Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Στοιχειώδεις Γνώσεις Χημείας 1 Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών Χημεία Υλικών Μηχανική Υλικών Προσομοιώσεις Υλικών.

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "Στοιχειώδεις Γνώσεις Χημείας 1 Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών Χημεία Υλικών Μηχανική Υλικών Προσομοιώσεις Υλικών."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Στοιχειώδεις Γνώσεις Χημείας 1 Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών Χημεία Υλικών Μηχανική Υλικών Προσομοιώσεις Υλικών

2 2 Τ ΜΗΜΑ Μ ΗΧΑΝΙΚΩΝ Ε ΠΙΣΤΗΜΗΣ Υ ΛΙΚΩΝ (Materials Science & Engineering) Πρώτες Ύλες Κατασκευή Υλικού Ποιοτικός Έλεγχος Εφαρμογή Φύση (ορυχεία) Σύνθεση (χημικό εργαστήριο) Ανακύκλωση Πείραμα – Θεωρητική Ανάλυση (Θερμοδυναμική) – Μοντελοποίηση & Προσομοίωση Συμπεριφορά του Υλικού σε πραγματικές συνθήκες λειτουργίας Αστοχία Υλικού Φυσικές ιδιότητες Χημικές Ιδιότητες Μοριακή δομή Ατομική δομή Ηλεκτρονική δομή Μη-καταστροφικοί έλεγχοι Κόπωση Υλικού ISO standards Σχεδιασμός σύνθεσης Βελτιστοποίηση γραμμής παραγωγής (χρόνος, θερμοκρασία, αντιδραστήρια)

3 3

4 Στοιχείαή Χημική Ένωση; ΆτομοΠυρήναςΗλεκτρόνια+ ΝετρόνιαΠρωτόνια Μαζικός αριθμόςΑτομικός αριθμός Ατομικό βάρος Ισότοπα Ηλεκτρική ισορροπία 4

5 ΧΗΜΕΙΑ Ηλεκτρόνια (Νετρόνια) Πρωτόνια Πυρηνική Φυσική Ραδιοχημεία Ακτινοχημεία Όχι σταθερά (σε αριθμό) Σταθερά (σε αριθμό) Αν αλλάζουν (σε αριθμό) και πώς αλλάζουν Χημική Ταυτότητα Στοιχείου Σταθερός αριθμός πρωτονίων Ατομικός Αριθμός 5 Από τα Λατινικά προέρχονται τα ονόματα των στοιχείων

6 Δομή ατόμου Bohr (δηλαδή η ηλεκτρονική δομή) Στοιβάδες (ή Φλοιοί): K, L, M, N, O, P, Q Στοιβάδες και ΥποστοιβάδεςΔομή Ευγενούς Αερίου Συμπληρωμένη η εξωτερική στοιβάδα με 8 ηλεκτρόνια Ανιόντα κατιόντα Σθένος Ατομική ακτίνα 6

7 ΤροχιακάΑτομικά Πυκνότητα της πιθανότητας ύπαρξης 1 e - να βρεθεί σε ένα συγκεκριμένο σημείο στο άτομο του Η δηλαδή 1 ηλεκτρόνιο να περιστρέφεται γύρω από 1 πρωτόνιο! 7

8 Ατομικά Τροχιακά 8

9 9

10 10

11 Ατομικά Τροχιακά & Ενέργεια 11

12 Ατομικά Τροχιακά & Περιοδικός Πίνακας 12

13 Ηλεκτρονική Δομή 13

14 Περιοδικός Πίνακας των Στοιχείων (Πίνακας Περιοδικότητας των Στοιχείων) Περίοδοι (Φλοιοί) Ομάδες (σθένος) Μέταλλα, Αμέταλλα, C, Ευγενή αέρια Ραδιενεργά στοιχεία 14

