ΑΝΑΓΝΩΣΤΟΥ ΝΑΝΣΥ ΠΡΙΦΤΗΣ ΘΑΝΑΣΗΣ. «Η Ύλη Συγκροτείται Από Αόρατα Κινούμενα Σωματίδια»

Transcript

1 «Η Ύλη Συγκροτείται Από Αόρατα Κινούμενα Σωματίδια»

2 ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ υδρογόνου; ΕΡΩΤΗΣΗ: Μπορούμε άραγε να μετρήσουμε τη μάζα ενός ατόμου ΑΠΑΝΤΗΣΗ: Δύσκολο, επειδή τα άτομα είναι πολύ μικρά σωματίδια, έχουν απειροελάχιστη μάζα και δεν μπορεί να μετρηθεί απευθείας ( άτομο 24 υδρογόνου έχει μάζα,66 0 g). Μπορούμε όμως να συγκρίνουμε τη μάζα του ατόμου ενός στοιχείου με μια συγκεκριμένη μονάδα μάζας. Ατομική μονάδα μάζας (amu) ορίζεται το άνθρακα - ( C). 24 amu=,66 0 g της μάζας του ατόμου του ΝΟΕΡΟ ΠΕΙΡΑΜΑ ΜΕ ΥΠΟΘΕΤΙΚΟ ΖΥΓΟ Στον ένα δίσκο τοποθετούμε νοερά το άτομο ενός στοιχείου. Στον άλλο δίσκο βάζουμε τόσα σωματίδια ίσα με το ατόμου του άνθρακα -, μέχρι να ισορροπήσουν οι δύο δίσκοι. της μάζας του 2

3 Άτομο Ν Ar N= 4 Σχετική ατομική μάζα (Ar) ή ατομικό βάρος (ΑΒ) λέγεται ο αριθμός που δείχνει πόσες φορές είναι μεγαλύτερη η μάζα του ατόμου του στοιχείου από το της μάζας του ατόμου του C. Όταν λέμε ότι το Ar του Ν είναι 4, εννοούμε ότι η μάζα του ατόμου του αζώτου είναι 4 φορές μεγαλύτερη από το amu ( 4amu ή απλά 4. της μάζας του ατόμου του C). Άρα η σχετική ατομική μάζα είναι Δηλαδή: Ar= m ατόμου m ατόμου C Αν θέλουμε να υπολογίσουμε την απόλυτη ατομική μάζα, αρκεί να πολλαπλασιάσουμε τη σχετική ατομική μάζα με το, g. 3

4 Σχετική μοριακή μάζα (Mr) ή μοριακό βάρος (ΜΒ) χημικής ουσίας (στοιχείου ή ένωσης) λέγεται ο αριθμός που δείχνει πόσες φορές είναι μεγαλύτερη η μάζα του μορίου της χημικής ένωσης από το amu. Mr= m μορίου m ατόμου C Όταν λέμε ότι το Mr του H2SO4 είναι 98, εννοούμε ότι η μάζα του μορίου είναι του H2SO4 είναι 98 φορές μεγαλύτερη από το amu. Γιατί διαλέξαμε το άτομο του C; Γιατί διαλέξαμε το και όχι το 3 ή το 6 ; στη φύση. Διαλέξαμε τον C επειδή είναι από τα πιο διαδεδομένα στοιχεία Ισχύει ότι η μάζα του ατόμου είναι συγκεντρωμένη στον πυρήνα, αφού η μάζα του ηλεκτρονίου είναι ελάχιστη συγκριτικά με τη μάζα του πρωτονίου. Ο πυρήνας του ατόμου του C περιέχει 6 πρωτόνια και 6 νετρόνια (mp=mn). Άρα το μάζα ενός πρωτονίου ή ενός νετρονίου. Αφού το amu ορίζεται ως το της μάζας του, πρακτικά συμπίπτει με τη της μάζας του ατόμου του C είναι κατά προσέγγιση, g, δηλαδή όσο η μάζα ενός πρωτονίου ή ενός νετρονίου. 4

5 Είναι προφανές πως επειδή η μάζα του ατόμου οποιουδήποτε στοιχείου είναι το άθροισμα των μαζών των πρωτονίων και των νετρονίων η σχετική ατομική μάζα θα έπρεπε να συμπίπτει με τον μαζικό αριθμό. πχ. η Ar του ατόμου του Ν με Z= 7 και Α= 4 θα είναι: mατόμου 7mp 7mn 7amu 7amu Ar 4 amu amu amu Πολλές φορές οι σχετικές ατομικές μάζες είναι δεκαδικοί αριθμοί και όχι ακέραιοι. Αυτό οφείλεται στην ύπαρξη ισοτόπων. Αν ένα χημικό στοιχείο υπάρχει στη φύση σαν μείγμα ισοτόπων η Ar ορίζεται σαν ο μέσος όρος των σχετικών ατομικών μαζών των ισοτόπων, όταν ληφθεί υπ όψη και η αναλογία με την οποία κάθε ισότοπο συμμετέχει στο στοιχείο. a Ar a Ar... a Ar a a... a Ar= 2 2 v v 2 v όπου a, a2, av οι αναλογίες με τις οποίες τα ισότοπα συμμετέχουν στο στοιχείο και Ar, Ar2,... Arv οι σχετικές ατομικές μάζες τους. πχ. το χλώριο απαντά στη φύση με δύο ισότοπα: το 35 Cl με Ar=35 και βρίσκεται σε αναλογία 75%, ενώ το 37 Cl έχει Ar=37 και βρίσκεται σε αναλογία 25% Άρα, Ar, Cl =

