Πέμπτη, 22 Οκτωβρίου 2015

ΜΑΘΗΜΑ 3, ΜΕΡΟΣ 4: Η Δομή του Ατόμου (Α' Λυκείου)

ΜΕΡΟΣ 4

Τελευταίο μέρος του μαθήματος της δομής του ατόμου! Σε αυτό το μέρος θα μιλήσουμε για τα μονοατομικά ιόντα.

Λετ'ς ντου ιτ!

Έχουμε πει ότι τα ιόντα είναι ηλεκτρικά φορτισμένα άτομα ή συγκροτήματα ατόμων. Τα μονοατομικά ιόντα σχηματίζονται αν ένα άτομο διώξει ή πάρει ένα ή περισσότερα ηλεκτρόνια.

Δηλαδή, το φορτίο που αποκτάει το άτομο οφείλεται στη μετακίνηση των ηλεκτρονίων.

Παραδείγματα μονοατομικών ιόντων είναι τα παρακάτω:

Li+, F, Mg2+, S2–, Al3+, N3–, κ.ο.κ.

Όταν φύγουν ηλεκτρόνια από το άτομο, χάνεται αρνητικό φορτίο (αφού τα ηλεκτρόνια είναι αρνητικά φορτισμένα). Τα ηλεκτρόνια λιγοστεύουν και τα πρωτόνια είναι περισσότερα. Έτσι το άτομο φορτίζεται θετικά και σχηματίζεται ένα θετικό ιόν, το κατιόν.

·         Παράδειγμα
  • Το άτομο του λιθίου (όχι ηλιθίου) Li περιέχει τα εξής υποατομικά σωματίδια:

    Li (Z=3, A=7): 3p (πρωτόνια), 3e (ηλεκτρόνια), 4n (νετρόνια)
    Το λίθιο δεν είναι και μεγάλος φαν των ηλεκτρονίων, οπότε διώχνει ένα από τα ηλεκτρόνιά του και μένει με 3p, 2e και 4n. Έτσι, αφού τα πρωτόνιά του είναι κατά ένα περισσότερα από τα ηλεκτρόνιά του, το Li αποκτά ένα θετικό ηλεκτρικό φορτίο. Επιπλέον, το μέγεθος του ατόμου του μικραίνει. Η επόμενη εξίσωση δείχνει την αποβολή του ηλεκτρονίου από το άτομο του Li:
    Li Li+ + e

Όταν έρθουν ηλεκτρόνια στο άτομο, υπερισχύει το αρνητικό φορτίο. Τα ηλεκτρόνια γίνονται περισσότερα από τα πρωτόνια και το άτομο φορτίζεται αρνητικά. Έτσι σχηματίζεται ένα αρνητικό ιόν, το ανιόν.

·         Παράδειγμα
  • Το άτομο του οξυγόνου Ο περιέχει τα εξής υποατομικά σωματίδια:

    O (Z=8, A=16): 8p, 8e, 8n
    Σε αντίθεση με το Li, το Ο λατρεύει τα ηλεκτρόνια, τρελαίνεται για τα αρνητικά τους φορτία. Έτσι, όπου βρει ηλεκτρόνια τα μαζεύει στην ομάδα του. Το Ο προσλαμβάνει 2 ηλεκτρόνια, επομένως τώρα έχει 8p, 10e και 8n. Δύο παραπάνω είναι τα ηλεκτρόνιά του από τα πρωτόνιά του, άρα το Ο αποκτά 2 αρνητικά ηλεκτρικά φορτία. Επίσης, το μέγεθός του μεγαλώνει. Η εξίσωση που μας δείχνει την πρόσληψη ηλεκτρονίων για το Ο είναι η εξής:
    Ο + 2eO2–

Συνοψίζοντας:


  • Όταν ένα άτομο διώχνει x ηλεκτρόνια σχηματίζεται θετικό ιόν (κατιόν) και το άτομο αποκτάει θετικό φορτίο. Το πρόσημο (+) στο φορτίο δείχνει ότι έχουν φύγει ηλεκτρόνια από το άτομο και ο αριθμός μετά το (+) δείχνει πόσα x ηλεκτρόνια έχουν φύγει.
  • Όταν ένα άτομο δεχτεί x ηλεκτρόνια σχηματίζεται αρνητικό ιόν (ανιόν) και το άτομο αποκτάει αρνητικό φορτίο. Το πρόσημο (-) στο φορτίο δείχνει ότι έχουν έρθει ηλεκτρόνια στο άτομο και ο αριθμός μετά το (-) δείχνει πόσα x ηλεκτρόνια έχουν έρθει.


Τέλος μαθήματος και δωρεάν σημειώσεις για όλους! Πατήστε το λινκ παρακάτω για νταουνλόαντ:


Σιι γιου λέιτερ!
Τα Πάντα Είναι Χημεία!!!

