of 30/30
PODSTAWY CHEMII INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA Wykład 1

[PPT]PODSTAWY CHEMII - Strona główna AGHhome.agh.edu.pl/~radecka/doc/IB_wyk1_15.ppt · Web viewTitle PODSTAWY CHEMII Author Marta Radecka Last modified by Marta Created Date 9/29/2006

  • View
    215

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of [PPT]PODSTAWY CHEMII - Strona główna AGHhome.agh.edu.pl/~radecka/doc/IB_wyk1_15.ppt · Web...

PODSTAWY CHEMII

INYNIERIA BIOMEDYCZNA

Wykad 1

*

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

PODSTAWY CHEMII

Wykadowca

Prof. dr hab. in. Marta Radecka,

B-6, III p. 306, tel (12) (617) 25-26e-mail: [email protected] www:

http://galaxy.uci.agh.edu.pl/~radecka/

http://www.agh.edu.pl/

Pracownicy

Strony domowe pracownikw

Marta Radecka

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

*

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

PODSTAWY CHEMII

Do czego su wykady i jak si zdaje egzamin?

Program wykadw i laboratorium odpowiada dokadnie zawartoci egzaminu

Egzamin pisemny

eby do niego przystpi, trzeba zaliczy laboratorium

kady ma prawo zdawa egzamin trzykrotnie

Student ma prawo do trzykrotnego przystpienia do egzaminu w zaplanowanych terminach, w tym jeden raz w terminie podstawowym i dwa razy w terminie poprawkowym. Nieusprawiedliwiona nieobecno na egzaminie w danym terminie powoduje utrat tego terminu.Student, ktry nie uzyska zaliczenia w terminie podstawowym ma prawo po jego uzyskaniu przystpi do egzaminu w terminach poprawkowych. Jeeli student nie uzyska zaliczenia do czasu terminw poprawkowych egzaminu, brak zaliczenia nie usprawiedliwia nieobecnoci na egzaminie i skutkuje utrat wszystkich terminw egzaminw, ktre odbyy si przed uzyskaniem zaliczenia. Jeeli z przyczyn losowych student nie wykorzysta przysugujcych mu terminw, Dziekan w porozumieniu z prowadzcym przedmiot, wyznacza dodatkowe terminy egzaminw.

Regulamin studiw akademii Grniczo-Hutniczej Im. Stanisawa Staszica

(obowizujcy od 1 padziernika 2012 r)

Inynieria Biomedyczna, I rok

Zaliczenie przedmiotu

Skala ocen

Przy zaliczeniach zaj i egzaminach oraz wystawianiu oceny kocowej stosuje si i wpisuje do indeksu nastpujce oceny:

a) 91 100% bardzo dobry (5.0);

b) 81 90% plus dobry (4.5);

c) 71 80% dobry (4.0);

d) 61 70% plus dostateczny (3.5);

e) 50 60% dostateczny (3.0);

f) poniej 50% niedostateczny (2.0).

Ocena kocowa

0.6 oceny egzaminu + 0.4 oceny laboratorium

*

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

Najwaniejsze podrczniki

A.Bielaski - Chemia oglna i nieorganiczna

A.Bielaski - Podstawy chemii nieorganicznej

F.A.Cotton, G. Wilkinson, P.L.Gaus - Chemia nieorganiczna. Podstawy.

J.D.Lee - Zwiza chemia nieorganiczna

P.A. Cox Chemia nieorganiczna. Krtkie wykady

dla bardziej ambitnych:

R.G.Wells - Strukturalna chemia nieorganiczna

L. Jones, P. Atkins Chemia oglna

Wszelkie inne podrczniki majce w nazwie - chemia oglna lub chemia nieorganiczna

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

Chemia jest nauk przyrodnicz

Definicja:

chemia jest nauk, ktra zajmuje si skadem, struktur i waciwociami substancji oraz reakcjami, w ktrych jedna substancja zmienia si w inn

Zasady nowoczesnej chemii:

poszukiwanie prawidowoci w zachowaniu si rnych substancji poszukiwanie modeli, ktre tumacz obserwacje modele powinny tumaczy zachowanie innych substancji i jeli to moliwe obejmowa relacje ilociowe modele powinno da si weryfikowa dowiadczalnie

