ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ ΓΙΑ ΤΗ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗ ΚΕΙΜΗΛΙΩΝ ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 2

Transcript

1 ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι

2 ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ ΓΙΑ ΤΗ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗ ΚΕΙΜΗΛΙΩΝ ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 2

3 ΕΙΔΗ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ Α. Ο Απτός Πολιτισμός: κτίρια, μνημεία, τοπία, βιβλία, έργα τέχνης και κειμήλια Β. Ο Άυλος Πολιτισμός: λαογραφία, παραδόσεις, γλώσσα, γνώση Γ. Η «Φυσική» Κληρονομιά: σημαντικά πολιτιστικά τοπία και βιοποικιλότητα ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 3

4 ΔΕΙΚΤΕΣ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ Α. Τα τεκμήρια: ή ντοκουμέντα ή πειστήρια, τεκμήριον < τεκμαίρομαι < τέκμαρ (σημείο, σύμπτωμα, ισχυρή απόδειξη) Πρόκειται για: 1. φυσικά αντικείμενα 2. γεγονότα ή/και 3. αρχεία (έντυπα και ψηφιακά) με ή χωρίς το υλικό μέσο στο οποίο έχουν αποθηκευτεί, που περιλαμβάνουν ιστορικά δεδομένα (κείμενο, εικόνες, ήχους) με αντικειμενική αξία, στα οποία μπορεί κανείς να βασιστεί για την εξαγωγή συμπερασμάτων. Β. Τα κειμήλια: ουσιαστικοποιημένο ουδέτερο του επιθέτου κειμήλιος< κεῖμαι +ήλιος Πρόκειται για τεκμήρια, συνήθως πατρογονικά αντικείμενα, που επιλέγουμε να διατηρούμε ως πολύτιμα, με υποκειμενική αξία. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 4

5 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΚΕΙΜΗΛΙΩΝ ΑΠΤΟΥ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ Έντυπο υλικό: εκδόσεις, βιβλία, αφίσες, χάρτες, καρτποστάλ Εικαστικό υλικό: i. Γλυπτική: αγάλματα ii. Ζωγραφική: βυζαντινές & μεταβυζαντινές εικόνες, πίνακες ζωγραφικής iii. Φωτογραφία iv. Χαρακτική: επιγραφές, τέμπλα Δόμηση και Αρχιτεκτονική: κτίρια, ναοί, βιβλιοθήκες, οικίες Αντικείμενα ιστορικής σημασίας: σκευοφυλάκια, άμφια, σκεύη ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 5

6 ΣΚΟΠΟΙ ΤΗΣ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ H σταθεροποίηση της παρούσας κατάστασης ενός αντικειμένου. H αύξηση του χρήσιμου χρόνου ζωής του. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 6

7 Ι. ΔΙΑΓΝΩΣΤΙΚΗ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗ Οι διαγνωστικές μέθοδοι που εφαρμόζονται στοχεύουν στη συγκέντρωση και καταγραφή πληροφοριών που αφορούν τα ιστορικά στοιχεία του αντικειμένου και τα φυσικοχημικά και τεχνολογικά χαρακτηριστικά του. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 7

8 Ι. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΕΣ η φωτογράφηση με εφαπτομενικά προσπίπτουσα ορατή ακτινοβολία η ακτινογραφία η υπεριώδης φωτογραφία φθορισμού η υπέρυθρη ανακλαστογραφία η αποτύπωση των επιφανειακών ιδιαιτεροτήτων με σκιτσογραφία η οπτική μικροσκοπία η φασματομετρία η χημική ανάλυση και καταγραφή των επιμέρους συστατικών και υλικών ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 8

9 ΙΙ. ΠΑΡΕΜΒΑΤΙΚΗ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗ Kριτήρια για τον καθορισμό της βέλτιστης τεχνικής επεμβατικής αποκατάστασης ενός αντικειμένου: Ο σεβασμός στο πρωτότυπο Η αντιστρεψιμότητα προτεινόμενων επεμβάσεων Η συμβατότητα προτεινόμενων και υφιστάμενων υλικών H ασφάλεια των επεμβατικών μεθοδολογιών για το κειμήλιο και τον άνθρωπο Η διαχρονικότητα νέων επεμβάσεων Το οικονομικό κόστος επέμβασης και συντήρησης Ο χρόνος αποπεράτωσης Το κοινωνικό και ψυχολογικό κόστος Σαφής γνώση των υλικών και της μορφολογίας του κειμηλίου. Αποτύπωση της παθολογίας και περιγραφή του τύπου και της έκτασης των βλαβών. Προσδιορισμός και τεκμηρίωση των αιτιών πρόκλησης της υφιστάμενης παθολογίας Εκτίμηση της υφιστάμενης αντοχής του κειμηλίου με επιτόπου (in situ) και εργαστηριακές (in vitro) δοκιμές Σαφής γνώση των διαφόρων τεχνικών επισκευής ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 9

10 ΙΙ. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΕΣ Απολύμανση απεντόμωση Καθαρισμός Χημική σταθεροποίηση Στερέωση Συμπλήρωση Λειτουργική αποκατάσταση Μεταφορά της πληροφορίας σε άλλο υπόστρωμα ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 10

11 ΙΙΙ. ΠΡΟΛΗΠΤΙΚΗ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗ Το πρώτιστο καθήκον ενός αρχειακού ιδρύματος είναι η μέγιστη δυνατή επιμήκυνση του χρόνου ζωής των συλλογών του. Ο αποτελεσματικότερος και οικονομικότερος τρόπος επίτευξης του παραπάνω στόχου είναι η παρεμπόδιση της υποβάθμισης του υλικού στο μεγαλύτερο δυνατό βαθμό. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 11

12 Χημικά στοιχεία Χημικές ενώσεις ΥΛΙΚΑ ΚΕΙΜΗΛΙΩΝ ΑΠΤΟΥ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ Για τη γραφή και την ονομασία των χημικών ενώσεων θα πρέπει να γνωρίζουμε τους συμβολισμούς, τις ονομασίες και τα φορτία των ιόντων. μαϊτνέριο ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 12

13 ΠΛΑΝΗΤΙΚΟ ΑΤΟΜΙΚΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 13

14 ΓΕΝΙΚΑ Σύμφωνα με τον Bohr το άτομο αποτελείται από τον πυρήνα (θετικά πρωτόνια και ουδέτερα νετρόνια) και γύρω από τον πυρήνα σε καθορισμένες κυκλικές τροχιές περιστρέφονται τα ηλεκτρόνια. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ

15 Τα ηλεκτρόνια κατανέμονται σε στιβάδες. Ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων που μπορεί να πάρει καθεμία από τις τέσσερις πρώτες στιβάδες είναι 2n 2, όπου n ο κύριος κβαντικός αριθμός. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 15

16 Τα όρια στα οποία επεκτείνεται το ηλεκτρονικό νέφος των ατόμων είναι ασαφή και καθορίζονται από τις ελκτικές δυνάμεις που ασκεί το δραστικό φορτίο του πυρήνα στα πλέον απομακρυσμένα ηλεκτρόνια. Εάν θεωρήσουμε το άτομο ως μια σφαίρα, τότε μέτρο του σχετικού μεγέθους των ατόμων αποτελεί η ατομική ακτίνα, δηλαδή η απόσταση από τον πυρήνα στην οποία βρίσκεται πλέον του 95% του ηλεκτρονικού νέφους (ακτίνα ελευθέρου ατόμου). Aνάλογα με το είδος του δεσμού ή το σύστημα κρυστάλλωσης μίας ένωσης στην οποία συμμετέχει και με τις συνθήκες μέτρησης (πυκνότητα, θερμοκρασία), η ακτίνα ενός ατόμου μεταβάλλεται. Ανάλογα με το είδος του δεσμού που συνδέει τα άτομα διακρίνουμε διαφόρων ειδών ακτίνες: ομοιοπολική, μεταλλική, Van Der Waals. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 16

17 Ομοιοπολική ακτίνα: είναι το μισό της απόστασης που μπορούν να πλησιάσουν οι πυρήνες δυο ομοίων ατόμων που συνδέονται ομοιοπολικά με απλό δεσμό. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 17

18 Ακτίνα Van Der Waals: είναι το μισό της απόστασης που μπορούν να πλησιάσουν ο ι πυρήνες δυο ομοίων ατόμων που συνδέονται με δυνάμεις Van Der Waals. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 18

19 Μεταλλική ακτίνα: είναι το μισό της απόστασης που μπορούν να πλησιάσουν οι πυρήνες δυο ομοίων ατόμων μετάλλων στοιχείων στο μεταλλικό πλέγμα. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 19

20 ΜΕΓΕΘΟΣ ΑΤΟΜΟΥ Το μέγεθος των ατόμων είναι περιοδική συνάρτηση του ατομικού τους αριθμού Ζ (βλ. ατομική ακτίνα) και επηρεάζεται από τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ πυρήνα και ηλεκτρονίων και μεταξύ των ηλεκτρονίων. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 20

21 ΜΕΓΕΘΟΣ ΙΟΝΤΟΣ Το μέγεθος των ιόντων μεταβάλλεται περιοδικά με τον ίδιο τρόπο και για τους ίδιους λόγους που μεταβάλλεται το μέγεθος των ατόμων των στοιχείων από τα οποία προέρχονται τα άτομα. Το μέγεθος ενός ατόμου καθορίζει τη δύναμη με την οποία τα ηλεκτρόνια της εξωτερικής στιβάδας συγκρατούνται από τον πυρήνα, αφού μεταξύ του θετικά φορτισμένου πυρήνα και των αρνητικά φορτισμένων ηλεκτρονίων ασκούνται δυνάμεις ηλεκτροστατικής φύσης (Coulomb). Συνεπώς, όσο πιο μικρό είναι ένα άτομο, τόσο πιο δύσκολα χάνει ηλεκτρόνια ή τόσο πιο εύκολα παίρνει ηλεκτρόνια (μεγάλη έλξη από τον πυρήνα). Αντίθετα, όσο πιο μεγάλο είναι ένα άτομο, τόσο πιο εύκολα χάνει ηλεκτρόνια ή τόσο πιο δύσκολα παίρνει ηλεκτρόνια (μικρή έλξη από τον πυρήνα). ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 21

