andrzej kotarba zakład chemii ... - chemia.uj.edu.pl · chemia nieorganiczna andrzej kotarba...
TRANSCRIPT
![Page 1: Andrzej Kotarba Zakład Chemii ... - chemia.uj.edu.pl · CHEMIA NIEORGANICZNA Andrzej Kotarba Zakład Chemii Nieorganicznej Wydział Chemii I piętro p. 138 WYKŁAD -1. RÓWNOWAGA](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013003/5fa4e9374b243d1c7b0f2cc5/html5/thumbnails/1.jpg)
CHEMIA NIEORGANICZNA
Andrzej Kotarba
Zakład Chemii Nieorganicznej
Wydział Chemii
I piętro p. 138
WYKŁAD - 1
![Page 2: Andrzej Kotarba Zakład Chemii ... - chemia.uj.edu.pl · CHEMIA NIEORGANICZNA Andrzej Kotarba Zakład Chemii Nieorganicznej Wydział Chemii I piętro p. 138 WYKŁAD -1. RÓWNOWAGA](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013003/5fa4e9374b243d1c7b0f2cc5/html5/thumbnails/2.jpg)
RÓWNOWAGA
PRZEMIANA
STRUKTURA
w poprzednim odcinku
![Page 3: Andrzej Kotarba Zakład Chemii ... - chemia.uj.edu.pl · CHEMIA NIEORGANICZNA Andrzej Kotarba Zakład Chemii Nieorganicznej Wydział Chemii I piętro p. 138 WYKŁAD -1. RÓWNOWAGA](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013003/5fa4e9374b243d1c7b0f2cc5/html5/thumbnails/3.jpg)
w poprzednim odcinku
![Page 4: Andrzej Kotarba Zakład Chemii ... - chemia.uj.edu.pl · CHEMIA NIEORGANICZNA Andrzej Kotarba Zakład Chemii Nieorganicznej Wydział Chemii I piętro p. 138 WYKŁAD -1. RÓWNOWAGA](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013003/5fa4e9374b243d1c7b0f2cc5/html5/thumbnails/4.jpg)
poziomy opisu materii
subatomowy → fizyka
atomowy → fizyka i chemia
molekularny → chemia
mikroskopowy → chemia i nauka o materiałach
makroskopowy → mechanika i inżynieria materiałowa
w poprzednim odcinku
![Page 5: Andrzej Kotarba Zakład Chemii ... - chemia.uj.edu.pl · CHEMIA NIEORGANICZNA Andrzej Kotarba Zakład Chemii Nieorganicznej Wydział Chemii I piętro p. 138 WYKŁAD -1. RÓWNOWAGA](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013003/5fa4e9374b243d1c7b0f2cc5/html5/thumbnails/5.jpg)
CHEMIA jest nauka, która zajmuje się otrzymywaniem, oraz wszechstronnym badaniem właściwości, struktury a także reakcji chemicznych pierwiastków i ich połączeń
o substancjach, o ich właściwościach, oddziaływaniach wzajemnych i reakcjach chemicznych oraz efektach towarzyszących tym oddziaływaniom bądź reakcjom
![Page 6: Andrzej Kotarba Zakład Chemii ... - chemia.uj.edu.pl · CHEMIA NIEORGANICZNA Andrzej Kotarba Zakład Chemii Nieorganicznej Wydział Chemii I piętro p. 138 WYKŁAD -1. RÓWNOWAGA](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013003/5fa4e9374b243d1c7b0f2cc5/html5/thumbnails/6.jpg)
e -
e -
n
n
i+
i+
E
E
B
B
T
T
P
P
hv
hvsample
diagram oddziaływań
![Page 7: Andrzej Kotarba Zakład Chemii ... - chemia.uj.edu.pl · CHEMIA NIEORGANICZNA Andrzej Kotarba Zakład Chemii Nieorganicznej Wydział Chemii I piętro p. 138 WYKŁAD -1. RÓWNOWAGA](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013003/5fa4e9374b243d1c7b0f2cc5/html5/thumbnails/7.jpg)
Dziedziny chemii
Chemia czysta
(pure chemistry)
Chemia stosowana
(applied chemistry)
Nieorganiczna,Organiczna (połączenia C i H),
Fizyczna,
Teoretyczna
Analityczna,
Technologia chemiczna,
Inżynieria chemiczna,
Inżynieria materiałowa
IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry)
Chemia ciała stałego, chemia powierzchni i materiałów, krystalochemia,
![Page 8: Andrzej Kotarba Zakład Chemii ... - chemia.uj.edu.pl · CHEMIA NIEORGANICZNA Andrzej Kotarba Zakład Chemii Nieorganicznej Wydział Chemii I piętro p. 138 WYKŁAD -1. RÓWNOWAGA](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013003/5fa4e9374b243d1c7b0f2cc5/html5/thumbnails/8.jpg)
Podział substancji
substancje chemiczne
proste
PIERWIASTKI
- ostateczny wynik analizy
- jeden rodzaj atomów
złożone
ZWIĄZKI CHEMICZNE
- charakterystyczne właściwości
- niezmienność składu
izomery, polimorfizm, niestechiometryczność
![Page 9: Andrzej Kotarba Zakład Chemii ... - chemia.uj.edu.pl · CHEMIA NIEORGANICZNA Andrzej Kotarba Zakład Chemii Nieorganicznej Wydział Chemii I piętro p. 138 WYKŁAD -1. RÓWNOWAGA](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013003/5fa4e9374b243d1c7b0f2cc5/html5/thumbnails/9.jpg)
substancje
właściwości struktura reakcje
efekty
towarzyszące
środowisko
![Page 10: Andrzej Kotarba Zakład Chemii ... - chemia.uj.edu.pl · CHEMIA NIEORGANICZNA Andrzej Kotarba Zakład Chemii Nieorganicznej Wydział Chemii I piętro p. 138 WYKŁAD -1. RÓWNOWAGA](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013003/5fa4e9374b243d1c7b0f2cc5/html5/thumbnails/10.jpg)
KLASYCZNE PRAWA CHEMICZNE
Prawo zachowania masy (Lavoisier 1785)
Prawo stałych stosunków wagowych (Proust, 1779)
Prawo stosunków wielokrotnych (Dalton, 1808)
Prawo objętościowe Gay-Lussac (1805)
Hipoteza Avogadra (1811)
![Page 11: Andrzej Kotarba Zakład Chemii ... - chemia.uj.edu.pl · CHEMIA NIEORGANICZNA Andrzej Kotarba Zakład Chemii Nieorganicznej Wydział Chemii I piętro p. 138 WYKŁAD -1. RÓWNOWAGA](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013003/5fa4e9374b243d1c7b0f2cc5/html5/thumbnails/11.jpg)
SYMBOLE I WZORY CHEMICZNE
tlen O 1 atom tlenu 1 mol atomów tlenu
wodór H2 1 cząsteczka
wodoru
1 mol dwuatomowych cząsteczek wodoru
woda H2O 1 cząsteczka
wody
1 mol cząsteczek wody
chlorek sodu
NaCl KRYSZTAŁ 1 mol chlorku sodu
H2 + O2 = 2H2O
![Page 12: Andrzej Kotarba Zakład Chemii ... - chemia.uj.edu.pl · CHEMIA NIEORGANICZNA Andrzej Kotarba Zakład Chemii Nieorganicznej Wydział Chemii I piętro p. 138 WYKŁAD -1. RÓWNOWAGA](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013003/5fa4e9374b243d1c7b0f2cc5/html5/thumbnails/12.jpg)
STECHIOMETRIA REAKCJI
∑ viMi = 0
Mi – reagenty
vi – współczynniki stechiometryczne
dla substratów znak -
dla produktów znak +
i = 1
n
![Page 13: Andrzej Kotarba Zakład Chemii ... - chemia.uj.edu.pl · CHEMIA NIEORGANICZNA Andrzej Kotarba Zakład Chemii Nieorganicznej Wydział Chemii I piętro p. 138 WYKŁAD -1. RÓWNOWAGA](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013003/5fa4e9374b243d1c7b0f2cc5/html5/thumbnails/13.jpg)
ILOŚĆ SUBSTANCJI (n)
1 mol cząstek = liczbie atomów zawartych w 12g węgla 12C
1 mol = 6,023 1023 cząstek
1 mol wodoru określenie nieścisłe
1 mol H lub 1 mol H2
(stała Avogadra) NA = 6,023 1023 mol-1
n =
N – liczba cząstek w próbce
N
NA
![Page 14: Andrzej Kotarba Zakład Chemii ... - chemia.uj.edu.pl · CHEMIA NIEORGANICZNA Andrzej Kotarba Zakład Chemii Nieorganicznej Wydział Chemii I piętro p. 138 WYKŁAD -1. RÓWNOWAGA](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013003/5fa4e9374b243d1c7b0f2cc5/html5/thumbnails/14.jpg)
Jeżeli stwórca na początku wszechświata stworzył 1 mol €i wyrzuca 1000 € na 1 s ile moli wyrzucił do dziś?
