Γενική Χημεία. Νίκος Ξεκουκουλωτάκης Επίκουρος Καθηγητής

Transcript

1 Γενική Χημεία Νίκος Ξεκουκουλωτάκης Επίκουρος Καθηγητής Πολυτεχνείο Κρήτης Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος Γραφείο Κ2.125, τηλ.:

2 Γενική Χημεία Διδακτέα Ύλη Μαθήματος: 1. Χημεία και Μετρήσεις 2. Άτομα, Μόρια και Ιόντα 3. Υπολογισμοί με Χημικούς Τύπους και Εξισώσεις 4. Χημικές Αντιδράσεις 5. Θερμοχημεία 6. Κβαντική Θεωρία του Ατόμου, Ηλεκτρονικές Δομές και Περιοδικότητα 2

3 Γενική Χημεία Διδακτέα Ύλη Μαθήματος: 7. Ιοντικός και Ομοιοπολικός Δεσμός, Μοριακή Γεωμετρία 8. Καταστάσεις της Ύλης και Διαλύματα 9. Ταχύτητες Αντίδρασης και Χημική Ισορροπία 10. Οξέα και Βάσεις και Ισορροπίες Οξέων- Βάσεων 11. Διαλυτότητα και Ισορροπίες Συμπλόκων Ιόντων 12. Ηλεκτροχημεία 13. Οργανική Χημεία 3

4 Συγγράμματα 1. Τίτλος: Γενική Χημεία Συγγραφείς: Darrel D. Ebbing, Steven D. Gammon, Μετάφραση: Νικόλαος Κλούρας, Εκδοτικός Οίκος: Τραυλός 2. Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο:

5 Συγγράμματα Τίτλος: Χημεία - Μοριακή Προσέγγιση Συγγραφέας: Nivaldo Tro Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο:

6 Συγγράμματα 3. Τίτλος: Χημεία, Chemistry: The Central Science, 13 th Edition Συγγραφείς: T.E. Brown, H.E. LeMay, B.E. Bursten, C. Murphy, P. Woodward Εκδοτικός Οίκος: Τζιόλα, 2015 Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο:

7 Γενική Χημεία Πρόγραμμα διαλέξεων: Τρίτη 9:00-11:00, αίθουσα Κ2.Ι1 Παρασκευή 13:00-14:00 αίθουσα Κ2.Ι1 Αξιολόγηση και βαθμολόγηση: Τελική γραπτή εξέταση: 100% της βαθμολογίας 7

8 Μέθοδος διδασκαλίας Μαθαίνοντας ποδήλατο!!! 1. Μαθαίνω πως λύνεται η άσκηση. 2. Εξασκούμαι στη λύση αντίστοιχων ασκήσεων. 3. Εφαρμόζω τη στρατηγική επίλυσης των ασκήσεων σε άλλες αντίστοιχες ή πιο σύνθετες ασκήσεις. 8

9 Γιατί να μάθουμε Χημεία??? Οι ιδιότητες των υλικών σωμάτων εξαρτώνται από τη χημική τους δομή. Παραδείγματα: Διαμάντι και γραφίτης: τόσο διαφορετικά αλλά και τόσο όμοια!!! 9

10 Γιατί να μάθουμε Χημεία??? Γιατί το νερό (Η 2 Ο) είναι υγρό στις συνηθισμένες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης; Γιατί η βενζίνη (C 8 H 18 ) καίγεται, δηλαδή αντιδρά με οξυγόνο, Ο 2, εκλύοντας θερμότητα αλλά και καυσαέρια; Γιατί το διοξείδιο του άνθρακα, CO 2, απορροφά ένα τμήμα της υπέρυθρης ακτινοβολίας και ευθύνεται για το λεγόμενο «φαινόμενο του θερμοκηπίου»; 10

11 Χημεία Το σύμπαν αποτελείται από ύλη και ενέργεια με τη μορφή ηλεκτρομαγνητικών ακτινοβολιών. Ύλη: οτιδήποτε έχει μάζα και καταλαμβάνει όγκο και μπορεί να γίνει αντιληπτό με τις αισθήσεις μας. Μάζα: η ποσότητα της ύλης η οποία υπάρχει σε ένα σώμα. 11