22 Απόσπαση ηλεκτρονίων από ουδέτερο άτομο οδηγεί σε σχηματισμό θετικών ιόντων (κατιόντων) με μέγεθος μικρότερο από το μέγεθος το ατόμου από το οποίο προέρχονται. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 22

23 Προσθήκη ηλεκτρονίων σε ουδέτερο άτομο οδηγεί σε σχηματισμό αρνητικών ιόντων (ανιόντων) με μέγεθος μεγαλύτερο από το μέγεθος του ατόμου από το οποίο προέρχονται. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 23

24 Μεταξύ ισοηλεκτρονικών ή ισοηλεκτρονιακών ιόντων (ιόντων με ίσο αριθμό ηλεκτρονίων) μεγαλύτερο μέγεθος έχει το ιόν του στοιχείου με τον μικρότερο ατομικό αριθμό. Σε αυτήν την περίπτωση οι ελκτικές δυνάμεις είναι περισσότερο ασθενείς, αφού μικρότερος αριθμός πρωτονίων (μικρότερο δραστικό πυρηνικό φορτίο) έλκει τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 24

25 ΣΧΕΣΗ ΜΕΤΑΞΥ ΑΤΟΜΙΚΩΝ ΑΚΤΙΝΩΝ α. ατόμου-κατιόντος και β. ατόμου-ανιόντος ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 25

26 ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΙΟΝΙΣΜΟΥ Ως ενέργεια ιονισμού ή ενέργεια πρώτου ιονισμού ορίζεται η ελάχιστη ενέργεια που απαιτείται για να απομακρυνθεί ένα ηλεκτρόνιο από απομονωμένο άτομο στην αέρια φάση και να προκύψει ιόν στην αέρια φάση. Η απόσπαση του ηλεκτρονίου από το άτομο απαιτεί την απορρόφηση ενέργειας (ΔΗ > Ο). ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 26

27 ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΣΥΓΓΕΝΕΙΑ Ως ηλεκτρονική συγγένεια ορίζεται η ενέργεια η οποία εκλύεται ή απορροφάται όταν ένα απομονωμένο άτομο στην αέρια φάση προσλάβει ένα επί πλέον ηλεκτρόνιο και σχηματίσει αρνητικό ιόν στην αέρια φάση. Η έκλυση ή απορρόφηση ενέργειας για τον σχηματισμό του ιόντος καθορίζεται από το εάν οι ελκτικές δυνάμεις μεταξύ του πυρήνα του ατόμου και του προσλαμβανομένου ηλεκτρονίου υπερισχύουν των απωστικών δυνάμεων μεταξύ των ηλεκτρονίων του ατόμου και του προσλαμβανόμενου ηλεκτρονίου, αντίστοιχα. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 28

28 ΗΛΕΚΤΡΑΡΝΗΤΙΚΟΤΗΤΑ Ηλεκτραρνητικότητα είναι η τάση των ατόμων στα μόρια να έλκουν το ηλεκτρονικό νέφος. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 29

29 ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 30

30 ΓΕΝΙΚΑ Στο σύγχρονο περιοδικό πίνακα τα στοιχεία κατατάσσονται με βάση τον ατομικό τους αριθμό. Επτά περίοδοι (όσες και οι στοιβάδες K, L, M, N, O, P, Q) Οι οριζόντιες σειρές του πίνακα ονομάζονται περίοδοι και κατά μήκος αυτών υπάρχει βαθμιαία μεταβολή των ιδιοτήτων των στοιχείων. Δεκαοκτώ ομάδες (σε πλήρη ανάπτυξη) Oι κάθετες στήλες ονομάζονται οικογένεια ή ομάδα και αποτελούνται από στοιχεία με ανάλογες ηλεκτρονικές διαμορφώσεις των ηλεκτρονίων σθένους, άρα και ανάλογες χημικές ιδιότητες. Νόμος της περιοδικότητας του Moseley: Οι φυσικές και χημικές ιδιότητες των στοιχείων είναι περιοδικές συναρτήσεις του ατομικού αριθμού (Ζ) των στοιχείων. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 31

31 Η χημική συμπεριφορά των στοιχείων καθορίζεται από: 1. την ηλεκτρονιακή δομή των ατόμων τους (ηλεκτρόνια της εξωτερικής στιβάδας) και 2. την ατομική ακτίνα. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 32

32 Με την αύξηση του ατομικού αριθμού Ζ το μέγεθος των ατόμων κατά μήκος μιας περιόδου του περιοδικού πίνακα από τα αριστερά προς τα δεξιά ελαττώνεται, ενώ αντίθετα κατά μήκος μιας ομάδας από πάνω προς τα κάτω αυξάνεται. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 33

33 ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 34

34 Με βάση το είδος των ηλεκτρονίων σθένους ο περιοδικός πίνακας διαιρείται στους τομείς s, p, d, f. * Η εξαίρεση του He Τομέας s: Τομέας p: ns x ns 2 np x Τομέας d: (n-1)d x ns 2 Τομέας f: (n-2)f x (n-1)d 1 ns 2 ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 35

35 Ίδια περίοδος ίδιο n 1 η περίοδος δύο στοιχεία (1s 1 και 1s 2 ) 1 ο στοιχείο κάθε περιόδου δομή: [ευγενές αέριο] ns 1 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 36

36 Ο ΤΟΜΕΑΣ S (δομές ns 1-2 ) Περιλαμβάνει τις ομάδες 1 (αλκαλίων) και 2 (αλκαλικών γαιών). Χαρακτηρίζεται από την εύκολη αποβολή των ηλεκτρονίων σθένους (αριθμοί οξειδώσεως +1 και +2 αντίστοιχα). Το στοιχείο Η τοποθετείται στην ομάδα 1 λόγω ηλεκτρονικής διαμόρφωσης αλλά οι ιδιότητές του είναι διαφορετικές από τις ιδιότητες των στοιχείων των αλκαλίων. Αντίθετα, το He παρά το γεγονός ότι από πλευράς ηλεκτρονικής διαμόρφωσης ανήκει στην ομάδα 2, λόγω ιδιοτήτων τοποθετείται στην ομάδα 18 των ευγενών αερίων. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 37

37 Ο ΤΟΜΕΑΣ P (δομές ns 2, np 1-6 ) Περιλαμβάνει τις ομάδες 13 (Βορίου), 14 (Άνθρακα), 15 (Αζώτου), 16 (Οξυγόνου), 17 (Αλογόνων) και 18 (Ευγενών αερίων). Έχουν την τάση να αντιδράσουν με αποβολή ηλεκτρονίων (αριθμοί οξειδώσεως +3 έως +7 αντίστοιχα), εκτός των ευγενών αερίων, τα οποία λόγω σταθερής ηλεκτρονικής διαμόρφωσης (ns 2, np 6 ) είναι σε μεγάλο βαθμό αδρανή. Τα στοιχεία των ομάδων 15, 16, και 17 δρουν επί πλέον και ως δέκτες ηλεκτρονίων (αριθμοί οξειδώσεως 3, -2, και -1 αντίστοιχα). ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 38

38 Ο ΤΟΜΕΑΣ D (δομές (n-1i)d 1-10, ns 1-2 ) Περιλαμβάνει τα στοιχεία μεταπτώσεως (ομάδες 3-12), τα οποία κατά τις αντιδράσεις αποβάλλουν ηλεκτρόνια και εμφανίζουν θετικούς αριθμούς οξειδώσεως. Στα στοιχεία μεταπτώσεως υπάρχουν ομοιότητες στις ιδιότητες γειτονικών στοιχείων της ίδιας περιόδου, λόγω κοινής ηλεκτρονικής διαμόρφωσης της ηλεκτρονικής στιβάδας. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 39

39 ΠΕΡΙΟΔΙΚΗ ΤΑΣΗ ΤΩΝ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ ΤΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ Ι Ατομική ακτίνα: το μισό της απόστασης δύο γειτονικών πυρήνων του στοιχείου, όταν αυτό βρίσκεται σε στοιχειακή κατάσταση. Εξαρτάται από: 1. τον κύριο κβαντικό αριθμό n 2. το δραστικό πυρηνικό φορτίο Z* ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 40

40 ΠΕΡΙΟΔΙΚΗ ΤΑΣΗ ΤΩΝ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ ΤΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΙΙ Ενέργεια ιονισμού: f, ατομική ακτίνα, πυρηνικό φορτίο, ηλεκτρονιακή διάταξη. (Αύξηση πυρηνικού φορτίου χωρίς αύξηση της προστασίας) Σχέση μεταξύ πρώτης και δεύτερης ενέργειας ιοντισμού ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 41

41 ΠΕΡΙΟΔΙΚΗ ΤΑΣΗ ΤΩΝ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ ΤΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΙV Ηλεκτρονιοσυγγένεια: έκλυση ενέργειας κατά την πρόσληψη ενός e από μεμονωμένο άτομο, προς σχηματισμό αρνητικού ιόντος σε αέρια φάση και θεμελιώδη κατάσταση. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 42

42 ΠΕΡΙΟΔΙΚΗ ΤΑΣΗ ΤΩΝ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ Ηλεκτραρνητικότητα ΤΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ V Διαφορά ηλεκτραρνητικότητας > 1,9 ιοντικός δεσμός Διαφορά ηλεκτραρνητικότητας < 0,5 ομοιοπολικός μη πολωμένος δεσμός 0,5<Διαφορά ηλεκτραρνητικότητας < 1,9 ομοιοπολικός πολωμένος δεσμός ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 43

43 ΠΕΡΙΟΔΙΚΗ ΤΑΣΗ ΤΩΝ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ Ηλεκτροθετικότητα ΤΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΙΙΙ ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 44

