Η πυκνότητα του νερού σε θερμοκρασία 4 C και ατμοσφαιρική πίεση (1 atm) είναι ίση με 1g/mL.

Transcript

1 Πυκνότητα Πυκνότητα ορίζεται το φυσικό μέγεθος που δίνεται από το πηλίκο της μάζας του σώματος προς τον αντίστοιχο όγκο που καταλαμβάνει σε σταθερές συνθήκες πίεσης (όταν πρόκειται για αέριο). Ο Συμβολισμός, σύμφωνα με την IUPAC είναι ρ, ενώ πολλές φορές στην ελληνική και διεθνή βιβλιογραφία συμβολίζεται με d. m: μάζα του σώματος (kg) V: όγκος του σώματος (m 3 ) ρ = m V Μονάδα πυκνότητας στο S.I. είναι το kg/m 3, ενώ πιο εύχρηστες μονάδες είναι g/ml για υγρά, g/cm 3 για στερεά και g/l για αέρια, επειδή έχουν χαμηλές τιμές πυκνότητας. Η πυκνότητα ενός αερίου σώματος εξαρτάται από τη θερμοκρασία και την πίεση (όταν πρόκειται για αέρια). Η πυκνότητα του νερού σε θερμοκρασία 4 C και ατμοσφαιρική πίεση (1 atm) είναι ίση με 1g/mL. Ασκήσεις 1. Να υπολογιστεί η πυκνότητα ενός σώματος που καταλαμβάνει όγκο 0,5 cm 3 και ζυγίζει 1g. 2. Σώμα Α αποτελείται από υλικό που έχει πυκνότητα ρ Α = 7 g/ml. Σώμα Β αποτελείται από υλικό που έχει πυκνότητα ρ Β = 2,16 kg/l. Αν τα δύο σώματα έχουν ίσες μάζες, ποιο έχει μεγαλύτερο όγκο; 3. Για να προσδιοριστεί η πυκνότητα ενός δείγματος πετρελαίου δίνονται τα εξής: α) μάζα κενής φιάλης: 520 g. β) μάζα φιάλης γεμάτης με νερό: 920 g. γ) μάζα φιάλης με πετρέλαιο: 344,4 g. Αν η πυκνότητα του νερού είναι 1 g/ml να προσδιοριστεί η πυκνότητα του πετρελαίου. 4. Ένα σώμα που αποτελείται από χαλκό έχει όγκο 350 ml και μάζα 2,67 kg. Στο εσωτερικό του σώματος υπάρχει κοιλότητα. Αν η πυκνότητα του χαλκού είναι 8,9 g/ml να βρείτε τον όγκο της κοιλότητας g στερεού μετάλλου εισάγονται σε άδεια φιάλη χωρητικότητας 1 L. Για να γεμίσει η φιάλη προστίθενται 858 g βενζολίου (ρ βενζολίου = 0,88 g/ml). Ποια είναι η πυκνότητα του μετάλλου; 1

