Κεφ.10 : ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Α΄ ΛΥΚΕΙΟΥ : ΧΗΜΕΙΑ

§ 1.1 : Με τι ασχολείται η Χημεία. § 1.1 : Με τι ασχολείται η Χημεία. α) την δομή της ύλης β) την σύσταση των σωμάτων Η Χημεία μελετά γ) τις φυσικές ιδιότητες των σωμάτων ( χαρακτηριστικά γνωρίσματα ) δ) τις χημικές ιδιότητες των διαφόρων χημικών ουσιών ( πως αντιδρούν μεταξύ τους )

§ 1.2 : Γνωρίσματα της ύλης 1) Mάζα ( m ) : είναι το μέτρο της αντίστασης που εμφανίζει ένα σώμα στην αλλαγή της ταχύτητας του και είναι ανάλογη της ποσότητας της ύλης που περιέχεται σ΄ αυτό. Μονάδα SI : 1 Kg ( = 10 3 g = 10 6 mg ) Mέτρηση Μάζας – Βάρους

2) Όγκος ( V ) : είναι ο χώρος που καταλαμβάνει ένα σώμα σε ορισμένες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας. Μονάδα SI : 1 m3 ( = 10 3 L = 10 6 mL ) Όργανα Μέτρησης Όγκου

3) Πυκνότητα ( ρ ) : είναι το πηλίκο της μάζας προς τον αντίστοιχο όγκο του σε ορισμένες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας . Η πυκνότητα είναι χαρακτηριστικό του υλικού από το οποίο αποτελείται το σώμα. Μονάδα SI : 1 Kg / m3 ( = 1 g / L = 10-3 g / mL ) m ρ = V

§ 1.3 : Δομικά σωματίδια της ύλης . § 1.3 : Δομικά σωματίδια της ύλης . Άτομο : είναι το μικρότερο σωματίδιο ενός στοιχείου , που μπορεί να πάρει μέρος στο σχηματισμό χημικών ενώσεων . Τα άτομα είναι διαφόρων ειδών (στοιχεία) π.χ οξυγόνο , υδρογόνο κ.α. και παραμένουν αναλλοίωτα κατά τις χημικές αντιδράσεις

Μόριο : είναι η μικρότερη ποσότητα μιας χημικής ουσίας ( στοιχείου ή ένωσης ) που μπορεί να υπάρξει ελεύθερη και να διατηρεί τις ιδιότητες της

i) Στοιχείο : τα μόρια τους αποτελούνται από ένα είδος ατόμων . i) Μονοατομικά : π.χ ευγενή αέρια Ηe ii) Διατομικά : π.χ οξυγόνο Ο2 iii)Τριατομικά : π.χ όζον Ο3 Ατομικότητα στοιχείου ονομάζεται ο αριθμός των ατόμων στο μόριο του ii) Ένωση : τα μόρια τους αποτελούνται από τουλάχιστον δύο άτομα διαφορετικών στοιχείων π.χ HCl (υδροχλώριο) , Η2Ο (νερό) κ.α.

iii) Ιόν : είναι φορτισμένo σωματίδιo α ) με θετικό φορτίο ( + ) κατιόντα β ) με αρνητικό φορτίο ( – ) ανιόντα a ) Μονοατομικά : αποτελούνται από ένα μόνο άτομο π.χ Η + , Fe 2+ , F - , O 2- β ) Πολυατομικά : αποτελούνται από μια ομάδα ατόμων π.χ OH - , NH4+ , SO4 2- , CO32- Ιόντα Να+ και Cl- στο αλάτι

Δομή του ατόμου – πλανητικό πρότυπο 1 ) Κάθε άτομο αποτελείται από μικρότερα σωματίδια (υποατομικά) α) Πρωτόνια ( p ) , φορτίο (+1) β) Νετρόνια ( n ) , φορτίο ( 0 ) γ) Ηλεκτρόνια ( e ) ,φορτίο (–1) Δομή του ατόμου – πλανητικό πρότυπο 2 ) Τα πρωτόνια (p) και τα νετρόνια (n) βρίσκονται στο κέντρο του ατόμου που ονομάζεται πυρήνας 3) Τα ηλεκτρόνια (e) περιστρέφονται γύρο από τον πυρήνα σε μεγάλη απόσταση και σε ορισμένες τροχιές ( στιβάδες ) . Πλανητικό μοντέλο ατόμου