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

*

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

Program wykadw

Rwnowagi w roztworach elektrolitwElementy termodynamikiElementy elektrochemiiTroch mechaniki kwantowej budowa atomu, czsteczki, wizania chemiczneStany materii, regua fazKinetyka reakcji Koloidy

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

Program laboratorium

Stenia roztworw + stechiometriaRwnowaga chemiczna, Kolokwium nr 1, Dysocjacja elektrolityczna + pH roztworu, Kolokwium nr 2Rwnowagi w roztworach zwizkw trudnorozpuszczalnych, Kolokwium nr 3Roztwory buforowe, hydroliza , Kolokwium nr 4Kolokwium nr 5, elementy analizy chemicznej, pobranie sza i przygotowanie sza Elementy analizy jakociowejElementy analizy ilociowej

*

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

Inynieria Biomedyczna, I rok

HARMONOGRAM ZAJ

*

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

http://galaxy.uci.agh.edu.pl/~radecka/

Zajcia nr1-6:

06.10; 13.10; 20.10; 27.10; 03.11; 10.11.2015

Grupy 1,2,3 godzina 8.00-9.30

Grupy 4,5,6 godzina 9.45-11.15

Grupy 7,8,9 godzina 11.30-13.00

Grupy 10,11 godzina 13.15-14.45

Grupa 1,2,3,7,8,9

Zajcia nr 7-10:

17.11; 01.12; 15.12 2015; 12.01 2016

Grupa 1,2,3 godzina 8.00-11.00Grupa 7,8,9 godzina 11.30-14.30

Grupa 4,5,6,10,11

Zajcia nr 7-10:

24.11; 08.12. 22.12 2015; 19.01 2016

Grupa 4,5,6 godzina 8.00-11.00Grupa 10,11 godzina 11.30-14.30

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

Podzia reakcji

Wszystkie reakcje chemiczne mona podzieli na odwracalne i nieodwracalne:Reakcja nieodwracalna przebiega tylko w jednym kierunku - od substratw do produktw ( )Reakcja odwracalna moe przebiega w obu kierunkach ()

Reakcje nieodwracalne przebiegaj tak dugo, a wyczerpie si jeden lub kilka substratw

c

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

A reakcje odwracalne ?

Rwnowaga

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

Dla reakcji chemicznej opisanej rwnaniem:

Szybko reakcji:

Szybko reakcji chemicznej

*

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

Szybko reakcji czsto mona przedstawi za pomoc rwnania (empirycznego) kinetycznego:

k- staa reakcji, , - rzd reakcji

Gdzieszybko zmian stenia reagenta i

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

Szybko reakcji odwracalnej

gdzie k1 i k2 - stae szybkoci reakcji, zalene tylko od rodzaju reakcji, temperatury i cinienia cakowitego (dla reakcji w fazie gazowej)

CZAS

SZYBKO REAKCJI

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

Prawo rwnowagi

W stanie rwnowagi termodynamicznej ustala si stan rwnowagi dynamicznej: prdko reakcji prostej i odwrotnej jest taka sama

Stenie reagenta i w stanie rwnowagi

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

Staa K, zwana sta rwnowagi, zaley tylko od temperatury. Nie zaley od iloci (ste) substratw/produktw

WANE

Prawo rwnowagi

W stanie rwnowagi, W STAEJ TEMPERATURZE, dla reakcji odwracalnej, stosunek iloczynu ste produktw do iloczynu ste substratw jest stay, przy czym wszystkie stenia s podniesione do potg bdcych wspczynnikami stechiometrycznymi.

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

Staa rwnowagi K (rny zapis)

to jest oglne prawo rwnowagi ...(prawo dziaania mas, a-aktywno)

to jest prawo rwnowagi dla reakcji w gazach, przy niezbyt wysokich cinieniach (pA, pB, pC, pD cinienia czstkowe poszczeglnych gazw)

to jest prawo rwnowagi dla reakcji w mieszaninach (roztworach), przy niezbyt wysokich steniach ([A], [B], [C], [D] - stenia poszczeglnych skadnikw)

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

Prawo Daltona (cinienie czstkowe gazu)

