Chemia

Dokładność pomiaru Możliwość powtórzenia eksperymentu i uzyskania tych samych wyników, czyli powtarzalności, jest niezbędna w badaniach naukowych. Nie da się jednak powtórzyć eksperymentu, jeśli nie wiesz, jak to zrobiłeś. W ten sposób naukowcy prowadzą szczegółowe zapisy swoich eksperymentów w zeszytach laboratoryjnych. Zapisy te zawierają ważne informacje, takie jak ilość każdego użytego materiału i opisy każdego etapu procedury. Urządzenia, takie jak wagi i szkło wolumetryczne lub z...

Wykresy dwuwymiarowe Niektóre eksperymenty chemiczne przyjmują formę bezpośredniej zmiany jednej właściwości badanego układu, zwanej inaczej zmienną niezależną, taką jak temperatura, i mierzenia wpływu na inną właściwość, znaną również jako zmienna zależna, taka jak objętość. Po zebraniu danych interakcja między tymi dwoma parametrami musi zostać określona ilościowo — lub przekształcona w postać, którą można ocenić — i porównana z innymi relacjami. Wykresy dwuwymiarowe mogą być używane do...

Równania chemiczne przedstawiają, w jaki sposób reakcja chemiczna przebiega od reagentów do produktów poprzez zmianę fizyczną lub chemiczną przy użyciu wzorów chemicznych. Stechiometria to termin opisujący względne ilości reagentów i produktów w reakcji chemicznej. Opiera się na Prawie Zachowania Masy, które jest podstawowym prawem mówiącym o tym, że materia nie jest ani tworzona, ani niszczona. Po prostu liczba i tożsamość atomów reagentów musi być równa liczbie i tożsamości atomów produktu.

Utlenianie i redukcja Niektóre reakcje chemiczne można sklasyfikować jako reakcje redukcji-utleniania lub reakcje redoks. Utlenianie to proces, w którym materia, taka jak atom lub cząsteczka jonowa, traci jeden lub więcej elektronów, a redukcja to proces, w którym materia zyskuje jeden lub więcej elektronów. Stany utlenienia Każdy atom w cząsteczce ma swój własny stopień utlenienia lub stopień utlenienia. Stopień utlenienia opisuje, jak utleniona jest cząsteczka w stosunku do jej wolnej formy...

Wyprowadzenie prawa gazu doskonałego Gazy są podstawowym stanem materii. Gaz to zbiór cząsteczek, które mają znaczną odległość między swoimi cząsteczkami. Ze względu na tę odległość, bezbarwne gazy są niewidoczne dla ludzkiego oka i są badane za pomocą czterech mierzalnych parametrów: ciśnienia (P), objętości (V), liczby moli (n) i temperatury (T). Prawo gazu doskonałego to równanie matematyczne, które wiąże wszystkie te parametry. Jest to połączenie kilku różnych praw, które opisują zachowanie...

Kwasy i zasady Kwas Arrheniusa wytwarza jony wodorowe, gdy jest rozpuszczony w wodzie: HA + H2O → H+(aq) + A-(aq) Tutaj HA jest niezdysocjowanym kwasem, H+ jest kationem wodoru, a A- jest solwatowanym anionem - zwanym sprzężoną zasadą. Baza Arrheniusa wytwarza jony wodorotlenkowe po rozpuszczeniu w wodzie: BOH + H2O → B+(aq) + OH-(aq) Tutaj BOH jest niezdysocjowaną zasadą, OH- to jon wodorotlenkowy, a B+ to solwatowany kation - zwany sprzężonym kwasem. Sprzężona zasada powstaje, gdy kwas traci...

Po dodaniu kwasu Arrheniusa (HA) do wody dysocjuje on na sprzężoną zasadę (A-) i kation wodoru (H+). HA + H2O → H+(aq) + A-(aq) Ilość jonów wodorowych obecnych w roztworze określa kwasowość roztworu, gdzie więcej jonów wodorowych wskazuje na niższe lub bardziej kwaśne pH. Podobnie, gdy do wody dodaje się silną zasadę Arrheniusa (BOH), dysocjuje ona na sprzężony kwas (B+) i jon wodorotlenkowy (OH-). BOH + H2O → B+(aq) + OH-(aq) Ogólnie rzecz biorąc, dodanie mocnych kwasów lub zasad do roztworu...