Α Ζ A = Z + N X Ατομικός Αριθμός ( Ζ ) : είναι ο αριθμός των Ατομικός Αριθμός ( Ζ ) : είναι ο αριθμός των πρωτονίων ( p ) στον πυρήνα του ατόμου. Καθορίζει το είδος του ατόμου . Μαζικός Αριθμός ( Α ) : είναι ο αριθμός πρωτονίων ( p ) και νετρονίων ( n ) στον πυρήνα του ατόμου Καθορίζει την μάζα του ατόμου . Ισότοπα : είναι τα άτομα που έχουν τον ίδιο ατομικό αριθμό ( Ζ ) και διαφορετικό μαζικό ( Α ) . Δηλαδή είναι του ίδιου είδους : π.χ 126 C , 136 C ,… Α X Ζ A = Z + N

Παρατηρήσεις : ι ) Ο πυρήνας και καταλαμβάνει ελάχιστο Παρατηρήσεις : ι ) Ο πυρήνας και καταλαμβάνει ελάχιστο χώρο ενώ περιέχει περίπου το σύνολο της μάζας και του θετικού φορτίου του. ιι ) Η κατανομή των ηλεκτρονίων στις στιβάδες καθορίζει το μέγεθος του ατόμου καθώς και τις χημικές του ιδιότητες.

§ 1.4 : Καταστάσεις της Ύλης – Μεταβολές Καταστάσεων

α) Πλήρης τάξη, ελευθερία κίνησης μικρή . β) Ισχυρές δυνάμεις,μικρές ΑΕΡΙΟ Δομικά σωματίδια: α) Πλήρης αταξία και ελευθερία κίνησης. β) Αμελητέες δυνάμεις μεγάλες αποστάσεις γ) Όγκος και σχήμα του δοχείου. Εξάτμιση Εξάχνωση Υγροποίηση Συμπύκνωση ΣΤΕΡΕΟ Δομικά σωματίδια: α) Πλήρης τάξη, ελευθερία κίνησης μικρή . β) Ισχυρές δυνάμεις,μικρές αποστάσεις. γ) Καθορισμένος όγκος και σχήμα. . ΥΓΡΟ Δομικά σωματίδια: α) Σχετική τάξη , αρκετή ελευθερία κίνησης. β) Μέτριες δυνάμεις , μικρές αποστάσεις. γ) Καθορισμένος όγκος και σχήμα του δοχείου. Τήξη Πήξη

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΒΟΛΗΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΒΟΛΗΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ Θερμοκρασία ( Κ ) ΑΕΡΙΟ Tb = Σημείο βρασμού του υγρού σε ορισμένη εξωτερική πίεση. Qb = Λανθάνουσα θερμότητα εξάτμισης / υγροποίησης Tf = Σημείο τήξης του στερεού Qf = Λανθάνουσα θερμότητα τήξης / πήξης Βρασμός - Εξάτμιση Tb Υγροποίηση Τήξη ΥΓΡΟ Tf Πήξη ΣΤΕΡΕΟ Θερμότητα ( cal ) Για κάθε καθαρό σώμα οι τιμές Tb και Tf αποτελούν χαρακτηριστικά για το σώμα αυτό και ονομάζονται φυσικές σταθερές του σώματος . Η θερμοκρασία κατά την διάρκεια του βρασμού – υγροποίησης ή της τήξης - πήξης παραμένει σταθερή και η θερμότητα Qb και Qf που προσφέρουμε ή απομακρύνουμε κατά την μεταβολή δαπανάται ή προέρχεται μόνο από την αλλαγή της φυσικής κατάστασης Qf Qb

ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΗΣ ΥΛΗΣ & ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΦΥΣΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ : καθορίζονται από την ίδια την ουσία, χωρίς να συσχετίζεται με άλλες. Κατά την εξέταση / μέτρηση τους δεν αλλάζει η σύσταση της ύλης. (π.χ. διστάσεις, πυκνότητα κ.α ). ΦΥΣΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ : είναι οι μεταβολές της ύλης κατά τις οποίες αλλάζει μια φυσική ιδιότητα αλλά δεν αλλάζει η χημική σύσταση του σώματος ( π.χ λιώσιμο πάγου )

ΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ : καθορίζονται από την συμπεριφορά μιας ουσίας σε σχέση με άλλες . Κατά την εξέταση τους αλλάζει η χημική σύσταση της ύλης. (π.χ η ένωση του Η2 με το Ο2 κ.α ) . ΧΗΜΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ : είναι οι μεταβολές της ύλης (χημικές αντιδράσεις ) κατά τις οποίες αλλάζει ριζικά η σύσταση των σωμάτων που συμμετέχουν σ’ αυτές . (π.χ καύση του άνθρακα )

