συγχρονη γενικη...

ΓΕΝΙΚΗΣΥΓΧΡΟΝΗ

ΧΗΜΕΙΑ

DARRELL D. EBBINGWayne State University

STEVEN D. GAMMONWestern Washington University

ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ:

ΝΙΚΟΛΑΟΣ Δ. ΚΛΟΥΡΑΣΚαθηγητής Χημείας, Πανεπιστήμιο Πατρών

20141 0 Η Έ Κ Δ Ο Σ Η

®

DARRELL D. EBBINGΟ Darrell Ebbing άρχισε να ενδια-φέρεται για τη Χημεία σε νεαρή ηλι-κία, όταν δοκίμασε να παρουσιάσει διάφορα μαγικά τρικ σε φίλους του, όπως να μετατρέψει νερό σε κρασί και να εξαφανίσει ένα μαντήλι διαπο-τισμένο με νιτρικά. Γρήγορα όμως τα ενδιαφέροντά του στράφηκαν στη Χημεία που κρυβόταν στα μαγικά κόλπα και μάλιστα εγκατέστησε ένα εργαστήριο στο σπίτι του. Αργότερα, στο Γυμνάσιο, έδειξε ενδιαφέρον και στη Βοτανική, έχοντας συλλέξει μερικές εκατοντάδες δειγμάτων φυτών. Όμως, η αγάπη του για τη Χημεία κορυφώθηκε, όταν κατάφερε να απομονώσει λευ-κούς κρυστάλλους καφεΐνης από εκχύλιση τσαγιού. Εκείνη την ημέρα αποφάσισε να σπουδάσει Χημεία. Στη διάρκεια των σπουδών του εργαζόταν ως βοηθός ενός Χημικού που μελετούσε παράγωγα του αμύλου σε ένα κρατικό εργαστή-ριο, στην πόλη Peoria, του κεντρικού Illinois. Αποφοιτώντας από το Πανεπιστήμιο της Indiana, τα ενδιαφέροντά του επικεντρώθηκαν στη θεωρία, και, προκειμένου να κατανοή-σει τη βάση της Χημείας, συνέχισε τις σπουδές του επιδιώ-κωντας ένα διδακτορικό δίπλωμα (PhD) στη Φυσικοχημεία, στο πεδίο της Κβαντικής Χημείας.

Ο Καθηγητής Ebbing ξεκίνησε την ακαδημαϊκή κα-ριέρα του στο Κρατικό Πανεπιστήμιο Wayne (Wayne State University, Detroit Michigan), όπου δίδαξε Χημεία σε φοι-τητές προπτυχιακού και μεταπτυχιακού επιπέδου και για αρκετά χρόνια διετέλεσε Διευθυντής του Τομέα Φυσικοχη-μείας. Ασχολήθηκε ιδιαίτερα με τη διδασκαλία της Γενικής Χημείας, καταλαμβάνοντας τη θέση του Συντονιστή Γενικής Χημείας. Χρησιμοποιώντας τις γνώσεις του περί «χημικής μαγείας», συνόδευε τις διαλέξεις του με πειράματα Χημείας. Ο Ebbing έχει γράψει ένα βιβλίο για εισαγωγή στη Χημεία, καθώς και το παρόν της Γενικής Χημείας στο οποίο ο ανα-γνώστης μπορεί να θαυμάσει αρκετές εικόνες από τα πει-ράματα των διαλέξεών του. Αν και έχει αποσυρθεί από την ενεργό διδασκαλία, διατηρεί ζωηρό το ενδιαφέρον του για επιστημονικά θέματα αιχμής, καθώς και για την ιστορία και φιλοσοφία των φυσικών επιστημών.

Έχοντας μεγαλώσει σε μια περιοχή που περιβάλλεται από χωράφια και δάση, ο Καθηγητής Ebbing δείχνει μια ιδιαίτερη αγάπη για τη ζωή στην ύπαιθρο. Χαίρεται να περ-πατάει στη φύση και να παρατηρεί τα πουλιά. Στα ενδια-φέροντά του επίσης συγκαταλέγονται οι συναυλίες και το θέατρο, καθώς και τα ταξίδια στον κόσμο.

STEVEN D. GAMMONΟ Steven Gammon αποφάσισε να γί-νει Χημικός καθώς παρακολουθούσε, σαγηνευμένος, τα πειράματα που έκανε ο σπουδαίος δάσκαλος Χημι-κός που είχε στο σχολείο του. Αφού έλαβε το διδακτορικό του στην Ανόργανη Χημεία και στη Χημική Εκπαίδευση από το Πανεπιστήμιο του Illinois-Urbana, εργάστηκε στο Πανεπιστήμιο Winconsin-Madison ως Συντονιστής του Εργαστηρίου Γενικής Χημείας, οπότε και ενεπλάκη στο πεδίο της χημικής εκπαίδευσης. Κατό-πιν, ο Καθηγητής Gammon προσελήφθη ως Συντονιστής Γενικής Χημείας στο Πανεπιστήμιο του Idaho. Υπό αυτή την ιδιότητα, δίδαξε σε χιλιάδες φοιτητές, ανέπτυξε εκπαι-δευτικό λογισμικό, διηύθυνε σεμινάρια για εκπαιδευτικούς, χρηματοδοτούμενα από προγράμματα της ομοσπονδιακής κυβέρνησης και άρχισε τη συνεργασία του με τον Ebbing κατά την 6η έκδοση της Γενικής Χημείας. Στη διάρκεια των έντεκα χρόνων στο Πανεπιστήμιο του Idaho, ο Καθηγητής Gammon τιμήθηκε με το Βραβείο Διδασκαλίας τόσο από το Πανεπιστήμιό του όσο και σε εθνικό επίπεδο (Carnegie Foundation).

Στη θέση που κατέχει σήμερα στο Western Washington University (Bellingham), ο Καθηγητής Gammon, πέραν της Χημικής Εκπαίδευσης, έχει επικεντρωθεί και στη διδακτική της επιστήμης, παραδίδοντας μαθήματα όχι μόνο σε φοι-τητές αλλά και σε πολλές κατηγορίες δασκάλων διαφόρων βαθμίδων. Μέρος της τρέχουσας εργασίας του έχει χρηματο-δοτηθεί από επιχορηγήσεις του Εθνικού Ιδρύματος Επιστη-μών. Όμως, παρά τις πολλές και διάφορες δραστηριότητές του, ο Καθηγητής Gammon διατηρεί αμείωτο το ενδιαφέρον του για τη μάθηση και τη διδασκαλία εισαγωγικής Χημείας. Οι εμπειρίες του από τη διδακτική της επιστήμης τον έχουν κάνει καλύτερο στο να κατανοεί και να ανταποκρίνεται επι-τυχώς στις ανάγκες των φοιτητών στο μάθημα της Γενικής Χημείας. Κίνητρό του αποτελεί η δημιουργία εκπαιδευτικού υλικού και μεθόδων που θα εμπνέουν τον φοιτητή και θα τον συνεγείρουν στη μελέτη της Χημείας και της επιστήμης.

Όταν ο Καθηγητής Gammon δεν ασχολείται με τη δι-δασκαλία της Χημείας, απολαμβάνει τη ζωή κάνοντας διά-φορες δραστηριότητες στην ύπαιθρο με την οικογένειά του, όπως περίπατο, ποδηλασία, κατασκήνωση, έκπλυση χρυ-σοφόρου άμμου σε ποτάμια (gold panning) και ψάρεμα. Σε πολλά σημεία του βιβλίου διαβάζουμε παραδείγματα, ανα-φορικά με το πάθος του για τις παραπάνω δραστηριότητες, τα οποία χρησιμοποιεί για να συσχετίσει τη Χημεία με την καθημερινή ζωή.

