You are currently browsing the tag archive for the ‘Bohr’ tag.

Το βιβλίο-βοήθημα «Γενική Χημεία για την Γ΄ Λυκείου» περιλαμβάνει την θεωρία (αναλυτικά και συνοπτικά) αλλά και πληθώρα μεθοδολογικά λυμένων ασκήσεων ώστε να βοηθήσει τον υποψήφιο για τις πανελλαδικές εξετάσεις.

Eξώφυλλο / Εσωτερικό : Τετραχρωμία
Σχήμα  20,5 x 29,2 – Σελίδες: 417
ΙSBN 978-960-93-2031-3

Το βιβλίο απευθύνεται κυρίως στο υποψήφιο για τις πανελλαδικές με προσανατολισμό θετικών σπουδών αλλά και σε όσους ενδιαφέρονται να καταλάβουν ή να θυμηθούν βασικές έννοιες στην Χημεία και περιλαμβάνει:

  • Όλη την αντίστοιχη θεωρία του σχολικού βιβλίου ενότητα προς ενότητα. Η ύλη παρουσιάζεται αναλυτικά, χωρίς λογικά άλματα και σε μορφή συζήτησης (με παραδείγματα από την καθημερινή ζωή, με ερωτήσεις-απαντήσεις, επεξηγήσεις καθώς και με λυμένα παραδείγματα ασκήσεων). Στόχος είναι να μπορούν να προσεγγίσουν νοηματικά την ύλη με μεγαλύτερη ευκολία οι αναγνώστες
  • Περισσότερα από 80 σχήματα/εικόνες έτσι ώστε να διευκολύνεται η κατανόηση, η σύνδεση και η αναπαράσταση των εννοιών που υπάρχουν στο κείμενο
  • Την θεωρία των ενοτήτων παρουσιασμένη και σε μορφή διαγραμμάτων ροής (για την επανάληψη της ύλης κάθε ενότητας).
  • Την ύλη προηγούμενων τάξεων που θεωρείται απαραίτητη για την κατανόηση των ενοτήτων (δίνεται με μορφή ενθέτου θεωρίας και με συνοπτικό τρόπο)
  • Μεγάλο αριθμό μεθοδολογικά λυμένων ασκήσεων (400 λυμένες ασκήσεις βήμα-βήμα). Δίνεται η σχετική μεθοδολογία για την επίλυση ασκήσεων στο τέλος κάθε κεφαλαίου.  Συμπεριλαμβάνονται θέματα των πανελλαδικών εξετάσεων της τελευταίας δεκαετίας
  • Λυμένες ασκήσεις – παραδείγματα στο τέλος κάθε ενότητας και η διασύνδεσή τους με αντίστοιχες ασκήσεις στο τέλος κάθε κεφαλαίου

Το βιβλίο διατίθεται στα παρακάτω βιβλιοπωλεία (μεταξύ άλλων):  Ιανός (Σταδίου 24, Αθήνα  –  Αριστοτέλους 7, Θεσ/νίκη), Κορφιάτης (Ιπποκράτους 6, Αθήνα),  Ελευθερουδάκης Πατάκης, Σαββάλας-Βιβλιορυθμός (Ζωοδ. Πηγής 18 & Σόλωνος, Αθήνα), Public,  «Βιβλιοεπιλογή» Γ.Χ.  Αναστασάκης (Χαριλάου Τρικούπη 26, Αθήνα) , Βιβλιοχώρα (Χαριλάου Τρικούπη 49, Αθήνα).

Λεπτομερής περιγραφή του βιβλίου και αποσπάσματα του δίνονται στον παρακάτω ιστότοπο όπου είναι δυνατό να αγορασθεί και σε ειδική προνομιακή τιμή (περιορισμένος αριθμός βιβλίων).  Για τους τρόπους αγοράς του βιβλίου πατήστε εδώ.  Τα έξοδα αποστολής είναι δωρεάν εντός  Ελλάδας για απλό δέμα.

https://sites.google.com/site/kalamatianosbooks/

Η άσκηση στο άρθρο αυτό προέρχεται από την ενότητα 1.1.3 του βιβλίου  «Γενική Χημεία Γ΄ Λυκείου Θετικής Κατεύθυνσης» – Κ. Καλαματιανός.   Λεπτομερής παρουσίαση του βιβλίου, αποσπάσματά του και τρόποι αγοράς δίνονται στον ιστότοπο:

  Το βιβλίο διατίθετα στον παραπάνω ιστότοπο σε ειδική προνομιακή τιμή.