15 Χημικές Ενώσεις Η2ΟΗ2Ο NaCl CaCl 2 CaCO 3 Na 2 CO 3 Na 2 O CaO HNO 3 NO 2 FeOFe 2 O 3 Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 Οι δείκτες είναι άμεση απόρροια του αριθμού οξείδωσης (για να είναι ουδέτερη ηλεκτρικά η χημική ένωση) [1x(+1)] + [1x(+5)] + [3x(-2)] = 0[1x(+4)] + [2x(-2)] = 0 [10x(+2)] + [6x(-3)] + [2x(-1)] = 0 [1x(+2)] + [1x(-2)] = 0[2x(+3)] + [3x(-2)] = 0 (NH 4 )Fe(SO 4 ) 2 (NH 4 ) 2 Fe(SO 4 ) 2 [1x(+1)] + [1x(+3)] + [2x(-2)] = 0[2x(+1)] + [1x(+2)] + [2x(-2)] = 0 Al 2 O 3 ZrO 2 TiO 2 Si 3 N 4 15

16 Μοριακό Βάρος Ατομικό Βάρος John Dalton = Βάρος 1 ατόμου = Βάρος στοιχείου / άτομο x (6.023x10 23 ) άτομα = Βάρος στοιχείου / γραμμοάτομο = Βάρος 1 μορίου = Βάρος ένωσης / μόριο x (6.023x10 23 ) μόρια = Βάρος ένωσης / γραμμομόριο mol= μάζα 6.023x10 23 ατόμων (για στοιχείο) ή μορίων (για χημική ένωση) = Βάρος στοιχείου / mol = Βάρος ένωσης / mol p V = n R T σε Κ.Σ. (0 ο C = K, 1 atm = 101,325 KPa), 1 mol αερίου έχει όγκο 22.4 l Amedeo Avogadro 16

17 Μοριακό Βάρος MW = Σ [(δείκτης)x(ατομικό βάρος)] MW NaCl MW H2O MW Al2O3 MW CaCO3 MW H2SO4 MW H3PO4 = (1x23) + (1x35.5) = 58.5 = (2x1) + (1x16) = 18 = (2x27) + (3x16) = 102 = (1x40) + (1x12) + (3x16) = 100 = (2x1) + (1x32) + (4x16) = 98 = (3x1) + (1x31) + (4x16) = 98 17

18 Χημική Αντίδραση Χημική Εξίσωση Α + Β  Γ + Δ 18 αναδιάταξη των δεσμών μεταξύ των ατόμων

19 Χημική Αντίδραση Χημική Εξίσωση Α + Β  Γ + Δ α β γ δ Αρχή Lavoisier αφθαρσίας της ύλης και της ενέργειας Συντελεστές αντιδράσεων Mg + O 2  MgO CH 3 COO - + H 2 O  CH 3 COOH + OH - NaOH + H 2 SO 4  Na 2 SO 4 + H 2 O Na + + Cl -  NaCl NaOH + HCl  NaCl + H 2 O H 2 + O 2  H 2 O Mg + HNO 3  Mg(NO 3 ) 2 + NO 2 + H 2 O Antoine-Laurent Lavoisier

20 Χημική Αντίδραση Χημική Εξίσωση α Α + β Β  γ Γ + δ Δ Μόρια x N A (N A =6.023x10 23 ) mol Βάρη Όγκοι αερίων α μόρια Α + β μόρια Β  γ μόρια Γ + δ μόρια Δ (αN A ) μόρια Α + (βN A ) μόρια Β  (γN A ) μόρια Γ + (δN A ) μόρια Δ α mol Α + β mol Β  γ mol Γ + δ mol Δ (α MW A ) g Α + (β MW Β ) g Β  (γ MW Γ ) g Γ + (δ MW Δ ) g Δ α όγκοι Α + β όγκοι Β  γ όγκοι Γ + δ όγκοι Δ 20

21 Γιατί γίνεται μία Χημική Αντίδραση; Αυθόρμητες ΜεταβολέςΤι προκαλεί τις ? η Διαφορά ΠίεσηςπροκαλείΜεταφορά Όγκου η Διαφορά ΘερμοκρασίαςπροκαλείΜεταφορά Ενέργειας η Διαφορά ΣυγκέντρωσηςπροκαλείΜεταφορά mol η Διαφορά Χημικού ΔυναμικόύπροκαλείΧημική Αντίδραση Εντατικές ΙδιότητεςΕκτατικές Ιδιότητες 21

22 ΘερμοδυναμικήΚινητική α Α + β Β  γ Γ + δ Δ Θα γίνει η αντίδραση; Μέχρι πόσο θα προχωρήσει; Σε πόσο χρόνο θα ολοκληρωθεί η αντίδραση; Απόδοση αντίδρασης Χημική Ισορροπία  Μηχανισμός αντίδρασης Χημικό Δυναμικό (μ) 22

