Άτομο: Η μικρότερη μονάδα ενός στοιχείου που διατηρεί τις χημικές του ιδιότητες 1
Πυρήνας: Περιβάλλων: χώρος - πρωτόνια - νετρόνια - ηλεκτρόνια 2
fm (femtometre) = 10 15 m nm (nanometre) = 10-9 m Όνομα Φορτίο Μάζα (gr) Ηλεκτρόνιο -1 9.11 Χ10-28 Πρωτόνιο +1 1.67 Χ10-24 Νετρόνιο 0 1.67 Χ10-24 3
Μαζικός αριθμός Φορτίο σωματιδίου A X C Z Ατομικός αριθμός Σύμβολο του ατόμου Z = αριθμός πρωτονίων Α = αριθμός πρωτονίων + νετρονίων C = 0, 1, 2, 3,.. 4
Μαζικός αριθμός Φορτίο σωματιδίου A X C Z Ατομικός αριθμός Σύμβολο του ατόμου p = e C=0 p > e p < e + ιόν - ιόν 5
Μαζικός αριθμός Φορτίο σωματιδίου A X C Z Ατομικός αριθμός Σύμβολο του ατόμου 16 O 8 56 Fe ++ 26 32 S - - 16 8 e 24 e 18 e 6
Σχηματισμός κατιόντος 23 Να 11 1e - + 23 Να + 11 11e 10 e Σχηματισμός ανιόντος 19 F + 9 1e - 19 F - 9 9 e 10 e 7
Σχηματισμός κατιόντος 23 Να 11 1e - + 23 Να + 11 Ενέργεια ιοντισμού: η ενέργεια που απαιτείται για την απομάκρυνση ενός ηλεκτρονίου από ένα άτομο Ενέργεια ιοντισμού Μέγεθος ατόμου 8
Σχηματισμός ανιόντος 19 F + 9 1e - 19 F - 9 Ηλεκτρονική συγγένεια: η ενέργεια που απελευθερώνεται όταν προστίθεται ένα ηλεκτρόνιο σε ένα άτομο Ηλεκτρονική συγγένεια Μέγεθος ατόμου 9
Ενέργεια ιονισμού Ηλεκτρονική συγγένεια 10
11
ισότοπα Άτομα του ιδίου στοιχείου με διαφορετικούς μαζικούς αριθμούς που οφείλονται σε διαφορετικό αριθμό νετρονίων 1 Η 2 Η 3 Η 1 1 Πρωτόνιο Δευτέριο Τρίτιο 1 12
ισότοπα Άνθρακας: Ατομικός αριθμός: 6 Μαζικός αριθμός: 10-16 (ισότοπα) 12 13 C C 6 6 14 C 6 98.89% 1.11% ίχνη Μαζικός αριθμός: 12,0107 13
Η Χρονολόγηση με άνθρακα-14 14 7Ν + 1 0 n 14 6C 1 + 1 H 5 730 y 14
Η Χρονολόγηση με άνθρακα-14 15
16
Θεμελιώδης Θεωρία του Bohr 1.Ο αριθμός των δυνατών τροχιών του ηλεκτρονίου γύρω από τον πυρήνα δεν είναι άπειρος (ευσταθείς τροχιές- κβαντισμένα επίπεδα επιτρεπόμενες τροχιές) 17
Θεμελιώδης Θεωρία του Bohr Στοιβαδες τροχιακών n e=2xn 2 1 K 2 2 L 8 3 M 18 4 N 32. 18
Θεμελιώδης Θεωρία του Bohr 2. Ηλεκτρόνιο κινούμενο επί μίας των ευσταθών τροχιών δεν εκπέμπει ακτινοβολία Από εξωτ. προς εσωτ. εκπέμπεται Από εσωτ. προς εξωτ. απορροφάται 19
Από εσωτ. προς εξωτ. Απορροφάται κβαντική ΔΕ = h ν θεωρία του Planck h : σταθερά του Planck, 6,63 10-34 J s Η ακτινοβολία δεν εκπέμπεται συνεχώς αλλά σε μικρά ν: συχνότητα πακέτα που της ηλεκτρομαγν. ονομάζονται κβάντα ακτινοβολίας 20
Από εξωτ. προς εσωτ. εκπέμπεται Κάθε μετάβαση σε κάθε διαφορετικό άτομο έχει ιδιαίτερα χαρακτηριστικά δηλ. ιδιαίτερη συχνότητα. 21
Οι Ηλεκτρονικές Μεταπτώσεις στο Φάσμα του H Από n λ nm χρώμα 3 2 654 κόκκινο 4 2 486 πράσινο 5 2 434 κυανό 6 2 410 μωβ 22