12 Αντικείμενο μελέτης της Χημείας Σύσταση των υλικών σωμάτων: από ποια δομικά συστατικά αποτελούνται. Δομή των υλικών σωμάτων: πως τα δομικά συστατικά συνδέονται μεταξύ τους. Ιδιότητες των υλικών σωμάτων: χαρακτηριστικά γνωρίσματα (φυσικές ιδιότητες). Μετασχηματισμοί των υλικών σωμάτων μέσω χημικών αντιδράσεων σε υλικά με διαφορετική σύσταση, δομή και φυσικές ιδιότητες, καθώς και οι ενεργειακές μεταβολές οι οποίες τις συνοδεύουν. 12

13 Νόμος διατήρησης της μάζας Οι βάσεις της σύγχρονης Χημείας τέθηκαν το 18 ο αιώνα από το Γάλλο Antoine Lavoisier ( ). rien ne se crée, rien ne se perd, tout se transforme «τίποτα δεν δημιουργείται, τίποτα δεν χάνεται, όλα μετασχηματίζονται [αλλάζουν]» Antoine Lavoisier ( ). και Marie-Anne Pierette Paulze ( ). 13

14 Antoine Lavoisier Traité élémentaire de Chimie (Elements of Chemistry), Το βιβλίο αυτό έθεσε τις βάσεις της σύγχρονης Χημείας. 14

15 Νόμος διατήρησης της μάζας Ζυγίζοντας ουσίες πριν και μετά από μια χημική μεταβολή, ο Lavoisier απέδειξε το νόμο της διατήρησης της μάζας: η συνολική μάζα παραμένει σταθερή κατά τη διάρκεια μιας χημικής μεταβολής (χημικής αντίδρασης) («ίση ποσότητα ύλης υπάρχει πριν και μετά τη χημική αντίδραση»). 15

16 Νόμος διατήρησης της μάζας του Lavoisier υδράργυρος + οξυγόνο οξείδιο του υδραργύρου Hg + ½ O 2 HgO 16

17 Μαθαίνω: νόμος διατήρησης της μάζας Άσκηση 1.1: Θερμαίνουμε στον αέρα 2,53 g μεταλλικού υδραργύρου, οπότε παράγονται 2,73 g ενός πορτοκαλέρυθρου στερεού. Θεωρούμε ότι γίνεται η αντίδραση: υδράργυρος + οξυγόνο οξείδιο του υδραργύρου (πορτοκαλέρυθρο στερεό) Πόση είναι η μάζα του οξυγόνου που αντιδρά; 17

18 Μαθαίνω: νόμος διατήρησης της μάζας Άσκηση 1.1: Με ισχυρή θέρμανση διασπούμε το πορτοκαλέρυθρο στερεό, παίρνοντας πίσω τον υδράργυρο και το αέριο οξυγόνο, το οποίο συλλέγουμε κατάλληλα. Πόση είναι η μάζα του οξυγόνου που συλλέγουμε; Λύση: Μάζα οξυγόνου = 2,73 2,53 = 0,20 g 18

19 Εξασκούμαι: νόμος διατήρησης της μάζας Άσκηση 1.2: Τοποθετούμε σε δοχείο 1,85 g ξύλου μαζί με 9,45 g αέρα και κλείνουμε ερμητικά το δοχείο. Θερμαίνουμε το δοχείο ισχυρά οπότε το ξύλο καίγεται, παράγοντας αέρια και τέφρα. Μετά το πείραμα ζυγίζουμε την τέφρα και βρίσκουμε ότι έχει μάζα 0,28 g. Πόση είναι η μάζα των αερίων μέσα στο δοχείο στο τέλος του πειράματος; Απάντηση: 11,02 g 19

20 Εξασκούμαι: νόμος διατήρησης της μάζας Άσκηση 1.3: Σύρμα σιδήρου που ζυγίζει 5,6 g τοποθετείται σε ποτήρι και καλύπτεται με 15,0 g αραιού υδροχλωρικού οξέος. Το οξύ αντιδρά με το μέταλλο και εκλύεται υδρογόνο στην ατμόσφαιρα. Μετά την αντίδραση, το περιεχόμενο του ποτηριού ζυγίζει 20,4 g. Πόση είναι η μάζα του υδρογόνου που παράχθηκε σε αυτή την αντίδραση; 20

