52/a · 2016-09-20 · Η Δομή και η Οργάνωση της Ύλης k ΦΕ 52/a...
TRANSCRIPT
Η Δομή
και η
Οργάνωσ
η της Ύλης
KΦΕ
52
/A
Τόμος A΄Τόμος A΄
Η Δομή και η Οργάνωσητης Ύλης
Δημήτριος ΓαβριήλΛέκτορας ΑριστοτελείουΠανεπιστημίουΘεσσαλονίκηςΙωάννης ΚαπόλοςΚαθηγητής ΤΕΙΠελοποννήσουΑθανασία ΚολιαδήμαΕπίκουρη Καθηγήτρια Πανεπιστημίου Πατρών
Οργάνωση και Αλληλεπιδράσεις σε Μοριακό Επίπεδο
Οργάνωση και Αλληλεπιδράσεις σε Μοριακό Επίπεδο
Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του υποέργου 2 με τίτλο «Ανάπτυξη έντυπου εκπαιδευτικού υλικού για τα νέα Προγράμματα Σπουδών» της Πράξης «Ελληνικό Ανοικτό Πανεπιστήμιο» η οποία έχει ενταχθεί στο Επιχειρησιακό Πρόγραμμα «Εκπαίδευση και Διά Βίου Μάθηση» (ΕΠΕΔΒΜ) του ΕΣΠΑ (2007-2013), Άξονας Προτεραιότητας 7: «Ενίσχυση της Διά Βίου Εκπαίδευσης Ενηλίκων στις 8 Περιφέρειες Σύγκλισης» με κωδικό MIS 296121 και η οποία συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο - ΕΚΤ) και από εθνικούς πόρους, μέσω του Προγράμματος Δημοσίων Επενδύσεων (ΠΔΕ) του ΥΠΑΙΘ.
Η Δομή και η Οργάνωση της Ύλης
Σημείωση
Το ΕΑΠ είναι υπεύθυνο για την επιμέλεια έκδοσης και την ανάπτυξη των κειμένων σύμφωνα με τη
Μεθοδολογία της εξ Αποστάσεως Εκπαίδευσης. Για την επιστημονική αρτιότητα και πληρότητα των
συγγραμμάτων την αποκλειστική ευθύνη φέρουν οι συγγραφείς, κριτικοί αναγνώστες και ακαδημαϊκοί
υπεύθυνοι που ανέλαβαν το έργο αυτό.
ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΣχολή Θετικών Επιστημών και Τεχνολογίας
Πρόγραμμα Σπουδών
ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗ ΚΑΘΗΓΗΤΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ
Θεματική ΕνότηταΟΡΓΑΝΩΣΗ ΚΑΙ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΣΕ ΜΟΡΙΑΚΟ ΕΠΙΠΕΔΟ
Τόμος AΗ Δομή και η Οργάνωση της Ύλης
ΣυγγραφήΑΘΑΝΑΣΙΑ ΚΟΛΙΑΔΗΜΑ
Επίκουρη Καθηγήτρια Πανεπιστημίου Πατρών
ΙΩΑΝΝΗΣ ΚΑΠΟΛΟΣΚαθηγητής ΤΕΙ Πελοποννήσου
ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΓΑΒΡΙΗΛΛέκτορας Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης
Κριτική ΑνάγνωσηΓΕΩΡΓΙΟΣ ΚΑΡΑΪΣΚΑΚΗΣ
Καθηγητής Πανεπιστημίου Πατρών
Ακαδημαϊκός Υπεύθυνος για την ανάπτυξη του έντυπου διδακτικού υλικού του ΠΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΚΑΡΑΪΣΚΑΚΗΣ
Καθηγητής Πανεπιστημίου Πατρών
Συντονιστής για την ανάπτυξη του έντυπου διδακτικού υλικού της ΘΕΓΕΩΡΓΙΟΣ ΚΑΡΑΪΣΚΑΚΗΣ
Καθηγητής Πανεπιστημίου Πατρών
Ειδικός στη Μεθοδολογία της Ανοικτής και εξ Αποστάσεως ΕκπαίδευσηςΓΕΩΡΓΙΟΣ ΚΟΥΛΑΟΥΖΙΔΗΣ
Γλωσσική ΕπιμέλειαΕΥΣΤΑΘΙΑ ΖΩΗ
Τεχνική Επιμέλεια – Καλλιτεχνική Επιμέλεια – Σελιδοποίηση
ΒΙΒΛΙΟΤΕΧΝΙΑΠΑΠΠΑΣ ΦΩΤΙΟΣ - ΔΟΥΒΟΥ ΣΕΒΑΣΤΗ Ο.Ε.