§ 1.5 Ταξινόμηση της Ύλης ΥΛΗ ΚΑΘΟΡΙΣΜΕΝΕΣ ΟΥΣΙΕΣ ΜΙΓΜΑΤΑ ΟΜΟΓΕΝΗ § 1.5 Ταξινόμηση της Ύλης ΥΛΗ ΚΑΘΟΡΙΣΜΕΝΕΣ ΟΥΣΙΕΣ ΜΙΓΜΑΤΑ ΟΜΟΓΕΝΗ ΕΤΕΡΟΓΕΝΗ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΕΝΩΣΕΙΣ

Υ Λ Η Καθαρές ή καθορισμένες ουσίες : είναι εκείνες που έχουν καθορισμένη σύσταση και ιδιότητες ανεξάρτητα από τον τρόπο παρασκευής τους . Μίγματα : είναι τα σώματα που δεν έχουν καθορισμένη σύσταση αλλά αυτή εξαρτάται από τον τρόπο παρασκευής ή την προέλευση τους . Ομογενή μίγματα ή διαλύματα: είναι ομοιόμορφα και έχουν παντού την ίδια σύσταση και ίδιες ιδιότητες π.χ αλατόνερο , αέρας κ.α Ένωση: είναι η χημική ουσία που μπορεί να διασπαστεί σε άλλες απλούστερες και αποτελούνται από δύο τουλάχιστον είδη ατόμων π.χ νερό ( Η2Ο ) Ετερογενή μίγματα: είναι ανομοιόμορφα δηλ.δεν έχουν παντού την ίδια σύσταση και διακρίνουμε τις φάσεις τους π.χ φυσικό νερό, καφές – ζάχαρη Στοιχείο : είναι η χημική ουσία που δεν διασπάται σε απλούστερη και αποτελείται από ένα είδος ατόμων π.χ οξυγόνο ( Ο2 )

Κατανομή των στοιχείων στη Γη και στον άνθρωπο .

Διαφορές – χαρακτηριστικά Μιγμάτων και Χημικών Ενώσεων Μίγματα Χημικές Ενώσεις α. Δύο ή περισσότερα είδη μορίων (ουσιών) α. Ένα είδος μορίων ( μία ουσία ) β. Μεταβλητή ή τυχαία σύσταση β. Καθορισμένη (σταθερή) σύσταση γ. Τα συστατικά του μίγματος διατηρούν τις ιδιότητες τους γ. Τα στοιχεία μιας ένωσης δεν διατηρούν τις ιδιότητες τους. δ. Διαχωρίζονται στα συστατικά τους με φυσικές μεθόδους. χημικές μεθόδους.

Διαλύματα :Περιεκτικότητα δ/τος - Διαλυτότητα Διαλύματα :Περιεκτικότητα δ/τος - Διαλυτότητα Διαλυμένη ουσία ( δ.ο.) (π.χ. ζάχαρη ) mΔ/τος m Δ/τη m δ.ο Διαλύτης (Δ/της ) (π.χ. Η2Ο νερό ) Διάλυμα (Δ/μα ) (π.χ. ζάχαρης σε νερό ) mΔ/τος = m Δ/τη + m δ.ο

m = ρ.V ρ = m /V ═> V = m/ρ Βασικές Σχέσεις Δ/των Βασικές Σχέσεις Δ/των m = ρ.V ρ = m /V ═> V = m/ρ mΔ/τος = m Δ/τη + m δ.ο i) VΔ/τος ≈ VΔ/τη (όταν η δ.ο είναι στερεά ή αέρια ) ii) VΔ/τος= VΔ/τη+ Vδ.ο ( όταν η δ.ο είναι υγρή ) Παρατήρηση : Όταν η δ.ο είναι στερεά ή αέρια: α) ο όγκος ( V ) του δ/τος βρίσκεται από την μάζα του ( mΔ/τος=mΔ/τη + mδ.ο ) και την πυκνότητα του ( V= m/ρ ). β) αν δίνεται η αύξηση του όγκου του δ/τη ( ΔV ) : VΔ/τος = VΔ/τη + ΔV

Περιεκτικότητα % : Εκφράζει την ποσότητα της Περιεκτικότητα % : Εκφράζει την ποσότητα της διαλυμένης ουσίας (δ.ο) σε ορισμένη ποσότητα δ/τος α) χ % w/w ( κατά βάρος ) Στα 100 g Δ/τος χ g δ.ο περιέχονται β) ψ % w/v ( κατά όγκο ) Στα 100 mL Δ/τος περιέχονται ψ g δ.ο γ) ω % v/v (όγκο κατ΄ όγκο ή vol) Στα 100 mL Δ/τος ω mL δ.ο περιέχονται