21 Εξασκούμαι: νόμος διατήρησης της μάζας Άσκηση 1.4: Μεταλλικός ψευδάργυρος και κίτρινοι κρύσταλλοι θείου αντιδρούν βίαια παράγοντας μια λευκή σκόνη σουλφιδίου του ψευδαργύρου. Ένας χημικός υπολογίζει ότι 65,4 g ψευδαργύρου αντιδρούν με 32,1 g θείου. Πόσα γραμμάρια σουλφιδίου του ψευδαργύρου θα μπορούσαν να παραχθούν από 20,0 g μεταλλικού ψευδαργύρου; 21

22 Μάζα και βάρος Συχνά γίνεται σύγχυση μεταξύ των όρων μάζα και βάρος. Το βάρος ενός αντικειμένου είναι η δύναμη της βαρύτητας η οποία ασκείται επάνω του. Το βάρος ενός σώματος εξαρτάται από τη δύναμη της βαρύτητας η οποία ασκείται επάνω του, π.χ. το βάρος ενός σώματος στη Γη και στη Σελήνη είναι διαφορετικό. Η μάζα ενός αντικειμένου είναι η ίδια όπου και αν αυτή μετρηθεί. 22

23 Ταξινόμηση της ύλης Τα υλικά σώματα με βάση τη φυσική τους κατάσταση ταξινομούνται σε: στερεά υγρά αέρια 23

24 Στερεά, Υγρά και Αέρια 24

25 Ταξινόμηση της ύλης Στερεά: έχουν την τάση να διατηρούν το σχήμα τους κατά την επίδραση εξωτερικών δυνάμεων (είναι δηλαδή σχετικά άκαμπτα). Είναι σχετικά ασυμπίεστα και έχουν σταθερό σχήμα και όγκο. Υγρά: είναι ρευστά και σχετικά ασυμπίεστα. Έχουν σταθερό όγκο αλλά όχι σταθερό σχήμα. Αέρια: είναι ρευστά και εύκολα συμπιεστά. Καταλαμβάνουν όλο το διαθέσιμο χώρο ενός δοχείου. 25

26 Στερεά, Υγρά και Αέρια 26

27 Φυσικές και χημικές μεταβολές Φυσικές μεταβολές: η ύλη αλλάζει μορφή αλλά όχι χημική σύσταση (π.χ. εξάτμιση υγρού, τήξη στερεού, διαλυτοποίηση). Χημικές μεταβολές: ένα ή περισσότερα είδη ύλης μετατρέπονται σε νέα είδη ύλης (όλες οι χημικές αντιδράσεις). υδρογόνο + οξυγόνο νερό άζωτο + υδρογόνο αμμωνία σίδηρος + οξυγόνο οξείδιο του σιδήρου (σκουριά) μεθάνιο + οξυγόνο διοξείδιο του άνθρακα + νερό 27

28 Φυσικές και χημικές μεταβολές Απόσταξη Αντίδραση του νατρίου με το νερό 28

29 Φυσικές και χημικές ιδιότητες Φυσικές ιδιότητες: μπορούν να παρατηρηθούν ή να μετρηθούν χωρίς μεταβολή της δομής και της σύστασης του υλικού σώματος (π.χ. χρώμα, οσμή, πυκνότητα, σημείο ζέσεως, σημείο τήξεως, σκληρότητα). Χημικές ιδιότητες: περιγράφουν τον τρόπο με τον οποίο ένα υλικό σώμα αντιδρά και μετασχηματίζεται σε άλλο υλικό σώμα με διαφορετική σύσταση, δομή και ιδιότητες. 29

30 Χημικές αντιδράσεις Χημική αντίδραση μεταξύ ενός χάλκινου μεταλλικού νομίσματος και ενός πυκνού υδατικού διαλύματος νιτρικού οξέος (video). 30

31 Ενεργειακές μεταβολές Οι φυσικές και χημικές μεταβολές συνοδεύονται από έκλυση ή απορρόφηση ενέργειας. Π.χ. τήξη του πάγου: απορρόφηση ενέργειας βρασμός του νερού: απορρόφηση ενέργειας συμπύκνωση των υδρατμών: έκλυση ενέργειας πήξη του νερού προς σχηματισμό πάγου: έκλυση ενέργειας 31

