Χημικές Αντιδράσεις, Στοιχειομετρία.

Παρουσίαση με θέμα: "Χημικές Αντιδράσεις, Στοιχειομετρία."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Χημικές Αντιδράσεις, Στοιχειομετρία.
To play the movies and simulations included, view the presentation in Slide Show Mode. Προϊόντα: Zn I2 Αντιδρώντα: Zn + I2 Μια παρουσίαση για την Α Λυκείου ΕΠΑΛ από τον Π.ΑΡΦΑΝΗ, 2011

2 Φτιάχνοντας τηγανίτες
Η Χημεία δεν διαφέρει από την μαγειρική! Αλεύρι + αυγά + κουταλάκι Baking Powder  5 τηγανίτες

3 Χημικές αντιδράσεις , ορισμός:
Χημικές αντιδράσεις , ορισμός: Χημικές αντιδράσεις ονομάζονται οι μεταβολές κατά τις οποίες από ορισμένες αρχικές ουσίες (αντιδρώντα) δημιουργούνται νέες (προϊόντα) με διαφορετικές ιδιότητες. Επιμέλεια Π.ΑΡΦΑΝΗΣ

4 Σύνθεσης Όταν αντιδρούν δύο ή περισσότερα στοιχεία για να σχηματίσουν μία χημική ένωση A+ + B-  AB Αντιδρώντα Προϊόντα Επιμέλεια Π.ΑΡΦΑΝΗΣ

5 Σύνθεσης 2K(s) + Cl2(g)  2KCl(s) N2(g) + 3H2(g)  2NH3(g)
C(s) + O2(g)  CO2(g) 2Mg(s) + O2(g)  2MgO(s) (s) στερεό (g) αέριο (l) υγρό (aq) υδατικό διάλυμα Επιμέλεια Π.ΑΡΦΑΝΗΣ

6 Αποσύνθεσης-Διάσπασης
Μία χημική ένωση διασπάται στα στοιχεία της (αποσύνθεση) ή σε δύο ή περισσότερες απλούστερες χημικές ουσίες (διάσπαση). 2HgO(s)  2Hg(l) + O2(g) CaCO3(s)  CaO(s) + CO2(g) Επιμέλεια Π.ΑΡΦΑΝΗΣ

7 Διάσπασης Παράδειγμα διάσπασης αερίων με θέρμανση: 2BrNO(g)  2NO(g)+Br2(g) Το νερό θα διασπαστεί στα μόρια των διατομικών Οξυγόνου και Υδρογόνου. Προστίθεται Θειικό Νάτριο που θα δράσει σαν ηλεκτρολύτης, για να γίνει η αντίδραση… H2O  2H2+O2 Επιμέλεια Π.ΑΡΦΑΝΗΣ

8 Απλής Αντικατάστασης Κατά τις αντιδράσεις αυτές ένα στοιχείο που βρίσκεται σε ελεύθερη κατάσταση αντικαθιστά ένα άλλο στοιχείο που βρίσκεται σε μία ένωσή του. Έτσι, ένα μέταλλο Μ αντικαθιστά ένα άλλο μέταλλο Μ΄ ή το υδρογόνο, σύμφωνα με το γενικό σχήμα: Μ + Μ΄Χ  ΜΧ + Μ΄ ή ένα αμέταλλο Α αντικαθιστά ένα άλλο αμέταλλο Α΄, σύμφωνα με το γενικό σχήμα: Α + ΨΑ΄  ΨΑ + Α΄ Επιμέλεια Π.ΑΡΦΑΝΗΣ

9 Απλής Αντικατάστασης Δυο διαφορετικά κατιόντα αλλάζουν θέσεις για να συνδυαστούν με το ίδιο ανιόν(συνήθως σχηματίζεται αέριο). Π.χ.: Mg(s) + 2HCl →MgCl 2(aq) + H2(g) Με το Ασβέστιο η αντίδραση γίνεται πάρα πολύ αργά: Ca+2H2O  Ca(OH)2+H2 Επιμέλεια Π.ΑΡΦΑΝΗΣ