44 ΜΕΤΑΛΛΑ, ΑΜΕΤΑΛΛΑ, ΜΕΤΑΛΛΟΕΙΔΗ Μέταλλα Μεγάλη ατομική ακτίνα Μεγάλη ηλεκτροθετικότητα Μικρή ενέργεια πρώτου ιοντισμού Αναγωγική ικανότητα Αμέταλλα Μικρή ατομική ακτίνα Μεγάλη ηλεκτραρνητικότητα Μεγάλη ενέργεια πρώτου ιοντισμού Οξειδωτική ικανότητα Μεταλλοειδή Eνδιάμεσες ιδιότητες ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 45

45 ΧΗΜΙΚΟΣ ΔΕΣΜΟΣ ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 46

46 Δημιουργείται όταν οι δομικές μονάδες της ύλης (άτομα, μόρια ή ιόντα) πλησιάσουν αρκετά, ώστε οι ελκτικές δυνάμεις που αναπτύσσονται μεταξύ τους να υπερβούν τις απωστικές δυνάμεις που αναπτύσσονται. Οι διασυνδέσεις αυτές των ατόμων γίνονται μέσω των ηλεκτρονίων σθένους, δηλαδή των ηλεκτρονίων της εξωτερικής στιβάδας. Η δημιουργία χημικού δεσμού οδηγεί το σύστημα σε χαμηλότερη ενέργεια, δηλαδή το κάνει σταθερότερο. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 47

47 + + Οι παράγοντες που καθορίζουν την χημική συμπεριφορά των στοιχείων είναι οι εξής: ο αριθμός ηλεκτρονίων της εξωτερικής στιβάδας (στιβάδα σθένους) η ατομική ακτίνα

48 ΚΑΝΟΝΑΣ ΤΩΝ ΟΚΤΩ Για τη χημική συμπεριφορά του ατόμου ευθύνονται η ηλεκτρονιακή δομή και τα ηλεκτρόνια σθένους. Στοιχεία που έχουν συμπληρωμένη την εξωτερική στιβάδα του ατόμου τους με οκτώ ηλεκτρόνια (εκτός από τη στιβάδα Κ που συμπληρώνεται με δύο), δεν έχουν την τάση να σχηματίζουν χημικές ενώσεις. Άτομα άλλων στοιχείων που δεν έχουν στην εξωτερική τους στιβάδα οκτάδα ηλεκτρονίων (ή δυάδα αν πρόκειται για τη στιβάδα Κ), τείνουν να αποκτήσουν αυτή τη δομή. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 49

49 ΗΛΕΚΤΡΟΘΕΤΙΚΟ ΣΤΟΙΧΕΙΟ Ένα στοιχείο έχει ένα μόνο ηλεκτρόνιο στην εξωτερική του στιβάδα, το οποίο επιδιώκει να αποβάλλει, ώστε να αποκτήσει δομή ευγενούς αερίου. Κατ' αυτό τον τρόπο φορτίζεται θετικά. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 50

50 ΗΛΕΚΤΡΑΡΝΗΤΙΚΟ ΣΤΟΙΧΕΙΟ Ένα στοιχείο του περιοδικού πίνακα έχει στην εξωτερική στιβάδα επτά ηλεκτρόνια και τείνει να προσλάβει ένα ηλεκτρόνιο, ώστε να αποκτήσει δομή ευγενούς αερίου, οπότε και φορτίζεται αρνητικά. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 51

51 Στην δημιουργία των χημικών δεσμών συμμετέχουν τα ηλεκτρόνια σθένους. Είναι χρήσιμη λοιπόν μια απεικόνιση των ηλεκτρονίων σθένους κάθε στοιχείου: 3Li: Κ(2),L(1) οπότε για το Li έχουμε: Με τον ίδιο τρόπο: 3Li 4Be 5B 6C 7 N 8 O 9 F 10 Ne Πόσα μονήρη ηλεκτρόνια έχει το άζωτο;

52 Ο ομοιοπολικός δεσμός δημιουργείται με αμοιβαία συνεισφορά ηλεκτρονίων. Όταν η χημική ένωση δεν περιλαμβάνει μεταλλικό στοιχείο, το απαιτούμενο ποσό ενέργειας για την εξαγωγή ηλεκτρονίων είναι πολύ μεγάλο, και επομένως ο σχηματισμός ιοντικής ένωσης είναι μάλλον αδύνατος. Στην περίπτωση αυτή δύο γειτονικά άτομα διατηρούν τα ηλεκτρόνιά τους και κατέχουν από κοινού ένα ζευγάρι ηλεκτρονίων, το οποίο περιβάλλει και τα δύο άτομα. Είναι δυνατόν επίσης τα άτομα να μοιράζονται περισσότερα από δύο ηλεκτρόνια. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 53

53 Ημιπολικός δεσμός: το κοινό ζεύγος ηλεκτρονίων προσφέρεται από το ένα μόνο άτομο. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 54

55 ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΟΜΟΙΟΠΟΛΙΚΩΝ Η ΜΟΡΙΑΚΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ 1. Είναι κατά πλειονότητα οι ενώσεις μεταξύ αμετάλλων, π.χ. οξέα, οξείδια αμετάλλων κλπ. 2. Είναι διακριτά συμπλέγματα ατόμων (μόρια) και όχι εκτενή συσσωματώματα (κρύσταλλοι). 3. Οι ελκτικές δυνάμεις μεταξύ των μορίων είναι ασθενείς σε σχέση με αυτές μεταξύ των ιόντων στο κρυσταλλικό πλέγμα. Γι' αυτό οι μοριακές ενώσεις συνήθως σχηματίζουν μαλακά στερεά με χαμηλά σημεία τήξεως, ή υγρά με χαμηλά σημεία βρασμού, ή αέρια σώματα. 4. Σε καθαρή κατάσταση είναι κακοί αγωγοί του ηλεκτρισμού, ενώ ορισμένα υδατικά διαλύματα άγουν το ηλεκτρικό ρεύμα. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 56

56 Ο ιοντικός ή ετεροπολικός δεσμός δημιουργείται με αποβολή και πρόσληψη ηλεκτρονίων. Αναπτύσσεται μεταξύ ετεροατόμων, συνήθως μεταξύ ενός μετάλλου (στοιχείου με την τάση να αποβάλλει ηλεκτρόνια) και ενός αμετάλλου (στοιχείου με την τάση να προσλαμβάνει ηλεκτρόνια). Τα ιόντα που σχηματίζονται έλκονται μεταξύ τους με ηλεκτροστατικές δυνάμεις Coulomb και διατάσσονται στο χώρο σε κανονικά γεωμετρικά σχήματα, τους ιοντικούς κρυστάλλους. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 57

57 Ιοντικός (ετεροπολικός δεσμός) 1 ο παράδειγμα Na: Cl: Na Cl Na + Cl - Cl - Na + Cl - Na + Cl - Na + Cl - Na + Cl - Na + Cl - Na + Cl - Na + Cl - Na + Cl - Na + Cl - Na +

58 2 ο παράδειγμα 12Mg 8O 12Mg: Κ(2), L(8), M(2) 8O: K(2), L(6) 12Mg +2 : Κ(2), L(8) Mg O 8O -2 : K(2), L(8) Mg +2 O -2 20Ca, 16 S ; Mg +2 O -2 MgO

59 3 ο παράδειγμα 12Mg 9F 12Mg: K(2),L(8),M(2) 9F:K(2),L(7) F Mg F 12Mg +2 : K(2),L(8) 9F - : K(2),L(8) 20Ca, 17 Cl ; 13Al, 9 F ; F - Mg +2 F Mg F 2 MgF 2

60 Κι ένα 4 ο παράδειγμα 13Al Al: K(2), L(8),M(3) 8O O:K(2), L(6) O Al Al O O 2Al +3, 3O -2 Al 2 O 3

61 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ Ιοντικός είναι ο δεσμός που σχηματίζεται με μεταφορά ηλεκτρονίων από ένα στοιχείο που έχει την τάση να αποβάλλει ηλεκτρόνια( μέταλλο) προς ένα στοιχείο που έχει την τάση να προσλαμβάνει ηλεκτρόνια (αμέταλλο). Έτσι δημιουργούνται αντίθετα φορτισμένα ιόντα τα οποία έλκονται μεταξύ τους. Χαρακτηριστικά των ιοντικών ενώσεων Αποτελούνται από ιόντα και όχι από μόρια. Τα ιόντα σχηματίζουν κρυσταλλικό πλέγμα έχουν υψηλά σημεία τήξεως είναι σκληρά στερεά Τα τήγματα και τα διαλύματα τους είναι καλοί αγωγοί του ηλεκτρισμού οι περισσότερες είναι ευδιάλυτες στο νερό

62 ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΙΟΝΤΙΚΩΝ Η ΕΤΕΡΟΠΟΛΙΚΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ 1. Ιοντικές ενώσεις είναι κατά πλειονότητα τα οξείδια των μετάλλων, τα υδροξείδια των μετάλλων και τα άλατα. 2. Στις ιοντικές ή ετεροπολικές ενώσεις δεν υπάρχουν μόρια. Σχηματίζεται κρύσταλλος, του οποίου οι δομικές μονάδες είναι τα ιόντα (ιοντικός κρύσταλλος). 3. Οι ιοντικές ενώσεις έχουν υψηλά σημεία τήξεως λόγω των ισχυρών δυνάμεων Coulomb που συγκρατούν τα ιόντα τους στον κρύσταλλο. 4. Οι ιοντικοί κρύσταλλοι είναι σκληροί και εύθραυστοι και όχι ελατοί και όλκιμοι. 5. Σε αντίθεση με τους κρυστάλλους των μετάλλων (μεταλλικά κρυσταλλικά πλέγματα), οι ιοντικές ενώσεις σε στερεά κατάσταση είναι κακοί αγωγοί του ηλεκτρισμού. Όμως, τα τήγματα και τα υδατικά τους διαλύματα άγουν το ηλεκτρικό ρεύμα. 6. Πολλές ιοντικές ενώσεις είναι ευδιάλυτες στο νερό. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 63

64 ΧΗΜΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙ Οι χημικοί τύποι αποτελούν τα σύμβολα των χημικών ενώσεων. Διακρίνονται σε είδη, ανάλογα με τις πληροφορίες που δίνουν για τις ενώσεις τις οποίες συμβολίζουν.

65 ΕΜΠΕΙΡΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙ Ο εμπειρικός τύπος μας πληροφορεί για το είδος και την αναλογία των ατόμων των στοιχείων στην ένωση. π.χ. (C 1 H 2 ) ν Στον ίδιο εμπειρικό τύπο μπορεί να αντιστοιχούν πολλές ενώσεις με διαφορετικές τιμές του αριθμού (ν) γιατί ο εμπειρικός τύπος δεν μας δίνει τον ακριβή αριθμό των ατόμων στο μόριο. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 66

66 ΣΥΝΤΑΚΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙ Ο συντακτικός τύπος μας πληροφορεί (ό,τι και ο μοριακός και επιπλέον) τον τρόπο σύνδεσης των ατόμων στο μόριο. π.χ. ο συντακτικός τύπος του υπεροξειδίου του υδρογόνου H 2 O 2 είναι H O O H του διοξειδίου του άνθρακα CΟ 2 O C O H του μεθανίου είναι H C H H O συντακτικός τύπος είναι σημαντικός γιατί πολύ συχνά στον ίδιο μοριακό τύπο αντιστοιχούν πολλές διαφορετικές ενώσεις γιατί διαφέρουν στον συντακτικό τύπο. π.χ. με μοριακό τύπο C 2 H 6 O υπάρχουν η αιθανόλη και ο διμεθυλαιθέρας, που έχουν αντίστοιχους συντακτικούς τύπους H H H C C H H O H H H C O H H C H H ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 67

67 ΣΤΕΡΕΟΧΗΜΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙ O στερεοχημικός τύπος μας περιγράφει την πραγματική γεωμετρική διάταξη των ατόμων στο χώρο. π.χ. ο στερεοχημικός τύπος του νερού είναι H και μας πληροφορεί ότι το μόριο του νερού δεν είναι ευθύγραμμο αλλά γωνιακό. O H ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 68

68 ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑΚΟΙ ΤΥΠΟΙ Πρόκειται για παραστάσεις που δείχνουν την κατανομή των ηλεκτρονίων σθένους στο μόριο, καθώς και το σχηματισμό των ομοιοπολικών δεσμών. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 69

69 ΜΟΡΙΑΚΟΙ ΤΥΠΟΙ Οι μοριακοί τύποι, που χρησιμοποιούνται συνήθως στην ανόργανη χημεία, μας δείχνουν: 1. από ποια στοιχεία αποτελείται η ένωση 2. τον ακριβή αριθμό των ατόμων στο μόριο της ένωσης. Για τη γραφή και την ονομασία των μοριακών τύπων είναι απαραίτητη η γνώση των κυριότερων ιόντων και η εκμάθηση των συνηθέστερων αριθμών οξείδωσης των στοιχείων στις ενώσεις τους. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 70

70 ΟΝΟΜΑΤΟΛΟΓΙΑ ΤΩΝ ΚΥΡΙΟΤΕΡΩΝ ΜΟΝΟΑΤΟΜΙΚΩΝ ΙΟΝΤΩΝ Cl - χλωριούχο ή χλωρίδιο Br - βρωμιούχο ή βρωμίδιο I - ιωδιούχο ή ιωδίδιο F - φθοριούχο ή φθορίδιο Η - υδρογονούχο ή υδρίδιο O 2- οξυγονούχο ή οξείδιο S 2- θειούχο ή σουλφίδιο Ν 3- αζωτούχο ή νιτρίδιο P 3- φωσφορούχο ή φωσφίδιο ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 71

71 ΟΝΟΜΑΤΟΛΟΓΙΑ ΤΩΝ ΚΥΡΙΟΤΕΡΩΝ ΠΟΛΥΑΤΟΜΙΚΩΝ ΙΟΝΤΩΝ NO - 3 νιτρικό CN - κυάνιο (κυανίδιο) HCO - 3 όξινο ανθρακικό CO 2-3 ανθρακικό - ClO 4 υπερχλωρικό HPO 2-4 όξινο φωσφορικό SO 2-4 θειικό ClO - 3 χλωρικό Η 2 PO - 4 δισόξινο φωσφορικό ΡΟ 3-4 φωσφορικό ClO - 2 χλωριώδες - ΜnO 4 υπερμαγγανικό OH - υδροξείδιο ClO - υποχλωριώδες Cr 2 O 2-7 διχρωμικό ΝΗ + 4 αμμώνιο HSO - 4 όξινο θειικό CrO 2-4 χρωμικό ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 72

72 ΑΡΙΘΜΟΣ ΟΞΕΙΔΩΣΗΣ Σε μια ιοντική ένωση είναι το πραγματικό φορτίο του ιόντος. Π.χ. για το 11 Na: K(2),L(8),M(1) ο Α.Ο. είναι +1, για το 12 Mg: K(2),L(8),M(2) ο Α.Ο. είναι +2, για το 17 Cl: K(2),L(8),M(7) ο Α.Ο. είναι -1. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 73

73 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ Στο χλωριούχο νάτριο, ο α.ο. του Νa είναι +1 ενώ του Cl είναι 1 όσο και τα φορτία των αντίστοιχων ιόντων στη ένωση σύμφωνα με τον ηλεκτρονικό τύπο +1-1 Na, Cl Το χλωριούχο ασβέστιο έχει ηλεκτρονικό τύπο. Έτσι το Ca έχει α.ο. +2 ενώ το Cl έχει Ca, 2 Cl Χαρακτηριστική περίπτωση είναι τα υδρίδια των μετάλλων, όπου το Η έχει α.ο. 1, όπως προκύπτει από τον ηλεκτρονικό τύπο του υδρίδιου του νατρίου +1-1 Na, H ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 74

74 Αριθμός οξείδωσης ενός ατόμου σε μια ομοιοπολική ένωση είναι το φαινομενικό φορτίο που αποκτά το άτομο, αν τα κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων αποδοθούν στο πιο ηλεκτραρνητικό άτομο, Π.χ. Στην ένωση HCl Η Cl H δ+ Cl δ- O A.O του H είναι +1, ενώ ο Α.Ο. του Cl είναι -1 Στην ένωση CO 2 O C O δ- O=C δ+ =O δ- Ο Α.Ο του Ο είναι -2, ενώ ο Α.Ο του C είναι +4

75 Παραδείγματα Το νερό είναι ομοιοπολική ένωση με ηλεκτρονικό τύπο H O H. Αν τα κοινά ζεύγη αποδοθούν στο ηλεκτραρνητικότερο άτομο το οξυγόνο, τότε προκύπτει ο ακόλουθος συμβατικός τύπος με τα φαινομενικά φορτία.: H, O, H Έτσι ο α.ο. του Η είναι +1 και του οξυγόνου 2.. Χαρακτηριστική περίπτωση είναι και το οξείδιο του φθορίου Ο 2 F που έχει ηλεκτρονικό τύπο F O F. Τα κοινά ζεύγη αποδίδονται στο ηλεκτραρνητικότερο άτομο φθορίου οπότε έχουμε τον συμβατικό τύπο του F είναι 1 και του Ο είναι F, +2-1 O, F από τον οποίο προκύπτει ότι ο α.ο. Στο μόριο του υδρογόνου με ηλεκτρονικό τύπο H H, το κοινό ζεύγος των ηλεκτρονίων 0 0 μοιράζεται μεταξύ των όμοιων ατόμων οπότε προκύπτει το σχήμα H, H συμπεραίνουμε ότι ο α.ο. του Η είναι 0. από το οποίο Στο υπεροξείδιο του υδρογόνου έχουμε κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων και μεταξύ όμοιων ατόμων και μεταξύ ανόμοιων σύμφωνα με τον τύπο: H O O H. Μετά την συμβατική ανακατανομή ηλεκτρονίων σύμφωνα με τον ορισμό του α.ο. έχουμε τον τύπο H, O, O, H. Έτσι προκύπτει ότι ο α.ο. του Η είναι +1 και του Ο 1 όσο και τα φαινομενικά φορτία των ιόντων. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 76

76 ΚΑΝΟΝΕΣ ΓΙΑ ΤΟΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟ ΤΩΝ ΑΡΙΘΜΩΝ ΟΞΕΙΔΩΣΗΣ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΣΕ ΕΝΩΣΕΙΣ 1. Κάθε στοιχείο σε ελεύθερη κατάσταση έχει Α.Ο. ίσο με το μηδέν. 2. Το Η στις ενώσεις του έχει Α.Ο. ίσο με +1, εκτός από τις ενώσεις του με τα μέταλλα (υδρίδια) που έχει To F στις ενώσεις του έχει πάντοτε Α.Ο. ίσο με Το Ο στις ενώσεις του έχει Α.Ο. ίσο με -2, εκτός από τα υπεροξείδια, στα οποία έχει -1, και την ένωση OF2 (οξείδιο του φθορίου), στην οποία έχει Τα αλκάλια έχουν πάντοτε Α.Ο. +1, και οι αλκαλικές γαίες, π.χ. Ba, Ca, έχουν πάντοτε Α.Ο Το αλγεβρικό άθροισμα των Α.Ο. όλων των ατόμων σε μία ένωση είναι ίσο με το μηδέν. 7. Το αλγεβρικό άθροισμα των Α.Ο. όλων των ατόμων σε ένα πολυατομικό ιόν είναι ίσο με το φορτίο του ιόντος. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 77