32 Ενεργειακές μεταβολές 32

33 Μαθαίνω: φυσικές και χημικές ιδιότητες Άσκηση 1.5: Το κάλιο είναι ένα μαλακό, αργυρόχρωμο μέταλλο, το οποίο τήκεται (λιώνει) στους 64 ºC. Αντιδρά βίαια με το νερό, το οξυγόνο και το χλώριο (video). Ποιες φυσικές και χημικές ιδιότητες διακρίνετε σε αυτή την περιγραφή; 33

34 Εξασκούμαι: φυσικές και χημικές ιδιότητες Άσκηση 1.6: Ποιες από τις παρακάτω μεταβολές είναι φυσικές και ποιες χημικές; τήξη χλωριδίου του νατρίου κονιοποίηση ορυκτού άλατος καύση θείου διάλυση άλατος σε νερό 34

35 Εξασκούμαι: φυσικές και χημικές ιδιότητες Άσκηση 1.7: Στερεό ιώδιο με προσμίξεις άλατος, θερμάνθηκε μέχρι να εξατμιστεί. Οι ιωδόχρωμοι ατμοί του ψύχθηκαν για να δώσουν καθαρό στερεό ιώδιο. Σκόνη μεταλλικού ψευδαργύρου και καθαρό στερεό ιώδιο αναμίχθηκαν και έδωσαν υπό ανάφλεξη μια λευκή σκόνη. Βρείτε ποιες μεταβολές είναι φυσικές και ποιες χημικές. 35

36 Εξασκούμαι: φυσικές και χημικές ιδιότητες Άσκηση 1.8: Δίνονται οι παρακάτω ιδιότητες ουσιών. Να προσδιορίσετε για καθεμιά ιδιότητα, αν είναι φυσική ή χημική. i. Το αέριο χλώριο υγροποιείται στους 35 C υπό κανονική πίεση. ii. Το υδρογόνο καίγεται σε ατμόσφαιρα χλωρίου. iii. Στερεό βρώμιο τήκεται στους 7,2 C. iv. Το λίθιο είναι ένα μαλακό, αργυρόχρωμο μέταλλο. v. Ο σίδηρος σκουριάζει στον αέρα παρουσία υγρασίας. 36

37 Ταξινόμηση της ύλης Τα υλικά σώματα με βάση τη χημική τους σύσταση ταξινομούνται ως εξής: Ύλη (υλικά σώματα) Καθαρές ουσίες Μίγματα Χημικά στοιχεία Χημικές ενώσεις Ομογενή μίγματα (διαλύματα) Ετερογενή μίγματα 37

38 Καθαρές ουσίες Καθαρές ουσίες ή χημικές ουσίες (chemical substances): το είδος της ύλης το οποίο δεν μπορεί να διαχωριστεί σε άλλα είδη ύλης με φυσικές μεθόδους. π.χ. υδρογόνο (H 2 ), οξυγόνο (Ο 2 ), άζωτο (Ν 2 ) άνθρακας (C), νερό (H 2 O), χλωριούχο νάτριο (NaCl), αμμωνία (NH 3 ), αιθανόλη (CH 3 CH 2 OH), κ.ο.κ. Έχουν σταθερή και καθορισμένη σύσταση και τις ίδιες χαρακτηριστικές ιδιότητες, ανεξάρτητα από τον τρόπο παρασκευής τους. 38

39 Χημικά στοιχεία και ενώσεις Οι χημικές ουσίες χωρίζονται σε: χημικά στοιχεία (elements) χημικές ενώσεις (compounds) Χημικά στοιχεία: ουσίες οι οποίες δεν μπορούν να διασπαστούν με χημικό τρόπο σε άλλες απλούστερες ουσίες αλλά και δεν μπορούν να παραχθούν από άλλες απλούστερες ουσίες. 39

40 Χημικά στοιχεία Τα χημικά στοιχεία αποτελούνται από ένα μόνο είδος ατόμων: π.χ. υδρογόνο (H 2 ), οξυγόνο (O 2 ), άζωτο (N 2 ), άνθρακας (C), νάτριο (Na), ασβέστιο (Ca) κ.α. Χημικά στοιχεία: γράμματα της αλφαβήτας της Χημείας. Σήμερα είναι γνωστά 118 στοιχεία. 40

