Γενική Χημεία. Νίκος Ξεκουκουλωτάκης Επίκουρος Καθηγητής

Transcript

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

2 Περιεχόμενα Μοριακό βάρος και τυπικό βάρος Η έννοια του mole Στοιχειομετρία χημικών αντιδράσεων 2

3 3

4 Μοριακό βάρος Το μοριακό βάρος (molecular weight, MW) μιας ουσίας είναι το άθροισμα των ατομικών βαρών όλων των ατόμων τα οποία υπάρχουν στο μόριο της ουσίας. MW του H 2 O = 2 1, ,999 = 18,015 amu MW της NH 3 = 14, ,008 = 17,031 amu MW του H 2 SO 4 = 2 1, , ,999 = 98,07 amu MW του CHCl 3 = 12, , ,45 = 119,37 amu 4

5 Τυπικό βάρος Το τυπικό βάρος (formula weight, FW) μιας ουσίας είναι το άθροισμα των ατομικών βαρών όλων των ατόμων τα οποία υπάρχουν σε μια τυπική μονάδα της ουσίας, ανεξάρτητα αν η ουσία είναι μοριακή ή όχι. FW του NaCl = 22, ,45 = 58,44 amu FW του Fe 2 (SO 4 ) 3 = 2 55, , ,999 = 399,75 amu FW του CuSO 4 5H 2 O = 63, , , , ,999 = 249,68 amu 5

6 Μοριακό και τυπικό βάρος Παρατήρηση!!!: το μοριακό και το τυπικό βάρος μιας ουσίας υπολογίζεται με βάση τα ακριβή ατομικά βάρη, όπως αυτά δίνονται στον περιοδικό πίνακα των στοιχείων. Κατά την εκτέλεση των πράξεων να εφαρμόζετε τους κανόνες για τα σημαντικά ψηφία. Συνήθως το μοριακό και το τυπικό βάρος στρογγυλοποιείται στο δεύτερο δεκαδικό ψηφίο: Π.χ. MW του H 2 = 2,016 amu 2,02 amu Π.χ. MW του H 2 O = 18,015 amu 18,02 amu MW της NH 3 = 17,031 amu 17,03 amu 6

7 Άσκηση 3.1. Υπολογίστε τα τυπικά βάρη των ακόλουθων ενώσεων. Στρογγυλοποιείστε το αποτέλεσμα στο δεύτερο δεκαδικό ψηφίο. NO 2 C 6 H 12 O 6 NaOH Mg(OH) 2 (NH 4 ) 2 SO 4 Al 2 (SO 4 ) 3 18H 2 O 7

8 Άσκηση 3.2. Βρείτε τις τυπικές μάζες των παρακάτω ενώσεων. Σε κάθε περίπτωση να στρογγυλοποιήσετε το αποτέλεσμα στο δεύτερο δεκαδικό ψηφίο. CH 3 OH N 2 O 5 K 2 CO 3 Ni 3 (PO 4 ) 2 NH 4 Cl Ca(OH) 2 8

9 Η έννοια του mole Ορισμός του mole (σύμβολο mol): ποσότητα της ύλης η οποία περιέχει τόσα αντικείμενα (άτομα, μόρια, ιόντα, τυπικές μονάδες ή οποιαδήποτε άλλα αντικείμενα) όσα περιέχονται σε ακριβώς 12 g του ισοτόπου του 12 C. Σε 12 g του ισοτόπου του 12 C περιέχονται 6, άτομα. Ο αριθμός αυτός ονομάζεται αριθμός Avogadro, σύμβολο Ν Α, και έχει μονάδες mol 1. Ν Α = 6, mol 1 9

10 Η έννοια του mole Άρα, 1 mol ύλης περιέχει 6, αντικείμενα (άτομα, μόρια, ιόντα, τυπικές μονάδες ή οποιαδήποτε άλλα αντικείμενα). Δηλαδή το mole ορίζεται με βάση τον αριθμό των αντικειμένων. Κατ αντιστοιχία ορίζεται και η δωδεκάδα (ντουζίνα) = περιέχει ακριβώς 12 αντικείμενα. π.χ. 1 δωδεκάδα (ντουζίνα) αυγά = 12 αυγά. 10