77 Πίνακας εμπειρικών κανόνων για τον υπολογισμό των αριθμών οξείδωσης 1 Οι α.ο. των στοιχείων παίρνουν τιμές από -4 έως Τα άτομα που είναι ελεύθερα, τα άτομα των μετάλλων που συνιστούν μεταλλικό κρυσταλλικό πλέγμα και τα άτομα στα μόρια στοιχείων (π.χ.ηe, Fe, Η 2, O 2, O 3 κ.λ.π.) έχουν α.ο.=0 3 Όταν τα μέταλλα σχηματίζουν χημικές ενώσεις, έχουν θετικούς α.ο. 3 α Τα αλκάλια π.χ. τα K, Νa (1 η ομάδα του περιοδικού πίνακα ) έχουν α.ο.=+1 3 β Οι αλκαλικές γαίες π.χ. τα Ca, Mg (2 η ομάδα του περιοδικού πίνακα ) έχουν α.ο.= Όταν τα αμέταλλα σχηματίζουν χημικές ενώσεις, έχουν και θετικούς και αρνητικούς α.ο. 4 α το φθόριο έχει πάντα πάντα α.ο β το υδρογόνο έχει πάντα α.ο. +1, εκτός από τις ενώσεις του με μέταλλα που έχει α.ο γ το οξυγόνο έχει πάντα α.ο. 2, εκτός από τα υπεροξείδια (που έχουν την ομάδα -Ο-Ο-) όπου έχει α.ο. -1 και την ένωσή του με F (O 2 F) που έχει α.ο α Το αλγεβρικό άθροισμα των α.ο. των ατόμων σε μια χημική ένωση είναι ίσο με μηδέν. 5 β Το αλγεβρικό άθροισμα των α.ο. σε πολυατομικό ιόν είναι ίσο με το φορτίο του ιόντος. 6 Σε μία χημική ένωση είναι δυνατόν δύο ή και περισσότερα άτομα του ίδιου στοιχείου να έχουν διαφορετικούς α.ο. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 78

78 ΣΥΝΗΘΕΙΣ ΤΙΜΕΣ Α.Ο. ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΣΕ ΕΝΩΣΕΙΣ ΤΟΥΣ Μέταλλα Αμέταλλα Κ, Na, Ag + 1 F -1 Ba, Ca, Mg, Zn +2 H +1 (-1) A1 +3 Ο -2(-1,+2) Cu, Hg + 1,+2 CI, Br, I -1(+1, +3, +5, +7) Fe, Ni +2, +3 S -2 (+4, +6) Pb, Sn +2,+4 Ν, Ρ -3 (+3, +5) Mn +2, +4, +7 C, Si -4,+4 Cr +3, +6 ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 79

79 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ Στο θειϊκό οξύ H 2 SO 4 το άτομο του υδρογόνου (Η) έχει α.ο.=+1 (κανόνας 4 β ), ενώ το άτομο του οξυγόνου (Ο) έχει α.ο.=-2 (κανόνας 4 γ ). Aν ο α.ο. του θείου (S) είναι x, τότε επαληθεύεται η εξίσωση: (κανόνας 5 α ) από την οποία βρίσκουμε τον α.ο. του S: x=+6. Στο χλωριούχο υποχλωριώδες ασβέστιο (χλωράσβεστος) CaOCl 2 το ένα άτομο Cl έχει α.ο.=-1 και το άλλο έχει α.ο.=+1 (κανόνας 6) Στο πολυατομικό ιόν ΜnO 4-1 το άτομο του οξυγόνου (Ο) έχει α.ο.=-2 (κανόνας 4 γ ). Aν ο α.ο. του μαγγανίου(mn) είναι x τότε επαληθεύεται η εξίσωση: (κανόνας 5 β ) από την οποία βρίσκουμε τον α.ο. του Mn: x=+7. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 80

80 ΓΡΑΦΗ ΜΟΡΙΑΚΩΝ ΤΥΠΩΝ ΑΝΟΡΓΑΝΩΝ ΧΗΜΙΚΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ Δεχόμαστε ότι η ανόργανη ένωση αποτελείται από δύο μέρη, που μπορεί να είναι άτομα ή ιόντα. Αν το πρώτο μέρος, π.χ. Α, έχει θετικό αριθμό οξείδωσης +χ, ενώ το δεύτερο τμήμα Β έχει αριθμό οξείδωσης -ψ, τότε ο μοριακός τύπος της ένωσης είναι Α ψ Β x. Αν κάποιος δείκτης είναι 1, τότε αυτός παραλείπεται. Αν ο λόγος ψ:x απλοποιείται, τότε προηγείται απλοποίηση πριν από τη γραφή του μοριακού τύπου. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 81

81 Κάθε χημική ένωση αποτελείται από δυο τμήματα, άτομα ή ιόντα. Το ένα τμήμα, έστω Α, θα έχει θετικό Α.Ο., πχ. +x, ενώ το άλλο τμήμα, έστω Β, θα έχει αρνητικό Α.Ο., πχ. -y Τότε: Α +x B -y A y B x 1. Αν κάποιος δείκτης είναι 1, τότε αυτός παραλείπεται 2. Αν ο λόγος y: x απλοποιείται, τότε προηγείται απλοποίηση πριν την γραφή του μοριακού τύπου, πχ: Mg +2 S -2 (2:2=1:1) Mg 1 S 1 MgS 3. Αν ένα πολυατομικό ιόν παίρνει δείκτη, τότε το πολυατομικό ιόν μπαίνει σε παρένθεση και ο δείκτης έξω από την παρένθεση, πχ: Mg +2 NO 3 - Mg (NO 3 ) 2

82 Cl - CN - S -2 NO 2 - NO 3 - SO 3-2 SO 4-2 CO 3-2 PO 4-3 ClO 4 - K + Na + Ag + Ca +2 Mg +2 Zn +2 Al +3 Cu + Cu +2 Fe +2 Fe +3 NH + 4

83 ΟΝΟΜΑΤΟΛΟΓΙΑ ΑΝΟΡΓΑΝΩΝ ΧΗΜΙΚΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ Η ονοματολογία των ενώσεων αποτελεί συνδυασμό των ονομάτων των δύο τμημάτων (Α, Β) της ένωσης. Στην Ελλάδα, σε αντίθεση με τις οδηγίες της IUPAC, οι ενώσεις διαβάζονται αντίθετα από ότι γράφονται. Δηλαδή, το δεύτερο τμήμα της ένωσης διαβάζεται πρώτο και το πρώτο τμήμα αυτής δεύτερο. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 84

84 α. Οι ενώσεις των μετάλλων (ή του ιόντος ΝΗ 4+ ) με πολυατομικό ανιόν ονομάζονται με το όνομα του ανιόντος πρώτο και το όνομα του μετάλλου (ή ΝΗ 4+ ) μετά. Επίσης, οι ενώσεις του υδρογόνου με πολυατομικά ανιόντα ονομάζονται με το όνομα του ανιόντος πρώτο και τη λέξη «οξύ» μετά. Π.χ. K 2 CO 3 ανθρακικό κάλιο Ca 3 (PO 4 ) 2 φωσφορικό ασβέστιο NH 4 ClO 3 χλωρικό αμμώνιο H 2 SO 4 θειικό οξύ H 3 PO 4 φωσφορικό οξύ ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 85

85 β. Η ονομασία ένωσης μετάλλου (ή ΝΗ 4+ ) με αμέταλλο προκύπτει από το όνομα του αμετάλλου με την κατάληξη -ούχο ή -ίδιο και ακολουθεί το όνομα του μετάλλου (ή ΝΗ 4+ ). Αν το μέταλλο έχει περισσότερους από έναν αριθμούς οξείδωσης, τότε μέσα σε παρένθεση αναγράφεται με λατινικό αριθμό ο αριθμός οξείδωσης στον οποίο αναφερόμαστε. Π.χ. MgBr 2 βρωμιούχο μαγνήσιο FeS θειούχος σίδηρος (II) Fe 2 O 3 οξείδιο σιδήρου (III) ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 86

86 γ. Η ένωση ενός μετάλλου με το υδροξείδιο ονομάζεται υδροξείδιο του μετάλλου. Π.χ. ΚΟΗ Αl(ΟΗ) 3 υδροξείδιο του καλίου υδροξείδιο του αργιλίου ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 87

87 δ. Μερικές φορές δύο στοιχεία σχηματίζουν περισσότερες από μία ενώσεις. Για τη διάκριση αυτών, στις περιπτώσεις αυτές, χρησιμοποιούμε αριθμητικά προθέματα, που δείχνουν τον αριθμό ατόμων του δεύτερου στοιχείου. Π.χ. CO μονοξείδιο του άνθρακα CO 2 διοξείδιο του άνθρακα N 2 O 5 πεντοξείδιο του αζώτου PCl 5 πενταχλωριούχος φωσφόρος ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 88

88 ΧΗΜΙΚΗ ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 89

89 Η χημική κινητική μεταξύ των άλλων μελετά την πορεία της αντίδρασης, δηλαδή τα βήματα που ακολουθεί η αντίδραση, ώστε τα αντιδρώντα να μεταβούν στα προϊόντα. Τα βήματα αυτά ονομάζονται στοιχειώδεις αντιδράσεις ή ενδιάμεσα στάδια και το σύνολό τους αποτελεί το μηχανισμό της αντίδρασης. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 90

90 2H 2 (g) + O 2 (g) 2H 2 O(l) ΔΗ = -572 kj ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 91

91 ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΤΗΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ H ταχύτητα με την οποία τα διάφορα χημικά φαινόμενα εξελίσσονται ποικίλλει: π.χ. ο Fe σκουριάζει (διάβρωση) πολύ αργά, η έκρηξη της πυρίτιδας ή η καύση του Mg με το Ο 2 γίνονται ακαριαία, η αντίδραση 2Η 2 + Ο 2 2Η 2 Ο στη συνήθη θερμοκρασία προχωρεί τόσο αργά, ώστε πρακτικά δε γίνεται. Αν όμως τη «βοηθήσουμε» με ένα σπινθήρα, τότε γίνεται έκρηξη, δηλαδή η αντίδραση γίνεται με πολύ μεγάλη ταχύτητα. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 92

