Węgiel – jako podstawowy składnik przyrody ożywionej – występuje zarówno w stanie wolnym (grafit, diament, węgle kopalne), jaki w związkach chemicznych (np. CO 2 , węglany, gaz ziemny, ropa naftowa). Konfiguracja elektronowa atomu węgla: 1s 2 2s 2 2p 2 . Stopnie utlenienia węgla w związkach: II, IV, –IV. Znane są trzy odmiany alotropowe węgla: diament, grafit oraz fulereny. Diament i grafit posiadają budowę krystaliczną, a fulereny cząsteczkową. Diament Grafit...
reakcja halogenków alkilowych (X = Cl, Br, I) z mocnymi zasadami w środowisku wodnym redukcja aldehydów lub ketonów w obecności katalizatora(np. Ni, Pd): uwodnienie alkenów (addycja wody) w obecności kwasów: addycja wody zachodzi zgodnie z regułą Markownikowa Znaną od dawna metodą otrzymywania alkoholu etylowego jest fermentacja alkoholowa cukru, którą sumarycznie można przedstawić równaniem:
To związki chemiczne, w skład których wchodzi grupa wodorotlenowa OH lub jon wodorotlenkowy OH – . Podział wodorotlenków: zasadowe amfoteryczne czyli te, które reagują z kwasami, a nie reagują z zasadami, np. wodorotlenki metali 1, 2 grupy bez berylu oraz niektóre wodorotlenki metali bloku d czyli te, które reagują zarówno z kwasami, jak i zasadami (praktycznie nierozpuszczalne w wodzie), np. Be(OH) 2 , Al(OH) 3 , Ga(OH) 3 , In(OH) 3 , Cr(OH) 3...
Alkeny to węglowodory łańcuchowe, w cząsteczkach których występuje jedno wiązanie podwójne między atomami węgla, których walencyjne orbitale atomowe są w stanie hybrydyzacji sp 2 . Te dwa atomy węgla oraz cztery atomy bezpośrednio związane z nimi leżą w jednej płaszczyźnie. Długość wiązania podwójnego jest krótsza od długości wiązania pojedynczego i wynosi 134 pm, ale energia wiązania jest większa i wynosi 682 kJ/mol. Pamiętając, że na wiązanie podwójne składa się jedno wiązanie mocne...
Wzór sumaryczny określa skład jakościowy i ilościowy związku. Wzór strukturalny (wzór kreskowy) określa skład jakościowy i ilościowy oraz sposób powiązania poszczególnych atomów w danej cząsteczce (kreska obrazuje wiązanie chemiczne). Wzór rzeczywisty związku podaje rzeczywisty stosunek atomów danego rodzaju w związku. Jest n-krotnością wzoru empirycznego, gdzie n jest określone stosunkiem rzeczywistej masy molowej związku do masy związku określonego wzorem empirycznym....
Metal zanurzony do roztworu swoich jonów: przekazuje jony do roztworu ładując się na powierzchni ujemnie(przy małym stężeniu elektrolitu): Me → M en+ + n e− przyjmuje na swoją powierzchnię jony z roztworu ładując się dodatnio (zachodzi przy dużym stężeniu elektrolitu lub gdy metal wykazuje małą aktywność chemiczną – metal szlachetny): M en+ + n e− → Me Metal zanurzony do roztworu swoich jonów nosi nazwę elektrody metalicznej (półogniwa). Na granicy metal–roztwór tworzy się...
Cząsteczki alkanów zbudowane są z atomów węgla, których orbitale walencyjne są w stanie hybrydyzacji sp 3 . Atomy węgla połączone są ze sobą wyłącznie wiązaniami pojedynczymi σ. Długość wiązania pojedynczego węgiel-węgiel wynosi 154 pm, a energia wiązania 368 kJ/mol. Cząsteczki alkanów nie są płaskie, a możliwość obrotu atomów lub grup atomów połączonych z sąsiednimi atomami węgla wokół wiązania σ powoduje, że istnieją różnorodne orientacje w przestrzeni określane mianem konformacji...
