Χημεία I

Module Details

  1. Κατανόηση της σημασίας των αλληλεπιδράσεων σε ατομικό και μοριακό επίπεδο για τον καθορισμό των φυσικών και χημικών ιδιοτήτων των υλικών. 

  2. Κατανόηση της δομής του ατόμου και της εξέλιξης των θεωρητικών προσεγγίσεων που οδήγησαν στη διαμόρφωση της σύγχρονης ατομικής θεωρίας.

  3. Κατανόηση των φαινομένων χημικού δεσμού στα μόρια και του τρόπου με τον οποίο η κατανομή των ηλεκτρονίων στα άτομα επηρεάζει τη γεωμετρία και τις ιδιότητες των μορίων, καθώς και τις μακροσκοπικές ιδιότητες των υλικών. 

  4. Κατανόηση των μακροσκοπικών ιδιοτήτων των υλικών βάσει των δια-μοριακών δυνάμεων.

  5. Ικανότητα αξιοποίησης της πληροφορίας που παρέχει ο περιοδικός πίνακας των στοιχείων για την πρόβλεψη της ηλεκτρονιακής δομής και των χημικών ιδιοτήτων των στοιχείων. 

Βασικές γνώσεις και δεξιότητες για την κατανόηση φυσικών και χημικών διεργασιών, καθώς και την ικανότητα εκτέλεσης αυτόνομης επιστημονικής εργασίας.

Δεν υπάρχουν προαπαιτούμενα μαθήματα.

- Άτομα, μόρια και ιόντα. Ατομική θεωρία της ύλης. Η δομή του ατόμου: το πυρηνικό πρότυπο. Ισότοπα. Ατομικά βάρη. Περιοδικός πίνακας των στοιχείων. Μέταλλα, αμέταλλα και μεταλλοειδή.

- Μοριακές ενώσεις, ιόντα και ιοντικές ενώσεις. Ονοματολογία ιοντικών ενώσεων. Χημικές αντιδράσεις. Αριθμός οξείδωσης. Αντιδράσεις οξείδωσης – αναγωγής.

- Ηλεκτρονιακή δομή των ατόμων και περιοδικότητα. Ιδιοστροφορμή του ηλεκτρονίου και η αρχή του Pauli. Η αρχή της δόμησης και ο περιοδικός πίνακας των στοιχείων. Γραφή ηλεκτρονιακών δομών με χρήση του περιοδικού πίνακα. Διαγράμματα ατομικών τροχιακών – Κανόνας του Hund. Μαγνητικές ιδιότητες των ατόμων. Περιοδικές ιδιότητες των στοιχείων: ατομική ακτίνα, ενέργεια ιοντισμού, ηλεκτρονική συγγένεια και ηλεκτραρνητικότητα.

- Ιδιότητες των στοιχείων των κύριων ομάδων του περιοδικού πίνακα. Οξεοβασική συμπεριφορά των οξειδίων. Αποκλίσεις από την περιοδικότητα. Ιοντικός και Ομοιοπολικός Δεσμός. Χημικοί δεσμοί. Ιοντικός δεσμός. Ενέργεια δεσμού.

- Ενέργεια πλέγματος και κύκλος Born-Haber. Ηλεκτρονιακές δομές ιόντων. Ιοντικές ακτίνες. Ομοιοπολικοί δεσμοί, συμβολισμός κατά Lewis και ο κανόνας της οκτάδας. Πολωμένοι ομοιοπολικοί δεσμοί, ηλεκτραρνητικότητα και πολικότητα.

- Τύποι Lewis με ηλεκτρόνια-κουκκίδες. Απεντοπισμένοι δεσμοί και συντονισμός. Εξαιρέσεις του κανόνα της οκτάδας. Τυπικά φορτία και τύποι Lewis. Μήκος δεσμού, τάξη δεσμού και ενέργεια δεσμού. Εκτίμηση της ενθαλπίας αντίδρασης.

- Μοριακή γεωμετρία και θεωρία του χημικού δεσμού. Μοριακή γεωμετρία. Το μοντέλο VSEPR. Διπολική ροπή και μοριακή γεωμετρία. Θεωρία δεσμού σθένους. Υβριδικά τροχιακά και περιγραφή δεσμών.

- Θεωρία μοριακών τροχιακών. Ηλεκτρονιακές δομές διατομικών μορίων των στοιχείων της δεύτερης περιόδου. Υβριδικά τροχιακά, μοριακή γεωμετρία και ισχύς δεσμών. Δομές συντονισμού, σχετική σταθερότητά τους και υβρίδια συντονισμού.

- Καταστάσεις της ύλης: Υγρά και στερεά. Τάση ατμών, σημείο ζέσεως και σημείο τήξεως. Θερμότητα μετατροπής φάσεων. Διαγράμματα φάσεων. Ιδιότητες υγρών: τάση ατμών, επιφανειακή τάση και ιξώδες.

- Διαμοριακές δυνάμεις διπόλου-διπόλου, δυνάμεις London και δεσμοί υδρογόνου. Ερμηνεία ιδιοτήτων υγρών. Στερεά κατάσταση. Μοριακά, μεταλλικά, ιοντικά στερεά και στερεά ομοιοπολικού πλέγματος. Φυσικές ιδιότητες και δομή στερεών. Σημείο τήξεως, σκληρότητα και αγωγιμότητα.

- Κρυσταλλικά και άμορφα στερεά. Μονωτές και ημιαγωγοί: Κρυσταλλικά πλέγματα και μοναδιαίες κυψελίδες. Υπολογισμοί που εμπεριέχουν διαστάσεις μοναδιαίων κυψελίδων. Προσδιορισμός κρυσταλλικής δομής με περίθλαση ακτίνων-Χ (XRD).

- Σύμπλοκα ιόντα και ενώσεις σύνταξης. Μεταβατικά στοιχεία. Σχηματισμός και δομή συμπλόκων. Η θεωρία του Werner. Ονοματολογία ενώσεων σύνταξης. Αριθμός σύνταξης και γεωμετρική δομή. Ισομέρεια ενώσεων σύνταξης. Η θεωρία του δεσμού σθένους στα σύμπλοκα.

- Η θεωρία του κρυσταλλικού πεδίου. Επίδραση οκταεδρικού πεδίου στα d τροχιακά. Σύμπλοκα υψηλού και χαμηλού spin. Τετραεδρικά και επίπεδα τετραγωνικά σύμπλοκα. Φάσματα συμπλόκων των μεταβατικών μετάλλων.

Διδασκαλία με τη χρήση διαφανειών μέσω Η/Υ και προβολέα, καθώς και αξιοποίηση διαδικτυακών πηγών για την προβολή εκπαιδευτικών βίντεο, κ.λ.

Teaching Organization

Δραστηριότητα

Φόρτος Εργασίας Εξαμήνου
Διαλέξεις 

52
Μελέτη & ανάλυση βιβλιογραφίας

75
Εξετάσεις

3
Σύνολο Μαθήματος

130

Γλώσσα αξιολόγησης είναι η Ελληνική.

Η αξιολόγηση περιλαμβάνει:

-Τελική γραπτή εξέταση

Τα κριτήρια αξιολόγησης αναφέρονται ρητά στο φύλλο μαθήματος στον Οδηγό Σπουδών.

  • Χημεία-Δομή και Ιδιότητες (1η Ελληνική Έκδοση), Nivaldo J. Tro, Broken Hill Publishers Ltd, 2021.

  • Σύγχρονη Γενική Χημεία (10η Διεθνής Έκδοση, 1η Ελληνική), D. Ebbing, S. Gammon, ΤΡΑΥΛΟΣ & ΣΙΑ ΟΕ., 2014.

  • Αρχές της Χημείας, P.W. Atkins (7η Aμερικανική Έκδοση, 1η Ελληνική), L. Jones, L. Laverman, Utopia, 2018.