print wyk.ad 1 chemia jako nauka - metodyka bada.lojewska/wyklady/print... · chemia nieorganiczna...
TRANSCRIPT
ChemiaChemiaDr 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
WykWykłłady z podstaw ady z podstaw chemiichemii
PodręcznikiL. Jones, P. Atkins, „Chemia Ogólna. Cżasteczki, materia, reakcje”, Wydawnictwo naukowe PWN, Warszawa 2004
A.Bielański "Chemia ogólna i nieorganiczna" PWN
ChemiaChemiaNaukaNauka
• o materii• doświadczalna• stosowana
metoda naukowa
Metoda naukowaMetoda naukowaKlasyfikacja materiiKlasyfikacja materiiAtomyAtomy–– modele i dowody eksperymentalnemodele i dowody eksperymentalne–– wwłłasnoasnośści ci –– masa atomowamasa atomowa
Metoda naukowaMetoda naukowa
1.1. Obserwacje Obserwacje –– dodośświadczenia wstwiadczenia wstęępnepne-- jakojakośścioweciowe-- iloilośścioweciowe
2.2. HipotezyHipotezy-- momożżliwe wyjaliwe wyjaśśnienia obserwacjinienia obserwacji
3.3. DoDośświadczenia sprawdzajwiadczenia sprawdzająącece-- zbieranie nowych informacji w celuzbieranie nowych informacji w celu
sprawdzenia hipotezysprawdzenia hipotezy
Metoda naukowaMetoda naukowa
Teoria i model (dlaczego siTeoria i model (dlaczego sięę dzieje?)dzieje?)wyjawyjaśśnienie praw lub obserwacji, nienie praw lub obserwacji, uporzuporząądkowany ukdkowany ukłład postulatad postulatóów w sposw w sposóób b cacałłoośściowy ciowy wyjawyjaśśniajniająącychcych obserwacjeobserwacje
Prawo naturalne (co siPrawo naturalne (co sięę dzieje?)dzieje?)prawidprawidłłowoowośćść wystwystęępujpująąca w naturze ca w naturze –– ta sama ta sama obserwacja stosujobserwacja stosująąca sica sięę do rdo róóżżnych uknych ukłładadóów, w, podsumowaniepodsumowanie obserwacjiobserwacji
Metoda naukowaMetoda naukowa
prawoteoria/model
doświadczenie
hipoteza
obserwacja
wnioski i przewidywania
doświadczenie
Klasyfikacja materiiKlasyfikacja materiiStany skupienia:Stany skupienia:
StaStałły (solid): y (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
homogeniczne
związkipierwiastki
heterogeniczne
atomy
elektrony
protony neutrony
kwarki kwarki
substancje czyste
mieszaniny
jądra
materia
metody fizyczne
metody fizycznemetody fizyczne
metody chemiczne
Klasyfikacja MateriiKlasyfikacja MateriiMetody rozdziaMetody rozdziałłu mieszanin:u mieszanin:
FiltracjaFiltracjaDestylacjaDestylacja
ChromatografiaChromatografia
Klasyfikacja materiiKlasyfikacja materii
Pierwiastki:Pierwiastki: substancje, ktsubstancje, któórych nie rych nie momożżna rozna rozłłoożżyyćć w przemianie w przemianie chemicznejchemicznej
ZwiZwiąązki:zki: substancje o stasubstancje o stałłym skym skłładzie, adzie, ktktóóre more możżna rozdzielina rozdzielićć na pierwiastki w na pierwiastki w przemianie chemicznej.przemianie chemicznej.
Metalelectrode
Metalelectrode
(-)
(+)
(+)
(-)
Appliedelectric field
Atomy Atomy -- dowody dowody eksperymentalneeksperymentalneDoDośświadczenie Thomsona (1898wiadczenie Thomsona (1898--1903)1903)
pole 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
+
-
--
--
-
+
Atomy Atomy -- dowody dowody eksperymentalneeksperymentalne
RadioaktywnoRadioaktywnośćść
DoDośświadczenie Marii Skwiadczenie Marii Skłłodowskiej (1903, odowskiej (1903, 1911 r. nagrody Nobla)1911 r. nagrody Nobla)
DoDośświadczenie wiadczenie RuthefordaRutheforda 1911 r.1911 r.
Atomy Atomy -- dowody dowody eksperymentalneeksperymentalne
α
folia Au ekran
DoDośświadczenie wiadczenie 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 –– model wspmodel wspóółłczesnyczesny
Teoria kwantTeoria kwantóóww–– Zasada nieoznaczonoZasada nieoznaczonośści ci HeisenbergaHeisenberga–– Dualizm korpuskularno falowyDualizm korpuskularno falowy–– RRóównanie wnanie SchroedingeraSchroedingera–– Funkcje faloweFunkcje falowe
protonyprotonyneutronyneutronyelektronyelektrony
Atom Atom -- pomiar masy pomiar masy atomowejatomowej
03_34
Slits
SamplePositive ions
Electron beam
Heating deviceto vaporize sample
Ion-acceleratingelectric field
Acceleratedion beam
Magnetic field
Detectorplate
Least massive ions
Mostmassive ions
Spektrometr masowy
1 a.j.m.= 1/12 m 12C
Masa atomowaMasa atomowa
definicja
IzotopyIzotopy
8.88.80.30.390.990.9rozpowszechnienie, %rozpowszechnienie, %222221212020masa atomowa, a.j.m.masa atomowa, a.j.m.
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
a.j.m. 100
332211 M%
MpMpMp=
⋅+⋅+⋅
Średnia ważona
332211Nr izotopuNr izotopu
8.88.80.30.390.990.9rozpowszechnienie, %rozpowszechnienie, %222221212020masa atomowa, a.j.mmasa atomowa, a.j.m
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 atomowaprzykład
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