Δευτέρα, 19 Οκτωβρίου 2015

Αντίδραση Απλής Αντικατάστασης για τη Γ' Γυμνασίου

Σήμερα η Smart Chemistry έπαιξε με λίγο υδροχλωρικό οξύ HCl και μερικά κομμάτια μεταλλικού ψευδαργύρου  Zn παρουσιάζοντας ένα ενδιαφέρον πειραματάκι αντίδρασης απλής αντικατάστασης στον Φάνη Πανταζόπουλο, μαθητή της Γ' γυμνασίου, λάτρη των φυσικοχημικών φαινομένων και της ποιοτικής μουσικής! ;)

Με την 1η επαφή του Zn στο HCl η αντίδραση ξεκινά
και δημιουργούνται φυσαλίδες H2 γύρω από τον Zn.
Το πείραμα έγινε στα πλαίσια της ύλης του μαθήματος περί αντιδράσεων των αραιών διαλυμάτων οξέων με μέταλλα δραστικότερα του υδρογόνου.

Σε μια κωνική φιάλη προσθέσαμε HCl και στη συνέχεια ρίξαμε ένα κομμάτι Zn.

Η χημική εξίσωση της αντίδρασης που πραγματοποιείται είναι η παρακάτω:

Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2

Ο Zn δίνει από ένα ηλεκτρονιάκι σε δύο κατιόντα H+ (προέρχονται από το διαλυμένο HCl). Αυτά από ιόντα γίνονται άτομα και ενώνονται μεταξύ τους σχηματίζοντας μοριακό υδρογόνο H2. Το H2 είναι αέριο και φεύγει από το διάλυμα της αντίδρασης, γι'αυτό παρατηρούμε σχηματισμό φυσαλίδων γύρω από τον Zn. Το υδρογόνο αποχωρεί αφήνοντας πίσω του τα ανιόντα Cl.

Ο Zn αφού έδωσε τα 2 ηλεκτρονιάκια του, μετετράπηκε σε κατιόν Zn2+, το οποίο αν τελικά διώξουμε το νερό από το διάλυμα της αντίδρασης, θα ενωθεί με τα ανιόντα Cl, σχηματίζοντας το άλας ZnCl(χλωριούχος ψευδάργυρος).

Ο Φάνης υποτίθεται πως παρατηρεί την εξέλιξη της
αντίδρασης σε μια αυθόρμητη φωτογραφία!!!

Παρασκευή, 16 Οκτωβρίου 2015

ΜΑΘΗΜΑ 3, ΜΕΡΟΣ 3: Η Δομή του Ατόμου (Α' Λυκείου)

ΜΕΡΟΣ 3
Γεια σας, γεια σας!!!

Στο σημερινό μάθημα θα αναλύσουμε λίγο τα ισότοπα άτομα και τα ισοβαρή άτομα. Συνήθως τα ισοβαρή άτομα τα πετάνε όλοι εκτός ύλης, οπότε μη δώσετε και μεγάλη σημασία, εκτός κι αν σας τα παραδώσει ο καθηγητής σας!

Λετ'ς ντου ιτ!

Ισότοπα Άτομα
Ισότοπα λέγονται τα άτομα που έχουν τον ίδιο ατομικό αριθμό Ζ, αλλά διαφορετικό μαζικό αριθμό Α. Τα χαρακτηριστικά των ισοτόπων είναι τα παρακάτω:
  • Αφού έχουν ίδιο ατομικό αριθμό Ζ, έχουν ίδιο αριθμό πρωτονίων στον πυρήνα τους. Και αφού έχουν ίδιο αριθμό πρωτονίων στον πυρήνα τους, είναι άτομα του ίδιου χημικού στοιχείου.
  • Αφού έχουν ίδιο αριθμό πρωτονίων, έχουν και ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων γύρω από τον πυρήνα τους.
  • Αφού έχουν διαφορετικό μαζικό αριθμό Α, αλλά τα πρωτόνιά τους είναι ίσα, τότε έχουν διαφορετικό αριθμό νετρονίων. Αυτή είναι η σημαντικότερη διαφορά που έχουν μεταξύ τους τα ισότοπα άτομα.
  • Αφού έχουν ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων, τα ισότοπα άτομα έχουν ίδιες χημικές ιδιότητες, γιατί είπαμε ότι η χημική συμπεριφορά ενός ατόμου καθορίζεται από τα ηλεκτρόνιά του.
  • Τα ισότοπα άτομα έχουν λίγες διαφορές στις φυσικές τους ιδιότητες, ας πούμε κάποια είναι ραδιενεργά, ενώ άλλα όχι, κτλ..
Από τα παραπάνω χαρακτηριστικά των ισοτόπων, τα σημαντικότερα, δηλαδή αυτά που πρέπει να ξέρετε, είναι ότι έχουν ίδιο αριθμό πρωτονίων και ηλεκτρονίων, ανήκουν στο ίδιο χημικό στοιχείο και έχουν διαφορετικό αριθμό νετρονίων

Άρα ίδιο Ζ, διαφορετικό Α μεταξύ 2 ατόμων; Ισότοπα άτομα, κύριε!