ZADANIE
![Page 15: Andrzej Kotarba Zakład Chemii ... - chemia.uj.edu.pl · CHEMIA NIEORGANICZNA Andrzej Kotarba Zakład Chemii Nieorganicznej Wydział Chemii I piętro p. 138 WYKŁAD -1. RÓWNOWAGA](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013003/5fa4e9374b243d1c7b0f2cc5/html5/thumbnails/15.jpg)
ROZWIĄZANIE
BIG BANG miał miejsce 13,7 mld lat temu
Nobel 2006 John C. Mather & George F. Smoot
zatem: 13,7 × 109 × 365 × 24 × 60 × 60 × 1000 = 1,1 × 1020 €
1,1 × 1020
1 mol € to 6,02 × 1023= 0,002 mola !!!
dni h min s €
![Page 16: Andrzej Kotarba Zakład Chemii ... - chemia.uj.edu.pl · CHEMIA NIEORGANICZNA Andrzej Kotarba Zakład Chemii Nieorganicznej Wydział Chemii I piętro p. 138 WYKŁAD -1. RÓWNOWAGA](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013003/5fa4e9374b243d1c7b0f2cc5/html5/thumbnails/16.jpg)
Rozkład przedstawia stosunek obsadzeń Ni/Nj przez obiekty mikroskopowe dla dwu stanów "i", "j" różniących się energią:
Ni/Nj = gi/gj exp(-ΔEij/kT)
gdzie:Ni,Nj liczba obiektów w stanach "i", "j" ΔEij = Ei − Ej – różnica energii dla stanów "i", "j" k – stała Boltzmanna, k = R/NA (R – stała gazowa, NA – stała Avogadra) T – temperatura
Rozkład Boltzmannapozwala określić
funkcję rozkładu energii
dla układów
zawierających duże liczby
obiektów i można
stosować do nich metody
termodynamiki
statystycznej, np. do gazu
doskonałego lub gazu
rzeczywistego.
![Page 17: Andrzej Kotarba Zakład Chemii ... - chemia.uj.edu.pl · CHEMIA NIEORGANICZNA Andrzej Kotarba Zakład Chemii Nieorganicznej Wydział Chemii I piętro p. 138 WYKŁAD -1. RÓWNOWAGA](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013003/5fa4e9374b243d1c7b0f2cc5/html5/thumbnails/17.jpg)
Masa molowa (M)
Oblicz masę molową kalcytu MCaCO3
ROZWIĄZANIE
1 Ca2+ 40,08 g
1 CO32-
1 C 12,01 g
3 O 3 · 16,00 = 48,00 g
Masa 1 mola CaCO3 = 100,09 g
www.foto.pwsk.pl
MCaCO3 = 100,09 g mol-1
![Page 18: Andrzej Kotarba Zakład Chemii ... - chemia.uj.edu.pl · CHEMIA NIEORGANICZNA Andrzej Kotarba Zakład Chemii Nieorganicznej Wydział Chemii I piętro p. 138 WYKŁAD -1. RÓWNOWAGA](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013003/5fa4e9374b243d1c7b0f2cc5/html5/thumbnails/18.jpg)
The silicon chip is the most significant inventionof the past 50 years, according to CNN.com users
Masa krzemu w mikroprocesorze wynosi 5.68 mg.
Ile atomów Si wchodzi w jego skład?
5.68 mg Si = 5,68 · 10-3 g Si
5,68 · 10-3 g Si / 28.09 gmol-1 = 2,02 · 10-4 mol Si
2,02 · 10-4 mol Si · 6,023 · 1023 atomów Si = 1,22 · 1020 atomów Si
ROZWIĄZANIE
![Page 19: Andrzej Kotarba Zakład Chemii ... - chemia.uj.edu.pl · CHEMIA NIEORGANICZNA Andrzej Kotarba Zakład Chemii Nieorganicznej Wydział Chemii I piętro p. 138 WYKŁAD -1. RÓWNOWAGA](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013003/5fa4e9374b243d1c7b0f2cc5/html5/thumbnails/19.jpg)
N2 + H2 = NH323
wagowy 14 3 17
objętościowy 1 3 2
28 g 6 g 34 g
stosunek
SYNTEZA AMONIAKUMasa molowa
N = 14 gmol-1
H = 1 gmol-1
NH3 = 17 gmol-1
![Page 20: Andrzej Kotarba Zakład Chemii ... - chemia.uj.edu.pl · CHEMIA NIEORGANICZNA Andrzej Kotarba Zakład Chemii Nieorganicznej Wydział Chemii I piętro p. 138 WYKŁAD -1. RÓWNOWAGA](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013003/5fa4e9374b243d1c7b0f2cc5/html5/thumbnails/20.jpg)
N2 + 2H2 = N2H4
objętościowy 1 2 1
wagowy 7 1 8
stosunek
N2 + H2 = X
inna reakcja N2 i H2
![Page 21: Andrzej Kotarba Zakład Chemii ... - chemia.uj.edu.pl · CHEMIA NIEORGANICZNA Andrzej Kotarba Zakład Chemii Nieorganicznej Wydział Chemii I piętro p. 138 WYKŁAD -1. RÓWNOWAGA](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013003/5fa4e9374b243d1c7b0f2cc5/html5/thumbnails/21.jpg)
x/2 N2 + y/2 O2 = NxOy
stosunek
AZOT : TLEN
Tlenek azotu(I) N2O 28 g 16 g
Tlenek azotu(II) NO 32 g
Tlenek azotu(III) N2O3 48 g
Tlenek azotu(IV) NO2 64 g
Tlenek azotu(V) N2O5 80 g
PRAWO STOSUNKÓW WIELOKROTNYCH
![Page 22: Andrzej Kotarba Zakład Chemii ... - chemia.uj.edu.pl · CHEMIA NIEORGANICZNA Andrzej Kotarba Zakład Chemii Nieorganicznej Wydział Chemii I piętro p. 138 WYKŁAD -1. RÓWNOWAGA](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013003/5fa4e9374b243d1c7b0f2cc5/html5/thumbnails/22.jpg)
Nie tylko prawo zachowania masy ale i ładunku
2MnO4- + 6H+ + 5H2O2 = 2Mn2+ + 8H2O + 5O2
- 2 + 6 = + 4
![Page 23: Andrzej Kotarba Zakład Chemii ... - chemia.uj.edu.pl · CHEMIA NIEORGANICZNA Andrzej Kotarba Zakład Chemii Nieorganicznej Wydział Chemii I piętro p. 138 WYKŁAD -1. RÓWNOWAGA](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013003/5fa4e9374b243d1c7b0f2cc5/html5/thumbnails/23.jpg)
Uwaga:
fazy (związki) niestechiometryczne
Fe1-xO ZnO1+x
![Page 24: Andrzej Kotarba Zakład Chemii ... - chemia.uj.edu.pl · CHEMIA NIEORGANICZNA Andrzej Kotarba Zakład Chemii Nieorganicznej Wydział Chemii I piętro p. 138 WYKŁAD -1. RÓWNOWAGA](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013003/5fa4e9374b243d1c7b0f2cc5/html5/thumbnails/24.jpg)
www.phys.ucl.ac.uk
AFM images of a calcium atom and an oxygen vacancy on a MgO surface
http://www.kns.b2me.pl/art-atomic-force-microscopy