POLITECHNIKA WROCŁAWSKA

Wydział Chemiczny

CHEMIA OGÓLNA

WYKŁAD

Prof. Piotr Drożdżewski

(pok. 204, A-3)

Konsultacje: Wtorek, godz. 11:15 – 13:00

                     Środa, godz. 11:15 – 13:00

 

 

ZALECANE PODRĘCZNIKI

Literatura podstawowa:

1. M.J. Sienko, R.A. Plane, Chemia - podstawy i zastosowania, WNT, W-wa, 2002

2. I. Barycka, K. Skudlarski, Podstawy Chemii, Wyd. P.Wr., Wrocław, 2001

3. P. Mastalerz, Elementarna Chemia Nieorganiczna, Wydaw. Chem. 1997

4. L. Jones, P. Atkins., Chemia ogólna, PWN, 2004

5. A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, PWN, Warszawa, 2003

Literatura uzupełniająca:

1. J. E. Brady, J. R. Holum, Fundamentals of chemistry, Wiley & Sons,  N.Y. 2002

2. Praca zbiorowa, Obliczenia w chemii nieorganicznej, Wyd. PWr., 2002

3. System elektronicznych korepetycji (e – learning)

Uzyskanie pozytywnej oceny z egzaminu końcowego

WARUNKI ZALICZENIA

 

 

Wykład 1 - PODSTAWOWE POJĘCIA CHEMII. SYMBOLE I WZORY CHEMICZNE

PODSTAWOWE 

POJĘCIA 

CHEMII

Przedmiot chemii: zjawiska chemiczne i fizyczne, substancje proste i 
złożone,  pierwiastki  i  związki  chemiczne,  mieszaniny  fizyczne. 
Główne  działy  chemii:  analityczna,  fizyczna,  nieorganiczna, 
organiczna.  Atom  jako  najmniejsza,  chemicznie  niepodzielna  część 
pierwiastka:  podstawowe  składniki  –  jądro  (protony  i  neutrony), 
elektrony.  Względna  masa  atomowa.  Nuklid,  liczba  atomowa  i 
masowa,  symbol  nuklidu.  Izotopy  –  średnia  masa  atomowa. 
Cząsteczka  jako  najmniejsza  część  związku  chemicznego:  masa 
cząsteczkowa,  prawo  stałości  składu.  Mol  jako  jednostka  liczności, 
liczba  Avogadra  –  przykłady  ilustrujące  jej  wielkość.  Masa  molowa. 
Symbole i wzory chemiczne. Symbole pierwiastków: pochodzenie, 
zasady  pisowni.  Wzory  związków  chemicznych:  empiryczne, 
cząsteczkowe i strukturalne. Wzory jonów. Modele cząsteczek. 

 

 

Wykład 1 - PODSTAWOWE POJĘCIA CHEMII. SYMBOLE I WZORY CHEMICZNE

Przedmiot chemii

CHEMIA zajmuje się badaniem 

BUDOWY

, 

WŁAŚCIWOŚCI

 I 

PRZEMIAN MATERII

Budowa materii: 

− ustalenie składu jakościowego (jakie pierwiastki)

− ustalenie składu ilościowego (proporcje pomiędzy ilościami pierwiastków)

− ustalenie połączeń pomiędzy atomami

− ustalenie przestrzennego rozkładu atomów

− budowa atomu

Właściwości: 

− chemiczne – zdolność substancji do przekształcania się w inną substancję

− fizyczne – obserwowane, mierzone bez zmiany tożsamości substancji

Przemiany materii: 

− chemiczne – połączone ze zmianą składu i właściwości materii

− fizyczne – zachowanie składu materii

 

 