10 Διπλής Αντικατάστασης
Η αντίδραση αποτελείται από δύο ενώσεις που έχουν και οι δύο από ένα κατιόν και ένα ανιόν. Κατά την διάρκεια της αντίδρασης τα κατιόντα (ή τα ανιόντα) αλλάζουν θέσεις, με αποτέλεσμα την παραγωγή δύο νέων ενώσεων. A+B- + C+D-----> A+D- + C+B- Συνήθως στα προϊόντα θα έχουμε είτε ίζημα είτε αέριο. Επιμέλεια Π.ΑΡΦΑΝΗΣ

11 Διπλής Αντικατάστασης
FeS + Η2SO4  FeSO4 + H2S(g) Το υδρόθειο H2S ανιχνεύεται από την χαρακτηριστική δυσάρεστη οσμή. HCl(aq) + NaCN(s) –› HCN(g) + NaCl (aq) Σχηματίζεται το δηλητηριώδες υδροκυάνιο. BaCl2+K2SO4  BaSO4(s) +2KCl Παράγεται ίζημα. Επιμέλεια Π.ΑΡΦΑΝΗΣ

12 Na OH(aq)+ H F(aq)  NaF(s) + H2O(l)
Εξουδετέρωσης Εξουδετέρωση ονομάζεται η αντίδραση ενός οξέος με μία βάση. Κατά την αντίδραση αυτή τα υδρογονοκατιόντα (Η+) που προέρχονται από το οξύ ενώνονται με τα ανιόντα υδροξειδίου (ΟΗ-) που προέρχονται από τη βάση, και δίνουν νερό: Η+ + ΟΗ-  Η2Ο Το ανιόν του οξέος και το κατιόν της βάσης σχηματίζουν άλας,π.χ: Na OH(aq)+ H F(aq)  NaF(s) + H2O(l) Επιμέλεια Π.ΑΡΦΑΝΗΣ

13 Χημικές αντιδράσεις Γρήγορος έλεγχος
Ένα προϊόν; (σύνθεση) Ένα αντιδρών; (αποσύνθεση) Αντικαθίσταται ένα στοιχείο; (απλή) Δύο αντικαταστάσεις; (διπλή) Είναι το O2 αντιδρών; (καύση) Επιμέλεια Π.ΑΡΦΑΝΗΣ

14 Η αντίδραση της mentos με ανθρακούχο διάλυμα.
Η Καφεΐνη, η ασπαρτάμη, το βενζοϊκό κάλιο, και το CO2 στην Coca Cola (light κυρίως), καθώς και η ζελατίνη με την αραβική τσίχλα σε συνδυασμό με την μεγάλη πορώδη επιφάνεια της mentos συμβάλλουν στην ταχύτατη έκλυση του αερίου CO2 με εντυπωσιακά αποτελέσματα. Ας ξαναγυρίσουμε όμως στις τηγανίτες…. Επιμέλεια Π.ΑΡΦΑΝΗΣ

15 Φτιάχνοντας τηγανίτες
Είπαμε πώς η Χημεία δεν διαφέρει από την μαγειρική. Το πόσες όμως τηγανίτες θα φτιάξουμε, εξαρτάται και από τις σχετικές ποσότητες των συστατικών που χρησιμοποιούμε. 1 φλυτζ. Αλεύρι + 2 αυγά + ½ κουταλάκι Baking Powder  5 τηγανίτες Στην Χημεία, κάθε χημική αντίδραση συμβολίζεται με μια χημική εξίσωση (κάπως σαν την παραπάνω συνταγή μας…)

16 Στοιχειομετρία Η μελέτη των ποσοτικών χαρακτηριστικών μιας χημικής εξίσωσης ονομάζεται Στοιχειομετρία.

17 CH4 (g) + 2 O2 (g) = CO2 (g) + 2 H2O (g)
Η χημική εξίσωση Όλες οι πληροφορίες, ποιοτικές και ποσοτικές, που πρέπει να είναι γνωστές, ώστε να είναι σαφώς καθορισμένη μια χημική αντίδραση αποτυπώνονται στη χημική εξίσωση της αντίδρασης. CH4 (g) + 2 O2 (g) = CO2 (g) + 2 H2O (g) Αντιδρώντα προϊόντα CaH2(s) H2O(l)  Ca(OH)2(aq) H2(g) 2 2 Οι αριθμητικοί συντελεστές της χημικής εξίσωσης ονομάζονται στοιχειομετρικοί συντελεστές. Οι στοιχειομετρικοί συντελεστές της χημικής αντίδρασης δίνουν τη δυνατότητα εκτέλεσης ποσοτικών υπολογισμών που αφορούν τα συστατικά που συμμετέχουν σ’ αυτήν.