Όμως, καλύτερα να δούμε παραδείγματα για να καταλάβεις ακριβώς τι εννοώ, αγαπητέ αναγνώστη!

Παράδειγμα Ι
Ο χαλκός Cu παίζει την μπαλίτσα του στη φύση με τη μορφή 2 ισοτόπων, του Cu με Ζ=29 και Α=63 και του Cu με Ζ=29 και Α=65. Και τα δύο άτομα έχουν ίδιο Ζ=29, αλλά διαφέρουν στον Α. Για να δούμε τι ισχύει για τα υποατομικά σωματίδια των χαλκών:

63Cu: 29p, 29e, 34n
65Cu: 29p, 29e, 36n

Όλα είναι ίδια εκτός από τον αριθμό νετρονίων, άρα και τον μαζικό αριθμό Α!

Παράδειγμα ΙΙ
Ο άνθρακας C γουστάρει 3 διαφορετικές μορφές στη φύση! Όλες οι μορφές του έχουν Ζ=6, αλλά οι Α του έχουν τιμές Α=12, Α=13 και Α=14. Και πάμε να δούμε τα υποατομικά σωματίδιά του:

12C: 6p, 6e, 6n
13C: 6p, 6e, 7n
14C: 6p, 6e, 8n

Αγκέν χίερ, όλα τα υποατομικά σωματίδια είναι ισάριθμα εκτός των νετρονίων, άρα και του μαζικού αριθμού Α.
Ελάχιστα είναι τα χημικά στοιχεία που δεν έχουν ισότοπα, μετρημένα στα δάχτυλα! Όλα τα υπόλοιπα, αν δείτε έναν περιοδικό πίνακα έχουν για μαζικό αριθμόΑ, έναν δεκαδικό αριθμό, ο οποίος αποτελεί τον μέσο όρο των μαζικών αριθμών όλων των ισοτόπων κάθε χημικού στοιχείου που κυκλοφορεί στη φύση. Τσεκάρετε κάτω από το όνομα του χημικού στοιχείου γράφεται ο μαζικός αριθμός Α:

Ισοβαρή Άτομα
Ισοβαρή ονομάζονται τα άτομα που έχουν ίδιο μαζικό αριθμό Α, αλλά διαφορετικό ατομικό αριθμό Ζ. Ορίστε τα χαρακτηριστικά των ισοβαρών ατόμων:
  • Τα ισοβαρή άτομα έχουν ίδιο αριθμό νουκλεονίων στον πυρήνα τους, δηλαδή το άθροισμα p+n είναι το ίδιο.
  • Ο μαζικός αριθμός Α δείχνει τη μάζα ενός ατόμου και αφού τα ισοβαρή άτομα έχουν ίδιο Α, έχουν την ίδια μάζα.
  • Αφού ο ατομικός αριθμός Ζ των ισοβαρών ατόμων είναι διαφορετικός, έχουν διαφορετικό αριθμό πρωτονίων στον πυρήνα τους, άρα ανήκουν σε άτομα διαφορετικών χημικών στοιχείων.
  • Αφού έχουν διαφορετικό αριθμό πρωτονίων στον πυρήνα τους, τα ισοβαρή άτομα έχουν και διαφορετικό αριθμό ηλεκτρονίων γύρω από τον πυρήνα τους.
Αυτά τα λίγα και για τα ισοβαρή άτομα. Όπως είπαμε, μη χάσεις και τον ύπνο σου διαβάζοντας για τα ισοβαρή άτομα, αγαπητέ μου αναγνώστη, εκτός αν σας τα αναφέρουν στο σχολείο. Αλλά και πάλι, μη σκάσεις κιόλας!

Τα ξαναλέμε στο τελευταίο Μέρος της Δομής του Ατόμου, που έχει να κάνει με τα Μονοατομικά ιόντα!

Σιι γιου λέιτερ!!!
Τα Πάντα Είναι Χημεία!!!

Πέμπτη, 15 Οκτωβρίου 2015

ΜΑΘΗΜΑ 3, ΜΕΡΟΣ 2: Η Δομή του Ατόμου (Α' Λυκείου)

ΜΕΡΟΣ 2
Γεια σας!!!
Σήμερα το μενού έχει Ατομικό και Μαζικό Αριθμό!