ISBN: 978-960-538-976-5
Κωδικός Έκδοσης: ΚΦΕ 52/A
Copyright © 2015 για την Ελλάδα και όλο τον κόσμοΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ
Πάροδος Αριστοτέλους 18, 26335 Περιβόλα Πατρών – Τηλ.: 2610 367300, Φαξ: 2610 367650
To παρόν έργο πνευματικής ιδιοκτησίας προστατεύεται κατά τις διατάξεις του Ελληνικού Νόμου (Ν. 2121/1993 όπως έχει τροποποιηθεί και ισχύει σήμερα) και τις διεθνείς συμβάσεις περί πνευματικής ιδιοκτησίας. Απαγορεύεται απολύτως η άνευ γραπτής αδείας του εκδότη, κατά οποιονδήποτε τρόπο ή μέσο, αντιγραφή, φωτοανατύπωση και εν γένει αναπαραγωγή, εκμίσθωση ή δανεισμός, μετάφραση, διασκευή, αναμετάδοση στο κοινό σε οποιαδήποτε μορφή (ηλεκτρονική, μηχανική κ.λπ.) και η εν γένει εκμετάλλευση του συνόλου ή μέρους του έργου.
ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ
Σχολή Θετικών Επιστημών και Τεχνολογίας
Πρόγραμμα Σπουδών
ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗ ΚΑΘΗΓΗΤΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ
Θεματική Ενότητα
ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΚΑΙ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΣΕ ΜΟΡΙΑΚΟ ΕΠΙΠΕΔΟ
Τόμος A
Η Δομή και η Οργάνωση της Ύλης
ΑΘΑΝΑΣΙΑ ΚΟΛΙΑΔΗΜΑ
Επίκουρη Καθηγήτρια Πανεπιστημίου Πατρών
ΙΩΑΝΝΗΣ ΚΑΠΟΛΟΣ
Καθηγητής ΤΕΙ Πελοποννήσου
ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΓΑΒΡΙΗΛ
Λέκτορας Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης
ΠΑΤΡΑ 2015
Βιογραφικά
Η Αθανασία Κολιαδήμα είναι Επίκουρη Καθηγήτρια στο Τμήμα Χημείας του Πανεπιστημίου Πατρών από το 1999 με γνωστικό αντικείμενο «Φυσικοχημεία», ενώ έχει διδάξει ως Συνεργαζόμενο Εκπαιδευτικό Προσωπικό του Ελληνικού Ανοικτού Πανεπιστημίου στο Προπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών «Σπουδές στις Φυσικές Επιστήμες» και στο Μεταπτυχιακό Δίπλωμα Ειδίκευσης «Μεταπτυχιακή Ειδίκευση Καθηγητών Φυσικών Επιστημών». Είναι πτυχιούχος Χημικός (1988) και διδάκτορας (1993) του Τμήματος Χημείας του Πανεπιστημίου Πατρών. Το διάστημα 1996-1997 υπήρξε μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο Center of Advance Materials Processing του Clarkson University, Potsdam NY, USA με αντικείμενο τη σύνθεση και το χαρακτηρισμό νανοσωματιδίων. Έχει δημοσιεύσει 56 ερευνητικές εργασίες σε έγκριτα διεθνή επιστημονικά περιοδικά, 3 κεφάλαια σε συλλογικούς τόμους, ενώ έχει συμμετάσχει σε 62 διεθνή και εθνικά συνέδρια.