18 Η χημική εξίσωση Επειδή τα ίδια άτομα είναι παρόντα σε μια χημική αντίδραση στην αρχή και στο τέλος της γι αυτό η ποσότητα της ύλης στο σύστημα παραμένει σταθερή . Αυτός είναι Ο νόμος διατήρησης της ύλης. Εξ αιτίας του νόμου για τη διατήρηση της ύλης μια χημική εξίσωση πρέπει να ισοζυγιστεί. Δηλαδή να έχει τον ίδιο αριθμό ατόμων και στα δύο μέρη της. Π.χ Al(s) O2(g) ---> 2 Al2O3(s) Η εξίσωση σημαίνει: 4 Al άτομα O2 μόρια -- μας δίνουν ---> … 2 μόρια Al2O3

19 Ισοστάθμιση εξισώσεων
Ο αριθμός των ατόμων κάθε στοιχείου θα πρέπει να είναι ίδιος στα αντιδρώντα και προϊόντα, αφού τα άτομα ούτε φθείρονται, ούτε δημιουργούνται κατά τη διάρκεια μιας χημικής αντίδρασης. Θα πρέπει, λοιπόν να γίνει ισοστάθμιση μάζας. Έτσι, βάζουμε κατάλληλους συντελεστές στα δύο μέλη της εξίσωσης, ώστε να ικανοποιηθεί η παραπάνω απαίτηση. α) P4 + O2  P4O10 β) Li + H2O  H2 + LiOH γ) Bi(NO3) K2S  Bi2S KNO3 δ) C2H O2  CO H2O 5 2 2 2 2 3 6 3.5 2 3 C2H O2  CO H2O 2 7 4 6

20 Πώς προσδιορίζεται άραγε η μάζα των ατόμων και των μορίων των χημικών ουσιών;

21 Τα άτομα και τα μόρια είναι απειροελάχιστα αλλά και πάρα πολλά
Σε 1 γράμμα σχολικού βιβλίου περιέχονται ένα περίπου δισεκατομμύριο άτομα. Ένας κρύσταλλος ζάχαρης με μέγεθος όσο το κεφαλάκι μιας καρφίτσας αποτελείται από δηλ.δυο πεντάκις μύρια μόρια

22 Σχετική ατομική είτε μοριακή μάζα
Το μέγεθος των σωματιδίων είναι ασύλληπτα μικρό με αποτέλεσμα να καθίσταται αδύνατος ο απόλυτος υπολογισμός της μάζας τους. Ωστόσο, μπορεί να γίνει, η σύγκριση της μάζας των ατόμων και των μορίων με μία συγκεκριμένη μονάδα μάζας, το 1/12 της μάζας του ατόμου του άνθρακα (12C).

23 Σχετική ατομική είτε μοριακή μάζα
Σχετική ατομική μάζα ( Ar ) λέγεται ο αριθμός που δείχνει πόσες φορές είναι μεγαλύτερη η μάζα του ατόμου του στοιχείου από το 1/12 της μάζας του ατόμου του άνθρακα (12C). Σχετική μοριακή μάζα ( Μr ) χημικής ουσίας λέγεται ο αριθμός που δείχνει πόσες φορές είναι μεγαλύτερη η μάζα του μορίου του στοιχείου ή της χημικής ένωσης από το 1/12 της μάζας του ατόμου του άνθρακα (12C).

24 Πώς υπολογίζονται; Για να υπολογίσουμε τη σχετική Μοριακή μάζα ενός ατόμου ή μιας Χημικής Ένωσης, πρέπει να προσθέσουμε τις ατομικές μάζες όλων των ατόμων που αποτελούν το μόριο. Π.χ.: Η σχετική μοριακή μάζα Mr του αζώτου (Ν2) είναι: Μr Ν2 = 2 x ΑrΝ2 = 2 x 14 = 28 (ή 28 g/mol) Το μόριο του θειικού οξέος αποτελείται από 2 άτομα υδρογόνου,1 άτομο θείου και 4 άτομα οξυγόνου. Ετσι, ή Mr του θειικού οξέος (Η2SO4) είναι: Μr Η2SO4 = 2 x Αr Η + Αr S + 4 x Αr O = 2 x x 16 = 98 (ή 98 g/mol) Σημείωση: Στα προβλήματα Χημείας, οι ατομικές μάζες δίνονται ενώ οι μοριακές μάζες θα πρέπει να υπολογίζονται.

