Wykłady z podstaw chemii

Transkrypt

1 Chemia dr hab. Joanna Łojewska Zakład Chemii Nieorganicznej 1669 r Odkrycie fosforu przez Henninga Branda Wykłady z podstaw chemii Lista wykładów STECHIOMETRIA GAZY TERMOCHEMIA TERMODYNAMIKA RÓWNOWAGA CHEMICZNA RÓWNOWAGA CHEMICZNA roztwory ELEKTROCHEMIA KINETYKA ATOM, CZĄTECZKA CHEMIA NIEORGANICZNA Razem liczba godzin 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 metoda naukowa o materii doświadczalna stosowana Metoda naukowa Klasyfikacja materii Atomy modele i dowody eksperymentalne własności masa atomowa

3 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 Poincaré 1900 r I Międzynarodowy kongres fizyków 1. Metoda naukowa 1. Obserwacje doświadczenia wstępne 2. jakościowe ilościowe 2. Hipotezy 3. możliwe wyjaśnienia obserwacji 3. Doświadczenia sprawdzające zbieranie nowych informacji w celu sprawdzenia hipotezy

4 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 obserwacji Metoda naukowa obserwacja hipoteza doświadczenie teoria/model prawo wnioski i przewidywania doświadczenie

5 Metoda naukowa Klasyfikacja materii Atomy modele i dowody eksperymentalne własności masa atomowa Klasyfikacja materii Stany skupienia: Stały (solid): rigid fixed volume and shape Ciecz (liquid( liquid): definite volume but assumes the shape of its container Gazowy (gaseous( gaseous): no fixed volume or shape assumes the shape of its container

6 Klasyfikacja materii materia mieszaniny homogeniczne metody fizyczne metody fizyczne substancje czyste heterogeniczne metody fizyczne pierwiastki metody chemiczne związki atomy jądra elektrony protony kwarki neutrony kwarki Klasyfikacja Materii Metody rozdziału mieszanin: Filtracja Destylacja Chromatografia

7 Klasyfikacja materii Związki: substancje o stałym składzie, które można rozdzielić na pierwiastki w przemianie chemicznej. Pierwiastki: substancje, których nie można rozłożyć w przemianie chemicznej Klasyfikacja materii Antoine Lavoisier ok r Prawo zachowania masy John Dalton 1808 r Teoria atomowa

8 Metoda naukowa Klasyfikacja materii Atomy modele i dowody eksperymentalne własności masa atomowa Atomy dowody eksperymentalne Doświadczenia Marii Skłodowskiej (1903, 1911 r. nagrody Nobla) Piotra Curie Henri Becquerela Promieniotwórczość naturalna Promieniowanie α, β i γ Pierwiastki promieniotwórcze

9 Atomy dowody eksperymentalne Doświadczenie Thomsona ( ) 1903) Applied pole electric elektr. field (+) () metalowa elektroda Metal electrode () bańka szklana próżnia Wnioski: atomy zawierają ujemnie naładowane cząstki naładowane cząstki mają zawsze stały stosunek ładunku do masy (+) metalowa Metal elektroda electrode

10 Atom model Model atomu wg Thomsona + +? Atomy dowody eksperymentalne Doświadczenie Rutheforda 1911 r Geigera Marsdena

11 Atomy dowody eksperymentalne Doświadczenie Rutheforda 1911 r. α folia Au Wnioski: materia nie jest ciągła wewnątrz atomów jądra o masie większej niż elektrony ekran Atom model Model atomu wg Rutheforda +

12 Atom model Model atomu wg Bohra 1913 r. + Atom model współczesny Teoria kwantów Zasada nieoznaczoności Heisenberga Dualizm korpuskularno falowy Równanie Schroedingera Funkcje falowe protony neutrony elektrony

13 Masa atomowa definicja 1 a.j.m.= 1/12 m 12 C Atom pomiar masy atomowej Spektrometr masowy

14 Pomiar masy atomowej/cząsteczkowej intensywność sygnału m/z Izotopy Wyniki pomiarów masy neonu Jak interpretować wyniki? 3 izotopy neonu intensywność proporcjonalna do ilości położenie proporcjonalne do masy detektor sygn. detektora masa

15 Masa atomowa Wyniki pomiarów masy neonu Nr izotopu 1 masa atomowa, a.j.m 20 rozpowszechnienie, % Masa atomowa Wyniki pomiarów masy neonu Średnia ważona p M + p2 M 100% M M + p = a.j.m = 20.2 a.j.m.

16 Masa atomowa przykład carbon = 98.89% 12 C 1.11% 13 C <0.01% 14 C atomic mass = amu Pierwiastki 02_29 Alkaline 1 earth metals 1A Noble gases Halogens 18 8A 1 H A 3A 4A 5A 6A 7A 2 He 3 Li 4 Be 5 B 6 C 7 N 8 O 9 F 10 Ne 11 Na 12 Mg Transition metals 13 Al 14 Si 15 P 16 S 17 Cl 18 Ar Alkali metals 19 K 37 Rb 20 Ca 38 Sr 21 Sc 39 Y 22 Ti 40 Zr 23 V 41 Nb 24 Cr 42 Mo 25 Mn 43 Tc 26 Fe 44 Ru 27 Co 45 Rh 28 Ni 46 Pd 29 Cu 47 Ag 30 Zn 48 Cd 31 Ga 49 In 32 Ge 50 Sn 33 As 51 Sb 34 Se 52 Te 35 Br 53 I 36 Kr 54 Xe 55 Cs 56 Ba 57 La* 72 Hf 73 Ta 74 W 75 Re 76 Os 77 Ir 78 Pt 79 Au 80 Hg 81 Tl 82 Pb 83 Bi 84 Po 85 At 86 Rn 87 Fr 88 Ra Ac Unq 105 Unp 106 Unh 107 Uns 108 Uno 109 Une 110 Uun 111 Uuu *Lanthanides 58 Ce 59 Pr 60 Nd 61 Pm 62 Sm 63 Eu 64 Gd 65 Tb 66 Dy 67 Ho 68 Er 69 Tm 70 Yb 71 Lu Actinides 90 Th 91 Pa 92 U 93 Np 94 Pu 95 Am 96 Cm 97 Bk 98 Cf 99 Es 100 Fm 101 Md 102 No 103 Lr