I Repetytorium Chemia ogólna i nieorganiczna 2012/2013 1. Wyjaśnić reguły i prawa: stosunków objętościowych, Avogadra, stałości składu, stosunków wiel...
65 downloads
95 Views
741KB Size
I Repetytorium Chemia ogólna i nieorganiczna 2012/2013 1. Wyjaśnić reguły i prawa: stosunków objętościowych, Avogadra, stałości składu, stosunków wielokrotnych, zachowania masy, Hessa, triad, działania mas, przekory, oktaw. Prawo stosunków objętościowych Gay-Lussaca W reakcji między gazami objętości substratów i produktów gazowych w tych samych warunkach temperatury i ciśnienia mają się do siebie jak niewielkie liczby całkowite Prawo Avogadra W tych samych warunkach fizycznych (tj. ta sama temperatura i ciśnienie), w równych objętościach różnych gazów znajduje się taka sama liczba cząsteczek. Stała Avogadra – liczba atomów/cząsteczek w 1 molu substancji złożonej z tych atomów/cząsteczek NA = 6,0221415(10)∙1023 atom/mol Jednakowa liczba moli wszystkich gazów w tym samym p i T zajmuje tą samą objętość 1 mola gazu doskonałego, tzw. objętość molowa w warunkach normalnych wynosi: V = 22,415 dm3 Prawo stałości składu Proust’a Każdy związek chemiczny niezależnie od jego pochodzenia albo metody otrzymywania ma stały skład jakościowy i ilościowy. Prawo stosunków wielokrotnych Daltona Jeżeli 2 pierwiastki tworzą ze sobą więcej niż 1 związek to masy (ilości) 1-go pierwiastka przypadająca na taką samą masę 2-go pierwiastka mają się do siebie jak niewielkie liczby całkowite. Np. S tworzy z tlenem SO2 i SO3. W pierwszym na 32g S przypada 32g O2, w drugim 32g S na 48g O2 – stosunek masy tlenu łączącego się z 32g S to: w 1 przypadku 1:1, a w drugim 2:3. Ilości wagowe tlenu przypadające na tę samą ilość wagową pierwiastka X są różne w poszczególnych związkach, ale wzajemny stosunek ilości wagowych tlenu w kolejnych tlenkach wyraża się prostymi liczbami całkowitymi. Np. tlenki azotu: ON2O:ONO:ON2O3:ONO2:ON2O5 = 4:8:12:16:20 = 1:2:3:4:5 Prawo zachowania masy Ilość powstałych produktów jest zgodna z ilością substratów wziętych do przeprowadzenia reakcji. Prawo Hessa Ciepło reakcji chemicznej przebiegającej w stałej temperaturze lub pod stałym ciśnieniem nie zależy od tego jaką drogą przebiega reakcja, a jedynie od stanu początkowego i końcowego. Prawo triad W kilku grupach zawierających po 3 pierwiastki (np. wapń, stront i bar lub chlor, brom i jod) właściwości fizyczne i chemiczne są podobne i zmieniają się regularnie ze wzrostem masy atomowej. Prawo działania mas Stosunek iloczynu stężeń molowych substancji reagujących w 1 kierunku (reakcji prostej) do iloczynu stężeń molowych substancji reagujących w kierunku przeciwnym (reakcji odwrotnej) jest w stanie równowagi chemicznej wielkością stałą w stałej temperaturze. A + B ↔C + D KC = K1/K2 = [C]∙[D] / [A]∙[B]
K1,K2 – stałe szybkości reakcji prostej i odwrotnej [A], [B], [C], [D] - równowagowe stężenia molowe reagentów Prawo przekory Układ, na który działa jakiś bodziec odpowiada w taki sposób, aby przeciwdziałać bodźcowi. Np. Układ gazowy w zamkniętym pojemniku z tłokiem, gdy naciskamy na tłok, układ odpowiada zwiększeniem ciśnienia, aż do uzyskania równowagi sił. Prawo oktaw Jeżeli ułoży się pierwiastki w kolejności rosnących mas atomowych, to okaże się, że właściwości kolejnych pierwiastków w danej grupie są podobne. 2. Wyjaśnić pojęcia atom, cząsteczka, jon, mol, IUPAC, pierwiastek chemiczny, związki chemiczne, substancje chemiczne, masa atomowa, masa cząsteczkowa, stała gazowa, równanie Clapeyrona, liczba atomowa, liczba masowa. Atom - podstawowy składnik materii. Składa się z małego dodatnio naładowanegojądra o dużej gęstości i otaczającej go chmury elektronowej o ujemnym ładunku elektrycznym. Cząsteczka – obojętna elektrycznie grupa atomów trwale ze sobą połączonych wiązaniami chemicznymi. Stanowi najmniejszą ilość związku chemicznego, zachowującą jego właściwości chemiczne. Jon – atom lub grupa atomów połączonych ze sobą wiązaniami chemicznymi, która ma niedomiar lub nadmiar elektronów w stosunku do protonów. Mol - podstawowa w układzie SI jednostka liczności materii. IUPAC – Międzynarodowa Unia Chemii Czystej i Stosowanej – zajmuje się standaryzacją symboliki, nazewnictwa i wzorów wielkości fizycznych. Pierwiastek chemiczny – substancja, której nie da się rozdzielić metodami chemicznymi na prostsze substancje. Substancje te składają się z atomów o tej samej liczbie protonów w jądrze, a zatem posiadających tą samą liczbę atomową. Związek chemiczny – jednorodne połączenie co najmniej 2 pierwiastków chemicznych za pomocą dowolnego wiązania chemicznego, posiada zerowy sumaryczny ładunek elektryczny. Substancja chemiczna – rodzaj materii o określonym, stałym składzie chemicznym, posiadająca zespół właściwości fizycznych (stan skupienia, gęstość, barwa, połysk, temperatura topnienia i wrzenia, przewodnictwo cieplne i elektryczne) i chemicznych ( zapach, smak, palność, reaktywność). Masa atomowa – masa atomu wyrażona w jednostkach masy atomowej. Masa cząsteczkowa – masa cząsteczki wyrażona w jednostkach masy atomowej, suma mas atomowych atomów wchodzących w skład cząsteczki. Stała gazowa – R – stała fizyczna równa pracy wykonanej przez 1 mol gazu doskonałego podgrzewanego o 1K podczas przemiany izobarycznej. R = 8,314472 J/mol∙K
Równanie Clapeyrona – opisuje związek pomiędzy temperaturą, ciśnieniem i objętością gazu doskonałego, a w przybliżeniu też gazy rzeczywiste. pV = nRT Liczba atomowa – Z - określa, ile protonów znajduje się w jądrze danego atomu. Liczba masowa – A - wartość opisująca liczbę nukleonów (czyli protonów i neutronów) w jądrze danego atomu. 3. Przedstawić budowę jądra atomowego, teorię kwarków oraz teorię superstrunową. Jądro atomowe – centralna część atomu, stanowi niewielką część jego objętości. Stanowi prawie całą masę atomu. Ma ładunek dodatni. Teoria kwarków - protony, neutrony i mezony zbudowane są z cząsteczek fundamentalnych, tzw. kwarków. Teoria superstrunowa: - kwarki nie są najmniejszymi cząsteczkami, składają się one z jeszcze mniejszych tworów, które mają postać maleńkich pętli drgających strun - struny – małe, jednowymiarowe włókna, które nieustannie drgają - właściwości strun zależą od drgań rezonansowych danej struny. 4. Scharakteryzować izotopy (definicja, podział, izotopy wodoru, właściwości) Izotopy – odmiany pierwiastków chemicznych różniące się liczbą neutronów w jądrach, a tym samym liczbą masową. Izotopy dzielą się na :
Trwałe – nie ulegają samorzutnej przemianie na inne izotopy. Nietrwałe – izotopy promieniotwórcze – ulegają samorzutnej przemianie na inne izotopy.