2 Δομικά σωματίδια της ύλης Δομή ατόμου Τα δομικά σωματίδια της ύλης είναι τα άτομα, τα μόρια και τα ιόντα. Άτομο είναι το μικρότερο σωματίδιο ενός στοιχείου που μπορεί να πάρει μέρος στο σχηματισμό χημικών ενώσεων. Το μέγεθός τους είναι απειροελάχιστο και δεν μπορεί να διαιρεθεί με συνηθισμένες φυσικές και χημικές μεθόδους. Τα άτομα είναι πολύ δραστικά, και έχουν έντονη τάση να ενώνονται με άλλα άτομα. Μόριο είναι το μικρότερο κομμάτι μιας καθορισμένης ουσίας (ένωσης ή στοιχείου) που μπορεί να υπάρξει ελεύθερο, διατηρώντας τις ιδιότητες της ύλης από την οποία προέρχεται. Τα μόρια των χημικών στοιχείων συγκροτούνται από ένα είδος ατόμων (π.χ. O 2, N 2, S 8 ), ενώ τα μόρια των χημικών ενώσεων αποτελούνται από δύο ή περισσότερα είδη ατόμων (H 2 O, CH 4, H 2 S). Ο αριθμός των ατόμων που αποτελούν το μόριο ενός χημικού στοιχείου ονομάζεται ατομικότητα του στοιχείου. Τα μόρια των χημικών στοιχείων, όταν αποτελούνται από ένα άτομο είναι μονοατομικά, από δύο διατομικά, κλπ. Έτσι, τα διατομικά στοιχεία στη φύση είναι N 2, H 2, O 2, F 2, Cl 2, Br 2, I 2. τριατομικό: Ο 3 (όζον), τετρατομικά P 4, As 4, Sb 4, οκτατομικά: S 8. Ιόντα είναι φορτισμένα άτομα (μονοατομικά ιόντα) είτε φορτισμένα συγκροτήματα ατόμων (πολυατομικά ιόντα). Τα μονοατομικά ιόντα σχηματίζονται όταν ένα ουδέτερο άτομο αποβάλλει ή προσλαμβάνει ένα ή περισσότερα ηλεκτρόνια (Na +, Ca 2+, Cl -, S 2- ), ενώ τα πολυατομικά όταν από το μόριο μιας χημικής ένωσης αποσπαστούν ένα ή περισσότερα άτομα ή ιόντα. Τα υποατομικά σωματίδια είναι τα πρωτόνια (p), τα νετρόνια (n) και τα ηλεκτρόνια (e). Στο άτομο διακρίνουμε δύο περιοχές: τον πυρήνα (όπου είναι συγκεντρωμένη η μάζα του ατόμου) και την περιοχή γύρω από τον πυρήνα. Στον πυρήνα περιέχονται τα πρωτόνια(που είναι θετικά φορτισμένα σωματίδια) και τα νετρόνια (ουδέτερα σωματίδια). Τα πρωτόνια και τα νετρόνια ονομάζονται νουκλεόνια. Γύρω από τον πυρήνα και σε σχετικά μεγάλες αποστάσεις από αυτόν κινούνται τα ηλεκτρόνια (αρνητικά φορτισμένα σωματίδια, τα οποία είναι υπεύθυνα για τη χημική συμπεριφορά των ατόμων. Ατομικός αριθμός (Ζ) ενός ατόμου ονομάζεται ο αριθμός των πρωτονίων στον πυρήνα του. Ο ατομικός αριθμός καθορίζει το είδος του ατόμου, αποτελεί δηλαδή την ταυτότητά του. 2

3 Μαζικός αριθμός (Α) ενός ατόμου ονομάζεται το άθροισμα του αριθμού των πρωτονίων (p) και των νετρονίων (n) του πυρήνα του. Η σχέση που συνδέει τον ατομικό και μαζικό αριθμό ενός στοιχείου είναι: A = Z + n Συμβολισμός ατόμου στοιχείου: A X Z Iσότοπα ονομάζονται τα άτομα που έχουν τον ίδιο ατομικό, αλλά διαφορετικό μαζικό αριθμό, π.χ C, 12 6 C και 14 6 C Ασκήσεις 1. Το κατιόν Α 2+ περιέχει 20 νετρόνια και 18 ηλεκτρόνια. Να υπολογιστεί ο μαζικός αριθμός του κατιόντος Α. 2. Ένα άτομο Χ έχει μαζικό αριθμό 40 και στον πυρήνα του υπάρχουν 4 νετρόνια περισσότερα από τα πρωτόνια. Nα υπολογιστεί ο αριθμός των πρωτονίων, των νετρονίων και των ηλεκτρονίων στο σωματίδιο Χ Να συμπληρωθούν οι παρακάτω πίνακες: Στοιχείο Ζ Α e p n A B Γ Δ Στοιχείο Ζ Α e p n A B Γ Δ Τα ιόντα A, B 1 και Γ έχουν αντίστοιχα 10, 18 και 18 νετρόνια. α) Να κατατάξετε τα άτομα Α, Β, Γ κατά σειρά αυξανόμενου μαζικού αριθμού. β) Να υπολογίσετε τον αριθμό των ηλεκτρονίων για κάθε ιόν. 3

4 5. Δίνονται πληροφορίες για τέσσερα διαφορετικά άτομα Α, Β, Γ και Δ. Στοιχείο Ζ Α e p n A B Γ Δ α)να συμπληρώσετε τα κενά του πίνακα β)να κατατάξετε τα στοιχεία κατά αυξανόμενη ατομική μάζα γ) Να αναφέρεται αν υπάρχουν ισότοπα. 4

