chemia pdr.pdf

CHEMIA

Skryptdlaliceumogólnokształcącego

Michu ®

Wrocław2005

wersja1.4

Created by Neevia Document Converter trial version http://www.neevia.com

SPISTREŚCI

ICHEMIAOGÓLNA

1. Budowaatomu:

a) składistrukturaatomu,

b) konfiguracjaelektronowa,promocje

elektronowe,blokienergetyczne,reguła

Hunda,teoriawzbudzenia,

c) elektroujemność,związekbudowyatomuz

układemokresowym,teoriaoktetu,

d) typywiązańchemicznych,

e) hybrydyzacja,

f) VSEPR

2. Podstawychemii:

a) podstawowepojęcia,

b) stechiometria,

c) termochemia,

d) statykaikinetykareakcjichemicznych

3. Układydyspersyjne

a) ogólnacharakterystykaipodziałukładów

dyspersyjnych,

b) roztwory,

c) teoriekwasówizasad,

d) ilościowyopiswłaściwościroztworów:

stopieńistaładysocjacji,

praworozcieńczeńOstwalda,

iloczynjonowywody,

pHipOH,

iloczynrozpuszczalności,

e) reakcjezachodzącewroztworach:

miareczkowaniealkacymetryczne,

amfoteryczność,

zobojętnianieihydroliza,

wskaźniki,

roztworybuforowe,

związkikompleksowe,

f) koloidy

4. Elektrochemia

a) stopnieutlenieniapierwiastków

b) reakcjeredoxwujęciuelektronowym,

c) najwaŜniejszeutleniaczeireduktory,

d) związkichromuimanganujakoutleniacze,

e) szeregaktywnościmetali,

f) półogniwa,

g) ogniwagalwaniczne,

h) energetykareakcjiredox,

i) korozjametaliimetodyjejzwalczania,

j) elektroliza.

IICHEMIAZWIĄZKÓWNIEORGANICZNYCH

1. Systematykazwiązkównieorganicznych:

a) tlenki,

b) wodorki,

c) wodorotlenki,

d) kwasy,

e) sole.

2. Litowce,

3. Berylowce,

4. Borowce,

5. Węglowce,

6. Azotowce,

7. Tlenowce,

8. Fluorowce,

9. Miedź,

10. Srebro,

11. Cynk,

12. Chrom,

13. Mangan,

14. śelazo.

IIICHEMIAZWIĄZKÓWORGANICZNYCH

1. Wprowadzenie:

a) skład,

b) teoriastrukturalna,

c) konstytucjaikonfiguracja,

d) izomeriaihomologia,

e) efektyelektronowe,

f) grupyfunkcyjne,

g) barwyzwiązków,

h) typyimechanizmyreakcji,

2. Węglowodory:

a) podział,

b) alkanyimetan,

c) cykloalkany,

d) węglowodorynienasycone,

alkenyieten,

alkinyietin,

e) areny,benzenijegohomologi,

3. Jednofunkcyjnepochodnewęglowodorów:

a) wstęp,

b) fluorowcopochodnewęglowodorów:

fluorowcoalkeny,

fluorowcoalkiny,

fluorowcoareny,

Created by Neevia Document Converter trial version http://www.neevia.com

fluorowcoalkany,

c) alkoholeifenole:

nasycone,

polihydroksylowe,

nienasycone,

fenoleifenol,

d) etery,

e) związkikarbonylowe:

aldehydy,

ketony,

f) kwasykarboksylowe:

nasycone,

nienasycone,

aromatyczne,

tłuszczowe,

dikarboksylowe,

halogenkikwasowe,

bezwodnikikwasowe,

g) estryitłuszcze,

h) związkiazotowe:

aminy,

amidy,

nitryleiizonitryle,

nitrozwiązki,

i) związkisiarkowe:

tiole,

sulfidy,

kwasysulfonowe,

j) aromatycznezwiązkiheterocykliczne,

4. Wielofunkcyjnepochodnewęglowodorów:

a) wstęp,

b) hydroksykwasyiketokwasy,

c) węglowodany:

monosacharydy,

oligosacharydy,

polisacharydy,

d) aminokwasy,peptydy,białka,

e) kwasynukleinowe

f) witaminy.

