ΧΗΜΕΙΑ Α ΛΥΚΕΙΟΥ. 3o ΓΕΝΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΘΗΒΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: ΖΑΧΑΡΙΟΥ ΦΙΛΙΠΠΟΣ (ΧΗΜΙΚΟΣ)

Transcript

1 ΧΗΜΕΙΑ Α ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Τι είναι η Χημεία Διεθνές σύστημα μονάδων Γνωρίσματα της ύλης Δομικά σωματίδια της ύλης

2 Με τι ασχολείται η χημεία; Χημεία είναι η επιστήμη των ουσιών, της δομής τους, των ιδιοτήτων τους και των αντιδράσεων, με τις οποίες μεταβάλλονται αυτές σε άλλες ουσίες. Δηλαδή η Χημεία ερευνά: 1. την σύσταση της ύλης. 2. τις ιδιότητες της ύλης. 3. τις ριζικές μεταβολές της ύλης δηλαδή τα χημικά φαινόμενα. 4. τις συνθήκες και τους νόμους με τους οποίους γίνονται αυτές οι μεταβολές. 5. τον τρόπο παρασκευής των διαφόρων σωμάτων. 6. τις εφαρμογές και την χρησιμότητα αυτών. 7. τις ενεργειακές μεταβολές που συνοδεύουν τα χημικά φαινόμενα.

3 Το διεθνές σύστημα μονάδων (S.I.) To 1960 καθορίστηκε το διεθνές σύστημα μονάδων (S.I.) το οποίο περιέχει 7 θεμελιώδη μεγέθη με τις αντίστοιχες μονάδες. Με βάση τις μονάδες των θεμελιωδών μεγεθών προκύπτουν οι μονάδες των παραγώγων μεγεθών.

4 Πολλές φορές είναι απαραίτητο να χρησιμοποιήσουμε πολλαπλάσια ή υποπολλαπλάσια κάποιων μονάδων, τα οποία καθορίζονται με το κατάλληλο πρόθεμα που μας δείχνει πόσες φορές μεγαλύτερη ή μικρότερη είναι η νέα μονάδα.

5 Γνωρίσματα της ύλης Τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα της ύλης είναι η μάζα, το βάρος, ο όγκος και η πυκνότητα. Μάζα (m) Είναι το μέτρο της αντίστασης που παρουσιάζει ένα σώμα στη μεταβολή της κινητικής του κατάστασης και εκφράζει τη ποσότητα ύλης που περιέχεται στο σώμα. Η μάζα έχει ως μονάδα μέτρησης στο S.I. το χιλιόγραμμο (Kg) Yποπολλαπλάσια του Kg είναι το γραμμάριο (g), το χιλιοστόγραμμο (mg) και το μικρογραμμάριο (μg). Μετατροπές μεταξύ των μονάδων μέτρησης:

6 Βάρος (Β ή W) Είναι η ελκτική δύναμη που ασκεί το βαρυτικό πεδίο της Γης σε κάθε σώμα. Το βάρος έχει μονάδα μέτρησης στο S.I. το Newton (Ν). Διαφορές μεταξύ μάζας και βάρους Η μάζα ενός σώματος είναι μονόμετρο μέγεθος, μετριέται με το ζυγό και είναι ανεξάρτητη από το σημείο της Γης στο οποίο βρίσκεται το σώμα. Το βάρος ενός σώματος, είναι διανυσματικό μέγεθος με κατεύθυνση προς το κέντρο της Γης, μετριέται με το δυναμόμετρο και εξαρτάται από το γεωγραφικό πλάτος και το υψόμετρο που βρίσκεται το σώμα.