Zaznaczony kursywą układ atomów nosi nazwę wiązania peptydowego . Układ ten jest płaski, sztywny i zawsze występuje w formie trans. Zgodnie z ogólnie przyjętą umową, wzory strukturalne peptydów przedstawia się umieszczając wzór aminokwasu z wolną grupą aminową po lewej stronie (aminokwas N – końcowy), a wzór aminokwasu z wolną grupą karboksylową na końcu szeregu, po prawej stronie (aminokwas C – końcowy). Ustalając nazwy peptydów, temu aminokwasowi, który angażuje swoją grupę...
Zachowanie się elektrolitów w roztworach wodnych opisuje teoria Arrheniusa, w myśl której elektrolity pod wpływem wody ulegają dysocjacji elektrolitycznej , czyli samorzutnemu rozpadowi na jony. Moc elektrolitów zależy od ich stopnia zdysocjowania w roztworze. Stopień dysocjacji określa liczbę cząsteczek zdysocjowanych w stosunku do całkowitej liczby cząsteczek elektrolitu (liczby cząsteczek wprowadzonych do roztworu). Stopień dysocjacji określa,jaka część elektrolitu uległa...
Są to reakcje chemiczne, podczas których następuje zmiana stopni utlenienia atomów w wyniku wymiany elektronów. Wymiana elektronów zachodzi pomiędzy reduktorem, który oddaje elektrony i utleniaczem pobierającym elektrony: Mg 0 – 2 e – → Mg II proces utleniania 2 Cl 0 + 2 e – → 2 Cl –I proces redukcji Reakcje te nie mogą przebiegać niezależnie, gdyż elektrony oddane przez atomy magnezu w reakcji utleniania są pobrane przez atomy chloru w...
Srebro to miękki, kowalny metal o charakterystycznym połysku. Wśród pierwiastków zaliczany jest do najlepszych przewodników ciepła i elektryczności. Konfiguracja elektronowa atomu srebra: [Kr] 5s 1 4d 10 W związkach srebro występuje głównie na I stopniu utlenienia. Konfiguracja kationu srebra jest następująca: Ag+ : [Kr] 4d 10 Srebro nie reaguje z tlenem atmosferycznym. Czarny nalot pokrywający z czasem przedmioty srebrne to siarczek srebra(I) – obecne w powietrzu śladowe...
liofilowe (cząstki fazy rozproszonej wykazują duże powinowactwo do ośrodka dyspersyjnego, czyli rozpuszczalnika) liofobowe (cząstki fazy rozproszonej nie wykazują powinowactwa do ośrodka dyspersyjnego, czyli rozpuszczalnika) fazą rozpraszającą jest woda hydrofilowe hydrofobowe z reguły są odwracalne z reguły nieodwracalne najczęściej są to roztwory wodne substancji wielkocząsteczkowych (białka,skrobi, żelatyny, gumy arabskiej) tworzą...
Chlorki kwasowe to pochodne kwasów karboksylowych, w których grupę –OH w grupie funkcyjnej zastąpiono atomem chloru –Cl. Metody otrzymywania: Chlorki kwasowe powstają w reakcji kwasu karboksylowego z PCl 3 , PCl 5 lub SOCl 2 , np. Chlorki kwasowe należą do najbardziej reaktywnych pochodnych kwasów karboksylowych, o których mowa w tym rozdziale. Aromatyczne chlorki kwasowe należą do mniej reaktywnych niż alifatyczne. W wyniku hydrolizy chlorków kwasowych powstaje odpowiedni kwas...
To związki, które w stanie stałym zbudowane są z kationów metali (wyjątek – jon NH 4 + ) i anionów reszt kwasowych. Sole można podzielić na: obojętne wodorosole hydroksosole Al 2 (SO 4 ) 3 siarczan(VI) glinu NaHSO 4 wodorosiarczan(VI) sodu Mg(OH)Cl chlorek wodorotlenek magnezu MgSO 3 siarczan(IV) magnezu KH 2 PO 4 diwodorofosforan(V) potasu [Al(OH) 2 ] 2 SO 4 siarczan(VI) wodorotlenek glinu KCl chlorek potasu Ca(HCO 3 )...
reakcja Würtza , czyli działanie metalicznym sodem (lub litem, cynkiem, magnezem) na halogenki alkilowe: jeżeli substratami są różne halogenki alkilowe to powstaje mieszanina produktów. Jeżeli substratem jest określony halogenek alkilu to powstaje jeden alkan posiadający zawsze parzystą liczbę atomów węgla w cząsteczce. katalityczne uwodornienie alkenów lub alkinów:
Izomeria – zjawisko występowania dwóch lub więcej związków o jednakowym wzorze sumarycznym, ale o różnej budowie (strukturze) oraz odmiennych właściwościach fizyko-chemicznych. Związki takie nazywamy izomerami. Istnieją dwa główne rodzaje izomerii: IZOMERIA konstytucyjna (strukturalna) stereoizomeria (przestrzenna) izomery różnią się kolejnością i sposobem powiązania atomów w cząsteczce stereoizomery różnią się rozmieszczeniem atomów w przestrzeni przy...