  

Το βιβλίο διατίθεται στα παρακάτω βιβλιοπωλεία (μεταξύ άλλων):  Ιανός (Σταδίου 24, Αθήνα  –  Αριστοτέλους 7, Θεσ/νίκη), Κορφιάτης (Ιπποκράτους 6, Αθήνα),  Ελευθερουδάκης Πατάκης, Σαββάλας-Βιβλιορυθμός (Ζωοδ. Πηγής 18 & Σόλωνος, Αθήνα), Public,  «Βιβλιοεπιλογή» Γ.Χ.  Αναστασάκης (Χαριλάου Τρικούπη 26, Αθήνα) , Βιβλιοχώρα (Χαριλάου Τρικούπη 49, Αθήνα).

Άσκηση – Παράδειγμα #1-13

Σε ποια περίπτωση από τις παρακάτω τα ηλεκτρόνια σθένους (ηλεκτρόνια της τελευταίας στιβάδας) των στοιχείων βρίσκονται στην ίδια στιβάδα;

α) 5 Β, 14 Si, 33 As

β) 19 Κ, 33 As, 35 Br

γ) 2 Ηe, 10 Ne, 9 F

Λύση:

Γράφουμε την ηλεκτρονιακή δομή των ατόμων σε κάθε περίπτωση, χρησιμοποιώντας το Aufbau διάγραμμα, και ελέγχουμε ποια στοιχεία έχουν ηλεκτρόνια σθένους στην ίδια στιβάδα (στιβάδα με τον ίδιο κύριο κβαντικό αριθμό)

α) Η ηλεκτρονιακή δομή των στοιχείων είναι:

Β       1s22s22p1

 Si       1s22s22p63s23p2

 As     1s22s22p63s23p64s23d104p3ήσωστότερα (δες σημείωση 1)  1s22s22p63s23p63d104s24p

 Η τελευταία στιβάδα που έχει τα ηλεκτρόνια σθένους έχει γραφεί με κόκκινους χαρακτήρες παραπάνω και είναι η στιβάδα με τον μεγαλύτερο κύριο κβαντικό αριθμό. Στην πραγματικότητα αν και η στιβάδα 3d συμπληρώνεται μετά την 4s σύμφωνα με το Aufbau διάγραμμα, καθώς έχει υψηλότερη ενέργεια, μετά την συμπλήρωσή της με ηλεκτρόνια έχει χαμηλότερη ενέργεια από την 4s. Έτσι τα ηλεκτρόνια σθένους βρίσκονται στην στιβάδα με n=4 στην περίπτωση του As.

Στην συγκεκριμένη περίπτωση στο Β τα ηλεκτρόνια σθένους βρίσκονται στην στιβάδα με κύριο κβαντικό αριθμό n=2, στο Si στην n=3 και στο As στην n=4.

Επομένως η περίπτωση α δεν είναι η σωστή απάντηση στην άσκηση.

β) Η ηλεκτρονιακή δομή των στοιχείων είναι:

Κ     1s22s22p63s23p64s1

As    1s22s22p63s23p64s23d104p3ήσωστότερα 1s22s22p63s23p63d104s24p3

Br    1s22s22p63s23p64s23d104p5 ή σωστότερα 1s22s22p63s23p63d104s24p5

Στην συγκεκριμένη περίπτωση τα ηλεκτρόνια σθένους βρίσκονται στην στιβάδα με n=4 και στα τρία στοιχεία. Η περίπτωση β είναι επομένως η σωστή απάντηση στην άσκηση.