7 Όγκος (V) Είναι ο χώρος που καταλαμβάνει ένα σώμα. Ο όγκος έχει μονάδα μέτρησης στο SI S.I. το κυβικό μέτρο (m 3 ) Υποπολλαπλάσιο του m 3 είναι το κυβικό δεκατόμετρο (dm 3 ) και το κυβικό εκατοστόμετρο (cm 3 ). Στη χημεία όμως ο όγκος μετριέται συνήθως σε λίτρα (L) ή χιλιοστόλιτρα (ml). Λόγω πολύ μικρής διαφοράς μεταξύ L - dm 3 και ml - cm 3 μπορούν να θεωρηθούν ίσα δηλαδή 1L = 1dm 3 και 1mL = 1cm 3. Mετατροπές μεταξύ των μονάδων μέτρησης:

8 Πυκνότητα (ρ ή d) Είναι το πηλίκο της μάζας προς τον αντίστοιχο όγκο ενός σώματος σε ορισμένες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης. Η πυκνότητα είναι παράγωγο μέγεθος συνεπώς θα έχει και παράγωγες μονάδες μέτρησης. Στο S.I. η πυκνότητα μετριέται σε kg/m 3, άλλες μονάδες μέτρησης είναι g/ml, g/l, g/m 3, kg/l... Η πυκνότητα είναι χαρακτηριστική για κάθε καθαρή ουσία και χρησιμοποιείται για τον έλεγχο καθαρότητας ενός σώματος.

9 Δομικά σωματίδια της ύλης Κάθε υλικό σώμα αποτελείται από απειροελάχιστα σωματίδια που ονομάζονται δομικά σωματίδια της ύλης. Άτομο Τα δομικά σωματίδια είναι τα άτομα, τα μόρια και τα ιόντα. Είναι το μικρότερο σωματίδιο ενός στοιχείου που μπορεί να πάρει μέρος στον σχηματισμό χημικών ενώσεων. Τα άτομα είναι πολύ δραστικά και ενώνονται με άλλα άτομα γι αυτό συνήθως, με κάποιες εξαιρέσεις, δεν υπάρχουν ελεύθερα άτομα στη φύση αλλά συγκροτήματα ατόμων ενωμένα μεταξύ τους. Για να παραστήσουμε τα άτομα, χρησιμοποιούμε μία ιδιαίτερη «γλώσσα» με σύμβολα και αριθμούς. Για παράδειγμα, η γραφή: 4Cl δείχνει 4 άτομα χλωρίου. Στις χημικές αντιδράσεις τα άτομα παραμένουν αναλλοίωτα και αυτό που αλλάζει είναι ο τρόπος με τον οποίο συνδέονται μεταξύ τους.

10 Μόριο Είναι το μικρότερο σωματίδιο μιας χημικής ένωσης ή χημικού στοιχείου που μπορεί να υπάρξει ελεύθερο διατηρώντας τις ιδιότητες της ουσίας από την οποία προέρχεται. Τα μόρια αποτελούνται από άτομα τα οποία έχουν ορισμένη διάταξη στο χώρο. Διακρίνονται σε μόρια χημικών στοιχείων και μόρια χημικών ενώσεων. Μόρια χημικών στοιχείων: Αποτελούνται από ένα είδος ατόμων, π.χ. μόριο οξυγόνου Ο 2, μόριο φωσφόρου Ρ 4. Ατομικότητα ενός στοιχείου είναι ο αριθμός των ατόμων από τα οποία αποτελείται το μόριο του στοιχείου. Μόριο υδρογόνου, που αποτελείται από δύο άτομα υδρογόνου.

11 Με βαση την ατομικότητα τα στοιχεία διακρίνονται σε μονοατομικά, διατομικά, τριατομικά τετρατομικά και πολυατομικά. Στα μονοατομικά στοιχεία η έννοια του ατόμου και του μορίου ταυτίζονται. Υπάρχουν χημικά στοιχεία που έχουν περισσότερες από μια ατομικότητες π.χ. το θείο, S 2, S 4, S 6, S 8.

