ΧΗΜΕΙΑ ΑΤΟΜΙΚΟΤΗΤΕΣ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΣΕ ΣΥΝΗΘΕΙΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ (Ρ=1atm, θ=5 ο C) Μονοατοµικά Μέταλλο, ευγενή αέρια ιατοµικά H,O, N, F,Cl, Br, I Τριατοµικά O 3 ( όζον) Τετρατοµικά P4, As4, Sb4 ΟΜΗ ΤΟΥ ΑΤΟΜΟΥ πρωτόνια πυρήνας Άτοµο νετρόνια ηλεκτρόνια () e Μαζικός αριθµός Αριθµός p n ( p) ( n) A Z X ατοµικός αριθµός Αριθµός p Ηλεκτρονική ουδετερότητα ατόµου: Αριθµός p =.Αριθµός e ΙΑΛΥΤΟΤΗΤΑ ονοµάζεται το ποσό της διαλυµένης ουσίας που µπορεί να διαλυθεί σε ορισµένη ποσότητα διαλύτη και υπό ορισµένες συνθήκες πίεσης και θερµοκρασίας ώστε να προκύψει κορεσµένο διάλυµα. Η διαλυτότητα των στερεών σε υγρό διαλύτη αυξάνει µε τη αύξηση της θερµοκρασίας ενώ εκείνη των αερίων µειώνεται. Η διαλυτότητα των αερίων αυξάνει µε τη αύξηση της πίεσης. Η διαλυτότητα µπορεί να εκφρασθεί: α) Σε gr διαλυµένης σε 100gr διαλύτη σε ορισµένες συνθήκες. β) Σε gr διαλυµένης ουσίας σε 100ml διαλύτη σε ορισµένες συνθήκες. γ) Σε moles διαλυµένης ουσίας σε 1 λίτρο διαλύτη σε ορισµένες συνθήκες. ΜΟΝΑ ΕΣ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΕΩΣ Περιεκτικότητα % βάρος κατ όγκο (% w/v.) πόσα γραµµάρια διαλυµένης ουσίας περιέχονται σε 100 ml διαλύµατος. Περιεκτικότητα % κατά βάρος (% w/w.) πόσα γραµµάρια διαλυµένης ουσία περιέχονται σε 100 γραµµάρια διαλύµατος. Περιεκτικότητα % όγκο κατ όγκο (% v/v.) πόσα ml διαλυµένης ουσίας περιέχονται σε 100 ml διαλύµατος. Μοριακότητα κατ όγκο ή µοριακή συγκέντρωση Μ (MOLARITY) πόσα mol διαλυµένης ουσίας περιέχονται σε 1 ΛΙΤΡΟ ΙΑΛΥΜΑΤΟΣ. C = n (v σε λίτρα). í
ΣΧΕΣΕΙΣ ΓΙΑ ΑΕΡΙΑ ΣΩΜΑΤΑ Καταστατική εξίσωση για µια αέρια ουσία : L atm PV = nrt R = 0,08 o mol K για µ ίγµα αερίων : Pολ V = n ολrt T = 73 θ για µερική πίεση αερίου σε µ ίγµα : P V = n RT 1atm = 760mmHg 1 1 Αναλογία mol όγκων V 1 n1 V = και 1 n = 1 V n Vολ n ολ, σε ίδια πίεση και θερµοκρασία. Αναλογία mol πιέσεων P 1 n1 P = και 1 n = 1, σε ίδιο όγκο και θερµοκρασία. P n Pολ n ολ Νόµος των µερικών πιέσεων του Palton: P ολ = P1 P... Pv ΓΡΑΜΜΟΜΟΡΙΑΚΟ ΚΛΑΣΜΑ ΣΥΣΤΑΤΙΚΟΥ ΜΙΓΜΑΤΟΣ ( x i ) x i = n n i ολ ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΣ - ΑΡΑΙΩΣΗ - ΣΥΜΠΥΚΝΩΣΗ - ΑΝΑΜΙΞΗ. 