Φροντιστηριακό Μάθημα Φαινόμενο Compton Ονοματολογία Χημικών Ενώσεων και Ιόντων
Απόδειξη σωματιδιακής φύσης του φωτός=arthur Compton To 1923, 18 χρόνια μετά τη θαυμαστή χρονιά του Einstein (και μετά την απόδειξη των θεωριών του) ο Αμερικανός Arthur Compton επινόησε μια πειραματική διάταξη με την οποία απέδειξε ότι τα φωτόνια είχαν ορμή
Χρήση ακτίνων Χ Ο Compton ερευνούσε τις επιπτώσεις της ακτινοβόλησης υλικών με ακτίνες Χ Κατά την ακτινοβόληση μεταλλικής πλάκας παρατήρησε τι νομίζετε;; Την παραγωγή ηλεκτρονίου!
Το πείραμα Το 1923 ο Compton ακτινοβόλησε με ακτίνες X γνωστής συχνότητας ένα κομμάτι γραφίτη. Κατά την πρόσπτωση της ακτινοβολίας στο γραφίτη, παρατήρησε, ότι η συχνότητα των ανακλώμενων ακτίνων Χ ήταν μικρότερη από τη συχνότητα της προσπίπτουσας δέσμης ακτίνων Χ και εξεπέμπετο και ένα ηλεκτρόνιο.
Το ενδιαφέρον μέρος Ο Compton παρατήρησε και κάτι ακόμα το οποίο συνέβαινε: Όχι μόνο παρήγετο και ένα ηλεκτρόνιο αλλά και ότι μέρος της ακτινοβολίας σκεδαζόταν ή ανακλόταν μετά την πρόσκρουσή της στο ηλεκτρόνιο. Το φαινόμενο αυτό, αργότερα ονομάστηκε σκέδαση Compton. Η προσπίπτουσα ακτινοβολία Χ είχε διαφορετικό μήκος κύματος από τη σκεδαζόμενη. Αυτό ονομάστηκε φαινόμενο Compton. Σκέδαση Compton Προσπίπτον φωτόνιο Ηλεκτρό νιο στόχος ηλεκτρόνιο σκεδαζόμενο φωτόνιο
Ερμηνεία του πειράματος Τα πειραματικά αποτελέσματα δεν μπορούσαν να ερμηνευθούν σύμφωνα με την κυματική θεωρία για την ΗΜ ακτινοβολία. Σύμφωνα με την κλασσική θεωρία αν η ακτινοβολία ήταν κύμα, χωρίς μάζα, το φως θα περνούσε μέσα από τον γραφίτη με μικρότερο μήκος κύματος ή με μεγαλύτερη συχνότητα!
Αναμενόμενα vs. Πραγματικά αποτελέσματα Αναμενόμενα Προσπίπτουσα ακτινοβολία με μεγαλύτερο μήκος κύματος γραφίτης Διερχόμενη ακτινοβολία με μικρότερο μήκος κύματος Πραγματικά σκεδαζόμενη ακτινοβολία με μεγαλύτερο μήκος κύματος Προσπίπτουσα ακτινοβολία με μικρόμήκος κύματος γραφίτης Εκπεμπόμενο ηλεκτρόνιο
Ερμηνεία Σύμφωνα με τον Planck, μεταφέρεται ενέργεια με τη συχνότητα της ΗΜ ακτινοβολίας. Χαμηλότερη συχνότητα σήμαινε απώλεια ενέργειας. Η διεύθυνση του εκπεμπόμενου ηλεκτρονίου και η σκεδαζόμενη ΗΜ ακτινοβολία φανέρωναν σύγκρουση. Βασική αρχή της φυσικής είναι η διατήρηση της ορμής σε ΚΆΘΕ σύγκρουση.