25 Έχετε αναρωτηθεί ποτέ;…
Μια χούφτα αλεύρι θα ζυγίζουν το ίδιο όσο μια χούφτα βίδες; Όταν βράζουμε ρύζι, μετράμε τα σπυριά για κάθε μερίδα; Όταν φτιάχνουμε κέικ ζυγίζουμε το Baking Powder ή χρησιμοποιούμε ένα κουταλάκι; Μια δωδεκάδα αυγά έχει ίδια μάζα με μια δωδεκάδα μπύρες;

26 Το mol: μονάδα ποσότητας ύλης
Επειδή οι χημικές ενώσεις αποτελούνται από τεράστιο αριθμό σωματιδίων, δημιουργήθηκε η ανάγκη να έχουμε μια μονάδα ποσότητας πραγμάτων όπως ο έμπορας έχει την δωδεκάδα, η νοικοκυρά έχει το κουταλάκι του καφέ ή το φλιτζάνι, ο φούρναρης την χούφτα, για να υπολογίζουν ποσότητα ύλης όπως αλεύρι, ζάχαρη, ρύζι κ.λ.π…. Αυτό είναι το mol

27 Η έννοια mol (ή mole) Ο όρος mol προέρχεται από τη λατινική λέξη moles που σημαίνει σωρό από πέτρες, τοποθετημένες για την κατασκευή λιμενοβραχίονα.(Μόλος)

28 Όμως στην Χημεία τo Mol (ή και Mole) είναι…
…που περιέχει τον ίδιο αριθμό σωματιδίων με τον αριθμό των ατόμων που υπάρχουν στα 12 g του άνθρακα (12C). Παρόμοιο με τη ντουζίνα μόνο που εκτός από το 12, εδώ υπάρχουν 602 δισεκατομμύρια τρισεκατομμυρίων 602,000,000,000,000,000,000,000 σωματίδια 6.02 X (άτομα ή μόρια, ανάλογα).

29 Τo Mol 1 ντουζίνα αυγά = 12 αυγά 1 mol αυγά = 6.02 X 1023 αυγά
1 ντουζίνα αυγά = 12 αυγά 1 mol αυγά = 6.02 X 1023 αυγά 1 ντουζίνα μπύρες = 12 μπύρες 1 mol μπύρες = 6.02 X 1023 μπύρες 1 ντουζίνα άτομα Al = 12 άτομα Al 1 mole άτομα Al = 6.02 X 1023 άτομα Al ΣΗΜΕΙΩΣΗ:Ο ΑΡΙΘΜΟΣ είναι πάντα ο ίδιος αλλά η μάζα είναι πολύ διαφορετική!

30 Ένα mole από το καθένα: Ήλιο, θειάφι , χαλκός και υδράργυρος.
4 Στοιχείων Ένα mole από το καθένα: Ήλιο, θειάφι , χαλκός και υδράργυρος. Σε πόσα άτομα Ηλίου αντιστοιχεί ; Πόσα Θείου; Χαλκού; Υδραργύρου;

31 Ο αριθμός του Αvogadro 6.02 X 1023
Ο αριθμός αυτός ονομάστηκε έτσι προς τιμήν του Amedeo Avogadro (1776 – 1856), ο οποίος μελέτησε τις ποσότητες των αερίων και ανακάλυψε ότι ανεξάρτητα από το ποιο αέριο είναι περιέχεται ο ίδιος αριθμός μορίων και συμβολίζεται NA.

32 Τι κοινό έχουν όλα τα mol;
Τον ίδιο αριθμό ατόμων 6 x ή ΝΑ Ένα mole H2O περιέχει x 1023 μόρια νερού. Ένα mole μήλων περιέχει x 1023 μήλα. Ένα mole Fe περιέχει x 1023 άτομα σιδήρου. Ένα mole ηλεκτρονίων περιέχει x 1023 ηλεκτρόνια. Ένα mole μαθητών περιέχει x 1023 μαθητές.