1. Πρέπει να έχουµε εµπεδώσει καλά τους ορισµούς περιεκτικοτήτων και συγκεντρώσεων.. Να µπορούµε να υπολογίζουµε τον αριθµό των mol (n). n = m M.r. n = Ν( µ όρια) Ν Α επίσης (αέρια) V L P n = σε S.T.P. PV = nrt = V n,4 L / mol R T 3. H µετατροπή της µάζας του διαλύµατος σε όγκο ή και αντίστροφα γίνεται µε τον τύπο της πυκνότητας. d = m V 4. H µάζα διαλύµατος = µάζα διαλυµένου σώµατος µάζα διαλύτη ΑΡΑΙΩΣΗ - ΣΥΜΠΥΚΝΩΣΗ Αραίωση ή συµπύκνωση διαλύµατος σηµαίνει πρόσθεση ή αφαίρεση διαλύτη. Στα υδατικά διαλύµατα τα οποία εµείς µελετάµε σηµαίνει πρόσθεση ή αφαίρεση νερού. Κατά την αραίωση ή συµπύκνωση έχουµε:
1. Η µάζα (gr ή moles) της διαλυµένης ουσίας παραµένει σταθερή.. Ο όγκος και η µάζα του τελικού διαλύµατος: α) Για την αραίωση: Vτελ. = Vδ / τος VΗ Ο( προστίθεται) m τελ. = mδ / τος mηο ί ( προστ θεται) β) Για τη συµπύκνωση: Vτελ. = Vδ / τος VΗ Ο( αφαιρείται) m τελ. = mδ/ τος mηο ί ( αφαιρε ται) Για αραίωση και συµπύκνωση ισχύουν επίσης: Επειδή n αρχ. = n τελ. και n = C V αρα Cαρχ Vαρχ = Cτελ Vτελ 1) Αν οι διαλυµένες ουσίες είναι ίδιες τότε έχουµε: mδ/ τος τελ. = mδ/ τος () 1 mδ / τος ( )... V δ / τος τελ. = Vδ / τος V ANAMIΞΗ ΙΑΛΥΜΑΤΩΝ () 1 δ/ τος( )... Επειδή n τελ. = n1 n... έχουµε Cτελ. Vτελ. = C1 V1 C V... ) Οι διαλυµένες ουσίες δεν αντιδρούν µεταξύ τους. α) Αν οι διαλυµένες ουσίες είναι διαφορετικές το πρόβληµα ανάγεται σε πρόβληµα αραίωσης µε τη διαφορά ότι έχουµε δύο διαλυµένες ουσίες τις οποίες πρέπει να εξετάσουµε χωριστά. ΑΡΙΘΜΟΣ ΟΞΕΙ ΩΣΗΣ ΟΞΕΙ ΟΑΝΑΓΩΓΗ α) Αριθµός οξείδωσης για τις ετεροπολικές ενώσεις είναι το πραγµατικό φορτίο που έχει κάθε ιόν. β) Αριθµός οξείδωσης για τις οµοιοπολικές ενώσεις είναι το φαινοµενικό φορτίο που αποκτά κάθε άτοµο, αν τα κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων (ηλεκτρόνια του δεσµού) αποδοθούν στο ηλεκτραρνητικότερο άτοµο π.χ. HCl τα ηλεκτρόνια του δεσµού αριθµούνται στο άτοµο του χλωρίου, έτσι το Cl έχει Α.Ο. -1 και το Η 1. 1. Κανόνες υπολογισµού του αριθµού οξείδωσης. α) Τα άτοµα στα µόρια των στοιχείων τους έχουν Α.Ο.=0. Αποτέλεσµα αυτού είναι τα στοιχεία σε ελεύθερη κατάσταση να έχουν Α.Ο.=0. β) Το αλγεβρικό άθροισµα όλων των Α.Ο. όλων των στοιχείων σε µια ουδέτερη ένωση είναι ίσον µε µηδέν, ενώ για ένα ιόν είναι ίσον µε το φορτίο του ιόντος.