41 Χημικά στοιχεία: 118, webelements.com, ptable.com 41

42 Σύμβολα και ονόματα των στοιχείων Ατομικός Αριθμός Σύμβολο Ονομασία Ατομικός Ονομασία Σύμβολο Αγγλικά Ελληνικά Αριθμός Αγγλικά Ελληνικά 1 H Hydrogen Υδρογόνο 11 Na Sodium Νάτριο 2 He Helium Ήλιο 12 Mg Magnesium Μαγνήσιο 3 Li Lithium Λίθιο 13 Al Aluminium Αργίλιο 4 Be Beryllium Βηρύλλιο 14 Si Silicon Πυρίτιο 5 B Boron Βόριο 15 P Phosphorus Φωσφόρος 6 C Carbon Άνθρακας 16 S Sulfur Θείο 7 Ν Nitrogen Άζωτο 17 Cl Chlorine Χλώριο 8 Ο Oxygen Οξυγόνο 18 Ar Argon Αργό 9 F Fluorine Φθόριο 19 K Potassium Κάλιο 10 Ne Neon Νέο 20 Ca Calcium Ασβέστιο 42

43 Χημικά στοιχεία ( 43

44 Χημικά στοιχεία Υδράργυρος, Hg Αρσενικό, As Βρώμιο, Br2 Θείο, S Χλώριο, Cl2 Βισμούθιο, Bi Μαγνήσιο, Mg Ιώδιο, Ι2 44

45 Κατανομή των στοιχείων στο φλοιό της Γης 45

46 Κατανομή των στοιχείων στο ανθρώπινο σώμα 46

47 Χημικές ενώσεις Χημικές ενώσεις: ουσίες οι οποίες αποτελούνται από δύο ή περισσότερα στοιχεία ενωμένα μεταξύ τους με χημικό δεσμό. π.χ. νερό (Η 2 Ο), χλωριούχο νάτριο (NaCl), θειικό οξύ (H 2 SO 4 ), μεθάνιο (CH 4 ), αιθανόλη (CH 3 CH 2 OH), οξικό οξύ (CH 3 COOH) κ.α. Χημικά ενώσεις: λέξεις της Χημείας. 47

48 Χημικά στοιχεία και ενώσεις Ηλεκτρόλυση του νερού 48

49 Νόμος της σταθερής σύστασης Νόμος της σταθερής σύστασης ή των καθορισμένων αναλογιών (διατυπώθηκε από τον Γάλλο Joseph Louis Proust, ): μια καθαρή ένωση, ανεξάρτητα από τον τρόπο παρασκευής της, περιέχει πάντοτε τα στοιχεία της σε καθορισμένη (σταθερή) αναλογία μαζών. Π.χ. 1,0000 g νερού (Η 2 Ο) περιέχει πάντοτε 0,1119 g υδρογόνου και 0,8881 g οξυγόνου 1,0000 g χλωριούχου νατρίου (NaCl) περιέχει πάντοτε 0,3934 g νατρίου και 0,6066 g χλωρίου 49

50 Χημικές ουσίες, πηγή: 50

51 Ταξινόμηση της ύλης βάσει της χημικής σύστασης Μίγματα: τα υλικά σώματα τα οποία μπορούν να διαχωριστούν με φυσικές μεθόδους στα συστατικά από τα οποία αποτελούνται, π.χ. νερό + αλάτι, νερό + ζάχαρη, νερό + λάδι, Τα μίγματα έχουν μεταβλητή σύσταση ανάλογα με τον τρόπο παρασκευής τους. Ομογενή μίγματα: έχουν την ίδια σύσταση και τις ίδιες ιδιότητες σε όλη την έκταση της μάζας τους, π.χ. νερό + αλάτι. Τα ομογενή μίγματα ονομάζονται διαλύματα. 51

52 Ομογενή Μίγματα 52

53 Ταξινόμηση της ύλης βάσει της χημικής σύστασης Ετερογενή μίγματα: δεν έχουν την ίδια σύσταση και τις ίδιες ιδιότητες σε όλη την έκταση της μάζας τους, π.χ. νερό + λάδι. διχρωμικό κάλιο και ρινίσματα σιδήρου διαχωρισμός του μίγματος με μαγνήτη 53

