wyklad1

Report
dr inż. Beata Brożek-Płuska
LABORATORIUM LASEROWEJ SPEKTROSKOPII MOLEKULARNEJ
Politechnika Łódzka
Międzyresortowy Instytut Techniki Radiacyjnej
93-590 Łódź
Wróblewskiego 15
tel:(48-42) 6313162, 6313162, 6313188
fax:(48-42) 6840043
mitr.p.lodz.pl/raman/brozek
[email protected]
[email protected]
chemia wykład 1
I-19 budynek WBiNOŻ wejście od ul. Stefanowksiego 4/10, budynek W5, I piętro, pokój 126
I-18 budynek WChem wejście od ul. Żeromskiego 116, budynek A27, lab. II piętro, pokój
prowadzącego 311, dr hab. inż. Beata Kolesińska
chemia wykład 1
Chemia jest nauką o materii i zmianach jakim może ona podlegać, jednym
z zadań chemii jest ustalenie związku między własnościami makroskopowymi
materii a zachowaniem się atomów, cząsteczek, jonów, których jest ona
zbudowana.
Najogólniejszy opis materii polega na wyróżnieniu 3 stanów skupienia:
gazów, cieczy i ciał stałych.
GAZ stanowi płynny stan materii,
wypełniającej całą objętość zbiornika,
w którym się znajduje
CIECZ jest płynnym stanem materii
charakteryzującym
się
dobrze
zdefiniowaną powierzchnią, w polu
grawitacyjnym ciecz wypełnia dolną
część zbiornika, w którym została
zamknięta
CIAŁO STAŁE zachowuje kształt
niezależny od kształtu zbiornika,
w którym się znajduje.
chemia wykład 1
Gaz składa się z cząstek znajdujących się w ciągłym szybkim i chaotycznym ruchu.
Cząstka przemieszcza się na odległość kilkakrotnie (czasem wielokrotnie) większą od jej
wymiarów, zanim dojdzie do jej zderzenia z inną cząstką, i przez większość czasu cząstki są
tak znacznie oddalone, że oddziałują na siebie bardzo słabo. Dominującym obrazem jest
obraz ruchliwego chaosu.
Ciecz składa się z cząstek stykających się wzajemnie,
lecz zdolnych do przemieszczania się względem siebie.
Cząstki znajdują się w ciągłym ruchu, jednak droga jaką
pokonują przed zderzeniem z cząstką sąsiednią, stanowi
zaledwie ułamek ich średnicy. Dominującym
obrazem jest obraz ruchu jednak takiego, w którym cząstki
rozpychają się wzajemnie.
Ciało stałe zbudowane jest z cząstek pozostających ze
sobą w kontakcie i nie mogących się wzajemnie
przemieszczać. Chociaż cząstki wykonują drgania wokół
swych średnich położeń, są one zasadniczo zlokalizowane
na określonych pozycjach. Obrazem tej fazy jest zespół
prawie nieruchomych, regularnie ułożonych cząstek.
chemia wykład 1
Całe nasze życie spędzamy otoczeni
gazem, w postaci powietrza, a lokalne
zmiany jego właściwości są tym, co
nazywamy "pogodą".
chemia wykład 1
Opis stanów materii
Termin "stan" ma w chemii kilka różnych znaczeń i ważne jest, by o nich wszystkich pamiętać.
Z pierwszym znaczeniem zetknęliśmy się, gdy mowa była o "stanach skupieni” i w tym
sensie użyliśmy określenia "stan gazowy" . W drugim znaczeniu termin stan
będzie wyrażać opis pewnej wybranej części materii określający charakteryzujące
ją wartości: objętości, ciśnienia, temperatury i ilości substancji. Tak więc 1 kg wodoru
w zbiorniku o objętości 10 l pod określonym ciśnieniem i w określonej temperaturze
znajduje się w określonym stanie.
Stan tej samej masy gazu zamkniętej w zbiorniku o
objętości 5 l jest inny. Dwie próbki tej samej substancji
są w tym samym stanie jedynie wówczas, gdy mają
taką samą masę, objętość, ciśnienie i temperaturę.
OBJĘTOŚĆ
Próbka zajmuje V = 100 cm3, gdy próbka zajmuje
100 cm3 przestrzeni
chemia wykład 1
CIŚNIENIE
Ciśnienie, p, przedstawia siłę działającą na
jednostkową powierzchnię
Uderzenia cząsteczek gazu o ścianę naczynia
powodują wywarcie na nią siły i tym samym
pojawienie się ciśnienia. Jeżeli jakiś
przedmiot znajduje się we wnętrzu
gazu, na całą jego powierzchnię działa
ciśnienie. W ten sposób atmosfera ziemska
wywiera ciśnienie na wszystkie ciała i ciśnienie
Układ znajduje się w równowadze
ze swym otoczeniem,
to jest największe na poziomie morza, gdyż mechanicznej
jeżeli oddziela je ruchoma ściana, a
największa jest tam gęstość powietrza, a tym ciśnienie zewnętrzne jest równe
samym
największa
liczba
cząsteczek ciśnieniu gazu w układzie
zderzających się z powierzchnią ciała. Ciśnienie
atmosferyczne jest znaczne; jest ono równe
Przez całe nasze życie niesiemy to ciężkie
ciśnieniu jakie wywierałby 1kg ołowiu
brzemię, uciskające każdy centymetr
(lub jakiegokolwiek innego materiału)
kwadratowy naszego ciała.
położony na powierzchnię 1 cm2.
chemia wykład 1
CIŚNIENIE
Tablica 1.1. Jednostki ciśnienia i współczynniki przeliczeniowe
Jednostka SI: paskal Pa 1 Pa = 1 N X m-2
bar
1 bar = 105 Pa
atmosfera
1 atm = 101,325 kPa
tor Tr
760 Tr = 1 atm
1 Tr = 133,32 Pa
chemia wykład 1
Temperatura
W języku potocznym pojęcie temperatury,
T, jest dobrze zadomowione rozumiemy ją jako miarę tego,
jak "ciepły" lub "zimny" jest dany
przedmiot, jednak nadanie temu pojęciu
precyzyjnego znaczenia nie jest
wcale sprawą prostą. Temperatura ciała
jest wielkością, która określa kierunek
przepływu energii, gdy ciało znajduje
się w kontakcie z innym: energia ("ciepło")
przepływa od ciała o temperaturze
wyższej do ciała o temperaturze
niższej. Gdy dwa ciała mają tę samą
temperaturę, nie zachodzi między nimi
przepływ ciepła i mówimy wówczas, ż
znajdują się one w równowadze termicznej.
chemia wykład 1
Temperatura
skala Kelvina
Litera K stojąca przy wartości liczbowej np. 273,15 K
to jednostka skali Kelvina - kelwin - nazwana tak na
cześć
Williama Thomsona (1824 - 1907), znanego bardziej
jako lord Kelvin. Skala Kelvina nazywana również
bezwzględną skalą temperatur to skala temperatur
powszechnie stosowana w badaniach naukowych na
całym świecie. Kelwin to także podstawowa
jednostka temperatury w układzie SI, zdefiniowana
jako 1/273,15 część temperatury termodynamicznej
punktu potrójnego wody.
Temperaturę równą 0 K, określaną mianem
temperatury zera bezwzględnego, przyjmuje się za
dolną graniczną wartość temperatury.
chemia wykład 1
Ilość substancji
Masa, m ciała jest miarą ilości materii
w tym ciele. Tak więc 2 kg ołowiu
zawiera dwa razy więcej materii niż 1
kg ołowiu, zresztą dwa razy więcej
materii niż 1 kg czegokolwiek.
Mężczyzna zawiera na ogół więcej
materii niż kobieta.
Jednostką masy w układzie SI
jest kilogram (kg) przy czym 1kg
został zdefiniowany jako masa
pewnego bloku ze stopu platynowoirydowego
przechowywanego
w
Sevres pod Paryżem.
chemia wykład 1
Dla chemika bardziej przydatna jest
zazwyczaj znajomość liczby atomów
cząsteczek czy jonów w próbce niż sama
znajomość jej masy. Chemicy wprowadzili więc
jednostkę - mol (symbol: mol).
(nazwa ta wywodzi się z łacińskiego
słowa moles, które - jakby na ironię –
oznacza ”ciężar”, ” brzemię").
1mol cząstek jest równy liczbie
atomów zawartych w (dokładnie)
12 g węgla 12C.
Z dokładnością wystarczającą zazwyczaj
można przyjąć 1 mol = 6,02214 . 1023 cząstek
chemia wykład 1
Stała Avogadra – stała fizyczna liczbowo równa liczbie atomów,
cząsteczek lub innych cząstek materii zawartych w jednym molu tej
materii. Oznaczana jest przez NA lub L a jej wartość wynosi:
NA=6,02214 . 1023 mol-1
Liczba Avogadra jest tożsamościowo
równa jednemu molowi.
chemia wykład 1
Równania stanu
v - objętość, jaką zajmuje próbka,
p - ciśnienie, pod jakim się znajduje
T - jej temperaturę,
n - ilość substancji, jaką zawiera
Równanie stanu gazu doskonałego
pV=nRT
przykład prawa granicznego
Tablica 1.2. Wartości stałej gazowej w różnych jednostkach
R=
8,31451 J . K-1 . mol-1
8,31451 kPa· l· K-1 . mol-1
8,20578· 10-2 I· atm . K-1 . mol-1
62,364 l· Tr . K-1 . mol-1
1,98722 cal· K-1 . mol-1
chemia wykład 1
PRAWO BOYLA
w ustalonej temperaturze
ciśnienie wywierane przez
daną ilość gazu jest odwrotnie
proporcjonalne do
jego objętości
izoterma
p1/V
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/15/Boyles_Law_animated.gif
chemia wykład 1
PRAWO CHARLES’A
objętość określonej ilości gazu w
warunkach stałego ciśnienia jest
proporcjonalna do temperatury
VT
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Charles_and_Gay-Lussac%27s_Law_animated.gif
chemia wykład 1
PRAWO AVOGADRA
w danej temperaturze i pod danym
ciśnieniem równe objętości
rożnych gazów zawierają te same
liczby cząsteczek
Vn
PRAWO DALTONA

=

=
Ciśnienie wywierane przez mieszaninę
gazów jest równe sumie ciśnień
wywieranych
przez
składniki
mieszaniny, gdyby każdy z nich był
umieszczany osobno w tych samych
warunkach objętości i temperatury, jest
ono zatem sumą ciśnień cząstkowych.
chemia wykład 1
PRAWO AVOGADRA
w danej temperaturze i pod danym
ciśnieniem równe objętości
rożnych gazów zawierają te same
liczby cząsteczek
Vn
PRAWO DALTONA

=

=
ciśnienie
cząstkowe
Ciśnienie wywierane przez mieszaninę
gazów jest równe sumie ciśnień
wywieranych
przez
składniki
mieszaniny, gdyby każdy z nich był
umieszczany osobno w tych samych
warunkach objętości i temperatury, jest
ono zatem sumą ciśnień cząstkowych.

=

=
objętość
cząstkowa

similar documents