ChemiaChemia
dr hab. Joanna ŁojewskaZakład Chemii Nieorganicznej
1669 r Odkrycie fosforu przez Henninga Branda
4TERMODYNAMIKA
60Razem
12CHEMIA NIEORGANICZNA
20ATOM, CZĄTECZKA
2KINETYKA
3ELEKTROCHEMIA
6RÓWNOWAGA CHEMICZNA- roztwory
3RÓWNOWAGA CHEMICZNA
2TERMOCHEMIA
3GAZY
5STECHIOMETRIA
liczba godzin
Lista wykładów
Wykłady z podstaw Wykłady z podstaw chemiichemii
PodręcznikiL. Jones, P. Atkins, „Chemia Ogólna. Cżasteczki, materia, reakcje”, Wydawnictwo naukowe PWN, Warszawa 2004
A.Bielański "Chemia ogólna i nieorganiczna" PWN
ChemiaChemia
NaukaNauka
• o materii• doświadczalna• stosowana
metoda naukowa
Metoda naukowaMetoda naukowaKlasyfikacja materiiKlasyfikacja materiiAtomyAtomy
–– modele i dowody eksperymentalnemodele i dowody eksperymentalne–– własności własności –– masa atomowamasa atomowa
„„Uczony powinien porządkować. Naukę Uczony powinien porządkować. Naukę buduje się z faktów, tak jak dom z buduje się z faktów, tak jak dom z cegieł; lecz nagromadzenie faktów cegieł; lecz nagromadzenie faktów jeszcze nie jest nauką, podobnie jak jeszcze nie jest nauką, podobnie jak sterta kamieni nie jest domem…”sterta kamieni nie jest domem…”
PoincarPoincaréé 1900 r I Mi1900 r I Mięędzynarodowy dzynarodowy kongres fizykkongres fizykóóww
Metoda naukowaMetoda naukowa1.1. ObserwacjeObserwacje––doświadczeniadoświadczenia wstępnewstępne
-- jakościowejakościowe-- ilościoweilościowe
2.2. HipotezyHipotezy-- możliwe wyjaśnienia obserwacjimożliwe wyjaśnienia obserwacji
3.3. Doświadczenia sprawdzająceDoświadczenia sprawdzające-- zbieranie nowych informacji w celuzbieranie nowych informacji w celu
sprawdzenia hipotezysprawdzenia hipotezy
Metoda naukowaMetoda naukowa
Teoria i model (dlaczego się dzieje?)Teoria i model (dlaczego się dzieje?)wyjaśnienie praw lub obserwacji, wyjaśnienie praw lub obserwacji, uporządkowany układ postulatów w sposób uporządkowany układ postulatów w sposób całościowy całościowy wyjaśniającychwyjaśniających obserwacjeobserwacje
Prawo naturalne (co się dzieje?)Prawo naturalne (co się dzieje?)prawidłowość występująca w naturze prawidłowość występująca w naturze –– ta ta sama obserwacja stosująca się do różnych sama obserwacja stosująca się do różnych układów, układów, podsumowaniepodsumowanie obserwacjiobserwacji
Metoda naukowaMetoda naukowa
prawoprawoteoria/modelteoria/model
doświadczeniedoświadczenie
hipotezahipoteza
obserwacjaobserwacja
wnioski i przewidywaniawnioski i przewidywania
doświadczeniedoświadczenie
Metoda naukowaMetoda naukowaKlasyfikacja materiiKlasyfikacja materiiAtomyAtomy
–– modele i dowody eksperymentalnemodele i dowody eksperymentalne–– własności własności –– masa atomowamasa atomowa
Klasyfikacja materiiKlasyfikacja materiiStany skupienia:Stany skupienia:
Stały (solid): Stały (solid): rigidrigid -- fixedfixedvolumevolume andand shapeshape
Ciecz (Ciecz (liquidliquid): ): definitedefinitevolumevolume but but assumesassumes thetheshapeshape ofof itsits containercontainer
Gazowy (Gazowy (gaseousgaseous): ): no no fixedfixed volumevolume oror shapeshape --assumesassumes thethe shapeshape ofof itsitscontainercontainer
Klasyfikacja materiiKlasyfikacja materii
homogenicznehomogeniczne
związkizwiązkipierwiastkipierwiastki
heterogeniczneheterogeniczne
atomyatomy
elektronyelektrony
protonyprotony neutronyneutrony
kwarkikwarki kwarkikwarki
substancje czystesubstancje czyste
mieszaninymieszaniny
jądrajądra
materiamateria
metody fizycznemetody fizyczne
metody fizycznemetody fizycznemetody fizycznemetody fizyczne
metody chemicznemetody chemiczne
Klasyfikacja MateriiKlasyfikacja Materii
Metody rozdziału mieszanin:Metody rozdziału mieszanin:
FiltracjaFiltracjaDestylacjaDestylacja
ChromatografiaChromatografia
Klasyfikacja materiiKlasyfikacja materii
Pierwiastki:Pierwiastki: substancje, których nie substancje, których nie można rozłożyć w przemianie można rozłożyć w przemianie chemicznejchemicznej
Związki:Związki: substancje o stałym substancje o stałym składzie, które można rozdzielić na składzie, które można rozdzielić na pierwiastki w przemianie chemicznej.pierwiastki w przemianie chemicznej.