Συγγραφείς

Πρόλογος

Το βιβλίο που κρατάτε στα χέρια σας είναι η 10η διεθνής έκδοση ενός πολύ επιτυχημέ-νου, παγκοσμίως, πανεπιστημιακού συγγράμματος για τη διδασκαλία της Γενικής Χη-μείας. Στον πρόλογο της πρώτης έκδοσης γράψαμε «Κάποιοι επιστήμονες ανατρέχουν

στους μοριακούς μηχανισμούς του βιολογικού κυττάρου, άλλοι εξετάζουν υλικά σωματίδια από τους πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος. Η πρόκληση για τους διδάσκοντες «Εισαγωγική Χημεία» είναι να συλλάβουν τον ενθουσιασμό αυτών των χημικών ανακαλύψεων και να τον μεταδώσουν στους φοιτητές τους μέσα από τη συζήτηση βασικών αρχών και γεγονότων. Η πρόκληση για τους φοιτητές είναι να γίνουν επιδεκτικοί ενός νέου τρόπου σκέψης που θα τους επιτρέψει να συμμετέχουν στον ενθουσιασμό της ανακάλυψης». Ήδη, από την πρώτη έκδοση αυτού του βιβλίου οι στόχοι μας ήταν πάντα να βοηθήσουμε τους διδάσκοντες να συλλάβουν τη μαγεία της χημείας και να δι-δάξουν στους φοιτητές τους να «σκέπτονται χημικά». Παραθέτουμε μερικά από τα νέα, καινοτόμα χαρακτηριστικά αυτού του βιβλίου, τα οποία πιστεύουμε ότι είναι ιδιαίτερα σημαντικά για την επίτευξη των παραπάνω στόχων.

Σαφείς, Έυκρινείς Έξηγήσεις των Χημικών Έννοιών

Η σαφής και ευκρινής ερμηνεία των χημικών εννοιών έχει, πάντοτε, μέγιστη προτεραιότητα. Αγωνιστήκαμε να συσχετίσουμε αφηρημένες έννοιες με ειδικά γεγονότα του πραγματικού κό-σμου και της καθημερινότητας. Τα καταφέραμε! Παρουσιάσαμε όλα τα θέματα της Γενικής Χημείας με λογική και ευπροσάρμοστη σειρά. Στην παρούσα έκδοση βελτιώσαμε αισθητά τη γλώσσα του κειμένου, την απεικόνιση, τα σχήματα και την οπτικοποίηση της γνώσης, υιοθε-τώντας υποδείξεις διδασκόντων και φοιτητών.

Λογική Μέθοδος Έπίλυσης Προβλημάτων

Στην πρώτη έκδοση, παρουσιάσαμε μια λογική διαδικασία επίλυσης προβλημάτων που εμπερι-είχε επεξεργασμένα Παραδείγματα συνδεδεμένα με Ασκήσεις μέσα στο κεφάλαιο και αντίστοιχα Προβλήματα στο τέλος του κεφαλαίου. Η μέθοδος αυτή βρήκε θετική ανταπόκριση και γι’ αυτό συνεχίσαμε να βελτιώνουμε τα παιδαγωγικά και εννοιολογικά στοιχεία σε κάθε επανέκδοση.

Στις επανεκδόσεις αναθεωρήσαμε κάθε Παράδειγμα, χωρίζοντας τη διαδικασία επίλυσης προβλημάτων σε Ακολουθητέα Στρατηγική, Λύση και Έλεγχο Απάντησης. Με αυτή την τακτική, βοηθήσαμε τους φοιτητές να αναπτύξουν δικές τους δεξιότητες στην επίλυση προβλημάτων: σκέψου πώς θα προχωρήσεις, λύσε το πρόβλημα και έλεγξε την απάντηση. Το τελευταίο συχνά παραβλέπεται από τους φοιτητές, όμως, είναι κρίσιμο για όποιον επιδιώκει αξιόπιστα και λο-γικά αποτελέσματα.

Σε αυτή την έκδοση, δώσαμε ακόμα ένα επίπεδο υποστήριξης στους φοιτητές, στην προσπά-θειά τους για επίλυση προβλημάτων: Παραθέσαμε πλήθος Παραδειγμάτων, και σε κάθε Παρά-δειγμα προσθέσαμε το κομμάτι που ονομάσαμε «Εμβαθύνοντας στη Γνώση». Πρόκειται για μια πανίσχυρη «εργαλειοθήκη» βασισμένη στον τρόπο που εμείς –από την εμπειρία μας ως εκπαι-δευτές– καταφέραμε να βοηθήσουμε τον φοιτητή να ξεπεράσει τις δυσκολίες του σε κάθε συ-γκεκριμένο πρόβλημα. Πώς λειτουργούμε: Εστιάζουμε την προσοχή του φοιτητή στην «κρίσιμη έννοια» –την ονομάσαμε Βασική Ιδέα– που απαιτείται ώστε να προσεγγίσει την επίλυση. Εάν ο φοιτητής εξακολουθεί να έχει δυσκολία στην προσέγγιση του προβλήματος, επιδιώκουμε να τον εξοικειώσουμε με προγενέστερη γνώση –την ονομάσαμε Απαραίτητα Εφόδια– που είναι απαραί-τητη για τη διαδικασία της επίλυσης.

Διαπιστώσαμε πως αυτή η σημαντικότατη εργαλειοθήκη, αυτή η νέα προσθήκη που λέγεται «Εμβαθύνοντας στη Γνώση» βοηθά τον φοιτητή σε μεγάλο βαθμό, όπως ακριβώς τον βοηθά μια επίσκεψη στο γραφείο του καθηγητή του. Η Βασική Ιδέα που εμπλέκεται στην επίλυση του εκά-στοτε προβλήματος (στο κάθε παράδειγμα), καθώς και τα Απαραίτητα Εφόδια (ο πίνακας με τα απαραίτητα αντικείμενα για την επίλυση του προβλήματος), βοηθούν τον φοιτητή να αναπτύξει τη συνήθεια μιας δοκιμασμένης, και επιτυχημένης προσέγγισης του ζητούμενου θέματος.

Ενώ πιστεύουμε στη σπουδαιότητα αυτής της λογικής προσέγγισης παράδειγμα/άσκηση, ταυτόχρονα, θεωρούμε πως είναι αναγκαίο οι φοιτητές να εμβαθύνουν ακόμα περισσότερο στην κατανόηση των εννοιών. Για το σκοπό αυτό, στην παρούσα έκδοση έχουμε συμπεριλάβει έναν δεύτερο τύπο ασκήσεων, εντός των κεφαλαίων – τον ονομάσαμε «Έλεγχο Κατανόησης Εν-νοιών». Αυτές οι ασκήσεις στοχεύουν να «αναγκάσουν» τον φοιτητή να σκεφτεί σχετικά με τις έννοιες που εμπεριέχονται στην άσκηση και όχι να επικεντρωθεί στην αριθμητική απάντηση του τελικού αποτελέσματος ή στην προσπάθεια να ταιριάξει την άσκηση σε έναν απομνημο-νευμένο αλγόριθμο. Οι φοιτητές αρχίζουν να μαθαίνουν, όταν ξεκινούν κάθε πρόβλημα με την ερώτηση: «ποιες είναι οι χημικές έννοιες που εφαρμόζονται εδώ;» Πολλές από αυτές τις ασκή-σεις εμπεριέχουν οπτική αναπαράσταση μιας μοριακής κατάστασης, επειδή κάτι τέτοιο αποτε-λεί ένα κρίσιμο κομμάτι για την εκμάθηση και κατανόηση της σύγχρονης Χημείας. Παρόμοιου τύπου προβλήματα –τα ονομάσαμε Προβλήματα Κατανόησης Εννοιών– προσθέσαμε στο τέλος κάθε κεφαλαίου, ώστε να παρέχεται η δυνατότητα περαιτέρω εξάσκησης.

Έυρεία Έστίαση στην Κατανόηση των Έννοιών

Κατά τη συγγραφή αυτού του βιβλίου, πρωταρχικός σκοπός μας ήταν να ενισχύσουμε την εν-νοιολογική εστίαση. Έτσι, προσθέσαμε τρεις νέους τύπους προβλημάτων στο τέλος κάθε κεφα-λαίου: τις Διερευνήσεις Εννοιών, τα Προβλήματα Στρατηγικής και τις Ερωτήσεις Αυτοαξιολόγησης.

Οι Διερευνήσεις Εννοιών διαφέρουν δομικά από τους άλλους τύπους προβλημάτων στο ότι αποτελούνται από δύο ή τρία μέρη, καθένα από τα οποία μπορεί να έχει αρκετά βήματα. Πρό-κειται για διαρθρωτικές δραστηριότητες που αναπτύχθηκαν για να βοηθήσουν τους φοιτητές να διερευνήσουν σημαντικές χημικές έννοιες –τις ιδέες-κλειδιά στη Γενική Χημεία– και να αντι-μετωπίσουν συχνές παρανοήσεις ή κενά στις γνώσεις τους. Μολονότι είναι φαινομενικά απλές, οι Διερευνήσεις Εννοιών θέτουν ανιχνευτικές ερωτήσεις για έλεγχο της κατανόησης από την πλευρά του φοιτητή.

