ΕΤΥ-223
Ανόργανη Χημεία

Πληροφορίες μαθήματος

Τύπος μαθήματος

Υποχρεωτικό

Εξάμηνο σπουδών

3^ο

Εβδομαδιαίες ώρες διδασκαλίας

5

Πιστωτικές μονάδες

6

Προαπαιτούμενα μαθήματα

ΕΤΥ-121 Γενική Χημεία

Οργάνωση διδασκαλίας

Φόρτος εργασίας εξαμήνου σε ώρες:

• Διαλέξεις: 48
• Ασκήσεις: 17
• Μελέτη: 80
• Σύνολο: 145

Διδάσκων

Γεράσιμος Αρματάς

email

garmatas@materials.uoc.gr

τηλέφωνο

2810545004

γραφείο

Κτήριο Χημικού, Γ.212

Διεξαγωγή μαθήματος

Ώρες Διδασκαλίας

Δευτέρα 12:00-15:00 και Τρίτη 12:00-14:00.

Ανακοινώσεις

• Η πρόοδος του μαθήματος θα γίνει την Τρίτη 6 Δεκεμβρίου, στις 12:00, στην αίθουσα Υ-Α2.

Διδασκόμενη ύλη

Μέρος 1ο: Βασικές έννοιες

Περιοδικός πίνακας και χημεία των στοιχείων

Οι φυσικές και χημικές ιδιότητες και η τάση των στοιχείων να σχηματίζουν ιδιαίτερου τύπου ενώσεις σε σχέση με την θέση τους στον περιοδικό πίνακα.

Αρχές οξέων-βάσεων και δότη-αποδέκτη

Ορισμός Σκληρών-Μαλακών Οξέων-Βάσεων κατά Pearson (HSAB). Θεωρίες οξέων-βάσεων κατά Arrhenius, Bronsted-Lowry και Lewis. Ταξινόμηση της ισχύος των οξέων-βάσεων και παράγοντες που την επηρεάζουν.

Ηλεκτροχημεία

Δυναμικό ηλεκτροδίου και ηλεκτρεγερτικές δυνάμεις. Οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις και ηλεκtροχημικά στοιχεία (Βολταϊκά και Γαλβανικά στοιχεία). Σχετική οξειδωτική και αναγωγική ισχύς. Ελεύθερη ενέργεια (Gibbs) και ηλεκτρικό έργο (Πρότυπα δυναμικά ηλεκτροδίων και σταθερά ισορροπίας ανρίδρασης). Επίδραση της συγκέντρωσης στο ηλεκτροχημικό δυναμικό (εξίσωση Nernst). Διάβρωση: Παράδειγμα περιβαλλοντικής ηλεκτροχημείας. Προστασία από τη διάβρωση.

Μέρος 2ο: Στοιχεία μετάπτωσης και σύμπλοκα ενώσεων

Στοιχεία μετάπτωσης: Ηλεκτρονιακή διαμόρφωση και δεσμοί

Ηλεκτρονιακή διαμόρφωση και οξειδωτικές καταστάσεις των στοιχείων μετάπτωσης και των ιόντων τους. Θεωρία δεσμού σθένους και υβριδικών τροχιακών. Θεωρία κρυσταλλικού πεδίου. Θεωρία μοριακών τροχιακών. Σταθεροποίηση κρυσταλλικού πεδίου (ενώσεις υψηλού-χαμηλού spin συμμετρίας). Ενέργεια σταθεροποίησης πεδίου υποκαταστατών. Μαγνητικές ιδιότητες συμπλόκων ενώσεων (παραμαγνητικά και διαμαγνητικά σύμπλοκα). Φασματοσκοπία ηλεκτρονιακής απορρόφησης (ηλεκτρονιακά φάσματα dⁿ ιόντων, φάσματα μεταφοράς φορτίου: επιτρεπτές-απαγορευμένες ηλεκτρονιακές μεταπτώσεις). Φαινόμενο Jahn-Teller. Χρώμα των μετάλλων μετάπτωσης.

Χημεία ένταξης: δομή

Ενώσεις με αριθμό ένταξης 2 (γραμμική) και 3 (επίπεδη τριγωνική, τριγωνική πυραμιδική). Ενώσεις με αριθμό ένταξης 4 (τετραεδρική και επίπεδη τετραγωνική διευθέτηση). Ενώσεις με αριθμό ένταξης 5 (τριγωνική διπυραμιδική και τετραγωνική πυραμιδική διευθέτηση). Ενώσεις με αριθμό ένταξης 6 (οκταεδρική και τριγωνική πρισματική διευθέτηση). Ενώσεις με αριθμό ένταξης 7 (πενταγωνική διπυραμιδική, υποκατεστημένη οκταεδρική και υποκατεστημένη τριγωνική πρισματική διευθέτηση). Ενώσεις με αριθμό ένταξης 8 (τριγωνική δωδεκαεδρική και τετραεδρική αντιπρισματική διευθέτηση). Γεωμετρική και οπτική ισομέρεια.

Χημεία ένταξης: Αντιδράσεις, κινητική και μηχανισμοί

Αντιδράσεις πυρηνόφιλης υποκατάστασης συμπλόκων ενώσεων. Trans φαινόμενο. Επίδραση της σταθεροποίησης κρυσταλλικού πεδίου στην κινητική σταθερότητα. Ρακεμικά μείγματα και ισομερισμός. Μηχανισμοί αντιδράσεων μεταφοράς ηλεκτρονίου (εξωτερικής και εσωτερικής σφαίρας).

Μέρος 3ο: Ειδικά θέματα

Χημεία στερεάς κατάστασης

Σύνθεση ανόργανων στερεών με ιοντικό και ομοιοπολικό δεσμό. Κρυσταλλικά ανόργανα στερεά (Ιοντικές και υπερμοριακές 3D δομές, Φυλλόμορφες δομές, ενέργεια πλέγματος). Άμορφα ανόργανα στερεά (Κεραμικά υλικά και ύαλοι).

Μαθησιακά αποτελέσματα

Το μάθημα περιλαμβάνει εισαγωγή στις βασικές αρχές που καθορίζουν τη χημική δραστικότητα και τις χημικές και φυσικές ιδιότητες των στοιχείων με έμφαση σε εκείνες των μετάλλων μετάπτωσης. Περιγράφεται η δομή των συμπλόκων ενώσεων μετάλλων μετάπτωσης με όρους χημικής δραστικότητας και ενεργειακής σταθερότητας.

Οι μαθησιακοί στόχοι του μαθήματος είναι οι εξής:

1. Εμπέδωση των βασικών αρχών που καθορίζουν τη χημική δραστικότητα των στοιχείων και ιδιαίτερα των μετάλλων μετάπτωσης.
2. Απόκτηση των απαραίτητων γνώσεων για τη δομή των ανόργανων συμπλόκων ενώσεων και τους παράγοντες που επηρεάζουν την σταθερότητά της.
3. Αποσκοπεί στην κατανόηση των φυσικοχημικών αρχών που χαρακτηρίζουν την ανάπτυξη και τις ιδιότητες των ανόργανων υπερμοριακών στερεών.

Γενικές ικανότητες

• Ανάπτυξη διεπιστημονικής και κριτικής σκέψης
• Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με την χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών
• Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης

Σημειώσεις

• Διάλεξη 1. Περιοδικός πίνακας και χημεία των στοιχείων
• Διάλεξη 2. Αρχές οξέων-βάσεων και δότη-αποδέκτη
• Διάλεξη 3. Ηλεκτροχημεία
• Διάλεξη 4. Ηλεκτρονιακή διαμόρφωση και χημικοί δεσμοί
• Διάλεξη 5. Χημεία ένταξης Ι A
• Διάλεξη 5. Χημεία ένταξης ΙΙ B
• Διάλεξη 6. Χημεία ένταξης ΙΙ
• Διάλεξη 7. Χημεία στερεάς κατάστασης

Αξιολόγηση φοιτητών

Η αξιολόγηση των φοιτητών γίνεται με ενδιάμεση πρόοδο (προαιρετικά) και τελική γραπτή εξέταση. Ο τελικός βαθμός προκύπτει από το άθροισμα του βαθμού προόδου (40%) και της τελικής εξέτασης (60%) ή από την τελική εξέταση (100%) – προσμετράται ο μεγαλύτερος από τους δύο βαθμούς.

Προτεινόμενα εγχειρίδια μαθήματος

• "Ανόργανη Χημεία", 2η Έκδοση, Catherine E. Housecroft, Alan G. Sharpe (Επιμέλεια απόδοσης στα Ελληνικά: Ν. Χατζηλιάδης, Θ. Καμπανός, Α. Κεραμιδάς, Σ. Περλεπές), Εκδόσεις Unibooks IKE, 2017.

  Το βιβλίο καλύπτει πλήρως την ύλη του μαθήματος.

• Π.Π. Καραγιαννίδης, "Ανόργανη Χημεία", 3η έκδοση, Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη, 2008

  Το βιβλίο καλύπτει μεγάλο μέρος την ύλη του μαθήματος

Πρόσθετη βιβλιογραφία

• The Hard-Soft Acid-Base Principle
• Hard and Soft Acids and Bases
• Ασκήσεις κεφαλαίων 1-3
• Ασκήσεις κεφαλαίων 4-5
• Ασκήσεις κεφαλαίων 5-6
• Κινητική των αντιδράσεων των συμπλόκων
• Ι. Τοσσίδης, "Χημεία Ενώσεων Συναρμογής", Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη, 2001.
• Ν. Δ. Κλούρα, "Βασική Ανόργανη Χημεία", 2η έκδοση, Εκδόσεις Π. Τραυλός - Ε. Κωσταράκη, Αθήνα, 1997.
• Albert F. Cotton, Geoffrey Wilkinson and Paul L. Gaus, "Basic Inorganic Chemistry", 3rd ed., John Wiley & Sons, New York, 1995.
• James E. Huheey, Ellen A. Keiter and Richard L. Keiter, "Inorganic Chemistry: Principles of Structure and Reactivity" 4th ed., HarperCollins College Publishers, New York, 1993.
• Martin S. Silberberg, "Chemistry: The molecular nature of matter and change", 4th ed., McGraw-Hill, New York, 2006.
• R. Chang, "Chemistry", 6th ed., McGraw-Hill, Boston, 1998.

Συναφή επιστημονικά περιοδικά

• Inorganic Chemistry
• Coordination Chemistry Reviews
• European Journal of Inorganic Chemistry
• Journal of Inorganic Chemistry