Chemia
Mol
Mol to jednostka liczności materii – zawiera N A elementów materii. N A to liczba Avogadra wynosząca 6,02 · 1023 elementów. Liczba elementów (indywiduów chemicznych) zawarta w n molach substancji: n · N A Masa 1 mola substancji, czyli 6,02 · 1023 atomów lub cząsteczek, to masa molowa substancji. Symbolem masy molowej jest M, a jednostką g/mol . Masa 1 mola atomów substancji wyrażona w gramach (masa molowa) jest liczbowo równa masie atomowej wyrażonej w atomowych...
Właściwości fizyczne i chemiczne substancji chemicznych
Żyjemy w świecie różnorodnych substancji chemicznych. Każda z nich charakteryzuje się ściśle określonymi i w danych warunkach stałymi właściwościami fizycznymi i chemicznymi. Do właściwości fizycznych należą np.: stan skupienia, barwa, przewodnictwo cieplne, przewodnictwo elektryczne, rozpuszczalność w rozpuszczalnikach polarnych lub niepolarnych i inne – charakterystyczne już tylko dla gazów, cieczy lub ciał stałych. Właściwości chemiczne substancji ujawniają się w reakcjach chemicznych...
Alkohole
Budowa atomu
Na przestrzeni wieków zmieniały się poglądy człowieka dotyczące budowy atomu i materii: Wybrane modele budowy atomu (schemat ideowy): model "ciasta z rodzynkami" ładunek dodatni skupiony jest w jądrze atomu planetarny model budowy atomu Zachowania mikrocząstek nie można opisać w oparciu o klasyczną mechanikę Newtona. Ciała mikroskopowe zachowują się zupełnie inaczej i stąd w opisie ich zachowania obowiązują zasady...
Nomenklatura
Tworząc nazwy systematyczne wodorotlenków, należy podać słowo „wodorotlenek” oraz nazwę metalu wchodzącego w skład wodorotlenku w formie dopełniacza. Kiedy metal może występować na więcej niż jednym stopniu utlenienia, należy za nazwą metalu, w nawiasie podać stopień utlenienia metalu w tym wodorotlenku. wzór nazwa NaOH wodorotlenek sodu Mg(OH) 2 wodorotlenek magnezu Al(OH) 3 wodorotlenek glinu Fe(OH) 3 wodorotlenek...
Nomenklatura
Nazwy systematyczne amidów I-rzędowych tworzymy przez dodanie do nazwy odpowiedniego węglowodoru z łącznikiem -o- końcówki -amid dla węglowodorów alifatycznych i -karboksyamid dla aromatycznych. Nazwy amidów II i III-rzędowych tworzymy z nazw amidów I-rzędowych, wymieniając w kolejności alfabetycznej grupy węglowodorowe poprzedzone symbolem „N” i/lub uwzględniając – przy jednakowych podstawnikach – ich liczbę odzwierciedloną przedrostkiem di-.
Metody otrzymywania bezwodników kwasowych
Bezwodniki kwasów dikarboksylowych można otrzymać w czasie ich ogrzewania. Reakcja przebiega szczególnie łatwo, jeżeli powstają bezwodniki zbudowane z 5- lub 6- członowego pierścienia. W podobny sposób, czyli w trakcie łagodnego ogrzewania, można otrzymać bezwodnik kwasu ftalowego : Bezwodniki kwasów monokarboksylowych (proste i mieszane) otrzymuje się też w wyniku reakcji odpowiednich chlorków kwasowych z solami sodowymi odpowiednich kwasów, np.:
Fluorowcopochodne węglowodorów
Fluorowcopochodne węglowodorów nasyconych (halogenki alkilowe), nienasyconych (halogenki alkenylowe) i aromatycznych (halogenki arylowe). Związki te można określić jako pochodne węglowodorów, w których cząsteczkach za atom lub atomy wodoru podstawiono atom lub atomy fluorowca (halogenu) X. Metody otrzymywania: halogenowanie alkanów pod wpływem światła halogenowanie węglowodorów aromatycznych w obecności katalizatora, np. addycja cząsteczki X 2 do alkenów lub alkinów:...