Ο Compton εφάρμοσε τις αρχές της φυσικής στην κατάσταση αυτή: Διατήρηση Ορμής: Η ολική ορμή των ακτίνων Χ και του ηλεκτρονίου προ της συγκρούσεως ισούται με την ολική ορμή των ακτίνων Χ και του ηλεκτρονίου μετά την πρόσκρουση. Διατήρηση της ενέργειας: Η ολική ενέργεια των ακτίνων Χ και του ηλεκτρονίου πριν την κρούση θα πρέπει να είναι ίση με την ολική ενέργεια των ακτίνων Χ και του ηλεκτρονίου μετά την κρούση
Ερμηνεία Χρησιμοποίησε την εξίσωση του Einstein, E=mc 2 προκειμένου να πάρει μια ανάλογη έκφραση για τα σωματίδια της ΗΜ ακτινοβολίας (φωτόνια). p=e/c = h/λ
Εξίσωση φαινομένου Compton Ο Compton παρήγαγε εξίσωση θεωρώντας τιςακτίνες x ως σωματίδια. Με τη χρήση της θεωρίας της σχετικότητας του Einstein, τη διατήρηση ορμής και ενέργειας και μετά από αλγεβρικούς υπολογισμούς κατέληξε στην:
Σύνοψη Στο φωτοηλεκτρικό και στο πείραμα του Compton τα αποτελέσματα ήσαν σε συμφωνία με την συμπεριφορά του φωτός(ημ ακτινοβολία) ως σωματιδίου. Οι υπολογισμοί του έδωσαν 100% διατήρηση της ορμής. Το σωματιδιακό μοντέλο του φωτός (φωτόνια) ΠΡΕΠΕΙ να είναι ορθό! Αυτό απετέλεσε σημείο καμπής για τη σωματιδιακή θεώρηση της ακτινοβολίας, όταν η πλειοψηφία των Φυσικών είχε αρχίσει να πιστεύει ότι ο δυαδικός χαρακτήρας (ύλης σωματιδίου) του φωτός ήταν πιθανώς ορθή
ΣΥΝΤΟΜΟΣ ΟΔΗΓΟΣ κοινής ονοματολογίας απλών ανόργανων ενώσεων Α. Άλατα με αλογόνα Αλογονούχα άλατα (ανιόντα Χ ) ΗCl : υδροχλώριο, υδροχλωρικό οξύ KF : φθοριούχο Κάλιο, φθορίδιο του Καλίου NaCl : χλωριούχο νάτριο, χλωρίδιο του νατρίου NH 4 Br : βρωμιούχο αμμώνιο ΚΙ : ιωδιούχο κάλιο Γενική και Ανόργανη Χημεία 2015-16 13
Προσοχή : CaCl 2 : χλωριούχο ασβέστιο και όχι διχλωριούχο ασβέστιο, αφού μόνο ένα χλωριούχο άλας ασβεστίου υπάρχει, αντίθετα : FeCl 2 : διχλωριούχος σίδηρος ή χλωριούχος σίδηρος (ΙΙ) FeCl 3 : τριχλωριούχος σίδηρος ή χλωριούχος σίδηρος (ΙΙΙ) Hg 2 Cl 2 : χλωριούχος υφυδράργυρος ή χλωριούχος υδράργυρος (Ι) HgCl 2 : χλωριούχος υδράργυρος ή χλωριούχος υδράργυρος (ΙΙ) Γενική και Ανόργανη Χημεία 2015-16 14