[1] Η 3d υποστιβάδα όταν συμπληρώνεται με ηλεκτρόνια αποκτά χαμηλότερη ενέργεια από την 4s. Σωστότερα τα ηλεκτρόνια έχουν χαμηλότερη ενέργεια στην συμπληρωμένη 3d υποστιβάδα από τα ηλεκτρόνια στην 4s υποστιβάδα.

 

Μέρος της θεωρίας στο άρθρο αυτό προέρχεται από το βιβλίο «Γενική Χημεία Γ΄ Λυκείου Θετικής Κατεύθυνσης» – Κ. Καλαματιανός.  Λεπτομερής παρουσίαση του βιβλίου, αποσπάσματά του και τρόποι αγοράς δίνονται στον ιστότοπο  https://sites.google.com/site/kalamatianosbooks.

Το βιβλίο διατίθετα στον παραπάνω ιστότοπο σε ειδική προνομιακή τιμή.  Διατίθεται επίσης στα εξής  βιβλιοπωλεία (μεταξύ άλλων): Ιανός (Αθήνα – Θεσ/νικη), ΚορφιάτηςΓρηγόρη, ΕλευθερουδάκηςΠατάκης,  Αναστασάκης, Βιβλιοχώρα.

Εάν τα άτομα ή τα μόρια θερμανθούν σε κατάλληλα υψηλές θερμοκρασίες εκπέμπουν ακτινοβολία με χαρακτηριστικό μήκος κύματος  (το μήκος κύματος της ακτινοβολίας διαφέρει από άτομο σε άτομο ή από μόριο σε μόριο). Εάν η ακτινοβολία αυτή περάσει μέσα από πρίσμα διαχωρίζεται και δίνει μία σειρά από έγχρωμες γραμμές συγκεκριμένου μήκους κύματος που βρίσκονται επάνω σε ένα μαύρο φόντο. Το οπτικό αυτό φαινόμενο που προκύπτει κατά την ανάλυση μίας φωτεινής δέσμης στα επιμέρους συστατικά μήκη κύματος (ή χρώματά της) ονομάζεται φάσμα. Ειδικά στην περίπτωση που το φάσμα προέρχεται από την ανάλυση εκπεμπόμενης ακτινοβολίας ονομάζεται φάσμα εκπομπής η καλλίτερα γραμμικό φάσμα εκπομπής. 

 

Σχήμα 1: Συνεχές φάσμα, γραμμικό φάσμα εκπομπής, γραμμικό φάσμα απορρόφησης. Στο σχήμα παρουσιάζονται τρεις τύποι φασμάτων. Ένα γραμμικό φάσμα εκπομπής δημιουργείται από την ακτινοβολία που προέρχεται από τα άτομα θερμού αερίου όταν περάσει μέσα από πρίσμα. Ένα συνεχές φάσμα δημιουργείται όταν η ακτινοβολία που προέρχεται από ένα λαμπτήρα περάσει μέσα από πρίσμα. Ένα γραμμικό φάσμα απορρόφησης δημιουργείται όταν η ακτινοβολία που προέρχεται από ένα θερμό σώμα περάσει μέσα από ψυχρό αέριο και κατόπιν μέσα από πρίσμα.Σχήμα 2: Γραμμικά φάσματα εκπομπής των στοιχείων Na, Hg, Li, και Η. Παρατηρείται η μοναδικότητα του κάθε φάσματος.

 

Το γραμμικό φάσμα κάθε στοιχείου είναι μοναδικό (Σχήμα 2).  Αποτελεί κατά αναλογία ένα είδος «δακτυλικού αποτυπώματος» για το στοιχείο αυτό και χρησιμοποιείται για την χημική αναγνώρισή του. Για παράδειγμα, το 1868 το γραμμικό φάσμα εκπομπής του στοιχείου ηλίου (He) χρησιμοποιήθηκε για την αναγνώριση του στοιχείου αυτού στον δακτύλιο του ήλιου. Αργότερα το ήλιο (He) αναγνωρίσθηκε και στην ατμόσφαιρα της γης.

