Chemia
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.
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...
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....
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...
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
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
Elektrody
anoda (połączona z dodatnim biegunem źródła prądu)– do anody migrują jony ujemne, zachodzi utlenianie, katoda (połączona z ujemnym biegunem źródła prądu)– do katody migrują jony dodatnie, zachodzi redukcja. Najczęściej używane są elektrody platynowe lub grafitowe (elektrody obojętne), ale istnieją również inne rodzaje elektrod np. elektrody miedziane.
Przykładowe metody rozdziału układów jednorodnych i niejednorodnych
Biorąc pod uwagę średnicę cząstek fazy rozproszonej, układy dyspersyjne dzielimy na: roztwory właściwe układy koloidalne układy gruboziarniste, np. zawiesiny - średnica cząsteczek fazy rozproszonej:10 –9 – 10 –10 m - charakterystyka: układ homogeniczny (jednofazowy) wieloskładnikowy o rozdrobnieniu molekularnym (optycznie jednorodny) - średnica cząsteczek fazy rozproszonej: 10 –7 – 10 –9 m - charakterystyka: układ heterogeniczny (niejednorodny) Inne...
Siarka i jej związki
Siarka jest niemetalem, występującym w przyrodzie w stanie wolnym (siarka rodzima), jak i w postaci różnych związków chemicznych budujących organizmy żywe i materię nieożywioną. minerał skład chemiczny blenda cynkowa ZnS galena ołowiowa PbS piryt FeS 2 anhydryt CaSO 4 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...
Zastosowanie, znaczenie, funkcje
W organizmach żywych lipidy pełnią funkcje strukturalne, są także wykorzystywane jako materiał energetyczny. Fosfolipidy są składnikami błon komórkowych, co jest możliwe ze względu na ich charakterystyczną budowę: polarną „głowę” i niepolarne „ogony”.
Reakcje utleniania-redukcji
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...
Glikogen
Glikogen to polisacharyd zwierzęcy, zbudowany z cząsteczek glukozy połączonych wiązaniami α-1,4-glikozydowymi, ale w jego strukturze występują również wiązaniaα-1,6-glikozydowe. Glikogen gromadzony jest w organizmach zwierzęcych, głównie w wątrobie i mięśniach. Gdy w organizmie zwiększa się zapotrzebowanie na glukozę (stres, duży wysiłek fizyczny), glikogen jest rozkładany do glukozy. Glikogen pełni więc funkcję zapasową w organizmach zwierzęcych.
Metody otrzymywania węglowodorów aromatycznych
Otrzymywanie benzenu: produkt destylacji smoły węglowej trimeryzacja etynu (znaczenie raczej historyczne): odwodornienie cykloheksanu:
Elektroliza
Elektroliza – całokształt zjawisk (szereg reakcji utleniania-redukcji), wywołanych przepływem stałego prądu elektrycznego przez roztwory elektrolitów lub formę stopioną substancji. Aby przeprowadzić elektrolizę potrzebne są: źródło prądu stałego, elektrody zanurzone w elektrolicie, woltomierz lub amperomierz, opornik do regulowania różnicy potencjałów między elektrodami, elektrolizer wraz z elektrolitem. Elektroliza jest procesem wymuszonym przez przyłożone z...
Charakterystyka roztworów koloidalnych:
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...
Żelazo i jego związki
Żelazo jest srebrzystobiałym, miękkim metalem. Techniczne żelazo jest podatne na korozję. W przyrodzie występuje w stanie wolnym oraz w postaci związków chemicznych, np.: minerał skład magnetyt Fe 3 O 4 hematyt α – Fe 2 O 3 piryt FeS 2 syderyt FeCO 3 Konfiguracja elektronowa atomu żelaza: [Ar] 4s 2 3d 6 . W związkach żelazo występuje najczęściej na stopniach utlenienia: II, III. Konfigurację atomu...
Srebro i jego związki
Srebro to miękki, kowalny metal o charakterystycznym połysku.Wśród pierwiastków zaliczany jest do najlepszych przewodników ciepła i elektryczności. W przyrodzie występuje w stanie wolnym, a także w minerałach, np.: minerał skład argentyt Ag 2 S chlorargiryt AgCl Konfiguracja elektronowa atomu srebra: [Kr] 5s 1 4d 10 . W związkach srebro występuje głównie na I stopniu utlenienia. Konfiguracja kationu srebra(I) jest następująca:...
Atom
Jest najmniejszą częścią pierwiastka chemicznego zachowującą jego właściwości chemiczne.
Układ okresowy pierwiastków
Współczesny układ okresowy zawiera 118 pierwiastków, a pierwiastek 110 jeszcze do niedawna zapisywany symbolem Uun uzyskał nazwę „Darmstadt” i symbol Ds. Pierwiastki ułożone w kolejności rosnącej liczby atomowej tworzą siedem poziomych okresów oraz 18 kolumn (grup) o numerach od 1 do 18. Lantanowce i aktynowce zajmują odrębne miejsce w układzie okresowym. Atomy pierwiastków należących do określonej grupy mają jednakową liczbę elektronów walencyjnych . Każda grupa obejmuje...
Wodorotlenki
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...
Właściwości chemiczne
Wiązania węgiel–węgiel i węgiel–wodór w cząsteczkach alkanów są typu σ. Należą do wiązań mocnych (duża energia wiązania), trudnych do rozerwania i dlatego alkany charakteryzuje bierność chemiczna. Podwyższona temperatura i promieniowanie UV powodują wzrost aktywności alkanów. Reaktywność poszczególnych atomów wodoru w alkanach maleje wraz z rzędowością atomów węgla, z którymi są związane (połączone). Reakcją wspólną dla wszystkich alkanów jest reakcja spalania , której najszybciej...
Litowce
Są bardzo aktywnymi metalami i dlatego w przyrodzie nie występują w stanie wolnym, lecz wchodzą w skład związków chemicznych. Sód i potas to miękkie, srebrzystobiałe metale, przechowywane – ze względu na swoją aktywność – w nafcie. Sód i potas reagując z tlenem tworzą nadtlenek sodu i ponadtlenek potasu. 2 Na + O 2 → Na 2 O 2 K + O 2 → KO 2 Nadtlenek sodu reaguje z metalicznym sodem tworząc tlenek sodu, jak również reaguje z tlenkiem węgla(IV): Na 2 O 2 + 2 Na → 2 Na 2 O 2 Na 2...