Izotopy wodoru:
Prot – 1H (1 proton, 0 neutronów) – trwały Deuter – 2H (1p, 1n) – trwały Tryt – 3H lub T (1p, 2n) – nietrwały
Właściwości izotopów:
Różne izotopy danego pierwiastka mają identyczne właściwości chemiczne. Różnica mas izotopów powoduje występowanie niewielkich różnic w ich reaktywności. Różnica mas wpływa na szybkość reakcji chemicznych – efekt izotopowy. O przebiegu reakcji chemicznej decyduje układ elektronów wokół jądra, który jest determinowany tylko liczbą protonów (wyjątek stanowią reakcja jądrowe, tam ważna jest też liczba neutronów). Różnica mas wpływa na różnice w niektórych właściwościach fizycznych, przy czym różnice te są tym większe im większy jest rozrzut ich mas względem siebie.
Różnice mas powodują, że w formie czystej izotopy mają inną gęstość, temperaturę wrzenia, topnienia i sublimacji. 5. Przedstaw zastosowanie izotopów w medycynie Wykorzystane Czas półrozpadu promieniowanie 32 Fosfor P β 14,3 dnia 238 Pluton Pu α 87,7 lat 60 Kobalt Co γ 5,26 lat 131 Jod I γ 8 dni Diagnostyka izotopowa: - In vivo – scyntygrafia, PET - In vitro – metoda radioimmunologiczna - Terapia – radioterapia, radioimmunologia Izotop
Zastosowanie Leczenie białaczki Stymulatory serca Terapia przeciwrakowa (bomba kobaltowa) Leczenie tarczycy
Radiofarmaceutyk – substancja powstała z połączenia chemicznego dwóch składników – radioizotopu i ligandu. Radioizotop – promieniotwórczy izotop danego pierwiastka – promieniowanie emitowane w czasie rozpadu pozwala odtworzyć miejsce położenia radiofarmaceutyka. Ligand – związek chemiczny, cząsteczka lub komórka, która gromadzi się w obrazowanym narządzie lub tkance. Scyntygrafia – technika obrazowania w medycynie nuklarnej. 6. Wyjaśnić pojęcia: efekt izotopowy, energia jonizacji, powinowactwo elektronowe, elektroujemność, hybrydyzacja, wiązania chemiczne, delokalizacja wiązania, moment dipolowy, donor, akceptor, nuklid, izobar, izoton. Efekt izotopowy – różnice we właściwościach fizycznych i chemicznych różnych izotopów danego pierwiastka. Energia jonizacji – energia jaką trzeba doprowadzić do atomu, aby usunąć elektron z atomu i utworzyć jon dodatni, czyli minimalna energia potrzebna do oderwania elektronu najsłabiej związanego z atomem i przeniesienia go poza sferę oddziaływania dodatniego jądra. Powinowactwo elektronowe – ilość energii jaka wydziela się przy przyłączaniu elektronu do obojętnego atomu i tworzenia się jonu ujemnego. Elektroujemność – zdolność atomów danego pierwiastka do przyciągania elektronów podczas tworzenia wiązania chemicznego (im wyższa tym atom silniej przyciąga wspólne elektrony) Hybrydyzacja - tworzenie hipotetycznych mieszanych orbitali elektronów atomu w cząsteczce związku chemicznego z pojedynczych „orbitali atomowych” przez liniową kombinacją odpowiednich funkcji falowych. Wiązanie chemiczne – oddziaływanie elektrostatyczne łączące atomy w cząsteczkach związków chemicznych. Delokalizacja wiązania – uwspólnienie elektronów tworzących wiązanie przez więcej niż dwa atomy.
Moment dipolowy – wielkość fizyczna charakteryzująca dipol elektryczny, określana jako wektor skierowany wzdłuż osi cząsteczki od jej punktowego ładunku ujemnego do dodatniego. Donor – cząsteczka, atom lub jon, który dostarcza elektron, proton, grupę funkcyjną lub jon innym cząsteczkom w trakcie reakcji. Akceptor - cząsteczka, atom lub jon, który przyłącza elektron, proton, grupę funkcyjną lub jon od innej cząsteczki w trakcie reakcji. Nuklid – jądro atomowe o określonej liczbie atomowej i masowej. Izobar – nuklidy różnych pierwiastków, które mają taką samą liczbę masową, ale różną atomową. Izoton – nuklidy różnych pierwiastków, które mają taką sama liczbą neutronów w jądrze. 7. Czym jest promieniotwórczość? (podział, czas połowicznego rozpadu) Promieniotwórczość – zjawisko rozpadu jąder atomowych związane z emisją cząstek α, β lub fotonów γ. 8. Opisać rodzaje emisji jądrowych. Przemiana α – emisja jądra atomowego helu.
Przemiana β- – emisja ujemnego elektronu.
