Speaker A
Dobry wieczór. Witajcie serdecznie, moi drodzy, na 10. spotkaniu z chemii w tym roku. Przepraszam za dzisiejsze opóźnienie, ale że tak z przyczyn niezależnych to miało miejsce. Jeśli chodzi o temat dzisiejszych zajęć, to zajmiemy się obliczeniami molowymi, a w zasadzie ich podstawami, przede wszystkim definicją mola, definicją masy molowej i tym, co może być pomocne w obliczeniach stechiometrycznych, czyli przede wszystkim gęstością. Poruszę jeszcze kwestię objętości molowej gazów w warunkach standardowych, czyli prawem Avogadra, innych warunkach również, czyli prawem Avogadra oraz równaniem Clapeyrona jako takim. I teraz mała uwaga techniczna: będę podczas zajęć próbować z wami się łączyć. Jeżeli ktoś chciałby porozmawiać ze mną, że tak to ujmę, na antenie, to proszę po prostu o zaakceptowanie tego zaproszenia i zgłoszenie się wcześniej. Jeżeli ktoś na przykład chce porozmawiać w sensie zadać pytanie i tak dalej, to ja się połączę z nim i postaram się porozmawiać. Nie wiem, jak to zadziała, bo mogą być jakieś problemy. Preferowane jest używanie wcześniej Google Hangout jako aplikacji, wtedy mam nadzieję, że wszystko przejdzie bez przeszkód. Postaram się to udoskonalić w ciągu najbliższych lekcji, tak żeby ewentualnie nagrać wam jakiś tutorial, jeżeli mielibyście problemy z tym, aby sobie ze mną porozmawiać. Okej, jeżeli macie jakieś do mnie pytania, to tak jak zawsze zadawajcie za pośrednictwem opcji pytania i odpowiedzi. Tymczasem przejdźmy do bieżącego tematu teraz. Tak, moi drodzy, mol, cierpliwości w chemii, jest sens istnienia tego czegoś, mianowicie macie jakąkolwiek reakcję chemiczną, choćby weźmy sobie powstawanie wody albo amoniaku, w sumie dosyć popularny. Mamy azot z wodorem, dają nam amoniak. Teraz bilans tej reakcji wygląda następująco: tu dajmy dwójkę. Trę w Teak teorią molekularną chemii, czyli tego, że cząsteczki się ze sobą zderzają i wtedy reagują, mamy po prostu reakcję jednej dwuatomowej cząsteczki azotu oraz trzech dwuatomowych cząsteczek wodoru. Nie zachowuje wielkości atomów, bo nie o to tutaj chodzi. W każdym razie potem powstają nam trzy cząsteczki amoniaku. Przepraszam, dwie cząsteczki amoniaku, z czego każda zawiera jeden azot i trzy wodory. O co mi tutaj chodzi? Jak macie taką reakcję, może niekoniecznie w fazie gazowej, tak jak tutaj, czy tylko na przykład w fazie stałej albo ciekłej, to tam nie reagują ze sobą masy, że na przykład gram czegoś z dwoma gramami czegoś innego, tylko reagują ze sobą atomy, cząsteczki i jony, czyli molekuły. Teraz, żeby rzetelnie podejść do analizy takiej reakcji, analizy stechiometrycznej albo jakiejkolwiek innej, to musielibyśmy te molekuły po prostu policzyć. No a to jest bez sensu. No bo jak? A nawet jeśli dałoby się to, tym bardziej jest to bez sensu, ponieważ jest to coś bardzo małego. Więc generalnie jakakolwiek próba obliczenia ilości takiej bezpośrednia mija się z celem. Po to powstało po pierwsze pojęcie mola, czyli takiej jednostki liczebności materii, która wynosi 6,02 razy 10 do 23 potęgi. To jest tak bardzo duża liczba, zwana stałą Avogadra. Cokolwiek może to być: mol cząsteczek, mol atomów, równie dobrze mol samochodów, nieważne jest to, ilość czegoś. I bezpośrednio z tym powiązana jest masa molowa, czyli masa jednego mola danej substancji, atomów, i odczytać ją z układu okresowego. Masę molową każdego pierwiastka wygląda to mniej więcej tak, że mamy sobie, weźmy na przykład tytan, prawda? On ma tutaj taki parametr, to jest liczba atomowa, która interesuje, interesuje masa atomowa, masy wyrażone w tak zwanych unitach albo średnia masa jednego mola. Dlaczego mówię średnia? Dlatego, że założeniem jest określony skład izotopowy, który jest właściwy dla danego pierwiastka, prawda? Bo wiecie, o co chodzi, że tam jest tak, że każdy pierwiastek składa się z ilości różnych izotopów i każdy jakoś tam ileś procent ma. No i średnia ważona po ich masie to jest ta właśnie masa atomowa i równie dobrze to jest masa jednego mola w gramach. W naszej polskiej praktyce przyjmuje się przybliżanie tego do całości, poza chlorem, który sobie zapamiętajcie ma 35,5. Resztę przybliża do całości, czyli bor 11, węgiel 12, fosfor 31 i tak dalej. Jeżeli spotkacie się z jakimiś anglosaskimi podręcznikami, choćby takimi przygotowującymi choćby do matury IB na przykład z chemii, to tam będzie przybliżanie do trzech cyfr znaczących, czyli beryl to będzie 9,01, następnie już cynk to będzie 65,38, czyli cztery cyfry obok siebie, ewentualnie zerem w środku, ale nie na zewnątrz, prawda? A już te trzycyfrowe to będzie tak: tutaj tylko 201, prawda, tu będzie 197 i tak dalej, trzy cyfry znaczące. Ale my przybliżamy do całości, chyba że chlor 35,5, chyba że jest inaczej podane w zadaniu, to wtedy przyjmujecie tę wartość z zadania. Przejdźmy dalej, jakieś zadania praktyczne sobie zrobimy, żeby to utrwaliło się, prawda? Zaczniemy sobie od obliczania mas molowych poszczególnych cząsteczek, dla przykładu Cl2, HCl i oczywiście masę molową wyrażamy w gramach. Jeżeli o tym wspomniałem, przypominam NaCl, weźmy sobie jeszcze H2SO4, HNO3 i KMnO4. Jak obliczać masę molową tych substancji? Wygląda to tak, że bierzecie wszystkie składniki, mnożycie przez ilość i dodajecie do siebie, czyli mamy chlor, każdy chlor waży 35 i p, przepraszam, 35,5 i to mnożymy razy 2, co daje nam 71. Jednostką jest gram na mol albo słownie 71 g waży 1 mol, jakkolwiek byście tego nie zapisali. Liczy się to, liczy się poprawność, prawda, żeby było to jakby dobrze obliczone i zadeklarowane, że to nie 71, 71 g. HCl, wodór z kolei jest, prawda, ma gram masy molowej, chlor ma 35,5. Co nam daje 30,6 i 5. Jednostka jest taka sama, pozwolę sobie jej nie pisać, żeby zaoszczędzić trochę czasu. W przypadku NaBiery kry ma, przepraszam za, ale generalnie dążcie do tego, aby z układu okresowego robić możliwie wszystko, bowiem jak się z tym układem okresowym zaznajomicie, będzie on wam, że tak powiem, bardzo przyjazny, prawda? Wszystko będzie się znajdować bardzo szybko, to wtedy łatwo wam będzie uczyć się chemii, ponieważ nauka chemii bez układu okresowego nie ma sensu, nauka układu okresowego jeszcze bardziej nie ma, nauka układu okresowego na pamięć jeszcze bardziej nie ma sensu. A dowiaduję się coraz częściej, że nie tylko w niektórych szkołach średnich, ale również wyższych jest oczekiwane to od uczniów, co jak uprzedzam, jest bez sensu po prostu. Weźcie ten układ, róbcie z niego zadania i tyle, bez niczego szczególnego, a zobaczycie, że w pewnym momencie będziecie go znać na pamięć, ale nie dlatego, że ktoś wam kazał to zrobić, tylko dlatego, że świetnie po nim się poruszacie i zapamiętujecie coraz więcej. Sód ma 23, chlor ma 35,5, co daje nam razem... Pozwolicie, że sobie kalkulator prosty wyciągnę, bo u mnie z liczeniem na pamięć to więc wolę nie ryzykować. 35,5 plus 23 da 58,5 i tak dalej. Jeszcze pro forma policzę resztę i zaraz wam pokażę, po co się nam to może przydać. Tak, już postaram się na jakichś określonych reakcjach bądź też wzorach chemicznych to robić. Weźmy sobie na przykład tutaj H2SO4. No to co? Wodór ma 2 razy 1, czyli dwa, za wodory, za siarkę jest 32, a za tlen 4 razy 16. No i masa molowa, która wyniesie nam tak 34, 64, 98 g na mol. HNO3, 1 D azot, który ma 14, dodać tlen, który będzie miał 3 razy 16, razem nam to daje 15, a tutaj będzie 8, 15, 58, czyli 63 w sumie gram na mol i tak dalej. Na końcu manganian 7 potasu, czyli tak: za potas mamy 39, za mangan mielibyśmy 55, a za tlen 4 razy 16, czyli 64. No i tutaj w sumie będzie nam to wyglądało tak. Już liczę: 39 plus 55 plus 64, 158 g na mol. Jeszcze pro forma napiszę jednostkę na końcu. O co chodzi, po co wam to jest potrzebne? Tak naprawdę możecie dzięki temu wiedzieć, ile czegoś nie ma sensu, ale na przykład wezmę sobie chlorek sodu i zważę go, że jest załóżmy tam 100 g, prawda? No i jest jakaś reakcja, w której on bierze udział, to wtedy ja po tych 100 g mogę dojść, ile tam jest moli, czyli ile jest atomów i cząsteczek tak naprawdę, bo one ze sobą reagują, nie reagują masy, tylko reagują molekuły i te molekuły nam wpływają na przebieg reakcji. Po tym możemy dojść, jaki stosunek w danej reakcji stechiometrycznej jest istotny, na przykład masowy, ile gram czego na ile gram czego jest potrzebne, tak, ewentualnie co jest w nadmiarze, co jest tak zwanym stosunkiem niestechiometrycznym i tak dalej. Tak samo możemy na podstawie wyników doświadczenia dojść d...