92 Ταχύτητα μιας αντίδρασης αα + ββ γγ + δδ ορίζεται η μεταβολή της συγκέντρωσης ενός από τα αντιδρώντα ή τα προϊόντα, στη μονάδα του χρόνου. Ο ρυθμός των ενεργών συγκρούσεων καθορίζει την ταχύτητα μιας αντίδρασης. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 93

93 Θεωρία των συγκρούσεων Σύμφωνα με τη θεωρία αυτή, που πρότεινε ο Arrhenius το 1889, για να αντιδράσουν δύο μόρια πρέπει να συγκρουστούν αποτελεσματικά. Να έχουν δηλαδή, την κατάλληλη ταχύτητα και το σωστό προσανατολισμό. Αποτέλεσμα αυτής της σύγκρουσης είναι να «σπάσουν» οι αρχικοί δεσμοί των μορίων (αντιδρώντων) και να δημιουργηθούν νέοι (των προϊόντων). Η ελάχιστη τιμή ενέργειας, που πρέπει να έχουν τα μόρια, ώστε να αντιδράσουν αποτελεσματικά, ονομάζεται ενέργεια ενεργοποίησης. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 94

94 Θεωρία της μεταβατικής κατάστασης Για να πραγματοποιηθεί μια αντίδραση θα πρέπει να σχηματιστεί κατά τη σύγκρουση των αντιδρώντων ένα ενδιάμεσο προϊόν. Το προϊόν αυτό απορροφά την ενέργεια ενεργοποίησης και ονομάζεται ενεργοποιημένο σύμπλοκο. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 95

95 Η ταχύτητα της αντίδρασης δεν είναι σταθερή καθ όλη τη διάρκεια της. Στην αρχή (εκτός ελαχίστων εξαιρέσεων) η ταχύτητα είναι η μέγιστη. Ελαττώνεται, όμως, με την πάροδο του χρόνου, καθώς μειώνεται η συγκέντρωσης των αντιδρώντων, ώσπου στο τέλος να μηδενιστεί. Είναι λοιπόν αυτονόητο, ότι οι μετρήσεις μεταβολών συγκεντρώσεων αντιδρώντων ή προϊόντων σε κάποιο χρονικό διάστημα, Δt, αφορούν τον προσδιορισμό της μέσης ταχύτητας της αντίδρασης για το χρονικό αυτό διάστημα. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 96

96 Η καμπύλη αντίδρασης μας δείχνει πώς μεταβάλλεται η συγκέντρωση ενός από τα αντιδρώντα ή τα προϊόντα με το χρόνο. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 97

97 Η ταχύτητα μιας αντίδρασης μπορεί να αυξηθεί : Με αύξηση της ποσότητας (συγκέντρωσης) των αντιδρώντων. Με αύξηση της θερμοκρασίας. Με την παρουσία καταλυτών. Ο καταλύτης αυξάνει την ταχύτητα της αντίδρασης, χωρίς να καταναλώνεται. Οι αντιδράσεις στους ζωντανούς οργανισμούς καταλύονται από τα ένζυμα ή βιοκαταλύτες. Με την αύξηση της επιφάνειας επαφής των στερεών σωμάτων που μετέχουν στην αντίδραση. Π.χ. ο άνθρακας σε μεγάλα κομμάτια καίγεται αργά, ενώ σε μορφή σκόνης σχεδόν ακαριαία ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 98

98 ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΕΣ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΠΟΥ ΣΥΝΟΔΕΥΟΥΝ ΤΗ ΧΗΜΙΚΗ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ Στις χημικές μεταβολές (αντιδράσεις) τα άτομα διατηρούνται, ενώ ανακατανέμονται. Δηλαδή, οι αρχικοί δεσμοί «σπάζουν» και δημιουργούνται καινούργιοι σχηματίζοντας έτσι τα προϊόντα της αντίδρασης. Π.χ. στην αντίδραση H 2 + Cl 2 2HCl, «σπάζουν» οι δεσμοί Η-Η και Cl-Cl και δημιουργείται ο δεσμός H-Cl. Γενικά, για να «σπάσει» ένας δεσμός, χρειάζεται ενέργεια, ενώ όταν δημιουργείται εκλύεται. Εξώθερμη ονομάζεται μία χημική αντίδραση που ελευθερώνει θερμότητα στο περιβάλλον. Ενδόθερμη είναι η αντίδραση που απορροφά θερμότητα από το περιβάλλον. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 99

99 ΑΠΟΔΟΣΗ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ Πολλές χημικές αντιδράσεις δεν είναι πλήρεις, δηλαδή μέρος μόνο των αντιδρώντων μετατρέπονται σε προϊόντα (αμφίδρομες αντιδράσεις). Η απόδοση μιας αντίδρασης καθορίζει τη σχέση μεταξύ της ποσότητας ενός προϊόντος που παίρνουμε πρακτικά και της ποσότητας που θα παίρναμε θεωρητικά, αν η αντίδραση ήταν πλήρης (μονόδρομη). ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 100

100 ΑΡΙΘΜΟΣ ΟΞΕΙΔΩΣΗΣ- ΟΞΕΙΔΩΣΗ-ΑΝΑΓΩΓΗ ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 101

112 MOL- ΑΡΙΘΜΟΣ AVOGADRO ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 113

113 Η μάζα ενός φορτηγού μετριέται σε τόνους.

114 Μια τσάντα πορτοκάλια ζυγίζει κάποια κιλά.

115 Ένα πακέτο καρφίτσες ζυγίζει μερικά γραμμάρια.

116 Ένας κόκκος αλατιού ζυγίζει 1 mg (χιλιοστό του γραμμαρίου).

117 Ποιες μονάδες είναι βολικό να χρησιμοποιήσουμε για να μετρήσουμε τη μάζα ατόμων/μορίων; 1 amu = atomic mass unit = 1/12 της μάζας του ατόμου του 12 C Προφανώς, η μάζα του ατόμου του 12 C είναι 12 amu και m νετρονίου m πρωτονίου 1 amu

118 Ατομικό Bάρος (ΑΒ) ή σχετική ατομική μάζα (Ar) Ar= m ατόμου 1/12 m ατόμου 12 C Ο 12 C είναι εκείνο το ισότοπο του άνθρακα που έχει 6 πρωτόνια και 6 νετρόνια στον πυρήνα του. Ως εκ τούτου, μία ατομική μονάδα μάζας υπολογίζεται ότι είναι ίση με 1, g. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 119

119 Σχετική ατομική μάζα ή ατομικό βάρος λέγεται ο αριθμός που δείχνει πόσες φορές είναι μεγαλύτερη η μάζα του ατόμου του στοιχείου από το 1/12 της μάζας του ατόμου του άνθρακα -12. Έτσι λοιπόν, όταν λέμε ότι η σχετική ατομική μάζα του οξυγόνου είναι 16, εννοούμε ότι η μάζα του ατόμου του οξυγόνου είναι δεκαέξι φορές μεγαλύτερη από το 1/12 της μάζας του ατόμου 12 C. Δηλαδή, Ar Ο = 16. Οι σχετικές ατομικές μάζες είναι καθαροί αριθμοί εκφρασμένες σε amu. Έτσι, αν θέλουμε να υπολογίσουμε την απόλυτη ατομική μάζα αρκεί να πολλαπλασιάσουμε τη σχετική ατομική μάζα με το 1, g. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 120

120 Γιατί πολλά στοιχεία έχουν δεκαδικές τιμές Αr; Μέσος όρος των σχετικών ατομικών μαζών των ισοτόπων των στοιχείων, όπως αυτά απαντούν στη φύση. στοιχείο Αr O 16 F 19 Cl 35.5 Cu 63.5 κλπ, κλπ Cl : 25% Cl : 75% Ar = Cl Ar = Cl μέση τιμή Αr (Cl) = = Οι σχετικές ατομικές μάζες υπολογίζονται με φασματογράφο μάζας. Ο πρώτος φασματογράφος μάζας κατασκευάστηκε το 1920 από τον Βρετανό φυσικό Francis William Aston.

121 Μοριακό βάρος (ΜΒ) ή σχετική μοριακή μάζα (Μr) Μr= m μορίου 1/12 m ατόμου 12 C ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 122

122 Σχετική μοριακή μάζα ή μοριακό βάρος (Μr) χημικής ουσίας λέγεται ο αριθμός που δείχνει πόσες φορές είναι μεγαλύτερη η μάζα του μορίου του στοιχείου ή της χημικής ένωσης από το 1/12 της μάζας του ατόμου του άνθρακα -12. Έτσι, λοιπόν, όταν λέμε ότι το μοριακό βάρος του θειικού οξέος (H 2 SO 4 ) είναι 98, εννοούμε ότι η μάζα του μορίου του θειικού οξέος είναι 98 φορές μεγαλύτερη από το 1/12 της μάζας του ατόμου 12C. Το Μr μπορεί να υπολογιστεί εύκολα με βάση το μοριακό τύπο, ακολουθώντας το παρακάτω σκεπτικό: α. Το Μr στοιχείου ισούται με το γινόμενο του Ar επί την ατομικότητα του στοιχείου. Π.χ. Μr Ν 2 = 2 Ar Ν = 2 14 = 28 β. Το Μr χημικής ένωσης ισούται με το άθροισμα των γινομένων των δεικτών των στοιχείων στο μοριακό τύπο της ένωσης επί τα αντίστοιχα Ar των στοιχείων Π.χ. Μr Η 2 S = 2 Ar Η + 1 Ar S = = 34 ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 123

123 Παράδειγμα: Να βρείτε το μμr του H 2 SO 4. Δίνονται Η:1, S:32, O:16. Mr = 2 Ar( H) + Ar( S) + 4 Ar( O) Mr = Mr = 98

124 Mol Είναι γνωστό ότι οι χημικές αντιδράσεις γίνονται μεταξύ μορίων (ή ατόμων ή ιόντων) με μία ορισμένη αναλογία, πράγμα που καθιστά αναγκαία τη μέτρηση του αριθμού των δομικών σωματιδίων για τους υπολογισμούς μας (π.χ. πόσα μόρια Η 2 Ο παράγονται από την καύση 5 μορίων Η 2, σύμφωνα με τη χημική εξίσωση 2Η 2 + Ο 2 (Η2Ο); Ωστόσο, ο αριθμός των δομικών σωματιδίων είναι αστρονομικός. Έτσι, οι χημικοί οδηγήθηκαν στη χρήση μιας μονάδας που ονομάζεται mol. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 125

125 Μονάδα ποσότητας ουσίας στο S.I. (1971). 1 mol ποσότητας μιας ουσίας περιέχει τόσα στοιχειώδη σωμάτια, όσα περιέχονται σε 12 g του 12 C. Ο αριθμός ατόμων που περιέχονται σε12 g του 12 C υπολογίστηκε πειραματικά και βρέθηκε ότι ισούται περίπου με: ή 6, άτομα. Ο αριθμός αυτός ονομάσθηκε αριθμός του Avogadro (N A ). Έτσι : 1mol ατόμων περιέχει Ν Α άτομα 1mol μορίων περιέχει Ν Α μόρια 1mol ιόντων περιέχει Ν Α ιόντα 1mol πορτοκάλια περιέχει Ν Α πορτοκάλια 1mol ανθρώπων περιέχει Ν Α ανθρώπους, κλπ.