. ΑΡΙΘΜΟΙ ΟΞΕΙ ΩΣΗΣ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ Μέταλλα Li, Na, K, Ag 1 Mg, Ca, Ba, Zn Al, Bi, Cr 3 Pb, Sn, 4 Cu, Hg 1, Fe, 3 Mn, 4, 7 Αµέταλλα H 1 (-1 όταν ενώνεται µε µέταλλα KH, BaH... ) O - (-1 στα υπεροξείδια H O, στο OF ) F -1 Cl, Br, I -1 (1, 3, 5, 7) C, Si -4, 4 N, P -3, 3, 5 S -, 4, 6 ΑΡΙΘΜΟΙ ΟΞΕΙ ΩΣΗΣ ΚΑΙ ΟΝΟΜΑΤΟΛΟΓΙΑ ΠΟΛΥΑΤΟΜΙΚΩΝ ΙΟΝΤΩΝ NO 3 νιτρικό NO νιτρώδες SO 4 θειικό ClO 4 υπερχλωρικό ClO 3 χλωρικό ClO χλωριώδες SO 3 θειώδες ClO υποχλωριώδες 3 PO 4 φωσφορικό CO 3 ανθρακικό MnO 4 υπερµαγγανικό Cr O 7 διχρωµικό CrO 4 χρωµικό HSO 4 όξινο θειικό HPO 4 όξινο φωσφορικό H PO 4 δισόξινο φωσφορικό HCO 3 όξινο ανθρακικό NH 4 αµµώνιο OH υδροξείδιο CN κυάνιο 6. Τι ονοµάζουµε οξειδαναγωγή; Αντίδραση οξειδοαναγωγής είναι κάθε αντίδραση που συνοδεύεται από µεταβολή των αριθµών οξειδώσεων δυο ή περισσοτέρων ατόµων. 7. Τι ονοµάζουµε οξείδωση, αναγωγή, οξειδωτικό σώµα αναγωγικό σώµα; Οξείδωση είναι η αλγεβρική αύξηση του αριθµού οξειδώσεως. Αναγωγή είναι η αλγεβρική µείωση του αριθµού οξειδώσεως. Το σώµα που παθαίνει οξείδωση ονοµάζεται αναγωγικό γιατί προκαλεί τη αναγωγή του άλλου. Το σώµα που παθαίνει αναγωγή ονοµάζεται οξειδωτικό για τον ίδιο λόγο. Α ΧΗΜΙΚΕΣ ΑΝΤΙ ΡΑΣΕΙΣ Ανάλογα µε το αν εµφανίζεται µεταβολή του αριθµού οξείδωσης των στοιχείων, που παίρνουν µέρος στην αντίδραση σε: α) ΜΕΤΑΘΕΤΙΚΕΣ: εν υπάρχει µεταβολή του Α.Ο. των στοιχείων.
