ΓΕΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ

Στόχοι Μαθήματος

Στο τέλος αυτού του μαθήματος ο φοιτητής θα μπορεί: 1. Να διατυπώνει αμιγείς ιοντικές εξισώσεις, να κατατάσσει τα οξέα και τις βάσεις σε ισχυρά και ασθενή, να αποδίδει αριθμούς οξείδωσης, να ισοσταθμίζει απλές χημικές εξισώσεις οξείδωσης - αναγωγής, να υπολογίζει και να χρησιμοποιεί τη molarity. 2. Να αναγράφει και να χειρίζεται θερμοχημικές εξισώσεις, να υπολογίζει τη θερμότητα αντίδρασης από τη στοιχειομετρία, να εφαρμόζει το νόμο του Hess και να υπολογίζει την ενθαλπία αντίδρασης από πρότυπες ενθαλπίες σχηματισμού. 3. Να χρησιμοποιεί τα σύμβολα Lewis για να παραστήσει το σχηματισμό ιοντικού δεσμού, να αναγράφει ηλεκτρονικές δομές ιόντων, να εκτιμά τη σχετική πολικότητα ενός δεσμού με βάση τις ηλεκτραρνητικότητες, να βρίσκει τον πλέον κατάλληλο τύπο Lewis χρησιμοποιώντας τυπικά φορτία και να συσχετίζει τάξη και μήκος δεσμού. 4. Να προβλέπει τη μοριακή γεωμετρία, να συσχετίζει διπολική ροπή και μοριακή γεωμετρία, να εφαρμόζει τη θεωρία του δεσμού σθένους, να περιγράφει διατάξεις μοριακών τροχιακών. 5. Nα υπολογίζει τις περιεκτικότητες και τα γραμμομοριακά κλάσματα συστατικών διαλύματος, να υπολογίζει ταπείνωση τάσης ατμών διαλύματος, να υπολογίζει ανύψωση σημείου ζέσεως και ταπείνωση σημείου πήξεως και από αυτά το μοριακό βάρος διαλυμένης ουσίας, να υπολογίζει ωσμωτική πίεση, να προσδιορίζει αθροιστικές ιδιότητες ιοντικών διαλυμάτων. 6. Να προσδιορίζει την τάξη αντίδρασης από το νόμο ταχύτητας, να εφαρμόζει την εξίσωση του Arrhenius, να διατυπώνει τη συνολική χημική εξίσωση με βάση το μηχανισμό της, για μια στοιχειώδη αντίδραση να προσδιορίζει τη μοριακότητά της και να διατυπώνει την εξίσωση ταχύτητας, να προσδιορίζει το νόμο της ταχύτητας από μηχανισμό με αρχικό βραδύ στάδιο. 7. Να εφαρμόζει στοιχειομετρία σε ένα μίγμα ισορροπίας, να αναγράφει εκφράσεις σταθεράς ισορροπίας, να βρίσκει τη σταθερά ισορροπίας από τη σύσταση του μίγματος της αντίδρασης, να εφαρμόζει το πηλίκο της αντίδρασης, να επιλύει προβλήματα ισορροπίας, να εφαρμόζει την αρχή Le Chatelier σε διάφορες μεταβολές των συνθηκών αντίδρασης. 8. Να αναγνωρίζει τα χημικά είδη που είναι οξέα και βάσεις κατά Br?nsted-Lowry και κατά Lewis, να προβλέπει αν μια οξεοβασική αντίδραση ευνοεί τα αντιδρώντα ή τα προϊόντα, να υπολογίζει τις συγκεντρώσεις των Η3Ο+ και ΟΗ? διαλύματος ισχυρού οξέος ή βάσης, να υπολογίζει την τιμή του pH ενός διαλύματος. 9. Να υπολογίζει τις Κα και Κb από τοpH διαλύματος και αντίστροφα, να υπολογίζει συγκεντρώσεις χημικών ειδών σε διάλυμα ασθενούς οξέος και ασθενούς βάσης, να υπολογίζει το pH ρυθμιστικού διαλύματος. 10. Να υπολογίζει τη μεταβολή εντροπίας για μια μετατροπή φάσης, να υπολογίζει τη ΔGο από τιςΔΗο και ΔSο, να υπολογίζει την Κ από τη μεταβολή της πρότυπης ελεύθερης ενέργειας και να μπορεί να υπολογίζει τις ΔGο και Κ σε διάφορες θερμοκρασίες.

Προαπαιτούμενες Γνώσεις

Δεν υπάρχουν προαπαιτήσεις

Περιεχόμενα

1. Υπολογισμοί με Χημικούς Τύπους και Εξισώσεις. Μοριακό βάρος και τυπικό βάρος. Η έννοια του mole. Εκατοστιαία περιεκτικότητα από τον χημικό τύπο. Στοιχειακή ανάλυση: Εκατοστιαία περιεκτικότητα σε άνθρακα, υδρογόνο και οξυγόνο. Προσδιορισμός χημικών τύπων. Γραμμομοριακή ερμηνεία μιας χημικής εξίσωσης. Ποσότητες ουσιών σε μια χημική αντίδραση. Περιοριστικό αντιδρών: Θεωρητικές και εκατοστιαίες αποδόσεις. 2. Χημικές Αντιδράσεις: Εισαγωγή. Η ιοντική θεωρία των διαλυμάτων. Μοριακές και ιοντικές εξισώσεις. Αντιδράσεις καταβύθισης. Αντιδράσεις οξέων-βάσεων. Αντιδράσεις οξείδωσης-αναγωγής. Ισοστάθμιση απλών εξισώσεων οξείδωσης-αναγωγής. Γραμμομοριακή συγκέντρωση. Αραίωση διαλυμάτων. Σταθμική ανάλυση. Ογκομετρική ανάλυση. 3. Θερμοχημεία. Ενέργεια και μονάδες ενέργειας. Θερμότητα αντίδρασης. Αντιδράσεις καταβύθισης. Ενθαλπία και μεταβολή ενθαλπίας. Θερμοχημικές εξισώσεις. Εφαρμογή στοιχειομετρίας σε θερμότητες αντιδράσεων. Μέτρηση θερμότητας μιας αντίδρασης. Νόμος του Hess. Πρότυπες ενθαλπίες σχηματισμού. Καύσιμα-τρόφιμα, καύσιμα του εμπορίου και καύσιμα των πυραύλων. 4. Κβαντική θεωρία του ατόμου. Η κυματική φύση του φωτός. Κβαντικά φαινόμενα και φωτόνια. Η θεωρία του Bohr για το άτομο του υδρογόνου. Κβαντομηχανική. Κβαντικοί αριθμοί και ατομικά τροχιακά. 5. Ηλεκτρονικές δομές και περιοδικότητα. Spin ηλεκτρονίου και απαγορευτική αρχή του Pauli. Αρχή δόμησης και ο περιοδικός πίνακας. Αναγραφή ηλεκτρονικών δομών με χρησιμοποίηση του περιοδικού πίνακα. Διαγράμματα τροχιακών των ατόμων-Κανόνας του Hund. Προβλέψεις του Mendeleev βάσει του περιοδικού πίνακα. Μερικές περιοδικές ιδιότητες. 6. Ιοντικός και Ομοιοπολικός Δεσμός. Περιγραφή ιοντικών δεσμών. Ηλεκτρονικές δομές ιόντων. Ιοντικές ακτίνες. Περιγραφή ομοιοπολικών δεσμών. Πολωμένοι ομοιοπολικοί δεσμοί ? Ηλεκτραρνητικότητα. Αναγραφή τύπων Lewis με ηλεκτρόνια?κουκίδες. Απεντοπισμένοι δεσμοί ? Συντονισμός. Εξαιρέσεις του κανόνα της οκτάδας. Τυπικό φορτίο και τύποι Lewis. Μήκος δεσμού και τάξη δεσμού. Ενέργεια δεσμού. 7. Μοριακή Γεωμετρία και Θεωρία του Χημικού Δεσμού. Το μοντέλο VSEPR (Άπωσης ηλεκτρονικών ζευγών του φλοιού σθένους). Διπολική ροπή και μοριακή γεωμετρία. Θεωρία του δεσμού σθένους. Περιγραφή πολλαπλών δεσμών. Αρχές της θεωρίας μοριακών τροχιακών. Ηλεκτρονικές δομές διατομικών μορίων των στοιχείων της δεύτερης περιόδου. 8. Διαλύματα. Τύποι διαλυμάτων. Διαλυτότητα και η διαδικασία διάλυσης. Επιδράσεις θερμοκρασίας και πίεσης πάνω στη διαλυτότητα. Τρόποι έκφρασης της συγκέντρωσης. Τάση ατμών διαλύματος. Ανύψωση σημείου ζέσεως και ταπείνωση σημείου πήξεως. Ώσμωση. Αθροιστικές ιδιότητες διαλυμάτων. Κολλοειδή. 9. Ταχύτητες Αντίδρασης. Ορισμός της ταχύτητας αντίδρασης. Πειραματικός προσδιορισμός ταχύτητας. Εξάρτηση της ταχύτητας από τη συγκέντρωση. Μεταβολή της συγκέντρωσης με το χρόνο. Θερμοκρασία και ταχύτητα. Θεωρίες συγκρούσεων και μεταβατικής κατάστασης. Εξίσωση του Arrhenius. Στοιχειώδεις αντιδράσεις. Ο νόμος ταχύτητας και ο μηχανισμός. Κατάλυση. 10. Χημική Ισορροπία. Χημική ισορροπία - Μια δυναμική ισορροπία. Σταθερά ισορροπίας. Ετερογενής ισορροπία ? Διαλύτες σε ομογενείς ισορροπίες. Ποιοτική ερμηνεία της σταθεράς ισορροπίας. Πρόβλεψη της κατεύθυνσης μιας αντίδρασης. Υπολογισμός συγκεντρώσεων ισορροπίας. Απομάκρυνση προϊόντων ή προσθήκη αντιδρώντων. Μεταβολή πίεσης και θερμοκρασίας. Επίδραση ενός καταλύτη. 11. Οξέα και Βάσεις. Οξέα και βάσεις κατά Arrhenius. Οξέα και βάσεις κατά Br?nsted?Lowry. Οξέα και βάσεις κατά Lewis. Σχετική ισχύς οξέων και βάσεων. Μοριακή δομή και ισχύς οξέων. Αυτοϊοντισμός του νερού. Διαλύματα ισχυρών οξέων και βάσεων. Το pH ενός διαλύματος. 12. Ισορροπίες Οξέων-Βάσεων. Ισορροπίες ιοντισμού οξέων. Πολυπρωτικά οξέα. Ισορροπίες ιοντισμού βάσεων. Οξεοβασικές ιδιότητες διαλυμάτων αλάτων. Επίδραση κοινού ιόντος. Ρυθμιστικά διαλύματα. Καμπύλες ογκομέτρησης οξέος-βάσης. 13. Διαλυτότητα και Ισορροπία συμπλόκων ιόντων. Η Σταθερά γινομένου διαλυτότητας. Διαλυτότητα και επίδραση κοινού ιόντος. Υπολογισμοί καθίζησης. Επίδραση του pH πάνω στη διαλυτότητα. Σχηματισμός συμπλόκων ιόντων. Σύμπλοκα ιόντα και διαλυτότητα. Ποιοτική ανάλυση μεταλλικών ιόντων. 14. Θερμοδυναμική και ισορροπία. Πρώτος νόμος της Θερμοδυναμικής- Ενθαλπία. Εντροπία και δεύτερος νόμος της Θερμοδυναμικής. Πρότυπες εντροπίες και τρίτος νόμος της Θερμοδυναμικής. Ελεύθερη ενέργεια και αυθόρμητες αντιδράσεις. Ερμηνεία της ελεύθερης ενέργειας. Σχέση της ΔGο με τη σταθερά ισορροπίας. Μεταβολή ελεύθερης ενέργειας με τη θερμοκρασία. 15. Εργαστήριο - Ασκήσεις. Παρασκευή διαλυμάτων, αραίωση και μέτρηση pH. Ποιοτική ανάλυση. Oγκομετρικοί προσδιορισμοί. Ασκήσεις από τις προηγούμενες ενότητες.