elektrony

(19)

Atom

-

_-

pomiar masy

_{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

(20)

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

12 _C

Masa atomowa

(21)

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.

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

(22)

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

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

(23)

Carbon

=

98.89%

1212

_C

1.11%

1313

_C

<0.01%

1414

_C

atomic

mass = 12.01

amu

Masa atomowa

(24)

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}

Wyklad 1 Chemia jako nauka

Chemia

Chemia

Wyk

Wyk

ł

ł

ady z podstaw

ady z podstaw

chemii

chemii

Chemia

Chemia

Nauka

Nauka

• o materii

• doświadczalna

• stosowana

metoda naukowa





Metoda naukowa

Metoda naukowa





Klasyfikacja materii

Klasyfikacja materii





Atomy

Atomy

–

–

modele i dowody eksperymentalne

modele i dowody eksperymentalne

–

Metoda naukowa

Metoda naukowa

1.

1.

Obserwacje

Obserwacje

–

–

do

do

ś

ś

wiadczenia wst

wiadczenia wst

ę

ę

pne

pne

--

jako

jako

ś

ś

ciowe

ciowe

--

ilo

ilo

ś

ś

ciowe

ciowe

2.

2.

Hipotezy

Hipotezy

--

mo

mo

ż

ż

liwe wyja

liwe wyja

ś

_ł

_{ady z podstaw}