Μέτρηση της ποσότητας των περισσότερων συστατικών των βιολογικών υγρών 23
24
25
Χαμηλό λ υψηλή συχνότητα υψηλή ενέργεια Υψηλό λ χαμηλή συχνότητα χαμηλή ενέργεια 26
Λεπτή υφή του φάσματος (Sommerfeld) Υποστοιβάδες Υποφλοιοί Μέγιστος αριθμός ανά στοιβάδα: 2n 2 Εξωτερική στοιβάδα 8 Στοιβάδα πριν την εξωτερική 18 27
Σχετική Ενέργεια Τροχιακών 28
Ατομικά Τροχιακά 29
Ιοντικός δεσμός Τα άτομα των στοιχείων με χαμηλή ενέργεια ιοντισμού (εύκολα χάνουν e) και χαμηλή ηλεκτρονική συγγένεια (απρόθυμα να προσλάβουν e) τείνουν να σχηματίζουν θετικά ιόντα. Τα άτομα των στοιχείων με υψηλή ενέργεια ιοντισμού (δύσκολα αποδίδει e) και υψηλή ηλεκτρονική συγγένεια (εύκολα προσλαμβάνει e) τείνουν να σχηματίζουν αρνητικά ιόντα. Μεταφορά e Συγκρατούνται με δυνάμεις ηλεκτροστατικής έλξης 30
Ιοντικός δεσμός 31
Ομοιοπολικός δεσμός Μοιράζονται από κοινού το ζεύγος ηλεκτρονίων Σχηματίζονται μεταξύ ατόμων με παρόμοιες τάσεις να χάνουν ή να προσλαμβάνουν ηλεκτρόνια Τα διατομικά μόρια π.χ. Η 2, Ο 2, Cl 2, I 2 είναι απόλυτα συμμετρικά. 32
Πόλωση δεσμών 1. Μη πολικοί (άπολοι δεσμοί) Ιδανικός ομοιοπολικός δεσμός: Δεσμοί μεταξύ ομοίων ατόμων Συμμετρική κατανομή φορτίου A : A 33
Πόλωση δεσμών 2. Πολωμένοι δεσμοί ανόμοια στοιχεία ασύμμετρη κατανομή φορτίου A δ+ : Β δ- Β ηλεκτραρνητικότερο του Α Εμφάνιση διπολικής ροπής Η μετατόπιση του ζεύγους e συμβολίζεται με Α Β δ: το κλάσμα του στοιχειώδους φορτίου (θετικό ή αρνητικό) 2.2 H F 4.0 Ηλεκτραρνητικότητα: Η ικανότητα ενός ατόμου μέσα σε ένα μόριο (δεσμό) να έλκει ηλεκτρόνια από έναν ομοιοπολικό δεσμό. Εκφράζεται με μία κλίμακα αυθαιρέτων αριθμών (4.0-0.7) που προήλθε από τη μέτρηση των ενεργειών των χημικών δεσμών. Όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά στην ηλεκτραρνητικότητα τόσο πιο πολώμενος είναι ο δεσμός.
Πόλωση δεσμών Σειρά ηλεκτροαρνητικότητας F > O > Cl > N > C > H 4.0 3.4 3.2 3.0 2.6 2.2 πολικοί δεσμοί δ+ C-O δ- δ+ C-N δ- δ- O-H δ+ δ- N-H δ+ Η συνολική πολικότητα δίνεται από τη διπολική ροπή: μ= q. r (Debye) q=ηλεκτρικό φορτίο σε ηλεκτροστατικές μονάδες φορτίου esu, r= η απόσταση των δύο πόλων σε Å. 35
Πόλωση δεσμών Σειρά ηλεκτροαρνητικότητας F > O > Cl > N > C > H 4.0 3.4 3.2 3.0 2.6 2.2 Πολικοί δεσμοί / μη πολικό μόριο 37
Πόλωση δεσμών Σειρά ηλεκτροαρνητικότητας F > O > Cl > N > C > 38 H 4.0 3.4 3.2 3.0 2.6 2.2 Πολικοί δεσμοί / πολικό μόριο 38
Πόλωση δεσμών Σειρά ηλεκτροαρνητικότητας F > O > Cl > N > C > 39 H 4.0 3.4 3.2 3.0 2.6 2.2 39
Μοριακά Τροχιακά 40
Άνθρακας: 12 6C (1s 2, 2s 2, 2p 2 ) 12 6C (1s 2, 2s 1, 2p 3 ) 25% s και 75% p 41
Διάταξη των δεσμών του άνθρακα στο χώρο C 109 ο Μη ευθύγραμμες αλυσίδες 42
43