Entalpia reakcji Termodynamika to nauka o energii cieplnej i innych rodzajach energii, takich jak praca. Prawa termodynamiki są stosowane we wszystkich znanych dziedzinach nauki i mają zastosowania od biologii po fizykę. Trzy prawa termodynamiki Istnieją trzy podstawowe prawa termodynamiki, które opisują oddziaływania zachodzące we wszechświecie, niezależnie od skali. Pierwszym z nich jest prawo zachowania energii, które opisuje, że całkowita energia izolowanego układu jest stała. Energia może...

rozpuszczalność Rozpuszczalność opisuje, ile substancji rozpuszczonej może rozpuścić się w danej objętości określonego rozpuszczalnika. Rozpuszczalność jest zwykle podawana w postaci masy substancji rozpuszczonej na objętość rozpuszczalnika lub masy substancji rozpuszczonej na masę rozpuszczalnika. Na przykład rozpuszczalność chlorku sodu w wodzie o temperaturze pokojowej wynosi 36 g na 100 ml wody. Jeżeli rozpuszczalność jest podawana w masie substancji rozpuszczonej na masę rozpuszczalnika,...

Emisja płomienia metalu Badanie płomienia to technika analityczna, w której próbkę umieszcza się w płomieniu, a do identyfikacji substancji wykorzystuje się charakterystyczny kolor płomienia. Każdy element ma charakterystyczną emisję światła po umieszczeniu w płomieniu, co oznacza, że każdy element wytwarza niepowtarzalny kolor. Zjawisko to jest wykorzystywane w pokazach fajerwerków, gdzie kolor fajerwerków odpowiada określonej charakterystyce metalu. Emisja kolorowego światła z palącej się...

Model Bohra Niels Bohr zaproponował model atomu wodoru w 1913 roku, który opisywał dyskretne stany energetyczne związane ze stałą orbitą elektronową wokół jądra. Co ważne, atom nie może rozładowywać energii, gdy jego elektrony znajdują się w stanach stacjonarnych. Elektron może emitować energię tylko poprzez zmianę stanów energetycznych. Aby zmienić stany energetyczne, elektron musi przemieszczać się z jednej orbity na drugą, pochłaniając lub emitując energię. Zmiana ta może nastąpić tylko...

Absorbancja i fluorescencja Kiedy światło pada na substancję, jest albo pochłaniane, przepuszczane, albo odbijane. Zazwyczaj substancja oddziałuje z zakresem długości fal światła, z których każda oddziałuje inaczej z cząsteczkami lub atomami. Substancja może absorbować określony zakres długości fal, odbijać inny zakres długości fal i transmitować inne długości fal światła. Kiedy cząsteczka pochłania światło, energia jest wykorzystywana na cztery różne sposoby: (1) translacja, która powoduje, że...

Kinetyka chemiczna i prawo szybkości reakcji Kinetyka chemiczna odnosi się do szybkości lub szybkości reakcji chemicznej. Szybkość zależy od mechanizmu, złożoności i liczby reagentów w reakcji. Stężenie reagentów również odgrywa znaczącą rolę w szybkości reakcji. Prawo stawki określa ilościowo tę zależność poprzez eksperymenty. Każdy reagent przyczynia się do szybkości reakcji za pomocą czynnika znanego jako kolejność reakcji. Czynnik ten może wynosić od zera do dwóch i zależy od związku tego...

Kinetyka chemiczna Szybkość reakcji to szybkość, z jaką zachodzi reakcja chemiczna. Szybkość reakcji definiuje się jako zmianę stężenia składnika w reakcji w czasie. Szybkość reakcji zależy od kilku czynników, w tym stężenia reagentów i temperatury, w której przeprowadza się reakcję. Każdy reagent przyczynia się do szybkości reakcji o określony czynnik. Zależność ta jest zdefiniowana przez prawo szybkości reakcji. Ustawa o stawkach Prawo szybkości to równanie opisujące związek między stężeniem...

elektrochemia Elektrochemia to gałąź chemii, która bada związek między energią elektryczną a zmianą chemiczną. Te reakcje chemiczne obejmują ruch elektronów z jednego gatunku do drugiego. Ruch ten albo generuje prąd, albo jest napędzany przez przyłożony prąd. Kluczową reakcją w elektrochemii jest reakcja utleniania-redukcji lub redoks. Reakcja redoks składa się z dwóch półreakcji; reakcja utleniania, w której substancja traci elektrony, oraz reakcja redukcji, w której substancja zyskuje...

elektrochemia Elektrochemia to gałąź chemii, która opisuje i mierzy związek między energią elektryczną a zmianą chemiczną. Reakcje elektrochemiczne polegają na przemieszczaniu się elektronów z jednego gatunku do drugiego. Jeśli reakcja jest spontaniczna, może to spowodować wygenerowanie prądu. Jeśli reakcja nie jest spontaniczna, może być napędzana przez zastosowanie prądu. W elektrochemii kluczową reakcją jest reakcja utleniania-redukcji, zwana reakcją redoks. Reakcja redoks składa się z dwóch...