Wykład 1 - PODSTAWOWE POJĘCIA CHEMII. SYMBOLE I WZORY CHEMICZNE

Obiekt chemii

SUBSTANCJE

CZYSTE

MIESZANINY

PROSTE

ZŁOŻONE

JEDNORODNE

homogeniczne

NIEJEDNORODNE

heterogeniczne

PIERWIASTKI

ZWIĄZKI

CHEMICZNE

ROZTWORY

- przemieszani

e
sięga aż do 
pojedynczych 
cząstek

ODRĘBNE FAZY

FAZA to jednorodna 
część układu
ograniczona
powierzchnią
graniczną

- Stały skład,
- Ściśle określone 
  właściwości

- Zmienny skład,
- Właściwości
  zależne od składu

 

 

Wykład 1 - PODSTAWOWE POJĘCIA CHEMII. SYMBOLE I WZORY CHEMICZNE

PIERWIASTEK

 – 

Substancja nie dająca się rozłożyć metodami 

chemicznymi.

ATOM

 – Najmniejsza, chemicznie niepodzielna część pierwiastka

7.  Liczba protonów (a tym samym liczba elektronów) 

decyduje o przynależności atomu do danego 
pierwiastka.

PIERWIASTEK

 – 

Substancja złożona z atomów 

o jednakowej liczbie 

protonów.

+ +

+

1.  Atomy   są   zbudowane  z   cząstek subatomowych: 

elektronów,  

protonów

  i  

neutronów

2.

  Protony

  i  

neutrony

 tworzą jądro atomu. 

Prawie cała masa  atomu skupiona  jest  w  
jądrze.

3.  Elektrony  tworzą  w  przestrzeni  chmurę   otaczającą   jądro. 

Elektrony mają ujemny ładunek elektryczny.

4.  Ładunek elektronu jest nazywany ładunkiem elementarnym 

1e = 1,602·10

-19

 C. 

5.

  Protony

 

mają dodatni ładunek elektryczny, równy co do 

wartości ładunkowi elektronu. 

Neutrony

 są elektrycznie obojętne.

6.  W atomie, liczba elektronów jest równa liczbie 

protonów

 

co powoduje, że atom jest elektrycznie obojętny.

 

 

Wykład 1 - PODSTAWOWE POJĘCIA CHEMII. SYMBOLE I WZORY CHEMICZNE

Atomy tego samego pierwiastka mogą różnić się liczbą 

neutronów

.

ATOMY WODORU

Prot

Deuter

Tryt

NUKLID – Zbiór atomów o jednakowym składzie jąder
                 (te same liczby 

protonów

 i 

neutronów

)

Nuklid  opisuje  się  
ogólnie:

Z

A

X

X – symbol pierwiastka
Z – liczba atomowa jest równa liczbie 

protonów

 w 

jądrze i decyduje o symbolu pierwiastka (X).

A – liczba masowa jest  równa  sumie 

protonów

 

i 

neutronów

 (czyli liczbie  nukleonów) w  

jądrze.

Liczba neutronów (N) w jądrze atomu wynosi    N 

= A - Z

Przykłady nuklidów:

Cs

,

Co

,

H

137

55

60

27

1

1

1

H, 

60

Co,

137

Cs,

H-1,   Co-60,   Cs-
137

 

 

Wykład 1 - PODSTAWOWE POJĘCIA CHEMII. SYMBOLE I WZORY CHEMICZNE

Większość naturalnych pierwiastków składa się z wielu nuklidów,
 zwanych wtedy izotopami

IZOTOPY to zbiory atomów  tego samego pierwiastka (taka 
sama liczba 

protonów

) różniące  się  liczbą  

neutronów

  w  

jądrze.

Np. 3 nuklidy                    to 3  izotopy 
wodoru.

H

  ,

H

  ,

 

H

3

1

2

1

1
1

•PIERWIASTEK

 – 

Substancja złożona z atomów o tej samej liczbie 

atomowej Z (czyli  o  tej  samej  liczbie 

protonów

 i elektronów).

•Atomy danego pierwiastka mogą  różnić się  liczbą  

neutronów

 

(IZOTOPY).

•Liczba  Z  decyduje  o  właściwościach  chemicznych pierwiastka, 

ponieważ decyduje o liczbie elektronów.

PODSUMOWANIE:

0,          1      lub      2  

neutrony 

w jądrze.