Διπλός Δεσμός Τριπλός Δεσμός 44
Ημιπολικός δεσμός Χημικός δεσμός που σχηματίζεται όταν δύο ομάδες ατόμων συνδεθούν όχι με ισότιμη συνεισφορά ηλεκτρονίων αλλά από το ένα μόνο άτομο. Σχέση δότη-δέκτη. 45
Σύμπλοκες Ενώσεις Coordination compounds Σύμπλοκη ένωση είναι ένα σταθερό συγκρότημα ατόμων το οποίο αποτελείται από ένα κεντρικό άτομο: συνήθως μεταλικό ιόν (οξύ κατά Lewis) δέκτης ζεύγους ηλεκτρονίων, συνδεδεμένο με υποκαταστάτες (ligands): ιόντα ή ουδέτερα μόρια δότες ζεύγους ηλεκτρονίων (βάση κατά Lewis) Ο αριθμός των υποκαταστατών λέγεται αριθμός συναρμογής ή αριθμός σύνταξης 46
Σύμπλοκες Ενώσεις Fe 3+ + 6CN - [Fe(CN) 6 ] 3- κεντρικό άτομο Υποκαταστάτης ligands αριθμός συναρμογής 47
Σύμπλοκες Ενώσεις Coordination compounds Μονοδοντικός Διδοντικός υποκαταστάτες (ligands): ιόντα ή ουδέτερα μόρια δότες ζεύγους ηλεκτρονίων 48
Μονοδοντικός Διδοντικός Πολυδοντικός 49
Oι συνηθέστερες δομές των συμπλόκων Η γεωμετρία ενός συμπλόκου εξαρτάται από τον αριθμό συναρμογής και τη φύση του κεντρικού μεταλλικού ιόντος. α.σ. = 2 γραμμική α.σ. 4 επίπεδη τετραγωνική α.σ. = 4 τετραεδρική α.σ. 6 οκταεδρική 50
Κεντρικό άτομο Υπάρχουν δύο είδη σθένους: το πρωτεύον σθένος (αριθμός οξείδωσης) και το δευτερεύον σθένος (αριθμός συναρμογής ή σύνταξης που είναι ο αριθμός των ημιπολικών δεσμών που σχηματίζει το μέταλλο.) Σύμπλοκες ενώσεις είναι συχνές στα στοιχεία μεταπτώσεως, διότι αυτά έχουν συνήθως κενά d- τροχιακά, τα οποία μπορούν να δεχθούν ζεύγος ηλεκτρονίων. Ο αριθμός των δεσμών συναρμογής εξαρτάται από τον αριθμό των κενών d-τροχιακών και μπορεί να υπολογισθεί 51
Σύμπλοκες Ενώσεις Vitamin B 12 27 Co: cobalt : [Ar] 3d7 4s 2 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 7 4s 2 52
Σύμπλοκες Ενώσεις Vitamin B 12 κυανοκοβαλαμίνη Xηλικό σύμπλοκο του Co με κορρίνη Αριθμός συναρμογής: 6 αποτελεί τμήμα συνενζύμων είναι απαραίτητη για τη σύνθεση του DNA, συμμετέχει στη σύνθεση της μυελίνης(βρίσκεται στο νευρικό ιστό) 53 συμμετέχει στην ωρίμανση των ερυθρών αιμοσφαιρίων κ.α
Coordination Environment of Fe 2+ in Oxymyoglobin and Oxyhemoglobin 54
Σύμπλοκες Ενώσεις Αίμη- Αιμοσφαιρίνη Fe 55
Σύμπλοκες Ενώσεις Αίμη- Αιμοσφαιρίνη 56
Αντίδοτο σε δηλητηριάσεις από Pb 2+ 57
Εφαρμογές των συμπλόκων Η αίμη είναι σύμπλοκο του σιδήρου Απομακρύνουν από τον οργανισμό βαρέα μέταλλα (Hg, Cd, Pb), χηλικοί παράγοντες π.χ. EDTA αποβολή από τον οργανισμό. Σύμπλοκα με αντικαρκινικές ιδιότητες, όπως το cisplatin, σύμπλοκο του Pt(II). Αντιαρθρητικά φάρμακα Σύμπλοκα του Au (I) Αντιφλεγμονώδη, αντιρευματικά Σύμπλοκα του Cu (II) Η χλωροφύλλη είναι σύμπλοκο του μαγνησίου, 58