1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1....

47
1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου είναι η εισαγωγή σε ορισμένες βασικές έννοιες της Χημείας, όπως η δομή του ατόμου , η ατομική μάζα , το περιοδικό σύστημα , το mole , η χημική εξίσωση και η ονοματολογία των ενώσεων .

Transcript of 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1....

Page 1: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

1

1. Άτομα, μόρια

και

ιόντα

ΣΚΟΠΟΣΟ

σκοπός

αυτού

του

κεφαλαίου

είναι

η

εισαγωγή

σε

ορισμένες

βασικές

έννοιες

της

Χημείας, όπως

η

δομή του

ατόμου, η

ατομική

μάζα, το

περιοδικό

σύστημα,

το

mole, η

χημική

εξίσωση

και

η

ονοματολογία

των ενώσεων.

Page 2: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

2

1. Άτομα, μόρια

και

ιόντα

Προσδοκώμενα

αποτελέσματα

Όταν

θα

έχετε

μελετήσει

αυτό

το

κεφάλαιο, θα

μπορείτε

να:

Αναφέρετε

εν

συντομία

πέντε

σημεία-σταθμούς

στην ιστορική

πορεία

προς

τη

σύγχρονη

γνώση

της

δομής

του

ατόμου.

Περιγράφετε

τα

τρία

είδη

στοιχειωδών

σωματιδίων

που απαρτίζουν

ένα

άτομο

και

να

τα

συσχετίζετε

ως

προς

μάζα

και

φορτίο.

Εξηγείτε

τις

έννοιες: ατομικός

αριθμός, μαζικός

αριθμός, ισότοπα, εκατοστιαία

φυσική

αναλογία

και

mole.

Page 3: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

3

1. Άτομα, μόρια

και

ιόντα

Συμβολίζετε

και

ονομάζετε

τα

πλέον

συνηθισμένα

χημικά στοιχεία.

Ερμηνεύετε

απλά

φάσματα

μάζας

χημικών

στοιχείων.

Υπολογίζετε

το

ατομικό

βάρος

ενός

στοιχείου

βάσει

των ατομικών

μαζών

και

της

εκατοστιαίας

φυσικής

αναλογίας

των

ισοτόπων

του.

Περιγράφετε

τα

κύρια

χαρακτηριστικά

του

σύγχρονου Περιοδικού

Συστήματος.

Εντοπίζετε

τη

θέση

των

αντιπροσωπευτικών

στοιχείων, των μεταλλοειδών

και

των

μετάλλων

μεταπτώσεως

στον

Περιοδικό

Πίνακα

και

να

δίνετε

παραδείγματα

από

αυτές

τις κατηγορίες

στοιχείων.

Page 4: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

4

1. Άτομα, μόρια

και

ιόντα

Υπολογίζετε

τα

μοριακά

βάρη

και

τις

τυπικές

μάζες

των ενώσεων, όταν

είναι

γνωστός

ο

μοριακός

τους

τύπος.

Βρίσκετε

ποσοτικές

σχέσεις

σε

χημικές

αντιδράσεις χρησιμοποιώντας

την

έννοια

του

mole.

Υπολογίζετε

τον

αριθμό

των

σωματιδίων

(ατόμων, μορίων, ιόντων) σε

μια

δεδομένη

ποσότητα

ουσίας.

Ονοματίζετε

απλές

ανόργανες

ενώσεις, όταν

δίνεται

ο

τύπος τους.

Γράφετε

τον

τύπο

μιας

συνηθισμένης

ανόργανης

ένωσης, όταν

είναι

γνωστό

το

όνομά

της.