126 Με βάση τους ορισμούς που δώσαμε για τις σχετικές ατομικές και σχετικές μοριακές μάζες, μπορούμε να συνδέσουμε τα μακροσκοπικά μεγέθη μάζα και όγκο με το μικρόκοσμο των δομικών σωματιδίων (άτομα, μόρια ή ιόντα) ή διαφορετικά να γεφυρώσουμε το πείραμα (π.χ. μετρήσεις με ζυγό) με τη θεωρία (π.χ. ατομική θεωρία). Ο αριθμός Avogadro εκφράζει τον αριθμό των ατόμων οποιουδήποτε στοιχείου που περιέχονται σε μάζα τόσων γραμμαρίων όσο είναι η σχετική ατομική μάζα του. Δηλαδή, 1 mol ατόμων Ο περιέχει 6, άτομα και ζυγίζει 16 g (Αr Ο=16) και 1 mol ατόμων Fe περιέχει 6, άτομα και ζυγίζει 56g (Αr Fe=56) Ο αριθμός Avogadro εκφράζει τον αριθμό των μορίων στοιχείου χημικής ένωσης που περιέχονται σε μάζα τόσων γραμμαρίων όσο είναι η σχετική μοριακή μάζα τους. Έτσι, έχουμε 1 mol μορίων Ν2 περιέχει 6, μόρια και ζυγίζει 28 g (Μr = 28) και 1 mol μορίων Η2Ο περιέχει 6, μόρια και ζυγίζει 18 g (Μr =18) ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 127

127 mol και αριθμός Αvogadro 12g C (ArC=12) περιέχουν Ν Α άτομα C και αποτελούν 1 mol ατόμων C. 16g Ο (ArΟ=16) περιέχουν Ν Α άτομα O και αποτελούν 1 mol ατόμων O. 1g H ( ArH=1) περιέχουν Ν Α άτομα H και αποτελούν 1 mol ατόμων H. 35.5g Cl (ArCl=35.5) περιέχουν Ν Α άτομα Cl και αποτελούν 1 mol ατόμων Cl. Συμπέρασμα 1 mol ατόμων περιέχει Ν Α άτομα και ζυγίζει Αr g 1 mol μορίων περιέχει Ν Α μόρια και ζυγίζει Μr g

128 Μετατροπές mol σε γραμμάρια και αντίστροφα Πόσα g είναι ένα mol NaOH; Δίνονται Na:23, O:16, H:1. 1 mol NaOH = Mr g = ( )g = 40g 2 mol NaOH = = 80g ; mol NaOH = 120g 5 mol NaOH = = 200g n mol NaOH = n. 40 g, δηλαδή: mnaoh = n Mr( NaOH ) Γενικά, για οποιαδήποτε ουσία: (το Μr σε g) m = n Mr ή n = m Mr Πόσα g είναι 2mol H 2, 1mol O 2 και 2 mol Η 2 Ο;

129 Χρησιμότητα των mol 2 Η 2 + Ο 2 2 Η 2 Ο 2 μόρια αντιδρούν με 1 μόριο 2 μόρια 4 μόρια αντιδρούν με 2 μόρια 4 μόρια 2Ν Α μόρια αντιδρούν με Ν Α μόρια 2Ν Α μόρια 2mol αντιδρούν με 1mol 2mol 4g αντιδρούν με 32g 36g Αναλογίες μορίων αναλογίες mol αναλογίες μαζών σε g Πόσα mol O 2 απαιτούνται για να αντιδράσουν πλήρως με 6 mol H 2 ; Πόσα g H 2 O θα παραχθούν τότε;

130 Παράδειγμα ΙΙ Αr(N) = 14, Ar(H) = 1 Mr(NH 3 ) = 17 1 μόριο NH 3 αποτελείται από 1 άτομο Ν και 3 άτομα Η Ν Α μόρια ΝΗ 3 περιέχουν Ν Α άτομα Ν και 3Ν Α άτομα Η 1 mol μορίων ΝΗ 3 αποτελείται από 1 mol ατόμων Ν και 3 mol ατόμων Η 17g ΝΗ 3 περιέχουν 14g N και 3g H

131 Υπόθεση Avogadro He: 4 Ne: 20 Ar: 40 P,T P,T P,T Το 1811 ο Ιταλός Amendeus Avogadro ( ) διατύπωσε την υπόθεση του, ότι δηλαδή: Ίσοι όγκοι αερίων ή ατμών στις ίδιες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας περιέχουν τον ίδιο αριθμό μορίων. Ίσοι αριθμοί μορίων αερίων ή ατμών στις ίδιες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας καταλαμβάνουν τον ίδιο όγκο. Ένα mol οποιουδήποτε αερίου Χ περιέχει Ν Α μόρια αερίου και καταλαμβάνει σε ορισμένες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης τον ίδιο πάντα όγκο. γραμμομοριακός όγκος ή V mol

132 Γραμμομοριακός όγκος (V mol ) O γραμμομοριακός όγκος υπολογίστηκε σε θερμοκρασία 0 ο C(273K) και πίεση 1atm (πρότυπες συνθήκες ή stp) και βρέθηκε ίσος με 22,4 L. Ήλιο Νέον Αργό Όγκος(L) : 22,4 22,4 22,4 Μάζα(g) : Ποσότητα(mol) Πίεση(atm): Θερμοκρασία(Κ)

133 ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 134

134 Υπάρχουν διάφοροι τρόποι με τους οποίους μπορούμε να εκφράσουμε την περιεκτικότητα ενός διαλύματος, δηλαδή την ποσότητα της διαλυμένης ουσίας που περιέχεται σε ορισμένη ποσότητα διαλύματος ή διαλύτη. Μία από τις συνηθέστερες μονάδες περιεκτικότητας ενός διαλύματος είναι η μοριακότητα κατ' όγκο: η μοριακότητα κατ' όγκο ή συγκέντρωση ή Molarity, εκφράζει τα mol διαλυμένης ουσίας που περιέχονται σε 1 L διαλύματος. Δηλαδή, έχουμε: C = n / V Όπου c = η συγκέντρωση του διαλύματος n = o αριθμός mol της διαλυμένης ουσίας και V = ο όγκος του διαλύματος σε L. Μονάδα της συγκέντρωσης είναι το mol * L -1 ή mol/l ή Μ. Για παράδειγμα, διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου συγκέντρωσης 1,5 Μ περιέχει 1,5 mol NaOH (60 g) σε 1 L (1000 ml) διαλύματος. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 135

135 Σε 300 ml διαλύματος περιέχονται 6 g NaOH. Να βρεθεί η συγκέντρωση (μοριακότητα κατ' όγκο) του διαλύματος. Δίνονται οι τιμές των Αr: Na: 23, O: 16, H: 1. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 136

136 ΛΥΣΗ 1ος τρόπος Υπολογίζουμε κατ' αρχήν τα mol της διαλυμένης ουσίας. Μr NaOH = = 40 Άρα στα 300 ml διαλύματος υπάρχουν 0,15 mol NaOH στα 1000 ml n ή n = 0,5 mol Άρα έχουμε συγκέντρωση = 0,5 mol/l. 2ος τρόπος Έχουμε C=n/V Όπου n=0,15 mol NaOH και V = 300 ml = 0,3 L. Άρα έχουμε συγκέντρωση = 0,5 mol/l. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 137

137 Να βρεθεί η % w/w (βάρος σε βάρος) περιεκτικότητα διαλύματος υδροχλωρίου συγκέντρωσης 0,2 Μ και πυκνότητας 1,05 g ml -1, που περιέχει 14,6 g καθαρού υδροχλωρίου (HCl). Δίνονται οι τιμές των Αr: H:1, Cl: 35,5. ΛΥΣΗ Θα βρούμε τον όγκο του διαλύματος, ώστε με τη βοήθεια της πυκνότητας να βρούμε τη μάζα του διαλύματος. n = 0,4 mol καθαρού ΗCl. V = 2000 ml. Από τον τύπο της πυκνότητας υπολογίζουμε τη μάζα του διαλύματος mδ = 2100 g. Γνωρίζοντας τώρα τη μάζα του διαλύματος και τη μάζα της διαλυμένης ουσίας, βρίσκουμε την % w/w περιεκτικότητα x = 0,7 g καθαρού υδροχλωρίου. Άρα, το διάλυμα είναι περιεκτικότητας 0,7% w/w (κατά βάρος). ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 138

138 ΟΞΙΝΟΣ-ΒΑΣΙΚΟΣ ΧΑΡΑΚΤΗΡΑΣ ΜΕΤΡΗΣΗ ph ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 139