Prowadzenie zeszytów w laboratorium ekologicznym Prowadzenie dokumentacji jest istotną umiejętnością w laboratoriach naukowych i chemii organicznej. Bez odpowiednich notatek, opisów, ilości lub obserwacji eksperyment przeprowadzony w laboratorium nie może być powtórzony ani odtworzony. Dlatego prowadzenie dokładnego i aktualnego notatnika jest niezbędne do osiągnięcia odtwarzalności w nauce. Notatnik laboratoryjny to potężne narzędzie zarówno w środowisku akademickim, jak i przemysłowym. Staje...

Wyroby szklane w chemii organicznej Istnieją standardowe kawałki szkła, które są używane w laboratorium chemii organicznej. Zlewki i kolby Erlenmeyera są zwykle używane do prostego mieszania lub do przechowywania rozpuszczalników, ale nie powinny być używane do pomiaru objętości, chyba że potrzebna jest tylko przybliżona objętość. Wyroby szklane można podzielić na następujące kategorie: Szkło wolumetryczne - Obejmuje to naczynia szklane, takie jak cylindry z podziałką, pipety szklane...

Temperatury topnienia w chemii organicznej Temperatura topnienia związku to temperatura, w której faza stała przechodzi w fazę ciekłą pod standardowym ciśnieniem 1 atmosfery. Temperatura topnienia związku to właściwość fizyczna, taka jak rozpuszczalność, gęstość, kolor i elektroujemność, którą można wykorzystać do identyfikacji związku. Określenie dokładnej temperatury, w której związek zaczyna się topić, jest trudnym zadaniem; Z tego powodu temperatura topnienia związków jest podawana jako...

Oznaczanie temperatury wrzenia Podobnie jak temperatura topnienia, temperatura wrzenia jest właściwością fizyczną. Jeśli próbka jest czystym związkiem, wówczas temperatura wrzenia może być użyta do określenia tożsamości związku. Ostatecznie eksperymentalne określenie dokładnej temperatury wrzenia jest trudne. Podobnie jak temperatury topnienia, eksperymentalne temperatury wrzenia są podawane jako zakres i różnią się o kilka stopni od rzeczywistej wartości literaturowej. ciśnienie pary Aby...

Rekrystalizacja Często pożądany produkt reakcji chemicznej jest częścią bardziej złożonej mieszaniny reakcyjnej, która może składać się z rozpuszczalnika, materiałów wyjściowych i zanieczyszczeń. Nauczenie się, jak prawidłowo oczyszczać związki organiczne, jest cenną techniką w chemii organicznej. Rekrystalizacja wykorzystuje różnice w rozpuszczalności pożądanego związku i zanieczyszczeniach w rozpuszczalniku w celu oczyszczenia pożądanego produktu w postaci stałej. Istnieją trzy standardowe...

wydobywanie Ekstrakcja jest powszechną techniką stosowaną w chemii organicznej do izolowania związku docelowego. W procesie ekstrakcji substancja rozpuszczona jest przenoszona z jednej fazy do drugiej, aby oddzielić ją od nieprzereagowanych materiałów wyjściowych lub zanieczyszczeń. Ekstrakcja jest również stosowana w celu ułatwienia izolacji substancji rozpuszczonej od rozpuszczalnika reakcyjnego, który jest trudny do usunięcia przez odparowanie, takiego jak rozpuszczalnik o wysokiej...

Destylacja mieszaniny mieszającej się Niektóre płyny z czasem całkowicie wyparują, jeśli zostaną pozostawione w otwartym pojemniku w temperaturze pokojowej. Jednak ten proces parowania może być znacznie przyspieszony, jeśli ciecz zostanie podgrzana. Gdy ciecz jest podgrzewana, cząsteczki w niej zawarte uzyskują energię, aby uciec z fazy ciekłej i przejść w fazę gazową w postaci pęcherzyków. Zjawisko to nazywa się wrzeniem. ciśnienie pary Rozważ zamknięty pojemnik z płynem. Początkowo część tej...

Destylacja z parą wodną Destylacja z parą wodną to technika separacji, która wykorzystuje niską temperaturę wrzenia mieszanin niemieszających się. Stosowany jest głównie do oddzielania wrażliwych na temperaturę cząsteczek organicznych od nielotnych zanieczyszczeń. Cząsteczka organiczna musi nie mieszać się z wodą. Podczas destylacji z parą wodną niemieszająca się mieszanina jest podgrzewana do wrzenia, co powoduje destylację zarówno wody, jak i lotnych związków organicznych. Oznacza to, że...

chromatografia Chromatografia to technika stosowana w chemii organicznej do rozdzielania związków w mieszaninie na podstawie ich różnic w rozpuszczalności między dwiema różnymi fazami. Koncepcja jest podobna do ekstrakcji ciecz-ciecz, z wyjątkiem chromatografii, dwie fazy składają się z fazy stacjonarnej i fazy ruchomej. Faza stacjonarna jest ciałem stałym — zwykle kulką hydrożelową w mikroskali — podczas gdy faza ruchoma jest rozpuszczalnikiem nośnikowym. W tradycyjnej chromatografii faza...