Page 5: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

5

1. Άτομα, μόρια

και

ιόντα

Έννοιες

κλειδιά

Ακτίνες

α, β, γΑντιπροσωπευτικά

στοιχεία

Αριθμός

του

AvogadroΑτομική

θεωρία

του

Dalton

Ατομικό

βάρος

(ατομική

μάζα)Ατομικό

πρότυπο

του

Rutherford

Ατομικός

αριθμόςΓραμμομοριακή

μάζα

ΗλεκτρόνιαΗμιμέταλλα

ή

μεταλλοειδή

Ισοστάθμιση

χημικής

εξίσωσηςΙσότοπαΚαθοδικές

ακτίνες

Μαζικός

αριθμός

Page 6: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

6

1. Άτομα, μόρια

και

ιόνταΈννοιες

κλειδιά

Μέταλλα

μεταπτώσεωςMoleΜονάδα

ατομικής

μάζας

Μοριακό

βάροςΝετρόνιαΝουκλίδιαΠεριοδικό

σύστημα

ΠρωτόνιαΡαδιενέργειαΣτοιχειομετρίαΦάσμα

μάζας

Χημικά

στοιχείαΧημική

εξίσωση

Χημική

ονοματολογίαΧημικοί

τύποι

Page 7: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

7

1. Άτομα, μόρια

και

ιόντα

Ebbing: Κεφάλαια

1 –

4 (κυρίως

Κεφάλαιο

2)1.1

Η

ατομική

θεωρία

της

ύλης

1.2 Η

ανακάλυψη

του

ηλεκτρονίου1.3 Ο πυρήνας του ατόμου1.4 Χημικά

στοιχεία

1.5 Ατομικές

μάζες

στοιχείων1.6 Εισαγωγή

στο

περιοδικό

σύστημα

1.7 Χημικές

ενώσεις

και

χημικοί

τύποι1.8 H έννοια

του

mole

και

ο

αριθμός

του

Avogadro

1.9 Χημικές

εξισώσεις1.10 Ονοματολογία

απλών

ανόργανων

ενώσεων

Page 8: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

8

Η

ατομική

θεωρία

του

Dalton

John Dalton (1776-1844)

1. Η

ύλη

αποτελείται

από

άτομα.

2. Κάθε

στοιχείο

αποτελείται

από

το ίδιο

είδος

ατόμων.

3. Μια

χημική

ένωση

αποτελείται

από δύο

ή

περισσότερα

στοιχεία

χημικά

ενωμένα

μεταξύ

τους

σε

σταθερή αναλογία.

4. Χημική

αντίδραση

είναι

μια αναδιάταξη

των

ατόμων

των

ενώσεων

που

αντιδρούν

και

η

δημιουργία, με τον

τρόπο

αυτό, νέων

χημικών

συνδυασμών

στις

ενώσεις

που σχηματίζονται.

Page 9: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

9

Χλωρίδιοτου

νατρίου

Μεταλλικόνάτριο

Αέριοχλώριο+

Η

ατομική

θεωρία

του

Dalton

Τι

είναι

χημική

αντίδραση

Page 10: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

10

Πόσο

μικρά

είναι

τα

άτομα;

Άτομα

νικελίου

(Ni)

στην

επιφάνεια ενός

κρυστάλλου

νικελίου

(εικόνα

παρμένη

με

σαρωτικό

μικροσκόπιο σήραγγας,

STM)

διάμετρος

ατόμων: 1 έως

5 Å

(1 Å

= 1

10–10

m)

Άτομο

Ni:διάμετρος

2,48 Å

(2,48

10–8

cm).

1,5/2,48

10–8

= 6

107

ή

60 εκατομμύρια

!!!άτομα

Ni.

Κέρμα

μεδ

= 1,5 cm

Page 11: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

11

Η

ανακάλυψη

του

ηλεκτρονίου

Πυρήνας

Ernest Rutherford

(1911)

Ηλεκτρόνιο

Joseph John Thomson

(1896)

J.J. Thomson: οι

καθοδικές ακτίνες

είναι

αρνητικά

φορτισμένα

σωματίδια (ηλεκτρόνια).

Robert Millikan: μέτρησε

το φορτίο

του

ηλεκτρονίου.

Ένα

άτομο

έχει

έναν πυρήνα

και

ηλεκτρόνια

πυρήνας ηλεκτρόνια

Page 12: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

12

Η

δομή

του

ατόμου

Page 13: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

13

Ο

πυρήνας

του

ατόμου

πρωτόνια

(με

θετικό

φορτίο) και νετρόνια

(χωρίς

κανένα

φορτίο).

