Χημεία (A΄ Λυκείου) - Βιβλίο Μαθητή (Εμπλουτισμένο)

1.5 Ταξινόμηση της ύλης - Διαλύματα- Περιεκτικότητες διαλυμάτων - Διαλυτότητα

Ταξινόμηση της ύλης

Η ύλη, τα εκατομμύρια δηλαδή ουσιών που μας περιβάλλουν, μπορεί να ταξινομηθεί με βάση το παρακάτω σχήμα:

 

ΣΧΗΜΑ 1.8 Ο Δημόκριτος ήταν ο πρώτος που εισήγαγε την έννοια της ασυνέχειας τηςύλης και του ατόμου.

Καθαρές ουσίες και μίγματα

Κατ' αρχάς οι ουσίες μπορούν να διακριθούν σε καθαρές ουσίες και μίγματα.
  • Καθαρές ή καθορισμένες ουσίες είναι εκείνες που ανεξάρτητα από τον τρόπο παρασκευής τους έχουν καθορισμένη σύσταση και ιδιότητες.
Το νερό (Η2O), η ζάχαρη (C12H22O11), το οινόπνευμα (C2H5OH), το οξυγόνο (Ο2), ο σίδηρος (Fe) είναι καθαρές ουσίες. Το νερό για παράδειγμα έχει καθορισμένη σύσταση, δηλαδή αποτελείται από υδρογόνο και οξυγόνο με αναλογία μαζών 1:8.
  • Τα μίγματα έχουν μεταβλητή σύσταση ανάλογα με τον τρόπο παρασκευής και την προέλευσή τους.
Οι περισσότερες από τις ουσίες που συναντάμε είναι μίγματα, των οποί- ων η σύσταση ποικίλλει π.χ. το γάλα, το λάδι, το θαλασσινό νερό, ο ατμοσφαιρικός αέρας. Ενδεικτικά αναφέρουμε ότι ο ατμοσφαιρικός αέρας δεν έχει παντού την ίδια σύσταση, π.χ. ο αέρας της πόλης έχει διαφορετική σύσταση από τον αέρα του βουνού.

Στοιχεία και χημικές ενώσεις

Οι καθαρές ουσίες διακρίνονται στα χημικά στοιχεία και στις χημικές ενώσεις. Στοιχεία είναι οι απλές ουσίες, αυτές που δεν μπορούν να διασπαστούν σε απλούστερες. Σήμερα είναι γνωστά 112 στοιχεία. Απ' αυτά τα 88 υπάρχουν στη φύση, ενώ τα υπόλοιπα είναι τεχνητά. Το χαρακτηριστικό γνώρισμα των στοιχείων είναι ότι τα μόριά τους αποτελούνται από άτομα του ίδιου είδους. Συνοψίζοντας,
  • Στοιχείο ή χημικό στοιχείο ονομάζεται η καθαρή ουσία που δε διασπάται σε απλούστερη και αποτελείται από ένα είδος ατόμων (άτομα με τον ίδιο ατομικό αριθμό).
Πίνακας με τα σύμβολα και την ονομασία των στοιχείων δίνεται στο παράρτημα, στο τέλος του βιβλίου. Να παρατηρήσουμε ότι το μεγαλύτερο μέρος της γης και του ανθρώπινου σώματος αποτελείται από 7 μόνο στοιχεία, όπως χαρακτηριστικά απεικονίζεται στο παρακάτω σχήμα.

ΣΧΗΜΑ 1.11 Απεικόνιση των τριών καταστάσεων της ύλης.
ΣΧΗΜΑ 1.13 Κατανομή χημικών στοιχείων στη γη και στον άνθρωπο.

 
ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ
Τα στοιχεία συνδυαζόμενα δίνουν εκατομμύρια χημικές ενώσεις. Π.χ. ο άνθρακας καίγεται με το οξυγόνο και παράγεται διοξείδιο του άνθρακα. Οι χημικές ενώσεις έχουν το χαρακτηριστικό, ότι μπορούν να διασπαστούν σε άλλες απλούστερες. Επίσης, τα μόριά τους αποτελούνται από διαφορετικά είδη ατόμων. Στο παράδειγμα που αναφέραμε, το διοξείδιο του άνθρακα αποτελείται από άτομα C και Ο. Συνοψίζοντας,
  • Χημικές ενώσεις είναι καθαρές ουσίες που μπορούν να διασπαστούν σε άλλες απλούστερες και αποτελούνται από δύο τουλάχιστον είδη ατόμων (άτομα με διαφορετικό ατομικό αριθμό).

Ομογενή και ετερογενή μίγματα

  • Τα ομογενή μίγματα (διαλύματα) είναι ομοιόμορφα μίγματα, έχουν δηλαδή την ίδια σύσταση και τις ίδιες ιδιότητες σ' όλη την έκταση τους.
Χαρακτηριστικό των ομογενών μιγμάτων είναι πως δεν μπορούμε να διακρίνουμε τα συστατικά τους. Για παράδειγμα, στο νερό της θάλασσας δεν μπορούμε να διακρίνουμε το αλάτι.
  • Τα ετερογενή μίγματα είναι ανομοιόμορφα, δηλαδή δεν έχουν την ίδια σύσταση σ' όλη την έκτασή τους.
Στα μίγματα αυτά διακρίνουμε αρκετές φορές τα συστατικά τους και τις διαφορετικές τους ιδιότητες, π.χ. λάδι με νερό. Τα ομογενή μέρη ενός μίγματος ονομάζονται φάσεις. Στο προηγούμενο παράδειγμα διακρίνουμε τη φάση του λαδιού (που επιπλέει) και τη φάση του νερού (που βρίσκεται κάτω).

Διαλύματα - Περιεκτικότητες διαλυμάτων

Γενικά για διαλύματα

Όπως ήδη έχουμε ορίσει, διάλυμα είναι ένα ομογενές μίγμα δύο ή περισσοτέρων ουσιών, οι οποίες αποτελούν τα συστατικά του διαλύματος. Από τα συστατικά αυτά, εκείνο που έχει την ίδια φυσική κατάσταση μ' αυτή του διαλύματος και βρίσκεται συνήθως σε περίσσεια, ονομάζεται διαλύτης. Τα υπόλοιπα συστατικά του διαλύματος ονομάζονται διαλυμένες ουσίες Τα διαλύματα έχουν μεγάλο πρακτικό ενδιαφέρον, καθώς οι περισσότερες χημικές αντιδράσεις στο εργαστήριο, τη βιομηχανία και τα βιολογικά συστήματα γίνονται σε μορφή διαλυμάτων.
Τα διαλύματα διακρίνονται σε αέρια (π.χ. ατμοσφαιρικός αέρας), υγρά (π.χ. θαλασσινό νερό) και στερεά (π.χ. μεταλλικά νομίσματα). Μπορούν επίσης να ταξινομηθούν σε μοριακά διαλύματα, των οποίων η διαλυμένη ουσία είναι σε μορφή μορίων, και σε ιοντικά ή ηλεκτρολυτικά, τα οποία περιέχουν τη διαλυμένη ουσία με τη μορφή ιόντων.
Τα πιο συνηθισμένα διαλύματα είναι τα υδατικά, όπου ο διαλύτης είναι νερό. Σ' αυτά η διαλυμένη ουσία μπορεί να είναι αέριο, π.χ. διοξείδιο του άνθρακα (CΟ2) στην coca-cola, ή στερεό, π.χ. χλωριούχο νάτριο (NaCl) στο νερό της θάλασσας, ή υγρό, π.χ. οινόπνευμα (C2H5OH) στο κρασί.Βέβαια ο διαλύτης μπορεί να είναι και οργανική ουσία, όπως η ακετόνη, το βενζόλιο, ο αιθέρας, η βενζίνη, ο τετραχλωράνθρακας.
Εικόνα

Εικόνα

Διαχωρισμός ρινισμάτων σιδήρου από χώμα, σε ετερογενές μίγμα, με τη βοήθεια μαγνήτη.

• Οι περισσότερες αντιδράσεις γίνονται σε διαλύματα. Μ' αυτό τον τρόπο τα διαλυμένα αντιδρώντα, έχοντας λεπτότατο διαμερισμό (άτομα, μόρια ή ιόντα), έρχονται σε καλύτερη επαφή μεταξύ τους και αντιδρούν πιο εύκολα.