Klasyfikacja materiiKlasyfikacja materiiAntoine Lavoisier ok. 1780 r
John Dalton 1808 r
Prawo zachowania masy
Teoria atomowa
Metoda naukowaMetoda naukowaKlasyfikacja materiiKlasyfikacja materiiAtomyAtomy
–– modele i dowody eksperymentalnemodele i dowody eksperymentalne–– własności własności –– masa atomowamasa atomowa
Atomy Atomy -- dowody dowody eksperymentalneeksperymentalne
Promieniotwórczość naturalnaPromieniotwórczość naturalnaPromieniowanie Promieniowanie α, βα, β i i γγPierwiastki promieniotwórczePierwiastki promieniotwórcze
Doświadczenia Marii Skłodowskiej Doświadczenia Marii Skłodowskiej (1903, 1911 r. nagrody Nobla)(1903, 1911 r. nagrody Nobla)
Piotra CuriePiotra CurieHenriHenri BecquerelaBecquerela
Atomy Atomy -- dowody dowody eksperymentalneeksperymentalneDoświadczenie Thomsona (1898Doświadczenie Thomsona (1898--1903)1903)
Metalelectrode
Metalelectrode
(-)
(+)
(+)
(-)
Appliedelectric fieldpole elektr.
metalowaelektroda
metalowaelektrodabańka szklana - próżnia
Wnioski:-atomy zawierają ujemnie naładowane cząstki-naładowane cząstki mają zawsze stały stosunek ładunku do masy
Atom Atom –– modelmodel
Model atomu wg ThomsonaModel atomu wg Thomsona
+
--
-
--
-
+?
Doświadczenie Doświadczenie RuthefordaRutheforda 1911 r 1911 r Geigera Geigera MarsdenaMarsdena
Atomy Atomy -- dowody dowody eksperymentalneeksperymentalne
α
folia Au ekran
Doświadczenie Doświadczenie RuthefordaRutheforda 1911 r.1911 r.
Atomy Atomy -- dowody dowody eksperymentalneeksperymentalne
Wnioski:- materia nie jest ciągła- wewnątrz atomów jądra o masie większej niż elektrony
Atom Atom –– modelmodel
Model atomu wg Model atomu wg RuthefordaRutheforda
+--
- -
-
--
-
Atom Atom –– modelmodel
Model atomu wg Bohra 1913 r.Model atomu wg Bohra 1913 r.
+-
--
--
-
-
-
-
-
Atom Atom –– model współczesnymodel współczesny
Teoria kwantówTeoria kwantów–– Zasada nieoznaczoności Zasada nieoznaczoności HeisenbergaHeisenberga–– Dualizm korpuskularno falowyDualizm korpuskularno falowy–– Równanie Równanie SchroedingeraSchroedingera–– Funkcje faloweFunkcje falowe
protonyprotonyneutronyneutronyelektronyelektrony
1 a.j.m.= 1/12 m 12C
Masa atomowaMasa atomowa
definicja
Atom Atom -- pomiar masy pomiar masy atomowejatomowej
Spektrometr masowy
Pomiar masy Pomiar masy atomowej/cząsteczkowejatomowej/cząsteczkowej
intensywność sygnału
m/z
IzotopyIzotopy
Jak interpretować wyniki?
- 3 izotopy neonu- intensywność proporcjonalna do ilości- położenie proporcjonalne do masy
20 21 22masa
sygn
. det
ekto
ra
detektor
Wyniki pomiarów masy neonu
Masa atomowaMasa atomowa
332211Nr izotopuNr izotopu
8.88.80.30.390.990.9rozpowszechnienie, %rozpowszechnienie, %222221212020masa atomowa, a.j.mmasa atomowa, a.j.m
Wyniki pomiarów masy neonu
Masa atomowaMasa atomowa
a.j.m. 100
332211 M%
MpMpMp=
⋅+⋅+⋅
Średnia ważona
a.j.m. 20.2100
228.8210.32090.9=
⋅+⋅+⋅
Wyniki pomiarów masy neonu
carboncarbon = 98.89% = 98.89% 1212CC1.11% 1.11% 1313CC
<0.01% <0.01% 1414CCatomicatomic mass = 12.01 mass = 12.01 amuamu
Masa atomowaMasa atomowa
przykład
PierwiastkiPierwiastki
02 _29
1H
3L i
11N a
19K
37R b
55C s
87F r
4B e
1 2M g
2 0C a
3 8S r
5 6B a
8 8R a
21S c
39Y
57La *
89A c †
2 2T i
4 0Z r
7 2H f
10 4U nq
23V
41N b
73T a
1 0 5U n p
2 4C r
4 2M o
7 4W
1 0 6U nh
25M n
43T c
75R e
10 7U n s
2 6F e
4 4R u
7 6O s
1 0 8U no
2 7C o
4 5R h
7 7Ir
10 9U ne
1 1 0U un
11 1U uu
28N i
46P d
78P t
2 9C u
4 7A g
7 9A u
30Z n
3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2
48C d
80H g
3 1G a
4 9In
8 1T l
5B
1 3A l
32G e
50S n
82P b
6C
14S i
3 3A s
5 1S b
8 3B i
7N
1 5P
34S e
52T e
84P o
8O
16S
9F
1 7C l
3 5B r
5 3I
8 5A t
10N e
18A r
36K r
54X e
86R n
2H e
58C e
90T h
5 9P r
9 1P a
60N d
92U
6 1P m
9 3N p
6 2S m
9 4P u
63E u
95A m
6 4G d
9 6C m
65T b
97B k
6 6D y
9 8C f
67H o
99E s
6 8E r
10 0F m
69T m
10 1M d
7 0Y b
10 2N o
71Lu
10 3L r
1A
2A
T ran s itio n m e ta ls
3 A 4 A 5A 6A 7 A
8A1
2 13 14 1 5 16 17
18
Alk
ali m
etal
s
A lka lineea rth m e ta ls H a log ens
N ob leg a ses
*Lan than id es
† A c tin ides