ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ. Οι φυσικές καταστάσεις της ύλης είναι η στερεή, η υγρή και η αέρια.

Transcript

1 ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ Οι φυσικές καταστάσεις της ύλης είναι η στερεή, η υγρή και η αέρια. Οι μεταξύ τους μεταβολές εξαρτώνται από τη θερμοκρασία και την πίεση και είναι οι παρακάτω:

2 ΣΗΜΕΙΟ ΤΗΞΗΣ ΚΑΙ ΣΗΜΕΙΟ ΒΡΑΣΜΟΥ Σημείο τήξης είναι η θερμοκρασία στην οποία τήκεται (λειώνει) ένα στερεό. Π.χ. ο πάγος λειώνει στους μηδέν ο C. Σημείο βρασμού είναι η θερμοκρασία στην οποία βράζει ένα υγρό. Για το νερό είναι οι 100 ο C. Άλλα υλικά έχουν διαφορετικά σημεία τήξης και βρασμού.

3 ΤΟ ΝΕΡΟ Το νερό είναι: Μια από τις πολυτιμότερες ουσίες για τη ζωή στη φύση. Είναι το πιο διαδεδομένο υγρό. Είναι κύριο συστατικό των ζωντανών οργανισμών. Είναι βασικό συστατικό των τροφών και πολλών υλικών καθημερινής χρήσης Είναι μια χημική ένωση της οποίας τα μόρια αποτελούνται από δύο άτομα υδρογόνου και ένα άτομο οξυγόνου (Η 2 Ο). Το νερό μπορούμε να το διασπάσουμε με μια διαδικασία που ονομάζεται ηλεκτρόλυση (διοχέτευση ηλεκτρικού ρεύματος σε νερό που περιέχει θειικό οξύ ή ορισμένες άλλες ουσίες). Τα μόρια του νερού διασπώνται στα χημικά στοιχεία από τα οποία αποτελούνται. Έτσι στο ένα ηλεκτρόδιο εμφανίζονται φυσαλίδες υδρογόνου και στο άλλο οξυγόνου. Παρατηρούμε ότι η ποσότητα του υδρογόνου είναι διπλάσια από αυτή του οξυγόνου (διότι στο μόριο του νερού η αναλογία ατόμων Η:Ο είναι 2:1).

4 ΜΕΙΓΜΑΤΑ Μείγματα είναι υλικά τα οποία προκύπτουν από την ανάμιξη δύο ή περισσότερων ουσιών. Τα μείγματα δεν έχουν σταθερή σύσταση. Μπορούμε να αναμιγνύουμε τα συστατικά τους σε διάφορες αναλογίες. Ετερογενή μείγματα είναι αυτά στα οποία τα διάφορα συστατικά διακρίνονται με το μάτι ή με απλό μικροσκόπιο. Ομογενή μείγματα είναι αυτά στα οποία τα συστατικά δεν διακρίνονται μεταξύ τους. Ονομάζονται επίσης και διαλύματα. Σε όλη τη μάζα τους έχουν τις ίδιες ιδιότητες.

5 ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ Διαλύματα είναι τα ομογενή μίγματα. Το συστατικό που βρίσκεται στη μεγαλύτερη αναλογία (συνήθως νερό), ονομάζεται διαλύτης και τα άλλα συστατικά είναι οι διαλυμένες ουσίες. Υπάρχουν ουσίες οι οποίες εύκολα και σε μεγάλες ποσότητες διαλύονται στο νερό (αλάτι, ζάχαρη, οινόπνευμα, σόδα), ενώ άλλες είναι αδιάλυτες (κιμωλία, γύψος, άμμος). Τα διαλύματα είναι πολύ σημαντικά στη φύση, ιδίως τα υδατικά διαλύματα, διότι εκεί γίνονται και οι περισσότερες χημικές αντιδράσεις στους ζωντανούς οργανισμούς. Σε ένα χημικό εργαστήριο οι περισσότερες αντιδράσεις γίνονται επίσης ανάμεσα σε διαλυμένες ουσίες.

6 ΠΕΡΙΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑ ΔΙΑΛΥΜΑΤΩΝ Περιεκτικότητα επί τοις εκατό βάρος προς βάρος (%w/w). Δείχνει τη μάζα της διαλυμένης ουσίας που περιέχεται σε εκατό γραμμάρια διαλύματος. Π.χ. 6%w/w σημαίνει ότι σε ένα διάλυμα μάζας 100g τα 6g είναι η διαλυμένη ουσία. Τα υπόλοιπα 96g είναι ο διαλύτης. Περιεκτικότητα επί τοις εκατό βάρος προς όγκο (%w/v). Δείχνει τη μάζα της διαλυμένης ουσίας που περιέχεται σε 100 ml διαλύματος. Π.χ. 3%w/v σημαίνει ότι σε ένα διάλυμα όγκου 100 ml περιέχονται 3g διαλυμένης ουσίας. Τον διαλύτη δεν μπορούμε να τον υπολογίσουμε μόνο με αυτά τα στοιχεία.