β) ΟΞΕΙ ΟΑΝΑΓΩΓΙΚΕΣ: Υπάρχει µεταβολή του Α.Ο. των στοιχείων. γ) ΜΕΤΑΘΕΤΙΚΕΣ ΑΝΤΙ ΡΑΣΕΙΣ: ιακρίνονται στις αντιδράσεις διπλής αντικαταστάσεως και εξουδετερώσεως. ΑΝΤΙ ΡΑΣΕΙΣ ΙΠΛΗΣ ΑΝΤΙΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΣ ονοµάζονται οι αντιδράσεις µεταξύ δύο ηλεκτρολυτών µέσα σε διάλυµα, όπου δύο από τα ιόντα των ηλεκτρολυτών σχηµατίζουν ή ένα σώµα δυσδιάλυτο (ΙΖΗΜΑ) ή ένα αέριο, ή ένα ελάχιστα ιονιζόµενο σώµα. Για να σχηµατίσουµε µια αντίδραση διπλής αντικαταστάσεως ακολουθούµε τη παρακάτω πορεία: Συνδυάζουµε το ηλεκτροθετικό τµήµα του ενός ηλεκτρολύτη µε το ηλεκτραρνητικό του άλλου και έτσι σχηµατίζουµε τα προϊόντα σώµατα. Ύστερα συµπληρώνουµε τους συντελεστές ξεκινώντας από σώµα που έχει τους µεγαλύτερους δείκτες είτε το σώµα αυτό είναι αντιδρών είτε είναι προϊόν. ιακρίνονται στις παρακάτω κατηγορίες αντιδράσεων: AËAÓ 1 ÏÎÕ 1 AËAÓ ÏÎÕ π.χ. FeS HCl FeCl HS AËAÓ 1 BAÓÇ 1 AËAÓ BAÓÇ π.χ. Na CO Ca( OH) CaCO NaOH 3 3 AËAÓ 1 AËAÓ AËAÓ 3 AËAÓ 4 π.χ. NaCl AgNO3 AgCl NaNO3 Τα κυριότερα αέρια που σχηµατίζονται είναι: HF, HCl, HBr, HI, H S, HCN, SO,CO, NH 3 BAΣEIΣ: ΟΛΕΣ πλην KOH, NaOH, Ca( OH), Ba( OH), LiOH AΛATA: Ανθρακικά ( CO 3 ) Παρατηρήσεις: Πυριτικά ( SiO 3 ) 3 Φωσφορικά ( PO 4 ) πλην των K, Na, NH 4 πλην των K, Na, NH 4 πλην των K, Na, NH 4 Θειούχα ( S ) πλην των K, Na, NH 4, Ba, Ca, Mg Φθοριούχα ( F ) πλην των K, Na, NH 4, Ag Eπίσης τα: AgX, CuX, HgX, PbX, όπου X = Cl, Br, I Aπό τα θειικά µόνο τα: BaSO 4, CaSO 4, PbSO 4 α) Τα άλατα που περιέχουν K, Na, NH 4 είναι γενικά ευδιάλυτα. Τα όξινα ανθρακικά και τα δισόξινα φωσφορικά είναι ευδιάλυτα σε αντίθεση µε τα αντίστοιχα ουδέτερα. β) Στα προϊόντα των αντιδράσεων αυτών, αν έχουµε HSO, HCO 3 3, NH 4 OH, επειδή είναι ασταθείς ενώσεις διασπώνται αµέσως µόλις σχηµατισθούν και δίνουν αντίστοιχα: SO H O, CO H O, NH H O. 3 γ) Στην αντίδραση ΒΑΣΗ ΑΛΑΣ µπορούµε να χρησιµοποιήσουµε στη θέση της βάσης την NH 3. Η αντίδραση αυτή όµως επειδή γίνεται µόνο σε διάλυµα στο αριστερό µέλος προσθέτουµε νερό µε συντελεστή ίσον µε αυτή της NH 3. Οι αντιδράσεις αυτές είναι πάντοτε δυνατές γιατί προκύπτει δυσδιάλυτη βάση.
