background image

9/28/2012 

Chemistry:  

The Study of Change 

Chapter 1 

Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc.  Permission required for reproduction or display.

 

 

 

Chemistry: A Science for the 21

st

 Century 

• Health and Medicine 

• Sanitation systems 

• Surgery with anesthesia 

• Vaccines and antibiotics 

•Energy and the Environment 

• Fossil fuels 

• Solar energy 

• Nuclear energy 

1.1 

Chemistry: A Science for the 21

st

 Century 

• Materials and Technology 

• Polymers, ceramics, liquid crystals 

• Room-temperature superconductors? 

• Molecular computing? 

• Food and Agriculture 

• Genetically modified crops 

• “Natural” pesticides 

• Specialized fertilizers 

1.1 

1.2 

The Study of Chemistry 

Macroscopic 

Microscopic 

The scientific method is a systematic 
approach to research 

1.3 

hypothesis is a tentative explanation for a 
set of observations 

tested     modified 

theory is a unifying principle that explains 
a body of facts and/or those laws that are 
based on them. 

1.3 

law is a concise statement of a relationship 
between phenomena that is always the same 
under the same conditions. 

Atomic Theory 

Force = mass x acceleration 


background image

9/28/2012 

Chemistry In Action: 

In 1940 George Gamow hypothesized that 
the universe began with a gigantic explosion 
or big bang. 

Experimental Support 

• expanding universe 

• cosmic background radiation 

• primordial helium 

1.3 

Primordial Helium and the Big Bang Theory 

1.  

Matter is anything that occupies space and 

has mass. 

2.  A substance is a form of matter that has a 

definite composition and distinct properties. 

Chemistry is the study of matter and the 
changes it undergoes 

1.4 

Sugar 

Water 

Gold 

mixture is a combination of two or more substances 
in which the substances retain their distinct identities. 

1.  Homogenous mixture 

– composition of the 

mixture is the same throughout. 

2.  Heterogeneous mixture 

– composition is not 

uniform throughout. 

soft drink, milk 

cement,  
iron filings in sand 

1.4 

Physical means can be used to separate a mixture 
into its pure components. 

magnet 

1.4 

distillation 

An element is a substance that 

cannot

 be 

separated into simpler substances by chemical 
means

• 

114 elements have been identified 

• 82 elements occur naturally on Earth 

gold, aluminum, lead, oxygen, carbon 

• 32 elements have been created by scientists 

technetium, americium, seaborgium 

1.4 


background image

9/28/2012 

A compound is a substance composed of atoms 
of two or more elements chemically united in fixed 
proportions. 

Compounds can only be separated into their 
pure components (elements) by chemical 
means. 

1.4 

Water (H

2

O) 

Glucose (C

6

H

12

O

6

Ammonia (NH

3

1.4 

Classifications of Matter 

The Three States of Matter 

1.5 

solid 

liquid 

gas 

physical change does not alter the composition 
or identity of a substance. 

chemical change alters the composition or 
identity of the substance(s) involved. 

ice melting 

sugar dissolving  

in water 

1.6 

hydrogen burns in 
air to form water 

Physical or Chemical? 

An extensive property of a material depends upon 
how much matter is is being considered. 

An intensive property of a material 

does not

 

depend upon how much matter is is being 
considered. 

• mass 

• length 

• volume 

• density 

• temperature 

• color 

Extensive and Intensive Properties 

1.6 

Matter - anything that occupies space and has mass

mass 

– measure of the quantity of matter 

SI unit of mass is the kilogram (kg) 

1 kg = 1000 g = 1 x 10

3

 g 

weight 

– force that gravity exerts on an object 

weight = c x mass 

on earth, c = 1.0 

on moon, c ~ 0.1 

1.7 

A 1 kg bar will weigh 

1 kg on earth 

0.1 kg on moon 


background image

9/28/2012 

1.7 

International System of Units (SI) 

1.7 

Volume 

– SI derived unit for volume is cubic meter (m

3

1 cm

3

 = (1 x 10

-2

 m)

3

 = 1 x 10

-6

 m

3

 

1 dm

3

 = (1 x 10

-1

 m)

3

 = 1 x 10

-3

 m

3

 

1 L = 1000 mL = 1000 cm

3

 = 1 dm

3

 

1 mL = 1 cm

3

 

1.7 

Density 

– SI derived unit for density is kg/m

3

  

1 g/cm

3

 = 1 g/mL = 1000 kg/m

3

 

density =  

mass 

volume 

d = 

1.7 

A piece of platinum metal with a density of 21.5 
g/cm

3

 has a volume of 4.49 cm

3

.  What is its mass? 

d = 

m = d x = 21.5 g/cm

3

 x 4.49 cm

3

 = 96.5 g 

K = 

0

C + 273.15 

0

F =       x 

0

C + 32

 


1.7 

273 K = 0 

0

C     

373 K = 100 

0

32 

0

F = 0 

0

C  

212 

0

F = 100 

0

C  

Convert 172.9 

0

F to degrees Celsius. 

0

F =       x 

0

C + 32

 


0

– 32 =       x 

0

C

 


x (

0

– 32) = 

0

C

 

0

C =       x (

0

– 32) 

0

C =       x (172.9 

– 32) = 78.3 

1.7 


background image

9/28/2012 

Chemistry In Action 

On 9/23/99, $125,000,000 Mars Climate Orbiter entered Mar’s 
atmosphere 100 km (62 miles) lower than planned and was 
destroyed by heat. 

