Wielcy rewolucjoniści nauki

Wielcy rewolucjoniści nauki
Alchemicy
Robert Boyle
Antoine Laurent de Lavoisier
Joseph Louis Proust
John Dalton
Dmitrij Iwanowicz Mendelejew
Rys historyczny rozwoju chemii
 Empedokles z Akragas – teoria budowy materii
zakładała odziaływanie ze sobą 4-ch żywiołów:
 Woda: mokra i zimna
 Powietrze: mokre i gorące
 Ogień: suchy i gorący
 Ziemia: sucha i zimna
 Georg Ernest Stahl (XVII w.) – koncepcja flogistonu:
 Składnikiem substancji palnej jest nieokreślona
„materia ognia” – flogiston
 Im większa zawartość flogistony, tym substancja jest
bardziej łatwopalna
Rys historyczny rozwoju chemii
 Alchemicy w trakcie poszukiwania „kamienia
filozoficznego” umożliwiającego przemianę ołowiu w
złoto oraz eliksiru nieśmiertelności dokonali szeregu
odkryć:
 Udoskonalenie metod wyodrębniania i oczyszczania
substancji
 Ustalili, że Hg jest metalem
 Opracowano zastosowania gipsu do opatrunków
usztywniających
 Otrzymali kwasy (octowy – CH3COOH, , azotowy(V) –
HNO3 , chlorowodorowy – HCl , fosforu, siarczanu(VI)
amonu (NH4)2SO4, wody królewskiej – mieszaniny
kwasów HCl i HNO3 w stosunku objętościowym 1 : 3
Robert Boyle (XVII w.)
Podstawowymi elementami budowy materii są
niepodzielne cząstki – atomy
Wprowadzenie rozróżnienia mieszanina a związek
chemiczny
Prawo Boyle`a – Mariotte`a
 Ciśnienie (p) określonej ilości gazu doskonałego
w określonej temperaturze jest odwrotnie
proporcjonalne do jego objętości (V)
 wzrost ciśnienia  zmniejszenie objętości
 zmniejszenie ciśnienia – wzrost objętości

Antoine de Lavoisier (XVIII w.)
Spalanie – to reakcja chemiczna substancji
z jednym ze składników powietrza – tlenem
(tlen został odkryty w 1772r. przez Carla
Wilhelma Scheele`go)
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”)
Pionier stechiometrii i autor (niezależnie od
Michaiła Łomonosowa) prawa zachowania masy
Prawo zachowania masy
Dla każdej reakcji chemicznej masa wszystkich
substratów jest równa masa wszystkich
produktów, czyli taka sama masa substancji
występuje przed i po przemianie chemicznej:
 Ag
+ I2
 AgI2
 108g + 254g =
362g
 CaCO3  CaO + CO2
 100g
= 56g + 44g
 Ca(OH)2 + H2SO4  CaSO4 + 2H2O
 74g
+ 98g
 136g + 36g
Joseph Louis Proust (XVIII/XIX w.)
Sformułował prawo stosunków stałych
(prawo stałości składu chemicznego)
Pierwiastki tworzą związki chemiczne łączą
się ze sobą w stałych stosunkach masowych
(wagowych)
mSO2 = 32u + 2 ∙ 16u = 64u
mS : mO = 32u : 32u = 1 : 1
mSO3 = 32u + 3 ∙ 16u = 80u
mS : mO = 32u : 48u = 2 : 3
Joseph Louis Proust (XVIII/XIX w.)
Obliczenie procentowego udziału mas pierwiastków
w związku chemicznym
Przykład CaSO4 mCaSO4 = 40u + 32u + 4 ∙ 16u = 136u
%Ca
%O
%S
Przykłady zastosowania
Zadanie: Ustal wzór rzeczywisty tlenku chromu (CraOb) jeżeli stosunek
masy Cr do masy O wynosi 13 : 6
 Rozwiązanie:
 Stosunek mas jest ilorazem wynikający z przedzielenia mas Cr i O przez
określoną wartość x, ponadto należy założyć, że masa związku wynosi
100u
13 ∙ x + 6 ∙ x = 100u;
Cr2O3
19 x = 100u;
x = 5,263u
Przykłady zastosowania
Zadanie: Ustal wzór rzeczywisty kwasu siarkowego HxSyOz , jeżeli
procentowy udział mas pierwiastków wynosi:
H – 1,12%; S – 35,96%; O – 62,92%
 Rozwiązanie: należy przyjąć, że masa cząsteczkowa tego związku
wynosi 100u, stąd masy pierwiastków w cząsteczce wynoszą
odpowiednio:
 mH = 1,12u;
mS = 35,96u;
mO = 62,92u
 H2S2O7
John Dalton (XIX w.)
 Atomistyczna hipoteza budowy materii
 Materia składa się z atomów – niepodzielnych cząsteczek
 Współcześnie: atomy wszystkich pierwiastków zbudowane
są elementarnych cząstek: protonów (p+), neutronów (n0),
elektronów (e-)
 Atomy danego pierwiastka mają taką samą masę, promień
i wykazują takie same właściwości
 Współcześnie: pierwiastki występują w odmianach –
izotopach różniących się masą atomową (liczbą neutronów
w jądrze atomowym: np. 12C i 14C
John Dalton (XIX w.)
 Atomy pierwiastków łączą się w cząsteczki
związków chemicznych w stałych i określonych
proporcjach
Współcześnie – znane są związki
niestechiometryczne (bertolidy)
 Atomy nie powstają, nie ulegają zniszczeniu
i nie ulegają przemianom
Współcześnie – atomy mogą ulegać rozpadowi
i przemianom jądrowym (α, β+, β-)
John Dalton (XIX w.)
Prawo stosunków wielokrotnych
dot. pierwiastków, które tworzą ze sobą co
najmniej dwa różne związki chemiczne
 Dla danej masy jednego pierwiastka, masy
drugiego pierwiastka w tych związkach
chemicznych pozostają do siebie w stosunku liczb
naturalnych
 Przykład: (na 28g azotu w danym związku)
N2O – 16gO 2NO – 32gO
1
2
N2O3 – 48gO
2NO2 – 64gO
N2O5 – 80gO
3
4
5
Dimitrij Mendelejew (XIX /p. XX w.)
Prawo okresowości
 Właściwości fizyczne i chemiczne pierwiastków
uszeregowanych wg. wzrastających mas
atomowych powtarzają się okresowo
 Opublikował układ okresowy pierwiastków –
tablica Mendelejewa
 Sformułowane prawo okresowości dowodziło
istnienia nieznanych jeszcze pierwiastków, których
właściwości przewidział Mendelejew
Współczesny układ okresowy
pierwiastków chemicznych
 Budowa oparta jest o liczbę atomową pierwiastka i konfigurację
elektronową atomów
 Kolumny (pionowe) – grupy od 1 do 18
 Obejmują atomy pierwiastków o identycznej konfiguracji
elektronowej powłok/i walencyjnej
 Gr. 1 – 1elektron, 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)
 Szeregi poziome: od 1 do 7 – okresy,
 nr okresów wskazują liczbę powłok elektronowych
 w okresach znajdują się pierwiastki o tej samej liczbie powłok
elektronowych
Budowa atomu a układ okresowy