7 ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΠΕΡΙΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ Έχουμε ένα διάλυμα περιεκτικότητας 8%w/w. Πόση είναι η μάζα της διαλυμένης ουσίας σε 600g ενός τέτοιου διαλύματος; Στα 100g διαλύματος περιέχονται 8g διαλυμένης ουσίας Στα 600g διαλύματος περιέχονται xg διαλυμένης ουσίας Σχηματίζονται τα παρακάτω κλάσματα τα οποία εξισώνουμε: x 8 = άρα x = => X = 48g 600 x 100 Άρα η μάζα της διαλυμένης ουσίας σε 600g ενός διαλύματος αυτής της περιεκτικότητας είναι 48g. (Αν θέλαμε να υπολογίσουμε και τη μάζα του διαλύτη θα είχαμε: 600g 48g = 552g). Δείτε επίσης τα παραδείγματα του σχολικού βιβλίου!

8 ΧΗΜΙΚΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ Σε μια χημική αντίδραση σχηματίζονται νέες ουσίες με διαφορετικές ιδιότητες από τις αρχικές, αλλά τα άτομα των προϊόντων και τα άτομα των αντιδρώντων είναι τα ίδια. Απλώς αλλάζουν οι συνδυασμοί με τους οποίους είναι ενωμένα μεταξύ τους. Δηλαδή συναρμολογούνται με διαφορετικό τρόπο. Αυτό σημαίνει ότι σε μια χημική αντίδραση η μάζα των αντιδρώντων είναι ίση με τη μάζα των προϊόντων. Αντιδρώντα είναι οι ουσίες πριν την αντίδραση και προϊόντα είναι οι νέες ουσίες που σχηματίζονται μετά την αντίδραση. Οι χημικές αντιδράσεις μπορεί να είναι εξώθερμες, δηλαδή να αποβάλλουν θερμότητα (όπως οι καύσεις), ή να είναι ενδόθερμες, δηλαδή να απορροφούν θερμότητα. Στις εξώθερμες αντιδράσεις το δοχείο στο οποίο λαμβάνουν χώρα θερμαίνεται, ενώ στις ενδόθερμες ψύχεται.

9 ΑΤΟΜΑ - ΜΟΡΙΑ Τα άτομα είναι μικροσκοπικά σωματίδια από τα οποία αποτελείται η ύλη. Ένα αντικείμενο αποτελείται από τεράστιο αριθμό ατόμων. Ένα άτομο αποτελείται από πρωτόνια (p+) νετρόνια (nο) και ηλεκτρόνια (e-). Τα πρωτόνια και τα νετρόνια είναι μαζί και αποτελούν τον πυρήνα του ατόμου, ενώ τα ηλεκτρόνια περιφέρονται γύρω του σε κάποια απόσταση. Τα μόρια είναι μικροσκοπικά σωματίδια που αποτελούνται από άτομα που έχουν ενωθεί μεταξύ τους. Π.χ. ένα μόριο νερού αποτελείται από δύο άτομα υδρογόνου και ένα άτομο οξυγόνου (Η 2 Ο).

10 Η ΣΧΕΣΗ Α=Ζ+Ν Α = Μαζικός αριθμός. Το σύνολο των πρωτονίων και νετρονίων του πυρήνα. Ζ = Ατομικός αριθμός. Το σύνολο των πρωτονίων του πυρήνα. Κάθε χημικό στοιχείο αποτελείται από άτομα που έχουν το ίδιο Ζ. Ν = Αριθμός νετρονίων.

11 ΧΗΜΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΧΗΜΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ Χημικά στοιχεία είναι: α) Ουσίες που δεν μπορούν να διασπαστούν σε απλούστερες. β) Ουσίες των οποίων όλα τα άτομα είναι ίδια μεταξύ τους, δηλαδή έχουν τον ίδιο αριθμό πρωτονίων στον πυρήνα τους (το ίδιο Ζ). Χημικές ενώσεις είναι ουσίες που μπορούν να διασπαστούν σε απλούστερες. Μόρια χημικών στοιχείων είναι μόρια που αποτελούνται από ίδια άτομα. Π.χ. Ν 2 μόριο Αζώτου. Είναι σωματίδιο που αποτελείται από δύο άτομα Αζώτου που έχουν ενωθεί μεταξύ τους. Μόρια χημικών ενώσεων είναι τα μόρια που αποτελούνται από διαφορετικά άτομα, δηλαδή άτομα που έχουν διαφορετικό αριθμό πρωτονίων στον πυρήνα τους. Π.χ. τα μόρια του νερού. Φυσικά μια ποσότητα νερού αποτελείται από τεράστιο αριθμό ατόμων νερού.

