Wielcy rewolucjonici nauki Alchemicy Robert Boyle Antoine Laurent

Wielcy rewolucjoniści nauki Alchemicy Robert Boyle Antoine Laurent de Lavoisier Joseph Louis Proust John Dalton Dmitrij Iwanowicz Mendelejew

Rys historyczny rozwoju chemii v Empedokles z Akragas – teoria budowy materii zakładała odziaływanie ze sobą 4 -ch żywiołów: Ø Woda: mokra i zimna Ø Powietrze: mokre i gorące Ø Ogień: suchy i gorący Ø Ziemia: sucha i zimna v Georg Ernest Stahl (XVII w. ) – koncepcja flogistonu: Ø Składnikiem substancji palnej jest nieokreślona „materia ognia” – flogiston Ø Im większa zawartość flogistony, tym substancja jest bardziej łatwopalna

Rys historyczny rozwoju chemii v Alchemicy w trakcie poszukiwania „kamienia filozoficznego” umożliwiającego przemianę ołowiu w złoto oraz eliksiru nieśmiertelności dokonali szeregu odkryć: v Udoskonalenie metod wyodrębniania i oczyszczania substancji v Ustalili, że Hg jest metalem v Opracowano zastosowania gipsu do opatrunków usztywniających v Otrzymali kwasy (octowy – CH 3 COOH, , azotowy(V) – HNO 3 , chlorowodorowy – HCl , fosforu, siarczanu(VI) amonu (NH 4)2 SO 4, wody królewskiej – mieszaniny kwasów HCl i HNO 3 w stosunku objętościowym 1 : 3

Robert Boyle (XVII w. ) v Podstawowymi elementami budowy materii są niepodzielne cząstki – atomy v Wprowadzenie rozróżnienia mieszanina a związek chemiczny v Prawo Boyle`a – Mariotte`a Ø Ciśnienie (p) określonej ilości gazu doskonałego w określonej temperaturze jest odwrotnie proporcjonalne do jego objętości (V) Ø wzrost ciśnienia zmniejszenie objętości Ø zmniejszenie ciśnienia – wzrost objętości Ø

Antoine de Lavoisier (XVIII w. ) v Spalanie – to reakcja chemiczna substancji z jednym ze składników powietrza – tlenem (tlen został odkryty w 1772 r. przez Carla Wilhelma Scheele`go) v Udowodnił, że produkt spalania siarki ma większą masę niż masa użytej siarki (obalenie koncepcję flogistonu – masa produktu spalania musi być mniejsza od masy substratu o masę „materii ognia”) v Pionier stechiometrii i autor (niezależnie od Michaiła Łomonosowa) prawa zachowania masy

Prawo zachowania masy v. Dla każdej reakcji chemicznej masa wszystkich substratów jest równa masa wszystkich produktów, czyli taka sama masa substancji występuje przed i po przemianie chemicznej: Ø Ag + I 2 Ag. I 2 Ø 108 g + 254 g = 362 g Ø Ca. CO 3 Ca. O + CO 2 Ø 100 g = 56 g + 44 g Ø Ca(OH)2 + H 2 SO 4 Ca. SO 4 + 2 H 2 O Ø 74 g + 98 g 136 g + 36 g

Joseph Louis Proust (XVIII/XIX w. ) v. Sformułował prawo stosunków stałych (prawo stałości składu chemicznego) Ø Pierwiastki tworzą związki chemiczne łączą się ze sobą w stałych stosunkach masowych (wagowych) ü m. SO 2 = 32 u + 2 ∙ 16 u = 64 u ü m. S : m. O = 32 u : 32 u = 1 : 1 ü m. SO 3 = 32 u + 3 ∙ 16 u = 80 u ü m. S : m. O = 32 u : 48 u = 2 : 3

Joseph Louis Proust (XVIII/XIX w. ) Obliczenie procentowego udziału mas pierwiastków w związku chemicznym Przykład Ca. SO 4 m. Ca. SO 4 = 40 u + 32 u + 4 ∙ 16 u = 136 u %Ca %O %S