Ατομικός

αριθμός, Ζ:

ο αριθμός των

πρωτονίων

του

πυρήνα

ενός

ατόμου.

Μαζικός

αριθμός, Α:

το

άθροισμα των

πρωτονίων

και

νετρονίων

ενός

πυρήνα.

Νουκλίδιο:

κάθε

άτομο

που χαρακτηρίζεται

από

έναν

ατομικό

και

ένα

μαζικό

αριθμό.

(Πρωτόνια

+ νετρόνια)

Page 14: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

14

Άσκηση

1.1

Υπολογισμός

πρωτονίων

και

νετρονίων

ενός

ατομικού

πυρήναΠόσα

πρωτόνια

και

νετρόνια

υπάρχουν

σε

ένα

άτομο

σιδήρου

που

έχει

μαζικό

αριθμό

55; (α) 26 πρωτόνια

και

29 νετρόνια

(β) 26 πρωτόνια

και

55 νετρόνια(γ) 29 πρωτόνια

και

26 νετρόνια

(δ) 26 πρωτόνια

και

26 νετρόνια

Page 15: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

15

Άσκηση

1.1

Σίδηρος

(Fe): ατομικός

αριθμός

Ζ

= 26 26 πρωτόνια

Αριθμός

νετρονίων

Ν

= Α

Ζ

= 55 –

26 = 29

Σωστό

είναι

το

(α).

Page 16: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

16

Χημικά

Στοιχεία

Χημικό

στοιχείο: η

ουσία

της

οποίας

όλα

τα

άτομα

έχουν

τον ίδιο

ατομικό

αριθμό.

Χημικό

σύμβολο: ένα ή δύο λατινικά γράμματα που χρησιμοποιούμε

για

να

παραστήσουμε

το

άτομο

ενός

συγκεκριμένου

στοιχείου.

Ισότοπα: τα

άτομα

των οποίων

οι

πυρήνες

έχουν

τον

ίδιο

αριθμό πρωτονίων, αλλά

διαφορετικό

αριθμό νετρονίων.

Τα

δύο

φυσικά

ισότοπατου

άνθρακα

6p6n

6p7n

6e– 6e–

Page 17: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

17

Άσκηση

1.2Τα

στοιχεία

και

τα

σύμβολά

τους

Ποια

είναι

τα

σωστά

σύμβολα

για

τα

στοιχεία

χλώριο

και σίδηρος;

(α) Cl και

Fe(β) Cl και

Si

(γ) C και

Ir(δ) Cl και

F

Page 18: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

18

Άσκηση

1.2

Cl [από

το

Chloros (χλωρός) = κιτρινοπράσινος, επειδή

το χλώριο

είναι

ένα

κιτρινοπράσινο

αέριο].

Fe

(από τη λατινική λέξη «Ferrum»

= σίδηρος).Άρα, σωστό

είναι

το

(α).

Τα

άλλα

σύμβολα

είναι: Si

= πυρίτιο, C = άνθρακας, Ir

= ιρίδιο

και

F = φθόριο

Page 19: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

19

Ατομικές

μάζες

στοιχείων

Η

μονάδα

ατομικής

μάζας

(amu ή

u) είναι

εξ

ορισμού

ίση

με

το

1/12 της

μάζας

του

ισοτόπου άνθρακας–12.

Μέση

ατομική

μάζα:ο σταθμικός μέσος όρος των

ατομικών

μαζών

των

φυσικών ισοτόπων

του

στοιχείου.

Ατομικό

βάρος

ενός

στοιχείου: η μέση ατομική μάζα του

στοιχείου

σε

μονάδες

amu.19,992 20,994 21,991

u

Εκατοσ

τιαίαφυσ

ικήαν

αλογία

Μάζες

ισοτόπων

Το

φάσμα

μάζαςτου

νέου

(Ne)

Page 20: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

20

Άσκηση

1.3Προσδιορισμός

ατομικού

βάρους

στοιχείου

από

το φάσμα

μάζας

Παραπλεύρως

δίνεται

το φάσμα

μάζας

του

χαλκού.