Przemiana β+ - emisja dodatniego elektronu (pozytonu).
Emisja neutronu – przemiana w wyniku, której dochodzi do emisji neutronu.
Przemiana K – wchłonięcie przez jądro elektronu z powłoki K, co powoduje przejście protonu w neutron.
9. Scharakteryzuj współczesny układ okresowy. Współczesny układ okresowy dzieli się na grupy i okresy. Grupa – zbiór pierwiastków, których atomy posiadają identyczną ilość elektronów walencyjnych. Okres – zbiór pierwiastków, których atomy posiadają identyczną ilość powłok elektronowych Podział:
Grupy główne I i II (oprócz H) – atomy o bardzo silnych właściwościach metalicznych Grupy główne V, VI, VII – atomy o mniej lub bardziej wyraźnych właściwościach niemetalicznych Grupa VIII – gazy szlachetne Grupy poboczne – lantanowce i aktynowcem, metale ziem rzadkich
Biorąc pod uwagę konfigurację elektronów, pierwiastki możemy podzielić na bloki: 10.
Blok S – litowce, berylowce + wodór i hel Blok P – pozostałe grupy główne + gazy szlachetne Blok D – pierwiastki grup pobocznych Blok F – lantanowce i aktynowce Opisać reguły zapełniania określonych obszarów przez elektron. W myśl zasady rozbudowy kolejne podpowłoki są zajmowane przez elektrony zgodnie z ich wzrastającą energią. Zakaz Pauliego: Nie możliwe jest wystąpienie w atomie dwóch elektronów określonych tym samym zespołem 4 liczb kwantowych. Reguła Hunda: Podpoziomy zdegenerowane są zajmowane przez elektrony tak, aby liczba elektronów niesparowanych była możliwie największa. 11. Scharakteryzować metody wyjaśniające geometrię cząsteczek. Teoria orbitali molekularnych. Orbital cząsteczkowy powstaje w wyniku nakładania się orbitali atomowych atomów tworzących wiązania. Hybrydyzacja. Tworzenie się orbitali wymieszanych (zhybrydyzowanych) powstających przez liniową kombinację orbitali atomowych. Teoria odpychania się par elektronowych powłoki walencyjnej VSEPR. Rozmieszczenie się par elektronowych wokół atomu centralnego tak, aby były możliwie najdalej od siebie oddalone, co minimalizuje odpychanie. 12. Czy jest orbital atomowy oraz molekularny. Dokonać podziału orbitali molekularnych. Orbital atomowy – orbital, który opisuje wszystkie elektrony, które w danym momencie uczestniczą w tworzeniu wiązania chemicznego. Orbital molekularny – orbital, który opisuje wszystkie elektrony, które w danym momencie mogą lecz nie muszą tworzyć wiązanie chemiczne. Dzielą się na:
Orbitale wiążące – w których elektrony posiadają niższą energię, niż gdyby przebywały na swoich orbitalach atomowych i nie uczestniczyły w tworzeniu wiązania. Orbitale antywiążace – w których elektrony posiadają wyższą energię, niż gdyby przebywały na swoich orbitalach atomowych. Orbitale niewiążące – w których elektrony posiadają taką samą energię, jak gdyby przebywały na swoich orbitalach atomowych. 13. Udowodnić (diagram oraz opis) możliwość lub niemożliwość istnienia cząsteczek (np. He2) Dla powstania cząsteczki helu wymagane byłoby rozmieszczenie elektronów nie tylko na orbitalu wiążącym, ale i na antywiążącym. Każde umieszczenie elektronów na orbitalu antywiążącym osłabia wiązanie chemiczna utworzone przez elektrony zajmujące orbitale wiążące. W cząsteczce helu ze względu na jednakowe zapełnienie obu orbitali molekularnych efekt wiążący zostaje całkowicie
zlikwidowany przez efekt antywiążący, dlatego też cząsteczka He2 jest energetycznie nietrwała i nie powstaje.
14. Wyjaśnić pojęcia: wiązanie chemiczne, delokalizacja wiązania, teoria Lewisa i Kossela. Teoria Lewisa i Kossela. Wiązania chemiczne powstają przez uwspólnienie elektronów, które należą do wiążących się atomów. Każdy z atomów dostarcza po jednym elektronie do każdej wspólnej tzw. wiążącej pary elektronowej, a atomy dążą do uzyskania oktetu (lub dubletu) elektronów na powłoce walencyjnej (do uzyskania struktury gazu szlachetnego). 15. Opisać wiązania: jonowe i kowalencyjne. Wiązanie jonowe – powstaje przez wzajemne oddziaływanie pierwiastków chemicznych znacznie różniących się elektroujemnością. Elektrony „przeskakują na stałe do jednego z atomów, wówczas ma nadmiar ładunku ujemnego i tworzy anion, a drugi ma nadmiar ładunku dodatniego i staje się kationem. Wiązanie kowalencyjne – powstaje w wyniku połączenia się dwóch jednakowych lub różnych atomów, towarzyszy temu powstanie wspólnych par elektronowych, w których elektrony pochodzą od różnych atomów. Dzielimy je na: - w. kowalencyjne niespolaryzowane – wiązanie pomiędzy dwoma atomami tego samego pierwiastka w cząstecze, która nie zawiera innych atomów. - w. kowalencyjne spolaryzowane – wiązanie pomiędzy dwoma atomami różnych pierwiastków, gdzie różnica elektroujemności < 1,7. Elektrony tworzą wiązanie przesunięte w stronę jednego z atomów. 16. Opisać wiązania: koordynacyjne i wodorowe. Wiązanie koordynacyjne – rodzaj wiązania atomowego, w którym wiążącą parę elektronów dostarcza jeden z atomów. Wiązanie wodorowe – polega na przyciąganiu elektrostatycznym pomiędzy atomem wodoru i atomem elektroujemnym, zawierającym wolne pary elektronowe. 17. Opisać oddziaływania międzycząsteczkowe.