Monosacharydy to zazwyczaj ciała stałe o słodkim smaku. Rozpuszczają się w wodzie. Roztwory wodne mają odczyn obojętny. Monosacharydy posiadają właściwości redukujące. Zarówno aldozy jak i ketozy dają pozytywny wynik w próbie Trommera, Tollensa czy Fehlinga. Próba Fehlinga polega na utlenianiu cukru odczynnikiem Fehlinga, czyli kompleksem jonów Cu 2+ z sodowo-potasową solą kwasu winowego. W warunkach określonych tymi próbami (środowisko zasadowe) ketozy ulegają enolizacji tworząc...
Prawo stałości składu związku chemicznego (stosunków stałych): pierwiastki tworząc dany związek chemiczny łączą się w stałych stosunkach wagowych, co oznacza, że skład chemiczny danego związku jest stały i ściśle określony. Prawo Avogadra : w danych objętościach różnych gazów, w tych samych warunkach ciśnienia i temperatury, znajduje się jednakowa liczba cząsteczek. Prawo zachowania masy : w układzie zamkniętym łączna masa substratów danej reakcji chemicznej jest równa łącznej...
Siarka jest niemetalem występującym w przyrodzie w stanie wolnym (siarka rodzima), jaki w postaci różnych związków chemicznych (minerały: ZnS – blenda cynkowa, PbS – galena, FeS 2 – piryt, CaSO 4 – anhydryt). Konfiguracja elektronowa atomu siarki: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 . Stopnie utlenienia siarki w związkach: –II, IV, VI. Siarka jest kruchą substancją krystaliczną o żółtej barwie. Siarka w temperaturze pokojowej występuje w dwóch odmianach alotropowych: siarka rombowa i...
Naftalen W przypadku monopochodnej naftalenu stosujemy oznaczenia αlub β pamiętając, że każda pozycja α jest oznaczona jako 1, a pozycja β jako 2. W przypadku dwóch lub więcej podstawników ich pozycję należy określić stosując numerację atomów węgla 1-8.Korzystając z reguły Hückla stwierdza się, że w cząsteczce naftalenu jest 10 zdelokalizowanych elektronów π. Jako związek aromatyczny ulega np. nitrowaniu. W cząsteczce naftalenu – w przeciwieństwie do benzenu – atomy wodoru nie...
Alkohole to związki zawierające grupę funkcyjną –OH związaną z tetraedrycznym atomem węgla. Grupa –OH nosi nazwę grupy hydroksylowej . R-OH to ogólny wzór alifatycznych alkoholi monohydroksylowych. Istnieją różnorodne sposoby klasyfikacji alkoholi, np. w zależności od tego, czy grupa –OH związana jest z pierwszorzędowym, drugorzędowym, czy trzeciorzędowym atomem węgla wyróżniamy alkohole I-rzędowe, II-rzędowe i odpowiednio III-rzędowe, np. Rzędowość alkoholi wpływa znacząco na...
Aby węglowodór został zaliczony do aromatycznych, jego cząsteczka musi: mieć budowę cykliczną, być płaska (orbitale walencyjne atomów węgla tworzących pierścień są w stanie hybrydyzacji sp 2 ) posiadać chmurę elektronową zawierającą (4n+2) elektronów zdelokalizowanych ( reguła Hückla ), gdzie: n– liczba pierścieni w cząsteczce. Benzen i jego homologi zaliczamy do węglowodorów aromatycznych. Benzen to węglowodór o wzorze sumarycznym C 6 H 6 . Charakterystyczną...