 

• Οι περισσότερες αντιδράσεις γίνονται σε διαλύματα. Μ' αυτό τον τρόπο τα διαλυμένα αντιδρώντα, έχοντας λεπτότατο διαμερισμό (άτομα, μόρια ή ιόντα), έρχονται σε καλύτερη επαφή μεταξύ τους και αντιδρούν

Περιεκτικότητες Διαλυμάτων

Διαβάζοντας στην ετικέτα ενός εμφιαλωμένου κρασιού την ένδειξη 12° (12 αλκοολικοί βαθμοί), καταλαβαίνουμε σε ποια αναλογία βρίσκεται το οινόπνευμα (C2H5OH) στο κρασί. Έχουμε δηλαδή μία ένδειξη της περιεκτικότητας του διαλύματος. Η περιεκτικότητα δηλαδή εκφράζει την ποσότητα της διαλυμένης ουσίας που περιέχεται σε ορισμένη ποσοστά διαλύματος. Πολλές φορές χρησιμοποιούμε και τους ποιοτικούς όρους πυκνό και αραιό για διαλύματα σχετικά μεγάλης ή σχετικά μικρής περιεκτικότητας, αντίστοιχα. Τέλος, να παρατηρήσουμε ότι, αν το διάλυμα περιέχει περισσότερες από μία διαλυμένες ουσίες, θα έχει τόσες περιεκτικότητες όσες είναι και οι διαλυμένες ουσίες του.

Εκφράσεις περιεκτικότητας

Η περιεκτικότητα ενός διαλύματος εκφράζεται συνήθως με τους εξής τρόπους:
1. Περιεκτικότητα στα εκατό κατά βάρος (% w/w) Περιεκτικότητα στα εκατό κατά βάρος (% w/w)
Όταν λέμε ότι ένα διάλυμα ζάχαρης (C12H22Ο11) είναι 8% w/w (ή κ.β), εννοούμε ότι περιέχονται 8 g ζάχαρης στα 100 g διαλύματος. Δηλαδή, η % w/w περιεκτικότητα εκφράζει τη μάζα (σε g) της διαλυμένης ουσίας σε 100 g διαλύματος.
2. Περιεκτικότητα στα εκατό βάρους κατ' όγκον (% w/v) Περιεκτικότητα στα εκατό κατ' όγκον (% w/v)
Όταν λέμε ότι ένα διάλυμα π.χ. χλωριούχου νατρίου (NaCl) είναι 10% w/v (ή κ.ο), εννοούμε ότι περιέχονται 10 g NaCl στα 100 mL διαλύματος. Δηλαδή,
  • Η % w/v περιεκτικότητα εκφράζει τη μάζα (σε g) της διαλυμένης ουσίας σε 100 mL του διαλύματος.
3. Περιεκτικότητα στα εκατό όγκου σε όγκο (% ν/ν) Περιεκτικότητα στα εκατό όγκου σε όγκο (% v/v)
Χρησιμοποιείται σε ειδικότερες περιπτώσεις:
α. Για να εκφράσει την περιεκτικότητα υγρού σε υγρό. Δηλαδή, η ένδειξη στη μπίρα 3% ν/ν ή 3° (αλκοολικοί βαθμοί) υποδηλώνει ότι περιέχονται 3 mL οινοπνεύματος στα 100 mL της μπίρας.
β. Για να εκφράσει την περιεκτικότητα ενός αερίου σε αέριο μίγμα. Δη- λαδή η έκφραση ότι ο αέρας έχει περιεκτικότητα 20% ν/ν σε οξυγόνο, υποδηλώνει ότι περιέχονται 20 cm3 οξυγόνου στα 100 cm3 αέρα.
  • Η % ν/ν περιεκτικότητα εκφράζει τον όγκο (σε mL) της διαλυμένης ουσίας σε 100 mL του διαλύματος.
4. ppm το οποίο εκφράζει τα μέρη της διαλυμένης ουσίας που περιέχονται σε 1 εκατομμύριο (106 ) μέρη διαλύματος.
5. ppb το οποίο εκφράζει τα μέρη της διαλυμένης ουσίας που περιέχονται σε 1 δισεκατομμύριο (109) μέρη διαλύματος.
• w = weight, βάρος παρ' όλο που στη χημεία χρησιμοποιείται η μάζα.

• ν = volume, όγκος.

• Η % ν/ν χρησιμοποιείται συνήθως σε αλκοολούχα ποτά και σε υγρά φαρμακευτικά σκευάσματα.

 
ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ

Διαλυτότητα Διαλυτότητα

Σε 100 g Η2Ο στους 20 °C μπορούμε να διαλύσουμε το πολύ 35,5 g στερεού χλωριούχου νατρίου (NaCl), ενώ μπορούμε να διαλύσουμε το πολύ 0,00016 g στερεού χλωριούχου αργύρου (AgCl). Έτσι, λέμε ότι το NaCl είναι μια ευδιάλυτη ουσία με μεγάλη διαλυτότητα, ενώ ο AgCl είναι μια δυσδιάλυτη ουσία με πολύ μικρή διαλυτότητα.
  • Διαλυτότητα ορίζεται η μέγιστη ποσότητα μιας ουσίας που μπορεί να διαλυθεί σε ορισμένη ποσότητα διαλύτη, κάτω από ορισμένες συνθήκες (π.χ. θερμοκρασία).
Τα διαλύματα που περιέχουν τη μέγιστη ποσότητα διαλυμένης ουσίας ονομάζονται κορεσμένα διαλύματα. Αντίθετα τα διαλύματα που περιέχουν μικρότερη ποσότητα διαλυμένης ουσίας από τη μέγιστη δυνατή ονομάζονται ακόρεστα. Η διαλυτότητα μιας ουσίας επηρεάζεται από τους εξής παράγοντες:
Η διαλυτότητα μιας ουσίας επηρεάζεται από τους εξής παράγοντες:
α. τη φύση του διαλύτη
Εδώ ισχύει ο γενικός κανόνας «τα όμοια διαλύουν όμοια». Αυτό σημαίνει ότι διαλύτης και διαλυμένη ουσία θα πρέπει να έχουν παραπλήσια χημική δομή (π.χ. μοριακή ή ιοντική σύσταση).
β. τη θερμοκρασία
Συνήθως η διαλυτότητα των στερεών στο νερό αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας, ενώ η διαλυτότητα των αερίων στο νερό μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας.
γ. την πίεση
Γενικά, η διαλυτότητα των αερίων στο νερό αυξάνεται με την αύξηση της πίεσης. Γι' αυτό, μόλις ανοίξουμε μία φιάλη με αεριούχο ποτό (η πίεση ελαττώνεται και γίνεται ίση με την ατμοσφαιρική), η διαλυτότητα του CΟ2 στο νερό ελαττώνεται και το ποτό αφρίζει.

Εικόνα

• Η διαλυτότητα μπορούμε να πούμε ότι εκφράζει την περιεκτικότητα ενός κορεσμένου διαλύματος.

ΣΧΗΜΑ 1.14 Το νερό είναι άριστος διαλύτης. Έχει την ικανότητα να διαλύει, όπως φαίνεται διαγραμματικά, τόσο τα μόρια (διάλυση ζάχαρης- μοριακή ένωση C12H22O11) όσο και τα ιόντα (διάλυση άλατος- ιοντική ένωση-NaCI).

 
Γνωρίζεις ότι......
Εικόνα

Η ύλη: συνεχής ή ασυνεχής;

Από «παλιά» οι φιλόσοφοι είχαν διαφωνήσει πάνω στη διαιρετότητα της ύλης. Είναι δυνατόν ένα κομμάτι ύλης να διχοτομείται συνεχώς σε ολοένα μικρότερα κομμάτια - πράγμα που η αριστοτελική θεωρία ευνοούσε - ή υπάρχει ένα όριο σ' αυτή τη διαδικασία της διαίρεσης, όπως ο Δημόκριτος - γεννημένος το 460 π.Χ.- είχε προτείνει; Ποια άποψη είναι «ορθή» με τα σημερινά δεδομένα; Βέβαια φαίνεται ότι οι «ατομιστές» είναι οι νικητές αυτής της διαμάχης. Άλλωστε ο Dalton το δικό τους κόσμο ανέπτυξε με την ατομική του θεωρία.
Είχαν όμως δίκιο οι Έλληνες «ατομιστές»; Εξαρτάται από το πώς κανείς ορίζει την ασυνέχεια - αδιαιρετότητα αυτή. Βέβαια είναι αποδεκτό ότι τα άτομα είναι θεμελιώδους σημασίας. Αλλά είναι επίσης γνωστό ότι τα άτομα δεν είναι αδιαίρετα, όπως οι Έλληνες «ατομιστές» και ο Dalton πρότειναν. Εξάλλου, ακόμα και ο Dalton προς το τέλος της ζωής του έκανε τη σημαντική «προφητεία» ότι μεγάλη ποσότητα ενέργειας θα εκλύεται, αν το άτομο σπάσει. Δεν υπάρχει πειραματική απόδειξη ότι η ύλη δεν είναι επ' άπειρον διαιρετή. Προφανώς, όσο μικρότερο είναι το υλικό σωματίδιο τόσο μεγαλύτερη είναι η δυσκολία διαίρεσής του. Ο καθοριστικός γι' αυτό παράγοντας είναι η ενέργεια που κάθε φορά θ' απαιτείται για τη διαίρεση αυτή. Καμιά από τις γενικές αυτές αρχές δεν μπορεί «άμεσα» να ελεγχθεί σαν ορθή ή όχι μια και θα πρέπει να εξαντληθούν όλες οι δυνατές περιπτώσεις.
Εξαρτάται δηλαδή η αλήθεια των όσων λεει κανείς πάνω στη διαιρετότητα της ύλης από το ενεργειακό πεδίο στο οποίο βρίσκεται η υπό εξέταση ουσία. Παρακάτω, δίνονται τα ενεργειακά όρια κάτω από τα οποία τα αναφερόμενα σωματίδια είναι σταθερά και αντιπροσωπεύουν τα ελαχιστότατα αδιαίρετα κομμάτια ύλης.

Σωματίδιο Ενεργειακή περιοχή
  eV σωματίδιο-1 J mol-1
Μόριο 10 έως 100 9,65 ·105-9,65 · 106
Άτομο 100-106 9,65 ·106 - 9,65 ·1010
Πυρήνας(p, n) 106 - 109 9,65 · 1010- 9,65 · 1013
quarks > 109 > 9,65 · 1013
Οι δύο τελευταίες ενεργειακές περιοχές αποτελούν αντικείμενο της φυσικής των υψηλών ενεργειών.
Για σύγκριση αναφέρεται ότι η ενέργεια για τη διάσπαση του δεσμού Η-Η είναι 4,26 ·105J mol-1 και το C Εικόνα C  8,37 · 105 J mol-1. Η ενέργεια που απαιτείται για την απομάκρυνση όλων των ηλεκτρονίων από το άτομο του οξυγόνου είναι περίπου 108 J mol-1 .Η ενέργεια που απαιτείται για τη διάσπαση του πυρήνα του αζώτου στα πρωτόνια και νετρόνια που τον αποτελούν είναι περίπου 1013 J mol-1. Τα πρωτόνια ακόμη δεν έχουν διασπασθεί πειραματικά. Δεν μπορεί κανείς να πει με βεβαιότητα ότι θα διασπασθεί το πρωτόνιο αλλά μπορεί με σιγουριά να προβλέψει ότι για αυτή τη διάσπαση θα απαιτούνται πολύ μεγαλύτερα ποσά ενέργειας. Τα πρωτόνια, τα νετρόνια και τα ηλεκτρόνια λέγονται θεμελιώδη σωματίδια, θεμελιώδη με την έννοια ότι απαντούν σε κάθε μορφή ύλης στη γη. Δεν μπορούμε όμως να πούμε ότι δε διασπώνται, διότι τότε θα διατρέχουμε τον ίδιο «κίνδυνο» με τον Dalton, που όριζε το άτομο σαν αδιάσπαστο...
Διαίρεση της ύλης.
Σχεδόν οποιοδήποτε στερεό σώμα μπορεί με την άλεση να μετατραπεί σε αναφή σκόνη (φαρίνα). Η ενέργεια που απαιτείται γι' αυτό εξαρτάται από τη σκληρότητα του υλικού. Το μέγεθος των κόκκων της σκόνης αυτής προσδιορίζεται με κοσκίνισμα και είναι της τάξεως των 10 μm (1μm =10-6m).
Στερεά σωματίδια που αιωρούνται στον αέρα ή το νερό μπορούν να διαχωρίζονται από την αντίστοιχη φάση με φυγοκέντρηση και διήθηση. Το μέγεθος τους είναι της τάξης των 2 μm σε διάμετρο. Υπάρχουν ακόμη μικρότερα σωματίδια που αιωρούνται στον αέρα ή το νερό και διέρχονται και από τα πιο λεπτά διηθητικά φύλλα. Τέτοια αιωρήματα καλούνται κολλοειδή και το μέγεθος των σωματιδίων αυτών είναι περίπου 1 έως 100 nm (1 nm = 10-9 m). Αν κανείς θέλει να διασπείρει μία ουσία σε σωματίδια μοριακού μεγέθους της τάξεως των 0,1 έως 10 nm δεν έχει παρά να διαλύσει ή να εξαερώσει την ουσία. Ωστόσο, η διάλυση είναι μία συνθετότερη διαδικασία και περιλαμβάνει εκτός από το διαχωρισμό των σωματιδίων και αντίδραση με το διαλύτη.
Η εξαέρωση είναι απλούστερη από άποψη μηχανισμού. Σε αυτήν ένα στερεό ή υγρό σώμα με θέρμανση μεταπίπτει στην αέρια κατάσταση, όπου τα στοιχειώδη σωματίδια, μόρια ή για μερικές περιπτώσεις άτομα (ευγενή αέρια), είναι μεμονωμένα πολύ πιο «ελεύθερα» και καταλαμβάνουν πολύ μεγαλύτερο χώρο, όγκο. Και μάλιστα, όσο μικρότερη είναι η πίεση του αερίου αυτού, τόσο λιγότερα είναι τα μόρια που περιλαμβάνει στη μονάδα όγκου.
John Dalton 1766-1844
John Dalton 1766-1844

Ένα από τα πρώτα ατομικά μοντέλα (μοντέλο Rutherford)
Ένα από τα πρώτα ατομικά μοντέλα
(μοντέλο Rutherford)


R. Feynman (βραβείο Νόμπελ 1965)

Γνωρίζεις ότι......


Έχουν πει για το άτομο


Εικόνα
Αν συνέβαινε κάποια βιβλική καταστροφή, ώστε να χαθεί όλη η επιστημονική γνώση και να απομείνει μόνο μία πρόταση για να μεταβιβαστεί στις επερχόμενες γενιές, ποια διατύπωση θα εμπεριείχε τις περισσότερες πληροφορίες με τις λιγότερες λέξεις; Πιστεύω πως θα ήταν η ατομική υπόθεση (ή ατομική πραγματικότητα ή όπως αλλιώς θέλετε να την ονομάσετε), πως όλα τα πράγματα αποτελούνται από άτομα, δηλαδή μικρά σωματίδια που κινούνται αδιάκοπα στο χώρο και τα οποία έλκονται όταν η μεταξύ τους απόσταση είναι μικρή, ενώ απωθούνται, όταν προσπαθούμε να τα φέρουμε πολύ κοντά το ένα στο άλλο. Όπως θα δείτε, σε αυτή την πρόταση και μόνο συγκεντρώνεται τεράστια ποσότητα πληροφορίας σχετικά με τον κόσμο, αρκεί να ενεργοποιήσουμε λίγο τη σκέψη και τη φαντασία μας.
....τα άτομα έχουν ακτίνα 1 ή 2.10-8 cm. Το 10-8 cm ονομάζεται Angstrom (πρόκειται απλώς για ένα ακόμη όνομα). Έτσι, λέμε ότι τα άτομα έχουν ακτίνα 1 ή 2 Angstrom. Ένας διαφορετικός τρόπος για να θυμάστε το μέγεθος είναι ο εξής: αν ένα μήλο μεγεθυνθεί στις διαστάσεις της Γης, τότε τα άτομά του θα έχουν κατά προσέγγιση το μέγεθος του αρχικού μήλου.
Kerner
Δεν υπάρχει τέτοιο πράγμα, ένα ηλεκτρόνιο με καθορισμένη θέση και ορμή. Προσδιορίζεις τη μία, χάνεις την άλλη και όλα αυτά συμβαίνουν χωρίς κόλπα (...) Όταν τα πράγματα γίνονται πραγματικά μικρά, γίνονται τρελά (...). Σφίξτε λοιπόν τώρα τη γροθιά σας, και αν η γροθιά σας έχει το μέγεθος του πυρήνα ενός ατόμου, τότε το άτομο είναι μεγάλο σαν τον καθεδρικό ναό του Αγίου Παύλου, και αν τυχαίνει να είναι το άτομο του υδρογόνου, τότε έχει ένα μοναδικό ηλεκτρόνιο, που πετάει εδώ και εκεί σαν πεταλουδίτσα στον άδειο ναό. τη μια στον τρούλο και την άλλη κοντά στην Αγία Τράπεζα (...). Κάθε άτομο είναι ένας καθεδρικός ναός (...). Ένα ηλεκτρόνιο δε διαγράφει μια τροχιά, όπως ένας πλανήτης. Μοιάζει με πεταλουδίτσα που ήταν εδώ πριν από μια στιγμή, κερδίζει ή χάνει ένα κβάντα ενέργειας και πηδάει, και τη στιγμή του κβαντικού πηδήματος μοιάζει με δύο πεταλούδες, μια που είναι εκεί και μια που παύει να είναι εκεί. Ένα ηλεκτρόνιο είναι σαν δίδυμα, το καθένα μοναδικό, ένα μοναδικό δίδυμο.
Eικόνα

P. Atkins (καθηγητής στο πανεπιστήμιο της Οξφόρδης)
Αν «σηκώσετε» ένα άτομο, θα εκπλαγείτε από το βάρος του. Θα μείνετε άναυδοι, όταν διαπιστώσετε ότι η ύπαρξή του είναι σχεδόν ανύπαρκτη, σαν ιστός αράχνης. Στην πραγματικότητα ένα άτομο, φαινομενικά, είναι σχεδόν τίποτε. Μόνο ένα υπεράνθρωπα οξύ και διαπεραστικό βλέμμα θα μπορούσε να δει τη μικροσκοπική κουκίδα στο κέντρο του ιστού- μια κουκίδα στην οποία, παρά το ασήμαντο μέγεθος της, περιλαμβάνεται σχεδόν ολόκληρη η μάζα του ατόμου. Τούτη η συμπαγής αλλά μικροσκοπική κουκίδα αποτελεί τον πυρήνα του ατόμου. Αυτό που μας ενδιαφέρει είναι ότι οι πυρήνες συνίστανται από δύο τύπους στοιχειωδών σωματιδίων, τα πρωτόνια και τα νετρόνια, που συνδέονται ισχυρά μεταξύ τους (εξαίρεση αποτελεί το υδρογόνο, ο πυρήνας του οποίου συνίσταται από ένα μόνο πρωτόνιο). Οι πυρήνες επιβιώνουν, επειδή τα πρωτόνια και τα νετρόνια τους συγκολλώνται υπό την επίδραση μιας ειδικής δύναμης που ασκούν το ένα στο άλλο. Ενάντια σ' αυτή τη δύναμη δρα η άπωση μεταξύ των ομωνύμων φορτίων, χαρακτηριστική των θετικά φορτισμένων πρωτονίων που συνωθούνται μέσα στον πυρήνα. Ένας πυρήνας μπορεί να επιβιώσει μόνο αν υπάρχουν αρκετά νετρόνια - ηλεκτρικά ουδέτερα σωματίδια - που συγκρατούνται σταθερά με τα πρωτόνια, σαν ναυαγοί επιζώντες πάνω σε μια εύθραυστη σχεδία που κλυδωνίζεται σ' ένα τρικυμισμένο ωκεανό. Έξω από τον πυρήνα κατοικούν τα ηλεκτρόνια. Εδώ συντελείται η χημική δράση, και εδώ βρίσκονται οι αιτίες των διαφόρων ομοιοτήτων μεταξύ των στοιχείων.
Eικόνα

Γ. Κον και Τ. Ποπλ (Βραβείο Νόμπελ Χημείας 1998)
Ο Κον διατύπωσε μια νέα θεωρία για τη συμπεριφορά των ηλεκτρονίων, μελετώντας πόσα ηλεκτρόνια κατά μέσο όρο βρίσκονται σε κάθε σημείο του χώρου. Έδειξε ότι δεν είναι απαραίτητο να περιγράφουμε με εξισώσεις την κίνηση των ηλεκτρονίων και έτσι, απλοποιώντας τα πράγματα βοήθησε τους ερευνητές να κόψουν πολύ δρόμο ως τον τελικό στόχο της διερεύνησης της συμπεριφοράς των ατόμων. Ο Ποπλ αξιοποίησε τις δυνατότητες των υπολογιστικών μηχανών, καταρτίζοντας ένα πρόγραμμα που βοηθά να διεισδύσουμε ακόμη περισσότερο στη συμπεριφορά των απειροελάχιστων σωματιδίων της ύλης.
Ανακεφαλαίωση
  
1. Η Χημεία είναι η επιστήμη της ύλης και των μεταμορφώσεων της  
2. Το Διεθνές Σύστημα Μονάδων (SI) περιέχει 7 θεμελιώδη μεγέθη με τις χαρακτηριστικές τους μονάδες.  
3. Μάζα είναι το ποσό της ύλης που περιέχεται σε ένα σώμα.  
4. Όγκος είναι ο χώρος που καταλαμβάνει ένα σώμα.  
5. Ως πυκνότητα ορίζεται το πηλίκο της μάζας προς τον αντίστοιχο όγκο σε σταθερές συνθήκες πίεσης (για τα αέρια) και θερμοκρασίας.  
6. Άτομο είναι το μικρότερο σωματίδιο ενός στοιχείου που μπορεί να πάρει μέρος στο σχηματισμό χημικών ενώσεων.  
7. Μόριο είναι το μικρότερο κομμάτι μιας καθορισμένης ουσίας που μπορεί να υπάρχει ελεύθερο και να διατηρεί τις ιδιότητες του σώματος από το οποίο προέρχεται.  
8. Τα ιόντα είναι τα φορτισμένα άτομα (μονοατομικά ιόντα) ή τα φορτισμένα συγκροτήματα ατόμων (πολυατομικά ιόντα).  
9. Ατομικότητα στοιχείου ονομάζεται ο αριθμός που δείχνει από πόσα άτομα αποτελείται το μόριο ενός στοιχείου.  
10. Ατομικός αριθμός (Ζ) είναι ο αριθμός των πρωτονίων στον πυρήνα του ατόμου ενός στοιχείου.  
11. Μαζικός αριθμός (Α) είναι ο αριθμός των πρωτονίων και των νετρονίων στον πυρήνα ενός ατόμου.  
12. Ισότοπα ονομάζονται τα άτομα που έχουν τον ίδιο ατομικό αλλά διαφορετικό μαζικό αριθμό.  
13. Η ύλη, ανάλογα με τις συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης, βρίσκεται σε τρεις φυσικές καταστάσεις, τη στερεά την υγρή και την αέρια  
14. Ιδιότητες είναι τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα των διαφόρων ουσιών και διακρίνονται σε φυσικές και χημικές.  
15. Φαινόμενα ονομάζονται οι μεταβολές που υφίστανται τα σώματα και διακρίνονται σε φυσικά και χημικά  
16. Όλα τα σώματα που μας περιβάλλουν διακρίνονται σε καθαρές ουσίες και σε μίγματα. Οι καθαρές ουσίες ή καθορισμένα σώματα διακρίνονται σε στοιχεία και χημικές ενώσεις, και τα μίγματα διακρίνονται σε ομογενή και ετερογενή.  
17. Στοιχείο ονομάζεται η ουσία που αποτελείται από ένα είδος ατόμων, δηλαδή από άτομα που έχουν τον ίδιο ατομικό αριθμό.  
18. Διάλυμα είναι το ομογενές μίγμα δύο ή περισσοτέρων συστατικών. Το διάλυμα αποτελείται από το διαλύτη και τη διαλυμένη ουσία (μπορεί να είναι περισσότερες από μία).  
19. Διαλυτότητα είναι η περιεκτικότητα ενός κορεσμένου διαλύματος. Κορεσμένο είναι το διάλυμα το οποίο περιέχει τη μέγιστη ποσότητα της ουσίας που μπορεί να διαλυθεί στο συγκεκριμένο διαλύτη και σε σταθερές συνθήκες.  
20. Η διαλυτότητα μιας ουσίας εξαρτάται από τη φύση του διαλύτη, τη θερμοκρασία και την πίεση (για αέρια διαλυμένη ουσία).  
     
Λέξεις Κλειδιά
  
μάζα φυσικό φαινόμενο
όγκος χημικό φαινόμενο
πυκνότητα καθαρή ουσία
άτομο ομογενές μίγμα
μόριο ετερογενές μίγμα
ιόν στοιχείο
ατομικότητα χημική ένωση
ατομικός αριθμός διάλυμα
μαζικός αριθμός διαλύτης
ισότοπα διαλυμένη ουσία
στερεά κατάσταση περιεκτικότητα διαλύματος
υγρή κατάσταση διαλυτότητα
αέρια κατάσταση κορεσμένο διάλυμα
φυσικές ιδιότητες ευδιάλυτη ουσία
χημικές ιδιότητες δυσδιάλυτη ουσία

 

  
Ερωτήσεις – Ασκήσεις - Προβλήματα

Εικόνα

Εικόνα

Εικόνα
Ερωτήσεις Επανάληψης
1. Να ονομάσετε τα βασικά θεμελιώδη μεγέθη που ενδιαφέρουν τη Χημεία.
Να δώσετε τις μονάδες στο σύστημα SI για τα παρακάτω μεγέθη: α)
μήκος, β) όγκος, γ) μάζα, δ) χρόνος, ε) πυκνότητα, στ) ενέργεια, ζ)
θερμοκρασία, η) εμβαδόν επιφανείας.
2. Να ορίσετε και να συμβολίσετε τα θεμελιώδη υποατομικά σωματίδια,
αναφέροντας ότι γνωρίζετε σχετικά με το ηλεκτρικό φορτίο και τη μάζα
τους .
3. α) Πώς συμβολίζεται ένα άτομο;
β) Πώς ορίζεται ο ατομικός αριθμός ενός στοιχείου και πώς ο μαζικός αριθμός ενός ατόμου;
4. Ποια στοιχεία λέγονται μονοατομικά; Αναφέρετε μερικά από αυτά.
5. Ποια είναι τα ονόματα και τα σύμβολα των διατομικών στοιχείων;
6. Τι πληροφορίες μάς δίνει το σύμβολο  Εικόνα ;
7. Σε τι διαφέρει το μόριο ενός στοιχείου από το μόριο μιας χημικής ένωσης;
8. Ποια είναι η συμπεριφορά των σωμάτων στις τρεις φυσικές καταστάσεις και πώς εξηγείται;
9. Πώς ονομάζονται οι μεταβολές της φυσικής κατάστασης των σωμάτων και οι αντίστοιχες θερμοκρασίες στις οποίες πραγματοποιούνται;
10. Πώς ορίζονται τα φυσικά και πώς τα χημικά φαινόμενα; Σε τι διαφέρουν;
11. Να δώσετε ένα παράδειγμα ομογενούς μίγματος και ένα παράδειγμα ετερογενούς μίγματος.  
12. Να δώσετε από δύο παραδείγματα στοιχείων και χημικών ενώσεων. Πού διαφέρουν τα στοιχεία από τις χημικές ενώσεις;  
13. Να δώσετε τα ονόματα των στοιχείων που παριστάνονται από τα χημικά σύμβολα: Li, Κ, Cl, Ρ, Ν, S, Ba, Br, Fe, Αl, U, Mg, Si.  
14. Να δώσετε τα χημικά σύμβολα των στοιχείων : νάτριο, ρουβίδιο, φθόριο, οξυγόνο, υδρογόνο, ασβέστιο, μαγγάνιο, ήλιο, άνθρακας, μόλυβδος.  
15. Τι ονομάζεται διάλυμα και πώς ονομάζονται τα συστατικά του; Να αναφέρετε ένα παράδειγμα υγρού και ένα παράδειγμα αέριου διαλύματος.  
16. Τι εννοούμε όταν λέμε ότι ένα διάλυμα είναι: α. αραιό, β. πυκνό.  
17. Τι ονομάζεται διαλύτης; Να αναφέρετε μερικούς υγρούς διαλύτες. Ποιος είναι ο συνηθέστερος από αυτούς;  
18. Από τι και πώς εξαρτάται η διαλυτότητα μιας στερεής και μιας αέριας ουσίας στο νερό;  
Ασκήσεις - Προβλήματα  
Μετρήσεις - Μονάδες - Γνωρίσματα της Ύλης  
19. Ποιες μονάδες χρησιμοποιούν συνήθως οι χημικοί για την πυκνότητα των:
α) στερεού, β) υγρού και γ) αερίου σώματος; Να εξηγήσετε τη διαφορά.		  
20. Να συμπληρώσετε τις παρακάτω προτάσεις:
α. Η μάζα ενός σώματος είναι...................
β. Ο όγκος ενός σώματος είναι...................
γ. Η πυκνότητα ενός σώματος είναι................... 		 
21. Να συμπληρώσετε τις παρακάτω προτάσεις:
α. Η μάζα ενός σώματος υπολογίζεται πειραματικά με τη βοήθεια του ...................
β. 0 όγκος ενός υγρού υπολογίζεται πειραματικά με τη βοήθεια I. της ................... II. του ο ...................κ................... 		 
22. Διαθέτετε ζυγό ακριβείας, ογκομετρικό κύλινδρο, νερό. υποδεκάμετρο και ένα μικρό κύβο καθαρού σιδήρου. Να περιγράψετε δύο τρόπους με τους οποίους μπορείτε να υπολογίσετε τον όγκο του σιδερένιου κύβου και κατόπιν την πυκνότητά του. Ποιος από τους δύο τρόπους πιστεύετε ότι είναι πιο ακριβής για τους υπολογισμούς σας;  
23. Αν η πυκνότητα ενός σώματος εκφράζεται στο SI σε g/cm3 με τι πρέπει να πολλαπλασιαστεί η τιμή αυτή. ώστε να μετατραπεί σε kg/m3:  
24. Να διαλέξετε τη σωστή απάντηση:
Για να μετρήσουμε τον όγκο μιας πολύ μικρής ποσότητας ενός υγρού θα χρησιμοποιήσουμε:
α. ηλεκτρονικό ζυγό
β. φαρμακευτικό ζυγό
γ. πυκνόμετρο
δ. σιφώνιο
ε. ποτήρι ζέσεως
στ. ογκομετρικό κύλινδρο. 		 
25. Ποια όργανα θα χρησιμοποιούσατε για να μετρήσετε:
α. το μήκος μιας ράβδου
β. τη μάζα μιας ποσότητας ζάχαρης
γ. τον όγκο του περιεχομένου ενός κουτιού αναψυκτικού
δ. το χρόνο στον οποίο ένας δρομέας διανύει 200 m
ε. την πίεση σ' ένα ελαστικό αυτοκινήτου. 		 
ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ: ΑΣΚΗΣΕΙΣ
26. Τι είδους ποσότητα (για παράδειγμα, μήκος, πυκνότητα κ.λ.π.), δείχνουν οι πιο κάτω μετρήσεις;
α. 8 ns ε. 500 Κ
β. 3,4 kg/L στ. 3 mm3
γ. 4,2 nm ζ. 27 °C
δ.412 km2 η. 410 mg
 
27. Να αντιστοιχίσετε τα σύμβολα με τους σωστούς αριθμούς και μονάδες:
α. l 1. 5 mol
β. Τ 2. 7,8 g/cm3
γ. η 3. 298 Κ
δ. m 4. 2 m
ε. V 5. 4L
στ. ρ 6. 10 kg
 
28. Ένα υγρό βρέθηκε με τη βοήθεια του ζυγού ότι έχει μάζα 22 g και με τη βοήθεια ογκομετρικού κυλίνδρου ότι έχει όγκο 20 mL. Η πυκνότητά του υγρού είναι:
α.4,4g/mL
β.1,1g/mL
γ. 2 g/mL
Διαλέξτε τη σωστή απάντηση δίνοντας κάποια εξήγηση. 		 
29. To άτομο του υδρογόνου έχει ακτίνα ίση με 0.12 nm. Υποθέτοντας ότι έχει σφαιρικό σχήμα, ο όγκος του σε ην είναι:
α.8,0 ·10-10
β.4,5 ·1020
γ.7,2 ·1030
δ. 0,2 m3 		Vσφαίρας=4/3πR3
30. Ποιες από τις πιο κάτω προτάσεις είναι σωστές (Σ) και ποιες είναι λανθασμένες(Λ);
α. το 1 g έχει όγκο 1 mL
β. το 1 nm είναι 10 Α
γ. η μέτρηση της μάζας γίνεται με την προχοίδα
δ. το 1 cm3 σιδήρου έχει ίδια μάζα με 1 cm3 αργιλίου
ε. η πυκνότητα του οξυγόνου εξαρτάται από τη θερμοκρασία. 		 
31. Μια σφαίρα από αλουμίνιο έχει μάζα m και όγκο V και στο εσωτερικό της μία κοιλότητα όγκου V. Η πυκνότητα του αλουμινίου δίνεται από τη σχέση:
Εικόνα		  
*32. Αν η πυκνότητα του ατμοσφαιρικού αέρα σε συνήθη πίεση και στους
25 ºC είναι 1,19 g/dm3, πόσο ζυγίζει ο αέρας που γεμίζει ένα δωμάτιο
διαστάσεων 8,5 m, 13,5 m και 2,8 m;		 382,35 kg
*33. O υδράργυρος έχει πυκνότητα ρ = 13,594 g/mL στους 25 °C. Ένας κυλινδρικός σωλήνας διαμέτρου 8,00 mm γεμίζει με Hg μέχρις ύψους 78,3 cm. Ποια είναι η μάζα του υδραργύρου στο σωλήνα στη θερμοκρασία αυτή; Vκυλ=π ·R2h 534,76 g
34. Το «όριο επιφυλακής» για την περιεκτικότητα του αέρα της Αθήνας σε διοξείδιο του αζώτου σύμφωνα με τις ανακοινώσεις του ΠΕΡΠΑ είναι 200 μg/cm3. Να εκφράσετε την περιεκτικότητα αυτή σε g/m3, g/dm3, mg/dm3 (ή ppm) και g/cm3. 200 g/m3 - 0,2 g/dm3 - 200 mg/dm3 - 2 10-4 g/cm3
*35. Οι ανάγκες σε νερό των κατοίκων του λεκανοπεδίου της Αττικής είναι περίπου 300 εκατομμύρια m3 ετησίως (365 ημέρες). Αν οι κάτοικοι του λεκανοπεδίου είναι 4 . 106, πόσα L νερού αντιστοιχούν ανά κάτοικο ημερησίως; 205,5 L
*36. Η μέση ακτίνα της γης είναι 6.340 km και η μάζα της είναι 6,59  · 1021 τό- νοι. Ποια είναι η μέση πυκνότητά της; Vσφαίρας=4/3 ·π ·R3
6,16 g/cm3 ή
6,16 ton/m3

Δομικά σωματίδια ύλης (Άτομα - Μόρια - Ιόντα)
Δομή Ατόμου
Ατομικός αριθμός - Μαζικός αριθμός - Ισότοπα		  
37. Με δεδομένο ότι το χλώριο βρίσκεται στη φύση με τη μορφή μίγματος των δύο ισοτόπων  Εικόνα ενώ το υδρογόνο με τη μορφή τριών ισοτόπων   Εικόνα να εξετάσετε πόσα είδη μορίων Η2, πόσα είδη μορίων Cl2 και πόσα είδη μορίων HCl υπάρχουν.  
38. Είναι σωστό να πούμε ότι δομικές μονάδες όλων των χημικών ενώσεων είναι τα μόρια ή όχι και γιατί;  
39. Να συμπληρώσετε τις προτάσεις:
α. Άτομο είναι................
β. Μόριο είναι................
γ. Ιόν είναι................
δ. Ατομικός αριθμός ενός................
ε. Μαζικός αριθμός ενός................
στ. Ισότοπα ονομάζονται τα άτομα τα οποία................ 		 
40. Το μικρότερο σωματίδιο ύλης που μπορεί να υπάρχει σε ελεύθερη κατάσταση και να διατηρεί τις ιδιότητες της ουσίας στην οποία ανήκει είναι:
α. το άτομο
β. το μόριο
γ. το ιόν
δ. το ηλεκτρόνιο
ε. το πρωτόνιο 		 
ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ: ΑΣΚΗΣΕΙΣ
41. Να συνδυάσετε τους αριθμούς με τα αντίστοιχα γράμματα:
Χημικό στοιχείο
Ατομικότητα
1. υδρογόνο α. 1
2. ήλιο β. 2
3. όζον γ. 3
4. ατμός σιδήρου δ. 4
5. φωσφόρος ε. περισσότερο από μία
6. θείο
7. χλώριο
 
42. Να χαρακτηρίσετε με Σ τις παρακάτω προτάσεις αν είναι σωστές και με Λ αν είναι λανθασμένες:
α. Η ατομικότητα του CΟ2 είναι 3.
β. Η ατομικότητα του Εικόνα
γ. Η ατομικότητα του Ρ είναι 4.
δ. Η ατομικότητα του Ο είναι 8.
Τι εκφράζει ο αριθμός που δίνεται στο τέλος κάθε λανθασμένης πρότασης; 		 
43. Το ανιόν του χλωρίου περιέχει 18 ηλεκτρόνια και 20 νετρόνια. Ο μαζικός του αριθμός θα είναι:
α. 20    β. 37    γ. 38    δ. 35 		 
44. Να διαλέξετε τη σωστή απάντηση στην έκφραση: «Η ταυτότητα ενός ατό- μου είναι...»
α. ο μαζικός του αριθμός
β. ο αριθμός των νετρονίων του πυρήνα
γ. ο αριθμός των ηλεκτρονίων που έχει
δ. ο ατομικός αριθμός
ε. η ατομικότητά του.
45. Να διαλέξετε τη σωστή από τις παρακάτω προτάσεις: «Ο ατομικός αριθμός εκφράζει...»
α. το ηλεκτρικό φορτίο του πυρήνα
β. τον αριθμό των νετρονίων του πυρήνα
γ. τον αριθμό των ηλεκτρονίων ενός μονοατομικού ιόντος
δ. τον αριθμό των πρωτονίων στον πυρήνα κάθε ατόμου ενός στοιχείου
ε. τον αριθμό των νουκλεονίων στον πυρήνα ενός ατόμου. 		 
46. Ένα μονοατομικό ιόν με θετικό φορτίο +2 προκύπτει από ένα άτομο όταν...
α. αποβάλλει δύο ηλεκτρόνια
β. προσλάβει δύο ηλεκτρόνια
γ. προσλάβει δύο πρωτόνια
δ. αποβάλλει δύο νετρόνια
ε. προσλάβει δύο νετρόνια. 		 
47. Πόσα πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια περιέχει καθένα από τα επόμενα άτομα:
Εικόνα  
*48. Πόσα πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια περιέχει καθένα από τα επόμενα ιόντα: Εικόνα  
49. Ο μαζικός αριθμός στοιχείου Χ είναι 39. Αν δίνεται ότι ο αριθμός των νετρονίων στον πυρήνα του είναι μεγαλύτερος κατά ένα από τον αριθμό των πρωτονίων, να βρείτε τον ατομικό αριθμό του στοιχείου.  
50. Το ρουβίδιο (Rb) έχει ατομικό αριθμό 37. Να βρείτε τον μαζικό αριθμό εκείνου του ισοτόπου του ρουβιδίου, στον πυρήνα του οποίου περιέχονται 9 νετρόνια περισσότερα από τα πρωτόνια. 5  
51. Ο παρακάτω πίνακας δίνει τους αριθμούς ηλεκτρονίων, πρωτονίων και νετρονίων σε άτομα ή ιόντα ενός αριθμού στοιχείων. Να απαντήσετε στα:
α. Ποια από τα παρακάτω είναι ουδέτερα;
β. Ποια είναι φορτισμένα θετικά;
γ. Ποια είναι φορτισμένα αρνητικά;
Άτομο ή ιόν A B Γ Δ Ε Ζ
Αριθμός e 5 10 28 36 5 9
Αριθμός ρ 5 7 30 35 5 9
Αριθμός n 5 7 36 46 6 10
 
52. Να συμπληρώσετε τον παρακάτω πίνακα:  
Στοιχείο Σύμβολο Ζ Α e- p n
Κάλιο   19 19      
Ιώδιο     127 53    
Υδράργυρος   80       122
Βισμούθιο     209   83  
Ιόν ασβεστίου     40 18    
Ιόν χλωρίου     37 18    
Νέο   10 20      
 
*53. Χρησιμοποιώντας τον πίνακα 1.4 για τη μάζα του πρωτονίου και δεχόμενοι ότι η διάμετρος του είναι 1 . 10-15 m, να υπολογίσετε την πυκνότητα ενός πρωτονίου σε g/cm3. 3,2*1015 g/cm3
54. Το δευτέριο και το τρίτιο είναι τα ονόματα που δόθηκαν στα ισότοπα του υδρογόνου που έχουν αντιστοίχως ένα και δύο νετρόνια στον πυρήνα τους.
α. Να γράψετε το πλήρες χημικό σύμβολο για το δευτέριο και το τρίτιο. 		 
ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ: ΑΣΚΗΣΕΙΣ
β. Να περιγράψετε τις ομοιότητες και τις διαφορές μεταξύ ενός ατόμου δευτερίου και ενός ατόμου τριτίου.  