Υποαλογονώδη άλατα (ανιόντα ΧΟ ) HClO : υποχλωριώδες οξύ (ασταθές ως οξύ) HBrO : υποβρωμιώδες οξύ (ασταθές ως οξύ) HΙO : υποϊωδιώδες οξύ (ασταθές ως οξύ) NaClO : υποχλωριώδες νάτριο (το δραστικό συστατικό της γνωστής «χλωρίνης») NaBrO : υποβρωμιώδες νάτριο (ασταθές) NaIO : υποϊωδιώδες νάτριο (ασταθές) (τα υποβρωμιώδη και υποϊώδιώδη άλατα είναι ασταθή : 3XO XO 3 + 2X ) Γενική και Ανόργανη Χημεία 2015-16 15
Αλογονώδη άλατα (ανιόντα ΧΟ 2 ) (Χ F) : HClO 2 : χλωριώδες οξύ (ισχυρό οξειδωτικό) NaClO 2 : χλωριώδες νάτριο (ισχυρά οξειδωτικά) Αλογονικά άλατα (ανιόντα ΧΟ 3 ) (Χ F) : ΗClO 3 : χλωρικό οξύ (σχετικά ασταθές) ΗBrO 3 : βρωμικό οξύ (σχετικά ασταθές) ΚClO 3 : χλωρικό κάλιο NaBrO 3 : βρωμικό νάτριο ΗΙO 3 : ιωδικό οξύ (σταθερό) ΚΙO 3 : ιωδικό κάλιο ΚΗ(ΙΟ 3 ) 2 : όξινο ιωδικό κάλιο Γενική και Ανόργανη Χημεία 2015-16 16
Υπεραλογονικά άλατα (ανιόντα ΧΟ 4 ) (Χ F) ΗClO 4 : υπερχλωρικό οξύ (σταθερό, ισχυρό οξειδωτικό σε υψηλές θερμοκρασίες) ΚClO 4 : υπερχλωρικό κάλιο NaBrO 4 : υπερβρωμικό νάτριο ΚΙO 4 : υπεριωδικό κάλιο (σταθερό, ήπιο οξειδωτικό και σε χαμηλές θερμοκρασίες) Γενική και Ανόργανη Χημεία 2015-16 17
Άλατα με ιόντα που περιέχουν θείο Θειούχα άλατα (ανιόντα S 2 ) : H 2 S : υδρόθειο Na 2 S : θειούχο νάτριο Ca(HS) 2 : όξινο θειούχο ασβέστιο Θειώδη άλατα (ανιόντα SΟ 2 3 ) : H 2 SO 3 : θειώδες οξύ Na 2 SO 3 : θειώδες νάτριο ΚΗSO 3 : όξινο θειώδες κάλιο Γενική και Ανόργανη Χημεία 2015-16 18
Θειοθειικά άλατα (ανιόντα S 2 Ο 3 2 ) H 2 S 2 O 3 : θειοθειικό οξύ (ασταθές, διασπάται αμέσως σε H2SO3 και S) Na 2 S 2 O 3 : θειοθειικό νάτριο (σταθερό, εμφανιστής φωτογραφικών φιλμ, χρησιμοποιείται στην ιωδιομετρία) Γενική και Ανόργανη Χημεία 2015-16 19
Θειικά άλατα (ανιόντα SΟ 4 2 ) H 2 SO 4 : θειικό οξύ Νa 2 SO 4 : θειικό νάτριο PbSO 4 : θειικός μόλυβδος ΚΗSO 4 : όξινο θειικό κάλιο ΝΗ 4 ΗSO 4 : όξινο θειικό αμμώνιο FeSO 4 : θειικός σίδηρος (ΙΙ) Fe2(SO 4 )3 : θειικός σίδηρος (ΙΙΙ) Γενική και Ανόργανη Χημεία 2015-16 20
Άλλα ανιόντα (λιγότερο συνηθισμένα) με θείο : Διθειονώδη ή υδροθειώδη άλατα (ανιόντα S 2 O 4 2 ) Na 2 S 2 O 4 : διθειονώδες ή υδροθειώδες νάτριο (ισχυρό αναγωγικό) Υπερθειικά άλατα (ανιόντα S 2 Ο 8 2 ) : H 2 S 2 O 8 : υπερθειικό οξύ (ασταθές, διασπάται αμέσως σε H 2 SO 4 και Ο 2 ) (NΗ 4 ) 2 S 2 O 8 : υπερθειικό αμμώνιο (ισχυρό οξειδωτικό μέσο) Θειονικά άλατα (ανιόντα S x O 6 2 x = 2,3 6) Na 2 S 2 O 6 : διθειονικό νάτριο K 2 S 4 O 6 : τετραθειονικό κάλιο Γενική και Ανόργανη Χημεία 2015-16 21