Te  izotopy  wodoru  posiadają  odpowiednio:

 

 

Wykład 1 - PODSTAWOWE POJĘCIA CHEMII. SYMBOLE I WZORY CHEMICZNE

WZGLĘDNA MASA ATOMOWA

Masy atomów i innych cząstek podaje się w umownych jednostkach [u], 
zdefiniowanych jako:1 u = 1/12 część masy nuklidu węgla 

12

C

Względna masa atomowa jest to liczba wskazująca ile razy masa 
danego atomu
 jest  większa od 1/12  masy  atomu  węgla 

12

C. Jest to wielkość 

bezwymiarowa. 

Przykład:

Masa atomu (lub masa nuklidu, izotopu) 

12

C wynosi 12,000000

Masa atomu (lub masa nuklidu, izotopu) 

13

C wynosi 13,003355

Względna masa atomowa pierwiastka (mieszaniny izotopów) 

jest średnią ważoną z mas izotopów tego pierwiastka.

Naturalny węgiel zawiera 98,89 % izotopu 

12

C i 1,11% 

izotopu 

13

C 

(pominięto niewielkie ilości innych izotopów)

Względna masa atomowa węgla jest średnią ważoną: 

      (12,000000  98,89 + 13,003355  1,11)/100 = 

12,011

Przykład:

Ze składu procentowego wynika, że w 10000 atomów 
węgla jest około 9889 atomów izotopu 

12

C i 111 atomów 

izotopu 

13

C.

Na tej podstawie średnią masę atomową można obliczyć 
jako: 
(9889  12,000000 + 111  13,003355)/10000 = 12,011

 

 

Wykład 1 - PODSTAWOWE POJĘCIA CHEMII. SYMBOLE I WZORY CHEMICZNE

NAZWY I SYMBOLE PIERWIASTKÓW

Każdy  pierwiastek  ma nazwę  i własny symbol chemiczny.

Nazwy pierwiastków zostały przyjęte zwyczajowo lub nadane przez 
odkrywców. Nazwy niekiedy związane są z właściwościami pierwiastków.

Chlor

grec. chloros – żółtozielony

Jod

grec. ioedes – fioletowy

Wodór grec. hydro genes – tworzący wodę
Chrom grec. chroma – barwa 
Bar

grec.  barys – ciężki

Fosfor grec. fos foros – niosący światło 
Miedź łac. cuprum – z Cypru
Sód

– składnik sody

Lutet

łac. Lutetia – Paryż

Polon

– Polska

Kiur

– Maria Curie (Skłodowska)

Cztery pierwiastki: Itr, Iterb, Terb, Erb – do szwedzkiego miasta Ytterby

 

 

Wykład 1 - PODSTAWOWE POJĘCIA CHEMII. SYMBOLE I WZORY CHEMICZNE

NAZWY I SYMBOLE PIERWIASTKÓW

SYMBOL PIERWIASTKA

 – 

jedna lub dwie litery, 

(wyjątkowo trzy) 

z których pierwsza jest zawsze 

DUŻA

 a druga - 

mała

        Obecny  system  symboli 
chemicznych  zaproponował  w  1811 
r.  chemik  szwedzki  Jons  Jakob 
Berzelius 

według 

zasady, 

że 

symbolem 

pierwiastka 

będzie 

początkowa  litera  łacińskiej  nazwy 
pierwiastka.  Jeśli  kilka  pierwiastków 
miało  te  same  litery  początkowe, 
symbol uzupełniało się drugą literą. 

Jons Jakob Berzelius 

(1779 - 1848)

 

 

Wodór  

H

 

łac. 

H

ydrogenium

Hel

He

łac. 

He

lium

Węgiel

C

łac. 

C

arboneum

Miedź    

Cu

łac. 

Cu

prum

Fosfor

P

 

łac. 

P

hosphorus 

Potas

K

łac. 

K

alium – pol. potaż

Tlen

O

łac. 