11 Η έννοια του mole 1 mol ατόμων 12 C = 6, άτομα 12 C 1 mol ατόμων Ο = 6, άτομα Ο 1 mol μορίων Ο 2 = 6, μόρια Ο 2 1 mol μορίων Η 2 Ο = 6, μόρια Η 2 Ο 1 mol τυπικών μονάδων NaCl = 6, τυπικές μονάδες NaCl 1 mol ιόντων ΝΟ 3 = 6, ιόντα ΝΟ 3 1 mol πέτρες = 6, πέτρες 1 mol άνθρωποι = 6, άνθρωποι 1 mol ευρώ = 6, ευρώ!!! 11

12 Η έννοια του mole Προσοχή!!!: 1 mol ατόμων οξυγόνου περιέχει 6, άτομα οξυγόνου. 1 mol μορίων Ο 2 περιέχει 6, μόρια Ο 2, τα οποία είναι 2 6, άτομα οξυγόνου. Ο όρος mole για τις ιοντικές ενώσεις αναφέρεται στον αριθμό των τυπικών μονάδων της ουσίας, π.χ. 1 mol τυπικών μονάδων Na 2 CΟ 3 περιέχει 6, τυπικές μονάδες Na 2 CΟ 3, οι οποίες περιέχουν 2 6, ιόντα Na + και 6, ιόντα CO

13 1 mol διαφόρων ουσιών 1-Οκτανόλη C 8 H 17 OH HgI 2 Ο 2 S 8 Μεθανόλη CH 3 OH Η 2 Ο NaCl 13

14 Πόσο ζυγίζει 1 mol??? 1 mol αντικειμένων περιέχει πάντα Ν Α = 6, αντικείμενα. Ωστόσο, η μάζα του 1 mol αντικειμένων δεν είναι πάντοτε η ίδια. Προφανώς εξαρτάται από το είδος των αντικειμένων. Η μάζα του 1 mol αντικειμένων είναι διαφορετική κάθε φορά, ανάλογα με τη μάζα του κάθε ενός αντικειμένου. 14

15 Πόσο ζυγίζει 1 mol? Έστω 1 mol φράουλες και 1 mol πορτοκάλια. Έστω ότι η κάθε φράουλα ζυγίζει 10 g και το κάθε πορτοκάλι ζυγίζει 200 g (20 φορές περισσότερο). 1 mol φράουλες ζυγίζει 10 6, g και 1 mol πορτοκάλια ζυγίζει 200 6, g (20 φορές περισσότερο). 15

16 Πόσο ζυγίζει 1 mol? Έστω τα εξής άτομα: Η: A r = 1 amu (για την ακρίβεια 1,008 amu) 12 C: A r = 12 amu, εξ ορισμού Mg: A r = 24 amu (για την ακρίβεια 24,3050 amu) 1 mol ατόμων 12 C περιέχει Ν Α = 6, άτομα 12 C και ζυγίζει 12 g (εξ ορισμού). Το κάθε ένα άτομο υδρογόνου έχει 12 φορές λιγότερη μάζα από το κάθε ένα άτομο του 12 C. Κατά συνέπεια, 1 mol ατόμων Η περιέχει Ν Α = 6, άτομα Η και ζυγίζει 1 g (για την ακρίβεια 1,008 g). 16

17 Πόσο ζυγίζει 1 mol? Ομοίως, το κάθε ένα άτομο μαγνησίου έχει 2 φορές μεγαλύτερη μάζα από το κάθε ένα άτομο του 12 C. Κατά συνέπεια, 1 mol ατόμων Mg περιέχει Ν Α = 6, άτομα Mg και ζυγίζει 24 g (για την ακρίβεια 24,3050 g). κ.ο.κ. Δηλαδή, 1 mol ατόμων, μορίων, ιόντων ή τυπικών μονάδων ζυγίζει όσο το ατομικό ή το μοριακό ή το τυπικό βάρος σε g!!! 17

18 1 mol ζυγίζει όσο το A r,mw ή FW σε g 1 mol ατόμων H ζυγίζει 1,008 g 1 mol ατόμων Οζυγίζει 15,999 g 1 mol ατόμων Na ζυγίζει 23, g 1 mol μορίων H 2 ζυγίζει 2,016 g 1 mol μορίων Ο 2 ζυγίζει 31,998 g 1 mol μορίων Η 2 Οζυγίζει 18,015 g 1 mol ιόντων ΝΟ 3 ζυγίζει 62,004 g 1 mol τυπικών μονάδων NaCl ζυγίζει 58,44 g 1 mol τυπικών μονάδων CuSO 4 5H 2 O ζυγίζει 249,68 g 18