H επεξήγηση της μοναδικότητας των γραμμικών φασμάτων των στοιχείων, γνωστή από τον 17ο αιώνα, ερμηνεύθηκε για πρώτη φορά από το ατομικό πρότυπο του N. Bohr (1913). Με βάση το ατομικό πρότυπο του Bohr «ενέργεια συγκεκριμένης συχνότητας για κάθε άτομο στοιχείου εκπέμπεται για να μεταπηδήσει ένα ηλεκτρόνιό του από ένα ψηλότερο σε ένα χαμηλότερο ενεργειακό επίπεδο (π.χ. από την τροχιά με n = 3 στην τροχιά με n =1)». Αυτό συμβαίνει γιατί διαφέρουν τα ενεργειακά τους επίπεδα ή απλά θα λέγαμε διαφέρουν οι αποστάσεις των ηλεκτρονιακών τροχιών τους από τον πυρήνα. Η διαφορά ενέργειας μεταξύ των ενεργειακών επιπέδων κάθε στοιχείου είναι μοναδική (δεν συναντάται σε άλλα στοιχεία). Έτσι το γραμμικό φάσμα εκπομπής (ή απορρόφησης) κάθε στοιχείου είναι μοναδικό αφού προκύπτει από την ακτινοβολία που προέρχεται από μεταπηδήσεις ηλεκτρονίων μεταξύ των ενεργειακών επιπέδων του που οι διαφορές ενέργειας τους είναι μοναδικές.

 

                                                  Σχήμα 2: Γραμμικά φάσματα εκπομπής των στοιχείων Na, Hg, Li, και Η. Παρατηρείται η μοναδικότητα του κάθε φάσματος.
 

 

 

 

 

 

H χημεία ως επιστήμη έχει ένα ευρύτατο αντικείμενο το οποίο διαρκώς εξελίσσεται και επεκτείνεται. Είναι επομένως δύσκολο να δοθεί ένας μοναδικός ορισμός για την επιστήμη αυτή και να μην κινδυνεύει να χαρακτηρισθεί ελλιπής.

Με τι ακριβώς ασχολείται η Χημεία και ποιος είναι ο ορισμός της;

 Είναι δύσκολο να δώσει κανείς ένα ορισμό για την Χημεία που να περιγράφει ικανοποιητικά και στο σύνολο της την επιστήμη αυτή. Οι κύριοι λόγοι είναι ότι έχει μεγάλο εύρος και ότι διαρκώς αναπτύσσεται και επεκτείνεται σε νέα πεδία.

Εάν επιχειρηθεί λοιπόν να δοθεί ένας απλός ορισμός θα ήταν ότι είναι η επιστήμη που ασχολείται με τις χημικές ουσίες, την δομή και τις ιδιότητές τους καθώς και με τις μεταβολές τους .

 Η χημεία, όπως και οι άλλες φυσικές επιστήμες, προσπαθεί να δώσει απαντήσεις για τον φυσικό κόσμο που μας περιβάλλει. Πρακτικά, αποτελούμαστε αλλά και περιστοιχιζόμαστε από τα άτομα των χημικών στοιχείων και από εκατομμύρια ενώσεις τους. 

Ποιες ερωτήσεις σχετικά με τις χημικές αυτές ουσίες προσπαθεί να απαντήσει  η χημεία;

  •  Κάποιες από τις ερωτήσεις που προσπαθεί να απαντήσει είναι για παράδειγμα, γιατί ορισμένα άτομα ενώνονται  μεταξύ τους ή με άλλα άτομα;  Για παράδειγμα στο Σχήμα 1 παρουσιάζεται φωτογραφία αντίδρασης του Na με το Η2Ο όπου σχηματίζεται ΝaOH και H2, δηλαδή το Na ενώνεται με το O από το H2O και τα άτομα Η μεταξύ τους.
  •    Ποιες είναι οι ιδιότητες  μίας  χημικής ένωσης;
  • Πώς μπορεί να προβλεφθεί το σχήμα ενός μορίου (ή διάταξη των ατόμων του στο χώρο);
  • Πώς μπορεί να παρασκευασθεί μία χημική ένωση;
  • Γιατί μερικές χημικές αντιδράσεις πραγματοποιούνται γρήγορα ενώ άλλες με πολύ αργό ρυθμό; Για παράδειγμα η αντίδραση του Na με το H2O πραγματοποιείται ταχύτατα και εκλύεται θερμότητα ( Σχήμα 1 ).
  • Κατά την διάρκεια μίας χημικής αντίδρασης μετατρέπονται τα αντιδρώντα πλήρως σε προϊόντα ή μόνο κατά ένα ποσοστό;
  • Πώς μπορεί να προσδιορισθεί η σύσταση μίας άγνωστης χημικής ουσίας;

