Welcome to theWorld ofChemistryWelcome to theWorld ofChemistry
SAVE PAPER AND INK!!! When youprint out the notes on PowerPoint,print "Handouts" instead of"Slides" in the print setup. Also,turn off the backgrounds(Tools>Options>Print>UNcheck"Background Printing")!
The Language of ChemistryThe Language of Chemistry
The Language of ChemistryThe Language of Chemistry
CHEMICAL _____________  -CHEMICAL _____________  -
pure substances that cannot be decomposed byordinary means to other substances.pure substances that cannot be decomposed byordinary means to other substances.
Sodium
Bromine
Aluminum
The Language of ChemistryThe Language of Chemistry
The Language of ChemistryThe Language of Chemistry
The elements,their names, andsymbols are givenon thePERIODICTABLEThe elements,their names, andsymbols are givenon thePERIODICTABLE
How manyelements arethere?How manyelements arethere?
117 elements have been identified117 elements have been identified
 82 elements occur naturally on Earth 82 elements occur naturally on Earth
Examples: gold, aluminum, lead, oxygen, carbonExamples: gold, aluminum, lead, oxygen, carbon
35 elements have been created by scientists35 elements have been created by scientists
Examples: technetium, americium, seaborgiumExamples: technetium, americium, seaborgium
The Periodic TableThe Periodic Table
Dmitri Mendeleev  (1834 1907)Dmitri Mendeleev  (1834 1907)
meyer-mendeleev1
46-1
Glenn Seaborg(1912-1999)Glenn Seaborg(1912-1999)
Discovered 8new elements.Discovered 8new elements.
Only livingperson forwhom anelement wasnamed.Only livingperson forwhom anelement wasnamed.
Branches of Chemistry
Many major areas of study forspecializationMany major areas of study forspecialization
Several career opportunitiesSeveral career opportunities
Also used in many other jobsAlso used in many other jobs
1. Organic Chemistry
Organic is the study ofmatter that contains carbonOrganic is the study ofmatter that contains carbon
Organic chemists study thestructure, function,synthesis, and identity ofcarbon compoundsOrganic chemists study thestructure, function,synthesis, and identity ofcarbon compounds
Useful in petroleumindustry, pharmaceuticals,polymersUseful in petroleumindustry, pharmaceuticals,polymers
organic lab
2. Inorganic Chemistry
Inorganic is thestudy of matter thatdoes NOT containcarbonInorganic is thestudy of matter thatdoes NOT containcarbon
Inorganic chemistsstudy the structure,function, synthesis,and identity of non-carbon compoundsInorganic chemistsstudy the structure,function, synthesis,and identity of non-carbon compounds
Polymers,MetallurgyPolymers,Metallurgy
inorganic
3. Biochemistry
Biochemistry isthe study ofchemistry inliving thingsBiochemistry isthe study ofchemistry inliving things
Cross betweenbiology andchemistryCross betweenbiology andchemistry
Pharmaceuticalsand geneticsPharmaceuticalsand genetics
biochem lab
4. Physical Chemistry
Physicalchemistry is thephysics ofchemistry… theforces of matterPhysicalchemistry is thephysics ofchemistry… theforces of matter
Much of p-chemis computationalMuch of p-chemis computational
Developtheoretical ideasfor newcompoundsDeveloptheoretical ideasfor newcompounds
pchem nerd
physical computational lab
HONK if you passed p-chem
5. Analytical Chemistry
Analyticalchemistry is thestudy of highprecisionmeasurementAnalyticalchemistry is thestudy of highprecisionmeasurement
Find compositionand identity ofchemicalsFind compositionand identity ofchemicals
Forensics, qualitycontrol, medicaltestsForensics, qualitycontrol, medicaltests
analytical lab
csi
Types of Observations andMeasurementsTypes of Observations andMeasurements
We make QUALITATIVEobservations of reactions changes in color and physicalstate.We make QUALITATIVEobservations of reactions changes in color and physicalstate.