Niezależnie od tego, czy reakcja chemiczna przebiega od stanu początkowego do stanu końcowego bezpośrednio czy przez reakcje pośrednie, całkowity efekt cieplny reakcji jest w obu przypadkach taki sam. Założono, że wszystkie procesy muszą zachodzić w ustalonych warunkach izotermiczno-izobarycznych lub izotermiczno-izochorycznych. Efekty cieplne reakcji można obliczyć korzystając z prawa Lavoisiera-Laplace’a oraz prawa Hessa. Prawa te wykorzystuje się do wyznaczenia nieznanych efektów...
Alkiny to węglowodory łańcuchowe, w których cząsteczkach występuje jedno wiązanie potrójne między atomami węgla: –C≡C–. Atomy węgla połączone wiązaniem potrójnym posiadają walencyjne orbitale atomowe w stanie hybrydyzacji sp. Długość wiązania potrójnego jest krótsza od długości wiązania podwójnego i wynosi 120 pm, ale energia wiązania jest większa– 829 kJ/mol. Alkiny tworzą szereg homologiczny o wzorze C n H 2n-2 . W szeregu homologicznym łańcuchowych alkinów ze wzrostem liczby atomów...
Azot jest pierwiastkiem, który w stanie wolnym stanowi główny składnik atmosfery ziemskiej, a w formie związanej występuje w postaci licznych minerałów (np. NaNO 3 – saletra chilijska,KNO 3 – saletra indyjska). Występuje też w organizmach żywych, będąc głównym składnikiem białka zwierzęcego i roślinnego. Konfiguracja elektronowa atomu azotu: 1s 2 2s 2 2p 3 . Stopnie utlenienia azotu w związkach: –III, I, II, III, IV, V. Otrzymywanie: na skalę przemysłową – frakcjonowana...
Zestawienie standardowych potencjałów elektrod metalicznych, uporządkowanych według rosnących wartości E o , tworzy tzw. szereg napięciowy metali: ujemna wartość potencjału w szeregu wskazuje, że metal ma większą zdolność do utraty elektronów niż wodór (większa zdolność metalu do utleniania się) – metal jest silniejszym reduktorem, najbardziej aktywne metale znajdują się na początku szeregu napięciowego, najmniej aktywne są na końcu (metale szlachetne), metal bardziej aktywny...
Hybrydyzacja to zabieg matematyczny polegający na kombinacji liniowej walencyjnych orbitali atomowych tego samego atomu. Uzyskane nowe orbitale atomowe, o tym samym kształcie konturu i energii (co odróżnia je od orbitali, z których powstały), noszą nazwę orbitali zhybrydyzowanych (hybryd). Typ hybrydyzacji określa, które walencyjne orbitale atomowe zostały poddane matematycznemu przekształceniu, a jednocześnie wyznacza rozmieszczenie przestrzenne powstałych hybryd. Hybrydy w przestrzeni...
Jest szczególnym przypadkiem wiązania kowalencyjnego. Wiązanie to nazywane jest wiązaniem donorowo-akceptorowym, gdyż tworząca je para elektronowa pochodzi od jednego z atomów zwanego donorem, a atom ją przyjmujący zwany jest akceptorem. Wiązanie to ilustruje się strzałką skierowaną od donora do akceptora: H + + : NH 3 → [ H ← : NH 3 ] + W jonie amonowym NH 4+ występują trzy wiązania atomowe spolaryzowane oraz jedno koordynacyjne.
działanie kwasem siarkowym(VI) na metanian sodu w celu otrzymania kwasu metanowego katalityczne utlenianie etanalu do kwasu etanowego fermentacja octowa, którą sumarycznie można zapisać utlenianie metylobenzenu i etylobenzenu manganianem(VII) potasu w odpowiednim środowisku prowadzi do otrzymania kwasu benzoesowego, co przedstawiono schematycznie poniżej: Analizując budowę cząsteczki kwasu metanowego można wyciągnąć wniosek, że kwas ten posiada właściwości...
Substancje chemiczne pod wpływem różnorodnych czynników ulegają przemianom fizycznym lub chemicznym. W przemianie fizycznej zmieniają się tylko właściwości fizyczne substancji (stan skupienia, kształt, objętość, gęstość). Podczas przemiany chemicznej powstają nowe substancje, o odmiennych właściwościach fizycznych i chemicznych. Przemiana chemiczna określana jest jako reakcja chemiczna. Zapisem reakcji chemicznej jest jej równanie, w którym pojawiają się po lewej stronie substraty...
