Chemia (dla kier. geologia poszukiwawcza) 1300-OCH1LC-GEP

Na ćwiczeniach realizowane są następujące zagadnienia:
1. Ćwiczenia wprowadzające.
2. Przygotowywanie roztworów o różnym stężeniu. Wyjaśnić pojęcia: stężenie procentowe, mol, masa molowa, masa cząsteczkowa, stężenie molowe, przeliczanie stężeń, ułamek molowy oraz rozwiązać zadania z tego zakresu.
3. Miareczkowanie alkacymetryczne: analiza chemiczna ilościowa - podstawy analizy miareczkowej. Pojęcia: titrant, analit, roztwór mianowany, punkt końcowy (PK) i (punkt równoważnikowy (PR) miareczkowania. Podział metod miareczkowych ze względu na rodzaj titranta oraz sposób prowadzenia miareczkowania. Przebieg krzywych miareczkowania potencjometrycznego w różnych układach.
4. Analiza jakościowa wybranych kationów
Analiza chemiczna jakościowa. Podstawowe pojęcia: czułość, specyficzność i selektywność reakcji jakościowych, granica wykrywalności, minimum wykrywalne, stężenie graniczne, rozcieńczenie graniczne. Odczynniki w analizie chemicznej: specyficzne, selektywne, grupowe, charakterystyczne i maskujące. Podział kationów na grupy analityczne wg Bunsena, odczynniki grupowe, warunki wytrącania kationów II, III i IV grupy analitycznej. Reakcje charakterystyczne kationów: Ag+, Pb2+, Cu2+, Bi3+, Zn2+, Fe3+, Ca2+, Ba2+, NH4+, K+.
5. Analiza jakościowa wybranych anionów
Podział anionów na grupy analityczne wg Bunsena, kryterium podziału (reakcje anionów z jonami Ag+ i Ba2+, rozpuszczalność powstających osadów w rozcieńczonym HNO3). Reakcje charakterystyczne anionów: Cl-, S2-, NO2-, CO32-, CrO42-, PO43-, NO3-, MnO4-, SO42-, SiO32-.
6. Reakcje w roztworach wodnych (1)
Autodysocjacja wody, iloczyn jonowy wody Kw. Wykładnik stężenia jonów wodorowych - pojęcie pH i pOH roztworów, skala pH. Dysocjacja elektrolityczna, moc kwasów i zasad - kwasy i zasady mocne i słabe. Teorie kwasów i zasad: Arrheniusa, Brönsteda - Lowry’ego. Równowagi w wodnych roztworach słabych kwasów i zasad, prawo rozcieńczeń Ostwalda, stałe dysocjacji słabych kwasów i zasad - Ka i Kb (zależność pomiędzy tymi wielkościami), pojęcie pKa i pKb, stopień dysocjacji - α, czynniki wpływające na wielkość stopnia dysocjacji. Wpływ wspólnego jonu na dysocjacje słabych elektrolitów, wpływ obecności mocnych kwasów i zasad na dysocjacje słabych elektrolitów. Wskaźniki (indykatory) kwasowo - zasadowe, mechanizm działania wskaźników.
7. Reakcje w roztworach wodnych (2)
Hydroliza soli różnych typów, ustalanie odczynu soli na podstawie reakcji hydrolizy: a) sole mocnych jednoprotonowych kwasów i słabych jednowodorotlenowych zasad b) sole mocnych jednowodorotlenowych zasad i słabych jednoprotonowych kwasów c) sole słabych jednoprotonowych kwasów i słabych jednowodorotlenowych zasad d) sole słabych wieloprotonowych kwasów i mocnych jednowodorotlenowych zasad e) sole mocnych jedno- lub dwuprotonowych kwasów i słabych jedno- lub wielowodorotlenowych zasad f) sole słabych jedno- lub wieloprotonowych kwasów i słabych jedno- lub wielowodorotlenowych zasad. Zastosowanie teorii kwasów i zasad Brönsteda - Lowry’ego do reakcji hydrolizy. Stała hydrolizy - Kh . Hydroliza soli z wydzielaniem osadu. Wpływ temperatury i pH oraz innych jonów na równowagę reakcji hydrolizy soli. Roztwory buforowe i zasada ich działania. Metody otrzymywania roztworów buforowych, pH roztworu buforowego, pojemność buforowa.
8. Rozpuszczalność oraz iloczyn rozpuszczalności
Definicja roztworu nienasyconego, nasyconego i przesyconego. Definicja iloczynu rozpuszczalności. Warunki wytrącania się osadów i ich rozpuszczania, rozpuszczalność molowa. Czynniki wpływające na rozpuszczalność osadów - wpływ temperatury, wpływ wspólnego jonu, wpływ soli nie posiadających z osadem wspólnych jonów, wpływ jonów wodorowych, wpływ hydrolizy osadu.
9. Związki kompleksowe i substancje amfoteryczne
Związki kompleksowe (pojęcia podstawowe) - atom centralny, ligand, ligand chelatowy (kleszczowy), liczba koordynacyjna, jon kompleksowy. Nomenklatura jonów kompleksowych i związków kompleksowych. Izomeria związków kompleksowych - jonowa, hydratacyjna, koordynacyjna, wiązaniowa. Stopniowe i sumaryczne stałe trwałości i nietrwałości związków kompleksowych. Czynniki wpływające na trwałość związków kompleksowych. Amfoteryczność - pierwiastki tworzące tlenki i wodorotlenki amfoteryczne - położenie w układzie okresowym pierwiastków. Reakcje metali, tlenków i wodorotlenków amfoterycznych z mocnymi kwasami i mocnymi zasadami.
10. Potencjały standardowe półogniw. Elektroliza
Potencjały standardowe półogniw metalicznych. Ogniwo Daniella - budowa, zasada działania, reakcje zachodzące na anodzie i katodzie podczas pracy ogniwa, siła elektromotoryczna (SEM) ogniwa. Normalna elektroda wodorowa. Szereg napięciowy metali (szereg elektrochemiczny). Reakcje metali o ujemnym potencjale standardowym z kwasami. Reakcje metali o dodatnim potencjale standardowym z kwasami. Elektroliza, napięcie rozkładowe - reakcje zachodzące na anodzie i katodzie podczas elektrolizy: wodnego roztworu HCl, wodnego roztworu H2SO4, wodnego roztworu NaOH, wodnego rozcieńczonego i stężonego roztworu NaCl, stopionego NaCl, roztworu soli metali lekkich np. Na2SO4, roztworu soli metali ciężkich np. CuSO4, elektrolityczne otrzymywanie miedzi, glinu i wodorotlenku sodu.
11. Reakcje utleniania i redukcji. Reguły obliczania formalnego stopnia utlenienia pierwiastków w związkach. Definicje: proces utlenienia i redukcji, utleniacz i reduktor, przykłady reduktorów i utleniaczy, amfotery redoks. Potencjały standardowe redoks. Wzór Nernsta dla półogniw metalicznych. Bilansowanie reakcji redoks - dobieranie współczynników w reakcjach redoks metodą stopni utlenienia i metodą równań połówkowych. .Wpływ środowiska na przebieg reakcji redoks. Przewidywanie kierunku przebiegu reakcji redoks. Reakcje dysproporcjonowania.