Dla mieszaniny gazw, cinienie cakowite jest sum cinie jakie wywieraby kady gaz, gdyby znajdowa si sam w tym naczyniu:

p1, p2

cinienia czstkowe (parcjalne)

n-liczba moli

R- staa gazowa

R=8.314 J/(molK)

T-temperatura bezwzgldna [K]

*

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

Zapisywanie staej rwnowagi K

Ukad homogeniczny (substraty i produkty reakcji wystpuj w tym samym stanie skupienia)

Ukad heterogeniczny (substraty i produkty reakcji wystpuj w rnym stanie skupienia)

Ciaa stae i ciecze nigdy nie wystpuj w wyraeniu na sta rwnowagi

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

Wasnoci rwnowagi

Ukady w rwnowadze s

DYNAMICZNE (staa i taka sama prdko reakcji prostej i odwrotnej)ODWRACALNERwnowag mona osign z kadego kierunkuW stanie rwnowagi wystpuj wszystkie reagentyJeeli K>>1 w stanie rwnowagi dominuj produktyJeeli znamy warto K i stenia aktualne to mona okreli:Czy ukad jest w stanie rwnowagiW ktr stron biegnie reakcja

Inynieria Biomedyczna, I rok

Rwnowanik reakcji

*

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

Pozwala przewidzie w ktra stron przebiega reakcja

Jeeli K>Q to reakcja biegnie w stron produktw

Jeeli K

*

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

Jeszcze o staej rwnowagi

Jednostki stenia:[ ] mol/dm3 otrzymujemy KcDla skadnikw gazowych, p=(n/V)RT

p jest proporcjonalne do stenia,

Jeeli p wyraone jest w atmosferach otrzymujemy Kp

Kc i Kp maj rne wartoci

(chocia iloci skadnikw s takie same)

Jednostka staej K zaley od wspczynnikw stechiometrycznych reakcji oraz sposobu wyraenia koncentracji skadnikw

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

Jaka jest relacja pomidzy Kc i Kp ?

*

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

[A]

[B]

[C]

[D]

gdzie n=(c+d)-(a+b)

Jeeli n=0 to Kp=Kc

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

O rwnowadze raz jeszcze: warto K (1)

Kiedy reakcja faworyzuje tworzenie produktw a kiedy substratw?

W stanie rwnowagi koncentracja produktw jest duo wiksza ni koncentracja substratw

K>>1

Reakcja silnie faworyzuje tworzenie produktw

T=300K

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

O rwnowadze raz jeszcze (2)

K

*

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

Rwnowaga i bodce zewntrzne

Stan rwnowagi moe by przesunity jeeli zmienimy:koncentracj skadnikwcinienie zewntrzne (w przypadku reagentw gazowych)temperatur

Henri Le Chatelier

1850-1936

Regua przekory Le Chateliera

Jeli w warunkach rwnowagi zmienimy jeden z parametrw reakcji (temperatur lub cinienie), to rwnowaga reakcji przesunie si w taki sposb, by zmniejszy dziaanie bodca (ukad przeciwstawi si zmianie) ...

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

Przesunicie stanu rwnowagi: zmiana koncentracji

Jeeli koncentracja jednego ze skadnikw ulegnie zmianie

koncentracja pozostaych reagentw zmienia si

tak aby warto staej rwnowagi pozostaa niezmieniona (w T=const)

K jest stae-jedynie przesunicie pooenia stanu rwnowagi

DODANIE PRODUKTW

rwnowaga przesuwa si w stron tworzenia substratw

DODANIE SUBSTRATW

rwnowaga przesuwa si w stron tworzenia produktw

USUWANIE PRODUKTW

- czsto stosowane jako sia napdowa zakoczenia reakcji

TWORZENIE GAZU, STRCANIE

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

*

Efekt zmiany cinienia (rwnowaga w gazach)

Wzrost cinienia (zmniejszenie objtoci)

4 mole gazu

2 mole gazu

przesunicie w prawo

w stron mniejszej iloci

moli gazw

*

*

*

Efekt zmiany cinienia (rwnowaga w gazach)

spadek cinienia (zwikszenie objtoci)

4 mole gazu

przesunicie w lewo

w stron wikszej iloci moli gazw

2 mole gazu

*

*

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

Wpyw temperatury na rwnowag chemiczn (1)reakcje egzotermiczne (Q

*

Inynieria Biomedyczna, I rok

*

Wpyw temperatury na rwnowag chemiczn (2)reakcje endotermiczne (Q>0)

bezbarwny brzowy

Ze wzrostem T stan rwnowagi przesuwa si w stron tworzenia produktw ( w kierunku reakcji endotermicznej).