12 ΧΗΜΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΧΗΜΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ Η διαφορά ενός χημικού στοιχείου από τα άλλα οφείλεται στον διαφορετικό αριθμό πρωτονίων που περιέχονται στον πυρήνα των ατόμων που το αποτελούν. Κάθε χημικό στοιχείο έχει τον δικό του ατομικό αριθμό (Ζ) που το χαρακτηρίζει. Στη φύση υπάρχουν 92 χημικά στοιχεία, δηλαδή 92 είδη ατόμων. Π.χ. ένα κομμάτι κάρβουνο αποτελείται από άτομα άνθρακα. Το κάθε ένα από αυτά τα άτομα έχει έξι πρωτόνια στον πυρήνα του, δηλαδή Ζ=6.

13 ΣΥΜΒΟΛΑ Χημικά στοιχεία Η Υδρογόνο Ο Οξυγόνο Ν Άζωτο C Άνθρακας Cl Χλώριο Fe Σίδηρος Na Νάτριο Ca Ασβέστιο S Θείο Χημικές ενώσεις Η 2 Ο Νερό CO 2 Διοξείδιο του άνθρακα NaCl Χλωριούχο νάτριο (αλάτι) ΝΗ 3 - Αμμωνία

14 ΧΗΜΙΚΕΣ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ Χημική εξίσωση είναι ο τρόπος με τον οποίο απεικονίζουμε μια χημική αντίδραση. Αριστερά γράφουμε τα αντιδρώντα, στη μέση ένα βελάκι και δεξιά τα προϊόντα της αντίδρασης. Τα άτομα που αποτελούν τα αντιδρώντα είναι τα ίδια με αυτά που αποτελούν τα προϊόντα. Απλώς έχουν συναρμολογηθεί με διαφορετικό τρόπο. Π.χ. H 2 + Cl 2 2HCl Ένα μόριο Υδρογόνου (αποτελείται από δύο άτομα υδρογόνου) αντιδρά με ένα μόριο Χλωρίου (αποτελείται από δύο άτομα χλωρίου) και σχηματίζονται δύο μόρια Υδροχλωρίου (το κάθε μόριο υδροχλωρίου συγκροτείται από ένα άτομο υδρογόνου και ένα άτομο χλωρίου συνεπώς ο αριθμός και το είδος των ατόμων παραμένει ίδιος).

15 Οι συντελεστές μπροστά από ένα μόριο μας δείχνουν πόσες φορές υπάρχει αυτό το μόριο. Π.χ. 3Η 2 Ο σημαίνει ότι έχουμε τρία ολόκληρα μόρια νερού, αλλά για να μην τα γράψουμε Η Ο, Η Ο, Η Ο καθιερώνουμε μια συντομογραφία - 3Η Ο. ΧΗΜΙΚΕΣ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ. H 2 + Cl 2 2HCl Η-Η Cl-Cl H-Cl H-Cl Στους πίνακες κάτω από την χημική εξίσωση βλέπουμε τον αριθμό και το είδος των ατόμων. Παρατηρούμε ότι στα αντιδρώντα έχουμε δύο άτομα υδρογόνου και δύο άτομα χλωρίου. Το ίδιο ισχύει και για τα προϊόντα. Στα αντιδρώντα τα υδρογόνα είναι ενωμένα σε ένα μόριο υδρογόνου και τα χλώρια σε ένα μόριο χλωρίου. Στα προϊόντα το κάθε υδρογόνο έχει ενωθεί με ένα άτομο χλωρίου. Οι δείκτες κάτω δεξιά από το χημικό στοιχείο ενός μορίου μας δείχνουν πόσα άτομα αυτού του στοιχείου υπάρχουν μέσα σε ένα μόριο. Π.χ. Η 2 Ο Αυτό σημαίνει ότι μέσα σε ένα μόριο νερού υπάρχουν δύο άτομα υδρογόνου και ένα άτομο οξυγόνου ενωμένα μεταξύ τους σε ένα ενιαίο σωματίδιο, που είναι το μόριο του νερού.

16 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΩΝ. H 2 + Cl 2 _HCl Η-Η Cl-Cl H-Cl Αν θέλουμε να υπολογίσουμε τον συντελεστή στο υδροχλώριο πρέπει να σκεφτούμε ως εξής: Τα άτομα που αποτελούν τα αντιδρώντα πρέπει να είναι τα ίδια με αυτά που αποτελούν τα προϊόντα. Στον πίνακα κάτω από τα αντιδρώντα μετράμε 2 άτομα υδρογόνου και 2 άτομα χλωρίου. Στα προϊόντα, χωρίς να υπάρχει συντελεστής μπροστά από το HCl, υπάρχουν 1 άτομο υδρογόνου και 1 άτομο χλωρίου. Αν τώρα βάλουμε ως συντελεστή το 2, οι αριθμοί των ατόμων εξισώνονται. H 2 + Cl 2 2HCl Η-Η Cl-Cl H-Cl H-Cl