Γενική Χημεία για Βιοεπιστήμες
Θεωρία: 4 ώρες/εβδομάδα | Εργαστήρια: 2 ώρες/εβδομάδα | Μονάδες ECTS: 6
Περιεχόμενο – Σκοπός του μαθήματος
Το μάθημα αποτελεί εισαγωγή στις βασικές αρχές της Ανόργανης Χημείας και της Φυσικοχημείας, οι οποίες συνιστούν το απαραίτητο υπόβαθρο για την κατανόηση των βιοχημικών αντιδράσεων. Παρουσιάζονται οι βασικές αρχές της ατομικής δόμησης καθώς και οι σύγχρονες κβαντικές θεωρίες για τον χημικό δεσμό. Επίσης εξετάζονται τα είδη των διαμοριακών αλληλεπιδράσεων καθώς και το πώς αυτές επηρεάζουν την συμπεριφορά διαφόρων συστημάτων. Στο πλαίσιο του μαθήματος οι φοιτητές εξοικειώνονται επίσης με τις απαραίτητες έννοιες της Θερμοδυναμικής, της κινητικής των χημικών αντιδράσεων καθώς και Στατιστικής Μηχανικής. Τέλος παρουσιάζονται και βασικές έννοιες της Ηλεκτροχημείας και της Φωτοχημείας. Για την επιτυχή παρακολούθηση των παραδόσεων απαιτούνται στοιχειώδεις γνώσεις διαφορικού και ολοκληρωτικού λογισμού. Οι εργαστηριακές ασκήσεις, οι οποίες πραγματοποιούνται στο εργαστήριο Χημείας του Τμήματος, έχουν ως στόχο την εξοικείωση των φοιτητών με τις βασικές μεθόδους χημικής ανάλυσης και τις κινητικής των αντιδράσεων.
Αναλυτικό Περίγραμμα του Μαθήματος
- Δομή του Ατόμου: 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.
- Περιοδικός Πίνακας των Στοιχείων: Ηλεκτρονική δομή και ιδιότητες των ατόμων. Δυναμικό ιονισμού. Ηλεκτραρνητικότητα. Ατομική ακτίνα. Μεταλλικός χαρακτήρας.
- Χημικός Δεσμός: Ιοντικός δεσμός. Κβαντομηχανική θεώρηση του ομοιοπολικού δεσμού. Μοριακά τροχιακά. Υβριδισμός. Μοριακή γεωμετρία. Θεωρία VSEPR. Διπολική ροπή μορίων. Μεταλλικός δεσμός.
- Διαμοριακές Ελκτικές Δυνάμεις: Δυνάμεις London. Δυνάμεις διπόλου-διπόλου. Δεσμός υδρογόνου.
- Αέρια: Καταστατική εξίσωση ιδανικών αερίων, Νόμος τουDalton, Διάχυση και διαπύδηση
- Υγρά και Στερεά: Εξάτμιση, τάση ατμών, σημείο ζέσεως & πήξεως, Εξάχνωση, Διαγράμματα φάσεων, τύποι κρυσταλλικών στερεών,ιοντικοί, μεταλλικοί κρύσταλλοι, περίθλαση ακτίνων Χ από κρυστάλλους.
- Διαλύματα: Ενθαλπία διαλύσεως, διαλυτότητα, Συγκεντρώσεις διαλυμάτων, τάση ατμών, σημεία ζέσεως και πήξεωςδιαλυμάτων, ώσμωση, απόσταξη, κολλοειδή, κράματα
- Χημική Ισορροπία: Αμφίδρομες αντιδράσεις, Σταθερά ισορροπίας, Αρχή τουLe Chatelier.
- Στοιχεία Χημικής Κινητικής και Χημικής Θερμοδυναμικής: Ταχύτητα αντίδρασης, μηχανισμοί αντιδράσεων, εξισώσεις ταχύτητας και θερμοκρασία, κατάλυση. Ενθαλπία, Εντροπία, Ελεύθερη ενέργειαGibbs, 1ος, 2οςκαι 3οςΝόμος θερμοδυναμικής, Ελεύθερη ενέργεια και σταθερά ισορροπίας.
- Οξέα και Βάσεις: κατά Bronsted-Lowry, κατά Lewis.pKοξέων-βάσεων.pH. Ρυθμιστικά διαλύματα. Καμπύλες ογκομέτρησης.
- Οξείδωση – Αναγωγή: Γαλβανικά στοιχεία. Κανονικό δυναμικό αναγωγής. Εξίσωση Nernst. Ηλεκτρόλυση. Ηλεκτροχημικές εφαρμογές
- Σύμπλοκες Ενώσεις: Δομή συμπλόκων, Ισομέρεια, Θεωρία δεσμού σθένους, θεωρία κρυσταλλικού πεδίου
Εργαστηριακές Ασκήσεις
- Κανόνες ασφάλειας στο χημικό εργαστήριο, αντιδραστήρια και σκεύη, παρασκευή διαλυμάτων
- Μέτρηση του pH
- Ρυθμιστικά διαλύματα
- Εισαγωγή στην χημική ανάλυση, ογκομετρία εξουδετέρωσης, ιονικές ιδιότητες αμινοξέων
- Χημική Ισορροπία
- Φασματοφωτομετρία, προσδιορισμός σταθεράς χημικής ισορροπίας
- Οξείδωση και αναγωγή
- Ποιοτική ανάλυση
Τρόπος Αξιολόγησης
Οι φοιτητές βαθμολογούνται με βάση τις επιδόσεις τους στις γραπτές εξετάσεις στο τέλος του εξαμήνου (80%) και από τις εργαστηριακές ασκήσεις (20%).
Προτεινόμενα Συγγράμματα
- ΣΥΓΧΡΟΝΗ ΓΕΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ (10η Διεθνής Έκδοση), Darrell Ebbing, Steven Gammon
- Βασική Ανόργανη Χημεία, Νικόλαος Κλούρας
- Φυσικοχημεία, Κατσάνος Νικόλαος Α.
Εκπαιδευτικό Υλικό / E-class
Διδάσκοντες
Μαρία Κοντού (υπεύθυνη)
Γεώργιος Παπαδόπουλος
Περσεφόνη Γιαννούλη
Σωτήριος Μαρράς
