Podstawowe prawa chemiczne :)

Witajcie w ostatnie dni starego roku 2016 ! :)

Dzisiaj temat lekki i przyjemny, a mianowicie kilka słów na temat praw , które rządzą w chemii.

Wszędzie mamy styczność z pewnymi zasadami, regułami itp. Jadąc samochodem, musimy przestrzegać pewnych przepisów drogowych, aby nie doszło do kolizji czy wypadku. Każdy z nas ma również zasady moralne i etyczne, które wskazują nam co jest dobre a co złe.

Podobnie jest i w przypadku chemii- aby móc ją zrozumieć i żeby każdy mógł interpretować ją tak samo, musimy "przestrzegać" pewnych praw chemicznych.

Omówimy podstawowe i najważniejsze prawa, którymi posługuje się każdy chemik :)

PRAWO ZACHOWANIA MASY

Jest to prawdopodobnie najważniejsze prawo, informujące nas o tym, że:

"Masa w układzie zamkniętym i izolowanym, podczas przemian i oddziaływań fizycznych oraz reakcji chemicznych jest wielkością stałą"

Oznacza to, że jeśli substraty o danej masie ulegną reakcji to otrzymane produkty będą posiadały taką samą masę. Oczywiście istotny jest fakt, że reakcja musi zachodzić w układzie zamkniętym, ponieważ, gdyby produktem był gaz (np. wodór) w układzie otwartym "uciekłby" , co spowodowałoby, że masa otrzymanych produktów nie byłaby już taka sama, ale mniejsza.

Prawo to w wielkim skrócie można zapisać w następujący sposób:

masa substratów = masa produktów

Prawo to zostało opracowane w 1760 r. przez Rosjanina M. Łomonosow'a oraz nieco poźniej w 1785r.  przez Francuza A.Lavoisier'a. 

Jest ono bardzo potrzebne w praktyce chemii, ponieważ pozwala na określenie masy związków uczestniczących w reakcjach chemicznych, znając jej przebieg. :)

I co najważniejsze-przykłady:

 

Nasza teoria, że : masa substratów = masa produktów jest sprawdzona.

Ale, żeby masy były zgodne muszą również zgadzać się ilości atomów danego pierwiastka :

Po jednej stronie reakcji jak i po drugiej musi być zgodna ilość atomów danego pierwiastka. Dlatego też, skoro po lewej stronie mamy 4 atomy miedzi to i po drugiej również musi być 4 atomy miedzi. ( Pamiętajmy !)

PRAWO STAŁOŚCI SKŁADU ( Prawo Prousta)

Prawo stworzone przez J.Proust'a w 1779 r., mówiące, że : 

"Każdy związek ma stały i niezmienny skład ilościowy, co oznacza , że stosunek wagowy pierwiastków wchodzących w skład danego związku jest zawsze stały i jednakowy"

Oznacza to, że :

Każda cząsteczka składa się z określonej liczby atomów. Masa atomów jest stała i w reakcjach chemicznych nie ulega zmianie. Stosunki wagowe atomów w danej cząsteczce są stałe bez względu na metody otrzymywania danego związku.

Pokażmy na przykładzie:

 

Gdyby w reakcji użyto np więcej siarki (powiedzmy 3 g a nie 2 g jak jest w przykładzie), wtedy przekroczyłoby to stosunek wagowy, który zawsze jest stały i całość nie przereagowałaby, a wręcz przeciwnie: nadmiar siarki (1 g) nie wziąłby udziału w reakcji.

PRAWO STAŁYCH STOSUNKÓW WIELOKROTNYCH

Stworzone przez J.Daltona w 1808 r.:

"Jeżeli dwa pierwiastki tworzą ze sobą dwa lub więcej związków, to ilości wagowe jednego z nich, łączące się w tych związkach z tą samą ilością wagową drugiego pierwiastka mają się do siebie jak proste liczby naturalne."

Idealnym przykładem będą związki tlenków azotu:

 

PRAWO AVOGADRA 

" W jednakowych objętościach różnych gazów, w tych samych warunkach temperatury i ciśnienia znajduje się tyle samo cząsteczek"

O liczbie cząsteczek mówi tak zwana liczba Avogadro :

Co oznacza, że 1 mol danego związku zawiera 6,022 •10²³ cząsteczek/atomów w warunkach:

V= 22,4 dm³

p=1013,25 hPa
T=273 K 

Zmieniając warunki zmienia się liczba cząsteczek.

PRAWO OBJĘTOŚCIOWE GAY-LUSSAC'a

Opracowane w 1805 r. przez : L.J. Gay-Lussaca, które mówi:

"Objętości substancji gazowych (mierzone w tej samej temperaturze i pod tym samym ciśnieniem) biorących udział w danej reakcji chemicznej mają się do siebie jak proste liczby naturalne."

A w praktyce:

  

^{Zostały omówione najważniejsze prawa, bez których praca chemika nie miałaby sensu :) Oprócz omówionych jest jeszcze wiele innych , o których będzie mowa przy omawianiu danego zagadnienia bezpośrednio związanego z danym prawem.} 

^{Dlatego zapraszam do śledzenia dalszych postów, już w nowym roku 2017 :)}

^{Z okazji zbliżającego się Nowego Roku,} 

^{życzę wszystkim, aby rok 2017 przyniósł mało zmartwień a wiele powodów do szczęścia,}

^{spełnienia wszystkich marzeń,}

^{sukcesów w życiu zawodowym/szkolnym i prywatnym :)}

^{A dla tych, którzy mają problemy z zagadnieniami chemicznymi w szkole czy poza nią, życzę aby chemia stała się ciekawa i przyjemna ! :)}

^{Wszystkiego Dobrego ! :)}

 

Wesołych Świąt ! :)

Wesołych i Spokojnych Świąt Bożego Narodzenia,
spędzonych w rodzinnym gronie.
Sukcesów w życiu, samych dobrych chwil oraz
spełnienia wszystkich planów w nadchodzącym Nowym Roku ! :)

Wszystkiego Dobrego życzy: chemia-na-6tke.blogspot.com. :)

Kreatywne doświadczenia :)

Kolejna porcja doświadczeń chemicznych dla małych i dużych chemików :)

I. PŁONĄCY BANKNOT

  Jak myślisz, banknoty bądź kartki papieru w zetknięciu z ogniem, spalą się?? Odpowiedź jest prosta: Oczywiście, że tak. Jednak chemicy znają wiele "magicznych" sztuczek, które udowadniają, że niektóre zjawiska można "oszukać". Zobaczmy :

Odczynniki:

banknot ( lub kawałek papieru na początek ;) )

nożyczki lub metalowe szczypce

zapałki

ok 100 ml wodnego roztworu etanolu (alkoholu spożywczego np wódka) bądź denaturat wymieszanego z wodą ( do celów tylko i wyłącznie eksperymentalnych :) !)

miska/pojemnik o pojemności ponad 100 ml

miska z wodą

  

Wykonanie:

Do miski wlać roztwór alkoholu.

Część banknotu ( ok. połowę) zanurz w roztworze etanolu/ denaturatu i poczekaj , aż papier nasączy się alkoholem. Podczas zanurzania oraz podczas kolejnych czynności trzymaj papier w szczypcach bądź za pomocą nożyc, dla bezpieczeństwa. Następnie mokrą część banknotu podpal, pamiętając, żeby nie robić tego bezpośrednio nad naczyniem z alkoholem, aby nie doszło do podpalenia par alkoholu.

Co się stanie?

Nie nowością jest, że zaobserwujemy intensywny płomień, który z czasem zniknie ale...

Banknot nie ulegnie jednak spaleniu i pozostanie suchy oraz nienaruszony. !

Jak widzimy, nie wszystko co się pali musi się spalać. :)

A dlaczego tak się dzieję?

Etanol jest substancją palną, która przy dużej ilości tlenu, jaka obecna jest w powietrzu, ulega reakcji spalania , w wyniku czego obserwujemy efekt energetyczny w postaci płomienia. Ponadto etanol jest lotny, więc jego spalanie odbywa się tuż nad powierzchnią papieru.

Woda natomiast jest substancją niepalną i mniej lotną, dlatego też zwilża nam banknot ( chroniąc go przed spaleniem).

Uwaga!:

Podczas tego doświadczenia należy przestrzegać zasad bezpieczeństwa, przy użyciu ognia. Jeśli banknot się jednak zapali w wyniku źle przeprowadzonego doświadczenia należy umieścić go w misce z wodą. Pod żadnym pozorem nie wolno opuszczać płonącego banknotu na ziemię. 

Doświadczenie przeprowadzać pod kontrolą osób dorosłych. 

II. Mleko i barwniki

Doświadczenie kierowane głównie dla najmłodszych :)

Odczynniki:

mleko

barwniki spożywcze( najlepiej wielokolorowe)

miska

patyczki do uszu

detergent: płyn do mycia naczyń

Wykonanie:

Do miski wlej mleko oraz kilka kropel różnych barwników. Następnie patyczek do uszu nawilżamy płynem do mycia naczyń i wkładamy do talerza, tak aby nie dotykał dna tylko powierzchni, na której występuje warstwa barwników. Poruszamy patyczkiem w różne strony, tworząc kreatywne "esy floresy" :) Tutaj należy włączyć własną inwencję twórczą. :)

Widzimy, że barwniki poruszają się za patyczkiem i rozchodzą się po całej powierzchni mleka.

Dlaczego tak się dzieję?

Płyn do mycia naczyń idealnie usuwa wszelkie zabrudzenie, głównie tłuszcz, co obserwujemy podczas zmywania naczyń. Detergenty zmieniają napięcie powierzchniowe wody a tym samym wiążą ze sobą małe cząsteczki brudu, którymi w naszym przypadku były barwniki :) Dlatego też barwniki wędrują za patyczkiem nasiąkniętym płynem, dzięki czemu możemy otrzymywać niepowtarzalne własne wzory :)

Ponadto mleko zawiera w sobie nic innego jak właśnie nasz tłuszcz, który płyn chce "zlikwidować", dzięki temu barwniki rozpływają się na powierzchni mleka, ponieważ zostają rozbijane przez detergent cząsteczki tłuszcze.

  

Wiązania chemiczne - rodzaje i przykłady :)

WIĄZANIA CHEMICZNE ;)

Dzisiaj krótka lekcja na temat wiązań chemicznych pomiędzy atomami.

Wiązanie chemiczne jest to oddziaływanie występujące pomiędzy atomami, grupami atomów, jonami bądź cząsteczkami. 

Powstają one w wyniku oddziaływania ze sobą, przyjmowaniu lub uwspólnianiu elektronów walencyjnych atomów, które reagują ze sobą. 

  

Tworząc wiązanie atomy mogą razem współpracować, tworząc związek chemiczny, cząsteczkę a tym samym różne substancje, z którymi spotykamy się na co dzień. :)

Przypominając: elektrony walencyjne są to elektrony znajdujące się na ostatniej powłoce, najbardziej dostępne w tworzeniu wiązania, dlatego biorą one udział w oddziaływaniu ze sobą atomów.

 

Na załączonym obrazku widzimy, że w tym przypadku wiązania będą tworzone przez elektrony z ostatniej powłoki , czyli powłoki M ( elektrony walencyjne), ponieważ najłatwiej je "oderwać" , gdyż znajdują się najdalej od jądra.

ELEKTROUJEMNOŚĆ to zdolność atomów do przyciągania elektronów. (!)

Zasada powstawania wiązań:

Dwóch Panów wprowadziło teorię powstawania wiązań (Kossel i Lewis), stwierdzili oni, że pierwiastki tworząc wiązanie dążą do osiągnięcia oktetu ( bądź dubletu – tak jak hel) elektronów na powłoce walencyjnej. 

Dlaczego? Bo dążą do ideału, każdy pierwiastek tworząc wiązanie chce być tak jak gazy szlachetne(ostatnia grupa w układzie okresowym), które mają po 8 elektronów na ostatniej powłoce(2 elektrony w przypadku helu—WYJĄTEK!). 

Dlatego też każdy atom chce mieć 8 elektronów (tzw. oktet). Więcej niż 8 elektronów nikt już nie może przyjąć , jest to maksymalna liczba elektronów , które mogą znajdować się na powłoce walencyjnej. Atomy, chcąc „upodobnić” się do gazów szlachetnych tworzą wiązania na różne sposoby. Dzięki temu możemy wyróżnić wiązania takie jak:

  

 WIĄZANIE JONOWE

Polega na tym, że jeden pierwiastek, który jest mniej elektroujemny (nie lubi elektronów w przeciwieństwie do jego „kolegi”), oddaje swój elektron sąsiadowi, który z chęcią go przyjmie ( bo jest elektroujemny).

Atom, który oddaje swój elektron staje się jonem dodatnim (kationem), natomiast atom, który przyjmuje ten elektron staje się jonem ujemnym (anionem). Powstały minus i plus przyciągają siebie siłami elektrostatycznymi (tak jak magnes) i tworzą silne oddziaływanie, nazywane wiązaniem jonowym (!!!)

Np. NaCl

Sód (Na) oddaje swój elektron , stając się kationem Na⁺ , natomiast chlor (Cl) przyjmując elektron staje się anionem Cl^-. Jak możemy zauważyć Cl ma 7 elektronów, a przyjmując elektron Na, ostatecznie ma 8 elektronów (oktet!) , tak jak najbliżej położony gaz szlachetny. (Spójrz na układzie, który z gazów szlachetnych - ostatnia grupa w układzie okresowym leży najbliżej chloru).

A jak to wygląda w praktyce? :

Jeden atom daje w prezencie swój elektron sąsiadowi :)

Wiązanie jonowe występuje głównie w wyniku połączenia litowców i berylowców(I i II grupa w układzie okresowym) z tlenowcami i fluorowcami ( 16 i 17 grupa). 

Związki, w którym występuje wiązanie jonowe mają krystaliczną budowę, są dobrze rozpuszczalne w wodzie, przewodzą prąd elektryczny.

WIĄZANIE KOWALENCYJNE

Polega ono na utworzeniu wspólnej pary elektronów przez dwa atomy (żaden z atomów nie dostaje elektronów w prezencie, wszystko jest wspólne- tak jak w małżeństwie :) ). 

Dzięki temu oba atomy zdobywają konfiguracje gazów szlachetnych, czyli mają oktet bądź dublet elektronowy. Warunkiem powstania takiego wiązania jest obecność niesparowanego elektronu na ostatniej powłoce ( przynajmniej jeden elektron musi być sam , żeby móc stworzyć parę z elektronem sąsiada).

Wyróżniamy dwa typy wiązań kowalencyjnych :

a)      Niespolaryzowane

Występuje, kiedy różnica elektroujemności dwóch atomów równa się 0. Czyli między takimi samymi atomami. ( ponieważ jeśli jeden atom ma elektroujemność równą np. 3,5, więc drugi , który jest atomem tego samego pierwiastka również musi mieć 3,5, więc prosta matematyka 3,5-3,5=0 -  różnica elektroujemności)

Atomy tworzące to wiązanie mają tę samą parę elektronów- nazywa się to uwspólnieniem elektronów.

Przykłady: O₂ , Cl₂ , Br₂ i inne cząsteczki między tymi samymi atomami.

b)     Spolaryzowane

W tym przypadku sytuacja jest bardziej skomplikowana , ponieważ jeden z atomów tworzący to wiązanie jest bardziej elektroujemny (niewiele, ale jednak ma większą siłę) i ściąga utworzoną parę do siebie. Mimo więc, utworzenia wspólnej pary pomiędzy atomami, jeden z atomów (o większej elektroujemności) jest bardziej „łakomy” i zabiera słabszemu, drugiemu atomowi parę elektronową bardziej w swoją stronę, jednak ciągle ta para należy do każdego z nich.

Przykłady przedstawione są w tabeli:

WIĄZANIE METALICZNE 

 

Polega na przekształceniu atomów tego samego metalu lub atomów różnych metali w zbiór kationów i swobodnie poruszających się między nimi elektronów. Duże kationy utrzymują się w swoich położeniach, dzięki przyciąganiu elektrostatycznemu małych elektronów, które występują pomiędzy kationami.

 

Dzięki wiązaniom metalicznym, metale posiadają takie właściwości jak: dobre przewodnictwo cieplne i elektryczne ( w wyniku ruchliwości elektronów swobodnie poruszających się) , połysk metaliczny(kiedy światło widzialne pada na elektrony, wykonują one drgania, promienie odbite mają taką samą częstotliwość jak promienie padające, co widzimy jako połysk) , plastyczność (brak uprzywilejowanych kierunków w krysztale).

Tak jak widzimy temat wiązań chemicznych nie jest taki straszny :)

Jeśli chciałbyś/chciałabyś poruszyć konkretny temat, masz pytania, problem z zadaniami? Pisz : chemia.na.6stke@gmail.com :)

Miłego dnia!