(α) Πώς

συμβολίζονται

τα ισότοπα

του

χαλκού;

(β) Αν

η

μάζα

του

ισοτόπου με

τη

μεγαλύτερη

εκατοστιαία

φυσική

αναλογία

είναι

62,93 amu

και

του

δεύτερου

ισοτόπου

64,93 amu, πόσο είναι

το

ατομικό

βάρος

του

χαλκού;

Page 21: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

21

(α) Ο χαλκός έχει δύο

ισότοπα.Ζ

(Cu)

= 29

63 6529 29Cu και Cu

Άσκηση

1.3

Page 22: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

22

(β) Σταθμικός

μέσος

όρος:

(69,09%

62,93

amu) + (30,91%

64,93

amu) = 63,55

amu

63,55 amu = μέση

ατομική

μάζα

του

χαλκού=

ατομικό

βάρος

χαλκού

Άσκηση

1.3

Page 23: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

23

Η σύγχρονη μορφή του περιοδικού πίνακαΠερίοδο

ς

Μέταλλο

Μεταλλοειδές

ΑμέταλλοΛανθανίδια

Ακτινίδια

Εσωτερικά

μέταλλα

μεταπτώσεως

Μέταλλα

μεταπτώσεως

Στοιχεία

κύριων

ομάδωνΣτοιχεία

κύριων

ομάδων

Page 24: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

24

Άσκηση

1.4

∆ομή

του

περιοδικού

πίνακαΠόσα

στοιχεία

έχει

η

4η περίοδος;

(α) 8(β) 12(γ) 18(δ) 32

Page 25: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

25

Άσκηση

1.4

1η περίοδος: δύο

μόνον

στοιχεία2η και 3η: από

οκτώ

στοιχεία

4η και 5η περίοδος: από

18 στοιχεία6η περίοδος: 32 στοιχεία7η περίοδος: ασυμπλήρωτη

με

26, προς

το

παρόν, στοιχεία

Οι

αριθμοί

2, 8, 18 και

32 μπορούν

να

προκύψουν

από

τον τύπο

2n2, αν

στο

n

δώσουμε

διαδοχικά

τις

ακέραιες

τιμές

1, 2,

3 και

4.Σωστό

είναι

το

(γ).

Page 26: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

26

∆ομή

του

περιοδικού

πίνακαΠοια

από

τις

ακόλουθες

ομάδες

δεν

περιέχει

κανένα

μέταλλο;

(α) 3Β(β) 6A (γ) 7A (δ) 1A

Άσκηση

1.5

Page 27: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

27

Ομάδα

3Β: η

πρώτη

ομάδα

των

μεταβατικών

μετάλλων

(Sc, Y, La

και

Ac).

Ομάδα

6Α: η ομάδα των χαλκογόνων (Ο, S, Se, Te, Po).Ομάδα

(αλογόνα): αμέταλλα

F, Cl, Br, I

και

το

μεταλλοειδές

At (άστατο).

Σωστή απάντηση είναι το (γ).Ομάδα

(αλκαλιμέταλλα): Η

+ μέταλλα

Άσκηση

1.5

Page 28: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

28

Χημικές

ενώσεις

και

χημικοί

τύποι

Χημική

ένωση:

ουσία

που

αποτελείται

από

δύο

ή

περισσότερα στοιχεία

χημικά

ενωμένα

μεταξύ

τους

σε

σταθερή

αναλογία.

Χημικός

τύπος:

συμβολισμός

που

χρησιμοποιείται

για

να εκφράσει

τις

σχετικές

αναλογίες

ατόμων

των

διαφορετικών στοιχείων

μιας

ένωσης.

Μόριο:

ομάδα

ατόμων, χημικά

ενωμένων

μεταξύ

τους, σε

μια καθορισμένη

και

σταθερή

αναλογία.

