Γενική Χημεία για Βιοεπιστήμες και Πειραματική Διδασκαλία
Θεωρία: 4 ώρες/εβδομάδα | Εργαστήρια: 2 ώρες/εβδομάδα | Μονάδες ECTS: 6
Μαθησιακά αποτελέσματα
Το μάθημα αποτελεί εισαγωγή στις βασικές αρχές της Χημείας, ένα πεδίο της επιστήμης που μας επιτρέπει να κατανοήσουμε σε βάθος όλα όσα συμβαίνουν γύρω μας.
Με την ολοκλήρωση του μαθήματος, οι φοιτητές αναμένεται:
- να γνωρίζουν τους ατομικούς, μαζικούς αριθμούς και τα σύμβολα των ισοτόπων και να μπορούν να μετατρέψουν moles, ατομική/μοριακή μάζα και αριθμό ατόμων
- να συσχετίζουν μήκος κύματος, συχνότητα και ενέργεια ακτινοβολίας καθώς και κβαντικών αριθμών με τα αντίστοιχα τροχιακά και τις ηλεκτρονιακές μεταπτώσεις
- να γράφουν τις ηλεκτρονιακές διαμορφώσεις για άτομα και ιόντα και να σχεδιάζουν τα διαγράμματα ατομικών και μοριακών τροχιακών
- να σχεδιάζουν τις δομές Lewis και να τις χρησιμοποιούν για την πρόβλεψη της μοριακής γεωμετρίας
- να εξοικειωθούν με τους όρους εσωτερική ενέργεια, ενθαλπία, εντροπία και ελεύθερη ενέργεια και να τους χρησιμοποιούν για την πρόβλεψη της κατεύθυνσης μιας αυθόρμητης χημικής διεργασίας
- να ανταποκριθούν στις απαιτήσεις της διδασκαλίας των βιοεπιστημονικών μαθημάτων, τομέα που αποτελεί μέρος των επαγγελματικών προοπτικών των αποφοίτων του Τμήματος
- να υπολογίζουν τις συγκεντρώσεις μιας ουσίας σε ένα διάλυμα ή μίγμα, να παρασκευάζουν διαλύματα, να χρησιμοποιούν εργαστηριακό εξοπλισμό και να συνδυάζουν εργαστηριακές τεχνικές.
Αναλυτικό Περίγραμμα του Μαθήματος
- ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΑΤΟΜΟΥ: Θεμελιώδη συστατικά του ατόμου. Ατομικός πυρήνας. Ισότοπα. Ατομικό πρότυπο του Rutherford. Ατομικό πρότυπο του Bohr. Νεώτερη κβαντομηχανική εικόνα του ατόμου. Εξίσωση Schrödinger. Κβαντικοί αριθμοί. Ατομικά τροχιακά.
- ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ ΤΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ: Ηλεκτρονική δομή και ιδιότητες των ατόμων: Ενέργεια ιονισμού. Ηλεκτραρνητικότητα. Ατομική ακτίνα.
- ΧΗΜΙΚΟΣ ΔΕΣΜΟΣ: Ιοντικός δεσμός. Κβαντομηχανική θεώρηση του ομοιοπολικού δεσμού. Μοριακά τροχιακά. Μοριακή γεωμετρία. Θεωρία VSEPR. Διπολική ροπή μορίων. Μεταλλικός δεσμός.
- ΔΙΑΜΟΡΙΑΚΕΣ ΕΛΚΤΙΚΕΣ ΔΥΝΑΜΕΙΣ: Δυνάμεις London. Δυνάμεις διπόλου-διπόλου. Δεσμός υδρογόνου
- ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΤΗΣ ΥΛΗΣ: Εξάτμιση, τάση ατμών, σημείο ζέσεως και πήξεως. Εξάχνωση. Διαγράμματα φάσεων, τύποι κρυσταλλικών στερεών, ιοντικοί, μεταλλικοί κρύσταλλοι, περίθλαση ακτίνων Χ από κρυστάλλους.
- ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΔΙΑΛΥΜΑΤΩΝ: Ενθαλπία διαλύσεως και διαλυτότητα. Συγκεντρώσεις διαλυμάτων, τάση ατμών, σημεία ζέσεως και πήξεως διαλυμάτων, ώσμωση, κολλοειδή.
- ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ-ΘΕΡΜΟΧΗΜΕΙΑ: Θερμοδυναμικό σύστημα, ταξινόμηση θερμικών μεταβολών, εκτατικές-εντατικές ιδιότητες, εσωτερική ενέργεια, πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής, ενθαλπία, θερμοχωρητικότητα, πρότυπη κατάσταση, εντροπία, δεύτερος νόμος της Θερμοδυναμικής, τρίτος νόμος της Θερμοδυναμικής, ελεύθερη ενέργεια Gibbs, ισορροπίες φάσεων, χημικά δυναμικά, χημική ισορροπία, πηλίκο αντίδρασης-σταθερά ισορροπίας, αρχή του Le Chatelier, εξίσωση van’t Hoff, σύζευξη βιολογικών αντιδράσεων
- ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΧΗΜΙΚΩΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΩΝ:Νόμος ταχύτητας και τάξη, μέθοδοι προσδιορισμού του νόμου ταχύτητας, εξάρτηση της σταθεράς ταχύτητας από την θερμοκρασία, εξίσωση Arrhenius, θεωρία της μεταβατικής κατάστασης, αντιδράσεις ελεγχόμενες από την διάχυση, κατάλυση.
- ΟΞΕΙΔΩΣΗ – ΑΝΑΓΩΓΗ: Γαλβανικά στοιχεία, κανονικό δυναμικό αναγωγής, εξίσωση Nernst, ηλεκτρόλυση, μπαταρίες.
- ΧΗΜΕΙΑ ΤΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ: Η ατμόσφαιρα της γης, Ανθρώπινες δραστηριότητες και γήινη ατμόσφαιρα, Ανθρώπινες δραστηριότητες και ποιότητα νερού, Πράσινη Χημεία.
- ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΤΟΥ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ: Στο πλαίσιο της ιδιαιτερότητας των βιοεπιστημονικών μαθημάτων.
Εργαστηριακές Ασκήσεις
- Κανόνες ασφάλειας στο χημικό εργαστήριο, αντιδραστήρια και σκεύη, παρασκευή διαλυμάτων.
- Μέτρηση του pH.
- Ρυθμιστικά διαλύματα.
- Εισαγωγή στην χημική ανάλυση, ογκομετρία εξουδετέρωσης.
- Φασματοφωτομετρία, κατασκευή πρότυπης καμπύλης
- Προσδιορισμός σταθεράς χημικής ισορροπίας.
- Μεταβολές ενθαλπίας σε απλές χημικές αντιδράσεις. Ο νόμος του Hess.
- Επίδραση της συγκέντρωσης και της θερμοκρασίας στην ταχύτητα υδρόλυσης του θειοθειικού ιόντος.
Τρόπος Αξιολόγησης
Οι φοιτητές αξιολογούνται στο θεωρητικό τμήμα του μαθηματος με βάση τις επιδόσεις τους στην γραπτή εξετάση στο τέλος του εξαμήνου (η οποία περιλαμβάνει ερωτήσεις ελεύθερης ανάπτυξης, ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής και ασκήσεις) και στο εργαστηριακό τμήμα με βάση μια σύντομη εξέταση (με ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής) πριν την εκτέλεση του πειράματος καθώς και από την αναφορά που παραδίδουν μετά το πείραμα. Η αναφορά περιλαμβάνει τις μετρήσεις (παρουσιασμένες σε πίνακες και σχεδιαγράμματα), τα συμπεράσματα καθώς εντοπισμό πιθανών λαθών στα πειράματα.
Προτεινόμενα Συγγράμματα
- Γενική Χημεία, 1η Έκδοση Robinson Jill K., McMurry John Ε., Fay Robert C.
- Γενική Χημεία, 13η Έκδοση, Brown T. – LeMay E. – Burste B. – Murphy C. – Woodward P. – Stoltzfus M.
- Σύγχρονη Γενική Χημεία ,10η Διεθνής Έκδοση, Darrell Ebbing, Steven Gammon
- Αρχές της Χημείας, Peter Atkins, Loretta Jones, Leroy Laverman