Oddziaływania międzycząsteczkowe – inne niż wiązania chemiczne siły wiążące atomy i cząsteczki:
Oddziaływanie jon-jon – zachodzi pomiędzy dwoma różnoimiennie naładowanymi cząsteczkami, ładunek jest zdelokalizowany ma kilku atomach. Oddziaływania trwały dipol-trwały dipol – tworzy się między cząsteczkami posiadającymi trwałe momenty dipolowe. Cząsteczki posiadają w jednych miejscu niedomiar, a w innym nadmiar ładunku ujemnego. Znaczenie mają cząstkowe ładunki elektryczne. Oddziaływania van der Waalsa – zachodzi pomiędzy trwałym dipolem i wzbudzonym dipolem lub pomiędzy dwoma wzbudzonymi dipolami. 18. Opisać kryształy: jonowe, kowalentne, molekularne oraz o wiązaniu metalicznym. Kryształ jonowy – dwie nakładające się podsieci kationowa (stworzona przez kationy w węzłach sieci krystalicznej) i anionowa (stworzona przez aniony w węzłach sieci krystalicznej). Kryształ kowalentny - składają się z atomów połączonych ze sobą parami wspólnych elektronów walencyjnych. Kryształ molekularny – zbudowany z cząsteczek i stabilizowany przez wiązania wodorowe lub oddziaływania Van der Waalsa. Kryształy o wiązaniu metalicznym – węzły sieci metalicznej, przestrzennej są obsadzone przez atomy pozbawione elektronów walencyjnych, które należą do sieci metalicznej jako całość. 19. Wyjaśnić pojęcia: alotropia, plazma, temperatura krytyczna, izotropia, anizotropia, polimorfizm, izotypia, izomorfizm, punk potrójny, postać amorficzna i morficzna. Alotropia – polimorfizm pierwiastków Plazma – zjonizowana materia o stanie skupienia przypominającym gaz, złożona z cząstek naładowanych elektrycznie i obojętnych. Temperatura krytyczna – powyżej tej temperatury dana substancja istnieje tylko w stanie gazowym. Izotropia – brak różnic właściwości fizycznych materiałów. Anizotropia – zmienność własności fizycznych i chemicznych ciała, w zależności od kierunku przestrzennego, w którym prowadzi się badania. Polimorfizm – występowanie związku chemicznego w różnych strukturach krystalicznych, różniących się budową wewnętrzną i właściwościami. Izotypia – występowanie kryształów substancji w tym samym typie struktury wewnętrznej. Izomorfizm – występowanie różnych substancji o zbliżonym składzie chemicznym w tym samym typie struktury krystalicznej i tej samej postaci krystalograficznej. Punkt potrójny – punk na wykresie fazowym odpowiadający stanowi równowagi trzech faz układu jednoskładnikowego. Postać amorficzna – ciało, w którym brak uporządkowania.
Postać morficzna – ciało, w którym występuje uporządkowanie cząsteczek. 20. Scharakteryzować stan ciekły. Stan ciekły – charakteryzuje się tym, że próbka zachowuje swoją określoną objętość podczas przelewania z jednego zbiornika do drugiego, ale przyjmuje kształt naczynia, w którym obecnie się znajduje. Oddziaływania międzycząsteczkowe powoduję dążenie do wypełnienia możliwie jak najmniejszej objętości przez cząsteczkę. 21. Scharakteryzować stan gazowy. Stan gazowy – charakteryzuje się tym, że próbka nie ma własnego kształtu, objętości i może rozprzestrzeniać się po całej objętości naczynia, w której jest zawarta. 22. Omówić prawa gazowe. Prawo Avogadra. Równanie Clapeyrona. Prawo Boyle’a-Mariotte’a W stałej temperaturze objętość danej masy gazy jest odwrotnie proporcjonalna do jego ciśnienia. pV = const.,
czyli p1V1 = p2V2
Prawo Daltona Całkowite ciśnienie mieszaniny gazów jest równe sumie ciśnień cząsteczkowych poszczególnych składników. p = p1+p2+p3+p4+…+pn = ∑pn 23. Wyjaśnij pojęcia: kompleks, jon kompleksowy, ligand, atom centralny, liczba koordynacyjna, chelat, inertność kompleksów. Kompleks – pochodne związków chemicznych, w których do jednego lub kilku atomów lub jonów dysponujących wolnymi obszarami orbitalnymi przyłączyły się cząsteczki lub jony drugiego związku chemicznego, posiadające wolne pary elektronowe. KOMPLEKS = sfera zewnętrzna (koordynacyjna) + sfera wewnętrzna (jon kompleksowy) Jon kompleksowy - jon złożony z atomu lub jonu centralnego oraz połączonych z nim ligandów. Ligand - atomy, cząsteczki lub aniony, które są bezpośrednio przyłączone do atomu centralnego lub kationu centralnego. Atom centralny - atom wchodzący w skład związku chemicznego, wokół którego skoordynowane są inne atomy lub ich grupy zwane ligandami. Liczba koordynacyjna - jest to liczba atomów przyłączona bezpośrednio do atomu centralnego kompleksu.
Chelat - związki kompleksowe, w których cząsteczka organiczna, za pomocą najczęściej dwóch lub trzech gruo organicznych łączy się z jednym jonem centralnym, którym najczęściej jest dwu- lub trójwartościowy kation. Inertność kompleksów - podział kompleksów ze względu na szybkość tworzenia: - Labilne – rozpadają się i tworzą w ciągu 1 minuty. - Inertne – rozpadają się i tworzą dłużej niż 1 minuta. 24. Opisać rodzaje izomerii strukturalnej w kompleksach. Izomeria strukturalna w kompleksach:
Izomeria jonowa – różne położenie anionów i kationów, np. [Co(NH3)5Br]SO4 i [Co(NH3)5(SO4)]Br Izomeria hydratacyjna – różne położenie cząsteczek wody w wewnętrznej lub zewnętrznej sferze koordynacji kompleksu, np. [Cr(H2O)6]Cl3 i [Cr(H2O)5Cl]Cl2∙H2O Izomeria koordynacyjna – występuje w kompleksach mających dwa centra koordynacyjne, w których ligandy przyłączane są do różnych metali, np. [Co(NH3)6][Cr(CN)6] i [Co(CN)6][Cr(NH3)6] Izomeria wiązaniowa – istnieje wtedy, gdy ligand może się łączyć z atomem centralnym za pośrednictwem dwóch różnych atomów, np. [Co(-NO2)(NH3)5]Cl2 i [Co(-ONO)(NH3)5]Cl2 25. Opisać rodzaje izomerii optycznej i geometrycznej w kompleksach. Izomeria optyczna. Związki kompleksowe mogą występować w dwóch odmianach, które skręcają płaszczyznę światła spolaryzowanego w przeciwnych kierunkach (cząsteczka i jej lustrzane odbicie), te cząsteczki to enancjomery. Izomeria geometryczna. Polega na istnieniu kompleksów cis i trans dla niektórych związków o liczbie koordynacyjnej 4 i 6.