Ο Ιωάννης Καπόλος είναι Καθηγητής στο Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων του ΤΕΙ Πελοποννήσου από το 2003 και Συνεργαζόμενο Εκπαιδευτικό Προσωπικό του Ελληνικού Ανοικτού Πανεπιστημίου στο Μεταπτυχιακό Δίπλωμα Ειδίκευσης «Μεταπτυχιακή Ειδίκευση Καθηγητών Φυσικών Επιστημών» από το 2006. Είναι πτυχιούχος Χημικός (1986) και διδάκτορας (1993) του Τμήματος Χημείας, διπλωματούχος Χημικός Μηχανικός (1994) και κάτοχος Μεταπτυχιακού Διπλώματος Ειδίκευσης στη Διδακτική των Φυσικών Επιστημών (2008) του ΤΕΕΑΠΗ του Πανεπιστημίου Πατρών. Υπήρξε μεταδιδακτορικός ερευνητής του Τμήματος Χημικών Μηχανικών του ίδιου πα-νεπιστημίου, ενώ εργάστηκε στο Εθνικό Ίδρυμα Αγροτικής Έρευνας (Ινστιτούτο Προστασίας Φυτών Πάτρας) με αντικείμενο τον έλεγχο υπολειμμάτων γεωργικών φαρμάκων σε γεωργικά προ-ϊόντα. Έχει δημοσιεύσει 35 ερευνητικές εργασίες σε διεθνή επιστημονικά περιοδικά, 3 κεφάλαια σε συλλογικούς τόμους, ενώ έχει συμμετάσχει σε 50 διεθνή και εθνικά συνέδρια.
Ο Δημήτριος Γαβριήλ είναι από το 2014 Λέκτορας στο Τμήμα Χημείας του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης με γνωστικό αντικείμενο «Φυσική Χημεία». Είναι κάτοχος πτυχίου και διδακτορικού διπλώματος (1999) του Τμήματος Χημείας του Πανεπιστημίου Πατρών. Το 2002-03 υπήρξε μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Τμήμα Χημείας του Πανεπιστημίου Leiden (Ολλανδία). Η έρευνά του εστιάζεται σε φυσικοχημικές μετρήσεις που σχετίζονται με διεπιφανειακές αλληλεπι-δράσεις και χαρακτηρισμό υλικών με χρωματογραφικές τεχνικές. Είναι συγγραφέας 37 επιστημο-νικών δημοσιεύσεων στα παραπάνω ερευνητικά πεδία.
Περιεχόμενα
Πρόλογος τόμου ....................................................................................................19
Μέρος Α Δομή του ατόμου – Χημικός δεσμός Αθ. Κολιαδήμα
Πρόλογος................................................................................................................23
ΚΕΦΑ Λ Α ΙΟ 1
Δομή του ατόμου
Σκοπός, Προσδοκώμενα Αποτελέσματα, Έννοιες-Κλειδιά,
Εισαγωγικές Παρατηρήσεις ................................................................................25
1.1 Εισαγωγή .....................................................................................................27
1.2 Υποατομικά σωματίδια ..............................................................................28
1.3 Η ανακάλυψη του ηλεκτρονίου ................................................................29
1.4 Διαυλικές ακτίνες και πρωτόνια ...............................................................33
1.5 Το πυρηνικό πρότυπο του ατόμου............................................................34
1.6 Μαζικός αριθμός και ισότοπα ..................................................................38
1.7 Κλίμακα ατομικού βάρους και ατομικά βάρη στοιχείων ......................41
1.8 Ηλεκτρονιακή δομή των ατόμων ..............................................................45
1.9 Ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία –
Δυαδικός χαρακτήρας του φωτός ............................................................46
1.10 Το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο ..................................................................51
1.11 Ατομικά φάσματα και άτομο Bohr ...........................................................54
1.12 Η κυματική φύση του ηλεκτρονίου ..........................................................63
1.13 Η κβαντομηχανική εικόνα του ατόμου ...................................................65
1.14 Κβαντικοί αριθμοί ......................................................................................69
1.15 Ατομικά τροχιακά ......................................................................................72
1.16 Ηλεκτρονιακή δομή ....................................................................................74
8 Η ΔΟΜΗ ΚΑ Ι Η ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΗΣ ΥΛΗΣ
1.17 Περιοδικός πίνακας και ηλεκτρονιακή δομή ..........................................86
1.18 Περιοδικότητα στις ιδιότητες των στοιχείων ..........................................92
1.19 Ενέργεια ιοντισμού .....................................................................................97
1.20 Ηλεκτρονιακή δομή των ιόντων .............................................................101
1.21 Ηλεκτρονιακή συγγένεια .........................................................................104
1.22 Ιοντική ακτίνα ...........................................................................................108
1.23 Ηλεκτραρνητικότητα ...............................................................................112