O

xygenium – pol. tlić

Wykład 1 - PODSTAWOWE POJĘCIA CHEMII. SYMBOLE I WZORY CHEMICZNE

NAZWY I SYMBOLE PIERWIASTKÓW

Symbole niektórych pierwiastków nie mają 
bezpośredniego związku z ich nazwami w języku 
polskim !

SYMBOL PIERWIASTKA

 – 

jedna lub dwie litery, 

(wyjątkowo trzy) 

z których pierwsza jest zawsze 

DUŻA

 a druga - 

mała

 

 

Wykład 1 - PODSTAWOWE POJĘCIA CHEMII. SYMBOLE I WZORY CHEMICZNE

Symbole i względne masy atomowe
 pierwiastków.

          (z notatek J. Daltona)

Dawne symbole pierwiastków

John Dalton (1766 – 1844)

 

 

Wykład 1 - PODSTAWOWE POJĘCIA CHEMII. SYMBOLE I WZORY CHEMICZNE

ZWIĄZEK CHEMICZNY - Substancja złożona z co najmniej dwóch 

różnych pierwiastków, występujących w 
określonym, charakterystycznym stosunku 
ilościowym. 

PRAWO STAŁOŚCI SKŁADU: Każdy związek chemiczny ma stały i 

niezmienny skład jakościowy i ilościowy

Joseph Louis Proust 

(1754 – 1826)

lub:
Prawo stosunków stałych
Stosunek mas pierwiastków tworzących związek jest 
zawsze jednakowy i nie zależy od pochodzenia lub 
metody otrzymywania danego związku.

Przykład: Z pomiarów wynika, że masa tlenu 

zawartego w wodzie stanowi zawsze 
8/9 masy wody, a masa wodoru - 
1/9.

Powyższe prawo ma uzasadnienie w jednakowej 

budowie 

cząsteczek 

tworzących związek.

ZWIĄZKI CHEMICZNE

 

 

Wykład 1 - PODSTAWOWE POJĘCIA CHEMII. SYMBOLE I WZORY CHEMICZNE

Związek chemiczny składa się z jednego rodzaju 

cząsteczek

, 

w których atomy pierwiastków połączone są w 
jednakowy, 
ściśle określony sposób.

MASA CZĄSTECZKOWA – masa jednej cząsteczki wyrażona w jednostkach [u]

Przykład: Cząsteczka wody zbudowana jest z 
1 atomu tlenu i 2 atomów wodoru. Masa 
cząsteczki wody wynosi: 
                

16 + 2 · 1 = 18

 (w 

jednostkach [u])

Atom 

wodor

u

Atom 
tlenu

Atom 

wodor

u

Uzasadnienie PRAWA STAŁOŚCI SKŁADU 

(Stosunków Stałych)

-  stosunek mas poszczególnego rodzaju 

atomów do masy cząsteczki wody

m

wodoru 

/ m

wody

 = 2 · 1 / 18 =1/9 

m

tlenu

 / m

wody

 = 16 / 18 = 8/9

-  dla dowolnej ilości wody zawierającej 

n

 

cząsteczek:

m

wodoru 

/ m

wody

 = (2·1)·

n

 / 18·

n

 =1/9

 

 

Wykład 1 - PODSTAWOWE POJĘCIA CHEMII. SYMBOLE I WZORY CHEMICZNE

Wzór EMPIRYCZNY – podaje tylko skład związku czyli rodzaj 

pierwiastków i najprostsze proporcje pomiędzy 
ich ilościami

WZORY ZWIĄZKÓW CHEMICZNYCH (CZĄSTECZEK)

H

2

O – na 1 atom tlenu przypadają 2 atomu wodoru

NO

2  

– na 1 atom azotu przypadają 2 atomy tlenu

Wzór CZĄSTECZKOWY – podaje symbole i liczby atomów 

tworzących cząsteczkę

Wzór STRUKTURALNY – podaje symbole, liczby 

i połączenia atomów w cząsteczce

NO

2

N

2

O

4

C

2

H

5

OH

C C O H

H

H

H

H

H

Wzór strukturalny nie oddaje 
przestrzennego ułożenia 
atomów w cząsteczce – do 
tego służą modele 
cząsteczek