26. Zamienić nazwy kompleksów na wzory i wzory na nazwy. 27. Omówić wpływ czynników na trwałość kompleksów oraz stałe trwałości i nietrwałości. Czynniki wpływające na trwałość kompleksów:
Czynniki wewnętrzne – zależą od właściwości atomu centralnego i ligandów, np. duży wpływ na trwałość wiązania metal-ligand ma elektroujemność atomu ligandowego. Czynniki zewnętrzne – zależą od warunków prowadzenia reakcji, np. temperatury, ciśnienia, pH, stężenia ligandu i jonu centralnego
Reakcja powstawania kompleksu jest odwracalna, a stan równowagi opisuje stała trwałości kompleksu. Me n+ + xL ↔ [(MeLx)]n+ Ktrw. = [MeLx]n+ / [Men+] ∙ [L]x Stałe reakcji rozpadu kompleksu określane są jako stałe nietrwałości kompleksu a ich wartości są odwrotnością odpowiednich stałych trwałości. 28. Przedstawić historię talidomidu. Talidomid – organiczny związek chemiczny zbudowany z reszty ftalimidowej iglutarimidowej. Stosowany jako lek o działaniu przeciwwymiotnym, przeciwbólowym, usypiającym i hipnotycznym. Talidomid został otrzymany przez chemików z Republiki Federalnej Niemiec w 1953. Pierwotnie talidomid otrzymywano jako racemat, tzn. mieszaninę zawierającą w równych proporcjach oba enancjomery. Wówczas jeszcze nie wiedziano, że jeden z enancjomerów (o konfiguracji absolutnej R) ma działanie lecznicze, a drugi (S) jest silnym teratogenem działającym na DNA płodu oraz wykazującym działanie hamujące na angiogenezę (tzn. hamuje tworzenie nowych naczyń krwionośnych w kończynach oraz rozwój już istniejących). 29. Opisać znaczenie i zastosowanie związków kompleksowych. Znaczenie związków kompleksowych:
Budują chlorofil Tworzą białka zawierające lub transportujące metale Wchodzą w skład enzymów
Zastosowanie związków kompleksowych:
Analiza i synteza chemiczna Katalizatory reakcji chemicznych Wydobycie metali z rud Przeróbka paliwa z reaktorów jądrowych Medycyna i farmacja: ogólny schemat radiofarmaceutyku peptydowego zawierającego cząsteczkę nośnika (np. peptydu) z ugrupowaniem zawierającym chelator wraz z radionuklidem:
30. Przedstawić teorie dotyczące kwasów.
Teoria Arrheniusa. Kwasy – substancje, które w roztworze wodnym dysocjują z wydzieleniem H+. Zasady – substancje, które w roztworze wodnym dysocjują z wydzieleniem OH-. Teoria Bronsteda i Lowry’ego. Kwasy – związki chemiczne lub jony zdolne do oddawania H+. Zasady – związki chemiczne lub jony zdolne do przyjmowania H+. Teoria Lewisa. 31. Dokonać podziału rozpuszczalników. Podział rozpuszczalników:
Aprotyczne (bierne) – nie biorą udziału w reakcji, bo nie tworzą jonów, rozpuszczone w nich substancje nie dysocjują, brak wpływu na własności kwasowo-zasadowe. Proteolityczne (czynne) – biorą udział w wędrówce jonów. Protonoakceptorowe – wykazują duże powinowactwo do protonów, są silnymi zasadami w porównaniu z wodą, w nich są dobrze zdysocjonowane kwasy. Protonodonorowe – wykazują małe powinowactwo do protonów, w nich dobrze zdysocjonowane zasady. Amfiprotyczne – w zależności od warunków reakcji mogą przyłączać i oddawać protony, np. woda, etanol. 32. Scharakteryzować pojęcie dysocjacji (w tym stałej i stopnia dysocjacji) oraz elektrolitu (w tym mocnego i słabego). Dysocjacja elektrolityczna – proces rozpadu cząsteczek kwasów, zasad i soli na jony swobodne pod wpływem wody, w wyniku czego powstają kationy i aniony, które są nośnikami prądu elektrycznego. Dysocjacji ulegają związki chemiczne zawierające wiązania jonowe lub kowalencyjne spolaryzowane. W roztworze dysocjacja jest zawsze procesem odwracalnym. Stała dysocjacji - K – stała równowagi odwracalnej reakcji dysocjacji w danej temperaturze. Nie zależy od stężenia, a jedynie od temperatury. Stopień dysocjacji – α – stosunek ilości cząsteczek elektrolitu, które uległy dysocjacji do wszystkich cząsteczek, które zostały rozpuszczone, zależy od stężenia elektrolitu, temperatury i elektrolitu. Aa Kk ↔aAα+ + kKKK = [Aα+]a ∙ [Kk-]k / AaKk Elektrolit – substancje, których cząsteczki pod wpływem polarnego rozpuszczalnika rozpadają się na jony (kationy i aniony). Silne elektrolity – elektrolity, które są całkowicie zdysocjowane, nawet przy dużych stężeniach, zaliczamy do nich silne kwasy (HCl, HNO3), silne zasady (NaOH, KOH) oraz sole powstałe przez zobojętnienie silnych kwasów silnymi zasadami (NaCl, KNO3).
Słabe elektrolity – związki, w których wiązania jonowe w cząsteczce elektrolitu zawiera sporą domieszkę wiązania kowalencyjnego, wówczas dysocjacja nie jest całkowita (w roztworze są jony i cząsteczki niezdysocjowane). 33. Przedstawić sposób działania nieorganicznych leków zobojętniających. Podać przykłady związków o tym działaniu wykorzystywanych w medycynie. Wodorotlenki, tlenki i sole słabych kwasów i mocnych zasad podane doustnie reagują z HCl i zobojętniają go. Podwyższają pH soku żołądkowego, przez co hamują aktywność pepsyny i łagodzą objawy nadkwaśności oraz chorobie wrzodowej żołądka i dwunastnicy. Środki neutralizujące sok żołądkowy wpływają hamująco na wchłanianie z przewodu pokarmowego innych leków w skutek zmiany pH, dlatego też są stosowane jako składniki preparatów złożonych. Sole neutralizujące kwas solny: 34.