Do najważniejszych kwasów tłuszczowych należą:
a) kwasy nasycone: kwas palmitynowy , czyli heksadekanowy kwas stearynowy , czyli oktadekanowy b) kwasy nienasycone: kwas oleinowy , czyli oktadec-9-enowy (izomer cis ) kwas elaidynowy , czyli oktadec-9-enowy (izomer trans ) kwas wakcenowy , czyli cis -oktadec-7-enowy kwas linolenowy czyli cis,cis,cis -oktadec-9,12,15-trienowy kwas linolowy , czyli cis,cis -oktadec-9,12-dienowy
Właściwości fizyczne i chemiczne tłuszczów
Tłuszcze właściwe – jako estry – powstają w reakcji estryfikacji, np.: Tłuszcze charakteryzują się następującymi liczbami: liczba kwasowa (liczba Kottstorfera) – liczba mg KOH potrzebna do zobojętnienia wolnych kwasów tłuszczowych zawartych w 1 gramie tłuszczu, liczba jodowa – liczba gramów I 2 , która przyłącza się do kwasów tłuszczowych nienasyconych, zawartych w 100 gramach tłuszczu, liczba zmydlania – liczba miligramów KOH niezbędna do przeprowadzenia...
Metody otrzymywania tlenu
W laboratorium – poprzez termiczny rozkład różnych związków, np.: Do celów specjalnych można tlen otrzymać w wyniku elektrolizy wody. W przemyśle – dzięki frakcjonowanej destylacji skroplonego powietrza. Tlen występuje w dwóch odmianach alotropowych: O 2 – cząsteczka dwuatomowa (ditlen, tlen), O 3 – cząsteczka trójatomowa (tritlen, ozon). Ozon jest gazem o specyficznym, ostrym zapachu. Występuje głównie w górnych warstwach atmosfery, tworząc warstwę zwaną...
Wodorosole
Nazwy systematyczne wodorosoli tworzy się, podając nazwę reszty kwasowej, poprzedzonej przedrostkiem wodoro- i nazwy kationu wchodzącego w skład cząsteczki wodorosoli. Jeśli w cząsteczce znajduje się więcej niż jeden atom wodoru, np.dwa, to przedrostek wodoro- poprzedza się przedrostkiem di.
Chityna
Chityna to polisacharyd złożony z N-acetyloglukozaminy. Cząsteczki aminocukrów budujące chitynę są połączone wiązaniami α-1,4-glikozydowymi. Chityna jest cukrem występującym u zwierząt – buduje szkielety zewnętrzne u stawonogów, jest też składnikiem pancerzy skorupiaków.
Efekt cieplarniany
To zjawisko polegające na zatrzymywaniu przez substancje obecne w atmosferze części promieniowania cieplnego emitowanego przez Ziemię i odbijanego od jej powierzchni. Naturalny efekt cieplarniany wywołuje para wodna obecna w dolnej części atmosfery. Para wodna przepuszcza promieniowanie kosmiczne docierające do Ziemi i zatrzymuje część promieniowania emitowanego przez Ziemię. Dzięki temu na Ziemi możliwe są dodatnie temperatury. Istnieje także inny rodzaj efektu cieplarnianego – sztuczny,...
Nomenklatura
Nazwy wybranych alkinów zestawiono w tabeli. wzór sumaryczny nazwa wzór sumaryczny nazwa C 2 H 2 etyn C 8 H 14 oktyn C 3 H 4 propyn C 9 H 16 nonyn C 4 H 6 butyn C 10 H 18 decyn C 5 H 8 pentyn C 11 H 20 undecyn C 6 H 10 heksyn C 12 H 22 dodecyn C 7 H 12 heptyn C 15 H 28 pentadecyn Nazwy systematyczne alkinów tworzy się, zamieniając w...