Γενική και Ανόργανη Χημεία 2015-16 22
Γενικός κανόνας Η κατάληξη ουχο δηλώνει την απουσία οξυγόνου στο ανιόν και το μικρότερο δυνατό αριθμό οξείδωσης (α.ο.) του ατόμου που συνιστά το ανιόν. Παραδείγματα : βρωμιούχο νάτριο : NaBr (α.ο. Br = 1) θειούχο κάλιο : K 2 S (α.ο. S = 2) θειούχος σίδηρος (ΙΙ) : FeS (α.ο. S = 2) Η κατάληξη ωδες δηλώνει πάντα α.ο. κεντρικού ατόμου μικρότερο από τον α.ο. του κεντρικού ατόμου σε άλατα με την κατάληξη -ικο Παραδείγματα : θειώδες νάτριο : (Na 2 SO 3, α.ο. S = 4) θειικό νάτριο : (Na 2 SO 4, α.ο. S = 6) νιτρώδες νάτριο : (NaΝΟ 2, α.ο. Ν = 3) νιτρικό νάτριο : (NaΝΟ 3, α.ο. Ν = 5) αρσενικώδες οξύ : (Η 3 AsO 3, α.ο. Ν = 3) αρσενικικό οξύ : (Η 3 AsO 4, α.ο. Ν = 5) Επομένως : -ουχο -ωδες -ικο αύξηση αριθμού οξείδωσης Γενική και Ανόργανη Χημεία 2015-16 23
Άλατα με ιόντα που περιέχουν φωσφόρο Υποφωσφορώδη ή φωσφινικά (ανιόντα Η 2 PO 2 ) H 3 PO 2 : υποφωσφορώδες (ή φωσφινικό) οξύ (μονοπρωτικό οξύ, δηλ. ένα μόνο Η ιοντίζεται, ισχυρότατο αναγωγικό) NaH 2 PO 2 : υποφωσφορώδες νάτριο (όχι δισόξινο υποφωσφορώδες νάτριο) Φωσφορώδη ή φωσφονικά (ανιόντα ΗPO 3 2 ) H 3 PO 3 : φωσφορώδες (ή φωσφονικό) οξύ (διπρωτικό οξύ, δηλ. δύο μόνο Η ιοντίζονται, ισχυρό αναγωγικό) Na 2 HPO 3 : φωσφορώδες νάτριο (όχι όξινο φωσφορώδες νάτριο) Γενική και Ανόργανη Χημεία 2015-16 24
Φωσφορικά (ανιόντα PO 4 3 ) H 3 PO 4 : φωσφορικό οξύ (ή ορθο-φωσφορικό οξύ) (τριπρωτικό οξύ, δηλ. και τα τρία Η ιοντίζονται, μετρίως ισχυρό οξύ) Na 3 PO 4 : φωσφορικό νάτριο (ή φωσφορικό τρινάτριο) Κ 2 HPO 4 : μονόξινο φωσφορικό κάλιο (ή φωσφορικό δικάλιο) NaH 2 PO 4 : δισόξινο φωσφορικό νάτριο (ή φωσφορικό μονονάτριο) MgNH 4 PO 4 : εναμμώνιο φωσφορικό μαγνήσιο (μικτό άλας) (ΝΗ 4 ) 2 ΗPO 4 : μονόξινο φωσφορικό αμμώνιο ή φωσφορικό διαμμώνιο Mg(H 2 PO 4 ) 2 : δισόξινο φωσφορικό μαγνήσιο Ca 3 (PO 4 ) 2 : φωσφορικό ασβέστιο AlPO 4 : φωσφορικό αργίλιο Γενική και Ανόργανη Χημεία 2015-16 25
Γενική και Ανόργανη Χημεία 2015-16 26