5 Καταστάσεις της ύλης ΣΤΕΡΕΑ ΦΑΣΗ: οι αποστάσεις των δομικών σωματιδίων μεταξύ τους είναι σχετικά μικρές. Οι δυνάμεις συνοχής είναι ισχυρές και η κινητικότητα των σωματιδίων μικρή. Τα στερεά σώματα έχουν σταθερό σχήμα και σταθερό όγκο. ΥΓΡΗ ΦΑΣΗ: οι αποστάσεις των δομικών σωματιδίων μεταξύ τους είναι σχετικά μικρές. Οι δυνάμεις συνοχής είναι αρκετά ισχυρές και η κινητικότητα των σωματιδίων μικρή, αλλά μεγαλύτερη από αυτή στα στερεά. Τα υγρά σώματα έχουν σταθερό όγκο αλλά παίρνουν το σχήμα του δοχείου στο οποίο βρίσκονται. ΑΕΡΙΑ ΦΑΣΗ: οι αποστάσεις των δομικών σωματιδίων μεταξύ τους είναι μεγάλες. Οι δυνάμεις συνοχής είναι ασθενείς και η κινητικότητα των σωματιδίων μεγάλη. Πρακτικά, τα δομικά σωματίδια κινούνται ελεύθερα προς όλες τις κατευθύνσεις. Τα αέρια σώματα δεν έχουν σταθερό όγκο, ούτε σταθερό σχήμα. Καταλαμβάνουν όλο τον όγκο που τους προσφέρεται και παίρνουν το σχήμα του δοχείου στο οποίο βρίσκονται. Ο όγκος τους μεταβάλλεται σημαντικά με μικρές αλλαγές της πίεσης και της θερμοκρασίας. Μεταβολές φυσικών καταστάσεων της ύλης: Φυσικά φαινόμενα ονομάζονται οι μεταβολές που δεν συνοδεύονται από σχηματισμό νέων ουσιών, δηλαδή δεν αλλάζει η χημική σύσταση των αρχικών ουσιών. Χημικά φαινόμενα ονομάζονται οι μεταβολές που έχουν ως αποτέλεσμα το σχηματισμό νέων ουσιών με διαφορετικές ιδιότητες από τις αρχικές ουσίες. Τα χημικά φαινόμενα είναι χημικές αντιδράσεις και περιγράφονται από τις χημικές εξισώσεις. Φυσικές ιδιότητες ονομάζονται οι ιδιότητες που καθορίζονται από την ίδια την ουσία χωρίς να γίνεται αναφορά σε άλλες ουσίες. Φυσικές σταθερές είναι τα: σημείο τήξης, σημείο βρασμού, πυκνότητα και ιξώδες. 5

6 Χημικές ιδιότητες χαρακτηρίζονται οι ιδιότητες του σώματος που καθορίζουν τους τρόπους με τους οποίους τα σώματα αλλάζουν χημική σύσταση, δηλαδή μετατρέπονται σε άλλα σώματα. Ασκήσεις 1. Να συμπληρωθούν τα κενά: 1. Η μετατροπή στερεού σε υγρό ονομάζεται Η θερμοκρασία στην οποία στερεοποιείται ένα υγρό σώμα ονομάζεται... του υγρού. 3. Τα... σώματα δεν έχουν σταθερό όγκο. 4. Το οινόπνευμα και η βενζίνη είναι υγρά που εξατμίζονται εύκολα, είναι δηλαδή... υγρά. 5. Η μετατροπή του αερίου σε υγρό ονομάζεται Τα εύτηκτα στερεά λιώνουν σε σχετικά... θερμοκρασίες. 7. Η θερμοκρασία στην οποία βράζει ένα υγρό ονομάζεται... του υγρού. 8. Η καμφορά μετατρέπεται κατευθείαν από στερεό σε αέριο, παθαίνει δηλαδή Ο βρασμός ανήκει στα... φαινόμενα 10. Νερό θερμοκρασίας 30 C εξατμίζεται πιο... από νερό θερμοκρασίας 40 C. 6