We also make QUANTITATIVEMEASUREMENTSwhich involvenumbers.We also make QUANTITATIVEMEASUREMENTSwhich involvenumbers.
Use SI units — based on themetric systemUse SI units — based on themetric system
SI measurementSI measurement
Le Système internationald'unitésLe Système internationald'unités
The only countries that have notofficially adopted SI are Liberia(in western Africa) and Myanmar(a.k.a. Burma, in SE Asia), butnow these are reportedly usingmetric regularlyThe only countries that have notofficially adopted SI are Liberia(in western Africa) and Myanmar(a.k.a. Burma, in SE Asia), butnow these are reportedly usingmetric regularly
Metrication is process thatdoes not happen all at once, butis rather process that happensover time.Metrication is process thatdoes not happen all at once, butis rather process that happensover time.
Among countries with non-metric usage, the U.S. is the onlycountry significantly holdingout.The U.S. officially adoptedSI in 1866.Among countries with non-metric usage, the U.S. is the onlycountry significantly holdingout. The U.S. officially adoptedSI in 1866.
outline-liberia
Myan
Information from U.S. MetricAssociation
Chemistry In ActionChemistry In Action
On 9/23/99, $125,000,000 Mars Climate Orbiter entered Mars’atmosphere 100 km lower than planned and was destroyed byheat.
1 lb = 1 N
1 lb = 4.45 N
“This is going to be thecautionary tale that will beembedded into introductionto the metric system inelementary school, highschool, and college sciencecourses till the end of time.”
Standards of MeasurementStandards of Measurement
When we measure, we use measuring tool tocompare some dimension of an object to standard.When we measure, we use measuring tool tocompare some dimension of an object to standard.
For example, at one time thestandard for length was theking’s foot.  What are someproblems with this standard?For example, at one time thestandard for length was theking’s foot.  What are someproblems with this standard?
Dunadd%20kings%20foot
What is Scientific Notation?What is Scientific Notation?
Scientific notation is way ofexpressing really big numbers orreally small numbers.Scientific notation is way ofexpressing really big numbers orreally small numbers.
For very large and very smallnumbers, scientific notation ismore concise.For very large and very smallnumbers, scientific notation ismore concise.
Scientific notation consists oftwo parts:Scientific notation consists oftwo parts:
number between and 10number between and 10
power of 10power of 10
10x10x
To change standard form toscientific notation…To change standard form toscientific notation…
Place the decimal point so that there isone non-zero digit to the left of thedecimal point.Place the decimal point so that there isone non-zero digit to the left of thedecimal point.
Count the number of decimal placesthe decimal point has “moved” fromthe original number.  This will be theexponent on the 10.Count the number of decimal placesthe decimal point has “moved” fromthe original number.  This will be theexponent on the 10.
If the original number was less than 1,then the exponent is negative.  If theoriginal number was greater than 1,then the exponent is positive.If the original number was less than 1,then the exponent is negative.  If theoriginal number was greater than 1,then the exponent is positive.
ExamplesExamples
Given:  289,800,000Given:  289,800,000
Use:  2.898 (moved places)Use:  2.898 (moved places)
Answer:  2.898 108Answer:  2.898 108
Given: 0.000567Given: 0.000567
Use: 5.67 (moved places)Use: 5.67 (moved places)
Answer: 5.67 10-4Answer: 5.67 10-4
To change scientific notationto standard form…To change scientific notationto standard form…
Simply move the decimal point tothe right for positive exponent 10.Simply move the decimal point tothe right for positive exponent 10.
Move the decimal point to the leftfor negative exponent 10.Move the decimal point to the leftfor negative exponent 10.
(Use zeros to fill in places.)(Use zeros to fill in places.)
ExampleExample
Given: 5.093 106Given: 5.093 106
Answer:  5,093,000 (moved placesto the right)Answer:  5,093,000 (moved placesto the right)
Given:  1.976 10-4Given:  1.976 10-4
Answer:  0.0001976 (moved placesto the left)Answer:  0.0001976 (moved placesto the left)
Learning Check
Express these numbers inScientific Notation:Express these numbers inScientific Notation:
1)  4057891)  405789
2)  0.0038722)  0.003872
3)  30000000003)  3000000000
4)  24)  2
5)  0.4782605)  0.478260
Stating MeasurementStating Measurement
In every measurement there is aIn every measurement there is a
Number followed by aNumber followed by a
 Unit from measuring device Unit from measuring device
The number should also be as precise as the measurement!The number should also be as precise as the measurement!
UNITS OF MEASUREMENTUNITS OF MEASUREMENT
Use SI units — based on the metricsystemUse SI units — based on the metricsystem
LengthLength
MassMass
VolumeVolume
TimeTime
TemperatureTemperature
Meter, mMeter, m
Kilogram, kgKilogram, kg
Seconds, sSeconds, s
Celsius degrees, ˚CCelsius degrees, ˚C
kelvins, Kkelvins, K
Liter, LLiter, L
Mass vs. WeightMass vs. Weight
Mass:  Amountof Matter (grams,measured with aBALANCE)Mass:  Amountof Matter (grams,measured with aBALANCE)
Weight:  Forceexerted by themass, onlypresent withgravity (pounds,measured with aSCALE)Weight:  Forceexerted by themass, onlypresent withgravity (pounds,measured with aSCALE)
kalarikenwoodiss008e07170
Can you hearme now?Can you hearme now?
Some Tools for MeasurementSome Tools for Measurement
 
Which tool(s)would you use tomeasure:Which tool(s)would you use tomeasure:
A. temperatureA. temperature
B. volumeB. volume
C. timeC. time
D. weightD. weight
Learning Check
Match     L)  length  M)  mass     V)  volumeMatch     L)  length  M)  mass     V)  volume
____ A.    bag of tomatoes is 4.6 kg.____ A.    bag of tomatoes is 4.6 kg.
____ B.    person is 2.0 tall.____ B.    person is 2.0 tall.
____ C.    medication contains 0.50 Aspirin.____ C.    medication contains 0.50 Aspirin.
____ D.    bottle contains 1.5 of water.____ D.    bottle contains 1.5 of water.
M
L
M
V
Learning CheckLearning Check
What are some U.S. units that are used tomeasure each of the following?What are some U.S. units that are used tomeasure each of the following?
A.  lengthA.  length
B.  volumeB.  volume
C.  weightC.  weight
D.  temperatureD.  temperature
Metric PrefixesMetric Prefixes
Kilo- means 1000 of that unitKilo- means 1000 of that unit
kilometer (km)  =  1000 meters (m)kilometer (km)  =  1000 meters (m)
Centi- means 1/100 of that unitCenti- means 1/100 of that unit
meter (m)  =  100 centimeters (cm)meter (m)  =  100 centimeters (cm)
dollar 100 centsdollar 100 cents
Milli- means 1/1000 of that unitMilli- means 1/1000 of that unit
Liter (L)   =  1000  milliliters (mL)Liter (L)   =  1000  milliliters (mL)
Metric PrefixesMetric Prefixes
metric
Metric PrefixesMetric Prefixes
metric examples
1.   1000 m  ___a) mm   b) km  c)  dm1.   1000 m  ___a) mm   b) km  c)  dm
2.    0.001 ___   a) mg    b)  kg  c)  dg2.    0.001 ___   a) mg    b)  kg  c)  dg
3.    0.1 L   =  ___a) mL    b)  cL  c)   dL3.    0.1 L   =  ___a) mL    b)  cL  c)   dL
4.    0.01 =   ___  a) mm   b) cm  c)  dm4.    0.01 =   ___  a) mm   b) cm  c)  dm
Learning Check
Units of LengthUnits of Length
kilometer (km)  =  500 meters (m)kilometer (km)  =  500 meters (m)
2.5 meter (m)  =  ?  centimeters (cm)2.5 meter (m)  =  ?  centimeters (cm)
centimeter (cm)  =  ?  millimeter (mm)centimeter (cm)  =  ?  millimeter (mm)
nanometer (nm) 1.0 10-9 meternanometer (nm) 1.0 10-9 meter
O—H distance =O—H distance =