 Ατομικός Αριθμός Ζ
Ο ατομικός αριθμός συμβολίζεται με το γράμμα Ζ. Είναι ένας αριθμός που μας δείχνει πόσα πρωτόνια βρίσκονται στον πυρήνα του ατόμου ενός χημικού στοιχείου.

Δηλαδή, ξέρεις τον Ζ ενός ατόμου;
Ξέρεις και πόσα πρωτόνια έχει ο πυρήνας του.

Ζ = p

Ο ατομικός αριθμός Ζ είναι μοναδικός για κάθε χημικό στοιχείο. Λογικό, αφού δεν υπάρχουν διαφορετικά χημικά στοιχεία με ίδιο αριθμό πρωτονίων τον πυρήνα τους. Αν 2 χημικά στοιχεία έχουν ίδιο αριθμό πρωτονίων, τότε είναι άτομα του ίδιου χημικού στοιχείου, άρα έχουν και ίδιο Ζ.

Επομένως, ο Ζ είναι το δακτυλικό αποτύπωμα του ατόμου ενός χημικού στοιχείου, είναι σαν τον αριθμό ταυτότητας, σαν το DNA! Μοναδικός!

Σόου, αν ένα άτομο έχει 5 πρωτόνια στον πυρήνα του, δεν υπάρχει άλλο άτομο διαφορετικό με 5 πρωτόνια στον πυρήνα του. Όσα βολτάρουν με 5 πρωτόνια στον πυρήνα τους είναι όλα άτομα του ίδιου χημικού στοιχείου.

Ο Ζ τοποθετείται κάτω αριστερά στο σύμβολο του χημικού στοιχείου. Δηλαδή:

ΖΧ


Για να δούμε μερικά παραδείγματα!

20Ca: Το ασβέστιο (Ca) έχει 20 πρωτόνια στον πυρήνα του.
12Mg: Το μαγνήσιο (Mg) έχει 12 πρωτόνια στον πυρήνα του.
8Ο: Το οξυγόνο (Ο) έχει 8 πρωτόνια στον πυρήνα του.

Στο προηγούμενο μάθημα είπαμε ότι σε ένα άτομο όσα είναι τα πρωτόνια είναι και τα ηλεκτρόνια, ώστε να είναι το άτομο ηλεκτρικά ουδέτερο. Άρα, για τα παραπάνω παραδείγματα, το Ca έχει 20 ηλεκτρόνια, το Mg έχει 12 ηλεκτρόνια και το Ο έχει 8 ηλεκτρόνια.

Επομένως, ο Ζ, εκτός από τον αριθμό πρωτονίων, δείχνει και τον αριθμό των ηλεκτρονίων που έχει ένα άτομο (δεν ισχύει για τα ιόντα). Δηλαδή:

Για τα άτομα: Ζ = p = e

Μέχρι σήμερα έχουν ανακαλυφθεί 118 χημικά στοιχεία, άρα υπάρχουν 118 διαφορετικοί ατομικοί αριθμοί Ζ, ένας για κάθε ατομάκι.

Και πάμε τώρα στον Μαζικό Αριθμό!

Μαζικός Αριθμός Α
Ο μαζικός αριθμός συμβολίζεται με το γράμμα Α. Είναι ένας αριθμός που μας δείχνει πόσα νουκλεόνια (πρωτόνια + νετρόνια) έχει συνολικά ο πυρήνας του ατόμου ενός χημικού στοιχείου. Ισχύει:

Α = p + n

Όμως είδαμε πιο πάνω ότι p = Z (ατομικός αριθμός), άρα η παραπάνω σχέση γίνεται:
Α = Z + n

Έτσι, σα μάγκες που είμαστε, αντιλαμβανόμαστε ότι αν γνωρίζουμε ατομικό Ζ και μαζικό Α αριθμό, με μια απλή αφαιρεσούλα μπορούμε να βρούμε πόσα νετρόνια έχει ο πυρήνας ενός ατόμου. Δηλαδή:

Α = Ζ + n
n = A – Z     ή     n = A – p

Ο μαζικός αριθμός Α αναγράφεται πάνω αριστερά στο σύμβολο του χημικού στοιχείου.