Przykłady zastosowania Zadanie: Ustal wzór rzeczywisty tlenku chromu (Cra. Ob) jeżeli stosunek masy Cr do masy O wynosi 13 : 6 Ø Rozwiązanie: Ø Stosunek mas jest ilorazem wynikający z przedzielenia mas Cr i O przez określoną wartość x, ponadto należy założyć, że masa związku wynosi 100 u 13 ∙ x + 6 ∙ x = 100 u; ØCr 2 O 3 19 x = 100 u; x = 5, 263 u

Przykłady zastosowania Zadanie: Ustal wzór rzeczywisty kwasu siarkowego Hx. Sy. Oz , jeżeli procentowy udział mas pierwiastków wynosi: H – 1, 12%; S – 35, 96%; O – 62, 92% Ø Rozwiązanie: należy przyjąć, że masa cząsteczkowa tego związku wynosi 100 u, stąd masy pierwiastków w cząsteczce wynoszą odpowiednio: Ø m. H = 1, 12 u; m. S = 35, 96 u; m. O = 62, 92 u Ø H 2 S 2 O 7

John Dalton (XIX w. ) v Atomistyczna hipoteza budowy materii Ø Materia składa się z atomów – niepodzielnych cząsteczek q Współcześnie: atomy wszystkich pierwiastków zbudowane są elementarnych cząstek: protonów (p+), neutronów (n 0), elektronów (e-) Ø Atomy danego pierwiastka mają taką samą masę, promień i wykazują takie same właściwości q Współcześnie: pierwiastki występują w odmianach – izotopach różniących się masą atomową (liczbą neutronów w jądrze atomowym: np. 12 C i 14 C

John Dalton (XIX w. ) Ø Atomy pierwiastków łączą się w cząsteczki związków chemicznych w stałych i określonych proporcjach q Współcześnie – znane są związki niestechiometryczne (bertolidy) Ø Atomy nie powstają, nie ulegają zniszczeniu i nie ulegają przemianom q Współcześnie – atomy mogą ulegać rozpadowi i przemianom jądrowym (α, β+, β-)

John Dalton (XIX w. ) v. Prawo stosunków wielokrotnych vdot. pierwiastków, które tworzą ze sobą co najmniej dwa różne związki chemiczne ØDla danej masy jednego pierwiastka, masy drugiego pierwiastka w tych związkach chemicznych pozostają do siebie w stosunku liczb naturalnych Ø Przykład: (na 28 g azotu w danym związku) N 2 O – 16 g. O 2 NO – 32 g. O 1 2 N 2 O 3 – 48 g. O 2 NO 2 – 64 g. O N 2 O 5 – 80 g. O 3 4 5

Dimitrij Mendelejew (XIX /p. XX w. ) v Prawo okresowości Ø Właściwości fizyczne i chemiczne pierwiastków uszeregowanych wg. wzrastających mas atomowych powtarzają się okresowo Ø Opublikował układ okresowy pierwiastków – tablica Mendelejewa Ø Sformułowane prawo okresowości dowodziło istnienia nieznanych jeszcze pierwiastków, których właściwości przewidział Mendelejew

Współczesny układ okresowy pierwiastków chemicznych v Budowa oparta jest o liczbę atomową pierwiastka i konfigurację elektronową atomów v Kolumny (pionowe) – grupy od 1 do 18 Ø Obejmują atomy pierwiastków o identycznej konfiguracji elektronowej powłok/i walencyjnej Ø Gr. 1 – 1 elektron, gr. 2 – 2 elektrony, grupy od 3 do 12 odpowiednio od 3 do 12 elektronów, grupy od 13 do 18 – liczba elektronów walencyjnych jest równa wartości drugiej cyfry numeru grupy) v Szeregi poziome: od 1 do 7 – okresy, Ø nr okresów wskazują liczbę powłok elektronowych Ø w okresach znajdują się pierwiastki o tej samej liczbie powłok elektronowych

Budowa atomu a układ okresowy •