 

 

Wykład 1 - PODSTAWOWE POJĘCIA CHEMII. SYMBOLE I WZORY CHEMICZNE

Model CZASZOWY – atomy jako przenikające się częściowo kule

MODELE CZĄSTECZEK

Model KULKOWO-PRĘTOWY – atomy jako kule, wiązania jako pręty

 

 

Wykład 1 - PODSTAWOWE POJĘCIA CHEMII. SYMBOLE I WZORY CHEMICZNE

Model RURKOWY – atomy i wiązania jako rurki

MODELE CZĄSTECZEK

Model DRUCIKOWY – atomy i wiązania jako cienkie, kolorowe linie (druty)

 

 

Wykład 1 - PODSTAWOWE POJĘCIA CHEMII. SYMBOLE I WZORY CHEMICZNE

JON – cząstka posiadająca ładunek elektryczny

WZORY JONÓW I ZWIĄZKÓW JONOWYCH

Kation – jon dodatni, np: K

+

, Ca

2+

, Al

3+

, Ti

4+

, NH

4

+

, UO

2

2+

 

Anion  – jon ujemny, np: Cl

–

, S

2–

, NO

3

–

, SO

4

2–

, PO

4

3–

 

Ładunek jonu jest równy całkowitej wielokrotności ładunku elektronu

Jony powstają przez przyłączenie lub oderwanie elektronów 
od obojętnych cząstek 

stąd:

ZWIĄZEK JONOWY – substancja zbudowana z kationów i 

anionów w takich proporcjach, że ich ładunki się 
całkowicie kompensują. 

Ca

3

(PO

4

)

2

Przykład: Fosforan wapnia

Wzór strukturalny 

PO

4

3–

P

O

O

O

O

3–

Przykład: Chlorek sodu

Wzór stechiometryczny: NaCl

 

 

Ta liczba ma nazwę MOL – jednostka 

liczności

Wykład 1 - PODSTAWOWE POJĘCIA CHEMII. SYMBOLE I WZORY CHEMICZNE

LICZNOŚĆ MATERII - MOL

Nazwy innych liczb: 

12 – tuzin

    15 – mendel

60 – kopa

144 – gros  

1 u = 1/12 część masy nuklidu węgla 

12

C ≈ 1,66054·10

-24

 g

Ile razy 1 gram jest większy od 1 u ?   
  1g / 1,66054·10

-24

 g = 6,023 ·10

23

 

(liczba Avogadra)

Wartość MOLA (liczby Avogadra) jest znana tylko w przybliżeniu.
Jej dokładną, chociaż nieznaną wartość podaje definicja:

MOL jest to liczba cząstek równa liczbie atomów 

zawartych w dokładnie 12 g nuklidu 
węgla 

12

C.

MASA MOLOWA 

M 

(g/mol)  - masa 1 mola 

substancji

Związek pomiędzy MASĄ MOLOWĄ a MASĄ CZĄSTECZKOWĄ 

(ATOMOWĄ)

TA SAMA LICZBA !

Masa atomowa 

12

C wynosi 

12

 u , a masa molowa równa się 

12

 g

 

 

Wykład 1 - PODSTAWOWE POJĘCIA CHEMII. SYMBOLE I WZORY CHEMICZNE

Jak duża jest liczba MOL = 6,023 ·10

23

 ?

Przykład 1 – Mol dowolnego gazu zajmuje w 

warunkach normalnych objętość 

22,4 

dm

3

. 

Przykład 2 – Czy 1 molem podręczników chemii można pokryć Ziemię?

║

║

1 000 000 000 

Odp:  Około 200 000 lat !

16 cm

24 cm

2 cm

W szklance jest około 0,01 mola gazu.

Jak długo potrwa opróżnianie szklanki z 
prędkością 

1 000 000 000

 cząsteczek na sekundę?

Odp: 
około 40 mln warstw 
– 850 km !