Są to związki, w cząsteczkach których występuje jako grupa funkcyjna grupa karboksylowa –COOH. Grupa ta składa się z grupy karbonylowej oraz hydroksylowej. Ogólny wzór kwasu monokarboksylowego: R — COOH, gdzie: R – atom wodoru lub dowolna grupa alkilowa lub arylowa. Biorąc pod uwagę liczbę grup karboksylowych oraz rodzaj reszty węglowodorowej kwasy można podzielić na: nasycone monokarboksylowe: nienasycone monokarboksylowe: cykloalifatyczne monokarboksylowe...
Zastępując grupę hydroksylową –OH w grupie karboksylowej inną grupą, np. –OR, –NH 2 , –Cl, –OCOR, otrzymujemy nowe związki – odpowiednio estry, amidy, chlorki i bezwodniki kwasowe. Związki te można określić jako pochodne kwasów w grupie funkcyjnej. Ich charakterystyczną cechą jest zdolność do hydrolizy, w wyniku której otrzymuje się określony kwas. Analizując poniższy wzór łatwo zauważyć, że wszystkie te związki zawierają grupę acylową : W zależności od rodzaju kwasu przyjmuje ona...
Izomery łańcuchowe (różnice w budowie szkieletu węglowego) Izomery łańcuchowo-pierścieniowe Izomery pierścieniowe Izomery położenia wiązania podwójnego Izomery podstawienia Metamery (alkohol – eter) Metamery (aldehyd – keton) Metamery (kwas – ester) metamery (nitrozwiązek – aminokwas) Tautomery keto-enolowe(istnieją w...
Są to substancje o dużej masie cząsteczkowej składające się wyłącznie lub w większości z reszt aminokwasowych (ponad 100). Istnieją różne sposoby klasyfikacji białek. Oto jeden z nich: Wodne roztwory białek (głównie globularnych) są typowymi hydrofilowymi koloidami (hydratacja cząsteczkami wody). Wykazują efekt Tyndalla, nie przenikają przez błony półprzepuszczalne, podlegają koagulacji i peptyzacji.
Eten można utlenić do etan-1,2-diolu stosując manganian(VII) potasu – reakcję przedstawiono ogólnym schematem: otrzymywanie glicerolu z propenu przebiega według schematu:
Tlen należy do najbardziej rozpowszechnionych pierwiastków na Ziemi. Występuje w stanie wolnym w powietrzu, a w stanie związanym– w hydrosferze, licznych minerałach i organizmach żywych. Konfiguracja elektronowa atomu tlenu: 1s 2 2s 2 2p 4 . Stopnie utlenienia tlenu w związkach: –II, –I, –1/2, II. Tlen jest bezwonnym, bezbarwnym gazem, bardzo słabo rozpuszczalnym w wodzie, podtrzymującym palenie. Należy do bardzo reaktywnych pierwiastków – reaguje bezpośrednio prawie ze...
odwodornienie alkanów i alkenów w obecności katalizatora podczas ogrzewania:
Jeżeli –X jest grupą –OH, to pochodne należą do grupy hydroksykwasów. Hydroksykwasy zawierają w cząsteczce dwie grupy funkcyjne: grupę hydroksylową i grupę karboksylową, np. Hydroksykwasy są cieczami lub ciałami stałymi, w wodzie rozpuszczają się lepiej niż w rozpuszczalnikach organicznych. Posiadają wyższe temperatury wrzenia i topnienia od analogicznych kwasów karboksylowych. Ponieważ hydroksykwasy zawierają 2 grupy funkcyjne, uczestniczą w typowych dla tych grup reakcjach. Każda z...
Tworzenie orbitali cząsteczkowych – zgodnie z teorią orbitali cząsteczkowych (molekularnych) – polega na przedstawianiu ich w postaci liniowej kombinacji walencyjnych orbitali atomowych różnych atomów. Orbitale atomowe podlegające kombinacji muszą spełniać następujące warunki: mieć porównywalną energię, wykazywać jednakową symetrię w stosunku do osi łączącej jądra atomowe (oś cząsteczki jest osią symetrii) i nakładać się w możliwie dużym stopniu. Orbitale cząsteczkowe dzielimy na:...
Istotą wiązania jonowego jest elektrostatyczne oddziaływanie między przeciwnie naładowanymi jonami, powstającymi wskutek przeniesienia elektronu (elektronów) z atomu pierwiastka mniej elektroujemnego do atomu pierwiastka znacznie bardziej elektroujemnego. Wiązanie jonowe występuje w wielu tlenkach, wodorkach, wodorotlenkach i solach metali aktywnych. Związki te są ciałami stałymi, krystalicznymi, w większości dobrze rozpuszczalnymi w wodzie. Posiadają wysokie temperatury topnienia.
ΔH 0 sp – entalpia reakcji całkowitego spalania 1 mola związku chemicznego, przebiegająca w warunkach standardowych. Produktami reakcji są gazowy CO 2 , ciekła H 2 O i ewentualnie SO 2 lub substancje proste (np. N 2 , Cl 2 ).
Jest co najmniej dwuskładnikowym układem złożonym z fazy dyspersyjnej (rozpraszającej) i z fazy zdyspergowanej (rozproszonej). Biorąc pod uwagę średnicę cząstek fazy rozproszonej, układy dyspersyjne dzielimy na: roztwory właściwe (rzeczywiste) średnica cząsteczek fazy rozproszonej: mniejsza od 1 nm charakterystyka: układ homogeniczny (jednofazowy) wieloskładnikowy o rozdrobnieniu molekularnym – optycznie jednorodny układy koloidalne średnica cząsteczek fazy rozproszonej: 1 – 100...
Elektroda metaliczna należy do elektrod I rodzaju, które ogólnie można scharakteryzować następująco: metaliczne : blaszka metalowa w roztworze zawierającym jony tego metalu gazowe : metal szlachetny (np. platyna) zanurzony do roztworu nasyconego gazem, zawierającego jony tego samego pierwiastka,np. utleniająco-redukujące : metal szlachetny (np. platyna) zanurzony w roztworze zawierającym jony na różnych stopniach utlenienia, np. Przenośnikiem elektronów jest blaszka...
Właściwości pierwiastków uporządkowanych według wzrastającej liczby atomowej zmieniają się okresowo. Prawu okresowości podlegają: promienie atomowe elektroujemność powinowactwo elektronowe energia jonizacji właściwości chemiczne charakter chemiczny Dla pierwiastków bloku s i p zmiany te kształtują się następująco: GRUPA OKRES Ze wzrostem liczby atomowej w grupie: Ze wzrostem liczby atomowej w okresie: promień atomowy...
Do pierwiastków bloku s należą litowce (konfiguracja powłoki walencyjnej ns 1 ), berylowce (konfiguracja powłoki walencyjnej ns 2 ), jak i wodór oraz hel.
Glicerol reaguje z kwasem azotowym(V) tworząc nieorganiczny ester triazotan(V) glicerolu. Związek ten popularnie nazywa się nitrogliceryną. Alkohole polihydroksylowe również reagują z metalami aktywnymi, np. glicerol tworzy w tych warunkach propan-1,2,3-triolan sodu: i dodatkowo z wodorotlenkiem miedzi(II) (reakcja przebiega w temperaturze pokojowej) tworząc lazurowo-niebieski kompleks. Reakcja ta służy do wykrywania związków posiadających w cząsteczce co najmniej dwie grupy –OH...
katalityczne utlenianie odpowiednich węglowodorów, np. utlenianie aldehydów bądź ketonów, np. utlenianie I-rzędowych alkoholi w obecności silnego utleniacza,np. K 2 Cr 2 O 7 w reakcji tlenku węgla(II) z węglowodorami nienasyconymi (dla niższych kwasów), np.
Do bloku p zaliczamy pierwiastki z grup: 13 – borowce (konfiguracja elektronów walencyjnych ns 2 np 1 ) 14 – węglowce (konfiguracja elektronów walencyjnych ns 2 np 2 ) 15 – azotowce (konfiguracja elektronów walencyjnych ns 2 np 3 ) 16 – tlenowce (konfiguracja elektronów walencyjnych ns 2 np 4 ) 17 – fluorowce (konfiguracja elektronów walencyjnych ns 2 np 5 ) 18 – helowce (konfiguracja elektronów walencyjnych ns 2 np 6 )