Βασικές Αρχές Χημείας - Α' Λυκείου

Δομικές Μονάδες της Ύλης

Κάθε υλικό γύρω σου αποτελείται από μικροσκοπικά σωματίδια - τα άτομα, τα μόρια και τα ιόντα. Αυτά είναι τα "τουβλάκια" από τα οποία χτίζεται ο κόσμος!

Το άτομο είναι το μικρότερο κομμάτι ενός στοιχείου που δεν αλλάζει στις χημικές αντιδράσεις. Το μόριο είναι το μικρότερο κομμάτι μιας ουσίας που διατηρεί τις ιδιότητές της. Υπάρχουν μόρια χημικών ενώσεων (όπως H₂O) και μόρια χημικών στοιχείων (όπως O₂).

Η ατομικότητα μας δείχνει από πόσα άτομα αποτελείται ένα μόριο. Έτσι έχουμε μονοατομικά (He), διατομικά (H₂), τριατομικά (O₃) και τετρατομικά (P₄) στοιχεία.

Τα ιόντα είναι άτομα με ηλεκτρικό φορτίο - θετικό (κατιόντα) ή αρνητικό (ανιόντα). Ο ατομικός αριθμός (Ζ) είναι η "ταυτότητα" κάθε ατόμου και δείχνει τα πρωτόνια του πυρήνα. Ο μαζικός αριθμός (Α) είναι το άθροισμα πρωτονίων και νετρονίων.

💡 Θυμήσου: Α = Ζ + Ν, όπου Ν = αριθμός νετρονίων

Ουσίες και Διαλύματα

Οι καθαρές ουσίες έχουν καθορισμένες ιδιότητες και σύσταση. Χωρίζονται σε χημικά στοιχεία (που δεν διασπώνται) και χημικές ενώσεις (που διασπώνται σε απλούστερες ουσίες).

Τα μίγματα είναι συνδυασμοί ουσιών. Τα ομοιογενή μίγματα έχουν ίδιες ιδιότητες παντού, ενώ τα ετερογενή όχι - μπορείς να διακρίνεις τα συστατικά τους με γυμνό μάτι.

Τα διαλύματα είναι ομοιογενή μίγματα από δύο ή περισσότερες ουσίες. Ο διαλύτης είναι η ουσία σε μεγαλύτερη ποσότητα (συνήθως), ενώ οι διαλυμένες ουσίες είναι οι υπόλοιπες.

Η περιεκτικότητα εκφράζει την ποσότητα διαλυμένης ουσίας σε ορισμένη ποσότητα διαλύτη και μπορεί να εκφραστεί ως: w/w (βάρος κατά βάρος), w/v (βάρος κατά όγκο), v/v (όγκος κατά όγκο).

💡 Σκέψου: Το νερό με ζάχαρη είναι διάλυμα - το νερό είναι ο διαλύτης και η ζάχαρη η διαλυμένη ουσία!

Διαλυτότητα και Στιβάδες Ηλεκτρονίων

Η διαλυτότητα είναι η μέγιστη ποσότητα ουσίας που διαλύεται σε ορισμένη ποσότητα διαλύτη. Εξαρτάται από τη φύση του διαλύτη, τη θερμοκρασία και την πίεση.

Για τα αέρια, η διαλυτότητα μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας, ενώ για τα στερεά συνήθως αυξάνεται. Τα κορεσμένα διαλύματα περιέχουν τη μέγιστη ποσότητα διαλυμένης ουσίας, ενώ τα ακόρεστα λιγότερη.

Στο 2ο κεφάλαιο ξεκινάμε με τις στιβάδες ηλεκτρονίων. Τα ηλεκτρόνια κατανέμονται σε στιβάδες με συγκεκριμένους κανόνες: πρώτα συμπληρώνονται οι χαμηλότερης ενέργειας, η εξωτερική στιβάδα έχει μέχρι 8 ηλεκτρόνια (εκτός της Κ με 2), και η προτελευταία μέχρι 18.

Ο Περιοδικός Πίνακας του Moseley οργανώνει τα 118 χημικά στοιχεία σε 7 περιόδους και 18 ομάδες. Ο αριθμός περιόδου δείχνει τις στιβάδες ηλεκτρονίων, ενώ τα στοιχεία της ίδιας ομάδας έχουν παρόμοιες ιδιότητες.

💡 Κλειδί: Η περίοδος = αριθμός στιβάδων, η ομάδα = παρόμοιες ιδιότητες

Ομάδες Περιοδικού Πίνακα και Χημικοί Δεσμοί

Οι κυριότερες ομάδες του περιοδικού πίνακα είναι: ΙΑ (αλκάλια: H, Li, Na, K...), ΙΙΑ (αλκαλικές γαίες: Be, Mg, Ca...), VIIΑ (αλογόνα: F, Cl, Br, I...) και VIIΙΑ (ευγενή αέρια: He, Ne, Ar...).

Ο χημικός δεσμός είναι η ελκτική δύναμη που συγκρατεί άτομα, μόρια ή ιόντα. Με τη δημιουργία δεσμού, το σύστημα γίνεται πιο σταθερό (χαμηλότερη ενέργεια).

Η χημική συμπεριφορά καθορίζεται από τα ηλεκτρόνια σθένους (εξωτερικής στιβάδας) και την ατομική ακτίνα. Τα ηλεκτρόνια τείνουν να αποκτήσουν δομή ευγενούς αερίου (8 ηλεκτρόνια στην εξωτερική στιβάδα).

Στον ιοντικό δεσμό, τα άτομα αποβάλλουν ή προσλαμβάνουν ηλεκτρόνια, ενώ στον ομοιοπολικό δεσμό τα μοιράζονται.

💡 Απλά: Ιοντικός = δωρίζω/παίρνω ηλεκτρόνια, Ομοιοπολικός = μοιράζομαι ηλεκτρόνια

Σύμβολα Στοιχείων και Αριθμοί Οξείδωσης

Πρέπει να γνωρίζεις τα σύμβολα των κυριότερων στοιχείων: Μέταλλα (Al, Ag, Ca, Fe, Cu...), Αμέταλλα (N, C, O, S, H, F...) και Ευγενή Αέρια (He, Ne, Ar, Kr...).

Οι αριθμοί οξείδωσης είναι κλειδιά για την ονοματολογία. Τα σημαντικότερα:

• Μέταλλα: Na, K, Ag $+1$, Ca, Mg, Zn $+2$, Al $+3$, Fe $+2,+3$
• Αμέταλλα: F, Cl, Br, I $-1$, O $-2$, S $-2$, N, P $-3$, H $+1$

Για τα μονοατομικά ιόντα, προσθέτουμε "-ούχο" στο όνομα (π.χ. F⁻ = φθωριούχο, O²⁻ = οξυγονούχο).

Τα πολυατομικά ιόντα έχουν καταλήξεις που δείχνουν την περιεκτικότητά τους σε οξυγόνο: "-ικό" (περισσότερο O), "-ώδες" (λιγότερο O), "υπερ-...-ικό" (πολύ περισσότερο O), "υπο-...-ώδες" (πολύ λιγότερο O).

💡 Τρικ μνήμης: Περισσότερο οξυγόνο → "-ικό", λιγότερο → "-ώδες"

Ονοματολογία Ανόργανων Ενώσεων

Η ονοματολογία ακολουθεί συγκεκριμένους κανόνες για κάθε κατηγορία ενώσεων:

Α) Οξέα (HₓA): Για μη οξυγονωμένα άνιοντα: "υδρο" + όνομα ανιόντος (π.χ. HCl = υδροχλώριο). Τα υδατικά διαλύματα γίνονται "υδροχλωρικό οξύ". Για οξυγονωμένα: όνομα ανιόντος + "οξύ" (π.χ. H₂SO₄ = θειικό οξύ).

Β) Βάσεις M(OH)ₓ: "Υδροξείδιο του" + όνομα μετάλλου (π.χ. NaOH = υδροξείδιο του νατρίου). Όταν το μέταλλο έχει περισσότερους αριθμούς οξείδωσης, χρησιμοποιούμε λατινικούς αριθμούς.

Γ) Άλατα MₓAᵧ: Για μη οξυγονωμένα άνιοντα: όνομα ανιόντος + "-ούχο" + κατιόντος (π.χ. NaCl = χλωριούχο νάτριο). Για οξυγονωμένα: όνομα ανιόντος + όνομα κατιόντος (π.χ. K₂SO₄ = θειικό κάλιο).

💡 Βοήθεια: Θυμήσου ότι στα άλατα πρώτα λέμε το άνιον και μετά το κατιόν!

Οξείδια και Σημαντικές Παρατηρήσεις

Δ) Οξείδια: Ενώσεις στοιχείων με οξυγόνο. Για οξείδια μετάλλων: "οξείδιο του" + μέταλλο (π.χ. Na₂O = οξείδιο του νατρίου, FeO = οξείδιο του σιδήρου Ι).

Σημαντικές παρατηρήσεις που πρέπει να θυμάσαι:

• Αέρια: HF, HCl, HBr, HI, H₂S, HCN, SO₂, CO₂, NH₃
• Ιζήματα: AgCl, AgBr, AgI, BaSO₄, CaSO₄, PbSO₄, όλα τα ανθρακικά άλατα (εκτός K₂CO₃, Na₂CO₃, (NH₄)₂CO₃)

Το ανθρακικό οξύ (H₂CO₃) και το θειώδες οξύ (H₂SO₃) είναι ασταθείς, οπότε γράφουμε: CO₂ + H₂O αντί για H₂CO₃. Το NH₄OH είναι υποθετικό, οπότε γράφουμε NH₃ + H₂O.

Αντιδράσεις εξουδετέρωσης: Οξύ + Βάση → Άλας + Νερό. Πάντα πραγματοποιούνται και δεν μεταβάλλεται ο αριθμός οξείδωσης.

💡 Κλειδί: H⁺ + OH⁻ → H₂O (η βάση κάθε εξουδετέρωσης)

Τύποι Αντιδράσεων Εξουδετέρωσης

Υπάρχουν τέσσερις τύποι αντιδράσεων εξουδετέρωσης που πρέπει να γνωρίζεις:

1) Βάση + Οξύ → Άλας + Νερό
Παράδειγμα: 2NaOH + H₂S → Na₂S + 2H₂O

2) Βάση + Όξινο οξείδιο → Άλας + Νερό
Ειδική περίπτωση: Η αμμωνία (NH₃) συμπεριφέρεται σαν NH₄OH και σχηματίζει άλατα αμμωνίου χωρίς να παράγει H₂O.

3) Βασικό οξείδιο + Οξύ → Άλας + H₂O

4) Όξινο οξείδιο + Βασικό οξείδιο → Άλας

Σε όλες τις αντιδράσεις εξουδετέρωσης, τα κατιόντα υδρογόνου (H⁺) από το οξύ ενώνονται με τα ανιόντα υδροξειδίου (OH⁻) από τη βάση και σχηματίζουν νερό.

💡 Θυμήσου: Στην εξουδετέρωση πάντα "εξαφανίζονται" τα H⁺ και OH⁻ για να γίνουν H₂O!

Πίνακας Οξέων - Όξινων Οξειδίων

Αυτός ο πίνακας αντιστοιχίας είναι πολύ χρήσιμος για τις αντιδράσεις εξουδετέρωσης. Κάθε οξύ αντιστοιχεί σε ένα όξινο οξείδιο:

Σημαντικές αντιστοιχίες:

• H₂SO₄ ↔ SO₃ (θειικό οξύ - θειική άνυδρος)
• HNO₃ ↔ N₂O₅ (νιτρικό οξύ - νιτρική άνυδρος)
• H₂CO₃ ↔ CO₂ (ανθρακικό οξύ - διοξείδιο του άνθρακα)
• H₃PO₄ ↔ P₂O₅ (φωσφορικό οξύ - φωσφορική άνυδρος)

Αυτές οι αντιστοιχίες σε βοηθούν να κατανοείς πώς τα όξινα οξείδια μπορούν να αντιδρούν με βάσεις σαν να ήταν οξέα, και πώς τα οξέα σχετίζονται με τα αντίστοιχα οξείδια τους.

Στις εξετάσεις, αυτός ο πίνακας μπορεί να σε βοηθήσει να προβλέψεις προϊόντα αντιδράσεων και να ισοζυγίσεις εξισώσεις.

💡 Πρακτικό: Μάθε καλά τις κυριότερες αντιστοιχίες - θα τις χρειαστείς συχνά!