Chromatografia kolumnowa Istnieje wiele technik oczyszczania i oddzielania związków w laboratorium chemii organicznej. Jedną z najbardziej niezawodnych technik rozdzielania w mikroskali, w której do analizy dostępnych jest mniej niż 10 gramów związku, jest chromatografia kolumnowa. Ta technika rozdziela związki w mieszaninie na podstawie ich właściwości fizycznych, takich jak rozpuszczalność, polarność, hydrofobowość, rozmiar i ładunek. Podstawy chromatografii Głównymi składnikami każdego...

triglicerydy Trójglicerydy to cząsteczki triestru składające się ze szkieletu glicerolu, który jest związany z 3 kwasami tłuszczowymi. Stanowią one podstawę wielu lipidów biologicznych, które znajdują się w olejach i tłuszczach roślinnych. Lipidy, które są izolowane z materiału roślinnego, są podstawą olejów roślinnych, podczas gdy lipidy ekstrahowane od zwierząt są wykorzystywane jako smalec lub ogólne źródło tłuszczów. Cząsteczka kwasu tłuszczowego ma długi łańcuch węglowy - od 12 do 20...

Reakcje chemiczne można sklasyfikować jako endotermiczne lub egzotermiczne w zależności od tego, czy reakcje pochłaniają, czy uwalniają ciepło, gdy zmieniają się w produkty. Różnica energii między reagentami a produktami jest znana jako entalpia reakcji. Oblicza się to, obliczając różnicę energii między produktami a reagentami lub ΔH. Jeśli ΔH jest dodatnie, reakcja jest endotermiczna; Jeśli jest ujemny, reakcja jest egzotermiczna. Podczas gdy reakcje chemiczne są tradycyjnie uważane za...

estry Struktura estru to karbonylek z grupą alkilową lub arylową (R) po jednej stronie i tlenem związanym z inną grupą alkilową lub arylową (R') po drugiej stronie, reprezentowaną przez ogólny wzór: RCOOR'. Estry można powszechnie uzyskać w reakcji estryfikacji między kwasem karboksylowym a alkoholem. Grupa hydroksylowa kwasu karboksylowego jest zastępowana grupą alkilową lub arylową. Proste estry, które mają niską masę cząsteczkową i małe grupy funkcyjne R i R', mają zapachy i smaki owoców i...

Aldehydy i ketony Aldehydy i ketony mają grupę karbonylową (C = O) jako grupę funkcyjną. Keton ma dwie grupy alkilowe lub arylowe przyłączone do węgla karbonylowego (RCOR'). Najprostszym ketonem jest aceton, który ma dwie grupy metylowe przyłączone do węgla karbonylowego (CH3, COCH, 3). Aldehyd jest podobny do ketonu, z tą różnicą, że zamiast dwóch grup bocznych połączonych z węglem karbonylowym, mają co najmniej jeden wodór (RCOH). Najprostszym aldehydem jest formaldehyd (HCOH), ponieważ ma...

absorbancja Kiedy światło oddziałuje z substancją, część światła jest pochłaniana, podczas gdy reszta jest odbijana lub przepuszczana przez nią. Substancje, które postrzegamy jako posiadające barwę, odbijają światło w zakresie widzialnym. Kolor substancji, którą jesteśmy w stanie zobaczyć, zależy od tego, jaka długość fali światła jest odbijana. Substancja, którą postrzegamy jako niebieską, odbija światło w zakresie niebieskim (430 – 480 nm) widma widzialnego. Zgodnie z kołem kolorów ta sama...

alkohole Alkohole to związki organiczne, które są jednymi z najbardziej rozpoznawalnych i znanych, ponieważ mają szerokie zastosowania i zastosowania w życiu codziennym. Alkohole to cząsteczki organiczne zawierające hydroksylową grupę funkcyjną połączoną z grupą alkilową lub arylową (ROH). Jeśli węgiel hydroksylowy ma tylko jedną grupę R, jest znany jako alkohol pierwszorzędowy. Jeśli ma dwie grupy R, jest alkoholem drugorzędowym, a jeśli ma trzy grupy R, jest to alkohol trzeciorzędowy.