Μοριακή

ένωση:

ένωση

που

αποτελείται

από

μόρια

και συμβολίζεται

με

το

μοριακό

τύπο.

Μοριακή

μάζα

ένωσης: το

άθροισμα

των

μαζών

των

ατόμων που

υπάρχουν

σε

ένα

μόριο

της

ένωσης.

Μοριακό

βάρος: η

μοριακή

μάζα

σε

μονάδες

amu.

Page 29: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

29

Παραδείγματα

μοριακών

ενώσεων

Νερό

Αμμωνία

ΑιθανόληΗ2

Ο ΝΗ3

C2

Η6

ΟΜοριακόςτύπος

Συντακτικόςτύπος

Μοριακόμοντέλο

Μοριακό

βάρος

18,0 amu

17,0 amu

46,0 amu

Page 30: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

30

Χημικές

ενώσεις

και

χημικοί

Τύποι

Ιόν:

ένα

ηλεκτρικά

φορτισμένο

σωματίδιο

που

λαμβάνεται

από ένα

άτομο

ή

από

μια

ομάδα

χημικά

ενωμένων

ατόμων

με

προσθήκη

ή

αφαίρεση

ηλεκτρονίων.

Ανιόν:

ένα

αρνητικά

φορτισμένο

ιόν.

Κατιόν:

ένα

θετικά

φορτισμένο

ιόν.

Ιοντική

ένωση:

η

ένωση

που

δημιουργείται

από

την

αμοιβαία έλξη

ανάμεσα

σε

κατιόντα

και

ανιόντα.

Τυπική

μονάδα

μιας

ένωσης:

η ομάδα ατόμων ή ιόντων που ρητά

συμβολίζονται

στον

τύπο

της

ένωσης.

Τυπική

μάζα:

το

άθροισμα

των

ατομικών

μαζών

όλων

των ατόμων

που

υπάρχουν

σε

μια

τυπική

μονάδα

της

ουσίας.

Page 31: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

31

Παράδειγμα

ιοντικής

ένωσης

Li+κατιόν F–

ανιόν

Ιόντα Ιοντική

ένωση

LiFμία

τυπική

μονάδα

LiF

τυπική

μάζα

25,94 amu

Page 32: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

32

Η

έννοια

του

mole και

ο

αριθμός

του

Avogadro

mole

γραμμομόριο, σύμβολο

mol): η

ποσότητα

ύλης

(ή και ενέργειας) που

περιέχει

ΝΑ

= 6,0221023

στοιχειώδεις

οντότητες (άτομα, μόρια, ιόντα, ηλεκτρόνια, φωτόνια

κ.λπ.).

Ο αριθμός ΝΑ

ονομάζεται

αριθμός

του

Avogadro.

Γραμμομοριακή

μάζα:

η μάζα ενός mole μιας

ουσίας.

Παραδείγματα:1 mol άτομα

Η

= 6,022

1023

άτομα

Η

1,01 g

1 mol μόρια

Η2

Ο

= 6,022

1023

μόρια

Η2

Ο

18,02 g

1 mol ιόντα

ΝΟ3–

= 6,022

1023

ιόντα

ΝΟ3–

62,00 g

Page 33: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

33

Πόσο

μεγάλος

είναι

ο

αριθμός

του

Avogadro;

6

1023

seconds = 4 εκατομ.

φορές

η

ηλικία

της

Γης

6

1023 σταγόνες

από

τους

καταρ. Νιαγάρα

σε

100.000 χρόνια

Για

6

1023

μίλια,

χρειάζεσαι

100 δις

χρόνια

ταξιδεύοντας

με

c

Στοίβα

6

1023

φύλλα

χαρτί

= 1εκατομ. φορές

η

απόσταση

Γ-Η6

1023

κόκκοι

άμμου

πάνω

από

Καλιφόρνια

στοίβα

= 10όροφο

Ένας

Η/Υ που μετρά

200 εκατομ./s, θα

μετρήσει

το

6

1023

σε

100 εκ. έτη

6

1023 baseballs

θα

κάλυπταν

τη

Γη

σε

ύψος

πολλών

εκ. km

6

1023 €

στα

6 δις

κατοίκους

της

Γης: ξοδεύουν

1 εκ./min, μέρα-

νύκτα

σε

όλη

τους

τη

ζωή

και

μένουν

τα

μισά.