139 Οι ιδιότητες των οξέων οφείλονται στο Η + Ξινή γεύση Οι ιδιότητες των βάσεων οφείλονται στο ΟΗ - Καυστική γεύση - αφή σαπωνοειδής Τα οξέα και οι βάσεις αλλάζουν το χρώμα των δεικτών. Βάμμα ηλιοτροπίου: σε οξύ γίνεται κόκκινο Φαινολοφθαλεΐνη : σε οξύ παραμένει άχρωμη Βάμμα ηλιοτροπίου: σε βάση γίνεται μπλε Φαινολοφθαλεΐνη : σε βάση γίνεται φούξια Τα οξέα αντιδρούν με ορισμένα μέταλλα, ελευθερώνοντας αέριο Η 2, π.χ. Zn(s) + HCl(aq) ZnCl 2 (aq) + H 2 (g)

140 Εξουδετέρωση Οξύ + βάση αλάτι + νερό Π.χ. H-Cl + Na-OH Na-Cl + H-OH (H 2 O) ή Η + + ΟΗ - H-OH (H 2 O) Τα οξέα και οι βάσεις είναι ηλεκτρολύτες. Τα οξέα ελευθερώνουν στον αρνητικό πόλο (κάθοδος) αέριο H 2 Οι βάσεις ελευθερώνουν στον θετικό πόλο (άνοδος) αέριο Ο 2

141 ph Στο καθαρό νερό και σε κάθε υδατικό διάλυμα οξέος ή βάσης υπάρχουν τόσο κατιόντα Η +, όσο και ανιόντα ΟΗ -. Σε καθαρό νερό ή σε ορισμένα διαλύματα αλάτων. Η + = ΟΗ - ph=7 (ουδέτερο) Σε διαλύματα οξέων Η + > ΟΗ - ph<7 (όξινο) Σε διαλύματα βάσεων Η + < ΟΗ - ph>7 (βασικό) όσο πιο πυκνό είναι ένα διάλυμα σε Η + τόσο πιο όξινο είναι και τόσο μικρότερη η τιμή του ph. όσο πιο πυκνό είναι ένα διάλυμα σε OΗ - τόσο πιο βασικό είναι και τόσο μεγαλύτερη η τιμή του ph. Πιο πυκνό σε Η + ph Πιο πυκνό σε OΗ - ph Πιο πυκνό οξύ ph Πιο πυκνή βάση ph

142 Το ph είναι ένας αριθμός που δείχνει πόσο όξινο ή βασικό (αλκαλικό) είναι ένα διάλυμα. Το ph είναι μέτρο της οξύτητας ενός διαλύματος. ό ξ ι ν ο ουδέτερο β α σ ι κ ό 0 ph αραίωση βάσης V νερού Όσο πιο αραιό ένα οξύ ph προς το 7. Όσο πιο αραιή μια βάση ph προς το 7. 0 αραίωση οξέος

143 OΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 144

168 ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 169

169 Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι λάθος; α) Ηλεκτρόνια της ίδιας στιβάδας έχουν την ίδια ενέργεια. β) Η στιβάδα L μπορεί να περιέχει 10 ηλεκτρόνια. γ) Η εξωτερική στιβάδα (εκτός της Κ) περιέχει το πολύ 8 ηλεκτρόνια. δ) Η στιβάδα Ο περιέχει για τα γνωστά μέχρι σήμερα στοιχεία, βάσει του τύπου 2n 2, 50 ηλεκτρόνια. Να συμπληρώσετε τις παρακάτω προτάσεις: α) Το άτομο αποτελείται από τον πυρήνα, που περιέχει τα θετικά.. και τα νετρόνια. β) Γύρω από τον κινούνται σε τροχιές τα. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι λάθος; α) Η στιβάδα Κ αντιστοιχεί σε n = 1. β) Η στιβάδα Ν αντιστοιχεί σε n = 2. γ) Η στιβάδα L περιέχει το πολύ 8 ηλεκτρόνια. δ) Για τις στιβάδες Κ και L ισχύει E K <E L. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 170

170 Να συμπληρώσετε τις παρακάτω προτάσεις και να επιλέξετε τη σωστή απάντηση: 1. Τα στοιχεία του περιοδικού πίνακα που βρίσκονται κατά μήκος της ίδιας κατακόρυφης στήλης του αποτελούν μία αυτού και έχουν: α) παρόμοιες ιδιότητες β) παραπλήσιο ατομικό αριθμό γ) τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονιακών στιβάδων δ) την ίδια ατομική ακτίνα 2. Τα ευγενή αέρια έχουν στην εξωτερική τους στιβάδα ηλεκτρόνια εκτός από το που έχει στην στιβάδα ηλεκτρόνια. Να δώσετε δύο παραδείγματα στοιχείων για καθεμία από τις παρακάτω ομάδες του περιοδικού πίνακα: α) αλκάλια β) αλκαλικές γαίες γ) αλογόνα δ) ευγενή αέρια. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 171

171 To άτομο του φωσφόρου έχει 5 ηλεκτρόνια στην εξωτερική του στιβάδα, η οποία είναι η Μ. Ποιος είναι ο ατομικός αριθμός του φωσφόρου; Να συμπληρώσετε τον πίνακα: p n e ΣΤΙΒΑΔΕΣ K L M N Mg 2+ K + Cl - Mg K Cl ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 172

172 Μέχρι πού μπορεί να φτάσει η συντήρηση; Είναι θεμιτές οι επεμβάσεις που αλλάζουν ριζικά το είδος και την υφή των υλικών, διατηρώντας απλώς την εικόνα του αντικειμένου; Αιτιολογήστε. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 173

173 Να υπολογιστεί ο α.ο. των ατόμων στα παρακάτω σώματα: CH 4 Κ 2 Cr 2 O 7 K 2 CrO 4 H 2 S NO 3 - H 2 O 2 + KClO 4 K 2 SO 3 KMnO 4 SnCl 4 NH 4 Cr 2 (SO 3 ) 3 K 2 MnO 4 H 3 PO 4 Ca(H 2 PO 3 ) 2 CaOCl 2 H 2 SO 4 Fe 3 O 4 Να γραφούν οι μοριακοί τύποι των ενώσεων: θειώδες οξύ μαγγανικό νάτριο διχρωμικό κάλιο φωσφωρώδες οξύ υδροθειϊκό οξύ νιτρώδες οξύ υποχλωριώδες οξύ υδροχλώριο υδροξείδιο του νατρίου υδροξείδιο του κάλιου φωσφορώδες ασβέστιο υδροξείδιο του βαρίου ανθρακικό αργίλιο χλωριούχος υποχαλκός κυανιούχο ασβέστιο νιτρώδες τρισθενές χρώμιο ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 174

174 Δίνονται τα στοιχεία Α και Β. Το στοιχείο Α ανήκει στην IIA ομάδα και στην 4 η περίοδο, ενώ το στοιχείο Β ανήκει στην VIIA ομάδα και στην 3 η περίοδο του περιοδικού πίνακα. Να εξηγήσετε τι είδους δεσμό μπορούν να σχηματίσουν τα παραπάνω στοιχεία. Ποιος είναι ο μοριακός τύπος της ένωσης που θα σχηματίσουν; Τι δείχνει ο τύπος αυτός; ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 175

175 Να περιγράψετε τον τρόπο σχηματισμού των ιοντικών ενώσεων μεταξύ του καλίου ( 19 Κ) και του φθορίου ( 9 F). Να γράψετε τους ηλεκτρονιακούς τύπους των ομοιοπολικών ενώσεων: α) τριχλωριούχος φωσφόρος: PCl 3, β) μεθάνιο: CH 4, γ) χλωροφόρμιο: CHCl 3. Oι ατομικοί αριθμοί των στοιχείων P, Cl, C, H είναι αντίστοιχα: 15, 17, 6, 1. Να υπολογίσετε τον αριθμό οξείδωσης των στοιχείων στις παρακάτω ενώσεις: α) του S στο Na 2 SO 4 β) του N στο KNO 3 ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 176

176 Nα υπολογίσετε πόσο ζυγίζουν: α) 4 mol H 2 O β) 0,5 mol H 2 SO 4 γ) 2 mol Mg δ) 0,25 mol NaOH ε) 2 mol μορίων οξυγόνου στ) 2 mol ατόμων οξυγόνου Να υπολογίσετε πόσα mol είναι: α)22,4g Fe β) 0,8g H 2 γ) 102g NH 3 H 2 O δ) 40g Br 2 ε) 9Kg

177 Ο χαλκός, ένα μέταλλο γνωστό από τους αρχαίους χρόνους, χρησιμοποιείται στα ηλεκτρικά καλώδια, στα νομίσματα κλπ. Με δεδομένο ότι ο χαλκός απαντά στη φύση με τη μορφή δύο ισοτόπων 63Cu (σε ποσοστό 69,09%) και 65Cu (σε ποσοστό 30,91%) να υπολογιστεί τη σχετική ατομική μάζα του φυσικού Cu. Να υπολογιστούν οι σχετικές μοριακές μάζες (Μr): α. Ρ4 β. Αl 2 (SO 4 ) 3 Δίνονται: Αr: P:31, Al :27, O:16, S:32. Να βρείτε τα Μr των παρακάτω ενώσεων: N 2, CO, O 3, H 2 S, Ca(OH) 2, CaCO 3, Ca 3 (PO 4 ) 3, Cl 2 Δίνονται οι τιμές Αr. Cl: 35,5, O: 16, C: 12, H: 1, N: 14, Ca: 40, P: 31. ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 178

178 Ποιο έχει μικρότερο ph; Διάλυμα HCl 1% w/v ή 2% w/v; Ποιο έχει μεγαλύτερο ph; Διάλυμα ΝαΟH 2% w/v ή 4% w/v; ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ι - Β. Δ. ΝΙΚΗΤΑ 179

Δείτε περισσότερα