AX

Και πάμε στα παραδειγματάκια μας:

Cl, Z=17, A=35: Το χλώριο (Cl) έχει ατομικό αριθμό Ζ=17 και μαζικό αριθμό Α=35. Από τον Ζ καταλαβαίνουμε ότι το Cl έχει 17 πρωτόνια στον πυρήνα του. Επειδή το Cl δεν είναι φορτισμένο (δηλαδή δεν έχει τη μορφή Cl), τα ηλεκτρόνια που κινούνται γύρω από τον πυρήνα του είναι κι αυτά 17. Πάμε τώρα να βρούμε τα νετρόνια. Ο μαζικός αριθμός Α=35 μας δείχνει πόσα νουκλεόνια (p+n) έχει στον πυρήνα του το Cl. Αφαιρούμε τους Α και Ζ και βρίσκουμε τα νετρόνια:
Α – Ζ = 35 – 17 = 18. Άρα τα νετρόνια του Cl είναι 18.
p=17, e=17, n=18
Al, Z=13, A=27: Το αργίλιο (Al) έχει Ζ=13, άρα έχει 13 πρωτόνια στον πυρήνα του και 13 ηλεκτρόνια (τα ηλεκτρόνια είναι όσα και τα πρωτόνια αφού το Al δεν έχει ηλεκτρικό φορτίο, Al3+). Αφαιρούμε τους Α και Ζ και έχουμε:
Α – Ζ = 27 – 13 = 14 νετρόνια.
p=13, e=13, n=14
F, Z=9, A=19: Ομοίως παίζουμε μπαλίτσα και με το φθόριο (F). Βλέπουμε τον Ζ=9, άρα έχουμε 9 πρωτόνια και 9 ηλεκτρόνια (πριν γράψουμε τα ηλεκτρόνια προσέχουμε πάντα το άτομο να μην έχει φορτίο, ας πούμε F), ενώ μετά την κλασική αφαιρεσούλα των Α και Ζ παίρνουμε 10 νετρονιάκια. Πις οβ κέικ! ;)
p=9, e=9, n=10

Σημείωση: Ο μαζικός αριθμός λέγεται μαζικός, γιατί προέρχεται από τη λέξη "μάζα" και όχι γιατί δείχνει τα πρωτόνια και τα νετρόνια "μαζί"! Πρωτόνια και νετρόνια (νουκλεόνια) έχουν τεράστια μάζα σε σχέση με τα μικρά ηλεκτρόνια, έτσι η μάζα του ατόμου ουσιαστικά είναι τα νουκλεόνια. Γι'αυτό ο Α ονομάζεται μαζικός αριθμός.

Στην περίπτωση που έχουμε ηλεκτρικά φορτισμένο άτομο, δηλαδή ιόν, θα δούμε σε επόμενο μέρος του μαθήματος τι παίζει με τα υποατομικά σωματίδια και πώς τα βρίσκουμε.

Αυτά φορ τουντέυ!
Σιι γιου λέιτερ!!!
Τα Πάντα Είναι Χημεία!!!

Τρίτη, 13 Οκτωβρίου 2015

ΜΑΘΗΜΑ 3, ΜΕΡΟΣ 1: Η Δομή του Ατόμου (Α' Λυκείου)

 ΜΕΡΟΣ 1
Χαλλόου, χαλλόου!

Στο 3ο μάθημα θα μιλήσουμε για τη δομή του ατόμου και τα σωματίδια από τα οποία αποτελείται. Αυτά τα σωματίδια ονομάζονται υποατομικά σωματίδια. Λετ'ς σιι!

Υποατομικά Σωματίδια
Το άτομο αποτελείται από 3 μικρότερα σωματίδια, που λέγονται υποατομικά σωματίδια. Αυτά είναι τα εξής:
  • πρωτόνια (συμβολίζονται με p)
  • νετρόνια (συμβολίζονται με n)
  • ηλεκτρόνια (συμβολίζονται με e)
Τα πρωτόνια και τα νετρόνια αράζουν στο κέντρο του ατόμου. Το κέντρο του ατόμου ονομάζεται πυρήνας. Πρωτόνια και νετρόνια έχουν περίπου την ίδια μάζα. Τα πρωτόνια έχουν πάντα πάνω τους ένα στοιχειώδες θετικό ηλεκτρικό φορτίο (+), ενώ τα νετρόνια είναι ηλεκτρικά ουδέτερα και δίνουν σταθερότητα στον πυρήνα.

Το άτομο του άνθρακα C.
Πρωτόνια (+) και νετρόνια βρίσκονται καθηλωμένα στον
πυρήνα, ενώ τα δραστήρια ηλεκτρόνια 
(–) κινούνται με τη
μορφή νέφους γύρω από αυτόν πολύ απομακρυσμένα.
Η σταθερότητα του πυρήνα του ατόμου δεν αρέσει τόσο στα ηλεκτρόνια, τα οποία κινούνται σαν τρελά σε σχετικά μεγάλες αποστάσεις γύρω από αυτόν. Αν φανταστούμε ότι ένα μπαλάκι του τένις είναι ο πυρήνας του ατόμου, τότε τα ηλεκτρόνια κινούνται σε απόσταση 5 km (!!!) μακρυά από το μπαλάκι. Σε πιάνει τρέλα αν το σκεφτείς!