Ze wzrostem T dla reakcji endotermicznej nastpuje wzrost staej rwnowagi K

Inynieria Biomedyczna, I rok

dD

cC

bB

aA

+

+

dt

dc

d

1

dt

dc

c

1

dt

dc

b

1

dt

dc

a

1

v

D

C

B

A

=

=

-

=

-

=

B

A

c

kc

v

=

dt

dc

i

dD

cC

bB

aA

+

+

2

2

D

C

2

2

c

c

k

v

=

1

1

B

A

1

1

c

c

k

v

=

1

v

2

v

1

v

2

v

2

1

V

V

=

dD

cC

bB

aA

+

+

2

1

v

v

=

2

2

1

1

D(R)

C(R)

2

B(R)

A(R)

1

c

c

k

c

c

k

=

1

1

2

2

B(R)

A(R)

D(R)

C(R)

2

1

c

c

c

c

k

k

K

=

=

i(R)

c

1

1

2

2

B(R)

A(R)

D(R)

C(R)

c

c

c

c

K

=

K

a

a

a

a

b

B

a

A

d

D

c

C

=

dDcCbBaA

p

b

B

a

A

d

D

c

C

K

p

p

p

p

@

c

b

a

d

c

K

[B]

[A]

[D]

[C]

@

....

p

p

p

p

4

2

1

ca

+

+

+

=

RT

V

n

p

RT,

V

n

p

ca

2

2

ca

1

1

=

=

(g)

2(g)

(s)

2CO

O

2C

+

]

[O

[C]

[CO]

K

2

2

2

=

][O

[CO]

K

2

2

2(g)

2(g)

(g)

2

O

4NO

O

2N

+

5

2

5

2

4

2

]

O

[N

]

O

[

]

[NO

K

2

=

2

O

2

CO

p

p

K

b

Bo

a

Ao

d

Do

c

Co

aa

ac

Q

O2HO2H

222

1

3

c

2

2

2

2

2

c(1)

dmmol][K,

][O][H

O][H

K

OHO

2

1

H

222

1/2

3

c

1/2

22

2

c(2)

dmmol][K,

][O][H

O][H

K

2

c(2)c(1)

)(KK

gggg

dDcCbBaA

p

b

B

a

A

d

D

c

C

K

p

p

p

p

=

c

b

a

d

c

K

[B]

[A]

[D]

[C]

=

RT

V

n

p

RT,

V

n

p

B

B

A

A

=

=

RT

V

n

p

RT,

V

n

p

D

D

C

C

=

=

b)

a

d

(c

p

b)

a

d

(c

b

B

a

A

d

D

c

C

C

(RT)

K

(RT)

p

p

p

p

K

-

-

+

-

-

-

+

-

=

=

=

n

cp

(RT)KK

(g)

2

2(g)

2(g)

O

2H

O

2H

+

=

p

K

80

10

5

.

1

=

2

2

2

O

2

H

2

O

H

p

p

p

-

+

+

Cl

Ag

gCl

A

(s)

=

c

K

]

[Cl

]

[Ag

-

+

-5

10

1.8

=

(s)

AgCl

Cl

Ag

+

-

+

4

1

c

odw

10

5.6

K

K

=

=

-

][O

[CO]

K

2

2

3

H

N

2

NH

p

3(g)

2(g)

2(g)

2

2

3

p

p

p

K

2NH

3H

N

=

+

3

H

N

2

NH

p

3(g)

2(g)

2(g)

2

2

3

p

p

p

K

2NH

3H

N

=

+

QCOOC

2(g)2(g)(s)

]

[O

]

[CO

K

2(g)

2(g)

c

=

][CO,][O

2(g)2(g)

][CO,][O

2(g)2(g)

Q

2NO

O

N

2

4

2

+

]

O

[N

]

[NO

K

4

2

2

2

c

=