12 Μόρια χημικών ενώσεων: Αποτελούνται από δύο ή περισσότερα είδη ατόμων, π.χ. μόριο νερού Η 2 Ο, μόριο αμμωνίας ΝΗ 4. Στο διπλανό σχήμα, βλέπουμε το μόριο του διοξειδίου του άνθρακα, το οποίο αποτελείται από ένα άτομο άνθρακα και δύο άτομα οξυγόνου, τα οποία βρίσκονται στην ίδια ευθεία. Ιόντα Είναι τα ηλεκτρικά φορτισμένα άτομα ή συγκροτήματα ατόμων. Τα ιόντα που αποτελούνται από ένα άτοµο ονοµάζονται µονοατοµικά, ενώ αυτά που αποτελούνται λύ από δύο ή περισσότερα άτοµα, πολυατοµικά. Tα θετικά φορτισµένα ιόντα ονοµάζονται κατιόντα ενώ τα αρνητικά φορτισµένα ανιόντα. Τα άτομα μετατρέπονται σε ιόντα με αποβολή ή πρόσληψη ηλεκτρονίων, πιο συγκεκριμένα, τα κατιόντα με αποβολή και τα ανιόντα με πρόσληψη ηλεκτρονίων.

13 Δομή του ατόμου Το άτομο αποτελείται από πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια τα οποία λέγονται υποατομικά σωματίδια. Πρωτόνια και νετρόνια βρίσκονται στο κέντρο του ατόμου και σχηματίζουν τον πυρήνα,, ενώ τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται ρ γύρω γρ από αυτόν σε σχετικά μεγάλες μγ αποστάσεις.

14 Ο πυρήνας έχει θετικό φορτίο. Σχεδόν όλη η µάζα ζ ενός ατόµου µ είναι συγκεντρωµένη µ στο πυρήνα του. Τα άτοµα είναι ηλεκτρικά ουδέτερα γιατί ο αριθµός των πρωτονίων είναι ίσος µε τον αριθµό των ηλεκτρονίων συνεπώς και το θετικό φορτίο ίσο µε το αρνητικό. Στη διπλανή εικόνα παρατηρούμε το άτομο του λθί λιθίου (Li), το οποίο έχει στον πυρήνα του 3 πρωτόνια και 2 νετρόνια, ενώ γύρω από αυτόν περιστρέφονται 3 ηλεκτρόνια. Κάθε άτομο χαρακτηρίζεται από τον ατομικό και το μαζικό αριθμό.

15 Ατομικός αριθμός (Ζ) Είναι ο αριθμός των πρωτονίων στον πυρήνα ενός ατόμου. Ο ατομικός αριθμός είναι η ταυτότητα κάθε χημικού στοιχείου, δηλαδή, σε κάθε χημικό στοιχείο αντιστοιχεί ένας ατομικός αριθμός και σε κάθε ατομικό αριθμό ένα χημικό στοιχείο. Για παράδειγμα, όλα τα άτομα οξυγόνου έχουν ατομικό αριθμό 8 και μόνο τα άτομα του οξυγόνου έχουν ατομικό αριθμό 8. Ο ατομικός αριθμός γράφεται στο κάτω αριστερό μέρος του συμβόλου του στοιχείου ( Ζ X).

16 Μαζικός αριθμός (Α) Είναι ο αριθμός των πρωτονίων και των νετρονίων στον πυρήνα ενός ατόμου. Ο μαζικός αριθμός δηλώνει πρακτικά τη μάζα ενός ατόμου και γράφεται πάνω και αριστερά από το σύμβολο του στοιχείου. ( Α Χ)

17 Ισότοπα Είναι άτομα με τον ίδιο ατομικό και διαφορετικό μαζικό αριθμό. Τα ισότοπα είναι άτομα του ίδιου χημικού στοιχείου με διαφορετικό αριθμό νετρονίων, αυτό έχει σαν συνέπεια να έχουν ίδιες χημικές ιδιότητες αλλά διαφορετική μάζα. Για παράδειγμα, τα ισότοπα του υδρογόνου είναι: