Γενική και Ανόργανη Χημεία

Περιεχόμενο Μαθήματος

(α) Διαλέξεις

ΜΟΡΦΕΣ ΤΗΣ ΥΛΗΣ: Αέρια, υγρά και στερεά σώματα. Νόμοι των αερίων. Κρυσταλλικά και άμορφα στερεά. Καθαρά σώματα και μίγματα. Ομοιογενή συστήματα:  Διαλύματα. Κολλοειδή συστήματα.  Ετερογενή συστήματα.

ΔΟΜΗ ΤΗΣ ΥΛΗΣ: Άτομα και μόρια. – Ατομικός και μαζικός αριθμός. Μάζα των ατόμων και των μορίων.  Χημικοί Τύποι: Μοριακός, συντακτικός, ηλεκτρονιακός και στερεοχημικός τύπος. – Ηλεκτρονιακή δομή των ατόμων. – Άτομο με ένα ηλεκτρόνιο: Το άτομο του Bohr. – Άτομα με περισσότερα ηλεκτρόνια: απεικόνιση της ηλεκτρονιακής δομής

ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ ΤΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ. Μέταλλα και αμέταλλα στοιχεία.  Μέταλλα μετάπτωσης. – Ιδιότητες των ατόμων: Ηλεκτραρνητικότητα, Ενέργεια ιοντισμού και ηλεκτρονιοσυγγένεια. – Ηλεκτρονιακή δομή των μορίων.

Ο ΧΗΜΙΚΟΣ ΔΕΣΜΟΣ: Είδη χημικών δεσμών. Ομοιοπολικός δεσμός (Μοντέλο Lewis για τον ομοιοπολικό δεσμό, ενέργεια δεσμού, μήκος δεσμού, διπολική ροπή, πολικά μόρια). Ιοντικός δεσμός. – Διαμοριακές αλληλεπιδράσεις. Δεσμός υδρογόνου. – Είδη δεσμών στα κρυσταλλικά στερεά (Ιοντικά και μοριακά στερεά, Μέταλλα, ημιαγωγοί). Ειδικές κατηγορίες μορίων: Το οξυγόνο. Το νερό. Πυριτικά και αργιλοπυριτικά άλατα.

ΜΕΤΑΛΛΑ ΜΕΤΑΠΤΩΣΗΣ: Ιδιότητες επιλεγμένων μετάλλων μετάπτωσης (σίδηρος, χαλκός, τιτάνιο, κάδμιο, ψευδάργυρος, άργυρος, χρυσός, υδράργυρος). Φυσικές και χημικές ιδιότητες. Σύμπλοκα ιόντα των μετάλλων μετάπτωσης.

ΧΗΜΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ: Χημ. Αντιδράσεις. Θερμοχημεία. Ενθαλπία αντιδράσεων και μέτρησή της. Θερμιδομετρία.

ΙΟΝΤΙΚΕΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΕΣ ΣΕ ΥΔΑΤΙΚΑ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ : Χημική ισορροπία. Νόμος χημικής ισορροπίας. Αρχή του Le Chatelier. Ηλεκτρολύτες. Οξέα και βάσεις. Διάσταση των οξέων και βάσεων σε υδατικό περιβάλλον-Ορισμός  του pH. Οξέα και βάσεις κατά Bronsted-Lowry. Συζυγή ζεύγη οξέων-βάσεων. Ορισμός του pK_a και pK_b. Άλατα. Υδρόλυση των αλάτων. Ρυθμιστικά διαλύματα. Διαλυτότητα των αλάτων. Γινόμενο διαλυτότητας.

ΣΥΜΠΛΟΚΑ. Σταθερότητα συμπλόκων ιόντων. Χηλικά σύμπλοκα. Πρόβλεψη της σταθερότητας από τη θεωρία σκληρών οξέων και βάσεων (Pearson).

ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ : Αριθμός οξείδωσης στοιχείων. Μεταβολές του αριθμού οξείδωσης. Ημιαντιδράσεις οξείδωσης και αναγωγής. Αντιδράσεις οξειδοαναγωγής. Ηλεκτρόλυση. Η εξίσωση του Nernst. Δυναμικά ηλεκτροδίων, πρότυπα δυναμικά αναγωγής. Οξειδωτική ή αναγωγική ισχύς μορίων και ιόντων με βάση το δυναμικό αναγωγής.

(β) Εργαστηριακές Ασκήσεις

Το εργαστηριακό μέρος του μαθήματος θα περιλαμβάνει ασκήσεις σχετικά με τη δομή των στερεών, την παρασκευή, αραίωση και ανάμειξη διαλυμάτων, τον οξεοβασικό χαρακτήρα των χημικών ενώσεων, την τιτλοδότηση ασθενών οξέων από βάσεις (και αντιστρόφως), τις οξειδοαναγωγικές ιδιότητες μορίων και ιόντων, τη δημιουργία συμπλόκων ιόντων και τη χρήση της σε στοιχειομετρικές εφαρμογές και το γινόμενο διαλυτότητας αλάτων.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Αποτελεί το βασικό εισαγωγικό μάθημα στις έννοιες που αφορούν τη δομή και τη χημική συμπεριφορά των προς συντήρηση υλικών, αλλά και των υλικών που καλείται να χρησιμοποιήσει ο συντηρητής ως τμήμα μιας μεθοδολογίας. 

Η ύλη του μαθήματος εστιάζει στα ανόργανα μόρια, τη συγκρότησή τους από άτομα, περιγράφοντας όλες τις παραμέτρους που ερμηνεύουν τις φυσικές και χημικές ιδιότητές τους και τη σταθερότητά τους στο χρόνο. Η κατανόηση των παραπάνω από τους φοιτητές αποτελεί κύριο στόχο τους μαθήματος.

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος οι φοιτητές / τριες θα είναι σε θέση να:

• Γνωρίζουν τις βασικές έννοιες που διέπουν τη δομή της ύλης σε ατομικό επίπεδο και μοριακό επίπεδο
• Εκτιμούν ορθά τις διαφορές μεταξύ ισοτόπων του ίδιου στοιχείου
• Αξιολογούν σωστά τις διαφορές μεταξύ των μορίων χημικών ενώσεων και των ιόντων
• Γράφουν χημικούς τύπους με δεδομένη την κατά IUPAC ονομασία οξειδίων, οξέων, βάσεων, αλάτων και συμπλόκων ιόντων, και αντιστόφως.
• Γράφουν χημικές αντιδράσεις εξουδετέρωσης και οξειδοαναγωγής
• Εκτιμούν την οξεοβασική συμπεριφορά χημικών ενώσεων και ιόντων από αριθμητικά δεδομένα (πίνακες, κλπ.)
• Προβλέπουν την οξειδωτική ή αναγωγική δράση των χημικών ενώσεων ή ιόντων
• Προβλέπουν σε ποιοτικό επίπεδο, αλλά και τις ποσοτικές τάσεις της οξεοβασικής και οξειδοαναγωγικής συμπεριφοράς με δεδομένες τις θέσεις των στοιχείων στον Περιοδικό Πίνακα
• Εκτιμούν και σε συγκεκριμένες περιπτώσεις, να προβλέπουν τις βασικές χημικές ιδιότητες των στοιχείων και συγκεκριμένων ανοργάνων χημικών ενώσεων.
• Εκτιμούν τις ιδιαιτερότητες των μιγμάτων και τις διαφορές τους από τα καθαρά σώματα
• Υπολογίζουν συγκεντρώσεις διαλυμάτων και ποσότητες των σωμάτων που συμμετέχουν
• Παρασκευάζουν σύμφωνα με αριθμητικά ή άλλα πρακτικά ζητούμενα, αραιά διαλύματα οξέων, βάσεων, οξειδωτικών και αναγωγικών σωμάτων.

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ Ο τελικός βαθμός αξιολόγησης του φοιτητή διαμορφώνεται κατά 50% από το βαθμό αξιολόγησης του θεωρητικού μέρους και κατά 50% από το βαθμό αξιολόγησης του εργαστηριακού. Γλώσσα αξιολόγησης: Ελληνική Μέθοδοι αξιολόγησης: Ερωτήσεις σύντομης απάντησης, δοκιμασίες πολλαπλής επιλογής, ερωτήσεις ανάπτυξης δοκιμίων, επίλυση προβλημάτων. • Θεωρία (50%): γραπτή εξέταση (εξεταστική περίοδος) • Εργαστηριακό μάθημα (50%): (α) γραπτή ατομική εργασία ανά εργαστηριακή άσκηση (β) γραπτή εξέταση μετά την περάτωση των ασκήσεων ΣΥΝΙΣΤΩΜΕΝΗ-ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΕΛΛΗΝΙΚΗ Darrell Ebbing, Steven Gammon, Σύγχρονη Γενική Χημεία (10η Διεθνής Έκδοση), Εκδ. Τραυλός, 2014 Brown T. – LeMay E. – Burste B. – Murphy C. – Woodward P. – Stoltzfus M., Γενική Χημεία (Χημεία, η Κεντρική Επιστήμη), 13η έκδοση, Εκδ. Τζιόλα 2016 Ακρίβος Περικλής Δ., Χατζηδημητρίου Αντώνης Γ., Στοιχεία Γενικής Χημείας, Θεωρία και Πειράματα, Εκδ. Ζήτη Πελαγία & Σια Ι.Κ.Ε., 2017 Ν. Λυδάκης-Σημαντήρης, Γενική Χημεία και Ενόργανη Ανάλυση, Θέματα & Εργαστηριακές Ασκήσεις, Εκδ. Τζιόλα, 2009 Μαρία Λουλούδη, Σωτήρης Χατζηκακού, Αναστάσιος Τασιόπουλος, Νικόλαος Χατζηλιάδης, Εργαστηριακές ασκήσεις Γενικής και Ανόργανης Χημείας, Εκδ., Θεοδωρίδη Ελ. – Θεοδωρίδη ΑΓΓ. & ΣΙΑ Ε.Ε, 2017 ΞΕΝΟΓΛΩΣΣΗ Steven S. Zumdahl, DeCoste, D. J. D., Chemical Principles, 8th ed. Brooks Cole, 2016. C. Housecroft, E. Constable, Chemistry with Mastering Chemistry, Prentice Hall; 4th edition, 2009) J. D. Snoeyink, Vernon L., Water Chemistry. Wiley, 1980. M. M. Woolfson, Materials, Matter & Particles A Brief History. Imperial College Press, 2009. R. M. Cornell and U. Schwertmann, The Iron Oxides. VCH Verlag, 2003.