Created by Neevia Document Converter trial version http://www.neevia.com

CHEMIAOGÓLNA

BUDOWAATOMU

SKŁADISTRUKTURAATOMU

Baząchemiijakonaukioprzemianachmateriijestwiedzaojejbudowie.Zachodzącewprzyrodzie

zjawiskanajlepiejtłumaczydziśteoriaatomistyczna.OpierasięonanazałoŜeniu,iŜmateriazbudowanajestz

mikroskopijnych,niewidocznychgołymokiemcząstek,zwanychatomami.Poziomatomuprzyjmowanoprzez

długiczaszakrespodzielnościmaterii–zgodnieztymzałoŜeniemkaŜdeciałomoŜnadzielićtakdługo,aŜ

dojdziesiędocząstkijuŜdalejniepodzielnej.Współcześniewiemy,iŜbudowaatomuniejestjednorodna,lecz

wyróŜnićmoŜnawnimelementyskładowe,dalejzresztątakŜepodzielne.Niezaprzeczatojednakdoniosłości

teoriiatomistycznejanijejznaczeniu,przeciwnie–stanowiraczejjejuzupełnienie.

Istniejewielemodelibudowyatomu.NiektóreznichmająjuŜznaczeniewyłączniehistoryczne,niektóre

zaśsąwciąŜpoprawianeidoskonalone.JednymzpierwszychnowoŜytnychbyłtzw.modelrodzynkowy,

wprowadzonyprzezJosephaThomsonaw1906r.AutorzałoŜył,iŜatomskładasięzfragmentównaładowanych

ładunkiemelektrostatycznymujemnym(elektronów),któreznajdująsięwdodatnionaładowanymośrodku–

niczymrodzynkiwcieście.Całośćatomubyładziękitemuelektrycznieobojętna.Choćzaletąbyłozaznaczenie

istnieniaładunkówdodatnichiujemnychwewnątrzatomu,tocięŜkowyobrazićsobiedlaczegonieprzyciągną

sięoneiniewyrównająpotencjałówdozera.

Niedługopóźniej–w1911r.–ErnestRutherfordprzeprowadziłdoświadczenieobalającemodel

Thomsona.Polegałoononabombardowaniunaładowanymicząstkamifoliimetalowej.Na„królika

doświadczalnego”Rutherfordwybrałzłoto,gdyŜmoŜnajewalcowaćnabardzocienkiepłytki.Opracowując

wyniki,stwierdziłon,iŜwiększośćcząstekprzeszłaprzezzłotąfoliębezzmianykierunku,niewielkaczęść

uległazakrzywieniu,anawetodbiciuwstronęprzeciwną.Wynikałostąd,iŜatomyniesą„pełne”,jakto

zakładałThomson,leczmająwewnątrzbardzoduŜowolnegomiejsca.WtensposóbThomsonodkryłistnienie

tworuzwanegojądrematomowym.

ZwynikówbadańThomsonakorzystamydodziś,tłumaczączpowodzeniemszeregzjawiskfizycznychi

chemicznych.Przyjmujemy,iŜatomskładasięzdodatnionaładowanegojądraorazzotaczającejjechmury

elektronowej.Wskładjądrawchodząprotonyineutrony,określanewspólnąnazwą:nukleony,zaśchmurę

tworząujemnienaładowaneelektrony.ZestawienienajwaŜniejszychcechtychcząstekprzedstawiaponiŜsza

tabela.

Nazwa Symbol Masaspoczynkowa Ładunek Trwałość

elektron e 9,109 . 10 31 kg≈0u 1,602 . 10 19 C=e trwały

proton p + 1,673 . 10 27 kg≈1u +1,602 . 10 19 C=+e trwały

neutron n 0 1,675 . 10 27 kg≈1u 0 T 1/2 =930s,n 0 >p + +e + 0 0 ΰ e

Zbióratomówposiadającychtęsamąliczbęprotonówwjądrzenazywamypierwiastkiem.Przyzapisie

pierwiastkapodajemynajczęściejnajwaŜniejszeinformacjedotyczącejegoskładuilościowegozgodnieze

schematem: A Z X.Ztoliczbaatomowa(porządkowa)–jestonarównaliczbieprotonówwjądrze,atymsamym

ładunkowijądraorazliczbieelektronówotaczającychjądro.ZkoleiAtoliczbamasowa,równaliczbie

nukleonówtworzącychjądro.Określenie‘liczbamasowa’bierzesięstąd,iŜ,jakłatwozauwaŜyć,nukleonysą

ok.1836razycięŜszeniŜelektron,dlategowjądrzeskupiasięponad99%masyatomu.

ZnającwielkościAiZmoŜemyokreślićwielewłasnościjądra.Zakładając,Ŝemaonokształtkulisty,

moŜemyjegopromieńwyrazićjakor j =r 0 .3 √A,gdzier 0 =1,23 . 10 15 m.LiczbaneutronówwjądrzejestróŜnicą

całkowitejliczbynukleonówiliczbyprotonów,czyliA–Z.Masajądrajestmniejszaodsumymasjego

składników–róŜnicętęokreślamyjakodefektmasyiobliczamynastępująco:m=Zm p +(AZ)m n m j ,gdziem p ,

m n ,m j toodpowiedniomasyspoczynkoweprotonuineutronuorazrzeczywistamasajądra.

Wszystkieidentyczneatomytworząnuklid.PierwiastekmoŜeskładaćsięzjednegorodzajunuklidówlubz

kilku,bowiematomytegosamegopierwiastkamogąróŜnićsięliczbąneutronówwjądrze.Atomyotymsamym

ZleczróŜnymAnazywamyizotopami.Przykłademjestwodór,składającysięztrzechizotopów:protu 1 1 H,

deuteru 2 1 H=Doraztrytu 3 1 H=T.MasęśredniegoskładuizotopowegodanegopierwiastkawyraŜonąwunitach

nazywamymasąatomową.AtomyotymsamymAleczróŜnymZnazywamyizobarami–mająoneidentyczną

liczbęnukleonów,np. 36 18 Ari 36 16 S.Izotonytoatomyoidentycznejlicznieneutronów,czyliotejsamejwartości

róŜnicyA–Z,np. 40 20 Cai 39 19 K.

Zjawiskoprzekształcaniasięizotopówdanegopierwiastkawizotoptrwałylubnietrwałytegosamegolub

innegopierwiastkanazywamypromieniotwórczością.WyróŜniamykilkarodzajówrozpadu

promieniotwórczego,zktórychnajwaŜniejszeto:

a) Rozpadαpoleganawyrzuceniuzjądracząstki 4 2 α 2+ ,czylijądraatomuhelu.Wwynikutegoliczba

atomowaimasowazmieniająsięwnastępującysposób: A Z X> A4 Z2 Y+ 4 2 α.

Created by Neevia Document Converter trial version http://www.neevia.com

b) Rozpadβ poleganarozpadzieneutronuwjądrzenaproton,elektronorazantyneutrinoelektronowe,

zgodniezrównaniem: 1 0 n> 1 1 p+ 0 1 e + 0 0 ΰ e –powstałyelektronwyrzucanyjestzjądra.Zmianę

ilościowąskładuatomuilustrujerównanie: A Z X> A Z+1 Y+ 0 1 β + 0 0 ΰ e .

c) Rozpadβ + zachodziwprzyrodziebardzorzadkoiwprzeciwieństwiedopozostałychjestrozpadem

sztucznym.Poleganarozpadzieprotonuwjądrzenaneutron,pozytonorazneutrinoelektronowe,zgodnie

zrównaniem: 1 1 p> 1 0 n+ 0 +1 e + + 0 0 ν e .Pozytonjestantycząstkąwstosunkudoelektronu–posiadataką

samąmasęiwartośćbezwzględnąładunku,róŜnisięnatomiastjegoznakiem.Porozpadziepozyton

wyrzucanyjestzjądra.Zmianęskładuatomuprzedstawiaschemat: A Z X> A Z1 Y+ 0 +1 β + + 0 0 ν e .

d) Przemianaγpowiązanajestzwyrzutemwysokoenergetycznegofotonuzjądra.Najczęściejjest

następstwemrozpaduα,poktórymwzbudzonejądroprzechodzidostanutrwałegoprzezpozbyciesięczęści

energiiwłaśniewpostacifotonu.

Rozpadempromieniotwórczymrządząokreśloneprawafizyczne.Istotnejest,iŜrozpadowiwjednostce

czasunieulegaokreślonamasamateriału,leczpewnajegoczęść.PrzykładowojeŜelipromieniowaniepochodzi

z1kgsubstancjipromieniotwórczej,topoczasietrozpadniesię0,5kg,alejeŜeliweźmiemy2kg,topotym

samymczasierozpadniesię1kg!Wynikastąd,iŜszybkośćrozpaduzaleŜywprostproporcjonalnieodliczby

atomówwpróbce;powprowadzeniuwspółczynnikaproporcjonalności–stałejrozpaduλotrzymujemy:

−

⇒

−

⇒

∫

−

⇒

−

⇒

−

⇒

−

gdzieτ=1/λtośredniczasŜyciająder.Zprawarozpaduwynika,iŜpołowapróbkirozpadniesiępoczasie:

⇒

−

⇒

ln 2

−

⇒

693

zwanymczasempołowicznegozaniku(okresempółtrwania).Napodstawietejwielkościdzielisięizotopyna

trwałeinietrwałe.Izotopprzyjmujesięzatrwały,gdyjegookrespółtrwaniawynosiponadmiliardlat.Co

ciekawe,niektórepierwiastkimająponadtrzydzieściizotopów,jednakŜadenznichnienaleŜydotrwałych.

Jakłatwosiędomyślić,poglądynatematbudowyatomuniezatrzymałysięnamodeluRutherforda.

Problememdorozwiązaniapozostawałopisruchuelektronówwokółjądra.KrąŜącyelektronpowinienbowiem

stopniowotracićenergiekinetyczną,apojejwyczerpaniuzostaćprzyciągniętyprzezjądro.Rozwiązaniepodał

w1913r.NielsBohrwpostaciteoriiorbitstacjonarnych.Zgodniezniąelektronnietracienergii,gdyporuszasię

η ,gdzie

hoznaczastałąPlancka(Ipostulat).DodatkowoprzejścieelektronuwwyŜszejorbitydozwolonejnaniŜszą

odpowiadaemisjifotonuoenergiirównejróŜnicyenergiielektronunatychorbitach:E n→k =E n E k =hν(II

postulat).

RozwaŜaniatepozwoliłynadokładnyopisruchuelektronu,zgoniezdeterminizmemfizycznym.Nowością

natomiastokazałasięudowodnionaprzezWerneraHeisenberga(1927r.)zasadanieoznaczoności,zgodniez

którąniemoŜnajednocześnieizdowolnądokładnościązmierzyćdwóchwielkościfizycznychkanonicznie

sprzęŜonychtj.połoŜeniaipędu,połoŜeniakątowegoimomentupędu,energiiiczasuitd.Dodatkowoiloczyn

niepewnościparywielkościfizycznychkanoniczniesprzęŜonychjestniemniejszyodstałejPlancka.

SpostrzeŜenietougodziłowprzewidywalnośćruchuelektronuizasugerowało,iŜbrakdokładnościniejest

konsekwencjąniedoskonałościprzyrządówczytechnik,leczwypływazsamejnaturyelektronu.

Kolejnychinformacjidostarczyłahipoteza,jakąwysunąłw1924r.LudwikdeBroglie.Stwierdziłon,iŜz

ruchemcząstkiskojarzonajestfalamaterii(tzw.faladeBroglie’a)ookreślonejdługościλ=h/p,gdzieh

oznaczastałąPlancka,ap–pędcząstki.PowyŜszywzórmoŜnaprzedstawićwkilkualternatywnychformach,

np.wiedząc,Ŝepędjestiloczynemmasyiprędkości:λ=h/(mv).ZkoleienergiaciałaE=p 2 /2m,gdziemto

masaciała,stądp=√2mE,czyliλ=h/√2mE.Energiaspoczywającejcząstkioładunkuqrozpędzonejprzez

róŜnicępotencjałówUwynosiE=eU,stądλ=h/√2meU.

PowiązaniedotychczasowychzdobyczyfizykipozwoliłoErwinowiSchrödingerowipodaćrównanieruchu

elektronu(1926r.)wpostaci:

−

∂

.JegorozwiązaniamisąfunkcjefaloweΨ,opisujące

∂

orbitaleatomowe.Orbitalatomowyjestfragmentemprzestrzeniwokółjądrowej,wktórejistniejeduŜe(≥90%)

prawdopodobieństwoznalezieniaelektronu.Miarątegoprawdopodobieństwajestkwadratmodułufunkcji

falowej|Ψ| 2 .Nastankwantowyelektronuskładasięjegoenergia,zachowaniewpolumagnetycznym,orientacja

wektoramomentupęduorazspin,czyliruchwirowywokółwłasnejosi.Wielkościteopisywanesąprzypomocy

liczbkwantowych,wynikającychzrównaniafalowegoruchuelektronu.

Created by Neevia Document Converter trial version http://www.neevia.com

poorbiciedozwolonej,czyligdymomentpęduelektronujestcałkowitąwielokrotnościąstałej

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: