Γεωργική Χημεία (Θεωρία)

Γεώργιος Κ. Παπαδόπουλος

Καθηγητής ΤΕΙ Ηπείρου

Ενότητα 01 - Γενικές αρχές χημείας, άτομα και μόρια

Η ενότητα αποτελεί εισαγωγή στην επιστήμη της χημείας. Επιπρόσθετα παρουσιάζονται κύριες έννοιες που υπάρχουν στον κλάδο της χημείας, όπως το άτομο, το μόριο, τη δομή τους και τον περιοδικό πίνακα.

Ενότητα 02 - Περιοδικός πίνακας στοιχείων, ιδιότητες

Η ενότητα παρουσιάζει τον περιοδικό πίνακα και τα στοιχεία που τον αποτελούν. Γίνεται αναφορά στον αριθμό Avogadro και στα χαρακτηριστικά σταθερότητας που έχουν κάποιες χημικές ενώσεις ή μόρια. Επίσης παρουσιάζεται τι είναι η χημική λογιστική. 

Ενότητα 03 - Χημικός δεσμός, μοριακές απεικονίσεις

Η ενότητα επικεντρώνεται στον χημικό δεσμό. Αρχικά όμως παρουσιάζονται σημαντικές ομάδες του περιοδικού πίνακα. Τέλος δείχνονται και αναλύονται οι έννοιες του ομοιοπολικού και ιοντικού δεσμού.

Ενότητα 04 - Διαμοριακές δυνάμεις (δεσμός υδρογόνου, δυνάμεις van der Waals), Διαλύματα, Χημική ισορροπία

Στην παρούσα ενότητα, συνεχίζεται η παρουσίαση της θεωρείας των χημικών δεσμών, αλλά πιο συγκεκριμένα των δεσμών υδρογόνου και δυνάμεων Van der Waals. Επίσης παρουσιάζεται η δομή των ατόμων και μορίων στο χώρο.

Ενότητα 05 - Διαλύματα, οξέα, βάσεις, pH, γινόμενο διαλυτότητας

Σε αυτήν την ενότητα παρουσιάζεται τι είναι τα διαλύματα και γιατί είναι σημαντικά για τη ζωή μας. Επίσης θα δούμε με ποιον τρόπο εκφράζουμε τις συγκεντρώσεις των διαλυμάτων, τι είναι σημαντικό να γνωρίζουμε για αυτά και επίσης πολλά σημαντικά παραδείγματα. 

Ενότητα 06 - Οξέα, βάσεις, pH, γινόμενο διαλυτότητας

Η ενότητα αυτή περιγράφει τον ορισμό της χημικής ισορροπίας, τους νόμους που τη διέπουν και παραδείγματα αντιδράσεων. Επίσης παρουσιάζεται η έννοια του καταλύτη.

Ενότητα 07 - Μείγματα, κολλοειδή, επιφανειακά φαινόμενα, προσρόφηση-ανταλλαγή ιόντων

Η ενότητα επικεντρώνεται στα οξέα και τις βάσεις. Τι ιδιότητες έχουν, πως χρησιμεύουν στον οργανισμό μας και σε αντιδράσεις παίρνουν μέρος.

Ενότητα 08 - Χημικές αντιδράσεις, θερμοδυναμική/κινητική

Οι χημικές αντιδράσεις είναι από τα σημαντικότερα στοιχεία της χημείας. Παίρνουν μέρος μέσα και έξω από τους οργανισμούς και χαρακτηρίζονται από εξαιρετική ποικιλότητα. Στην ενότητα θα παρουσιαστούν κάποια σημαντικά είδη που σχετίζονται με το περιβάλλον των οργανισμών. 

Ενότητα 09 - Χημικές αντιδράσεις, θερμοδυναμική/κινητική (2)

Η ενότητα αποτελεί συνέχεια της προηγούμενης και επικεντρώνεται στις χημικές αντιδράσεις και συγκεκριμένα στην ενέργεια Gibbs. Επίσης παρουσιάζεται ο ρόλος και η έννοια του καταλύτη.

Ενότητα 10 - Νόμος απορρόφησης φωτός Lambert-Beer

Η ενότητα περιγράφει τη σύνδεση μεταξύ της πρότυπης ελεύθερης ενέργειας και της σταθεράς ισορροπίας. Θα δείξουμε γιατί η εξώεργη αντίδραση πρέπει να έχει και μεγάλη σταθερά ισορροπίας. 