FeCl 3NH 3H O Fe OH 3NH Cl π.χ. ( ) 3 3 3 4 Εξαιρούνται οι περιπτώσεις που σχηµατίζονται ευδιάλυτα υδροξείδια Ba OH ). (NaOH, KOH, LiOH Ca( OH), ( ) ΑΝΤΙ ΡΑΣΕΙΣ ΕΞΟΥ ΕΤΕΡΩΣΕΩΣ (όπου εξουδετερώνονται τόσο οι όξινες ιδιότητες που οφείλονται στο κατιόν H όσο και οι βασικές ιδιότητες που οφείλονται στο ανιόν OH. Οι αντιδράσεις αυτές είναι είδος αντιδράσεων διπλής αντικαταστάσεως. ÏÎÕ ÂÁÓÇ ÁËÁÓ ÍÅÑÏ (1) π.χ. HCl NaOH NaCl H O ÏÎÕ ÁÍÕÄÑÉÔÇÓ ÂÁÓÅÙÓ ÁËÁÓ ÍÅÑÏ () π.χ. HClO Na O NaClO H O 3 3 ÂÁÓÇ ÁÍÕÄÑÉÔÇÓ ÏÎÅÏÓ ÁËÁÓ ÍÅÑÏ (3) Mg OH SO MgSO H O π.χ. ( ) 3 4 ÁÍÕÄÑÉÔÇÓ ÏÎÅÏÓ ÁÍÕÄÑÉÔÇÓ ÂÁÓÅÙÓ ÁËÁÓ (4) π.χ. SO 3 Na O Na SO 4 Παρατηρήσεις: α) Στις περιπτώσεις (), (3), και (4) για να βρούµε ποιο άλας σχηµατίζεται, θα υποθέσουµε ότι αντί του ανυδρίτη έχουµε το αντίστοιχο οξύ ή βάση και θα κάνουµε την αντίδραση όπως στη περίπτωση (1). SO Ca OH CaSO H O π.χ. ( ) 3 4 Για να βρω το άλας που σχηµατίζεται παίρνω την αντίδραση ( ) HSO CaOH CaSO HO 4 4 Άρα το άλας που σχηµατίζεται είναι το CaSO 4, το τοποθετώ στα προϊόντα της αντίδρασης που έχω και µε βάση αυτά που ξέρω συµπληρώνω µε τα υπόλοιπα προϊόντα και τους συντελεστές. Εξουδετέρωση της αµµωνίας ( NH 3 ): Eπειδή στο µόριο της δεν έχει οξυγόνο όταν αντιδρά µε τα οξέα δεν δίνει νερό. π.χ. ( ) NH H SO NH SO 3 4 4 4 β) Οι ανυδρίτες όταν διαλυθούν στο νερό δίνουν τα σώµατα από τα οποία προέρχονται: ÏÎÉÍÏÓ ÁÍÕÄÑÉÔÇÓ ÇÏ ÏÎÕ π.χ. SO3 HO HSO 4 NO 5 HO HNO3 ΟΞΙΝΟΙ ΑΝΥ ΡΙΤΕΣ είναι τα οξείδια των αµέταλλων. Εξαιρούνται: SiO, B O 3 που είναι αδιάλυτα στο νερό. Το CO και το SO αντιδρούν ελάχιστα στο νερό και για τις αντιδράσεις αυτές έχουµε: CO H O H CO SO 3 H O H SO Tα δε οξέα δεν έχουν αποµονωθεί. 3
ÁÍÕÄÑÉÔÇÓ ÂÁÓÅÙÓ ÇÏ ÂÁÓÇ Οι περισσότεροι ανυδρίτες δεν διαλύονται στο νερό και γι αυτό δεν αντιδρούν. Li O, K O, Na O, CaO, BaO, MgO 8. Αντιδράσεις οξειδoαναγωγής α) Αντιδράσεις σύνθεσης µιας ένωσης από τα στοιχεία της. 1 π.χ. Mg O MgO Cu S CuS β) Αντιδράσεις διάσπασης µιας ένωσης σε δύο ή περισσότερα προϊόντα, από τα οποία τουλάχιστον ένα είναι ελεύθερο στοιχείο. 1 π.