Τα ηλεκτρόνια έχουν ένα στοιχειώδες αρνητικό φορτίο (), που είναι ίσο και αντίθετο από το θετικό φορτίο του πρωτονίου. Σε μέγεθος τα ηλεκτρόνια δεν είναι και τόσο περήφανα, αφού η μάζα τους είναι περίπου 1836 φορές μικρότερη από αυτή των πρωτονίων και των νετρονίων.

Τα πρωτόνια και τα νετρόνια αλλιώς ονομάζονται νουκλεόνια (στα λατινικά nucleus σημαίνει πυρήνας).

Μάζα Ατόμου
Τα ηλεκτρόνια είναι απειροελάχιστα και η μάζα τους σχεδόν ανύπαρκτη. Αντίθετα, τα πρωτόνια και τα νετρόνια καθορίζουν τη μάζα του ατόμου και αφού βρίσκονται στον πυρήνα του, πρακτικά ολόκληρη σχεδόν η μάζα του ατόμου είναι συγκεντρωμένη εκεί. Δηλαδή ισχύει:


mατόμου = mp + mn

Μέγεθος Ατόμου
Τα ηλεκτρόνια μπορεί να μην παίζουν ρόλο στη μάζα του ατόμου, όμως αυτά καθορίζουν το μέγεθός του. Όσο πιο μακρυά από τον πυρήνα "πετούν" τα ηλεκτρόνια, τόσο μεγαλύτερο σε μέγεθος είναι ένα άτομο. Άρα, το μέγεθος του ατόμου είναι ο χώρος γύρω από τον πυρήνα στον οποίο κινούνται τα ηλεκτρόνια.

Χημική Συμπεριφορά Ατόμου
Η χημική συμπεριφορά του ατόμου είναι το πώς συμπεριφέρεται απέναντι σε άλλα άτομα ή σε άλλες χημικές ενώσεις. Δηλαδή, θα αντιδράσει με κάποιον άλλο ή θα του περάσει απαρατήρητος; Η χημική συμπεριφορά ενός ατόμου εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τον αριθμό των ηλεκτρονίων του και τις αποστάσεις που έχουν από τον πυρήνα του ατόμου.

Κλείνοντας, ορίστε κάποια βασικά πραματάκια που αφορούν το άτομο:

  • Αν προσθέσουμε το φορτίο του ηλεκτρονίου και το φορτίο του πρωτονίου το αποτέλεσμα θα είναι μηδέν. Δηλαδή πρωτόνιο και ηλεκτρόνιο έχουν ίσο και αντίθετο φορτίο.
  • Σε ένα άτομο, όσα είναι τα πρωτόνια είναι και τα ηλεκτρόνια. Δηλαδή αν ένα άτομο έχει στον πυρήνα του 6 πρωτόνια (όπως ο άνθρακας της παραπάνω εικόνας), θα έχει υποχρεωτικά και 6 ηλεκτρόνια. Άρα αν γνωρίζουμε αριθμό πρωτονίων, γνωρίζουμε και αριθμό ηλεκτρονίων σε ένα άτομο και αντίστροφα. Μάγκικα!
Από τις 2 παραπάνω προτάσεις προκύπτει ότι το άτομο είναι ηλεκτρικά ουδέτερο. Λογικό!

Την επόμενη φορά, θα μιλήσουμε για τον Ατομικό και τον Μαζικό αριθμό!

Σιι γιου λέιτερ!!!
Τα Πάντα Είναι Χημεία!!!

Παρασκευή, 9 Οκτωβρίου 2015

ΜΑΘΗΜΑ 2, ΜΕΡΟΣ 4: Δομικά Σωματίδια της Ύλης (Α' Λυκείου)

ΜΕΡΟΣ 4 (τελευταίο)

Φτάσαμε στο τελευταίο μέρος του 2ου μαθήματος! Σε αυτό το κομμάτι θα μάθετε για τα ιόντα! Πριν σας δώσω τον ορισμό των ιόντων, πρέπει απαραίτητα να σας πω ορισμένα πραγματάκια για το πώς είναι δομημένο ένα άτομο (αναλυτικά για το άτομο στο επόμενο μάθημα).

Το άτομο αποτελείται από έναν πυρήνα και τα ηλεκτρόνια που κυκλοφορούν γύρω από αυτόν σε σχετικά μεγάλες αποστάσεις. Ο πυρήνας έχει θετικό φορτίο (εξαιτίας των θετικά φορτισμένων πρωτονίων που βρίσκονται εκεί), ενώ τα ηλεκτρόνια είναι αρνητικά φορτισμένα.