Επειδή πιστεύουμε ακράδαντα ότι η κατανόηση των εννοιών πρέπει να μην είναι πρό-σκαιρη, αλλά διαχρονική –πράγμα που επιτυγχάνεται όταν οι φοιτητές σκέπτονται την ερώ-τηση και αυτενεργούν, χωρίς να ανατρέχουν αμέσως σε τύπους και αλγόριθμους (ή ακόμα και σε έναν υπολογιστή)– δημιουργήσαμε τα Προβλήματα Στρατηγικής. Αυτά αποσκοπούν στο να επεκτείνουν τις δεξιότητες του φοιτητή στην επίλυση προβλημάτων πέραν εκείνων που ανα-πτύχθηκαν στα Προβλήματα για Εξάσκηση και στα Γενικά Προβλήματα. Στη συγκεκριμένη έκδοση διπλασιάσαμε τον αριθμό αυτών των προβλημάτων προκειμένου να ωθήσουμε τον φοι-τητή να συνειδητοποιήσει ότι επιδίωξή του πρέπει να είναι η εννοιολογική κατανόηση και όχι η απλή απομνημόνευση αλγορίθμων από παραδείγματα και λυμένες ασκήσεις. Για να δουλέψει ο φοιτητής ένα Πρόβλημα Στρατηγικής, θα χρειαστεί να μελετήσει προσεκτικά το πρόβλημα (το οποίο μπορεί να εμπεριέχει αρκετές έννοιες και δεξιότητες από το εκάστοτε κεφάλαιο) και να φτάσει μόνος στη λύση, χωρίς να προσπαθήσει να βρει κάποιο παρόμοιο πρόβλημα από όπου θα μπορούσε να μοντελοποιήσει την απάντησή του.

Στη νέα ενότητα, με τίτλο «Ερωτήσεις Αυτοαξιολόγησης και Ανασκόπησης», ανατροφοδούμε τη γνώση που λαμβάνεται –αναπτύσσοντας εννοιολογικά εστιασμένες ερωτήσεις πολλαπλών επιλογών– ώστε να δώσουμε στον φοιτητή μια γρήγορη ευκαιρία για αυτοαξιολόγηση. Καθώς αποσκοπούν κυρίως στην κατ’ ιδίαν μελέτη, οι ερωτήσεις αυτές έχουν συμπεριληφθεί στη νέα ενότητα με τον τίτλο Ερωτήσεις Ανασκόπησης. Ως διδάσκοντες, γνωρίζουμε ότι ένας φοιτη-τής μπορεί να απαντήσει σωστά σε μια ερώτηση πολλαπλών επιλογών, όμως, ενδέχεται η αιτιολόγηση της απάντησής του να είναι εσφαλμένη.

Σε αυτή την έκδοση, χρησιμοποιούμε ερωτήσεις δύο βαθμίδων προκειμένου να εξακρι-βώσουμε αν ο φοιτητής έχει κατανοήσει μια έννοια σε βάθος ή αν την έμαθε επιφανειακά. Η πρώτη βαθμίδα μιας ερώτησης μπορεί να είναι αρκετά ευθεία. Π.χ., μπορούμε να αρχί-σουμε μια ερώτηση παραθέτοντας έναν αριθμό τύπων ενώσεων και να ζητήσουμε από τον φοιτητή να κατατάξει καθεμία ένωση στις ιοντικές ή μοριακές ενώσεις. Ο φοιτητής μπορεί να δώσει τη σωστή απάντηση· άραγε, γνωρίζει την ακριβή αιτιολόγηση; Για να το διαπι-στώσουμε, προσθέτουμε μια επιπλέον ερώτηση –την ονομάσαμε δεύτερη βαθμίδα– όπως, για παράδειγμα, «ποια από τις παρακάτω προτάσεις, αναφορικά με μοριακές ενώσεις, είναι η καλύτερη;» Βλέποντας πώς απαντά ο φοιτητής τη δεύτερη βαθμίδα μιας ερώτησης δύο βαθ-μίδων, μπορούμε να καταλάβουμε αν υπάρχει παρανόηση. Με άλλα λόγια, μαθαίνουμε αν ο φοιτητής έχει πλήρη και σωστή κατανόηση μιας σημαντικής χημικής έννοιας.

Πρόγραμμα Απεικονίσεων με Έμφαση σε Μοριακές Έννοιες

Οι περισσότεροι από εμάς (αλλά και πολλοί από τους φοιτητές μας) είμαστε, κατά τη μελέτη μας, οπτικοί τύποι. Μόλις δούμε κάτι, τείνουμε να το θυμόμαστε. Στη συγκεκριμένη, 10η διεθνή έκδοση της Γενικής Χημείας, εξετάσαμε κάθε τεχνική δυνατότητα που βοηθάει προς αυτή την κατεύθυνση, δηλαδή στην ενίσχυση της μνήμης μέσω κατάλληλων εικόνων και γραφημάτων. Σε αυτό το πλαίσιο, συνεχίζουμε να εστιάζουμε στην παρουσίαση της Χημείας σε μοριακό επίπεδο. Η μοριακή «ιστορία» αρχίζει στο Κεφάλαιο 1, ενώ στο Κεφάλαιο 2 έχουμε αναπτύξει τη μοριακή θεώρηση και την έχουμε ενσωματώσει στον μηχανισμό επίλυσης προβλημάτων, καθώς και σε συζητήσεις μέσα σε κείμενα. Στα επόμενα κεφάλαια συνεχίζουμε να χρησιμοποιούμε τη μοριακή θεώρηση για ενίσχυση των χημικών εννοιών. Επιπλέον, έχουμε εισαγάγει χάρτες ηλεκτροστατι-κού δυναμικού –κάτι που έχει ιδιαίτερη παιδαγωγική συνάφεια– προκειμένου να δείξουμε πώς μεταβάλλεται η ηλεκτρονική πυκνότητα από σημείο σε σημείο μέσα στο μόριο. Αυτό διευκολύνει ιδιαίτερα στην οπτική παρουσίαση ορισμένων θεμάτων, όπως η πολικότητα δεσμών και μορίων, καθώς και η συμπεριφορά οξέων–βάσεων.

Δοκίμια που προβάλλουν τη Χημεία ως μία Σύγχρονη Έπιστήμη με πολλές Έφαρμογές

Εμπλουτίσαμε τα δοκίμιά μας –με τίτλο «Από τη σκοπιά ενός χημικού»– ώστε να καλύπτουν πολλά σύγχρονα θέματα επιστήμης και τεχνολογίας. Επιλέξαμε θέματα που ελκύουν το ενδι-αφέρον των φοιτητών, ενώ, παράλληλα, δώσαμε έμφαση στην εμπλεκόμενη σε αυτά Χημεία. Για την περιγραφή του θέματος που αναπτύσσεται (υλικά, περιβάλλον, καθημερινή ζωή, επι-στημονικά όρια και επιστήμη ζωής) χρησιμοποιούμε χαρακτηριστικά εικονίδια. Τα δοκίμια δείχνουν στους φοιτητές ότι η Χημεία είναι μια ζωντανή, συνεχώς μεταβαλλόμενη επιστήμη, που σχετίζεται άμεσα με τον σύγχρονο κόσμο. Για παράδειγμα, το δοκίμιο «Τα κολλητικά – αλλά, κόλλα– δάκτυλα του Γκέκο», περιγράφει τις δυνάμεις van der Waals, που χρησιμοποι-ούνται από τα δάκτυλα του Γκέκο, και τις πιθανές εφαρμογές τους, π.χ., στην ανάπτυξη μιας πλαστικής ταινίας που να κολλάει και να ξεκολλάει άπειρες φορές χωρίς να καταστρέφεται ή στην κατασκευή ρομπότ που να μπορούν να σκαρφαλώνουν σε τοίχους!

Επίσης, εμπλουτίσαμε τα δοκίμιά μας –με τίτλο «Ενόργανες Μέθοδοι»– ώστε να υπερτο-νίσουμε τη σπουδαιότητα πολύπλοκων οργάνων στη σύγχρονη Χημεία, επικεντρώνοντας σε ενόργανες μεθόδους που χρησιμοποιούνται από ερευνητές, κυρίως χημικούς, όπως, για πα-ράδειγμα, τη φασματομετρία μάζας ή τον πυρηνικό μαγνητικό συντονισμό. Μολονότι είναι σύντομα, τα δοκίμια αυτά δίνουν στο φοιτητή λεπτομερή στοιχεία, ικανά να του κινήσουν την περιέργεια για το εκάστοτε θέμα.