Reguły Paulinga
1. Mocniejszy jest ten kwas, który ma większą wartość m (czyli ma więcej atomów tlenu niezwiązanych z atomami wodoru), np.: ponieważ dla kwasu azotowego(V) m = 2 (NO 2 (OH)), a dla kwasu fosforowego(V) m = 1 (PO(OH 3 )). wartość m przykładowe kwasy moc kwasów m = 0 HClO, HBrO bardzo słabe kwasy m = 1 HClO 2 , HNO 2 , H 3 PO 4 umiarkowanie słabe kwasy m = 2 HClO 3 , HNO 3 , H 2 SO 4 umiarkowanie mocne kwasy...
Katalizator
Jest to substancja, która wprowadzona do układu reagującego zwiększa szybkość reakcji (obniża jej energię aktywacji). Katalizator bierze udział w reakcji chemicznej, ale w ilości niezmienionej pozostaje po jej zakończeniu. Katalizatorem może być jeden ze składników jednorodnej fazy,w której zachodzi reakcja (katalizator występuje w tym samym stanie skupienia co reagenty). Tę reakcję nazywamy katalizą jednorodną ( homogeniczną ). Jeżeli katalizator stanowi odrębną fazę w układzie...
Izomeria
Węglowodór o wzorze sumarycznym C 5 H 12 może występować w trzech postaciach jako: Występowanie trzech różnych związków o wzorze sumarycznym C 5 H 12 jest przykładem zjawiska zwanego izomerią. Związki zwane izomerami różnią się budową łańcucha węglowego. Ten typ izomerii nosi nazwę izomerii łańcuchowej. Różnica w strukturze cząsteczek związków (tutaj: odmienna budowa łańcucha węglowego) powoduje różnice w ich właściwościach, co potwierdzają dane zawarte w poniższej tabeli....
Metody otrzymywania alkenów
odwodnienie , czyli eliminacja wody z alkoholu: Eliminacją nazywamy proces polegający na oderwaniu od sąsiadujących atomów węgla dwóch atomów lub grup atomów bez zastąpienia ich innymi podstawnikami, w wyniku czego rośnie krotność wiązania lub powstaje związek cykliczny. Reakcja eliminacji przebiega zgodnie z regułą Zajcewa , która mówi, że atom wodoru odrywa się od atomu węgla związanego z mniejszą liczbą atomów wodoru, czyli bardziej podstawionego. eliminacja cząsteczki...
Orbital atomowy
Jest funkcją falową położenia elektronu. Kwadrat bezwzględnej wartości tej funkcji falowej określa gęstość prawdopodobieństwa napotkania elektronu w określonym elemencie przestrzeni wokół jądra. Postać tych funkcji opisana jest zestawem trzech liczb kwantowych (głównej, orbitalnej, magnetycznej): Ψn,l,m, np. Ψ1,0,0 , Ψ2,l,0. Stan elektronu w atomie opisuje zestaw pięciu liczb kwantowych, których charakterystykę przedstawiono w poniższej tabeli. liczby kwantowe opisywany...
Kryteria podziału metali
Metale lekkie to metale, których gęstość jest mniejsza od 5 g/cm3; można zaliczyć do nich wszystkie litowce, berylowce oraz dodatkowo glin, tytan, skand i itr. Metale, których gęstość jest większa od 5 g/cm3, określane są jako ciężkie. Do tej grupy zaliczane są wszystkie pozostałe metale. Metale szlachetne to metale bardzo mało aktywne chemicznie. Do metali szlachetnych można zaliczyć np. złoto, srebro, platynę, pallad. Srebro i pallad reagują z kwasem azotowym (V), natomiast...
Właściwości chemiczne
Cynk w podwyższonej temperaturze reaguje z tlenem, tworząc amfoteryczny tlenek cynku(II): Tlenek cynku(II) to biały proszek, nierozpuszczalny w wodzie. Cynk jako metal o ujemnym potencjale standardowym roztwarza się w kwasach słabo utleniających, tworząc sole: Przebieg reakcji z kwasem silnie utleniającym, jakim jest kwas azotowy(V), można przedstawić równaniem: Cynk reaguje też ze stężonymi roztworami mocnych zasad. Cynk tworzy wodorotlenek o wzorze Zn(OH)...
Węglowodory cykliczne
Przedstawicielami węglowodorów cyklicznych są m.in. cykloalkany, cykloalkeny i cykloalkadieny. Cykloalkany to węglowodory o budowie pierścieniowej (cyklicznej). Poniżej podano uproszczone wzory wybranych cykloalkanów i ich homologów: Wśród cykloalkanów najtrwalszy jest cykloheksan, o czym decyduje brak napięcia kątowego w jego cząsteczce. Cyklopropan, cyklobutan, cyklopentan ze względu na występujące napięcie kątowe – zmniejszające się w szeregu zapisanych związków – cechuje mała...
Izotopy wodoru
Wodór występuje w przyrodzie w postaci trzech izotopów: Prot jest najlżejszym izotopem wodoru, najbardziej rozpowszechnionym w przyrodzie. Deuter występuje w naturze w śladowych ilościach, jego związki, np. D 2 O (tzw.ciężka woda) używane są w laboratoriach chemicznych i fizycznych do różnego typu badań. Tryt jest najmniej trwałym, promieniotwórczym izotopem wodoru.
Charakterystyka diamentu, grafitu i fulerenów
diament grafit fulereny przezroczysta substancja krystaliczna, bardzo twarda, co zadecydowało o jej zastosowaniu, np. doszlifowania metali, wyrobu noży do cięcia szkła;oszlifowany diament to brylant używany w jubilerstwie w kryształach diamentu każdy atom węgla jest otoczony tetraedrycznie czterema innymi atomami; atomy połączone są silnymi wiązaniami kowalencyjnymi jednakowej długości (orbitale walencyjne atomów węgla są w stanie hybrydyzacji sp 3 , wszystkie...
Nomenklatura
Przykładowe nazwy systematyczne alkenów zestawiono w poniższej tabeli. wzór sumaryczny nazwa wzór sumaryczny nazwa C 2 H 4 eten C 9 H 18 nonen C 3 H 6 propen C 10 H 20 decen C 4 H 8 buten C 11 H 22 undecen C 5 H 10 penten C 12 H 24 dodecen C 6 H 12 heksen C 15 H 30 pentadecen C 7 H 14 hepten C 20 H 40 ejkozen C 8 H 16 okten C 30...
Konfiguracja elektronowa
Jest to zapis przedstawiający przyporządkowanie elektronów atomu odpowiednim orbitalom atomowym. W stanie podstawowym (tzn. stanie o minimalnej energii) przyporządkowanie to odbywa się zgodnie z następującymi regułami: w atomach wieloelektronowych elektrony zapełniają orbitale atomowe według ich wzrastającej energii orbitalnej: 1s 2s 2p 3s 3p 4s3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f. zakaz Pauliego : w atomie wieloelektronowym dwa elektrony nie mogą znajdować się w stanach opisywanych...
Właściwości chemiczne
Chrom na powietrzu pokrywa się warstewką tlenku chromu(III) – jest to pasywacja . Wskutek obecności ochronnej warstewki tlenku, chrom nie reaguje z wodą,mimo że jest metalem o ujemnym potencjale elektrochemicznym. W reakcji z kwasem solnym i rozcieńczonym siarkowym(VI) tworzy – obok wydzielonego wodoru– związki na II stopniu utlenienia (warunki beztlenowe) lub III stopniu utlenienia (warunki tlenowe): Chrom pod wpływem stężonego kwasu azotowego(V) i siarkowego(VI) ulega pasywacji....
Efekty cieplne reakcji
Każdej przemianie chemicznej towarzyszy określony efekt cieplny. Efekt cieplny można określić jako ilość energii wymienionej w postaci ciepła między układem a otoczeniem. W przemianie izochorycznej (tzn. zachodzącej w stałej objętości) i przemianie izobarycznej (tzn. zachodzącej pod stałym ciśnieniem) efekt cieplny jest równy zmianie funkcji stanu (odpowiednio energii wewnętrznej reakcji i entalpii reakcji). Efekt cieplny jest więc niezależny od „drogi” przemiany, a jedynie od parametrów...
Równania reakcji chemicznych
Pełna interpretacja zapisu reakcji chemicznej została opisana w poniższej tabeli: N 2 + 3 H 2 = 2 NH 3 1 mol cząsteczek N 2 3 mole cząsteczek H 2 2 mole cząsteczek NH 3 6,02 · 10 23 cząsteczek N 2 3 · 6,02 · 10 23 cząsteczek H 2 2 · 6,02 · 10 23 cząsteczek NH 3 2 · 14 g = 28 g 3 · 2 · 1 g = 6 g 2 · (14 g+ 3 · 1 g) = 34 g 34 g (masa substratów) 34 g (masa produktu) stosunek molowy substratów...
Monosacharydy
Do aldoz zawierających 5 atomów węgla w cząsteczce zalicza się np. D-rybozę i 2-deoksy-D-rybozę: Do aldoz zawierających 6 atomów węgla w cząsteczce zalicza się np. mannozę, glukozę i galaktozę: Analizując wzory niektórych monosacharydów można zauważyć, że np. D-glukozai D-mannoza, D-glukoza i D-galaktoza różnią się konfiguracją (położeniem) podstawników tylko przy jednym asymetrycznym atomie węgla. Taką szczególną parędiastereoizomerów nazywa się epimerami . Przykładem...
Nomenklatura
Tworząc nazwy alkoholi, należy pamiętać o następujących regułach: numerację atomów węgla w łańcuchu węglowym należy prowadzić tak, aby grupa–OH znalazła się w głównym łańcuchu przy atomie o najmniejszym wskaźniku liczbowym, czyli pozycja grupy funkcyjnej wyznacza początek łańcucha, nazywając alkohole podaje się: nazwę węglowodoru stanowiącego łańcuch główny, poprzedzoną nazwami podstawników (wymienionych w kolejności alfabetycznej) wraz z lokantami, łącznik -,...
Metody otrzymywania kwasów
a) w reakcji tlenków kwasowych z wodą, np.: b) w reakcji soli z mocnym kwasem, np.: c) w reakcji bezpośredniej syntezy z pierwiastków (dla kwasów beztlenowych), np.:
Aldehydy i ketony
Sole obojętne
Nazwy systematyczne soli obojętnych tworzy się poprzez podanie nazwy anionu i kationu wchodzącego w skład cząsteczki soli. Najpierw podaje się nazwę anionu. Jeśli anion pochodzi od kwasu tlenowego, to nazwa reszty kwasowej wchodzącej w skład soli ma końcówkę -an. Jeżeli anion pochodzi od kwasu beztlenowego, nazwa reszty kwasowej ma końcówkę -ek. Drugi człon nazwy soli to nazwa kationu metalu wraz z podanym stopniem utlenienia, jeśli metal może występować na kilku różnych stopniach...
Tlen
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...
Cykloalkany
To węglowodory o budowie pierścieniowej (cyklicznej). Poniżej podano uproszczone wzory wybranych cykloalkanów i ich homologów: Wśród cykloalkanów najtrwalszy jest cykloheksan, o czym decyduje brak napięcia kątowego w jego cząsteczce. Cyklopropan i cyklobutan, ze względu na występujące napięcie kątowe – zmniejszające się w szeregu zapisanych związków – cechuje mała trwałość pierścienia. Cząsteczki te, zwłaszcza cyklopropan, są bogate w energię i łatwo następuje w nich...
Prawo okresowości:
właściwości pierwiastków uporządkowanych według wzrastającej liczby atomowej zmieniają się okresowo. Współczesne prawo okresowości pozwala stwierdzić, że podobne właściwości mają pierwiastki, których liczby atomowe różnią się o 2, 8, 16 lub 32. Prawu okresowości podlegają: promienie atomowe, elektroujemność, powinowactwo elektronowe, energia jonizacji, właściwości chemiczne. Dla pierwiastków bloku s i p zmiany te kształtują się następująco: grupa...