Ενότητα 11 - Φάσματα απορρόφησης, φθορισμού, φαινόμενο θερμοκηπίου

Η ενότητα επικεντρώνεται στο νόμο Lambert - Beer και στην απορροφητικότητα μιας ουσίας σε διάλυμα και σε συγκεκριμένα μήκη κύματος. Μεταξύ άλλων παρουσιάζεται και αναλυεται το κλιματικό πρόβλημα του φαινομένου του θερμοκηπίου και τρόπου μεταφοράς ουσιών και ιχνοστοιχείων σε φυτικά και μη κύτταρα, όπως η όσμωση. 

Ενότητα 12 - Ώσμωση, ενεργητική και παθητική απορρόφηση ιόντων

Η παρούσα ενότητα παρουσιάζει την έννοια της ραδιενέργειας, τους κινδύνους και τις εφαρμογές της. Επίσης εξετάζονται στοιχεία και οι ιδιότητες τους τα οποία είναι σημαντικά για τα ζώα, τα φυτά και γενικότερα τους οργανισμούς. 

Ενότητα 13 - Ανόργανα στοιχεία και ενώσεις, ραδιοϊσότοπα

Το μάθημα αποτελεί ανακεφαλαίωση όλων των προηγούμενων ενοτήτων.

Το μάθημα αποτελεί εισαγωγή στη Χημεία. Παρ'όλα αυτά βασική γνώση μαθηματικών πράξεων, ανάγνωση χημικών τύπων αλλά και χρήση ηλεκτρονικών υπολογιστών είναι απαραίτητα. 

Δεν έχει νόημα να καθόμαστε και να απαριθμούμε τι πήγε στραβά στο Γυμνάσιο και το Λύκειο και τόσοι πολλοί από εσάς φοβηθήκατε τη Χημεία. Όπως τόνισα και στη διάλεξη, θα κοιτάξουμε τη Χημεία κατάματα, και δεν θα τη φοβηθούμε καθόλου! Θα μάθουμε ένα-ένα τα μυστικά της και τον τρόπο σκέψης των χημικών, και απ’ εκεί και πέρα θα ταιριάξουν όλα, όπως και σε μια σπαζοκεφαλιά ή ένα πάζλ!

Ένας μεγάλος Καναδός χημικός και βιοχημικός, ο Keith Laidler, έγραψε ότι «η χημεία συνδυάζει τόσο τη ποιοτική όσο και τη ποσοτική σκέψη», για να συμπληρώσει ο Άινστάιν ότι «η χημεία είναι δύσκολη, κυρίως για τους χημικούς»! Ο πρώτος εννοούσε ότι δεν χρειάζεται πάντα να κάνει κανείς ακριβείς υπολογισμούς στη χημεία, αλλά πρέπει να ξέρει πότε πρέπει και πότε δεν είναι ανάγκη να γίνουν τέτοιοι υπολογισμοί. Ο δεύτερος, ότι στην εποχή του οι χημικοί το έβρισκαν πολύ δύσκολο να καταλάβουν πολλές έννοιες της ατομικής, κυρίως, φυσικής.

Πώς θα βγούμε λοιπόν, από αυτό το χάος; Πολύ απλά με το να λύνουμε ασκήσεις. Πέρα από τις ερωτήσεις και τις ασκήσεις στο φυλλάδιο που σας έδωσα, στη διάλεξη θα λύνονται και ασκήσεις, στις ιστοσελίδες εργαστηρίου και διάλεξης θα αναρτώνται όλο και περισσότερες ασκήσεις (με τις απαντήσεις τους και λυμένα παραδείγματα), ώστε η κατανόηση της ύλης να προκύπτει αβίαστα από τη λύση των ασκήσεων.

Θα πρέπει στο τέλος κάθε εβδομάδας να έχετε λύσει όλες τις σχετικές ασκήσεις στο κεφάλαιο που έχει καλυφθεί στη θεωρία, ώστε να αποκτήσετε αυτοπεποίθηση και διαίσθηση. Μετά από αυτό, θα μπορείτε να λύσετε όποια άσκηση!

Λάλια-Καντούρη Μ., Παπαστεφάνου Σ. Γενική και Ανόργανη Χημεία: Αρχές και Εργαστηριακές Ασκήσεις, 2^η έκδοση,  Εκδόσεις Ζήτη, Θεσασαλονίκη, 2012.

Ταμουτσίδη Ευστ. Γεωργική Χημεία, Β έκδοση, Εκδόσεις Γράμμα, Θεσσαλονίκη, 2008.

Ξένου ΚΔ, Ξένου Ε. Γενική και Ανόργανη Χημεία, Μακεδονικές Εκδόσεις, Θεσασαλονίκη, 2009.

Σημειώσεις Γεωργικής Χημείας, της Δρ. Κιτσιούλη Ειρήνης. Αυτό αφορά μόνον φοιτητές μεγαλύτερων εξαμήνων από το πρώην Τμήμα Φυτικής Παραγωγής.