Page 34: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

34

Άσκηση

1.6

Υπολογισμός

της

μάζας

ενός

mole ουσίαςΈνα

mole Κ2

Co(SO4

)2

6H2

O

ζυγίζει(α) 437 g (β) 341 g (γ) 398 g (δ) 405 g

Page 35: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

35

Άσκηση

1.6

Σε

μία

τυπική

μονάδα

Κ2

Co(SO4

)2

6H2

O (η

ένωση

είναι

ιοντική) έχουμε

2 άτομα

Κ, 1 άτομο

Co, 2 άτομα

S, 14

άτομα

Ο

και

12

άτομα

Η. Από

τον

Π.Π. λαμβάνουμε

(2

39,0983) + (1

58,9332) + (2

32,066) + (14

15,9994) + (12

1,008)

= 437,3

437)

1 mol Κ2

Co(SO4

)2

6H2

O

ζυγίζει

437 gΣωστή

είναι

η

απάντηση

(α).

Page 36: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

36

Γραμμομοριακή

μάζα, μοριακός

τύπος, εμπειρικός

τύποςΤο

αδιπικό

οξύ, C6

Η10

Οx

, με

γραμμομοριακή

μάζα

146,1 g/mol, χρησιμοποιείται

στην

παρασκευή

του

νάυλον.

Ποιος

είναι

ο

μοριακός

και

ποιος

ο

εμπειρικός

τύπος

του αδιπικού

οξέος;

Άσκηση

1.7

Page 37: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

37

Γραμμομοριακή

μάζα

= το

μοριακό

βάρος

της

ένωσης

σε γραμμάρια

Μοριακό

βάρος

του

C6

Η10

Οx

(6

12,011amu) + (10

1,008amu) + 15,9994(amu)x

= 146,1 amu 15,9994x

= 63,954

x

= 4,0

ο μοριακός τύπος του αδιπικού οξέος είναι C6

Η10

Ο4

Ο

εμπειρικός

τύπος

του

αδιπικού

οξέος

είναι

C3

Η5

Ο2

Άσκηση

1.7

Page 38: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

38

Χημικές

εξισώσεις

Χημική

εξίσωση:

η

παράσταση

μιας

χημικής

αντίδρασης

με χημικούς

τύπους

και

σύμβολα.

Αντιδρώντα:

οι

αρχικές

ουσίες

σε

μια

χημική

αντίδραση.

Προϊόντα:

οι

νέες

ουσίες

που

παράγονται

από

μια

χημική αντίδραση.

Ισοσταθμισμένη

εξίσωση:

η

χημική

εξίσωση

που

έχει

τον

ίδιο αριθμό

ατόμων

από

κάθε

στοιχείο

στη

δεξιά

και

αριστερή

πλευρά

της.

Αριθμητικοί

συντελεστές:

οι

αριθμοί

που

χρησιμοποιούμε

για να

ισοσταθμίσουμε

μια

χημική

εξίσωση.

Στοιχειομετρία:

ο

υπολογισμός

των

ποσοτήτων

αντιδρώντων και

προϊόντων

μιας

χημικής

αντίδρασης.

Page 39: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

39

Χημικές

εξισώσεις

Χημική

αντίδραση:

Στερεό

νάτριο

αντιδρά

με

αέριο

χλώριο

και δίνει

στερεό

χλωρίδιο

του

νατρίου

Χημική

εξίσωση: Na(s) + Cl2

(g) → NaCl(s)

Αντιδρώντα:

νάτριο

και

χλώριο

Προϊόντα:

χλωρίδιο

του

νατρίου

Ισοσταθμισμένη

εξίσωση: 2Na(s) + Cl2

(g) → 2NaCl(s)

Αριθμητικοί

συντελεστές:

το

2 για

το

Na, το

1 για

το

Cl2

(εννοείται) και

το

2 για

το

NaCl

Στοιχειομετρία:

π.χ., ο

υπολογισμός

της

μάζας

του

NaCl που θα

σχηματισθεί

από

την

αντίδραση

3,0 g Na

με

επαρκή

ποσότητα

Cl2

.