54 Ετερογενή μίγματα θείο ρινίσματα σιδήρου μίγμα θείου και ρινισμάτων σιδήρου διαχωρισμός του μίγματος με μαγνήτη 54

55 Φάση (Phase) Φάση είναι ένα τμήμα ενός υλικού σώματος, το οποίο είναι ομογενές ως προς τη σύσταση και τις ιδιότητές του, έχει διακριτά όρια και μπορεί να διαχωριστεί από άλλες φάσεις με φυσικό τρόπο. Π.χ. αλάτι (στερεή φάση) και ζάχαρη (στερεή φάση) νερό (υγρή φάση) και πάγος (στερεή φάση) φυσαλίδες αέρα (αέρια φάση) και νερό (υγρή φάση) 55

56 Όγκος (Volume) Η μονάδα μέτρησης του όγκου στο SI είναι το m 3. Ωστόσο, πολύ συχνά χρησιμοποιούνται επίσης το L και το ml, τα οποία ανήκουν στις εναλλακτικές μονάδες του SI. Το λίτρο ορίζεται ως εξής: 1 L = 1 dm 3. Κατά συνέπεια, με βάση τον ορισμό του λίτρου προκύπτει ότι: 1L 1dm m 10 m 56

57 Όγκος Δηλαδή: 1 L = 10 3 m 3 και 1 m 3 = 10 3 L. Επίσης ισχύει ότι 1 ml = 10 3 L. Επίσης, εύκολα αποδεικνύεται ότι 1 ml = 1 cm 3. 1mL 10 3 L dm cm cm 3 10 cm 3 57

58 Όγκος 58

59 Σκεύη μέτρησης του όγκου 59

60 Σκεύη μέτρησης του όγκου 60

61 Πυκνότητα (Density) Η πυκνότητα μιας ουσίας ορίζεται ως το πηλίκο της μάζας της ως προς τον όγκο της: ρ Όπου ρ: η πυκνότητα, με διαστάσεις M/L 3, και μονάδες στο SI kg/m 3. m: η μάζα με διαστάσεις M, και μονάδες στο SI kg. V: ό όγκος, με διαστάσεις L 3, και μονάδες στο SI m 3. m V 61

62 Πυκνότητα Άλλες συνηθισμένες μονάδες πυκνότητας είναι το kg/l το g/ml και το g/cm 3. Ισχύει ότι 1 ml = 1 cm 3, άρα οι μονάδες g/ml και g/cm 3 ταυτίζονται. Εύκολα αποδεικνύεται ότι: 1 kg/m 3 = 10 3 kg/l 1 kg/l = 1 g/ml = 1 g/cm 3. Ο όγκος των ουσιών μεταβάλλεται κατά τη θέρμανση ή την ψύξη τους. Κατά συνέπεια, η πυκνότητα των υλικών εξαρτάται από τη θερμοκρασία. 62

63 Πυκνότητα Όταν δίνονται οι τιμές πυκνότητας των υλικών θα πρέπει να προσδιορίζεται η θερμοκρασία στην οποία αναφέρονται. Οι πυκνότητες μερικών συνηθισμένων υλικών στους 25 ºC δίνονται στον παρακάτω πίνακα. 63

64 Πυκνότητες στους 25 ºC Υλικό Πυκνότητα, σε g/cm 3 Αέρας 0,001 Αιθανόλη 0,79 Νερό 1,00 Αιθύλενο γλυκόλη 1,09 Ζάχαρη 1,59 Αλάτι 2,16 Σίδηρος 7,9 Χρυσός 19,32 64

65 Μαθαίνω: Πυκνότητα Άσκηση 1.9: Ένα κομμάτι μεταλλικού σύρματος έχει όγκο 20,2 cm 3 και μάζα 159 g. Πόση είναι η πυκνότητα του μετάλλου; Το μέταλλο είναι κάποιο από τα μαγγάνιο, σίδηρος, νικέλιο, των οποίων οι πυκνότητες είναι 7,21 g/cm 3, 7,87 g/cm 3, 8,90 g/cm 3, αντίστοιχα. Από ποιο μέταλλο είναι κατασκευασμένο το σύρμα; Απάντηση: 7,87 g/cm 3, νικέλιο 65