33 Τι κοινό έχουν όλα τα mol;
Τον ίδιο αριθμό ατόμων 6 x ή ΝΑ …αλλά διαφορετική μάζα: 1 mol από ΜΑΓΕΙΡΙΚΟ ΑΛΑΤΙ (NaCl), ΖΑΧΑΡΗ (C12H22O11), ΑΝΘΡΑΚΑ (C), ΧΑΛΚΟ (Cu)

34 Πώς υπολογίζεται η μάζα ενός mole;
Η Μάζα (σε γραμμάρια) ενός mole ατόμων ισούται αριθμητικά με την σχετική ατομική μάζα Ar και ενός mole μορίων με την σχετική μοριακή μάζα Mr. 1 mole ατόμων C = 12 g 1 mole ατόμων Mg = 24 g 1 mole ατόμων Cu = 63 g 1 mole μορίων CO = 12+2x16 = 44 g 1 mole μορίων Η2SO4 = 2x1+32+4x16 = 98 Τυχαίο; … Δεν νομίζω ! Αφού όλα συγκρίνονται με το 1/12 της μάζας του Άνθρακα, τον αριθμό του Avogadro και φυσικά το mole.

35 Πόσα mole είναι m γραμμάρια ορισμένης ουσίας;
Είδαμε ότι 1 mole χημικής οντότητας (άτομα ή μόρια) ζυγίζει όσο η ατομική Ar ή μοριακή Mr (κατά περίπτωση) μάζα. Άρα τα n moles ζυγίζουν nxAr (ή nxMr). Αντιστρόφως, πόσα moles είναι ορισμένη ποσότητα χημικής ουσίας m σε γραμμάρια; Πώς το βρίσκουμε; n = ή n = για άτομα. Παραδείγματα: 1. Πόσα moles είναι τα 72 g Be; (Ατομική μάζα = 9) = mole Be 2. Πόσα moles είναι τα 36 g H2O.(Μοριακή μάζα = 18) = moles H2O

36 Γραμμομοριακός όγκος Vmol
Γραμμομοριακός όγκος ενός αερίου ονομάζεται ο όγκος Vm που καταλαμβάνει το 1 mol,μετρημένα σε πρότυπες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας STP (standard Temperature Pressure, δηλαδή σε θερμοκρασία 0ο C και πίεση 1 atm). Ο γραμμομοριακός όγκος των αερίων βρέθηκε πειραματικά ίσος με 22,4L

37 Όγκος Vm για αέρια σε STP
Το Mole ως γέφυρα Η μάζα, τα moles,ο αριθμός των σωματιδίων και ο όγκος =προκειμένου για αέριο= συνδέονται μεταξύ τους. Σωματίδια Μάζα Γραμμάρια ενός mole (γραμμομοριακή μάζα, g/mol) Αριθμός σωματιδίων (NA ) σε ένα mole MOLES Γραμμομοριακός όγκος (22.4 L/mol) Όγκος Vm για αέρια σε STP Όλα μπορούν να μετατραπούν στα υπόλοιπα μέσω των Moles!!!

38 Το Mole ως γέφυρα Η μάζα, τα moles,ο αριθμός των σωματιδίων και ο όγκος =προκειμένου για αέριο= συνδέονται μεταξύ τους. 1 mol Mr g 22,4 L NA μόρια 1 mol κάθε χημικής ουσίας περιέχει ΝΑ μόρια. 1mol κάθε Χ. ουσίας ζυγίζει τόσα γραμμάρια όσο η Μοριακή της μάζα. 1 mol κάθε αέριας Χ. ουσίας σε STP καταλαμβάνει όγκο 22,4 L.

39 Έχει πολύ ακόμα;;; Ουφ!!! Άντε! Τελείωνε!

40 Τ Ε Λ Ο Σ Προϊόντα: Zn I2 Αντιδρώντα: Zn + I2
Χημικές Αντιδράσεις, Στοιχειομετρία. Τ Ε Λ Ο Σ To play the movies and simulations included, view the presentation in Slide Show Mode. Προϊόντα: Zn I2 Αντιδρώντα: Zn + I2 Μια παρουσίαση για την Α Λυκείου ΕΠΑΛ από τον Π.ΑΡΦΑΝΗ, 2011