chemia ogólna - kompendium.rtf

(95169 KB) Pobierz
Podstawowe pojęcia i prawa

Podstawowe pojęcia i prawa

Tutaj kliknij

Masa atomowa i cząsteczkowa
Mol
Masa molowa
Prawo Avogadra
Prawo zachowania masy
Prawo stosunków stałych
Prawo stosunków wielokrotnych
Prawo stosunków objętościowych
Wartościowość
Rodzaje wzorów chemicznych


Chemia jest nauką o substancjach, ich strukturze, włciwościach i reakcjach w których zachodzi przemiana jednych substancji w drugie.

Badania przemian chemicznych nie ogranicza się jednak tylko do klasyfikowania substratów i produktów przemian, ale obejmują także mechanizmy reakcji, sposoby kontrolowania szybkości reakcji oraz wydajności tworzenia produktów. Podstawą ilościowych rozważ dotyczących reakcji chemicznych są wymienione poniżej elementarne pojęcia i prawa.


Masa atomowa i cząsteczkowa

Bezwzględne masy atomów uczestniczących w reakcjach chemicznych wyrażone bardzo małymi liczbami nie są rozpatrywane ze wzglęw praktycznych. W to miejsce stosuje się wielkości bęce względnymi masami atomowymi, odniesionymi do jednostki masy atomowej "u", stanowiącej 1/12 masy atomu izotopu węgla 12C.

1u = 1,66057 * 10-27 kg

Zatem względną masę atomową pierwiastka definiuje się jako liczbę określają ile razy masa przeciętnego atomu danego pierwiastka jest większa od jednostki masy atomowej "u", stanowiącej 1/12 części masy atomu izotopu 12C.

Przykład obliczenia względnej masy atomowej dla atomu magnezu 24Mg

A(24Mg) = 4 * 10-26 kg : 1,66057 * 10-27 kg = 24

Dla związku chemicznego, a także dla wieloatomowych cząsteczek pierwiastków masa cząsteczkowa stanowi sumę mas atomowych pierwiastków wchodzących w skład jednej cząsteczki, uwzględniają oczywiście krotność występujących w niej atomów.


Mol

Miarą liczebności materii jest mol, czyli ilość substancji, która zawiera taką liczbę atomów, cząsteczek, jonów bą innych cząsteczek materialnych, ile atomów znajduje się w 12 g węgla 12C. Ilość ta wynosi:

1 mol = 6,023 * 1023 jednostek

Nosi ona nazwę liczby Avogadra i jest oznaczana literą Na.


Masa molowa

Masą jednego mola atomów, cząsteczek, jonów bą innych cząstek materialnych wyrażoną w gramach nazywa się masą molową danej substancji. Jest ona oznaczana dużą literą M. Jednostka : kg * mol-1 lub g * mol-1

Ponieważ liczba atomów, cząsteczek, jonów bą innych cząstek materialnych zawarta w jednym molu dowolnej substancji jest równa liczbie Avogadra /Na/

Na = 6,023 * 1023

Istnieje zależność

M = Na * m

Gdzie: M - oznacza masę molową, a m bezwzględną masę atomu, cząsteczki, jonu bą innej cząstki materialnej.

Wartość liczbowa masy molowej w g x mol-1wna się wartości liczbowej względnej masy atomowej pierwiastka lub względnej masy cząsteczkowej związku albo wartości liczbowej względnej masy cząsteczkowej wynikającej ze wzoru sumarycznego związku chemicznego.

{M} = {A}


Prawo Avogadra

Prawo Avogadra określa że, jednakowe objętości gazów zawierają w tej samej temperaturze i pod tym samym ciśnieniem jednakową liczbę cząsteczek.
A to oznacza, że w warunkach normalnych 22,4 dm3 tlenu, dwutlenku węgla, helu i wielu innych gazów będzie zawierało 6,02 * 1023 cząsteczek lub atomów.


Prawo zachowania masy

Pomiędzy masą a energią, stanowiącymi dwie formy materii, istnieje zależność określona przez Einsteina wzorem

E = mc2

Gdzie: E - energia, m - masa , c - prędkość światła.