χ. KNO KNO O 3 γ) Αντιδράσεις απλής αντικατάστασης. M ÂÃ ÌÃ Â (Μ=µέταλλο) Á ÂÃ ÁÃ Â (Α=αµέταλλο) Ένα στοιχείο µπορεί να αντικαταστήσει ένα άλλο µόνο αν είναι δραστικότερο απ, αυτό. Η σειρά δραστικότητας των στοιχείων φαίνεται πιο κάτω: Μέταλλα. [K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Co, Ni, Sn, Pb, H, Bi, Cu, Hg, Ag, Pt, Au] Μείωση δραστικότητας = µείωση αναγωγικού χαρακτήρα Αµέταλλα: [F, O 3, Cl, Br, O, I, S] Μείωση δραστικότητας = µείωση οξειδωτικού χαρακτήρα. ΠΟΛΥΠΛΟΚΕΣ ΑΝΤΙ ΡΑΣΕΙΣ Πρακτικοί κανόνες για την εύρεση των προϊόντων: Κάθε αµέταλλο (, Br I, S, P, C, As,..) Cl, κ α ή οξείδιο αµέταλλου όταν οξειδώνεται και στην αντίδραση υπάρχει νερό δίνει το αντίστοιχο οξύ (µε την κατάληξη ικό οξύ), ενώ όταν δεν υπάρχει νερό δίνει το αντίστοιχο στο οποίο το αµέταλλο έχει το µεγαλύτερο Α.Ο. Κάθε µέταλλο ή οξείδιο µετάλλου όταν οξειδώνεται σε όξινο περιβάλλον δίνει το αντίστοιχο άλας µε το µεγαλύτερο Α.Ο., διαφορετικά δίνει οξείδιο. Τα υδραλογόνα και τα αλογονούχα άλατα των µετάλλων όταν οξειδώνονται δίνουν ελεύθερο αλογόνο, ενώ τα άλατα των µετάλλων στα οποία το µέταλλο βρίσκεται µε το µικρότερο Α.Ο. όταν οξειδώνονται δίνουν τα αντίστοιχα άλατα µε το µεγαλύτερο Α.Ο. Το H S όταν οξειδώνεται δίνει θείο, τα θειούχα άλατα δίνουν θειικά, τα οξέα και τα άλατα που το όνοµά τους λήγει σε ώδες δίνουν οξέα και άλατα µε την κατάληξη ικό και το H O όταν οξειδώνεται δίνει ελεύθερο O.
Κυριότερες οµόλογες σειρές άκυκλων οργανικών ενώσεων Όνοµα Χαρακτηριστική οµάδα Γενικός µοριακός τύπος Αλκάνια - H, v 1 Αλκένια Αλκίνια Αλκαδιένια Κορεσµένες µονοσθενείς Αλκοόλες Κορεσµένοι µονοσθενείς Αιθέρες Κορεσµένες µονοσθενείς Αλδεϋδες Κορεσµένοι µονοσθενείς Κετόνες v RH Κατάληξη ονόµατος -ιο C = C v, v -ιο C C H, v v C = C...C = C H, v 3 v C OH v O, v 1 Υδροξύλιο ή ROH C O C v O, v Αιθεροµ άδα R O ή 1 R CH = O vo, v 1 Αλδεϋδοµ άδα ή RCH = O C C C O Κετονοµάδα C ή v H v O, v 3 R1 C R O -ιο -ιο -όλη Αιθέρας -άλη -όνη Κορεσµένα µονοκαρβοξυλικά Οξέα Κορεσµένοι µονοσθενείς Εστέρες Κορεσµένα Αλκυλαλογονίδια Κορεσµένες πρωτοταγείς Αµίνες Κορεσµένα Νιτρίλια Αντιδραστήρια Grignard -COOH Καρβοξύλιο -COOC- Εστεροµάδα -C-X Αλογόνο(F,Cl,Br,I) Αµινοµ άδα vo, v 1 ή RCOOH vo, v ή R 1 COOR v 1X, v 1 ή R X C NH H NH, v 1 v 1 ή R NH C N v 1CN, v 0 Kυάνιο ή R CN C MgX H MgX, v 1 v 1 ή R MgX -ικό οξύ -ικός εστέρας Όνοµα Χ-όνοµα R Αµίνη Νιτρίλιο Όνοµα R µαγνήσιο όνοµα Χ