φωτογραφία φόντου

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΙ ΣΤΟΧΟΙ

Περιγραφη

Η Χημεία της Κατεύθυνσης στηρίζεται άμεσα στη Χημεία της Γενικής Παιδείας της οποίας αποτελεί όχι ακριβώς συνέχεια αλλά συμπλήρωση και εμβάθυνση. Απευθύνεται πλέον σε μαθητές οι οποίοι επέλεξαν τη Χημεία ως ένα είτε κύριο είτε ως απαιτούμενο μάθημα για τον κύκλο των μεταλυκειακών τους σπουδών. Συνεπώς όλοι οι τεθέντες στόχοι και αντικειμενικοί σκοποί στη Γενική Χημεία εξακολουθούν να ισχύουν και στη Χημεία της Κατεύθυνσης. Μία νέα παράμετρος η οποία υπεισέρχεται είναι ότι τα μαθήματα αυτά της κατεύθυνσης θα πρέπει να λειτουργήσουν σαν μια εισαγωγή των αντίστοιχων μαθηματων που θα ακολουθήσουν στην τριτοβάθμια εκπαίδευση.

Αναλυτικο Προγραμμα

Για το ισχύον αναλυτικό πρόγραμμα του μαθήματος, μεταβείτε στην αντίστοιχη ενότητα ακολουθώντας τον σύνδεσμο 'Προγράμματα Σπουδών'.

Στοχοι

Οι μαθητές επιδιώκεται να είναι σε θέση :

  • Να περιγράφουν το ατομικό πρότυπο του Bohr και το κβαντομηχανική πρότυπο του ατόμου και να συνδέουν την ηλεκτρονιακή δόμηση με την κατάταξη των στοιχείων στον περιοδικό πίνακα. Να διακρίνουν την περιοδική τάση των στοιχειών από το Na έως το Ar (3η περίοδος), και να αιτιολογούν τις χαρακτηριστικές ιδιότητες των στοιχείων μεταπτώσεως. Να ορίζουν θεμελιώδη χαρακτηριστικά του ατόμου. Να γράφουν τους ηλεκτρονιακούς τύπους κατά Lewis καθαρών ουσιών. Να αναπτύσσουν τη θεωρία VSEPR και να περιγράφουν με βάση αυτή τη γεωμετρία ορισμένων μορίων.
  • Να αναφέρουν και να εφαρμόζουν τον πρώτο θερμοδυναμικό νόμο και τη σχέση μεταξύ της μεταβολής της εσωτερικής ενέργειας και της μεταβολής της ενθαλπίας. Να εξηγούν τι είναι εντροπία και να αναφέρουν το δεύτερο θερμοδυναμικό νόμο. Να συνδέουν την εντροπία ενός συστήματος με τη φυσική κατάσταση αυτού και να υπολογίζουν τη μεταβολή της εντροπίας μιας αντίδρασης. Να ορίζουν την ελεύθερη ενέργεια και να υπολογίζουν τη μεταβολή της ελεύθερης ενέργειας μιας αντίδρασης. Να εξηγούν διάφορα φαινόμενα της καθημερινής ζωής με τη βοήθεια των νόμων της θερμοδυναμικής
  • Να ορίζουν τι είναι οξύ και τι βάση κατά Arrhenius και κατά Bronsted - Lowry και να αναγνωρίζουν τα συζυγή ζεύγη οξέων -βάσεων. Να ορίζουν τη σχετική ισχύ ενός ηλεκτρολύτη, να περιγράφουν τους παράγοντες από τους οποίους εξαρτάται και να ταξινομούν τους ηλεκτρολύτες σε ισχυρούς και ασθενείς. Να γράφουν τις χημικές εξισώσεις διάστασης ή ιοντισμού των ηλεκτρολυτών και τις αντίστοιχες εκφράσεις της σταθεράς ιοντισμού για τα ασθενή μονοπρωτικά οξέα και βάσεις. Να υπολογίζουν τις τιμές των μεγεθών: αρχική συγκέντρωση ηλεκτρολύτη, συγκεντρώσεις ιόντων στην ισορροπία, βαθμός ιοντισμού, σταθερά ιοντισμού. Να ορίζουν τη σταθερά ιοντισμού του νερού. Να ορίζουν το pΗ, να ταξινομούν τα διαλύματα σε όξινα, βασικά και ουδέτερα και να υπολογίζουν το pΗ ενός ηλεκτρολυτικού διαλύματος. Να περιγράφουν την επίδραση κοινού ιόντος και τις συνέπειες που έχει στο βαθμό ιοντισμού ενός ηλεκτρολύτη. Να γνωρίζουν τι είναι ρυθμιστικά διαλύματα, τους τρόπους παρασκευής τους και τη δράση τους. Να ορίζουν τι είναι δείκτες, να εξηγούν τη δράση τους και να αναφέρουν τη χρησιμότητά τους στην ογκομετρική ανάλυση. Να ορίζουν το γινόμενο διαλυτότητας, να υπολογίζουν τη διαλυτότητα ενός δυσδιάλυτου ηλεκτρολύτη και να προβλέπουν το σχηματισμό ή όχι ενός ιζήματος με βάση την τιμή του γινομένου διαλυτότητας.
  • Να περιγράφουν τη δομή και τη λειτουργία ενός γαλβανικού στοιχείου, να εξηγούν το ρόλο της γέφυρας άλατος (ηλεκτρολυτικού συνδέσμου) και να αιτιολογούν την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος με τη βοήθεια χημικών αντιδράσεων. Να ορίζουν το πρότυπο δυναμικό ημιστοιχείου, και να συσχετίζουν την τιμή του με την οξειδωτική ή αναγωγική ισχύ του. Να ορίζουν το πρότυπο δυναμικό στοιχείου και από την τιμή του να προβλέπουν αν γίνεται αυθόρμητα ή όχι μια αντίδραση οξειδοαναγωγής. Να εξηγούν τη λειτουργία των μπαταριών και να τις ταξινομούν σε κατηγορίες.
  • Να γνωρίζουν ποιος είναι ο σ και ποιος ο π δεσμός. Να εξηγούν τι είναι υβριδισμός, να διακρίνουν τις κατηγορίες υβριδικών τροχιακών και να ερμηνεύουν το σχηματισμό του απλού, του διπλού δεσμού και του τριπλού δεσμού άνθρακα-άνθρακα. Να αναγνωρίζουν τη σημασία του επαγωγικού φαινομένου για την ερμηνεία ορισμένων ιδιοτήτων χημικών ενώσεων, καθώς και του μηχανισμού ορισμένων αντιδράσεων. Να ορίζουν τη στερεοϊσομέρεια και να την ταξινομούν σε κατηγορίες (εναντιομέρεια και διαστερεομέρεια). Να ορίζουν και να εξηγούν τη γεωμετρική ισομέρεια στις άκυκλες οργανικές ενώσεις. Να ταξινομούν τις οργανικές αντιδράσεις σε αντιδράσεις προσθήκης, απόσπασης, πολυμερισμού, υποκατάστασης, οξειδοαναγωγής κλπ. Να εξηγούν το μηχανισμό ορισμένων οργανικών αντιδράσεων. Να γράφουν μια σειρά χημικών εξισώσεων που οδηγεί, θεωρητικά, στη σύνθεση ορισμένων οργανικών ενώσεων. Να διακρίνουν ορισμένες οργανικές ενώσεις με βάση τις χημικές και φυσικές τους ιδιότητες.

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΙ ΣΤΟΧΟΙ ΑΝΑ ΕΝΟΤΗΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

Κεφάλαιο 2 Χημική Θερμοδυναμική

 Η Θερμοδυναμική μελετά τις ενεργειακές μετατροπές που συνοδεύουν τα φυσικά ή χημικά φαινόμενα. Κλάδος αυτής είναι η Χημική Θερμοδυναμική που εστιάζεται στις χημικές αντιδράσεις. Η Θερμοχημεία, που μελετήσαμε στη Β' Λυκείου, αποτελεί μέρος αυτής και η ενθαλπία χαρακτηρίζεται ως ένα βασικό θερμοδυναμικό μέγεθος. Η θερμοδυναμική στηριζόμενη στους αντίστοιχους νόμους και χωρίς να αναφέρεται στην ατομική ή μοριακή σύσταση της ύλης, δίνει απάντηση στα εξής ερωτήματα:
1. Πότε μια αντίδραση γίνεται αυθόρμητα;
2. Πόσο μπορεί να προχωρήσει μια αντίδραση, ποια δηλαδή είναι η θέση χημικής ισορροπίας;
3. Ποιες ενεργειακές μεταβολές συνοδεύουν την αντίδραση;
Ωστόσο, το αδύνατο σημείο της θερμοδυναμικής είναι ότι δε θίγει καθόλου το θέμα του χρόνου. Αυτό αποτελεί αντικείμενο μελέτης της χημικής κινητικής. Έτσι, υπάρχουν αυθόρμητες αντιδράσεις εξαιρετικά αργές, που θεωρούνται πρακτικά αδύνατες.

Λέξεις-κλειδιά: χημική θερμοδυναμική, σύστημα, ανοικτό σύστημα, κλειστό σύστημα, απομονωμένο σύστημα, εσωτερική ενέργεια, ενθαλπία, εντροπία, αυθόρμητη μεταβολή, αταξία, ελεύθερη ενέργεια, πρότυπες καταστάσεις

Κεφάλαιο 3 Οξέα - Βάσεις - Ιοντική Ισορροπία

Στο κεφάλαιο αυτό επανερχόμαστε σε ένα «γνωστό» θέμα. Στα «οξέα, βάσεις και άλατα». Όμως τώρα έχουμε «περισσότερα βέλη στη φαρέτρα μας». Μπορούμε πια να αναβαθμίσουμε τις γνώσεις μας πάνω στους ηλεκτρολύτες, βασισμένοι αφενός στις θεωρίες του χημικού δεσμού και αφετέρου στη χημική ισορροπία. Έτσι, θα ξεκινήσουμε με το μηχανισμό της διάστασης των ιοντικών ή ιοντισμού των μοριακών ενώσεων και τον καθοριστικό ρόλο του νερού. Θα προχωρήσουμε με τη θεωρία των Bronsted - Lowry, ώστε να περιλάβουμε περισσότερες αντιδράσεις μεταξύ οξέων και βάσεων (εξουδετερώσεις). Στη συνέχεια θα γίνει η διάκριση των ηλεκτρολυτών σε ισχυρούς και ασθενείς, στηριζόμενοι κατά κύριο λόγο στη σταθερά ιοντισμού (που είναι μια σταθερά ισορροπίας) και όχι απλά μόνο στο βαθμό ιοντισμού, που είναι η απόδοση της αντίδρασης ιονισμού. Ο αυτοϊοντισμός του νερού θα δώσει τη βάση για τον καταρτισμό της κλίμακας του pΗ. Η αρχή του Le Chatelier θα κάνει την επίδραση κοινού ιόντος «εύκολη υπόθεση». Έτσι, ερμηνεύεται και η δράση των ρυθμιστικών διαλυμάτων, των οποίων ο ρόλος έχει μεγάλη σημασία στη φυσιολογία και το περιβάλλον. Το πρώτο μέρος του κεφαλαίου κλείνει με μια εργαστηριακή εφαρμογή των αντιδράσεων οξέων - βάσεων, τον ογκομετρικό προσδιορισμό οξέων ή βάσεων. Στην εφαρμογή αυτή οι δείκτες οξυμετρΐας - αλκαλιμετρίας παίζουν καθοριστικό ρόλο. Το κεφάλαιο τελειώνει με μια ετερογενή ισορροπία, την ισορροπία μεταξύ ιζήματος και του υπερκείμενου κορεσμένου διαλύματος, που είναι γνωστή ως γινόμενο διαλυτότητας.

Λέξεις-κλειδιά: διάσταση, ιοντισμός, οξύ, βάση, Bronsted - Lowry, συζυγές οξύ, συζυγής βάση, συζυγές ζεύγος, pH, σταθερά ιοντισμού, βαθμός ιοντισμού, νόμος του Ostwald, κοινό ιόν, ρυθμιστικό διάλυμα, δείκτης, ογκομέτρηση, γινόμενο διαλυτότητας, διαλυτότητα, κορεσμένο διάλυμα, ακόρεστο διάλυμα

Κεφάλαιο 4 Ηλεκτροχημεία

Στο κεφάλαιο αυτό ξεπερνάμε το «μαθητικό μύθο» που θέλει την οξειδοαναγωγή σαν ένα σύνολο «στρυφνών» αντιδράσεων. Εδώ, με τη βοήθεια πάλι της ισορροπίας και της θερμοδυναμικής, απαντάμε στο ερώτημα πότε γίνεται μια αντίδραση οξειδοαναγωγής. Όπως στο κεφάλαιο των οξέων - βάσεων μετράμε την ισχύ με κριτήριο την Ka ή Kb, έτσι και εδώ η ισχύς των οξειδοαναγωγικών ουσιών προσδιορίζεται με βάση την τιμή του πρότυπου δυναμικού, Ε°. Επίσης, προσέξτε την έννοια του oξειδοαναγωγικού ζεύγους, που είναι σε πλήρη αντιστοιχία με αυτή του ζεύγους οξέος - συζυγούς βάσης. Το κεφάλαιο ξεκινά «ανάποδα» από πρώτη όψη. Όμως, προτάσσει κανείς την έννοια του γαλβανικού στοιχείου ως μια πειραματική διάταξη που μετατρέπει τη χημική ενέργεια σε ηλεκτρική. Έτσι, εξοικειώνεται κανείς με το ηλεκτρόδιο ή ημιστοιχείο και το γαλβανικό στοιχείο, που είναι συνδυασμός δύο ηλεκτροδίων. Αν ένα από τα δύο ηλεκτρόδια είναι το πρότυπο ηλεκτρόδιο υδρογόνου τότε το μετρούμενο δυναμικό (κάτω από ορισμένες συνθήκες) είναι το πρότυπο δυναμικό Ε°. Προσεκτική ανάγνωση της τιμής του Ε° και της θέσης του στον σχετικό πίνακα θα μας δώσει τη σχετική ισχύ ενός οξειδοαναγωγικού ζεύγους. Έτσι, θα απαντάμε σε ερωτήσεις της μορφής «γιατί ο σίδηρος διαλύεται σε υδροχλωρικό οξύ, ενώ ο χαλκός όχι;». Και γενικότερα θα μπορούμε να προβλέπουμε αν μια αντίδραση οξείδωσης - αναγωγής μπορεί να γίνει αυθόρμητα ή όχι. Το κεφάλαιο κλείνει με την πιο δημοφιλή εφαρμογή της ηλεκτροχημείας, τις μπαταρίες που είναι οι πιο προσιτές διατάξεις που μετατρέπουν μια αντίδραση οξειδοαναγωγής σε ρεύμα ηλεκτρικό.

 

Λέξεις-κλειδιά: γαλβανικό στοιχείο, ημιαντίδραση οξείδωσης, ημιαντίδραση αναγωγής, ηλεκτρόδιο, ημιστοιχείο, ηλεκτρολυτικός σύνδεσμος, άνοδος, οξείδωση, κάθοδος, αναγωγή, ηλεκτρεγερτική δύναμη στοιχείου, πρότυπο δυναμικό στοιχείου, δυναμικό οξείδωσης, δυναμικό αναγωγής, πρότυπο ηλεκτρόδιο υδρογόνου, μπαταρία, ξηρά στοιχεία, φόρτιση, εκφόρτιση, μπαταρίες καυσίμου

Κεφάλαιο 5 Οργανική Χημεία

Το κεφάλαιο αυτό πραγματεύεται τα ακόλουθα ειδικά θέματα Οργανικής Χημείας


 Δομή οργανικών ενώσεων -Διπλός και τριπλός δεσμός - Επαγωγικό φαινόμενο
 Στερεοϊσομερεια (ενάντιομέρεια και διαστερεομέρεια )
 Κατηγορίες οργανικών αντιδράσεων και μερικοί μηχανισμοί οργανικών αντιδράσεων
 Οργανικές συνθέσεις -Διακρίσεις

 

Λέξεις-κλειδιά: σίγμα δεσμός, πι δεσμός, υβριδισμός, επαγωγικό φαινόμενο, στερεοϊσομέρεια, χειρόμορφο μόριο, εναντιομερή, ασύμμετρο άτομο άνθρακα, R διάταξη, S διάταξη, διαστερεομερή, γεωμετρική ισομέρεια, cis - trans ισομερή, Ζ - Ε ισομερή, προσθήκη, απόσπαση, υποκατάσταση, ελεύθερες ρίζες, ηλεκτρονιόφιλα, πυρηνόφιλα, σύνθεση, αποικοδόμηση, ανοικοδόμηση, διάκριση, ταυτοποίηση