1. Ρουσσόπουλου Ν, Γεωργική Χημεία, Αθήνα, 1956. Το κλασσικό βιβλίο από τον Έλληνα Δάσκαλο του είδους, πολύ πρωτοποριακό για τη εποχή του.
2. Κατάκη Γ, Γενική Χημεία, Αθήνα, 1984
3. Ν. Λυδάκης – Σημαντήρης, ΓΕΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ & ΕΝΟΡΓΑΝΗ ΑΝΑΛΥΣΗ: Θέματα & Εργαστηριακές Ασκήσεις, Δεύτερη έκδοση, Εκδόσεις ΤΖΙΟΛΑ, Θεσσαλονίκη, 2009. Καλή ανάλυση σε βάθος.
4. McMurry G. Οργανική Χημεία, Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης, Ηράκλειο, 2012 (ανατύπωση σε ενιαίο τόμο). Η πληθώρα αντιδράσεων των ενώσεων του άνθρακα δοσμένη με μεγάλη σαφήνεια.
5. Berg J, Tymoczko J, Stryer L. Βιοχημεία, 7^η έκδοση, Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης, Ηράκλειο, 2014. Η χημεία των ζωντανών οργανισμών.
6. Campbell NA, Reece JB. Βιολογία, τόμος Ι. 8^η έκδοση, Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης, Ηράκλειο, 2010. Ο κόσμος των ζωντανών οργανισμών.
7. Pauling, L. General Chemistry, Dover Publications, New York, 1970. Η χημεία όπως τη διαμόρφωσε ο μέγιστος των χημικών του 20ού αιώνα!
8. Jones L. and Atkins P. Chemistry: Molecules, Matter, and Change, 4^th edition, WH Freeman, New York, 2000. Εξαίρετο βιβλίο από προικισμένους δασκάλους του είδους.
9. Anastas, P.T., Warner, J.C. Πράσινη Χημεία: θεωρία και πράξη. Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης, Ηράκλειο, 2007. Ένα πολύ χρήσιμο βιβλίο για το πώς πρέπει η χημεία να μπορέσει να μην μολύνει πια τον πλανήτη, και σταδιακά να καθαρίσει αυτό που μόλυνε.

Σημ. Όλα τα βιβλία των Πανεπιστημιακών Εκδόσεων Κρήτης παρέχουν ελεύθερη πρόσβαση μέσω της συναφούς ιστοσελίδας (www.cup.gr) σε όλα τα σχήματα και εικόνες του κάθε βιβλίου, στη μορφή Power Point.

1. Τμήμα Χημείας, Πανεπιστήμιο Αθηνών, η χημική ένωση του μήνα

http://www.chem.uoa.gr/chemicals/chem_HOCl.htm . Έχει συσσωρευθεί πληθώρα πληροφοριών για πάρα πολλές ενώσεις, με μεγάλο ενδιαφέρον. Μπορεί να είναι λίγο νωρίς, αλλά σίγουρα από το επόμενο εξάμηνο, μια επίσκεψη σε αυτή την ιστοσελίδα 1-2 φορές κάθε εξάμηνο θα βγάλει κάποιο «λαυράκι» που θα έχει σχέση με κάποιο από τα μαθήματά σας στη κατεύθυνση!!

2. Πράσινη Χημεία

http://www.gcex.gr/?page_id=1076. Της Δρ. Κωνσταντίνας Χατζηαντωνίου-Μαρούλη. ΠΟΛΥ ΣΗΜΑΝΤΙΚΟ, ενδιαφέρει ΟΛΟΥΣ μας και πρέπει να γίνει κτήμα μας.

3. Ιστοσελίδα Καθηγητή William Reusch, Dept of Chemistry, Michigan State University, East Lansing, MI, USA. Εξαντλητικός κατάλογος ηλεκτρονικών δομών, ενώσεων, και αντιδράσεων, από έναν πολύ αφοσιωμένο δάσκαλο. Ίσως δεν είναι τυχαίο που ο συγκεκριμένος χημικός είναι εγκάρδιος φίλος του διάσημου έλληνα χημικού από το ίδιο πανεπιστήμιο, Γεράσιμου Ι. Καραμπάτσου.

http://www2.chemistry.msu.edu/faculty/reusch/VirtTxtJml/intro1.htm

4. Ιστοσελίδα Τμήμα Χημείας, Πανεπιστήμιο Σινσινάτι, ΗΠΑ (The University of Cincinnati, Department of Chemistry). Περιέχει πορτραίτα διάσημων χημικών, καθώς και ψηφιακό μουσείο χημικών οργάνων. Πολύ διδακτικό!

http://digitalprojects.libraries.uc.edu/oesper/