Αναγνωρίζουμε ότι οι αίθουσες και οι χρόνοι διδασκαλίας ολοένα περιορίζονται και ότι η εν-σωμάτωση αυτού του υλικού στον κύκλο μαθημάτων μπορεί να είναι δύσκολη. Για το λόγο αυτό, περιλαμβάνουμε ερωτήσεις στο τέλος των κεφαλαίων, που βασίζονται στα δοκίμια Από τη Σκοπιά ενός Χημικού και Ενόργανες Μέθοδοι. Οι ερωτήσεις αυτές προωθούν την ανάπτυξη δεξιοτήτων στο επιστημονικό γράψιμο, κάτι το οποίο συχνά παραμελείται σε τυποποιημένους κύκλους μαθη-μάτων Χημείας. Ελπίδα μας είναι ότι έχοντας σύντομες ερωτήσεις δοκιμίων, έτοιμες να δοθούν (προκειμένου να απαντηθούν), θα βοηθήσουμε τόσο τον φοιτητή όσο και τους διδάσκοντες να εκτιμήσουν τη σημασία αυτού του περιεχομένου και να το εντάξουν πιο εύκολα στη διδακτέα τους ύλη.

Καινοτομίες και Προσθήκες στη 10η, Διεθνή Έκδοση, της Γενικής Χημείας

• Σύγχρονος, όμορφος σχεδιασμός του βιβλίου, φιλικός προς το χρήστη, μέσα από τον οποίο μεταδίδεται στον φοιτητή μια αίσθηση ενθουσιασμού για τη Χημεία.• Ριζικά αναθεωρημένη διάταξη εικόνων και φωτογραφιών, που βοηθά στην οπτικοποίηση της

γνώσης, ενώ παράλληλα εξηγούνται λεπτομερώς έννοιες-κλειδιά. Αναλυτικές λεζάντες και ερμηνευτικές σημειώσεις διασαφηνίζουν το επιμέρους καθώς και το σύνολο της εικόνας.• Εκσυγχρονισμένα με νέες εικόνες, και εκ νέου διατυπωμένα δοκίμια περί «Καθημερινής

Ζωής», περί «Επιστημονικών Ορίων», περί «Ενόργανων Μεθόδων» και «Περιβάλλοντος».• Εντελώς νέα διατύπωση των Ενοτήτων 6.2 και 6.3 (στο Κεφάλαιο «Θερμοδυναμική»)

προκειμένου να συμπεριληφθεί σε αυτό μια διεξοδική συζήτηση του πρώτου νόμου της θερμοδυναμικής.• Εκ νέου διατύπωση στο Κεφάλαιο 8 της ενότητας περί ατομικών ακτίνων για μια ευρύτερη

συζήτηση του θέματος.

• Εντελώς νέα διατύπωση στο Κεφάλαιο 8, της ηλεκτρονικής συγγένειας με θετικό πρόσημο για σταθερά αρνητικά ιόντα. Μολονότι πολλά συγγράμματα Γενικής Χημείας εξακολουθούν να χρησιμοποιούν το αντίθετο πρόσημο, οι ειδικοί επιστήμονες, αλλά και συγγράμματα Ανόργανης Χημείας και Φυσικοχημείας καθιέρωσαν και χρησιμοποιούν θετικό πρόσημο το οποίο θεωρούμε ότι μπορεί να οριστεί με τελείως φυσικό τρόπο. Όλες οι τιμές ηλεκτρονι-κής συγγένειας έχουν ενημερωθεί ανάλογα.• Σαφής ορισμός του νόμου του Coulomb στο Κεφάλαιο 9.• Εκ νέου διατύπωση στο Κεφάλαιο 9, της ενότητας για το μήκος δεσμού και τις ομοιοπολι-

κές ακτίνες, ώστε αυτή να συνδεθεί απόλυτα με την προηγηθείσα συζήτηση περί ατομικής ακτίνας του Κεφαλαίου 8.• Αλλαγή στο Κεφάλαιο 9 του όρου ενέργεια δεσμού με ενθαλπία δεσμού για προσαρμογή

στην προτιμώμενη ορολογία.•Προσθήκη στο Κεφάλαιο 10 μιας υποενότητας περί γεωμετρίας μεγάλων μορίων. Η συζή-

τηση της διπολικής ροπής έχει επαναδιατυπωθεί.•Νέα διατύπωση της πρώτης ενότητας στο Κεφάλαιο 18, επειδή τώρα το Κεφάλαιο 6 εμπε-

ριέχει μια πλήρη συζήτηση του πρώτου νόμου της θερμοδυναμικής, η οποία παλιότερα υπήρχε στο Κεφάλαιο 18.•Η πραγματοποίηση στο Κεφάλαιο 21 μικρών αλλαγών για ενημέρωση της συζήτησης σύγ-

χρονων εφαρμογών των στοιχείων των κύριων ομάδων και των ενώσεών τους.• Εκ νέου διατύπωση στο Κεφάλαιο 24 σχετικά με τη βιοσύνθεση πρωτεϊνών για αποσαφή-

νιση της συζήτησης.• Διπλασιασμός του αριθμού των Προβλημάτων Στρατηγικής σε όλα τα κεφάλαια, με εξαί-

ρεση δύο περιγραφικά κεφάλαια.

Darrell Ebbing, Steven Gammon

Τα περιεχόμενα εν συντομία

1 Χημεία και Μετρήσεις 1

2 Άτομα, Μόρια και Ιόντα 41

3 Υπολογισμοί με Χημικούς Τύπους και Εξισώσεις 88

4 Χημικές Αντιδράσεις 126

5 Η Αέρια Κατάσταση 178

6 Θερμοχημεία 226

7 Η Κβαντική Θεωρία του Ατόμου 268

8 Ηλεκτρονικές Δομές και Περιοδικότητα 299

9 Ιοντικός και Ομοιοπολικός Δεσμός 334

10 Μοριακή Γεωμετρία και Θεωρία του Χημικού Δεσμού 381

11 Καταστάσεις της Ύλης: Υγρά και Στερεά 427

12 Διαλύματα 487

13 Ταχύτητες Αντίδρασης 533

14 Χημική Ισορροπία 590

15 Οξέα και Βάσεις 634

16 Ισορροπίες Οξέων–Βάσεων 663

17 Διαλυτότητα και Ισορροπίες Συμπλόκων Ιόντων 709

18 Θερμοδυναμική και Ισορροπία 741

19 Ηλεκτροχημεία 778

20 Πυρηνική Χημεία 827

21 Χημεία των Στοιχείων των Κυρίων Ομάδων 873

22 Τα Μεταβατικά Στοιχεία και Ενώσεις Σύνταξης 936

23 Οργανική Χημεία 975

24 Πολυμερή Υλικά: Συνθετικά και Βιολογικά 1012

x

Περιεχόμενα

Δοκίμια xvii

Πρόλογος της Ελληνικής Έκδοσης xviii

Πρόλογος της Αγγλικής Έκδοσης xxviii

Ποιοι είναι οι Συγγραφείς xxix

Η Εικόνα του Εξωφύλλου xxx

1 Χημεία και Μετρήσεις 1Εισαγωγή στη Χημεία 2

1.1 Σύγχρονη Χημεία: Μια σύντομη ματιά 3

1.2 Πείραμα και ερμηνεία 4ΑΠΟ ΤΗ ΣΚΟΠΙΑ ΈΝΟΣ ΧΗΜΙΚΟΥ Η Γέννηση του Αυτοκόλλητου Σημειώματος® 5

1.3 Ο νόμος διατήρησης της μάζας 6

1.4 Ύλη: Φυσική κατάσταση και χημική σύσταση 8ΈΝΟΡΓΑΝΈΣ ΜΈΘΟΔΟΙ Διαχωρισμός Μιγμάτων μέσω Χρωματογραφίας 13

Φυσικές Μετρήσεις 15

1.5 Μετρήσεις και σημαντικά ψηφία 15

1.6 Μονάδες SI 18

1.7 Παράγωγες μονάδες 21

1.8 Μονάδες και διαστατική ανάλυση (Μέθοδος των συντελεστών μετατροπής) 25

Ανακεφαλαίωση•ΣύνοψηΒασικώνΑρχώνκαιΕννοιών•ΜαθησιακοίΣτόχοι•ΈννοιεςΚλειδιά•ΕρωτήσειςκαιΠροβλήματα•ΕρωτήσειςΑυτοαξιολόγησηςκαιΑνασκόπησης•ΔιερευνήσειςΕννοιών•ΕννοιολογικάΠροβλήματα•ΠροβλήματαγιαΕξάσκηση•Γε-νικάΠροβλήματα•ΠροβλήματαΣτρατηγικής•ΠροβλήματαΣυνδυασμένωνΔεξιοτήτων

2 Άτομα, Μόρια και Ιόντα 41Ατομική Θεωρία και Ατομική Δομή 42

2.1 Ατομική θεωρία της ύλης 43

2.2 Η δομή του ατόμου 45

2.3 Η δομή του πυρήνα – Ισότοπα 48

2.4 Ατομικές μάζες 50

2.5 Περιοδικός πίνακας των στοιχείων 52ΑΠΟ ΤΗ ΣΚΟΠΙΑ ΈΝΟΣ ΧΗΜΙΚΟΥ Τριάντα Δευτερόλεπτα στη Νησίδα Σταθερότητας 54

Χημικές Ουσίες: Τύποι και Ονόματα 55

2.6 Χημικοί τύποι – Μοριακές και ιοντικές ενώσεις 56

2.7 Οργανικές ενώσεις 60

2.8 Ονοματολογία απλών ενώσεων 61

Χημικές Αντιδράσεις: Εξισώσεις 72

2.9 Αναγραφή χημικών εξισώσεων 72

2.10 Ισοστάθμιση χημικών εξισώσεων 73


3 Υπολογισμοί με Χημικούς Τύπους και Εξισώσεις 88Μάζα και Mole μιας Ουσίας 89

3.1 Μοριακή μάζα και τυπική μάζα 89

3.2 Η έννοια του mole 91

Προσδιορισμός Χημικών Τύπων 95

3.3 Εκατοστιαία περιεκτικότητα από τον χημικό τύπο 95

3.4 Στοιχειακή ανάλυση: Εκατοστιαία περιεκτικότητα σε άνθρακα, υδρογόνο και οξυγόνο 97

3.5 Προσδιορισμός τύπων 99ΈΝΟΡΓΑΝΈΣ ΜΈΘΟΔΟΙ Φασματομετρία Μάζας και Μοριακός Τύπος 100

Στοιχειομετρία: Ποσοτικές Σχέσεις σε Χημικές Αντιδράσεις 104

3.6 Γραμμομοριακή ερμηνεία μιας χημικής εξίσωσης 104

3.7 Ποσότητες ουσιών σε μια χημική αντίδραση 105

3.8 Περιοριστικό αντιδρών: Θεωρητικές και εκατοστιαίες αποδόσεις 109


4 Χημικές Αντιδράσεις 126Ιόντα σε Υδατικό Διάλυμα 127

4.1 Η ιοντική θεωρία των διαλυμάτων και κανόνες διαλυτότητας 127

4.2 Μοριακές και ιοντικές εξισώσεις 132

Τύποι Χημικών Αντιδράσεων 135

4.3 Αντιδράσεις καταβύθισης 136

4.4 Αντιδράσεις οξέων-βάσεων 138

4.5 Αντιδράσεις οξείδωσης-αναγωγής 146

4.6 Ισοστάθμιση απλών εξισώσεων οξείδωσης-αναγωγής 153

Εργασίες με Διαλύματα 156

4.7 Γραμμομοριακή συγκέντρωση 156

4.8 Αραίωση διαλυμάτων 158

Ποσοτική Ανάλυση 160

4.9 Σταθμική ανάλυση 160

4.10 Ογκομετρική ανάλυση 162


5 Η Αέρια Κατάσταση 178Νόμοι των Αερίων 179

5.1 Πίεση αερίων και μέτρηση αυτής 179

5.2 Εμπειρικοί νόμοι των αερίων 181

5.3 Ο νόμος των ιδανικών αερίων 188ΑΠΟ ΤΗ ΣΚΟΠΙΑ ΈΝΟΣ ΧΗΜΙΚΟΥ Αέριο Μονοξείδιο του Αζώτου και Βιολογική Σηματοδότηση 189

5.4 Προβλήματα στοιχειομετρίας που περιλαμβάνουν όγκους αερίων 194

5.5 Μίγματα αερίων – Νόμος των μερικών πιέσεων 196

Κινητική–Μοριακή Θεωρία 200

5.6 Κινητική θεωρία ιδανικών αερίων 201

5.7 Μοριακές ταχύτητες – Διάχυση και διαπίδυση 204

5.8 Πραγματικά αέρια 209ΑΠΟ ΤΗ ΣΚΟΠΙΑ ΈΝΟΣ ΧΗΜΙΚΟΥ Το Αέριο Διοξείδιο του Άνθρακα και το Φαινόμενο του Θερμοκηπίου 212


6 Θερμοχημεία 226Τι είναι Θερμότητα Αντίδρασης 227

6.1 Ενέργεια και μονάδες ενέργειας 228

6.2 Πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής – Έργο και θερμότητα 230

6.3 Θερμότητα αντίδρασης – Ενθαλπία αντίδρασης 234

6.4 Θερμοχημικές εξισώσεις 237

6.5 Εφαρμογή στοιχειομετρίας σε θερμότητες αντιδράσεων 240ΑΠΟ ΤΗ ΣΚΟΠΙΑ ΈΝΟΣ ΧΗΜΙΚΟΥ Η Ανακάλυψη των Σπίρτων (Πυρείων) 240

6.6 Μέτρηση θερμότητας μιας αντίδρασης 241

Χρησιμοποίηση της Θερμότητας από Αντιδράσεις 245

6.7 Νόμος του Hess 245

6.8 Πρότυπες ενθαλπίες σχηματισμού 249

6.9 Καύσιμα–τρόφιμα, εμπορικά καύσιμα και καύσιμα πυραύλων 253


7 Η Κβαντική Θεωρία του Ατόμου 268Φωτεινά Κύματα, Φωτόνια και Θεωρία του Bohr 270

7.1 Η κυματική φύση του φωτός 270

7.2 Κβαντικά φαινόμενα και φωτόνια 273ΑΠΟ ΤΗ ΣΚΟΠΙΑ ΈΝΟΣ ΧΗΜΙΚΟΥ Αποστείρωση των Χάμπουργκερ με Ακτίνες Γ 275

7.3 Η θεωρία του Bohr για το άτομο του υδρογόνου 276ΑΠΟ ΤΗ ΣΚΟΠΙΑ ΈΝΟΣ ΧΗΜΙΚΟΥ Λέιζερ και Συσκευές Ανάγνωσης Ψηφιακών Δίσκων CD και DVD 280

Κβαντομηχανική και Κβαντικοί Αριθμοί 282

7.4 Κβαντομηχανική 282

7.5 Κβαντικοί αριθμοί και ατομικά τροχιακά 285ΈΝΟΡΓΑΝΈΣ ΜΈΘΟΔΟΙ Σαρωτική Μικροσκοπία Σήραγγας 286


8 Ηλεκτρονικές Δομές και Περιοδικότητα 299Ηλεκτρονική Δομή Ατόμων 300

8.1 Spin ηλεκτρονίου και απαγορευτική αρχή του Pauli 300ΈΝΟΡΓΑΝΈΣ ΜΈΘΟΔΟΙ Πυρηνικός Μαγνητικός Συντονισμός (NMR) 302

8.2 Αρχή δόμησης και ο περιοδικός πίνακας 305ΈΝΟΡΓΑΝΈΣ ΜΈΘΟΔΟΙ Ακτίνες Χ, Ατομικοί Αριθμοί και Δομή Τροχιακών (Φωτοηλεκτρονική Φασματοσκοπία) 310

8.3 Αναγραφή ηλεκτρονικών δομών με χρησιμοποίηση του περιοδικού πίνακα 310

8.4 Διαγράμματα τροχιακών των ατόμων – Κανόνας του Hund 314ΑΠΟ ΤΗ ΣΚΟΠΙΑ ΈΝΟΣ ΧΗΜΙΚΟΥ Μετεώριση Βατράχων και Ανθρώπων 316

Περιοδικότητα των Στοιχείων 317

8.5 Προβλέψεις του Mendeleev βάσει του περιοδικού πίνακα 317

8.6 Μερικές περιοδικές ιδιότητες 318

8.7 Περιοδικότητα στα στοιχεία των κυρίων ομάδων 325


9 Ιοντικός και Ομοιοπολικός Δεσμός 334Ιοντικοί Δεσμοί 335

9.1 Περιγραφή ιοντικών δεσμών 335ΑΠΟ ΤΗ ΣΚΟΠΙΑ ΈΝΟΣ ΧΗΜΙΚΟΥ Ιοντικά Υγρά και Πράσινη Χημεία 340

9.2 Ηλεκτρονικές δομές ιόντων 341

9.3 Ιοντικές ακτίνες 344

Ομοιοπολικοί Δεσμοί 346

9.4 Περιγραφή ομοιοπολικών δεσμών 347ΑΠΟ ΤΗ ΣΚΟΠΙΑ ΈΝΟΣ ΧΗΜΙΚΟΥ Χημικοί Δεσμοί στη Νιτρογλυκερίνη 350

9.5 Πολωμένοι ομοιοπολικοί δεσμοί – Ηλεκτραρνητικότητα 351

9.6 Αναγραφή τύπων Lewis με ηλεκτρόνια-κουκκίδες 353

9.7 Απεντοπισμένοι δεσμοί – Συντονισμός 356

9.8 Εξαιρέσεις του κανόνα της οκτάδας 358

9.9 Τυπικό φορτίο και τύποι Lewis 361

9.10 Μήκος δεσμού και τάξη δεσμού 364

9.11 Ενέργεια δεσμού 366ΈΝΟΡΓΑΝΈΣ ΜΈΘΟΔΟΙ Φασματοσκοπία Υπερύθρου και Δονήσεις Χημικών Δεσμών 370

Ανακεφαλαίωση•ΣύνοψηΒασικώνΑρχώνκαιΕννοιών•ΜαθησιακοίΣτόχοι•ΈννοιεςΚλειδιά•ΕρωτήσειςκαιΠροβλήματα•ΕρωτήσειςΑυτοαξιολόγησηςκαιΑνασκόπησης•

ΔιερευνήσειςΕννοιών•ΕννοιολογικάΠροβλήματα•ΠροβλήματαγιαΕξάσκηση•Γε-νικάΠροβλήματα•ΠροβλήματαΣτρατηγικής•ΠροβλήματαΣυνδυασμένωνΔεξιοτήτων

10 Μοριακή Γεωμετρία και Θεωρία του Χημικού Δεσμού 381

Μοριακή Γεωμετρία και Κατευθυνόμενος Δεσμός 383

10.1 Το μοντέλο VSEPR (άπωσης ηλεκτρονικών ζευγών του φλοιού σθένους) 383

ΑΠΟ ΤΗ ΣΚΟΠΙΑ ΈΝΟΣ ΧΗΜΙΚΟΥ Μόρια σε Σχέση Αριστερού – Δεξιού Χεριού 392

10.2 Διπολική ροπή και μοριακή γεωμετρία 393

10.3 Θεωρία του δεσμού σθένους 397

10.4 Περιγραφή πολλαπλών δεσμών 404

Θεωρία Μοριακών Τροχιακών 408

10.5 Αρχές της θεωρίας μοριακών τροχιακών 409

10.6 Ηλεκτρονικές δομές διατομικών μορίων των στοιχείων της δεύτερης περιόδου 411

10.7 Μοριακά τροχιακά και απεντοπισμένοι δεσμοί 414ΑΠΟ ΤΗ ΣΚΟΠΙΑ ΈΝΟΣ ΧΗΜΙΚΟΥ Ανθρώπινη Όραση 416ΑΠΟ ΤΗ ΣΚΟΠΙΑ ΈΝΟΣ ΧΗΜΙΚΟΥ Το Όζον της Στρατόσφαιρας: Ένας Απορροφητής των Υπεριωδών Ακτίνων 417


11 Καταστάσεις της Ύλης: Υγρά και Στερεά 42711.1 Σύγκριση αερίων, υγρών και στερεών 428

Μεταβολές Καταστάσεων 429

11.2 Μετατροπές φάσεων 429

11.3 Διαγράμματα φάσεων 439

Υγρή Κατάσταση 441

11.4 Ιδιότητες υγρών: Επιφανειακή τάση και ιξώδες 441ΑΠΟ ΤΗ ΣΚΟΠΙΑ ΈΝΟΣ ΧΗΜΙΚΟΥ Αφαίρεση της Καφεΐνης από τον Καφέ 442

11.5 Διαμοριακές δυνάμεις: Ερμηνεία ιδιοτήτων υγρών 445

Στερεά Κατάσταση 452

ΑΠΟ ΤΗ ΣΚΟΠΙΑ ΈΝΟΣ ΧΗΜΙΚΟΥ Τα Κολλητικά, αλλά χωρίς Κόλλα, Δάκτυλα του Γκέκο 453

11.6 Ταξινόμηση των στερεών σύμφωνα με το είδος έλξης των δομικών τους μονάδων 453

11.7 Κρυσταλλικά στερεά: Κρυσταλλικά πλέγματα και μοναδιαίες κυψελίδες 457

11.8 Δομές μερικών κρυσταλλικών στερεών 461ΑΠΟ ΤΗ ΣΚΟΠΙΑ ΈΝΟΣ ΧΗΜΙΚΟΥ Οθόνες Υγρών Κρυστάλλων 461

11.9 Υπολογισμοί που εμπεριέχουν διαστάσεις μοναδιαίων κυψελίδων 467

11.10 Προσδιορισμός κρυσταλλικής δομής με περίθλαση ακτίνων Χ 469ΈΝΟΡΓΑΝΈΣ ΜΈΘΟΔΟΙ Αυτοματοποιημένη Περιθλασιμετρία Ακτίνων Χ 471

ΑΠΟ ΤΗ ΣΚΟΠΙΑ ΈΝΟΣ ΧΗΜΙΚΟΥ Νερό: Μια Ιδιαίτερη Ουσία για τον Πλανήτη Γη 472


12 Διαλύματα 487Σχηματισμός Διαλυμάτων 488

12.1 Τύποι διαλυμάτων 488

12.2 Διαλυτότητα και η διαδικασία διάλυσης 490ΑΠΟ ΤΗ ΣΚΟΠΙΑ ΈΝΟΣ ΧΗΜΙΚΟΥ Διαλυτότητα Αιμοσφαιρίνης και Δρεπανοκυτταρική Αναιμία 495

12.3 Επιδράσεις θερμοκρασίας και πίεσης πάνω στη διαλυτότητα 496

Αθροιστικές Ιδιότητες 499

12.4 Τρόποι έκφρασης της συγκέντρωσης 499

12.5 Τάση ατμών διαλύματος 505

12.6 Ανύψωση σημείου ζέσεως και ταπείνωση σημείου πήξεως 509

12.7 Ώσμωση 513

12.8 Αθροιστικές ιδιότητες ιοντικών διαλυμάτων 516

Σχηματισμός Κολλοειδών 518

12.9 Κολλοειδή 518ΑΠΟ ΤΗ ΣΚΟΠΙΑ ΈΝΟΣ ΧΗΜΙΚΟΥ Οι Μικρότεροι Δοκιμαστικοί Σωλήνες στον Κόσμο 522


13 Ταχύτητες Αντίδρασης 533Ταχύτητες Αντίδρασης 534

13.1 Ορισμός της ταχύτητας αντίδρασης 535

13.2 Πειραματικός προσδιορισμός ταχύτητας 539

13.3 Εξάρτηση της ταχύτητας από τη συγκέντρωση 540

13.4 Μεταβολή της συγκέντρωσης με τον χρόνο 546

13.5 Θερμοκρασία και ταχύτητα Θεωρίες συγκρούσεων και μεταβατικής κατάστασης 554

13.6 Εξίσωση του Arrhenius 558

Μηχανισμοί Αντιδράσεων 560

13.7 Στοιχειώδεις αντιδράσεις 560

13.8 Ο νόμος ταχύτητας και ο μηχανισμός 564

13.9 Κατάλυση 569ΑΠΟ ΤΗ ΣΚΟΠΙΑ ΈΝΟΣ ΧΗΜΙΚΟΥ Βλέποντας τα Μόρια να αντιδρούν 574


14 Χημική Ισορροπία 590Περιγραφή Χημικής Ισορροπίας 591

14.1 Χημική ισορροπία – Μια δυναμική ισορροπία 591

14.2 Η σταθερά ισορροπίας 594

14.3 Ετερογενής ισορροπία – Διαλύτες σε ετερογενείς ισορροπίες 601ΑΠΟ ΤΗ ΣΚΟΠΙΑ ΈΝΟΣ ΧΗΜΙΚΟΥ Μυξομύκητες και Βούλες Λεοπάρδαλης 602

Χρήση της Σταθεράς Ισορροπίας 603

14.4 Ποιοτική ερμηνεία της σταθεράς ισορροπίας 604

14.5 Πρόβλεψη της κατεύθυνσης μιας αντίδρασης 605

14.6 Υπολογισμός συγκεντρώσεων ισορροπίας 607

Μεταβολή των Συνθηκών Αντίδρασης – Αρχή του Le Châtelier 611

14.7 Απομάκρυνση προϊόντων ή προσθήκη αντιδρώντων 611

14.8 Μεταβολή πίεσης και θερμοκρασίας 614

14.9 Επίδραση ενός καταλύτη 619


15 Οξέα και Βάσεις 634Θεωρίες Οξέων–Βάσεων 635

15.1 Οξέα και βάσεις κατά Arrhenius 635

15.2 Οξέα και βάσεις κατά Brønsted–Lowry 636

15.3 Οξέα και βάσεις κατά Lewis 639ΑΠΟ ΤΗ ΣΚΟΠΙΑ ΈΝΟΣ ΧΗΜΙΚΟΥ Παίρνοντας το Φάρμακό μας 641

Ισχύς Οξέων και Βάσεων 642

15.4 Σχετική ισχύς οξέων και βάσεων 642

15.5 Μοριακή δομή και ισχύς οξέων 644

Αυτοϊοντισμός του Νερού και pH 647

15.6 Αυτοϊοντισμός του νερού 647

15.7 Διαλύματα ισχυρών οξέων και βάσεων 648

15.8 Το pH ενός διαλύματος 650ΑΠΟ ΤΗ ΣΚΟΠΙΑ ΈΝΟΣ ΧΗΜΙΚΟΥ Απόφραξη του Νιπτήρα και Άλλες Αγγαρείες 654


16 Ισορροπίες Οξέων–Βάσεων 663Διαλύματα Ασθενών Οξέων ή Βάσεων 664

16.1 Ισορροπίες ιοντισμού οξέων 664

16.2 Πολυπρωτικά οξέα 671ΑΠΟ ΤΗ ΣΚΟΠΙΑ ΈΝΟΣ ΧΗΜΙΚΟΥ Όξινη Βροχή 674

© C

harl

es D

. Win

ters

© C

harl

es D

. Win

ters

16.3 Ισορροπίες ιοντισμού βάσεων 674

16.4 Οξεοβασικές ιδιότητες διαλυμάτων αλάτων 678

Διαλύματα Ασθενούς Οξέος ή Βάσης παρουσία άλλης Διαλυμένης Ουσίας 682

16.5 Επίδραση κοινού ιόντος 683

16.6 Ρυθμιστικά διαλύματα 686

16.7 Καμπύλες ογκομέτρησης οξέος–βάσης 693


17 Διαλυτότητα και Ισορροπίες Συμπλόκων Ιόντων 709

Ισορροπίες Διαλυτότητας 710

17.1 Η σταθερά γινομένου διαλυτότητας 710

17.2 Διαλυτότητα και επίδραση κοινού ιόντος 715

17.3 Υπολογισμοί καθίζησης 717

17.4 Επίδραση του pH πάνω στη διαλυτότητα 721ΑΠΟ ΤΗ ΣΚΟΠΙΑ ΈΝΟΣ ΧΗΜΙΚΟΥ Ασβεστολιθικά Σπήλαια 723

Ισορροπίες Συμπλόκων Ιόντων 724

17.5 Σχηματισμός συμπλόκων ιόντων 724

17.6 Σύμπλοκα ιόντα και διαλυτότητα 727

Εφαρμογή Ισορροπιών Διαλυτότητας 730

17.7 Ποιοτική ανάλυση μεταλλικών ιόντων 730


18 Θερμοδυναμική και Ισορροπία 74118.1 Πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής: Μια ανασκόπηση 742

Αυθόρμητες Διεργασίες και Εντροπία 743

18.2 Εντροπία και ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής 744

18.3 Πρότυπες εντροπίες και ο τρίτος νόμος της θερμοδυναμικής 749

Η Έννοια της Ελεύθερης Ενέργειας 753

18.4 Ελεύθερη ενέργεια και αυθόρμητες αντιδράσεις 753

18.5 Ερμηνεία της ελεύθερης ενέργειας 757ΑΠΟ ΤΗ ΣΚΟΠΙΑ ΈΝΟΣ ΧΗΜΙΚΟΥ Σύζευξη Αντιδράσεων 758

Ελεύθερη Ενέργεια και Σταθερές Ισορροπίας 760

18.6 Σχέση της DG 8 με τη σταθερά ισορροπίας 760

18.7 Μεταβολή ελεύθερης ενέργειας με τη θερμοκρασία 763


19 Ηλεκτροχημεία 778Ημιαντιδράσεις 779

19.1 Ισοστάθμιση αντιδράσεων οξειδοαναγωγής σε όξινα και βασικά διαλύματα 779

Βολταϊκά Στοιχεία 783

19.2 Κατασκευή βολταϊκών στοιχείων 784

19.3 Συμβολισμοί βολταϊκών στοιχείων 786

19.4 Δυναμικό στοιχείου 788

19.5 Πρότυπα δυναμικά στοιχείων και πρότυπα δυναμικά ηλεκτροδίων 790

19.6 Σταθερές ισορροπίας από τιμές δυναμικών στοιχείων 797

19.7 Εξάρτηση του δυναμικού στοιχείου από τη συγκέντρωση 799

19.8 Μερικά εμπορικά βολταϊκά στοιχεία 803

Ηλεκτρολυτικά Στοιχεία 807

19.9 Ηλεκτρόλυση τηγμένων αλάτων 807

19.10 Ηλεκτρόλυση σε υδατικό διάλυμα 808

19.11 Στοιχειομετρία ηλεκτρόλυσης 813


20 Πυρηνική Χημεία 827Ραδιενέργεια και Αντιδράσεις με Βομβαρδισμό Πυρήνων 828

20.1 Ραδιενέργεια 828ΑΠΟ ΤΗ ΣΚΟΠΙΑ ΈΝΟΣ ΧΗΜΙΚΟΥ Μαγικοί Αριθμοί 834

20.2 Αντιδράσεις με βομβαρδισμό πυρήνων 839

20.3 Ακτινοβολίες και ύλη: Ανίχνευση και βιολογικές επιδράσεις 843

20.4 Ρυθμός ραδιενεργού διάσπασης 845

20.5 Εφαρμογές ραδιενεργών ισοτόπων 852ΑΠΟ ΤΗ ΣΚΟΠΙΑ ΈΝΟΣ ΧΗΜΙΚΟΥ Τομογραφία Εκπομπής Ποζιτρονίων (ΡΕΤ) 856

Ενέργεια Πυρηνικών Αντιδράσεων 857

20.6 Υπολογισμοί μάζας–ενέργειας 857

20.7 Πυρηνική σχάση και πυρηνική σύντηξη 861


21 Χημεία των Στοιχείων των Κυρίων Ομάδων 87321.1 Γενικές παρατηρήσεις για τα στοιχεία των κυρίων ομάδων 874

Η Χημεία των Μετάλλων των Κυρίων Ομάδων 876

21.2 Μέταλλα: Χαρακτηριστικά και παραγωγή 877

21.3 Ο Δεσμός στα μέταλλα 881ΑΠΟ ΤΗ ΣΚΟΠΙΑ ΈΝΟΣ ΧΗΜΙΚΟΥ Υπεραγωγιμότητα 883

21.4 Ομάδα ΙΑ: Τα αλκαλιμέταλλα 884

21.5 Ομάδα ΙΙΑ: Τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών 889

21.6 Τα μέταλλα των ομάδων ΙΙΙΑ και ΙVΑ 894

Η Χημεία των Αμετάλλων 898

21.7 Υδρογόνο 899

21.8 Ομάδα ΙVΑ: Η ομάδα του άνθρακα 901

21.9 Ομάδα VΑ: Η ομάδα του αζώτου και του φωσφόρου 906ΑΠΟ ΤΗ ΣΚΟΠΙΑ ΈΝΟΣ ΧΗΜΙΚΟΥ Buckminster–Φουλλερένιο: Μια Τρίτη Αλλοτροπική Μορφή του Άνθρακα 907

21.10 Ομάδα VΙΑ: Η ομάδα του οξυγόνου και του θείου 914

21.11 Ομάδα VΙΙΑ: Τα αλογόνα 919

21.12 Ομάδα VΙΙΙΑ: Τα ευγενή αέρια 923

Ανακεφαλαίωση•ΣύνοψηΒασικώνΑρχώνκαιΕννοιών•ΜαθησιακοίΣτόχοι•ΈννοιεςΚλειδιά•ΕρωτήσειςκαιΠροβλήματα•ΕρωτήσειςΑυτοαξιολόγησηςκαιΑνασκόπησης•ΔιερευνήσειςΕννοιών•ΕννοιολογικάΠροβλήματα•ΠροβλήματαγιαΕξάσκηση•Γε-νικάΠροβλήματα•ΠροβλήματαΣτρατηγικής

22 Τα Μεταβατικά Στοιχεία και Ενώσεις Σύνταξης 936

Ιδιότητες των Μεταβατικών Στοιχείων 937

22.1 Περιοδικές τάσεις των μεταβατικών στοιχείων 937

22.2 Η χημεία δύο μεταβατικών στοιχείων 941

Σύμπλοκα Ιόντα και Ενώσεις Σύνταξης 944

22.3 Σχηματισμός και δομή συμπλόκων 944

22.4 Ονοματολογία ενώσεων σύνταξης 948ΑΠΟ ΤΗ ΣΚΟΠΙΑ ΈΝΟΣ ΧΗΜΙΚΟΥ Ντρέσινγκ Σαλάτας και Σταθερότητα Χηλικών Ενώσεων 949

22.5 Δομή και ισομέρεια ενώσεων σύνταξης 952

22.6 Η θεωρία δεσμού σθένους στα σύμπλοκα 959

22.7 Η θεωρία του κρυσταλλικού πεδίου 960ΑΠΟ ΤΗ ΣΚΟΠΙΑ ΈΝΟΣ ΧΗΜΙΚΟΥ Η Συνεργειακή Αποδέσμευση Οξυγόνου από Οξυαιμοσφαιρίνη 967


23 Οργανική Χημεία 97523.1 Οι δεσμοί που σχηματίζει ο άνθρακας 976

Υδρογονάνθρακες 977

23.2 Αλκάνια και Κυκλοαλκάνια 977

23.3 Αλκένια και Αλκύνια 984

23.4 Αρωματικοί Υδρογονάνθρακες 988

23.5 Ονοματολογία Υδρογονανθράκων 991

Παράγωγα Υδρογονανθράκων 998

23.6 Οργανικές οξυγονούχες ενώσεις 998

23.7 Οργανικές αζωτούχες ενώσεις 1002


24 Πολυμερή Υλικά: Συνθετικά και Βιολογικά 1012Συνθετικά Πολυμερή 1013

24.1 Σύνθεση οργανικών πολυμερών 1014ΑΠΟ ΤΗ ΣΚΟΠΙΑ ΈΝΟΣ ΧΗΜΙΚΟΥ Η Ανακάλυψη του Νάιλον 1016

24.2 Ηλεκτρικά αγώγιμα πολυμερή 1018

Βιολογικά Πολυμερή 1020

24.3 Πρωτεΐνες 1020

24.4 Νουκλεϊκά οξέα 1025ΑΠΟ ΤΗ ΣΚΟΠΙΑ ΈΝΟΣ ΧΗΜΙΚΟΥ Ιός του Μωσαϊκού του Καπνού και Μικροσκόπιο Ατομικών Δυνάμεων 1033


Παραρτήματα A-1A. Μαθηματικές δεξιότητες A-1

Β. Τάση ατμών νερού σε διάφορες θερμοκρασίες A-7

Γ. Θερμοδυναμικές ποσότητες για ουσίες και ιόντα στους 25°C A-8

Δ. Ηλεκτρονικές δομές ατόμων στη θεμελιώδη κατάσταση A-12

Έ. Σταθερές ιοντισμού οξέων στους 25°C A-13

ΣΤ. Σταθερές ιοντισμού βάσεων στους 25°C A-14

Ζ. Σταθερές γινομένου διαλυτότητας στους 25°C A-15

Η. Σταθερές σχηματισμού συμπλόκων ιόντων στους 25°C A-16

Θ. Πρότυπα δυναμικά ηλεκτροδίων (αναγωγής) σε υδατικά διαλύματα στους 25°C A-16

Απαντήσεις των Ασκήσεων A-18

Απαντήσεις στους Ελέγχους Κατανόησης Εννοιών A-22

Απαντήσεις σε Επιλεγμένα Προβλήματα με Περιττό Αύξοντα Αριθμό A-25

Γλωσσάριο A-39

Ευρετήριο A-53

ΑΠΟ ΤΗ ΣΚΟΠΙΑ ΕΝΟΣ ΧΗΜΙΚΟΥ…

Επιστήμη ΖωήςΑέριο Μονοξείδιο του Αζώτου

και Βιολογική Σηματοδότηση 189Ανθρώπινη Όραση 416Διαλυτότητα Αιμοσφαιρίνης

και Δρεπανοκυτταρική Αναιμία 495Παίρνοντας το Φάρμακό μας 641Σύζευξη Αντιδράσεων 758Τομογραφία Εκπομπής Ποζιτρονίων (ΡΕΤ) 856Η Συνεργειακή Αποδέσμευση Οξυγόνου

από Οξυαιμοσφαιρίνη 967Ιός του Μωσαϊκού του Καπνού

και Μικροσκόπιο Ατομικών Δυνάμεων 1033

ΥλικάΛέιζερ και Συσκευές Ανάγνωσης

Ψηφιακών Δίσκων CD και DVD 280Υπεραγωγιμότητα 883Buckminster–Φουλλερένιο:

Μια Τρίτη Αλλοτροπική Μορφή του Άνθρακα 907Η Ανακάλυψη του Νάιλον 1016

ΠεριβάλλονΤο Αέριο Διοξείδιο του Άνθρακα

και το Φαινόμενο του Θερμοκηπίου 212Το Όζον της Στρατόσφαιρας:

Ένας Απορροφητής των Υπεριωδών Ακτίνων 417Νερό: Μια Ιδιαίτερη Ουσία για τον Πλανήτη Γη 472Όξινη Βροχή 674Ασβεστολιθικά Σπήλαια 723

Όρια ΕπιστήμηςΤριάντα Δευτερόλεπτα στη Νησίδα Σταθερότητας 54Μετεώριση Βατράχων και Ανθρώπων 316Ιοντικά Υγρά και Πράσινη Χημεία 340Τα Κολλητικά –αλλά, χωρίς Κόλλα–

Δάκτυλα του Γκέκο 453Οι Μικρότεροι Δοκιμαστικοί Σωλήνες στον Κόσμο 522Βλέποντας τα Μόρια να αντιδρούν 574Μαγικοί Αριθμοί 834

Από την Καθημερινή μας ΖωήΗ Γέννηση του Αυτοκόλλητου Σημειώματος® 5Η Ανακάλυψη των Σπίρτων (Πυρείων) 240Αποστείρωση των Χάμπουργκερ με Ακτίνες Γ 275Χημικοί Δεσμοί στη Νιτρογλυκερίνη 350Μόρια σε Σχέση Αριστερού – Δεξιού Χεριού 392Αφαίρεση της Καφεΐνης από τον Καφέ 442Οθόνες Υγρών Κρυστάλλων 461Μυξομύκητες και Βούλες Λεοπάρδαλης 602Απόφραξη του Νιπτήρα και Άλλες Αγγαρείες 654Ντρέσινγκ Σαλάτας

και Σταθερότητα Χηλικών Ενώσεων 949

ΕΝΟΡΓΑΝΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ

Διαχωρισμός Μιγμάτων μέσω Χρωματογραφίας 13Φασματομετρία Μάζας και Μοριακός Τύπος 100Σαρωτική Μικροσκοπία Σήραγγας 286Πυρηνικός Μαγνητικός Συντονισμός (NMR) 302Ακτίνες Χ, Ατομικοί Αριθμοί και Δομή Τροχιακών

(Φωτοηλεκτρονική Φασματοσκοπία) 310Φασματοσκοπία Υπερύθρου

και Δονήσεις Χημικών Δεσμών 370Αυτοματοποιημένη Περιθλασιμετρία Ακτίνων Χ 471

Δοκίμια | Εφαρμογές

© P

aul C

ookl

in/B

rand

X

Pict

ures

/Get

ty Im

ages

© Im

age

Sour

ce/

Get

ty Im

ages

©

imag

ewer

ks/

Get

ty Im

ages

© In

gram

Pub

lishi

ng/

the

Age

ncy

Col

lect

ion/

Get

ty Im

ages

©

Fus

e/G

etty

Imag

es

© Im

age

Sour

ce/

Get

ty Im

ages

συγχρονη γενικη...

Documents