Καταστάσεις της Ύλης
Ιδιότητες της Ύλης
Φυσικά και Χημικά Φαινόμενα 		 
55. Να αναφέρετε ένα φυσικό και ένα χημικό φαινόμενο που παρατηρήσατε κατά τη διαδρομή σας από το σπίτι στο σχολείο και να εξηγήσετε γιατί το φαινόμενο αυτό είναι φυσικό ή χημικό.  
56. Κατά την πραγματοποίηση ορισμένων χημικών φαινομένων ελαττώνεται η εσωτερική ενέργεια του συστήματος στο οποίο εκδηλώνεται αυτό, με αποτέλεσμα να ελευθερώνεται ενέργεια. Να περιγράψετε δύο περιπτώσεις τέτοιων φαινομένων κατά τις οποίες γίνεται εκμετάλλευση της ενέργειας αυτής.  
57. Να δώσετε από μία φυσική ιδιότητα, π.χ. φυσική κατάσταση, σημείο τήξης, πυκνότητα, ηλεκτρική αγωγιμότητα, για κάθε μία από τις παρακάτω ουσίες: α. νερό, β. ζάχαρη, γ. υδράργυρος, δ. χαλκός, ε. οξυγόνο, στ. χλωριούχο νάτριο, ζ. Χρυσός.  
58. Τι μεταβάλλεται κατά την πραγματοποίηση κάθε χημικού φαινομένου;
α................
β................
γ................ 		 
59. Να χαρακτηρίσετε τα παρακάτω φαινόμενα ως φυσικά ή χημικά:
α. η καύση του άνθρακα
β. το σάπισμα ενός μήλου
γ. το στέγνωμα της μπογιάς λόγω εξάτμισης του διαλύτη
δ. η εξαέρωση του νερού
ε. η αντίδραση μεταξύ του Εικόνα προς σχηματισμό CO2. 		 
60. Ποιο από τα παρακάτω φαινόμενα είναι χημικό;
α. η διάλυση του αλατιού στο νερό
β. η εξάτμιση του οινοπνεύματος
γ. η εξάχνωση του ιωδίου
δ. το ξίνισμα στο γάλα. 		 
61. Κατά την πραγματοποίηση κάθε φυσικού φαινομένου μεταβάλλεται
α. η σύσταση των σωμάτων που συμμετέχουν σ' αυτό
β. η συνολική μάζα του συστήματος
γ. μία τουλάχιστον από τις μορφές ενέργειας του συστήματος
δ. οι ιδιότητες των σωμάτων που μετέχουν σ' αυτό. 		 
62. Να βρείτε τη σωστή απάντηση:
Όταν το οινόπνευμα (C2H5OH) εξατμίζεται,
α. δημιουργούνται νέα μόρια
β. διασπώνται τα άτομα του οξυγόνου
γ. τα μόρια παραμένουν αμετάβλητα
δ. τα μόρια κινούνται λιγότερο από πριν
ε. το μόριο διασπάται στα συστατικά του. 		 
63. Να βρείτε τη σωστή απάντηση:
Τα μόρια του νερού κινούνται πιο γρήγορα:
α. στη στερεά κατάσταση (πάγος)
β. στην αέρια κατάσταση (υδρατμοί)
γ. στην υγρή κατάσταση
δ. το ίδιο σ' όλες τις καταστάσεις. 		 
64. Να μετατρέψετε τις πιο κάτω θερμοκρασίες σε Κ.
α. 113°C η κανονική θερμοκρασία του σώματος του ανθρώπου
β. 37°C το σημείο τήξης του θείου
γ. 357°C το σημείο βρασμού του υδραργύρου
  
65. Να μετατρέψετε τις πιο κάτω θερμοκρασίες σε βαθμούς Κελσίου:
α. 77Κ, το σημείο βρασμού του υγρού αζώτου
β. 4,2Κ, το σημείο βρασμού του υγρού ηλίου
γ. 601 Κ. το σημείο τήξης του μολύβδου
  
66. Στην πορεία της προσπάθειας για το χαρακτηρισμό μιας ουσίας, ένας χημικός κάνει τις ακόλουθες παρατηρήσεις:
  • Η ουσία είναι ένα αργυρόλευκο γυαλιστερό μέταλλο.
  • Τήκεται στους 649 °Cκαι βράζει στους 1105°C
  • Η πυκνότητά της στους 20 °Cείναι 1,738 g/cm3.
  • Η ουσία καίγεται στον αέρα παράγοντας ένα έντονο άσπρο φως.
  • Αντιδρά με το χλώριο δίνοντας ένα εύθραυστο άσπρο στερεό.
  • Η ουσία μπορεί να διαμερισθεί σε πολύ λεπτά φύλλα.  
  • Είναι καλός αγωγός του ηλεκτρισμού.
  • Ποια από τα πιο πάνω χαρακτηριστικά είναι φυσικές και ποια χημικές ιδιότητες;
 
67. Να διαβάσετε την ακόλουθη περιγραφή του στοιχείου βρωμίου (Br2 και δείξτε ποιες είναι φυσικές και ποιες χημικές ιδιότητες.
  • Το βρώμιο είναι ένα καστανέρυθρο υγρό.
  • Βράζει στους 58,9 °C και πήζει στους - 7,2°C.
  • Η πυκνότητα του υγρού στους 20oC είναι 3,12 g/mL.
  • Το υγρό βρώμιο εύκολα διαβρώνει τα μέταλλα.
  • Αντιδρά ταχύτατα με το αργίλιο δίνοντας βρωμιούχο αργίλιο.
 
68. Να συμπληρώσετε σωστά την τελευταία στήλη του πίνακα.  
ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ: ΑΣΚΗΣΕΙΣ
 
ΟΥΣΙΑ σ. τ. / ºC σ. β. / ºC Φυσική κατάσταση στους 25 ºC
Ασβέστιο 850 1487  
Πυρίτιο 1410 2970  
Ψευδάργυρος 420 907  
Νερό 0 100  
Βενζόλιο 5,5 80,1  
Οξικό οξύ 16,6 118  
Βρώμιο -7,2 58,9  
 