Σχήμα 1: Το Νa αντιδρά με το νερό και σχηματίζεται NaOH και υδρογόνο

 

Οπως προκύπτει από τα παραπάνω η χημεία ασχολείται με τον φυσικό κόσμο, με την ύλη ποιο συγκεκριμένα, αλλά και με τα άτομα από τα οποία αποτελείται.

Η χημεία ασχολείται επομένως με τον μικρόκοσμο ή με τον μακρόκοσμο;

Η χημεία όπως όλες οι φυσικές επιστήμες μελετά την φύση και ποιο συγκεκριμένα την ύλη. Επομένως ασχολείται με τον μακρόκοσμο. Για να προσδιορίσει όμως τα χαρακτηριστικά και τις ιδιότητες της ύλης  χρειάζεται να μελετήσει τις ιδιότητες των ατόμων και των υποατομικών σωματιδίων καθώς και των μορίων από τα οποία αποτελείται. Επομένως ασχολείται και με τον μικρόκοσμο. Για παράδειγμα η τρύπα του όζοντος μπορεί να χαρακτηρισθεί ως μακροσκοπικό φαινόμενο. Εχει αποτυπωθεί σε δορυφορικές φωτογραφίες/αναπαραστήσεις  ως οι περιοχές με χαμηλές συγκεντρώσεις όζοντος στην στρατόσφαιρα (η λέξη τρύπα δεν χρησιμοποιείται από τους επιστήμονες κυριολεκτικά αλλά ως μεταφορά για να υποδηλωθεί η ελάττωση της συγκέντρωσης του όζοντος κάτω απο τα ιστορικά όρια των 220 Dobson units – στις κατάλληλα επεξεργασμένες αναπαραστήσεις οι περιοχές αυτές που έχουν χαμηλή συγκέντρωση όζοντος σύμφωνα με τις μετρήσεις αναπαραστώνται με μπλέ-μώβ χρώμα (Σχήμα 2)).  Η χημεία δεν εξετάζει όμως το φαινόμενο της τρύπας του όζοντος μόνο μακροσκοπικά δηλαδή με το να μετρήσει συγκεντρώσεις του όζοντος  και να τις αποτυπώσει στο χαρτί αλλά  προσπαθεί να κατανοήσει και να ερμηνεύσει το μηχανισμό, τις αντιδράσεις και τις χημικές ουσίες που συμμετέχουν στην δημιουργία του (Σχήμα 3).  Εξετάζει επομένως το φαινόμενο και σε επίπεδο μικρόκοσμου.

Σχήμα 2: Επάνω: Η τρύπα του όζοντος όπως αναπαρίσταται με βάση τις συγκεντρώσεις του στην στρατόσφαιρα στις 17-09-1997    Κάτω: Η τρύπα του όζοντος όπως αναπαρίσταται με βάση τις συγκεντρώσεις του στην στρατόσφαιρα στις 26-09-2009

 
 
 
 
Σχήμα 3:  Προτεινόμενος μηχανισμός αντιδράσεων για την εξήγηση του φαινομένου της δημιουργίας της τρύπας του όζοντος
 
 

Πριν να εξετάσουμε από χημικής πλευράς την ύλη είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε από τι αποτελείται. Είναι γνωστό εδώ και χιλιάδες χρόνια, ότι μερικές ουσίες μπορούν να διασπασθούν σε απλούστερες με θέρμανση ή χημική επεξεργασία έως ένα ορισμένο σημείο όπου μετά είναι αδιαίρετες με χημικά και φυσικά μέσα. Οι αδιαίρετες αυτές ουσίες ονομάζονται στοιχεία η καλλίτερα άτομα των στοιχείων.