Ασκήσεις Κεφαλαίου ..........................................................................................115
Σύνοψη .................................................................................................................118
Λίστα Ελέγχου Γνώσεων ...................................................................................119
Βιβλιογραφία .......................................................................................................120
Οδηγός για Περαιτέρω Μελέτη ........................................................................121
Απαντήσεις σε Ασκήσεις Αυτοαξιολόγησης ...................................................122
Απαντήσεις Δραστηριοτήτων ............................................................................126
Απαντήσεις Ασκήσεων Κεφαλαίου ..................................................................127
Κατάλογος σχημάτων .........................................................................................129
Κατάλογος πινάκων............................................................................................133
ΚΕΦΑ Λ Α ΙΟ 2
Χημικός δεσμός
Σκοπός, Προσδοκώμενα Αποτελέσματα, Έννοιες-Κλειδιά,
Εισαγωγικές Παρατηρήσεις ..............................................................................135
2.1 Περιγραφή χημικών δεσμών ...................................................................137
2.2 Ο ομοιοπολικός δεσμός ............................................................................138
2.3 Πρόβλεψη μοριακής δομής .....................................................................147
2.4 Επίδραση των ατομικών χαρακτηριστικών
στο σχηματισμό του ομοιοπολικού δεσμού ...........................................151
ΠΕΡ ΙΕΧΟΜΕΝΑ 9
2.5 Εξαιρέσεις από τον κανόνα των οκτώ ηλεκτρονίων ...........................157
2.6 Ενώσεις ένταξης ........................................................................................158
2.7 Το μοντέλο άπωσης ηλεκτρονιακών ζευγών της στιβάδας
σθένους (Valence Shell Electron Pair Repulsion, VSEPR) ........................159
2.8 Θεωρητική ανάλυση του χημικού δεσμού –
Σύνδεση των ατομικών τροχιακών .........................................................166
2.9 Ο μηχανισμός του δεσμού .......................................................................168
2.10 Είδη ομοιοπολικών δεσμών – Ο σ δεσμός .............................................170
2.11 Ο π δεσμός .................................................................................................171
2.12 Μεγαλύτερης πολλαπλότητας δεσμοί – Οι δ και φ δεσμοί .................173
2.13 Θεωρία του δεσμού σθένους (Valence Βond, VB) .................................174
2.14 Εισαγωγή στη θεωρία των μοριακών τροχιακών
(Molecular Orbital, MO) .............................................................................190
2.15 Διαγράμματα μοριακών τροχιακών .......................................................196
2.15.1 Μοριακό υδρογόνο, Η2 ...............................................................200
2.15.2 Μοριακό ήλιο, He2 .......................................................................201
2.15.3 Διλίθιο, Li2 ....................................................................................202
2.15.4 Διβηρύλλιο, Be2 ............................................................................204
2.15.5 Διβόριο, Β2 ....................................................................................204
2.15.6 Διάνθρακας, C2 ............................................................................206
2.15.7 Μοριακό άζωτο, Ν2 .....................................................................206
2.15.8 Μοριακό οξυγόνο, O2 ..................................................................208
2.15.9 Διφθόριο, F2 ..................................................................................209
2.15.10 Δινέον, Ne2 ....................................................................................210
2.15.11 Ομοπυρηνικά διατομικά μόρια για βαρύτερα
του νέον στοιχεία .........................................................................210
2.15.12 Διατομικά ετεροάτομα ...............................................................211
1 0 Η ΔΟΜΗ ΚΑ Ι Η ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΗΣ ΥΛΗΣ
2.15.13 Εφαρμογή της θεωρίας των μοριακών τροχιακών
σε τριατομικά άτομα ...................................................................214
2.16 Σύνδεση χημικών ιδιοτήτων με τη θεωρία
των μοριακών τροχιακών ........................................................................216
2.17 Απεντοπισμένοι δεσμοί – Συντονισμός ..................................................221