Z zależności tej wynika, że w miejsce rozpatrywanych niegdyś odrębnie dwóch praw, a to:

·         Prawa zachowania energii określającego, że w danym układzie zamkniętym suma energii pozostaje stała, bez względu na przemiany, jakim ulegają wzajemnie jej poszczególne rodzaje.

·         Prawa zachowania masy wyrażającego, iż łączna suma mas substratów równa się łącznej masie produktów reakcji chemicznej

należy obecnie w świetle równoważności masy i energii, mówić o prawie zachowania materii.

Uogólnione prawo zachowania materii można wyrazićwnaniem

/Ej + mjc2/ = const

gdzie: Ej - energia zawarta wewnątrz układu w różnych postaciach, mj - masy składające się na układ substancji.


Prawo stosunków stałych

W przeciwieństwie do mieszanin fizycznych, które można sporządzić z danych składników w dowolnych stosunkach wagowych, reakcje chemiczne przebiegają jedynie przy zachowaniu ściśle określonej proporcji substratów.

Tablica 1

Stałe stosunki wagowe pierwiastków w związkach

Lp.

Związek chemiczny

Wzór cząsteczkowy

Stosunek wagowy pierwiastków

1.

Woda

H2O

H : O = 1 : 8

2.

Amoniak

NH3

H : N = 1 : 4,66

3.

Metan

CH4

H : C = 0,333 : 1

4.

Acetylen

C2H2

H : C = 0,084 : 1

Sformułowane przez Prousta /1799/ prawo stosunków stałych wyraża, że każdy związek chemiczny ma stały i charakterystyczny skład ilościowy.
Przykłady liczbowe stałych stosunków wagowych pierwiastków niektórych związków chemicznych podano w tablicy 1.


Prawo stosunków wielokrotnych

Jeżeli dwa pierwiastki mogą tworzyć kilka związków chemicznych, to obowiązuje dalsza zależność ich składów ilościowych wyrażona prawem stosunków wielokrotnych /Dalton 1804/: jeżeli dwa pierwiastki zdolne są tworzyć z sobą więcej niż jeden związek chemiczny, to w związkach tych ilości wagowe jednego pierwiastka, przypadają na stałą ilość wagową drugiego pierwiastka, pozostają do siebie w stosunku niewielkich liczb całkowitych.

Na przykład wodór i tlen tworzą dwa związki: H2O i H2O2. Z taką samą ilością wagową wodoru, wynoszą 2,016 g w jednym z tych związków związane jest 16 g tlenu, a w drugim 32 g tlenu. Wzajemny stsounek wagowy ilości tlenu związanego w związkach z taką samą ilością wagową wodoru wyraża się liczbami 1 : 2.

Azot i tlen tworzą z sobą pięć różnych tlenków N2O, NO, N2O3, NO2, N2O5

W poszczególnych tlenkach azotu na 14 g azotu przypada odpowiednio: 8, 16, 24, 32, 40 g tlenu. Wzajemny stosunek ilości wagowych tlenu związanego z jednakową ilością wagową azotu wyraża się prostymi liczbami całkowitymi 1 : 2 : 3 : 4 : 5


Prawo stosunków objętościowych

Jeżeli reagujące ze sobą substancje znajdu się w stanie gazowym, to objętości poszczególnych gazów zarówno substratów jak i gazowych produktów reakcji, pozostają do siebie w stosunku niewielkich liczb całkowitych.

Prawo to, zwane prawem prostych stosunków objętościowych, zostało sformułowane przez Gay-Lussaca /1808/. Jest ono prostą konsekwencją prawa Avogadra, według którego jednakowe objętości wszystkich gazów, mierzone w tych samych warunkach fizycznych, zawierają jednakową liczbę cząsteczek.

Jeżeli na przykład w dwóch jednakowych objętościach znajduje się po 6,023 x 1023 cząsteczek wodoru H2 i chloru Cl2, to w reakcji między nimi

1 objętość wodoru H2 + 1 objętość chloru Cl2 ----> 2 objętości chlorowodoru 2HCl

tworzy się...

Zgłoś jeśli naruszono regulamin