6 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ Mr ΜΙΑΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΟΥΣΙΑΣ Να υπολογισθεί το Mr του H2SO4. (ArH=, ArS=32, ArO=6) Mr mμορίου amu 2 m m 4m ατόμου Η ατόμου S ατόμου O = = 2 ArH + ArS +4 ArO =98 amu Δηλαδή, πολλαπλασιάζουμε το Ar του κάθε στοιχείου που υπάρχει στην χημική ουσία με τον αντίστοιχο δείκτη και προσθέτουμε τα γινόμενα. Το mole (σύμβολο: mol) Στη χημεία το mole (σύμβ.: mol) είναι βασική μονάδα ποσότητας ουσίας στο SI και ορίζεται ως η ποσότητα της ουσίας που περιέχει τον ίδιο αριθμό σωματιδίων με τα άτομα που υπάρχουν σε g C. ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ μόρια άτομα ιόντα ηλεκτρόνια φωτόνια 6

7 Πόσα άτομα περιέχονται σε g C, δηλαδή σε ποσότητα ίση με το Ar του (mατόμου C = g). Έστω ΝΑ άτομα άνθρακα περιέχονται σε g C. Άρα, N mατόμουc N άτομα. Βρέθηκε πως αν ζυγίσουμε: g άνθρακα (δηλαδή όσο είναι το Ar του) ή 6g οξυγόνου (δηλαδή όσο είναι το Ar του) ή 39g καλίου (δηλαδή όσο είναι το Ar του) ο αριθμός των ατόμων που περιέχονται είναι πάντα ο ίδιος (ΝΑ= 6, ). Βρέθηκε πως αν ζυγίσουμε: 98g H2SO4 (δηλαδή όσο το Mr του) ή 7g ΝH3 (δηλαδή όσο το Mr του) ο αριθμός των μορίων που περιέχονται είναι πάντα ο ίδιος (ΝΑ = 6, ). Ο αριθμός αυτός ΝΑ= 6,022 Avogardo ονομάζεται αριθμός ή σταθερά του mol μορίων ονομάζεται γραμμομόριο έχει (Mr)g μάζα περιέχει NA μόρια. Η μάζα mol μιας ουσίας ονομάζεται γραμμομοριακή μάζα και συμβολίζεται ως Μ. Μονάδες της Μ είναι g/mol. Η σχετική ατομική μάζα του Fe είναι 56 ή 56 amu. H γραμμομοριακή μάζα είναι 56 g/mol. 7

8 Πόσο μεγάλο είναι ένα mol; mol χαρτονομισμάτων των $00 το ένα πάνω στο άλλο θα έφταναν από τον Ήλιο στον Πλούτωνα και τανάπαλιν 7,5 εκατομμύρια φορές. Το φως θα χρειαζόταν χρόνια για να ταξιδέψει από τον πυθμένα ως την κορυφή μιας στιβάδας mol χαρτονομισμάτων του $. Αν είχαμε 6, μπάλες μπάσκετ θα μπορούσαμε να «κατασκευάσουμε» ένα νέο πλανήτη ίδιου μεγέθους με τη Γη. ΥΠΟΘΕΣΗ Avogardo «Ίσοι όγκοι αερίων στις ίδιες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας περιέχουν τον ίδιο αριθμό μορίων.» ή «Ίσος αριθμός μορίων αέριων ουσιών στις ίδιες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης καταλαμβάνουν τον ίδιο όγκο.» ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ Ο ο C ΠΡΟΤΥΠΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ (stp) ΠΙΕΣΗ atm 8

9 Γραμμομοριακός όγκος (Vm) αερίου ονομάζεται ο όγκος που καταλαμβάνει το mol αυτού σε ορισμένες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης. Σε πρότυπες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας (stp) o Vm πειραματικά ίσος με 22,4. βρέθηκε mol mol mol mol mol mol Ar O2 N2 O 2 N 2 Όγκος 22,4 22,4 22,4 Μάζα 40g 32g 28g Πίεση atm atm atm Θερμοκρασία 273Κ 273Κ 273Κ To mol και των τριών αερίων καταλαμβάνει τον ίδιο όγκο, γιατί βρίσκεται σε ίδιες συνθήκες (stp), αλλά η μάζα του κάθε αερίου είναι διαφορετική γιατί έχουν διαφορετικές σχετικές μοριακές μάζες. 9

10 ΒΑΣΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙ ) Σχέση μεταξύ αριθμού mol (n) και της μάζας (m) μιας χημικής ουσίας: ποσότητα ουσίας σε mol n m M μάζα σε g γραμμομοριακή μάζα σε g/mol 2) Σχέση μεταξύ του αριθμού mol (n) και του αριθμού μορίων (Ν) μιας χημικής ουσίας: αριθμός mol μόρια n N N μόρια /mol 0

11 3) Σχέση μεταξύ αριθμού mol (n) και του όγκου μιας αέριας χημικής ουσίας: αριθμός mol ( ) n V V m ( /mol) Η εξάσκηση κάνει το μάστορα!!