Το συνολικό φορτίο του πυρήνα είναι ίσο με το φορτίο των ηλεκτρονίων. Επειδή τα φορτία είναι αντίθετα, όπως καταλαβαίνετε, το συνολικό φορτίο του ατόμου είναι μηδενικό. Άρα το άτομο είναι ηλεκτρικά ουδέτερο.

Για λόγους που θα εξηγήσουμε σε επόμενα μαθήματα, το άτομο μπορεί να μη γουστάρει τα ηλεκτρόνια, οπότε διώχνει μερικά. Όταν συμβεί αυτό, αφού το άτομο θα διώξει αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια, τα θετικά φορτία του πυρήνα θα υπερισχύουν, επομένως το άτομο θα αποκτήσει θετικό φορτίο.

Αντίθετα, κάποιο άτομο μπορεί να γουστάρει τα ηλεκτρόνια και όποιο κυκλοφορεί εκεί κοντά να το τραβάει στην ομάδα του. Έτσι, το άτομο, αφού προσλαμβάνει αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια, τα αρνητικά φορτία των ηλεκτρονίων του θα υπερισχύουν, επομένως το άτομο θα αποκτήσει αρνητικό φορτίο.

Αυτό, κυρίες και κύριοι, είναι το ιόν!!!

Δηλαδή, ιόν είναι ένα άτομο ή γκρουπάκι ατόμων που σχηματίζεται αν προσλάβει ή αποβάλλει ένα ή περισσότερα ηλεκτρόνια.

Μη ρωτάτε "τι θα συμβεί αν ένα άτομο διώξει ή πάρει πρωτόνια"! Δε θα συμβεί τίποτα. Τα πρωτόνια δεν πάνε πουθενά, είναι τόσο ισχυρά κολλημένα στον πυρήνα, που μόνο με πυρηνική έκρηξη θα ξεκολλούσαν! Δατ'ς ε τρουθ!

Με αποβολή ηλεκτρονίων σχηματίζονται τα μικρότερα
σε μέγεθος κατιόντα, ενώ με πρόσληψη ηλεκτρονίων
σχηματίζονται τα μεγαλύτερα σε μέγεθος ανιόντα.
Έχουμε λοιπόν, ιόντα με θετικό και ιόντα με αρνητικό φορτίο. Τα θετικά ιόντα (έλλειψη ηλεκτρονίων) ονομάζονται κατιόντα και τα αρνητικά ιόντα (περίσσεια ηλεκτρονίων) ονομάζονται ανιόντα. Σούπερ αυτό!

Μέγεθος Ιόντων
Τα άτομα που σουτάρουν ηλεκτρόνια, αποκτούν θετικό φορτίο (κατιόντα) και το μέγεθός τους μικραίνει σε σύγκριση με το αρχικό ουδέτερο άτομο. Τα άτομα που προσλαμβάνουν ηλεκτρόνια, αποκτούν αρνητικό φορτίο (ανιόντα) και το μέγεθός του μεγαλώνει συγκριτικά με το αρχικό ουδέτερο άτομο.

Άρα ισχύει:
Μέγεθος ατόμου > Μέγεθος κατιόντος (+)
Μέγεθος ατόμου < Μέγεθος ανιόντος ()

Τα ιόντα τα τοποθετούμε σε 2 κατηγορίες ανάλογα με το είδος του φορτίου τους (+ ή –) και ανάλογα με το πόσα άτομα αποτελούνται. Δείτε τον παρακάτω πίνακα με τα παραδειγματάκια του:
Ιόντα
Μονοατομικά
Αποτελούνται από ένα μόνο ατομάκι.
Πολυατομικά
Αποτελούνται από δύο ή περισσότερα άτομα.
Παραδείγματα: Na+, Ca2+, Al3+, F-, O2-, N3-
Παραδείγματα: ΝΟ3-, ΝΗ4+, SO42-, PO43-
Κατιόντα
Αποβολή ηλεκτρονίων, θετικό φορτίο.
Ανιόντα
Πρόσληψη ηλεκτρονίων, αρνητικό φορτίο.
Παραδείγματα: Na+, Ca2+, Al3+, ΝΗ4+
Παραδείγματα: F-, O2-, N3-, ΝΟ3-, SO42-, PO43-

Ιοντικές ή Ετεροπολικές Ενώσεις
Ιοντικές ή ετεροπολικές ονομάζονται οι ενώσεις που είναι φτιαγμένες από τουλάχιστον 2 διαφορετικού φορτίου ιόντα (κατιόντα και ανιόντα).


a. Το κατιόν Na+ έλκεται με το
ανιόν Cl- και σχηματίζει την
ιοντική ένωση NaCl (χλωρίδιο
του νατρίου ή χλωριούχο νάτριο).
b. Το κατιόν Mg2+ πρέπει να
ενωθεί με 2 ανιόντα F-, για να
έχουμε συνολικό ηλεκτρικό
φορτίο ίσο με το μηδέν. Έτσι
σχηματίζεται η ιοντική ένωση
MgF2 (φθορίδιο του μαγνησίου
ή φθοριούχο μαγνήσιο).
Όπως ξέρετε, τα ετερώνυμα φορτία έλκονται, άρα αν βρεθούν κοντά ένα κατιόν και ένα ανιόν, θα κολλήσουν μεταξύ τους και θα σχηματίσουν μια ένωση, που λέγεται ιοντική ή ετεροπολική.

