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...
Węglowodany (cukry, sacharydy)
Węglowodany stanowią liczną grupę związków organicznych, które podzielić można na cukry proste (monosacharydy niehydrolizujące) oraz cukry złożone (disacharydy, oligosacharydy i polisacharydy hydrolizujące). Pod względem chemicznym monosacharydy to polihydroksyaldehydy ( aldozy ) lub polihydroksyketony ( ketozy ). Biorąc pod uwagę liczbę atomów węgla w cząsteczce, monosacharydy sątriozami (3), tetrozami (4), pentozami (5) lub heksozami (6). Do aldoz zawierających 5 atomów węgla w...
Budowa i właściwości fizyczne
Aby węglowodór został zaliczony do węglowodorów aromatycznych, jego cząsteczka musi: mieć budowę cykliczną, być płaska (orbitale walencyjne atomów węgla tworzących pierścień są w stanie hybrydyzacji sp 2 ), posiadać wiązanie zdelokalizowane (chmura elektronowa) zawierające (4n + 2) elektronów π (reguła Hückla). Benzen i jego homologi zaliczamy do węglowodorów aromatycznych. Benzen to węglowodór o wzorze sumarycznym C 6 H 6 . Poniżej przedstawiono schemat nakładania orbitali...
Aminy symetryczne
Tworząc nazwę systematyczną, należy podać nazwę grupy –R (węglowodorowej) lub–Ar (aromatycznej) poprzedzoną – w razie potrzeby – odpowiednim przedrostkiem di-, tri-, gdy w cząsteczce występują 2 lub 3 identyczne grupy, dodać literę „o” i końcówkę-amina, np.:
Aminy niesymetryczne
Najdłuższa grupa –R lub –Ar stanowi podstawę nazwy (w mianowniku). Następnie należy dodać literę „o” i końcówkę -amina. Pozostałe grupy traktuje się jako podstawniki, wymieniając ich nazwy – w kolejności alfabetycznej – poprzedzone literą „N”, np.:
Rodzaje wiązań chemicznych
Wiązanie chemiczne to oddziaływanie pomiędzy elektronami atomów (szczególnie elektronami walencyjnymi), prowadzące do powstania połączeń między atomami. Dzięki tworzeniu wiązań chemicznych możliwe jest powstawanie złożonych układów zbudowanych z wielu atomów. Przyczyną tworzenia wiązań chemicznych pomiędzy atomami jest ich dążenie do zmniejszenia energii i uzyskania trwałej konfiguracji najbliższego gazu szlachetnego: a) helu – 2 elektrony na ostatniej powłoce ⇒...
Metody otrzymywania kwasów
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.
Wiązanie wodorowe
Należy do oddziaływań międzycząsteczkowych lub wewnątrzcząsteczkowych. Wiązanie takie wytwarza się pomiędzy cząsteczkami związków zbudowanych z atomu wodoru (zgromadzony cząstkowy ładunek dodatni) połączonego z innym silnie elektroujemnym atomem pierwiastka posiadającym niewiążące pary elektronowe (zgromadzony cząstkowy ładunek ujemny). Atomy biorące udział w tworzeniu wiązania wodorowego mogą należeć do tej samej cząsteczki lub innych cząsteczek.
Zastosowanie srebra i jego związków
Srebro stosowane jest do wytwarzania wyrobów jubilerskich i monet. Związki srebra używane są do srebrzenia przedmiotów, np. luster i bombek choinkowych. Związki srebra mają także znaczenie w fotografii. Emulsja fotograficzna złożona jest z halogenków srebra, np. AgBr, zawieszonych w żelatynie. W czasie robienia zdjęcia, kiedy światło pada na kliszę fotograficzną pokrytą emulsją fotograficzną, następuje rozkład części AgBr w naświetlonych miejscach: Na kliszy powstaje obraz...
Nomenklatura
Nazwy eterów tworzy się poprzez podanie wyrazu „eter” oraz nazw podstawników połączonych z atomem tlenu (w kolejności alfabetycznej). Nazwy eterów można też tworzyć z użyciem przedrostka oksy-. Należy wybrać najdłuższy łańcuch związany z atomem tlenu (łańcuch główny) i podać jego nazwę w formie mianownika, a drugi łańcuch węglowy połączony z atomem tlenu potraktować jako podstawnik. Nazwę tego podstawnika tworzy się z nazwy węglowodoru (o tej samej liczbie atomów węgla w cząsteczce),...
Funkcje termodynamiczne. Elementy termochemii
Energia wewnętrzna U układu to całkowita energia układu, czyli suma energii kinetycznej i potencjalnej wszystkich drobin w układzie, ale i np. energia ruchów elektronów i atomów, energia oddziaływań między elektronami, między nukleonami w jądrach, między elektronami a jądrami atomów. Energia wewnętrzna U jest funkcją stanu. Funkcja stanu charakteryzuje się tym, że jej zmiany nie zależą od sposobu prowadzenia przemiany, czyli nie zależą od drogi, po której układ przeszedł od stanu...
Funkcje termodynamiczne jako funkcje stanu
Układ to fragment wszechświata poddawany obserwacji i związane z nią rozważania. Otoczenie to wszystko to, co znajduje się poza układem. Układy można podzielić na: Stan każdego układu można opisać, używając tzw. parametrów stanu. W zależności od warunków, w jakich się odbywają przemiany, można podzielić je na:
Kinetyka i statyka chemiczna
Standardowa molowa entalpia tworzenia
ΔH 0 tw – entalpia reakcji syntezy 1 mola związku chemicznego z pierwiastków w postaci trwałej w warunkach standardowych. Standardowe entalpie tworzenia pierwiastków w stanie wolnym są równe zero.
Rozróżnianie związków organicznych
Przedstawione powyżej próby jakościowe w niektórych przypadkach mogą nie dawać jednoznacznej odpowiedzi na pytanie, czy identyfikowany przez nas nieznany związek jest tym, którego szukamy. Warto zwrócić uwagę, że np. reakcji nitrowania ulega bardzo duża grupa związków różniących się znacznie od siebie budową, a warunkiem pojawienia się objawów reakcji nitrowania jest obecność w cząsteczce pierścienia aromatycznego. Podobna sytuacja występuje, kiedy próbujemy zidentyfikować związek...
Nukleotyd
Nukleotyd to produkt estryfikacji nukleozydu kwasem fosforowym(V). W D-rybozie estryfikacji mogą ulegać wolne grupy –OH przy C-2, C-3 i/lub C-5, a w D-2-deoksyrybozie przy C-3 i/lub C-5. Nazwy nukleotydów tworzy się od nazw odpowiednich nukleozydów, pamiętając, że są to estry kwasu fosforowego(V), np. adenozyno-5-monofosforan(V), urydyno-5-monofosforan(V). Do nukleotydu mogą przyłączać się następne cząsteczki kwasu fosforowego(V). Wiązania te są wiązaniami typu...
Białka
Otrzymywanie amid kwasowych
Amidy w zależności od rzędowości otrzymujemy różnymi sposobami: otrzymywanie I-rzędowych amidów w reakcji kwasu z amoniakiem,np. ogrzewanie w obecności środków pochłaniających wodę otrzymywanie II-rzędowych amidów w reakcji kwasu z I-rzędową aminą, np. otrzymywanie III-rzędowych amidów w reakcji kwasu z II rzędową aminą, np.
Prawo Lavoisiera-Laplace’a
Efekt cieplny danej reakcji i efekt cieplny reakcji przebiegającej w kierunku przeciwnym różni się tylko znakiem.
Teoria jonowa Arrheniusa
Założenia teorii Arrheniusa: Kwas : związek, który w roztworach wodnych dysocjuje tworząc kationy wodoru H + . Zasada : związek, który w roztworach wodnych dysocjuje tworząc aniony wodorotlenkowe OH–.
Elektrochemia
Nuklidy
To jądra poszczególnych izotopów (mają taką samą liczbę atomową Z i masową A). Atomy o jednakowej liczbie atomowej Z, a różnej liczbie masowej A, to izotopy tego samego pierwiastka. Izotopy tego samego pierwiastka mają zbliżone właściwości chemiczne, a różne właściwości fizyczne.
Reakcje utleniania-redukcji
Reakcje utleniania-redukcji są to reakcje chemiczne, podczas których następuje zmiana stopni utlenienia atomów w wyniku wymiany elektronów. Stopień utlenienia – pojęcie umowne. Stopień utlenienia pierwiastka w danym związku chemicznym jest to liczba dodatnich lub ujemnych ładunków elementarnych, jakie przypisalibyśmy atomom danego pierwiastka w związku, gdyby wszystkie wiązania utworzone przez ten atom były jonowe. Pamiętaj! stopnie utlenienia– cyfry rzymskie;ładunek jonu – cyfry...
Podstawowe pojęcia chemiczne
Zastosowanie i właściwości wybranych związków azotu
Azot ma zastosowanie w przemyśle i technice jako środek chłodzący. Ciekły azot pozwala na uzyskiwanie temperatur poniżej –200 o C. Używany jest też do przemysłowej syntezy amoniaku. Związki azotu mają szerokie zastosowanie w przemyśle. Do produkcji nawozów sztucznych stosowane są głównie sole kwasów azotowych – azotany(V) sodu, potasu, amonu. Ważne zastosowanie w przemyśle ma także amoniak. Używany jest do produkcji mocznika, hydrazyny, amin, a także do produkcji nawozów sztucznych....
Zastosowanie, znaczenie, funkcje
Metan, główny składnik gazu ziemnego , jest substancją naturalnie występującą w przyrodzie. Powstaje w wyniku procesów beztlenowego rozkładu szczątków organicznych, co tłumaczy jego obecność w pobliżu złóż ropy naftowej i pokładów węgla kamiennego. Metan, nazywany także gazem kopalnianym , stanowi duże zagrożenie dla górników pracujących w kopalniach, gdyż jest łatwopalny i z powietrzem tworzy mieszaninę wybuchową. Poziom metanu w kopalniach musi być stale monitorowany, aby zapobiegać...
Wykrywanie aminokwasów aromatycznych
reakcja nitrowania reakcja z HNO 3 pojawia się żółte zabarwienie roztworu
Funkcja stanu
Charakteryzuje się tym, że jej zmiany nie zależą od sposobu prowadzenia przemiany, czyli nie zależą od drogi, po której układ przeszedł od stanu początkowego do stanu końcowego, a jedynie od parametrów stanu, w jakim układ się znajduje. Zmiany funkcji są równe różnicy jej wartości w stanach końcowymi początkowym układu – w przypadku energii wewnętrznej: Wynika z tego, że wartość ΔU = U 2 – U 1 nie zależy od drogi przemiany, a tylko od stanu początkowego (U 1 ) i końcowego układu (U...
Związki koordynacyjne
W skład związków koordynacyjnych wchodzi: jon/ atom centralny , np. Al 3+ , Cu 2+ , Co 2+ , Cr 3+ , Fe 3+ , Ni 2+ , Zn 2+ ligandy , którymi mogą być obojętne cząsteczki, np. H 2 O (akwa), NH 3 (amina), CO (karbonyl), NO (nitrozyl), lub jony, np. OH – (hydrokso), Cl – (chloro), F – (fluoro), SCN – (tiocyjaniano), CN – (cyjano) Ligandy (donory pary elektronowej) łączą się z jonem centralnym (akceptor pary elektronowej) za pomocą wiązań koordynacyjnych. Liczba ligandów...
Układ dyspersyjny
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...
Pary komplementarnych zasad
RNA jest zwykle jednoniciowy. DNA występuje w postaci dwóch splecionych wzajemnie antyrównoległych nici. Nici łączą się ze sobą wiązaniami wodorowymi wytworzonymi między parami komplementarnych zasad: tymina-adenina (dwa wiązania wodorowe) oraz cytozyna-guanina (trzy wiązania wodorowe). Liczba zasad adeninowych jest równa liczbie zasad tyminowych, a liczba zasad guaninowych równa jest liczbie zasad cytozynowych w cząsteczce DNA. Zjawisko zwane komplementarnością zasad m.in....
Budowa i właściwości fizyczne
stan hybrydyzacji orbitali walencyjnych atomów węgla krotność wiązania pomiędzy atomami węgla długość wiązania pojedynczego węgiel–węgiel energia wiązania pojedynczego węgiel–węgiel sp 3 wiązanie pojedyncze 154 pm 338 kJ/mol 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...
Wodór
Wodór występuje w bardzo małych ilościach w atmosferze w stanie wolnym, a w postaci związanej głównie w wodzie. Obecny jest we wszystkich związkach organicznych.
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.
Zastosowanie, znaczenie, funkcje
Nasycone kwasy tłuszczowe mają zwykle liniową strukturę, natomiast nienasycone kwasy tłuszczowe w konfiguracji cis są V-kształtne. Nadmiar nasyconych kwasów tłuszczowych (przyjmowanych z pożywieniem) może wraz z cholesterolem odkładać się w naczyniach krwionośnych i stanowić zagrożenie dla zdrowia i życia człowieka. Nienasycone kwasy tłuszczowe obecne w olejach roślinnych, dzięki kształtom cząsteczek nie mają tendencji do agregacji, ich spożywanie jest więc zdrowsze niż przyjmowanie...
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
Kwasy nukleinowe
Kwasy nukleinowe to liniowe polinukleotydy. Analizując ich budowę stwierdzono, że połączenie następuje poprzez fosfodiestrowe mostki – reszty kwasu fosforowego(V) tworzą wiązania estrowe z grupą –OH atomu węgla C-5 (w cząsteczce cukru) jednego nukleozydu oraz grupą –OH atomu węgla C-3 (w cząsteczce cukru) drugiego nukleozydu. Kwas rybonukleinowy RNA zawiera D-rybozę, a kwas deoksyrybonukleinowy DNA– 2-deoksy-D-rybozę. Zasadami, których obecność...
Kwasy nukleinowe
Gęstość względna związku chemicznego
Gęstość ta jest określona wzorem: Jako wzorca najczęściej używa się wodoru, powietrza lub helu; M H2 = 2 g/mol; M powietrza = 29 g/mol; M He = 4 g/mol. Jak poprawnie interpretować zapis chemiczny, np. wzór substancji chemicznej?
Sole
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 )...
Nomenklatura
Nazwy systematyczne ałunów tworzy się, podając nazwę reszty kwasowej, czyli siarczan(VI), a następnie – w kolejności alfabetycznej – nazwy jonów metali wchodzących w skład cząsteczki soli; w dalszej kolejności podajemy wyraz „woda” poprzedzony myślnikiem, a na końcu – zawartość wody hydratacyjnej w cząsteczce ałunu. Nazwy ałunów to zwykle nazwy zwyczajowe, złożone ze słowa „ałun” oraz nazw metali, wchodzących w skład soli, połączonych łącznikiem. Jako pierwszą podaje się nazwę metalu...
Rozpuszczalność
Rozpuszczalność ciał stałych w cieczach określa liczbę gramów substancji, jaką trzeba w danej temperaturze rozpuścić w 100 gramach rozpuszczalnika aby otrzymać roztwór nasycony. Roztwór nienasycony to taki roztwór, w którym w określonej temperaturze można jeszcze rozpuścić pewną ilość substancji. Stwierdzono, że rozpuszczalność większości ciał stałych w cieczach wzrasta ze wzrostem temperatury, a rozpuszczalność gazów maleje. Analizując równowagę roztworu nasyconego z nadmiarem...
Teoria elektronowa Lewisa
Założenia teorii Lewisa: Kwas to atom, cząsteczka lub jon przyjmujący parę elektronową (akceptor). Kwas ma właściwości elektronoakceptorowe np. posiada niecałkowicie zapełnioną powłokę zewnętrzną: BF 3 , H + , Cu 2 + . Zasada to atom, cząsteczka lub jon dostarczający parę elektronową (donor). Zasada ma właściwości elektronodonorowe (ma wolną parę elektronową): H 2 O, NH 3 , Cl – , CN – . Między kwasem a zasadą przebiega reakcja zobojętniania, w wyniku której tworzy się tzw....
Metody otrzymywania eterów
a) odwodnienie alkoholi (wysoka temperatura, stężony H 2 SO 4 ): dla eterów symetrycznych b) reakcja halogenków alkilowych z alkoholanami lub fenolanami sodu (synteza Williamsona) dla eterów niesymetrycznych alifatycznych lub alifatyczno-aromatycznych dla halogenków pierwszorzędowych uzyskuje się dużą wydajność reakcji