23 α Α + β Β  γ Γ + δ Δ α mol Α + β mol Β  γ mol Γ + δ mol Δ 1 greq Α + 1 greq Β  1 greq Γ + 1 greq Δ greq = γραμμοϊσοδύναμο 23

24 NaOH + HCl  NaCl + H 2 O 1 mol NaOH + 1 mol HCl  1 mol NaCl + 1 mol H 2 O 1 greq NaOH + 1 greq HCl  1 greq NaCl + 1 greq H 2 O 1x( )g NaOH + 1x(1+35.5)g HCl  1x( )g NaCl + 1x[(2x1)+16]g H 2 O 40g NaOH g HCl  58.5g NaCl + 18g H 2 O 1 greq NaOH 1 greq HCl 1 greq NaCl 1 greq H 2 O = 40 g NaOH = 1 mol NaOH = 36.5 g HCl = 1 mol HCl = 58.5 g NaCl = 1 mol NaCl = 18 g H 2 O= 1 mol H 2 O 24

25 2 NaOH + H 2 SO 4  Na 2 SO H 2 O 2 mol NaOH + 1 mol H 2 SO 4  1 mol Na 2 SO mol H 2 O 2 greq NaOH + 2 greq H 2 SO 4  2 greq Na 2 SO greq H 2 O 2x40g NaOH + 1x98g H 2 SO 4  1x142g Na 2 SO 4 + 2x18g H 2 O 80g NaOH + 98g H 2 SO 4  142g Na 2 SO g H 2 O 2 greq H 2 SO 4 36 g H 2 O 80 g NaOH= 2 mol NaOH = 98 g H 2 SO 4 = 1 mol H 2 SO 4 = 2 mol H 2 O 1 greq NaOH= 1 mol NaOH 80 g NaOH= 2 greq NaOH 1 greq H 2 O= 1 mol H 2 O 36 g H 2 O= 2 greq H 2 O 1 greq H 2 SO 4 = 49 g H 2 SO 4 = 1/2 mol H 2 SO 4 2 greq Na 2 SO 4 = 142 g Na 2 SO 4 = 1 mol Na 2 SO 4 1 greq Na 2 SO 4 = 71 g Na 2 SO 4 = 1/2 mol Na 2 SO 4

26 Ca(OH) 2 + H 2 SO 4  CaSO H 2 O 1 mol Ca(OH) mol H 2 SO 4  1 mol CaSO mol H 2 O 2 greq Ca(OH) greq H 2 SO 4  2 greq CaSO greq H 2 O 1x74g Ca(OH) 2 + 1x98g H 2 SO 4  1x136g CaSO 4 + 2x18g H 2 O 74g Ca(OH) g H 2 SO 4  136g CaSO g H 2 O 2 greq Ca(OH) 2 36 g H 2 O 98 g H 2 SO 4 = 1 mol H 2 SO 4 = 74 g Ca(OH) 2 = 1 mol Ca(OH) 2 = 2 mol H 2 O 1 greq H 2 SO 4 = 1/2 mol H 2 SO 4 98 g H 2 SO 4 = 2 greq H 2 SO 4 1 greq H 2 O= 1 mol H 2 O 36 g H 2 O= 2 greq H 2 O 1 greq Ca(OH) 2 = 37 g Ca(OH) 2 = 1/2 mol Ca(OH) 2 2 greq CaSO 4 = 136 g CaSO 4 = 1 mol CaSO 4 1 greq CaSO 4 = 68 g CaSO 4 = 1/2 mol CaSO 4

27 3 Ca(OH) H 3 PO 4  Ca 3 (PO 4 ) H 2 O 3 mol Ca(OH) mol H 3 PO 4  1 mol Ca 3 (PO 4 ) mol H 2 O 6 greq Ca(OH) greq H 3 PO 4  6 greq Ca 3 (PO 4 ) greq H 2 O 3x74g Ca(OH) 2 + 2x98g H 3 PO 4  1x310g Ca 3 (PO 4 ) 2 + 6x18g H 2 O 222g Ca(OH) g H 3 PO 4  310g Ca 3 (PO 4 ) g H 2 O 6 greq H 3 PO g H 2 O = 196 g H 3 PO 4 = 2 mol H 3 PO 4 = 6 mol H 2 O 1 greq H 2 O= 1 mol H 2 O 108 g H 2 O= 6 greq H 2 O 1 greq H 3 PO 4 = 32.6 g H 3 PO 4 = 1/3 mol H 3 PO 4 6 greq Ca 3 (PO 4 ) 2 = 310 g Ca 3 (PO 4 ) 2 = 1 mol Ca 3 (PO 4 ) 2 1 greq Ca 3 (PO 4 ) 2 = 51.6 g Ca 3 (PO 4 ) 2 = 1/6 mol Ca 3 (PO 4 ) 2 6 greq Ca(OH) 2 = 222 g Ca(OH) 2 = 3 mol Ca(OH) 2 1 greq Ca(OH) 2 = 37 g Ca(OH) 2 = 1/2 mol Ca(OH) 2

28 NaCl Ca(OH) 2 H 3 PO 4 Ca 3 (PO 4 ) 2 H 2 SO 4 HCl HNO 3 Na 2 SO 4 Na 2 O 1 greq = 1 mol 1 greq = 1/2 molCaCl 2 1 greq = 1/3 mol 1 greq = 1/6 mol CaSO 4 28 Kατιόν α β+ Ανιόν β α- 1 greq = [1/(α x β)] mol (α x β) greq = 1 mol 58.5 g / mol58.5 g / greq 36.5 g / mol36.5 g / greq 63 g / mol63 g / greq 74 g / mol37 g / greq 62 g / mol31 g / greq 111 g / mol55.5 g / greq 98 g / mol49 g / greq 142 g / mol71 g / greq 136 g / mol68 g / greq 2 greq = 1 mol 3 greq = 1 mol 6 greq = 1 mol 98 g / mol32.6 g / greq 310 g / mol51.6 g / greq Μοριακό Βάρος

29 Συγκέντρωση υδατικών διαλυμάτων 29 % Μέρη βάρους Μ Ν 100 g διαλύματος g διαλυμένης ουσίας που είναι διαλυμένα σε σε 10 6 μέρη βάρους διαλύματος 10 9 μέρη βάρους διαλύματος ppm ppb Μοριακότητα (molarity) Κανονικότητα (normality) Σε 1 l διαλύματος πόσα mol διαλυμένης ουσίας πόσα greq διαλυμένης ουσίας κ.β. κ.ο.100 ml διαλύματος

30 30 Συγκέντρωση πυκνών διαλυμάτων HCl MW: % 1L 1.19 Kg 100 g διαλύματος περιέχουν 37 g HCl (αερίου) 100 / 1.19 =84.03 ml διαλύματος περιέχουν mol HCl= 37 / ml διαλύματος περιέχουν Χ= Μ HΝΟ 3 MW: % 1L 1.40 Kg 100 g διαλύματος 65 g HΝΟ 3 100/ ml mol HΝΟ 3 65/ ml Χ= Μ H 2 SΟ 4 MW: % 1L 1.84 Kg 100 g 98 g H 2 SΟ 4 / ml1 mol H 2 SΟ 4 / ml18.4 Μ NH 4 OH MW: % 1L Kg 100 g διαλύματος 25 g ΝH 3 αερίου / ml1.47 mol ΝΗ 3 / ml Χ= Μ

31 31 Αραίωση διαλυμάτων Ν 1 x V 1 = N 2 x V 2 1 l NaCl 1 N1 l NaCl 0.1 N 58.5 g NaCl διαλυμένα σε 1000 ml διαλύματος 5.85 g NaCl διαλυμένα σε 1000 ml διαλύματος V1V1 Ν1Ν1 Ν2Ν2 V2V2 H2OH2O 1Ν x 100ml = 0.1N x 1000 ml Στα 100 ml διαλύματος είναι διαλυμένα 5.85 g NaCl 100 ml Εξουδετέρωση οξέως-βάσεως Ν acid x V acid = N base x V base M 1 x V 1 = M 2 x V 2

32 32 Εξουδετέρωση οξέως-βάσεως Ν acid x V acid = N base x V base Πόσα ml διαλύματος HCl 0.5 Ν χρειάζονται για να εξουδετερώσουν 100 ml διαλύματος NaOH 0.2 Ν; Ν HCl x V HCl = N NaOH x V NaOH 0.5N x V HCl = 0.2N x 100 ml V HCl = (0.2N x 100 ml) / 0.5N = 40 ml HCl 0.5 N Πόσα ml διαλύματος H 3 PO Ν χρειάζονται για να εξουδετερώσουν 100 ml διαλύματος Ca(OH) Ν; Ν H3PO4 x V H3PO4 = N Ca(OH)2 x V Ca(OH)2 0.5N x V H3PO4 = 0.2N x 100 ml V H3PO4 = (0.2N x 100 ml) / 0.5N = 40 ml H 3 PO N 3 Ca(OH) H 3 PO 4  Ca 3 (PO 4 ) H 2 O NaOH + HCl  NaCl + H 2 O

33 Διάταση ηλεκτρολυτών, διαλυτότητα και ιζήματα, υδρόλυση 33 HCl  H + + Cl - H + + H 2 O  H 3 O + H 2 SO 4  2H + + SO 4 2- NaOH  Na + + OH - NH 3 + H 2 O  NH OH - NH 4 OH  NH OH - NaCl  Na + + Cl - BaSO 4  Ba 2+ + SO 4 2- Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2  10Ca (PO 4 ) OH - CH 3 COOH  H + + CH 3 COO -  CH 3 COONa  Na + + CH 3 COO - CH 3 COO - + H 2 O  CH 3 COOH + OH - K sp = pH > 7 pH = 7 pH = -log[H + ]

34 Ηλεκτραρνητικότητα 34 Cu + HCl  X Για να γίνει μια απλή αντικατάσταση, το στοιχείο που προσβάλλει την ένωση θα πρέπει να είναι δραστικότερο του στοιχείου που θα αντικατασταθεί. Για το λόγο αυτό πρέπει να είναι γνωστή η ακόλουθη σειρά ηλεκτραρνητικότητας (ή αντίστροφα ηλεκτροθετικότητας): Το στοιχείο που αντικαθίσταται θα πρέπει να είναι του ιδίου ηλεκτροχημικού χαρακτήρα με αυτό που το αντικαθιστά, δηλαδή το κατιόν μιας ένωσης αντικαθίσταται από ηλεκτροθετικό στοιχείο (μέταλλο) και το ανιόν από ηλεκτραρνητικό (αμέταλλο). Αν το στοιχείο που προσβάλλει την ένωση έχει διάφορα σθένη, τότε στην ένωση θα έχει το μικρότερο σθένος. K, Na, Ca, H, Cu, J, Br, Cl, F Διακρίνετε συσχετισμό της σειράς ηλεκτραρνητικότητας με τη θέση των στοιχείων στις περιόδους και στις ομάδες στον Περιοδικό Πίνακα; ηλεκτραρνητικότητα ηλεκτροθετικότητα 0 0 Fe + 2 HCl  FeCl 2 + H 2  Zn + 2 HCl  ZnCl 2 + H 2  Linus Carl Pauling Η τάση του ατόμου να έλκει προς αυτό ηλεκτρόνια

35 Οξειδοαναγωγή 35 2 H 2 + O 2  2 H 2 O 2 Fe + O 2  2 FeO 4 FeO + O 2  2 Fe 2 O 3 2 FeO  2 Fe + O 2 FeO + H 2  Fe + H 2 O Mg + 4 HNO 3  Mg(NO 3 ) NO H 2 O Mg + 2 HNO 3  Mg(NO 3 ) 2 + H 2 H HNO 3  2 NO H 2 O KMnO FeSO 4 + 8H 2 SO 4  K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 5Fe 2 (SO 4 ) 3 + 8H 2 O 2 KΜnO H 2 O H 2 SO 4  K 2 SO MnSO O 2  + 8 H 2 O 2 CuSO KJ  2 CuJ  + 2 K 2 SO 4 + J

36 Γυαλικά Σκεύη Χημικού Εργαστηρίου 36

37 Στοιχειώδεις Γνώσεις Χημείας 37


Κατέβασμα ppt "Στοιχειώδεις Γνώσεις Χημείας 1 Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών Χημεία Υλικών Μηχανική Υλικών Προσομοιώσεις Υλικών."

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google