Αυτό συμβαίνει γιατί τα ιόντα, που έχουν ηλεκτρικό φορτίο), δεν είναι σταθερά και η φύση δε θέλει να έχει πάνω της ασταθή πράγματα, οπότε τα αντίθετα φορτισμένα ιόντα ενώνονται και σχηματίζουν μια ένωση, η οποία έχει συνολικό φορτίο ίσο με μηδέν.

Επομένως, υπάρχουν τα παρακάτω είδη ενώσεων:

  • Μόρια Χημικών Στοιχείων (ίδιο είδος ατόμων)
  • Μόρια Χημικών Ενώσεων (τουλάχιστον 2 διαφορετικά είδη ατόμων)
  • Ιοντικές Ενώσεις (κατιόντα και ανιόντα)
Όλα τα είδη ενώσεων έχουν συνολικό ηλεκτρικό φορτίο μηδέν, είναι δηλαδή ουδέτερες!

Όταν θέλουμε να γράψουμε τον τύπο μιας ιοντικής ένωσης, γράφουμε πάντα πρώτα τα θετικά ιόντα και μετά τα αρνητικά. Έτσι, αν έχουμε τον τύπο μιας ιοντικής ένωσης και δεν ξέρουμε ποιο είναι το κατιόν και ποιο το ανιόν, αυτό που είναι γραμμένο πρώτο θα είναι το κατιόν και το άλλο το ανιόν.

Παράδειγμα
Στην ιοντική ένωση NaCl, το θετικό ιόν είναι το Na+, γι'αυτό γράφεται πρώτο, ενώ το αρνητικό είναι το Cl-, γι'αυτό γράφεται δεύτερο στον τύπο. Το συνολικό φορτίο της ένωσης NaCl είναι μηδέν.

Δείκτες και Συντελεστές στους Μοριακούς Τύπους
Σε μια χημική αντίδραση θα δούμε αριθμούς μπροστά από τους μοριακούς τύπους των ενώσεων και δείκτες, δηλαδή μικρούς αριθμούς μέσα στον μοριακό τύπο.
Για παράδειγμα,
Mg2+ + 2F-MgF2

Ο δείκτης 2 στην ένωση MgF2 μάς δείχνει ότι μέσα στην ένωση MgF2 υπάρχουν δύο ανιόντα F-.

Ο αριθμός 2 μπροστά από το ιόν F- (2F-) μάς δείχνει ότι υπάρχουν 2 ιόντα F-, τα οποία βρίσκονται στον χώρο και όχι ενωμένα μεταξύ τους (δες και την εικόνα με το NaCl και το MgF2 πιο πάνω). Αυτός ο αριθμός λέγεται συντελεστής.

  • Άρα οι συντελεστές (αριθμοί μπροστά από το μόριο ή την ένωση) δείχνουν πόσα μόρια ή ενώσεις έχουμε.
  • Οι δείκτες (μικροί αριθμοί μέσα στο μόριο ή την ένωση) δείχνουν πόσα άτομα ή ιόντα έχουμε μέσα στο μόριο ή την ένωση.

Παράδειγμα
Έχουμε 4Ca3(PO4)2 (φωσφορικό ασβέστιο). Ο αριθμός 4 στην αρχή του χημικού τύπου σημαίνει ότι έχουμε 4 φωσφορικά ασβέστια. Οι δείκτες 3, 4 και 2 μας δείχνουν πόσα ασβέστια (Ca), πόσα οξυγόνα (Ο) και πόσα φωσφορικά ανιόντα (PO43-) αντίστοιχα υπάρχουν μέσα σε κάθε φωσφορικό ασβέστιο. Ο δείκτης έξω από την παρένθεση πολλαπλασιάζει ολόκληρο το εσωτερικό της παρένθεσης. Στο παράδειγμά μας πολλαπλασιάζει το PO43- επί 3.


Κι εδώ τελειώνει το κομμάτι "Δομικά Σωματίδια της Ύλης"! Αν θέλετε να κατεβάσετε τις σημειώσεις του μαθήματος πατήστε στον παρακάτω σύνδεσμο:

Σιι γιου λέιτεεερ!!!
Τα Πάντα Είναι Χημεία!!!