66 Εξασκούμαι: Πυκνότητα Άσκηση 1.10: Ένα πείραμα απαιτεί 43,7 g ισοπροπανόλης. Ένας χημικός αντί να ζυγίσει την ποσότητα αυτή πάνω στο ζυγό προτιμά να μετρήσει το υγρό με ένα ογκομετρικό κύλινδρο. Η πυκνότητα της ισοπροπανόλης είναι 0,785 g/ml. Πόσο όγκο ισοπροπανόλης πρέπει να μετρήσει; Λύση: ρ V m V ρ m V 43,7 g 0,785 g/ml 55,7 ml 66

67 Εφαρμόζω: Ασκήσεις Άσκηση 1.11: Κατά την ανάμιξη 10,0 g σκόνης μαρμάρου (ανθρακικό ασβέστιο, CaCO 3 ) με 50,0 ml υδροχλωρικού οξέος πυκνότητας 1,096 g/ml, το μάρμαρο διαλύεται, ελευθερώνοντας αέριο διοξείδιο του άνθρακα. Το διάλυμα που προκύπτει ζυγίζει 60,4 g. Να υπολογίσετε πόσα λίτρα διοξειδίου του άνθρακα ελευθερώθηκαν. Δίνεται ότι η πυκνότητα του διοξειδίου του άνθρακα είναι 1,798 kg/m 3. 67

68 Άσκηση 1.12 Κατά την κατεργασία μεταλλεύματος σουλφιδίου του ψευδαργύρου με θειικό οξύ, παράγεται ένα διάλυμα με κάποια αδιάλυτα συστατικά και εκλύεται αέριο σουλφίδιο του υδρογόνου. Αν χρησιμοποιηθούν 10,8 g μεταλλεύματος και 50,0 ml θειικού οξέος πυκνότητας 1,153 g/ml, το διάλυμα με το ίζημα που προκύπτουν ζυγίζουν 65,1 g. 68

69 Άσκηση 1.12 Το σουλφίδιο του υδρογόνου που ελευθερώνεται έχει πυκνότητα 1,393 g/l. Πόσος είναι ο όγκος του αερίου σε λίτρα; 69

70 Άσκηση 1.13 Μία ατσάλινη σφαίρα έχει ακτίνα 1,58 in. Αν η σφαίρα έχει πυκνότητα ίση με 7,88 g/cm 3, ποια είναι η μάζα της σφαίρας σε γραμμάρια; Δίνεται ότι 1 in = 2,54 cm. 70

71 Άσκηση 1.14 Ένα κόσμημα ζυγίζει 9,35 g και έχει όγκο 0,654 cm 3. Έστω ότι το κόσμημα είναι ένα κράμα (μίγμα) χρυσού και ασημιού, τα οποία έχουν πυκνότητες 19,3 g/cm 3 και 10,5 g/cm 3, αντίστοιχα. Τα κράματα των μετάλλων παρασκευάζονται με τήξη (λιώσιμο) των μετάλλων και στη συνέχεια επαναστερεοποίηση τους. Έστω ότι κατά την παρασκευή του κράματος των μετάλλων δεν παρατηρείται αλλαγή στο συνολικό όγκο του μίγματος. 71

72 Άσκηση 1.14 Να υπολογίσετε το επί τοις εκατό κατά βάρος ποσοστό του χρυσού στο κόσμημα. Το σχετικό ποσοστό του χρυσού σε ένα κράμα μετριέται συνήθως σε καράτια. Ο καθαρός χρυσός είναι 24 καράτια ενώ ένα κράμα το οποίο περιέχει 50% χρυσό είναι 12 καράτια. Να υπολογίσετε πόσα καράτια είναι το κόσμημα. 72

73 Άσκηση 1.15 Ένα δείγμα ασκορβικού οξέος (βιταμίνη C) παρασκευάστηκε στο εργαστήριο και βρέθηκε ότι περιέχει 1,50 g άνθρακα και 2,00 g οξυγόνου. Ένα άλλο δείγμα ασκορβικού οξεός απομονώθηκε από εσπεριδοειδή και βρέθηκε ότι περιέχει 6,35 g άνθρακα. Πόσα γραμμάρια οξυγόνου περιέχει το δείγμα αυτό; 73