Page 40: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

40

Άσκηση

1.8

Στοιχειομετρικοί

υπολογισμοίΣτους

λαμπτήρες

πυράκτωσης

τα

νήματα

είναι

φτιαγμένα

από

βολφράμιο, W. Το

μέταλλο

αυτό

παράγεται

από

την

αντίδραση του

κίτρινου

οξειδίου

του

βολφραμίου(VI), WO3

, με

υδρογόνο. WO3

(s) + 3H2

(g) →

W(s) + 3H2

O(g)Πόσα

γραμμάρια

βολφραμίου

μπορούν

να

ληφθούν

από

4,81 kg

υδρογόνου

και

περίσσεια

οξειδίου

του

βολφραμίου(VI);

Page 41: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

41

Άσκηση

1.8

WO3

(s) +

3H2

(g) →

W(s) + 3H2

O(g)1 mol 3 mol 1 mol 3 mol (αναλογία

moles)

231,8482 g 6,04764g 183,85 g 54,04584g

(αναλογίαγραμμαρίων)

32 5

2

(183,85 g W)(4,81 10 g H ) = 1,46 10 g W6,04764 g H

x

Page 42: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

42

Ονοματολογία

απλών

ανόργανων

ενώσεωνΧημική

ονοματολογία:

η

συστηματική

απόδοση

ονομάτων

στις

χημικές ενώσεις με βάση τον τύπο ή τη δομή τους.

Οργανικές

ενώσεις:

ενώσεις

που

περιέχουν

άνθρακα

και

υδρογόνο

αλλά

και

άλλα

στοιχεία, όπως

οξυγόνο, άζωτο, θείο

κ.λπ. Ανόργανες

ενώσεις:

όλες

οι

ενώσεις

πλην

των

οργανικών.

Για να ονοματίσουμε μια ιοντική

ένωση, αναφέρουμε

πρώτα

το

όνομα

του

ανιόντος

και

μετά

το

όνομα

του

κατιόντος.

Οι

δυαδικές

μοριακές

ενώσεις

ονοματίζονται

με

βάση

ορισμένους

κανόνες

και

το

σύστημα

των

προθεμάτων.

Το

όνομα

ενός

οξοοξέος

σχηματίζεται

από

το

όνομα

του

αντίστοιχου

ανιόντος

και

τη

λέξη

οξύ.

Μια

υδατωμένη

ένωση

υδρίτης)

παίρνει

το

όνομα

της

αντίστοιχης

άνυδρης

ένωσης

και

τη

λέξη

υδατωμένος

υδρικός) με

το

κατάλληλο

αριθμητικό

πρόθεμα.

Page 43: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

43

Ονοματολογία

απλών

ανόργανων

ενώσεωνΙοντικές

ενώσειςKBr

βρωμίδιο

του

καλίουNaΟΗ

υδροξείδιο

του

νατρίουMgO

οξείδιο

του

μαγνησίουCa(ΝΟ3

)2

νιτρικό

ασβέστιοMn(NO3

)2

νιτρικό

μαγγάνιο(ΙΙ)∆υαδικές

μοριακές

ενώσειςPCl3

τριχλωρίδιο

του

φωσφόρουPCl5

πενταχλωρίδιο

του

φωσφόρουN2

O5

πεντοξείδιο

του

διαζώτουOξοοξέαΗ3

ΡΟ4

φωσφορικό

οξύΥδρίδια-οξέαHF υδροφθορικό

οξύYδατωμένες

ενώσεις

(υδρίτες)CoCl2

6H2

O χλωρίδιο

του

κοβαλτίου(ΙΙ) εξαϋδατωμένοή

εξαϋδρικό

χλωρίδιο

του

κοβαλτίου(ΙΙ)

