Η φαντασία του Δημόκριτου πρόσθεσε σε αυτήν την υπέροχη εικόνα τα άτομα. Η Χημεία απόδειξε πως οτιδήποτε βλέπετε εδώ, αποτελείται σχεδόν από Al, O, Fe,

Παρουσίαση με θέμα: "Η φαντασία του Δημόκριτου πρόσθεσε σε αυτήν την υπέροχη εικόνα τα άτομα. Η Χημεία απόδειξε πως οτιδήποτε βλέπετε εδώ, αποτελείται σχεδόν από Al, O, Fe,"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Η φαντασία του Δημόκριτου πρόσθεσε σε αυτήν την υπέροχη εικόνα τα άτομα. Η Χημεία απόδειξε πως οτιδήποτε βλέπετε εδώ, αποτελείται σχεδόν από Al, O, Fe, Si, H και C!!

2 ΤΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΤΟΥ ΓΙΑ ΤΟ ΑΤΟΜΟ 1. Η μάζα του ατόμου είναι συγκεντρωμένη στον πυρήνα του, που αποτελείται από πρωτόνια και νετρόνια Bohr Niels το σημερινό μοντέλο του πυρήνα

3 2. Τα ηλεκτρόνια κινούνται γύρω από τον πυρήνα σε τροχιές καθορισμένης ακτίνας και ενέργειας. + αν ο πυρήνας του ατόμου του Η ήταν αυτός που βλέπετε, τότε η διάμετρος της τροχιάς του ηλεκτρονίου θα ήταν περίπου 1.600 μέτρα! 800m

4 3. Οι τροχιές ίδιας ακτίνας και καθορισμένης ενέργειας αποτελούν τις ενεργειακές στάθμες ( ή στιβάδες, ή φλοιούς) 4. Κάθε ενεργειακή στάθμη χαρακτηρίζεται από τον θετικό ακέραιο αριθμό n (κύριος κβαντικός αριθμός) Ισχύει η ακόλουθη αντιστοίχιση: n=1  ενεργ. επίπεδο K n=2  στιβάδα L n=3  φλοιός Μ n=4  ενεργ.επίπεδο Ν κλπ 5. Ο n καθορίζει την ακτίνα της τροχιάς και την ενέργεια της στιβάδας. Όταν μεγαλώνει ο n αυξάνεται και η ακτίνα της τροχιάς και η ενέργεια της ενεργειακής στάθμης 6. Το μοντέλο εφαρμόζεται ικανοποιητικά μόνο στο άτομο του Η6. Το μοντέλο εφαρμόζεται ικανοποιητικά μόνο στο άτομο του Η

5

6 ΑΝΑΛΟΓΙΕΣ ΓΙΑ ΤΙΣ ΣΤΙΒΑΔΕΣ Όπως το πόδι μας δεν μπορεί να πατήσει στο κενό μεταξύ των σκαλιών, έτσι και το ηλεκτρόνιο δεν μπορεί να γυρίζει σε όποια τροχιά θέλει, αλλά μόνο σε όσες ορίζονται από τον n! ενέργεια μία καλύτερη εικόνα για τις στιβάδες. Όταν αυξάνεται ο n, οι στιβάδες έρχονται πιο κοντά η μία στην άλλη μέχρι να ταυτιστούν (για n  ∞)

7 ΤΟ ΑΤΟΜΟ ΤΟΥ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ Όταν το άτομο του Η βρίσκεται στη θεμελιώδη κατάσταση, τότε έχει το μοναδικό του e στη χαμηλότερη ενεργειακή στάθμη, δηλαδή στη στιβάδα Κ Τότε λέμε ότι η ηλεκτρονιακή δομή του ατόμου του Η είναι Κ 1 Αν το e βρεθεί σε ψηλότερη ενεργειακή στάθμη το λέμε διεγερμένο

8 Επιτρεπτές τροχιές 1 2 3 4 5 Άτομο Η στη θεμελιώδη κατάσταση (n=1) Διεγερμένο άτομο (n=5) όταν αναφερόμαστε σε άτομα, αν δεν δηλώνεται διαφορετικά, αυτά θα θεωρούνται στη θεμελιώδη κατάσταση

9 KΑΤΑΝΟΜΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΩΝ ΣΕ ΣΤΙΒΑΔΕΣ Ο μέγιστος αριθμός e που μπορεί να πάρει κάθε στιβάδα δίνεται από την έκφραση 2n2 όπου n, o κύριος κβαντικός αριθμός στιβάδαμέγιστος αριθμός e

10 Η τελευταία στιβάδα οποιουδήποτε ατόμου, όποια και αν είναι, δεν μπορεί να έχει περισσότερα από 8 e (ΚΑΝΟΝΑΣ ΟΚΤΑΔΑΣ) Η προτελευταία στιβάδα δεν μπορεί να έχει λιγότερα από 8e και περισσότερα από 18e Πρώτα συμπληρώνονται οι στιβάδες με την μικρότερη ενέργεια (ΚΑΝΟΝΑΣ ΕΛΑΧΙΣΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ)ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Να βρεθούν οι ηλεκτρονικές δομές των ατόμων: 17 Cl, 19 K Για το χλώριο: Eφόσον ο ατομικός αριθμός είναι 17, θα πρέπει να κατανεμηθούν σε στιβάδες 17e Πρώτα συμπληρώνεται η Κ που έχει τη μικρότερη ενέργεια (n=1). Aυτή χωράει μέχρι 2e, οπότε θα έχουμε Κ 2 Στη συνέχεια πάμε στην L, η οποία χωράει μέχρι 8e, οπότε L 8 Τα 7e που απομένουν θα πάνε στην Μ, άρα η ζητούμενη δομή είναι: K 2 L 8 M 7 Για το κάλιο η δομή θα είναι: K2L8M8Ν1 K2L8M8Ν1

11 ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ ΣΤΗΝ ΕΝΟΤΗΤΑ 2.1 «Μην ξεχνάμε ότι τα πάντα αποτελούνται από άτομα»«Μην ξεχνάμε ότι τα πάντα αποτελούνται από άτομα» Η πρόταση αυτή του βιβλίου αποτελεί πρόκληση για συνθετική εργασία. Ψάξτε στα λήμματα: αστέρας νετρονίων, μαύρη τρύπα και σκοτεινή ύλη ( neutron star, black hole, dark matter) Tι σημαίνει κβαντικός;Tι σημαίνει κβαντικός; Προέρχεται από τη λατινική λέξη quantum (κβάντουμ), που θα πει ποσό. Τη λέξη κβαντικό τη χρησιμοποιούμε για εκείνα τα φυσικά μεγέθη, που παίρνουν τέτοιες τιμές, ώστε αυτές να είναι πολλαπλάσιες της μικρότερης, που τη λένε κβάντο. Για παράδειγμα, το νόμισμα του ευρώ είναι κβαντισμένο, με κβάντο το ένα λεπτό.Υπάρχει το 2λεπτο το 5λεπτο αλλά δεν υπάρχει το 3,2λεπτο. Μια άλλη λέξη για τα κβαντικά μεγέθη που χρησιμοποιούν οι Φυσικοί, είναι ασυνεχή μεγέθη. Τι θα θέλατε να είχατε: το κβάντο της εξυπνάδας ή το κβάντο της ηλιθιότητας;

12 συνεχές ασυνεχές ή κβαντισμένο Ο κανόνας της 8άδας των ηλεκτρονίων στην εξωτερική στιβάδα δεν ισχύει πάντα!!! Ευτυχώς δεν θα μας απασχολήσουν οι αποκλίσεις από τον κανόνα εφέτος. Στο περιθώριο της σελίδας 45, αναφέρεται η ατομική θεωρία του Dalton, η οποία απετέλεσε ένα τεράστιο βήμα μπροστά για την πρόοδο της Χημείας. Μπορείτε να βρείτε κενά στη θεωρία του Dalton; Τα ηλεκτρόνια της ίδιας στιβάδας (εξαιρουμένης της Κ) δεν έχουν την ίδια ενέργεια γενικώς.

13 ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ: Η ΙΣΤΟΡΙΑ η ιστορία αρχίζει με τα 4 στοιχεία του Εμπεδοκλή

14 Η ταξινόμηση του Antoine Lavoisier (1789) οξεογόναστοιχείααέριαστοιχεία μεταλλικά στοιχεία γήιναστοιχεία θειάφιφωςCo,Hg,Snάσβεστος φωσφόροςθερμότηςCu,Fe,Ni, μαγνησία (MgO) άνθρακαςoξυγόνοAu,Pb,Ag,Znβαρυτίτης (BaSO 4 ) άzωτοMg,Wάργιλος (Al 2 O 3 ) υδρογόνοPtπυριτικό (SiO 2 ) ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ: Η ΙΣΤΟΡΙΑ τη σκυτάλη παρέλαβε πολύ αργότερα ο Antoine Lavoisier

15 ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ: Η ΙΣΤΟΡΙΑ Το 1829 ο Johann Wolfgang Döbereiner διατυπώνει τον κανόνα των τριάδων:επέλεγε βάσει κοινών χημικών ιδιοτήτων τριπλέτες στοιχείων. Είχε παρατηρήσει ότι η μάζα του μεσαίου ήταν το ημιάθροισμα των μαζών των δύο ακραίων! ΤΡΙΑΔΕΣΣΗΜΕΡΑ Li, Na, KΒρίσκονται στην 1 η ομάδα του ΠΠ Ca, Sr, Ba >> 2 η >> Cl, Br, I >> 17 η >>

16 ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ: Η ΙΣΤΟΡΙΑ Το 1859 Γάλλος χημικός, Jean-Baptiste Dumas (1800-1884) επέκτεινε τις τριάδες του Döbereiner σε τετράδες (F, Cl, Br, I; και Mg, Ca, Sr, Ba). Το 1862 ο Γάλλος γεωλόγος Alexandre-Emile Béguyer de Chancourtois. (1820-1886) παρουσίασε μία τρισδιάστατη ταξινόμηση, τοποθετώντας 24 στοιχεία, κατά αύξον ατομικό βάρος, υπό μορφή έλικας(ονομαζόταν Τελλουρική έλικα επειδή στο κέντρο της είχε το στοιχείο τελλούριο) στην επιφάνεια ενός κυλίνδρου. Παρατήρησε ότι.μετά από κάθε έβδομο στοιχείο εμφανιζόταν στοιχεία με παρόμοιες χημικές ιδιότητες με τα προηγούμενα! Δεν δόθηκε σημασία στο έργο του επειδή στο δημοσίευμα του δεν υπήρχε σχήμα(!) συν το ότι ήταν και γεωλόγος και έτσι χρησιμοποιούσε περισσότερο γεωλογικούς όρους παρά χημικούς στην επιχειρηματολογία του.

17

18 ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ: Η ΙΣΤΟΡΙΑ Το 1864 ο Βρετανός χημικός John Newlands (1837 - 98) υποστήριξε ότι παρατάσσοντας τα στοιχεία κατά αύξον ατομικό βάρος, κάθε 8 ο στοιχείο παρουσιάζει παρόμοιες χημικές ιδιότητες με το 1 ο, όπως ακριβώς οι οκτάβες στη μουσική (Νόμος των οκτάβων). Πρότεινε λοιπόν να ταξινομηθούν τα χημικά στοιχεία κατά οκτάδες Εφαγε το δούλεμα της ζωής του Η ταξινόμηση σύμφωνα με το νόμο των οκτάβων του Newlands H 1 Li 2 G 3 Bo 4 C 5 N 6 O 7 F 8 Na 9 Mg 10 Al 11 Si 12 P 13 S 14 Cl 15 K 16 Ca 17 Cr 19 Ti 18 Mn 20 Fe 21 Co & Ni 22 Cu 23 Zn 25 Y 24 In 26 As 27 Se 28 Br 29 Rb 30 Sr 31 Ce & La 33 Zr 32 Di & Mo 34 Ro & Ru 35 Pd 36 Ag 37 Cd 38 U 40 Sn 39 Sb 41 Te 43 I 42 Cs 44 Ba & V 45 Ta 46 W 47 Nb 48 Au 49 Pt & Ir 50 Os 51 Hg 52 Tl 53 Pb 54 Bi 55 Th 56 Ο καθηγητής George Foster υπεύθυνος εκδόσεων της Βρετανικής ένωσης χημικών, αρνήθηκε να εκδώσει την εισήγηση του Newlands, υποστηρίζοντας ότι και με βάση το αγγλικό αλφάβητο αν ταξινομήσει κάποιος τα στοιχεία, θα βρει οπωσδήποτε χημικές ομοιότητες

19 η …. εκδίκηση του Newlands

20

21 ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ: Η ΙΣΤΟΡΙΑ ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ ΜΕΝΤΕΛΕΓΕΦ 1869 > Το ατομικό βάρος των στοιχείων αποτελεί ένδειξη της ατομικής τους μάζας O περιοδικός νόμος συνιστά μία από τις σπουδαιότερες γενικεύσεις όχι μόνο στο χώρο της χημείας, αλλά και της επιστήμης γενικότερα. Dmitri Ivanovich Mendeleev (1834–1907),

22 ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ ΤΟΥ ΜΕΝΤΕΛΕΓΕΦ

23 Τα μαγικά του Μεντελέγεφ Tι πρόβλεψεΤι ανακαλύφθηκε Eka-Aλουμίνιο (1871) Aτομικό βάρος: 68 χαμηλό σημείο τήξεως Πυκνότητα: 5.9 g/mL Τύπος του οξειδίου του: Ea2O3 Τύπος της χλωριούχου ένωσης του : Ea2Cl6 Γάλλιο(Ga) (ανακαλύφθηκε το 1875) Aτομικό βάρος: 69.3 Σημείο τήξεως: 30.15°C Πυκνότητα: 5.93 g/mL Oξείδιο: Ga2O3 Xλωριούχος ένωση: Ga2Cl6 Eka-Bόριο (1871) Aτομικό βάρος: 44 Το Oξείδιο του θα έχει τύπο Eb2O3 και πυκνότητα 3,5 g/mL Σκάνδιο(Sc) ανακαλύφθηκε το 1879) : Aτομικό βάρος 44.7 Το Oξείδιοτου έχει τύπο: Sc2O3, και πυκνότητα 3.8 g/mL Eka-πυρίτιο (1871) Aτομικό βάρος: 72 Γκρι με ψηλό Σημείο τήξεως Τύπος του οξειδίου του: EsO2 Πυκνότητα: 5.5 g/mL Τύπος της χλωριούχου ένωσης του Chloride: EsCl4, και θα βράζει στους 100°C περίπου Γερμάνιο(Ge) (1886) Aτομικό βάρος: 72.59 Σημείο τήξεως;947°C Τύπος του οξειδίου του: GeO2 Πυκνότητα: 5.35 g/mL Xλωριούχος ένωση GeCl4, βράζει στους 86°C

24 Το 1869 ο Γερμανός χημικός Meyer βασιζόμενος περισσότερο στην περιοδική μεταβολή των φυσικών ιδιοτήτων των στοιχείων (κύρια του ατομικού τους όγκου) συνέταξε παρόμοιο πίνακα, ανεξάρτητα από τον Μεντελέγιεφ. Παρότι είχε αφήσει και αυτός τα αντίστοιχα κενά στον περιοδικό του πίνακα, δεν έκανε τις προβλέψεις που είχε κάνει ο Μεντελέγεφ Ο Μεντελέγεφ είχε και αποτυχημένες το προβλέψεις.. Δεν ανευρέθηκε το στοιχείο με ατομικό βάρος 54, που θα έμοιαζε με το στοιχείο Δημήτριο, όπως είχε προβλέψει.. Επίσης πίστευε στην ύπαρξη στοιχείων ενδιαμέσων του υδρογόνου και του λιθίου, καθώς και ελαφρότερων του υδρογόνου, υποθέσεις που αποδείχτηκαν λανθασμένες ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ: Η ΙΣΤΟΡΙΑ Julius Lothar Meyer (1830–1895)

25 ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ: Η ΙΣΤΟΡΙΑ Henry Moseley (1887-1915) Το 1914 ο Henry Moseley (1887-1915) διορθώνει τον περιοδικό νόμο του Μεντελέγεφ, διατυπώνοντας το σύγχρονο περιοδικό νόμο: «οι χημικές ιδιότητες των στοιχείων είναι περιοδική συνάρτηση του ατομικού τους αριθμού». Σκοτώθηκε στα 28 του κατά τη διάρκεια του Α΄παγκόσμιου πολέμου και χάρη στο θάνατο του, οι Βρετανοί εξέδωσαν διάταγμα, με το οποίο απαγορευόταν εφεξής οι επιστήμονες να πηγαίνουν στην πρώτη γραμμή του μετώπου! Με τη βοήθεια του νόμου του Moseley εξηγήθηκαν οι περίφημες αναστροφές που διαισθητικά είχε κάνει ο Μεντελέγεφ. Συγκεκριμένα το στοιχείο Ιώδιο είχε μικρότερο ατομικό βάρος από το στοιχείο Τελλούριο και άρα έπρεπε να τοποθετηθεί μπροστά από αυτό στον περιοδικό πίνακα. Ελα όμως που εμοιαζε με τα στοιχεία της επόμενης στήλης, οπότε ο Μεντελέγεφ παρέβη τον περιοδικό του νόμο και τοποθέτησε το Ιώδιο μετά το Τελλούριο. Και εδώ με τη βοήθεια του Μόσλευ αποδείχτηκε ότι έπραξε σωστά. Το Ιώδιο έχει μεγαλύτερο ατομικό αριθμό από το Τελλούριο!

26 ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ: ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ 7 περίοδοι 18 ομάδες Λανθανίδες Ακτινίδες

27 ΠΕΡΙΟΔΟΣ 2 η περίοδος  2 στιβάδες 6 η περίοδος  6 στιβάδες Περίοδος: οριζόντια γραμμή του περιοδικού πίνακα Υπάρχουν 7 περίοδοι Σε όποια περίοδο ανήκει ένα στοιχείο, τόσες ηλ.στιβάδες θα έχει το άτομο του Κατά μήκος μίας περιόδου έχουμε βαθμιαία μεταβολή των ιδιοτήτων των στοιχείων (πχ μεταλλικός χαρακτήρας, ατομική ακτίνα

28 Aλκάλια: 1 e στην εξωτερική στιβάδα Aλκάλια: 1 e στην εξωτερική στιβάδα Αλογόνα: 7 e στη στιβάδα σθένους Αλογόνα: 7 e στη στιβάδα σθένους ΟΜΑΔΑ Ομάδα: στήλη του περιοδικού πίνακα Υπάρχουν 18 ομάδες, που συμβολίζονται με δύο τρόπους Τα άτομα των στοιχείων που ανήκουν στις ομάδες 1,2,13,14,15,16,17,18 έχουν στην εξωτερική τους στιβάδα 1,2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ηλεκτρόνια αντίστοιχα Τα στοιχεία της ίδιας ομάδας παρουσιάζουν παρόμοιες χημικές ιδιότητες

29 ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ: ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ

30 ΠΕΡΙΟΔΟΣ ΑΡΙΘΜΟΣ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ 1η1η 2 2η2η 8 3η3η 8 4η4η 18 5η5η 6η6η 32 7η7η 30 μέχρι σήμερα, τα επόμενα δύο που θα συντεθούν, θα προστεθούν στα 30. ΒΡΕΣ ΤΗ ΘΕΣΗ Με απομνημόνευση του ανωτέρω πίνακα και το ότι οι λανθανίδες είναι από 58-71 και οι ακτινίδες από 90-103, μπορούμε να βρίσκουμε τη θέση των στοιχείων στον ΠΠ όπως στα παραδείγματα που ακολουθούν:

31 1) Ζ = 46: Η 1 η περίοδος περιλαμβάνει 2 στοιχεία, η 2 η και η 3 η 8, η 4 η 18. Αρα το τελευταίο στοιχείο της 3 ης περιόδου θα έχει Ζ= 2+8+8+18= 36 Επειδή 46-30 =10 το στοιχείο που μας ζητήθηκε,θα ανήκει στην 5 η περίοδο και στην 10 η ομάδα 2) Ζ=18 Η 1 η περίοδος περιλαμβάνει 2 στοιχεία, η 2 η και η 3 η 8, άρα το στοιχείο με Ζ=18 θα είναι το τελευταίο της 3 ης περιόδου(2+8+8), δηλαδή θα είναι ευγενές αέριο Με τον τρόπο του βιβλίου: Η ηλ.δομή του στοιχείου θα είναι K 2,L 8,M 8. Αρα το άτομο του στοιχείου θα έχει 3 στιβάδες, συνεπώς θα ανήκει στην 3 η περίοδο κι επειδή έχει 8 ηλεκτρόνια στην εξωτερική του στιβάδα, θα ανήκει στην ομάδα των ευγενών αεριών (18 η ) 3) Ζ= 92 Τα στοιχεία με Ζ από 90-103 είναι οι ακτινίδες που ανήκουν στην 7 η περίοδο και στην 3 η ομάδα

32 ΑΛΛΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΥ ΠΙΝΑΚΑ

33 Μη βλέπετε τον ΠΠ συμβολικά ή ηλεκτρονιακά μόνον. Θυμηθείτε ότι πίσω από τα σύμβολα και τις δομές κρύβονται τα ΣΤΟΙΧΕΙΑ !!

34 ΧΙΟΥΜΟΡ(;)

35 WOMANIUM (WO) Physical properties: Generally soft and round in form. Boils at nothing and may freeze any time. Very bitter if not used well. Chemical properties: Very active and highly unstable. Possesses strong affinity with gold, silver, platinum, and precious stones. Violent when left alone. Turns slightly green when placed next to a better specimen. Usage: An extremely good catalyst for dispersion of wealth. Caution: Highly explosive in inexperienced hands! MANIUM (XY) Physical properties: Solid at room temperature but gets bent out of shape easily. Difficult to find a pure sample. Due to rust, aging samples are unable to conduct electricity as easily as young samples. Chemical properties: Attempts to bond with WO any chance it can get. Also tends to form strong bonds with itself. Becomes explosive when mixed with Childrium for prolonged period of time. Usage: Possibly good methane source. Caution: In the absence of WO, this element rapidly decomposes and begins to smell. ΧΙΟΥΜΟΡ(;)

36

37 ΟΙ… ΔΙΑΦΩΝΟΥΝΤΕΣ

38 ΚΑΙ…Η ΑΠΑΝΤΗΣΗ