1.7 

1 lb = 1 N 

1 lb = 4.45 N 

“This is going to be the 
cautionary tale that will be 
embedded into introduction 
to the metric system in 
elementary school, high 
school, and college science 
courses till the end of time.” 

1.8 

Scientific Notation 

The number of atoms in 12 g of carbon: 

602,200,000,000,000,000,000,000 

6.022 x 10

23

 

The mass of a single carbon atom in grams: 

0.0000000000000000000000199 

1.99 x 10

-23

 

N x 10

n

 

N is a number  
between 1 and 10 

n is a positive or  
negative integer 

Scientific Notation 

1.8 

568.762 

n > 0 

568.762 = 5.68762 x 10

2

 

move decimal left 

0.00000772 

n < 0 

0.00000772 = 7.72 x 10

-6

 

move decimal right 

Addition or Subtraction 

1. Write each quantity with 

the same exponent 

2. Combine N

1

 and N

2

  

3. The exponent, 

n

, remains 

the same 

4.31 x 10

4

 + 3.9 x 10

3

 = 

4.31 x 10

4

 + 0.39 x 10

4

 = 

4.70 x 10

4

 

Scientific Notation 

1.8 

Multiplication 

1. Multiply N

1

 and N

2

 

2. Add exponents n

1

 and n

2

 

(4.0 x 10

-5

) x (7.0 x 10

3

) = 

(4.0 x 7.0) x (10

-5

+

3

) = 

28 x 10

-2

 = 

2.8 x 10

-1

    

Division 

1. Divide N

1

 and N

2

 

2. Subtract exponents n

1

 and n

2

 

8.5 x 10

4

 

÷ 5.0 x 10

9

 = 

(8.5 

÷ 5.0) x 10

4

-

9

 = 

1.7 x 10

-5    

 

Significant Figures 

1.8 

• Any digit that is not zero is significant 

1.234 kg     

4

 significant figures 

• Zeros between nonzero digits are significant 

606 m         

3

 significant figures 

• Zeros to the left of the first nonzero digit are not significant 

0.08 L         

1

 significant figure 

• If a number is greater than 1, then all zeros to the right of the 
decimal point are significant 

2.0 mg         

2

 significant figures 

• If a number is less than 1, then only the zeros that are at the 
end and in the middle of the number are significant 

0.00420 g    

3

 significant figures 

How many significant figures are in 
each of the following measurements? 

24 mL 

2 significant figures 

3001 g 

4 significant figures 

0.0320 m

3

 

3 significant figures 

6.4 x 10

4

 molecules 

2 significant figures 

560 kg 

2 significant figures 

1.8 


background image

9/28/2012 

Significant Figures 

1.8 

Addition or Subtraction 

The answer cannot have more digits to the right of the decimal 
point than any of the original numbers. 

89.332 

1.1 

90.432 

round off to 90.4 

one significant figure after decimal point 

3.70 

-2.9133 

0.7867 

two significant figures after decimal point 

round off to 0.79 

Significant Figures 

1.8 

Multiplication or Division 

The number of significant figures in the result is set by the original 
number that has the smallest number of significant figures 

4.51 x 3.6666 = 16.536366 = 16.5 

3 sig figs 

round to 
3 sig figs 

6.8 

÷ 112.04 = 0.0606926  

2 sig figs 

round to 
2 sig figs 

= 0.061 

Significant Figures 

1.8 

Exact Numbers 

Numbers from definitions or numbers of objects are considered 
to have an infinite number of significant figures 

The average of three measured lengths; 6.64, 6.68 and 6.70? 

6.64 + 6.68 + 6.70 

= 6.67333 = 6.67  

Because 3 is an exact number 

= 7 

Accuracy 

– how close a measurement is to the true value 

Precision 

– how close a set of measurements are to each other 

accurate 

precise 

precise 

but 

not

 accurate 

not

 accurate 

not

 precise 

1.8 

1.9 

Dimensional Analysis Method of Solving Problems 

1. Determine which unit conversion factor(s) are needed 

2. Carry units through calculation 

3. If all units cancel except for the desired unit(s), then the 

problem was solved correctly. 

given quantity x conversion factor = desired quantity 

given unit x  

= desired unit 

desired unit 

given unit 

1.9 

Dimensional Analysis Method of Solving Problems 

Conversion Unit 1 L = 1000 mL 

1L 

1000 mL 

1.63 L x 

= 1630 mL 

1L 

1000 mL 

1.63 L x 

= 0.001630 

L

2

 

mL 

How many mL are in 1.63 L? 


background image

9/28/2012 

The speed of sound in air is about 343 m/s.  What is 
this speed in miles per hour? 

1 mi = 1609 m 

1 min = 60 s 

1 hour = 60 min 

343 

1 mi 

1609 m 

 60 s 

   1 min 

60 min 

   1 hour 

= 767 

mi 

hour 

meters to miles 

seconds to hours 

1.9 

conversion units 




رفعت المحاضرة من قبل: abdalla Alhamdany
المشاهدات: لقد قام 7 أعضاء و 162 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل