Upload
others
View
12
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
CHEMIA NIEORGANICZNA
Andrzej Kotarba
Zakład Chemii Nieorganicznej
Wydział Chemii
I piętro p. 138
WYKŁAD - 1
RÓWNOWAGA
PRZEMIANA
STRUKTURA
w poprzednim odcinku
w poprzednim odcinku
poziomy opisu materii
subatomowy → fizyka
atomowy → fizyka i chemia
molekularny → chemia
mikroskopowy → chemia i nauka o materiałach
makroskopowy → mechanika i inżynieria materiałowa
w poprzednim odcinku
CHEMIA jest nauka, która zajmuje się otrzymywaniem, oraz wszechstronnym badaniem właściwości, struktury a także reakcji chemicznych pierwiastków i ich połączeń
o substancjach, o ich właściwościach, oddziaływaniach wzajemnych i reakcjach chemicznych oraz efektach towarzyszących tym oddziaływaniom bądź reakcjom
e -
e -
n
n
i+
i+
E
E
B
B
T
T
P
P
hv
hvsample
diagram oddziaływań
Dziedziny chemii
Chemia czysta
(pure chemistry)
Chemia stosowana
(applied chemistry)
Nieorganiczna,Organiczna (połączenia C i H),
Fizyczna,
Teoretyczna
Analityczna,
Technologia chemiczna,
Inżynieria chemiczna,
Inżynieria materiałowa
IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry)
Chemia ciała stałego, chemia powierzchni i materiałów, krystalochemia,
Podział substancji
substancje chemiczne
proste
PIERWIASTKI
- ostateczny wynik analizy
- jeden rodzaj atomów
złożone
ZWIĄZKI CHEMICZNE
- charakterystyczne właściwości
- niezmienność składu
izomery, polimorfizm, niestechiometryczność
substancje
właściwości struktura reakcje
efekty
towarzyszące
środowisko
KLASYCZNE PRAWA CHEMICZNE
Prawo zachowania masy (Lavoisier 1785)
Prawo stałych stosunków wagowych (Proust, 1779)
Prawo stosunków wielokrotnych (Dalton, 1808)
Prawo objętościowe Gay-Lussac (1805)
Hipoteza Avogadra (1811)
SYMBOLE I WZORY CHEMICZNE
tlen O 1 atom tlenu 1 mol atomów tlenu
wodór H2 1 cząsteczka
wodoru
1 mol dwuatomowych cząsteczek wodoru
woda H2O 1 cząsteczka
wody
1 mol cząsteczek wody
chlorek sodu
NaCl KRYSZTAŁ 1 mol chlorku sodu
H2 + O2 = 2H2O
STECHIOMETRIA REAKCJI
∑ viMi = 0
Mi – reagenty
vi – współczynniki stechiometryczne
dla substratów znak -
dla produktów znak +
i = 1
n
ILOŚĆ SUBSTANCJI (n)
1 mol cząstek = liczbie atomów zawartych w 12g węgla 12C
1 mol = 6,023 1023 cząstek
1 mol wodoru określenie nieścisłe
1 mol H lub 1 mol H2
(stała Avogadra) NA = 6,023 1023 mol-1
n =
N – liczba cząstek w próbce
N
NA
Jeżeli stwórca na początku wszechświata stworzył 1 mol €i wyrzuca 1000 € na 1 s ile moli wyrzucił do dziś?
ZADANIE
ROZWIĄZANIE
BIG BANG miał miejsce 13,7 mld lat temu
Nobel 2006 John C. Mather & George F. Smoot
zatem: 13,7 × 109 × 365 × 24 × 60 × 60 × 1000 = 1,1 × 1020 €
1,1 × 1020
1 mol € to 6,02 × 1023= 0,002 mola !!!
dni h min s €
Rozkład przedstawia stosunek obsadzeń Ni/Nj przez obiekty mikroskopowe dla dwu stanów "i", "j" różniących się energią:
Ni/Nj = gi/gj exp(-ΔEij/kT)
gdzie:Ni,Nj liczba obiektów w stanach "i", "j" ΔEij = Ei − Ej – różnica energii dla stanów "i", "j" k – stała Boltzmanna, k = R/NA (R – stała gazowa, NA – stała Avogadra) T – temperatura
Rozkład Boltzmannapozwala określić
funkcję rozkładu energii
dla układów
zawierających duże liczby
obiektów i można
stosować do nich metody
termodynamiki
statystycznej, np. do gazu
doskonałego lub gazu
rzeczywistego.
Masa molowa (M)
Oblicz masę molową kalcytu MCaCO3
ROZWIĄZANIE
1 Ca2+ 40,08 g
1 CO32-
1 C 12,01 g
3 O 3 · 16,00 = 48,00 g
Masa 1 mola CaCO3 = 100,09 g
www.foto.pwsk.pl
MCaCO3 = 100,09 g mol-1
The silicon chip is the most significant inventionof the past 50 years, according to CNN.com users
Masa krzemu w mikroprocesorze wynosi 5.68 mg.
Ile atomów Si wchodzi w jego skład?
5.68 mg Si = 5,68 · 10-3 g Si
5,68 · 10-3 g Si / 28.09 gmol-1 = 2,02 · 10-4 mol Si
2,02 · 10-4 mol Si · 6,023 · 1023 atomów Si = 1,22 · 1020 atomów Si
ROZWIĄZANIE
N2 + H2 = NH323
wagowy 14 3 17
objętościowy 1 3 2
28 g 6 g 34 g
stosunek
SYNTEZA AMONIAKUMasa molowa
N = 14 gmol-1
H = 1 gmol-1
NH3 = 17 gmol-1
N2 + 2H2 = N2H4
objętościowy 1 2 1
wagowy 7 1 8
stosunek
N2 + H2 = X
inna reakcja N2 i H2
x/2 N2 + y/2 O2 = NxOy
stosunek
AZOT : TLEN
Tlenek azotu(I) N2O 28 g 16 g
Tlenek azotu(II) NO 32 g
Tlenek azotu(III) N2O3 48 g
Tlenek azotu(IV) NO2 64 g
Tlenek azotu(V) N2O5 80 g
PRAWO STOSUNKÓW WIELOKROTNYCH
Nie tylko prawo zachowania masy ale i ładunku
2MnO4- + 6H+ + 5H2O2 = 2Mn2+ + 8H2O + 5O2
- 2 + 6 = + 4
Uwaga:
fazy (związki) niestechiometryczne
Fe1-xO ZnO1+x
www.phys.ucl.ac.uk
AFM images of a calcium atom and an oxygen vacancy on a MgO surface
http://www.kns.b2me.pl/art-atomic-force-microscopy