Ασκήσεις πάνω στην περιεκτικότητα του Δ/τος: (1) Ποσότητα Δ/τος: m Δ/τος ή VΔ/τος Ποσότητα δ.ο. : m δ.ο. ή Vδ.ο (υγρή) (2) (2) (1) (3) (3) Περιεκτικότητα Δ/τος : % w/w , % w/v , % v/v Επειδή τα μεγέθη : Ποσότητα Δ/τος ( m Δ/τος , VΔ/τος) και Ποσότητα δ.ο ( mδ.ο , Vδ.ο ) είναι ανάλογα μεγέθη μεταξύ τους, χρησιμοποιώντας το ένα μπορούμε να βρούμε το άλλο ( περιπτώσεις 1 και 2 ) ή εάν δίνονται να βρούμε την περιεκτικότητα του δ/τος ( περίπτωση 3 )

= Παράδειγμα 1ο : Πόσα g καυστικού νατρίου ( NaOH ) περιέχονται σε 250 g δ/τος περιεκτ. 10 % w/w σε NaOH α) Γράφουμε αναλυτικά την περιεκτικότητα που δίνεται : β) Τοποθετούμε το δεδομένο κάτω από το ομοειδές μέγεθος στην έκφραση περιεκτικότητας : γ) Με την απλή μέθοδο βρίσκουμε το ζητούμενο : Στα 100 g Δ/τος περιέχονται 10 g NaOH = Στα 250 g Δ/τος » χ ; g NaOH χ = 10 . (250/100) = 25 g NaOH .

= Παράδειγμα 2ο: Σε πόσα mL δ/τος περιεκτικότητας 40 % w/v σε NaOH περιέχονται 50 g NaOH ; α) Γράφουμε αναλυτικά την περιεκτικότητα που δίνεται : β) Τοποθετούμε το δεδομένο κάτω από το ομοειδές μέγεθος στην έκφραση περιεκτικότητας : γ) Με την απλή μέθοδο βρίσκουμε το ζητούμενο : Στα 100 mL Δ/τος περιέχονται 40 g NaOH = Στα χ ; g Δ/τος » 50 g NaOH χ = 100 . (50/40) = 125 mL Δ/τος

= α) Γράφουμε αναλυτικά την περιεκτικότητα που δίνεται : Παράδειγμα 4ο : Πόσα mL αλκοόλη περιέχονται σε ένα μπουκάλι ουίσκι που έχει όγκο V = 700 mL και περιεκτ. 40 % v/v ( ή 40ο vol ) σε αλκοόλη (οινόπνευμα). α) Γράφουμε αναλυτικά την περιεκτικότητα που δίνεται : β) Τοποθετούμε το δεδομένο κάτω από το ομοειδές μέγεθος στην έκφραση περιεκτικότητας : γ) Με την απλή μέθοδο βρίσκουμε το ζητούμενο : Στα 100 mL Δ/τος περιέχονται 40 mL αλκοόλη = Στα 700 mL Δ/τος » χ ; mL αλκοόλη χ = 40.(700 /100) = 280 mL αλκοόλη

Παράδειγμα 3ο : Διαλύονται 10 g NaCl ( αλάτι ) σε 150 g νερό ( Η2Ο ) και το δ/μα που σχηματίζεται έχει πυκνότητα ρ =1,03 g/mL ,να βρεθούν : α) η % w/w περιεκτ. , β) η % w/v περιεκτ. του δ/τος . α ) i) Βρίσκουμε την μάζα του δ/τος : mδ/τος = mΗ2Ο + m δ.ο = 150 +10 = 160 g δ/τος ii) Συνδυάζουμε το δ/μα και την δ.ο. iii) Κάνουμε αναγωγή στα 100 g δ/τος : Στα 160 g Δ/τος περιέχονται 10 g NaCl (αλάτι ) = » χ ; g NaCl Στα 100 g Δ/τος χ = 10.(100 /160) = 6,25 g NaCl ή 6,25 % w/w NaCl

= β ) i) Βρίσκουμε πρώτα τον όγκο ( V Δ/τος ) από την μάζα ( m Δ/τος ) και την πυκνότητα ( ρ ) του δ/τος: ρ = m /V ═> V = m / ρ ═> V = 160/1,03 = 155,34 mL δ/τος ii) Συνδυάζουμε το δ/μα και την δ.ο. iii) Κάνουμε αναγωγή στα 100 g δ/τος : Στα 155,34 mL Δ/τος περιέχονται 10 g NaCl (αλάτι ) = Στα 100 mL Δ/τος » χ ; g NaCl χ = 10. (100 /155,34) = 6,44 g NaCl ή 6,44 % w/v NaCl