NaHCO3 – wodorowęglan sodu – kwasica metaboliczna CaCO3 – węglan wapnia – działanie ściągające i zapierające MgCO3 – węglan magnezu – choroby przebiegające ze zgagą Opisać oraz podać przykłady (co najmniej trzech) nieorganicznych leków działających na układ nerwowy (lub pokarmowy, oddechowy, krwionośny).
Układ nerwowy. Sole litu – lit ma identyczną budowę jak najważniejsze biologicznie kationy: Na, K, Ca, Mg. To stwarza możliwość współzawodniczenie litu z kationami w zakresie transportu przez błony oraz aktywacji lub inhibicji enzymów. Zastępując jony sodu: Lit jest wolniej transportowany przez pompę Na-K, co nie pozwala na utrzymanie potencjału komórkowego i stabilizuje aktywność neuronów. Jon litu hamuje uwalnianie noradrenaliny i dopaminy, powodując równocześnie uwalnianie serotoniny. Sole litu stosuje się najczęściej w zespołach maniakalnych i maniakalno-depresyjnych. Układ pokarmowy. Neutralizacja soku żołądkowego. Leki przeczyszczające – głównie związki magnezu i fosforanu. Powodują wzrost ciśnienia osmotycznego w jelitach co powoduje napływ wody z naczyń do ich światła i odruchowe wyzwolenie ruchów perystaltycznych prowadzących do opróżnienia jelita. Leki przeciwbiegunkowe – środki adsorbujące, nierozpuszczalne w wodzie, obojętne chemicznie i nie są wchłaniane w przewodzie pokarmowym. Np. węgiel leczniczy, uwodniony krzemian glinu, atapulgit. Układ krwionośny. Leki stosowane w chorobie wieńcowej – nitrogliceryna i NaNO2, która rozszerza naczynia krwionośne, szybko się wchłania. Mechanizm działania azotanów. Po podaniu leku, uwalniane zostają rodniki –NO, które aktywują kinazy proteinowe, które hamują fosforylacją łańcucha miozyny i tworzenie elementów kurczliwych w komórce, co skutkuje
rozkurczem mięśni gładkich naczyń krwionośnych. CaCl2 lub glikonian wapnia – środki zwiększające krzepliwość krwi. Układ oddechowy. Głównie związki wykrztuśne: KI, NH4Cl, NaCl – związki te są częściowo wydalane przez drogi oddechowe przez do drażnią gruczoły błony śluzowej oskrzeli i przebudzają je do wydzielania śluzu oraz zmieniają jej odczyn. 35. Scharakteryzować grupę nieorganicznych leków dezynfekujących. Podać wzory chemiczne, nazwy związków i zastosowanie. Środki utleniające.
H2O2 – woda utleniona 3% - stosuje się do odkażania ran, 0,5% roztwór stosuje się do płukania jamy ustnej. KMnO4 – manganian (VII) potasu – stosowany do odkażania ran, skóry i błon śluzowych. I2 – jod w różnej postaci, np. płyn Lugola, jodyna – schorzenia tarczycy
Sole metali ciężkich.
Hg2+ - związki rtęci- mają silne właściwości bakterio- i grzybostatyczne, ale jednocześnie są toksyczne dla organizmu. Stosowany w postaci żółtej maści (HgO), w okulistyce HgNH2Cl. Bi2+ - sole bizmutu – stosowane jako środki odkażające, ściągające i przeciwzapalne, podawane doustnie w chorobie wrzodowej, biegunce i nieżycie jelit. Ag+ - związki srebra – silnie bakteriostatyczne i bakteriobójcze. - AgNO3 – stosowany do dezynfekcji skóry, błon śluzowych, ran, spojówek - proteinian srebra – stosowany jako antyseptyk w okulistyce 36. Co to są roztwory buforowe? Przedstawić typy mieszanin buforowych. Roztwór buforowy – roztwór mający właściwości utrzymywania praktycznie stałego pH pomimo rozcieńczania wodą lub dodawania niewielkich ilości mocnych kwasów lub zasad. Typy mieszanin buforowych:
Roztwory słabych kwasów i ich soli z mocną zasadą. CH3COOH i CH3COONa – bufor octanowy Roztwory słabych zasad i ich soli z mocnym kwasem. NH3∙H2O i NH4Cl – bufor amonowy Roztwory dwóch kwasów wieloprotonowych na różnym stopniu dysocjacji. NaH2PO4 i Na2HPO4 – bufor fosforanowy NaHCO3 i Na2CO3 – bufor węglanowy 37. Przedstawić mechanizm działania roztworów buforowych na przykładzie buforu octanowego. Kwas (tu CH3COOH) może oddać proton w reakcji z zasadą, a zasada (tu CH3COO-) może przyjąć proton pochodzący od kwasu.