Ταξινόμηση της Ύλης
Διαλύματα - Διαλυτότητα 		 
69. Να διαλέξετε τη σωστή απάντηση:
Το αλατόνερο είναι μίγμα, διότι
α. έχει μάζα ίση με το άθροισμα των μαζών των συστατικών του
β. μπορεί να διαχωριστεί στα συστατικά του με εξάτμιση του νερού
γ. έχει πυκνότητα μεγαλύτερη του νερού
δ. βρίσκεται σε υγρή φυσική κατάσταση, όπως το νερό. 		 
70. Σε ποιες από τις παρακάτω περιπτώσεις δε θα σχηματισθεί μίγμα;
α. κατά την προσθήκη ζάχαρης στο νερό
β. κατά την προσθήκη νερού σε λάδι
γ. κατά την ανάμειξη ζεστού με κρύο νερό
δ. κατά το επιφανειακό σκούριασμα του σιδήρου
ε. κατά τη νοθεία της βενζίνης με νερό. 		 
71. Ποια από τις παρακάτω ιδιότητες που αναφέρονται στα ομογενή μίγματα δεν ισχύει:
α. Έχουν μεταβλητή πυκνότητα, που εξαρτάται από την αναλογία με την οποία αναμίχτηκαν τα συστατικά τους.
β. Έχουν ίδια πυκνότητα σε όλα τα σημεία της μάζας τους.
γ. Η πυκνότητά τους ισούται με το άθροισμα των πυκνοτήτων των συστατικών τους. 		 
72. Να γράψετε ποιες από τις παρακάτω ιδιότητες αναφέρονται στα μίγματα και ποιες στις χημικές ενώσεις:
α. Έχουν καθορισμένη σύσταση.
β. Διατηρούν τις ιδιότητες των συστατικών τους.
γ. Μπορεί να αποτελούνται από πολλές φάσεις.
δ. Μπορούν να διαχωριστούν σε απλούστερα σώματα με φυσικές μεθόδους. 		 
73. Να αναπτύξετε τρεις τουλάχιστον διαφορές μεταξύ μιγμάτων και χημικών ενώσεων.  
74. Να συμπληρώσετε τις παρακάτω προτάσεις:
α. Καθαρή ουσία είναι ..............
β. Μίγμα είναι ..............
γ. Ομογενές μίγμα είναι ..............
δ. Ετερογενές μίγμα είναι ..............
ε. Στοιχείο είναι ..............
στ. Χημική ένωση είναι 		 
75. Να κατατάξετε τα παρακάτω υλικά σα στοιχεία, χημικές ενώσεις και μίγματα:
α. νερό,    β. σίδηρος,    γ. μπίρα,    δ. ζάχαρη,    ε. κρασί,
στ. ατσάλι,    ζ. θείο,    η. γάλα,    θ. αέρας,    ι. θειικό οξύ. 		 
76. Με τον όρο καθαρή ουσία, εννοούμε:
α. ένα χημικό στοιχείο,
β. μία χημική ένωση,
γ. κάθε ομογενές κομμάτι ύλης που έχει μία καθορισμένη, σταθερή σύσταση και ένα χαρακτηριστικό και αποκλειστικό σύνολο χημικών και φυσικών ιδιοτήτων,
δ. κάθε οργανική ένωση.
Να διαλέξετε τη σωστή απάντηση. 		 
77. Ο ατμοσφαιρικός αέρας είναι:
α. ένα μίγμα
β. ένα ομογενές μίγμα
γ. ένα διάλυμα
δ. ένα διάλυμα οξυγόνου σε άζωτο
ε. όλα τα παραπάνω
Να διαλέξετε τη σωστή απάντηση. 		 
78. Να συμπληρώσετε τις παρακάτω προτάσεις:
α. Διαλυτότητα μιας ουσίας ονομάζεται...............
β. Η διαλυτότητα μιας ουσίας εξαρτάται από:
I. τη............... του...............
II. τη...............
III. την...............
IV. Ένα διάλυμα λέγεται ακόρεστο...............
V. Ένα διάλυμα λέγεται κορεσμένο............... 		 
79. Να συμπληρώσετε τις πιο κάτω προτάσεις:
α. Διάλυμα ζάχαρης 10% w/w σημαίνει ότι..................
β. Διάλυμα ιωδιούχου καλίου 4% w/v σημαίνει ότι..................
γ. Κρασί 11ο (βαθμών) σημαίνει ότι..................
δ. Ο αέρας περιέχει 20% κατ' όγκο (ν/ν) οξυγόνο σημαίνει ότι.................. 		 
ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ: ΑΣΚΗΣΕΙΣ
80. Διαθέτουμε κορεσμένο διάλυμα CO2 (διοξείδιο του άνθρακα) θερμοκρασίας 2°C. Αν θερμάνουμε το διάλυμα αυτό στους 12°C να εξετάσετε:
α. αν θα μεταβληθεί η περιεκτικότητα του διαλύματος και με ποιο τρόπο,
β. αν το διάλυμα των 12 °C θα είναι κορεσμένο ή ακόρεστο. 		 
81. Να διαλέξετε ποια από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή: Η διαλυτότητα του AgCl στο νερό είναι ένα μέγεθος που εκφράζει
α. την ελάχιστη ποσότητα του νερού που μπορεί να διαλύσει ορισμένη ποσότητα AgCl
β. τη μάζα σε g του AgCl που περιέχονται σε 100 mL διαλύματος
γ. την ελάχιστη ποσότητα AgCl που μπορεί να διαλυθεί σε ορισμένη ποσότητα νερού
δ. τη μέγιστη ποσότητα του AgCl που μπορεί να διαλυθεί σε ορισμένη ποσότητα νερού. 		 
82. Σε 180 g διαλύματος υδροξειδίου του νατρίου περιέχονται 9 g καθαρού υδροξειδίου του νατρίου. Να βρείτε την % w/w περιεκτικότητα του διαλύματος. 5 5% w/w
83. Σε 400 mL διαλύματος υδροχλωρίου (υδροχλωρικό οξύ) περιέχονται δια- λυμένα 12 g υδροχλωρίου. Να βρείτε την % w/v περιεκτικότητα του δια- λύματος. 3% w/v5
84. Πόσα g καθαρού θειικού οξέος περιέχονται σε 200 g διαλύματος θειικού οξέος περιεκτικότητας 4% w/w; 8g
85. Πόσα g καθαρού νιτρικού οξέος περιέχονται σε 400 mL διαλύματος νιτρικού οξέος περιεκτικότητας 6% w/v; 24 g
*86. Δίνεται κορεσμένο διάλυμα ουσίας Χ στους 40 °Cπου έχει μάζα 140 g. Το διάλυμα αυτό ψύχεται στους 30 °C. Από το διάλυμα αυτό θα αποβληθούν :
α. 15 g ουσίας
β. 5 g ουσίας
γ. καθόλου ουσία
δ. όλη η περιεχόμενη ποσότητα.
Τι συμπεραίνετε για τη φύση της διαλυμένης ουσίας; Να δώσετε εξηγήσεις με τη βοήθεια της παρακάτω γραφικής παράστασης. Εικόνα		  
εικόνα

Δραστηριότητα

To ppm και η «κοινή λογική»

Οι συγκεντρώσεις των ρυπαντών στην ορολογία των περιβαλλοντολόγων εκφράζονται συνήθως σε «μέρη στο εκατομμύριο», parts per million, ppm. Έτσι, η συγκέντρωση 1 ppm φανερώνει την παρουσία 1 «μέρους» του ρυπαντή σε 1.000.000 «μέρη» του μέσου. Τα μέρη μπορεί να είναι μέρη βάρους π.χ. g ή μέρη όγκου. Έτσι, π.χ. αναφέρεται ότι 0,2 ppm SO2 στον αέρα αυξάνει τη θνησιμότητα των ανθρώπων, 1 ppm φαινόλης στο νερό το καθιστά τοξικό σε κάποια είδη ψαριών κλπ.
Καλό θα είναι να έχει κανείς κάποιες αναλογίες στο μυαλό του για το ppm και τις αναλογίες αυτές μπορεί να τις έχει, αν το μεταφέρει σε άλλα πιο καθημερινά μεγέθη.
Στον παρακάτω πίνακα σας ζητείται να βρείτε με τι αντιστοιχεί το ppm σε:
Χρόνος: 1 second σε …… ημέρες
Χρήμα: 1 δραχμή σε …… δραχμές
Απόσταση: 1 cm σε …… μέτρα
Τροφή: 1 κουταλιά αλάτι (6 g) σε …… Kg σαλάτα
Αγώνες: 1 ελεύθερη βολή στο basket σε …… αγώνες (μέσος όρος 150 πόντοι)
Επιφάνεια: l m2 σε …… στρέμματα
Όγκος: 1 λίτρο πετρέλαιο σε …… βαρέλια πετρέλαιο
Αν πολλαπλασιάσετε τα αποτελέσματά σας επί χίλια τότε θα έχετε και την εικόνα του μέρους στο δισεκατομμύριο, ppb.

 
ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ
Aπαντήσεις στις ασκήσεις πολλαπλής επιλογής και σωστού λάθους
23. 1000
24. δ
27. (α-4), (β-3), (γ-1), (δ-6), (ε- 5), (στ-2)
28. β
29. γ
30. α: Λ, β:Σ, γ:Λ, δ:Λ, ε:Σ
31. δ
38. όχι
40. β
41. (1-β), (2-α), (3-γ), (4-α), (5-δ), (6-ε), (7-β)
42. α:Λ, β:Λ, γ:Σ, δ:Λ
43. β
44. δ
45. δ
46. α
47. Αl: 13,14,13
Ν: 7,7,7
U: 92, 143, 92
Fe: 26,30,26
Pb: 82,125,82
48. Al3+: 13, 14, 10
Κ+: 19, 20, 18
Cl-: 17, 18, 18
S2-: 16, 16, 18
49. 19
50. 83
51. ουδέτερα: Α, Ε, Ζ
θετικά: Γ
αρνητικά: Β, Δ
54. Δευτέριο: 2 1Η
Τρίτιο: 3 1Η
 59. Χημικά: α, β, ε
Φυσικά: γ, δ
60. δ
61. γ
62. γ
63. β
64. α: 386Κ, β: 310Κ, γ: 630Κ
65. α: -196°C, β: -268,8°C, γ: 328°C
66. κατά σειρά: Φ, Φ, Φ, Χ, Χ, Φ, Φ
67.κατά σειρά: Φ, Φ, Φ, Χ, Χ
68. Τα τρία πρώτα στερεά και τα τέσσερα επόμενα είναι υγρά
69. β
70. γ
71. γ
72. σε χημική ένωση: α σε μίγμα: β, γ, δ
75. στοιχεία: β, ζ
χημική ένωση: α, δ, ι
μίγμα: γ, ε, στ, η, θ
76. γ
77. ε
81. δ
86. β, στερεό
Eικόνα