Page 44: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

44

Άσκηση

1.9Ονοματολογία

ανόργανων

ενώσεων

Γράψτε

τους

τύπους

και

τα

ονόματα

των

οξέων

που σχηματίζονται

από

τα

ακόλουθα

ανιόντα:

Ανιόν Τύπος

οξέος Όνομα

οξέος

(α) PO43–

(β) Cr2

O72–

(γ) Br–

(δ) C2

O42–

(ε) S2

O32–

(στ) ClO2–

(ζ) CN–

(η) CO32–

Page 45: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

45

Ο

τύπος

ενός

οξέος: αν

στο

ανιόν

προσθέσουμε

τόσα

κατιόντα

Η+

ώστε

να

εξουδετερωθεί

το

φορτίο

του

ανιόντος. Όνομα

ενός

οξυγονούχου

οξέος: όνομα

του

ανιόντος

+ λέξη

οξύΌνομα

ενός

οξέος

υδριδίου: πρόθεμα

υδρο-

+ κατάληξη

–ικο

για

το

άλλο

στοιχείο

+ λέξη

οξύ

Ανιόν Τύπος

οξέος Όνομα

οξέος

(α) PO43– Η3

PO4 Φωσφορικό

οξύ

(β) Cr2

O72– Η2

Cr2

O7 ∆ιχρωμικό

οξύ

(γ) Br– ΗBr Υδροβρωμικό

οξύ

(δ) C2

O42– Η2

C2

O4 Οξαλικό

οξύ(ε) S2

O32– Η2

S2

O3 Θειοθειικό

οξύ(στ) ClO2

– ΗClO2 Χλωριώδες

οξύ(ζ) CN– ΗCN Υδροκυανικό

οξύ

(η) CO32– Η2

CO3 Ανθρακικό

οξύ

Άσκηση

1.9

Page 46: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

46

Τρόποι

αναγραφής

χημικών

εξισώσεων

Εξισώσεις

μοριακές: Na2

CO3

(aq) + MgBr2

(aq)

MgCO3

(s) + 2NaBr(aq)

Εξισώσεις

ιοντικές:(α) πλήρης

ιοντική

εξίσωση

2Na+(aq) + CO32–(aq) + Mg2+(aq) + 2Br–(aq)

MgCO3

(s) + 2Na+(aq) + 2Br–(aq)

(β) τελική

ιοντική

εξίσωσηCO3

2–(aq) + Mg2+(aq)

MgCO3

(s)

Page 47: 1. Άτομα, μόρια και ιόντα - Πανεπιστήμιο Πατρών...1 1. Άτομα, μόρια και ιόντα ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός αυτού του κεφαλαίου

47

Κύρια

είδη

αντιδράσεων

1. Αντιδράσεις

καταβύθισης:2PO4

3–(aq) + 3Ni2+(aq)

Ni3

(PO4

)2

(s) (ίζημα)(γραμμένη

ως

μοριακή

αντίδραση

ανταλλαγής

ή

μετάθεσης

2. Αντιδράσεις

οξέων

βάσεωνΗΝΟ3

(aq) + KOH(aq) KNO3

(aq) + H2

O()

3. Αντιδράσεις

οξείδωσης

αναγωγής(Όταν

έχουμε

μεταβολή

του

αριθμού

οξείδωσης)

(α) Αντιδράσεις

συνδυασμού:

2Ca(s) + O2

(g) 2CaO(s)(β) Αντιδράσεις

διάσπασης:

2KClO3

(s) 2KCl

(s) + 3O2

(g) (∆, MnO2

)(γ) Αντιδράσεις

απλής

αντικατάστασης:

Cu(s) + 2Ag+(aq) Cu2+(aq) + 2Ag(s)(δ) Αντιδράσεις

καύσης

2C4

H10

(g) + 13O2

(g) 8CO2

(g) + 10H2

O(g)