2.18 Διαμοριακές δυνάμεις ..............................................................................226
Ασκήσεις Κεφαλαίου ..........................................................................................230
Σύνοψη .................................................................................................................233
Λίστα Ελέγχου Γνώσεων ...................................................................................234
Βιβλιογραφία .......................................................................................................235
Οδηγός για Περαιτέρω Μελέτη ........................................................................236
Απαντήσεις σε Ασκήσεις Αυτοαξιολόγησης ...................................................237
Απαντήσεις Δραστηριοτήτων ............................................................................244
Απαντήσεις Ασκήσεων Κεφαλαίου ..................................................................245
Κατάλογος σχημάτων .........................................................................................248
Κατάλογος πινάκων............................................................................................250
ΚΕΦΑ Λ Α ΙΟ 3
Μεταφορά γνώσης στην εκπαιδευτική διαδικασία
Σκοπός, Προσδοκώμενα Αποτελέσματα, Έννοιες-Κλειδιά,
Εισαγωγικές Παρατηρήσεις ..............................................................................251
3.1 Προτεινόμενο σχέδιο μαθήματος για τη διδασκαλία
της δομής του ατόμου ..............................................................................255
3.1.1 Σκοπός ..............................................................................................255
3.1.2 Διδακτικοί στόχοι ...........................................................................255
3.1.3 Σύντομη περιγραφή ........................................................................256
3.1.4 Μέσα διδασκαλίας, υλικά, προϋποθέσεις ...................................257
ΠΕΡ ΙΕΧΟΜΕΝΑ 11
3.1.5 Δομή μαθήματος .............................................................................257
3.1.6 Δραστηριότητες μαθητών .............................................................259
3.1.7 Αξιολόγηση μαθητών .....................................................................259
3.2 Προτεινόμενο σχέδιο μαθήματος για τη διδασκαλία
του χημικού δεσμού ................................................................................. 260
3.2.1 Σύντομη περιγραφή ........................................................................260
3.2.2 Μέσα διδασκαλίας, υλικά, προϋποθέσεις ...................................260
3.2.3 Δομή μαθήματος .............................................................................261
3.2.4 Δραστηριότητες μαθητών .............................................................262
3.2.5 Αξιολόγηση μαθητών .....................................................................262
Βιβλιογραφία .......................................................................................................263
Οδηγός για Περαιτέρω Μελέτη ........................................................................263
Μέρος Β Ενώσεις ένταξης Ι. Καπόλος
Πρόλογος..............................................................................................................267
ΚΕΦΑ Λ Α ΙΟ 1
Ιστορική ανασκόπηση – ορολογία – ονοματολογία –
ισομέρεια ενώσεων ένταξης
Σκοπός, Προσδοκώμενα Αποτελέσματα, Έννοιες-Κλειδιά,
Εισαγωγικές Παρατηρήσεις ..............................................................................269
1.1 Εισαγωγή ...................................................................................................272
1.2 Ιστορική αναδρομή ...................................................................................273
1.3 Ορολογία των ενώσεων ένταξης ............................................................278
1.4 Βασικοί κανόνες ονοματολογίας ενώσεων ένταξης ............................288
1.5 Εισαγωγή στην ισομέρεια των ενώσεων ένταξης .................................293
1.6 Στερεοϊσομέρεια ........................................................................................294
1 2 Η ΔΟΜΗ ΚΑ Ι Η ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΗΣ ΥΛΗΣ
1.6.1 Γεωμετρική ισομέρεια ....................................................................294
1.6.2 Οπτική ισομέρεια ............................................................................295
1.7 Συντακτική ισομέρεια ...............................................................................300
1.7.1 Ισομέρεια σύνδεσης ........................................................................300
1.7.2 Ισομέρεια ένταξης ..........................................................................301
Ασκήσεις Κεφαλαίου ..........................................................................................306
Σύνοψη .................................................................................................................308
Λίστα Ελέγχου Γνώσεων ...................................................................................309
Βιβλιογραφία .......................................................................................................310
Οδηγός για Περαιτέρω Μελέτη ........................................................................311
Απαντήσεις σε Ασκήσεις Αυτοαξιολόγησης ...................................................312
Απαντήσεις Δραστηριοτήτων ............................................................................317
Απαντήσεις Ασκήσεων Κεφαλαίου ..................................................................318
Κατάλογος σχημάτων .........................................................................................320
Κατάλογος πινάκων............................................................................................321
ΚΕΦΑ Λ Α ΙΟ 2
Ο δεσμός στις ενώσεις ένταξης
Σκοπός, Προσδοκώμενα Αποτελέσματα, Έννοιες-Κλειδιά,
Εισαγωγικές Παρατηρήσεις ..............................................................................323
2.1 Εισαγωγή ...................................................................................................325
2.2 Θεωρία του δεσμού σθένους (Valence Bond Theory) ............................327
2.3 Θεωρία του κρυσταλλικού πεδίου (Crystal Field Theory) .....................336
2.4 Ερμηνεία της εμφάνισης του χρώματος με βάση τη θεωρία
του κρυσταλλικού πεδίου ........................................................................350
Ασκήσεις Κεφαλαίου ..........................................................................................358
Σύνοψη .................................................................................................................360
ΠΕΡ ΙΕΧΟΜΕΝΑ 1 3
Λίστα Ελέγχου Γνώσεων ...................................................................................361
Βιβλιογραφία .......................................................................................................362
Οδηγός για Περαιτέρω Μελέτη ........................................................................363
Απαντήσεις σε Ασκήσεις Αυτοαξιολόγησης ...................................................364
Απαντήσεις Ασκήσεων Κεφαλαίου ..................................................................370
Κατάλογος σχημάτων .........................................................................................371
Κατάλογος πινάκων............................................................................................372
ΚΕΦΑ Λ Α ΙΟ 3
Μεταφορά γνώσης στην εκπαιδευτική διαδικασία
Σκοπός, Προσδοκώμενα Αποτελέσματα, Έννοιες-Κλειδιά,
Εισαγωγικές Παρατηρήσεις ..............................................................................373
3.1 Σχέδιο μαθήματος για τη διδασκαλία των ενώσεων ένταξης .............375
3.2 Προτεινόμενο σχέδιο μαθήματος για τη διδασκαλία
των ενώσεων ένταξης ...............................................................................377
3.2.1 Σκοπός ..............................................................................................377
3.2.2 Διδακτικοί στόχοι ...........................................................................377
3.2.3 Σύντομη περιγραφή ........................................................................378
3.2.4 Μέσα διδασκαλίας, υλικά, προϋποθέσεις ...................................378
3.2.5 Δομή μαθήματος .............................................................................378
3.2.6 Δραστηριότητες μαθητών .............................................................380
3.2.7 Αξιολόγηση μαθητών .....................................................................380
3.3 Σχέδιο πειράματος ....................................................................................382
3.4 Προτεινόμενο σχέδιο εργαστηριακής άσκησης ....................................383
3.4.1 Σκοπός ..............................................................................................383
3.4.2 Διδακτικοί στόχοι ...........................................................................383
3.4.3 Σύντομη περιγραφή ........................................................................383
1 4 Η ΔΟΜΗ ΚΑ Ι Η ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΗΣ ΥΛΗΣ
3.4.4 Προεργαστηριακές ερωτήσεις ......................................................384
3.4.5 Μέτρα προστασίας .........................................................................384
3.4.6 Όργανα, σκεύη, χημικές ουσίες, υλικά ........................................384
3.4.7 Δομή εργαστηριακής άσκησης .....................................................385
3.4.8 Φύλλο εργασίας ..............................................................................387
Βιβλιογραφία .......................................................................................................388
Οδηγός για Περαιτέρω Μελέτη ........................................................................389
Μέρος Γ Δομή, ιδιότητες και χαρακτηρισμός
των ενώσεων του άνθρακα Δ. Γαβριήλ
Πρόλογος..............................................................................................................393
ΚΕΦΑ Λ Α ΙΟ 1
Εισαγωγή στις ενώσεις του άνθρακα
Σκοπός, Προσδοκώμενα Αποτελέσματα, Έννοιες-Κλειδιά,
Εισαγωγικές Παρατηρήσεις ..............................................................................395
1.1 Οι οργανικές ενώσεις και η σημασία τους .............................................397
1.2 Πού οφείλονται οι πολυάριθμες ενώσεις του άνθρακα .......................400
1.2.1 Συγκρίνοντας τον άνθρακα με το πυρίτιο ...................................401
1.2.2 Το φαινόμενο της ζωής στη Γη .....................................................402
1.3 Ο χημικός δεσμός στις ενώσεις του άνθρακα .......................................404
1.4 Ταξινόμηση των οργανικών ενώσεων ....................................................411
1.5 Ταξινόμηση των χημικών αντιδραστηρίων ...........................................417
1.6 Ισομέρεια ....................................................................................................419
1.6.1 Συντακτική ισομέρεια ....................................................................419
1.6.2 Στερεοϊσομέρεια ..............................................................................422
1.6.3 Εναντιομέρεια .................................................................................424
ΠΕΡ ΙΕΧΟΜΕΝΑ 1 5
1.6.4 Οπτική ενεργότητα – Ρακεμικά μείγματα ...................................429
1.6.5 Διαστερεομέρεια απεικόνισης .......................................................432
1.6.6 Διαστερεομέρεια cis-trans ή γεωμετρική ισομέρεια ....................434
1.7 Φυσικές ιδιότητες των οργανικών ενώσεων –
∆ιαμοριακές δυνάμεις ..............................................................................438
1.8 Το επαγωγικό φαινόμενο .........................................................................441
1.9 Συντονισμός ή μεσομέρεια και συζυγιακό φαινόμενο .........................443
1.10 Ποιοτική-ποσοτική ανάλυση των οργανικών ενώσεων .......................447
Ασκήσεις Κεφαλαίου ..........................................................................................450
Σύνοψη .................................................................................................................452
Λίστα Ελέγχου Γνώσεων ...................................................................................453
Βιβλιογραφία .......................................................................................................454
Οδηγός για Περαιτέρω Μελέτη ........................................................................454
Απαντήσεις σε Ασκήσεις Αυτοαξιολόγησης ...................................................455
Απαντήσεις Δραστηριοτήτων ............................................................................458
Απαντήσεις Ασκήσεων Κεφαλαίου ..................................................................461
Κατάλογος σχημάτων .........................................................................................463
Κατάλογος πινάκων............................................................................................465
ΚΕΦΑ Λ Α ΙΟ 2
Κατηγορίες και μηχανισμοί αντιδράσεων –
Χαρακτηριστικές οργανικές ενώσεις
Σκοπός, Προσδοκώμενα Αποτελέσματα, Έννοιες-Κλειδιά,
Εισαγωγικές Παρατηρήσεις ................................................................................467
2.1 Κατηγορίες οργανικών αντιδράσεων ....................................................469
2.1.1 Αντιδράσεις προσθήκης ................................................................469
2.1.2 Αντιδράσεις απόσπασης ................................................................470
1 6 Η ΔΟΜΗ ΚΑ Ι Η ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΗΣ ΥΛΗΣ
2.1.3 Αντιδράσεις υποκατάστασης ή αντικατάστασης .......................471
2.1.4 Αντιδράσεις πολυμερισμού ...........................................................473
2.1.5 Αντιδράσεις οξείδωσης αναγωγής ...............................................474
2.1.6 Αντιδράσεις οξέων βάσεων ..........................................................475
2.2 Μηχανισμοί οργανικών αντιδράσεων ....................................................478
2.2.1 Μετακίνηση με τη μορφή ζεύγους ηλεκτρονίων ........................478
2.2.2 Μετακίνηση με τη μορφή ενός μονήρους ηλεκτρονίου .............479
2.3 Μηχανισμοί πυρηνόφιλης υποκατάστασης και απόσπασης ...............482
2.3.1 Μηχανισμοί πυρηνόφιλης υποκατάστασης.................................482
2.3.2 Μηχανισμοί απόσπασης .................................................................485
2.4 Βιολογικά μακρομόρια ............................................................................491
2.4.1 Υδατάνθρακες ή σάκχαρα ............................................................492
2.4.2 Λιπίδια ..............................................................................................498
2.4.3 Αμινοξέα – Πεπτίδια – Πρωτεΐνες ...............................................501
2.5 Καύσιμα – Πετρέλαιο – Φυσικό αέριο ...................................................507
2.6 Περιβαλλοντικά ζητήματα ......................................................................511
Ασκήσεις Κεφαλαίου ..........................................................................................514
Σύνοψη .................................................................................................................516
Λίστα Ελέγχου Γνώσεων ...................................................................................517
Βιβλιογραφία .......................................................................................................518
Οδηγός για Περαιτέρω Μελέτη ........................................................................519
Απαντήσεις σε Ασκήσεις Αυτοαξιολόγησης ...................................................520
Απαντήσεις Δραστηριοτήτων ............................................................................521
Απαντήσεις Ασκήσεων Κεφαλαίου ..................................................................523
Κατάλογος σχημάτων .........................................................................................525
Κατάλογος πινάκων............................................................................................528
ΠΕΡ ΙΕΧΟΜΕΝΑ 1 7
ΚΕΦΑ Λ Α ΙΟ 3
Μεταφορά γνώσης στην εκπαιδευτική διαδικασία
Σκοπός, Προσδοκώμενα Αποτελέσματα, Έννοιες-Κλειδιά,
Εισαγωγικές Παρατηρήσεις ..............................................................................529
3.1 Προτεινόμενο σχέδιο θεωρητικού μαθήματος
για την ισομέρεια των οργανικών ενώσεων ..........................................530
3.1.1 Σκοπός ..............................................................................................530
3.1.2 Διδακτικοί στόχοι ...........................................................................530
3.1.3 Σύντομη περιγραφή ........................................................................530
3.1.4 Μέσα διδασκαλίας, υλικά .............................................................531
3.1.5 Προϋποθέσεις ..................................................................................531
3.1.6 Δομή μαθήματος .............................................................................532
3.1.7 Αξιολόγηση της διδασκαλίας – Φύλλο εργασίας .......................535
3.2 Προτεινόμενο σχέδιο εργαστηριακής άσκησης
για τη διάκριση των οργανικών ενώσεων ..............................................538
3.2.1 Σκοπός ..............................................................................................538
3.2.2 Διδακτικοί στόχοι ...........................................................................538
3.2.3 Σύντομη περιγραφή ........................................................................538
3.2.4 Θεωρία .............................................................................................539
3.2.5 Μέτρα ασφαλείας ...........................................................................541
3.2.6 Όργανα, σκεύη, χημικές ουσίες, υλικά ........................................541
3.2.7 Δομή της εργαστηριακής άσκησης ...............................................542
3.2.8 Φύλλο εργασίας ..............................................................................545
Βιβλιογραφία .......................................................................................................548
Οδηγός για Περαιτέρω Μελέτη ........................................................................548