Kwas jest zatem donorem H+, a zasadą z nim sprzężona – akceptorem. Kwas octowy jako donor H+ zabezpiecza roztwór przed zmianą pH podczas dodawania do tego roztworu zasady. Dodawana do roztworu mocna zasada łączy się z protonem oddanym przez kwas. CH3COOH + OH- → CH3COO- + H2O K Z Z K W wyniku tej reakcji zmniejsza się liczba jonów OH-, czyli znika mocna zasada, a powstaje słabsza CH3COO-. pH roztworu rośnie więc nieznacznie. Anion CH3COO- zabezpiecza roztwór przed zmianą pH. Analogicznie, gdy do roztworu dodamy H3O+. 38. Czym jest pojemność buforowa? Pojemność buforowa – miara zdolności do buforowania – stosunek ilości moli dodanego kwasu (lub zasady) do 1 dm3 buforu, aż do zmiany pH jaką wywołał dodatek tego kwasu (lub zasady). Wzrasta ze stężeniem roztworu i maleje z jego rozcieńczeniem A = Δn/ΔpH A – pojemność buforowa Δn – liczba moli dodanego kwasu/zasady do 1dm3 roztworu buforowego ΔpH – zmiana pH 39. Czym są wskaźniki alkacymetryczne? Podać 6 przykładów wskaźników oraz ich barw w zależności od pH. Wskaźnik alkacymetryczny - słabe kwasy lub zasady organiczne, tworzące z wodą sprzężoną parę kwas-zasada, przy czym postać kwasowa ma inne zabarwienie aniżeli postać zasadowa. Nazwa Oranż metylowy Fenolofataleina Błękit tymolowy Czerwień metylowa Błękit bromotymolowy
Lakmus
Barwa w zależności od pH Czerwony -> Pomarańcz; pH 3,1-4,4 Bezbarwny -> Malinowy; pH 8,3-10,0 Czerwony -> Żółty; pH 1,2-2,8 Żółty -> Niebieski; pH 8,0-9,6 Czerwony -> Żółty; pH 4,5-6,3 Śr. kwaśne: żółty Śr. obojętne: zielony Śr. zasadowe: błękitny pH 6,2-7,6 Śr. kwaśne: czerwony Śr. zasadowe: niebieski Śr. obojętne: bez zmian pH 5-8
40. Wyjaśnić pojęcie twardości wody oraz opisać jej rodzaje. Twardość wody – własność wody spowodowana rozpuszczonymi w niej solami, głównie wapnie i magnezu. Rodzaje twardości wody:
Twardość węglanowa (przemijająca, nietrwała) – wywołana głównie obecnością wodorowęglanów wapniowych i magnezowych, które przy ogrzewaniu wody rozkładają się do nierozpuszczalnych węglanów (kamień kotłowniczy). Twardość niewęglanowa (trwała) – wywołana głównie przez siarczany wapnia i magnezu, które powodują trudny do usunięcia kamień w postaci gipsu (np. CaSO4) i chlorków. 41. Dokonać podziału wód (i opisać) do celów farmaceutycznych. Woda oczyszczona – woda do wytwarzania produktów leczniczych, którym nie stawia się jednocześnie wymagań jałowości i pirogenności.
Woda oczyszczona produkcyjna – woda oczyszczona do bezpośredniego użycia Woda oczyszczona w pojemnikach – woda oczyszczona produkcyjna, rozdozowana do pojemników i wyjałowiona.
Woda wysokooczyszczona – woda do wytwarzania produktów leczniczych, dla których musi być użyta woda o wysokiej jakości biologicznej, z wyjątkiem wody do wstrzykiwań. Woda do wstrzykiwań – woda stosowana jako rozpuszczalnik w procesie wytwarzania, rozpuszczania oraz rozcieńczania leków do podawania pozajelitowego. Woda do sporządzania leków do oczu – w recepturze aptecznej używa się wody do wstrzykiwań lub wysokooczyszczonej lub wody wyjałowionej. Woda do rozcieńczania koncentratów do hemodializy – otrzymuje się z wody przeznaczonej do spożycia metodą destylacji, odwróconej osmozy lub innej. 42. Czym jest woda mineralna? Dokonać podziału wód mineralnych. Woda mineralna – naturalna woda wzbogacona w znacznym stopniu solami mineralnymi (lub innymi) w postaci jonów. Podział:
Wody mineralne – naturalnie zmineralizowane wody, zawierające ponad 1g/l rozpuszczonych składników stałych. Wody zwykłe – wody słodkie, słabo zmineralizowane, zawierające nie więcej niż 1g/l rozpuszczonych składników stałych. Wody termalne – wody podziemne o temperaturze powyżej 20⁰C Wody lecznicze – wody o niewielkich wahaniach składu fizykochemicznego, o udokumentowanych właściwościach leczniczych. 43. Metody uzdatniania i oczyszczania wody. Uzdatnianie wody – dostosowanie wody do określonych wymagań. Metody uzdatniania:
Odżelazianie Zmiękczanie (np. jonitowe) Demineralizacja (np. przez destylację) Filtracja (mineralna, węglowa, mechaniczna)
Dezynfekcja (chemiczna, promieniowaniem UV) Proces odwróconej osmozy
Metody oczyszczania wody: 44.
Biologiczne: bakterie Chemiczne: ozonowanie, strącanie osadów, wymiana jonowa Mechaniczne: destylacja, filtracja, odwrócona osmoza, sedymentacja, krystalizacja Porównać wodę zwykłą i ciężką.
Woda zwykła to taka, w której znajdują się atomy wodoru 1H, zaś woda ciężka to taka, w której znajdują się głównie atomy wodoru 2H (deuter). 45. Opisać rodzaje szkła laboratoryjnego. Probówka - ma postać szklanej rurki z jednej strony zamkniętej okrągłym dnem, a z drugiej swobodnie otwartej. Dzielimy je na zwykłe i wirówkowe. Cylinder miarowy - przeznaczone do odmierzania określonej ilości cieczy. Parowniczka – ma kształt czaszy służące najczęściej do odparowywania i zatężania roztworów. Bagietka – służy do mieszania roztworów. Szkiełko zegarkowe – służy do przeprowadzania reakcji w niewielkich objętościach roztworu. Łaźnia wodna – służy do ogrzewania roztworów do temperatury nie większej niż 100⁰C. 46. Wyjaśnić czym są hydraty. Podać kilka przykładów. Hydraty – związki chemiczne, które zawierają w swojej strukturze cząsteczki wody w sieci krystalicznej lub połączone wiązaniami wodorowymi (tzw. uwodnione sole). Przykłady: 47.
Na2CO3 ∙ H2O – jednowodny węglan sodu CuSO ∙ 5 H2O – uwodniony niebieski siarczan (VI) miedzi (II) CaSO4 ∙ 2 H2O – uwodniony siarczan (VI) wapnia CCl3CH(OH)2 – wodzian chloralu FeCl3 ∙ 6H2O – uwodniony chlorek żelaza (III) Opisać grupy związków chemicznych i ich właściwości tworzone przez metale I grupy.
Tlenki – dwuskładnikowe związki tlenu z innymi pierwiastkami. Zasada – definicja w zależności od teorii. Sole. 48. Metody otrzymywania etanolu. Fermentacja. Uwodnienie alkenów.
Reakcja halogenoalkanów z zasadami w środowisku wodnym. 49. Jak otrzymuje się papier? Papier wytwarza się na maszynie papierniczej z odpowiednio przygotowanej zawiesiny włókien głownie roślinny, w wodzie. Właściwą strukturę i wytrzymałość uzyskuje papier z właściwie spliśnionych włókien. Jeśli papier jest wytwarzany z kilku półproduktów włóknistych to dozuje się je przed lub po ich zmieleniu. Do tak skomponowanej masy dodaje się także różne dodatki organiczne i mineralne, tzw. dodatki masowe. Oczyszczona i przesortowana masa jest podawana ciągłym strumieniem na sito maszyny papierniczej, gdzie ulega częściowemu odwodnieniu. Po zejściu z sita wstęga papieru, za pomocą filców zostaje wprowadzona do sekcji prasowej, gdzie następuje dalsze odwadnianie wstęgi. Usunięcie reszty wody odbywa się w części suszącej maszyny. Następnie papier poddaje się gładzeniu na gładziarce oraz zaklejaniu powierzchniowemu dyspersją skrobiową w prasie klejarskiej. W końcowym etapie wstęga zostaje chłodzona i nawijana. 50. Scharakteryzować nawozy sztuczne. Nawozy sztuczne - substancje wydobywane z ziemi i przetworzone lub produkowane chemicznie, wzbogacające glebę w składniki mineralne niezbędne dla rozwoju roślin, poprawiające strukturę gleby lub zmieniające jej kwasowość. Do najważniejszych składników nawozów należą: azot (N), fosfor (P), potas (K). 51. Podać przykłady przewodników oraz izolatorów ciepła. Przewodniki ciepła:
Metale: srebro, miedź, aluminium.
Diament.
Izolatory ciepła:
Tworzywa sztuczne: teflon, polistyren, itd.
Parafina.
Drewno.
Tłuszcze.
Szkło.
52. Krótko opisać znane polimery. Polietylen (PE) – polimer etenu, folie, jest odporny chemicznie, biały lub przezroczysty, tłusty w dotyku.
Polipropylen (PP) - bardziej wytrzymały i odporny chemicznie, o wyższej temperaturze topnienia niż polietylen, ale trudniejszy w obróbce; łatwo się go barwi na żywe kolory; przykładowe zastosowania: wykładziny, rury, pojemniki, zabawki.
Polistyren (PS) - tworzywo konstrukcyjne, kruche ale wytrzymałe na zgniatanie.
Polichlorek winylu (PCW) - wykazuje dużą odporność na działanie stężonych kwasów i zasad, produkuje się z niego panele podłogowe, rurki i węże, często występuje jako składnik klejów i lakierów.
Teflon Politetrafluoroetylen (PTFE) - charakteryzuje się dużym napięciem powierzchniowym oraz jest wyjątkowo odporny chemicznie, ma też dość wysoką odporność termiczną, ale jest bardzo kosztowny i trudny w obróbce.
53. Podać znane stopy metali i zastosowanie. Duraluminium - w lotnictwie do części konstrukcyjnych,skateboardingu w konstrukcji trucków; niegdyś także do ram naziemnych pojazdów sportowych, itp. Brąz - stosowane są na części do przemysłu chemicznego, elementy pracujące w wodzie morskiej, monety, styki ślizgowe, części łożysk, wały, śruby, sita. Mosiądz - produkcja instrumentów muzycznych, wyrób sztucznej biżuterii, produkcja polskich monet (1, 2 i 5 groszy). Stal - karoseria samochodów, pokrycia dachu i elewacji, puszki do konserw, konstrukcje budowlane, kadłuby statków, platformy morskie. 54. Czym jest indeks terapeutyczny? Indeks terapeutyczny - stosunek dawki leku wywołującej objawy toksyczne do dawki wywołującej efekt terapeutyczny. 55. Opisać mieszaniny chłodzące (przede wszystkim skład chemiczny oraz osiąganą temperaturę). Mieszanina chłodząca - mieszanina substancji, które tworząc roztwór pochłaniają ciepło z otoczenia oziębiając je. Przykłady:
Mieszanina lodu z solą kuchenną – osiąga temperaturę –21,1⁰C Mieszanina lodu z sześciowodnym chlorkiem wapnia – osiąga temperaturę -55⁰C. Mieszanina lodu z chlorkiem magnezu – osiąga temperaturę -33⁰C.
56. 57.
Podać nazwy programów do rysowania wzorów chemicznych. IsisDraw ChemSketch ChemOffice Specjalistyczne portale i bazy danych. www.pubmed.gov www.biotechnologia.pl www.farmacja.pl 58. Chemiczna budowa zęba (głównie szkliwa). Budowa cementu co do składników nieorganicznych i organicznych odpowiada całkowicie budowie kości. Zębina po odwapnieniu daje substancję podobną do chrząstki. Szkliwo jest bardzo ubogie w wodę i w substancje organiczne. Szkliwo najtwardsza część składowa zęba, zawiera 96,5% soli nieorganicznych (w tym fosforanu wapnia 88% oraz 3,5% składników organicznych i wody), zębina — 76%, a cement — 68%. 59. Zasada działania lodówki.
Najprostszy układ chłodniczy składa się z następujących elementów: 1. 2. 3. 4.
skraplacza, elementu dławiącego (w urządzeniach domowych rolę tę pełni rurka kapilarna), parownika. sprężarki.
W parowniku, który jest umiejscowiony w środowisku chłodzonym, panuje niskie ciśnienie więc i temperatura. Znajdujący się tam czynnik chłodniczy wrze, intensywnie odbierając ciepło. Następnie jest zasysany i sprężany przez sprężarkę po czym trafia do skraplacza, gdzie pod wysokim ciśnieniem ulega skropleniu. Ciekły czynnik o temperaturze wyższej od temperatury otoczenia trafia do elementu dławiącego, ponieważ jego ciśnienie musi zostać obniżone do ciśnienia panującego w parowniku. Podczas dławienia część czynnika odparowuje powodując spadek temperatury pozostałej cieczy. Zimna mieszanina cieczowo-parowa trafia do parownika i cykl się powtarza. 60. Czym są ałuny? Podać przykłady. Ałuny - Podwójne siarczany kationów na +1 i +3 stopniu utlenienia o ogólnym wzorze MeIMeIII(SO4)2.12H2O, gdzie MeI= K+, Na+, NH4+, czasami Rb+, Cs+, Tl+; MeIII= Al3+, Fe3+, Cr3+ lub Mn3+, V3+. Przykłady:
Ałun glinowo-potasowy KAl(SO4)2.12H2O - bezbarwne kryształy rozpuszczalne w wodzie.
Ałun glinowo-amonowy (NH4)2SO4 ∙ AL2(SO4)3 ∙24 H2O