Η ιδέα του ατόμου ως του μικρότερου αδιαίρετου σωματιδίου της ύλης είναι γνωστή από την αρχαιότητα και είχε προταθεί από τον Δημόκριτο (460-370 π.Χ.) (η λέξη άτομο προέρχεται από

 

Δημόκριτος (460-370 π.Χ.)

 το στερητικό –α και το τέμνω και σημαίνει κάτι που δεν μπορεί να διαιρεθεί επιπλέον). Σύμφωνα με τον Δημόκριτο «η ύλη συντίθεται από αδιαίρετα σωματίδια τα άτομα τα οποία ενώνονται μεταξύ τους με διαφορετικούς συνδυασμούς σχηματίζοντας όλα τα υλικά σώματα που μας περιβάλλουν». Αν και η θεωρία του Δημόκριτου για το άτομο και την ύλη αποτελούν ακόμη και σήμερα θεμέλιο λίθο της επιστήμης, η αντίληψή μας για το άτομο έχει αλλάξει λόγω του έργου του Ε. Fermi. Σήμερα γνωρίζουμε ότι το άτομο είναι διαιρετό και μάλιστα ότι κατά την διάσπασή του εκλύονται τεράστια ποσά ενέργειας.

Η μελέτη των ιδιοτήτων των ατόμων των αερίων από τον J. Dalton τον 19 αι. άνοιξε τον δρόμο για την μελέτη του ατόμου στην σύγχρονη εποχή και την διατύπωση των σύγχρονων ατομικών προτύπων. Σύμφωνα με τον J. Dalton (1808) «κάθε χημικό στοιχείο αποτελείται από μικροσκοπικά αδιαίρετα, μη καταστρεφόμενα σωματίδια τα άτομα. Όλα τα άτομα του ίδιου στοιχείου είναι όμοια μεταξύ τους, έχουν το ίδιο ατομικό βάρος και άλλες κοινές ιδιότητες»

                                                                                                                           

Ακολούθησαν τα ατομικά πρότυπα του J. J. Thomson (1897), του Rutherford (1911) και του Ν. Bohr (1913) τα οποία συνέβαλαν σημαντικά στην προσπάθεια περιγραφής του ατόμου και στην

 σημερινή αντίληψη για το άτομο (κβαντομηχανικό πρότυπο).

Το 1926 προτάθηκε το κβαντομηχανικό πρότυπο του ατόμου το οποίο και έγινε τελικά αποδεκτό από όλους ως το πληρέστερο πρότυπο. Στην δεκαετία 1920-1930 επιτεύχθηκε η μέτρηση της μάζας και ο προσδιορισμός του μεγέθους αρκετών ατόμων των γνωστών έως τότε στοιχείων. Έως το 1970 αναπτύχθηκαν νέες τεχνικές που επέτρεψαν πλεόν την απεικόνιση μεμονωμένων ατόμων. Μία από αυτές είναι η Μικροσκοπική  Σάρωση Σήραγγας με την οποία  στο Σχήμα 4 έχει απεικονισθεί ένα άτομο κοβαλτίου (Co) επάνω σε μία χάλκινη επιφάνεια (περισσότερες πληροφορίες στην δημοσίευση του NIST).

 

Σχήμα 4: Απεικόνιση ατόμου Co επάνω σε χάλκινη επιφάνεια με την τεχνική της Μικροσκοπικής Σάρωσης Σήραγγας

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ιουνίου 2017
Δ Τ Τ Π Π Σ Κ
« Σεπτ.    
 1234
567891011
12131415161718
19202122232425
2627282930  

Άρθρα

Αρχείο Άρθρων

Blog Statistics

  • 60,707 hits (απο 20-09-2010)
Αρέσει σε %d bloggers: