dr inż. Beata Brożek-PłuskaLABORATORIUM LASEROWEJ SPEKTROSKOPII MOLEKULARNEJ

Politechnika Łódzka Międzyresortowy Instytut Techniki Radiacyjnej

93-590 Łódź Wróblewskiego 15

tel:(48-42) 6313162, 6313162, 6313188 fax:(48-42) 6840043

mitr.p.lodz.pl/raman/brozekbeata.brozek-pluska@p.lodz.pl

brozek@mitr.p.lodz.pl 

chemia wykład 1

I-19 budynek WBiNOŻ wejście od ul. Stefanowksiego 4/10, budynek W5, I piętro, pokój 126I-18 budynek WChem wejście od ul. Żeromskiego 116, budynek A27, lab. II piętro, pokój prowadzącego 311, dr hab. inż. Beata Kolesińska

chemia wykład 1

Chemia jest nauką o materii i zmianach jakim może ona podlegać, jednym z zadań chemii jest ustalenie związku między własnościami makroskopowymi materii a zachowaniem się atomów, cząsteczek, jonów, których jest ona zbudowana.

Najogólniejszy opis materii polega na wyróżnieniu 3 stanów skupienia: gazów, cieczy i ciał stałych. GAZ stanowi płynny stan materii,

wypełniającej całą objętość zbiornika, w którym się znajdujeCIECZ jest płynnym stanem materii charakteryzującym się dobrze zdefiniowaną powierzchnią, w polu grawitacyjnym ciecz wypełnia dolną część zbiornika, w którym została zamkniętaCIAŁO STAŁE zachowuje kształt niezależny od kształtu zbiornika, w którym się znajduje.

chemia wykład 1

Gaz składa się z cząstek znajdujących się w ciągłym szybkim i chaotycznym ruchu. Cząstka przemieszcza się na odległość kilkakrotnie (czasem wielokrotnie) większą od jej wymiarów, zanim dojdzie do jej zderzenia z inną cząstką, i przez większość czasu cząstki są tak znacznie oddalone, że oddziałują na siebie bardzo słabo. Dominującym obrazem jest obraz ruchliwego chaosu.Ciecz składa się z cząstek stykających się wzajemnie, lecz zdolnych do przemieszczania się względem siebie. Cząstki znajdują się w ciągłym ruchu, jednak droga jaką pokonują przed zderzeniem z cząstką sąsiednią, stanowi zaledwie ułamek ich średnicy. Dominującymobrazem jest obraz ruchu jednak takiego, w którym cząstki rozpychają się wzajemnie.Ciało stałe zbudowane jest z cząstek pozostających ze sobą w kontakcie i nie mogących się wzajemnie przemieszczać. Chociaż cząstki wykonują drgania wokół swych średnich położeń, są one zasadniczo zlokalizowane na określonych pozycjach. Obrazem tej fazy jest zespół prawie nieruchomych, regularnie ułożonych cząstek.

chemia wykład 1

Całe nasze życie spędzamy otoczeni gazem, w postaci powietrza, a lokalne zmiany jego właściwości są tym, co nazywamy "pogodą".

chemia wykład 1

Opis stanów materiiTermin "stan" ma w chemii kilka różnych znaczeń i ważne jest, by o nich wszystkich pamiętać.Z pierwszym znaczeniem zetknęliśmy się, gdy mowa była o "stanach skupieni” i w tym sensie użyliśmy określenia "stan gazowy" . W drugim znaczeniu termin stanbędzie wyrażać opis pewnej wybranej części materii określający charakteryzująceją wartości: objętości, ciśnienia, temperatury i ilości substancji. Tak więc 1 kg wodoruw zbiorniku o objętości 10 l pod określonym ciśnieniem i w określonej temperaturzeznajduje się w określonym stanie.

Stan tej samej masy gazu zamkniętej w zbiorniku o objętości 5 l jest inny. Dwie próbki tej samej substancji są w tym samym stanie jedynie wówczas, gdy mają taką samą masę, objętość, ciśnienie i temperaturę.

OBJĘTOŚĆPróbka zajmuje V = 100 cm3, gdy próbka zajmuje 100 cm3 przestrzeni

chemia wykład 1

CIŚNIENIECiśnienie, p, przedstawia siłę działającą na jednostkową powierzchnięUderzenia cząsteczek gazu o ścianę naczynia powodują wywarcie na nią siły i tym samympojawienie się ciśnienia. Jeżeli jakiśprzedmiot znajduje się we wnętrzugazu, na całą jego powierzchnię działaciśnienie. W ten sposób atmosfera ziemska wywiera ciśnienie na wszystkie ciała i ciśnienieto jest największe na poziomie morza, gdyż największa jest tam gęstość powietrza, a tym samym największa liczba cząsteczek zderzających się z powierzchnią ciała. Ciśnienie atmosferyczne jest znaczne; jest ono równeciśnieniu jakie wywierałby 1kg ołowiu(lub jakiegokolwiek innego materiału)położony na powierzchnię 1 cm2.

Przez całe nasze życie niesiemy to ciężkiebrzemię, uciskające każdy centymetr

kwadratowy naszego ciała.

Układ znajduje się w równowadzemechanicznej ze swym otoczeniem, jeżeli oddziela je ruchoma ściana, a ciśnienie zewnętrzne jest równe ciśnieniu gazu w układzie

chemia wykład 1

Tablica 1.1. Jednostki ciśnienia i współczynniki przeliczenioweJednostka SI: paskal Pa 1 Pa = 1 N X m-2

bar 1 bar = 105 Paatmosfera 1 atm = 101,325 kPator Tr 760 Tr = 1 atm

1 Tr = 133,32 Pa

CIŚNIENIE

chemia wykład 1

TemperaturaW języku potocznym pojęcie temperatury,T, jest dobrze zadomowione rozumiemy ją jako miarę tego,jak "ciepły" lub "zimny" jest danyprzedmiot, jednak nadanie temu pojęciuprecyzyjnego znaczenia nie jestwcale sprawą prostą. Temperatura ciałajest wielkością, która określa kierunekprzepływu energii, gdy ciało znajdujesię w kontakcie z innym: energia ("ciepło")przepływa od ciała o temperaturzewyższej do ciała o temperaturzeniższej. Gdy dwa ciała mają tę samątemperaturę, nie zachodzi między nimiprzepływ ciepła i mówimy wówczas, żznajdują się one w równowadze termicznej.

chemia wykład 1

Temperatura

skala KelvinaLitera K stojąca przy wartości liczbowej np. 273,15 K to jednostka skali Kelvina - kelwin - nazwana tak na cześć Williama Thomsona (1824 - 1907), znanego bardziej jako lord Kelvin. Skala Kelvina nazywana również bezwzględną skalą temperatur to skala temperatur powszechnie stosowana w badaniach naukowych na całym świecie. Kelwin to także podstawowa jednostka temperatury w układzie SI, zdefiniowana jako 1/273,15 część temperatury termodynamicznej punktu potrójnego wody. Temperaturę równą 0 K, określaną mianem temperatury zera bezwzględnego, przyjmuje się za dolną graniczną wartość temperatury.

chemia wykład 1

Ilość substancjiMasa, m ciała jest miarą ilości materiiw tym ciele. Tak więc 2 kg ołowiuzawiera dwa razy więcej materii niż 1kg ołowiu, zresztą dwa razy więcej materii niż 1 kg czegokolwiek. Mężczyzna zawiera na ogół więcej materii niż kobieta.Jednostką masy w układzie SIjest kilogram (kg) przy czym 1kg został zdefiniowany jako masa pewnego bloku ze stopu platynowo-irydowego przechowywanego w Sevres pod Paryżem.

chemia wykład 1

Dla chemika bardziej przydatna jestzazwyczaj znajomość liczby atomówcząsteczek czy jonów w próbce niż samaznajomość jej masy. Chemicy wprowadzili więcjednostkę - mol (symbol: mol). (nazwa ta wywodzi się z łacińskiego słowa moles, które - jakby na ironię – oznacza ”ciężar”, ” brzemię").1mol cząstek jest równy liczbieatomów zawartych w (dokładnie)12 g węgla 12C.Z dokładnością wystarczającą zazwyczajmożna przyjąć 1 mol = 6,02214 . 1023 cząstek

chemia wykład 1

Stała Avogadra – stała fizyczna liczbowo równa liczbie atomów, cząsteczek lub innych cząstek materii zawartych w jednym molu tej materii. Oznaczana jest przez NA lub L a jej wartość wynosi:

NA=6,02214 . 1023

mol-1Liczba Avogadra jest tożsamościowo równa jednemu molowi.

chemia wykład 1

Równania stanu

v - objętość, jaką zajmuje próbka,p - ciśnienie, pod jakim się znajdujeT - jej temperaturę,n - ilość substancji, jaką zawiera

Równanie stanu gazu doskonałego

pV=nRTTablica 1.2. Wartości stałej gazowej w różnych jednostkachR = 8,31451 J . K-1 . mol-1

8,31451 kPa· l· K-1 . mol-18,20578· 10-2 I· atm . K-1 . mol-162,364 l· Tr . K-1 . mol-11,98722 cal· K-1 . mol-1

przykład prawa granicznego

chemia wykład 1

PRAWO BOYLA

w ustalonej temperaturzeciśnienie wywierane przez daną ilość gazu jest odwrotnie proporcjonalne dojego objętości

p1/V

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/15/Boyles_Law_animated.gif

izoterma

chemia wykład 1

PRAWO CHARLES’A

objętość określonej ilości gazu w warunkach stałego ciśnienia jest proporcjonalna do temperatury

VT

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Charles_and_Gay-Lussac%27s_Law_animated.gif

chemia wykład 1

PRAWO AVOGADRA

w danej temperaturze i pod danym ciśnieniem równe objętości rożnych gazów zawierają te same liczby cząsteczek

Vn Ciśnienie wywierane przez mieszaninę gazów jest równe sumie ciśnień wywieranych przez składniki mieszaniny, gdyby każdy z nich był umieszczany osobno w tych samych warunkach objętości i temperatury, jest ono zatem sumą ciśnień cząstkowych.

𝒑=∑𝒊=𝟏

𝒌𝒑𝒊

PRAWO DALTONA

chemia wykład 1

PRAWO AVOGADRA

w danej temperaturze i pod danym ciśnieniem równe objętości rożnych gazów zawierają te same liczby cząsteczek

Vn

Ciśnienie wywierane przez mieszaninę gazów jest równe sumie ciśnień wywieranych przez składniki mieszaniny, gdyby każdy z nich był umieszczany osobno w tych samych warunkach objętości i temperatury, jest ono zatem sumą ciśnień cząstkowych.

𝒑=∑𝒊=𝟏

𝒌𝒑𝒊

PRAWO DALTONA

𝑽=∑𝒊=𝟏

𝒌𝑽 𝒊

ciśnienie cząstkowe

objętość cząstkowa