9.4 10-11 m9.4 10-11 m
9.4 10-9 cm9.4 10-9 cm
0.094 nm0.094 nm
O—H distance =O—H distance =
9.4 10-11 m9.4 10-11 m
9.4 10-9 cm9.4 10-9 cm
0.094 nm0.094 nm
Learning Check
Select the unit you would use to measureSelect the unit you would use to measure
1. Your height1. Your height
a) millimeters   b) meters   c) kilometersa) millimeters   b) meters   c) kilometers
2. Your mass2. Your mass
a) milligramsb) grams   c) kilogramsa) milligramsb) grams   c) kilograms
3. The distance between two cities3. The distance between two cities
a) millimetersb) meters  c) kilometersa) millimetersb) meters  c) kilometers
4.  The width of an artery4.  The width of an artery
a) millimetersb) meters  c) kilometersa) millimetersb) meters  c) kilometers
Conversion FactorsConversion Factors
Fractions in which the numerator anddenominator are EQUAL quantities expressedin different unitsFractions in which the numerator anddenominator are EQUAL quantities expressedin different units
Example:    1 in. = 2.54 cm
Factors:  1 in.        and     2.54 cm
2.54 cm        1 in.
Learning Check
Write conversion factors that relate each ofthe following pairs of units:Write conversion factors that relate each ofthe following pairs of units:
1.  Liters and mL1.  Liters and mL
2.  Hours and minutes2.  Hours and minutes
3.  Meters and kilometers3.  Meters and kilometers
How many minutes are in 2.5 hours?
         Conversion factor
2.5 hr   x    60 min       =   150 min 2.5 hr   x    60 min       =   150 min
                     hr                     hr
cancel
By using dimensional analysis factor-label method,the UNITS ensure that you have the conversion rightside up, and the UNITS are calculated as well as thenumbers!By using dimensional analysis factor-label method,the UNITS ensure that you have the conversion rightside up, and the UNITS are calculated as well as thenumbers!
Steps to Problem SolvingSteps to Problem Solving
1.Write down the given amount.  Don’t forget the units!
2.Multiply by a fraction.
3.Use the fraction as a conversion factor.  Determine ifthe top or the bottom should be the same unit as thegiven so that it will cancel.
4.Put a unit on the opposite side that will be the newunit.  If you don’t know a conversion between thoseunits directly, use one that you do know that is a steptoward the one you want at the end.
5.Insert the numbers on the conversion so that the topand the bottom amounts are EQUAL, but in differentunits.
6.Multiply and divide the units (Cancel).
7.If the units are not the ones you want for your answer,make more conversions until you reach that point.
8.Multiply and divide the numbers.  Don’t forget“Please Excuse My Dear Aunt Sally”! (order ofoperations)
Sample Problem
You have $7.25 in your pocket inquarters.  How many quarters do youhave?You have $7.25 in your pocket inquarters.  How many quarters do youhave?
7.25 dollars       quarters7.25 dollars       quarters
                             dollar                             dollar
X
29 quarters29 quarters
You Try This One!You Try This One!
If Jacob stands onSpencer’s shoulders,they are two and halfyards high.  How manyfeet is that?If Jacob stands onSpencer’s shoulders,they are two and halfyards high.  How manyfeet is that?
Learning Check
rattlesnake is 2.44 long. Howlong is the snake in cm?rattlesnake is 2.44 long. Howlong is the snake in cm?
a) 2440 cma) 2440 cm
b)244 cmb)244 cm
c)24.4 cmc)24.4 cm
Solution
rattlesnake is 2.44 long. Howlong is the snake in cm?rattlesnake is 2.44 long. Howlong is the snake in cm?
b)244 cmb)244 cm
2.44 m   x   100 cm    =  244 cm2.44 m   x   100 cm    =  244 cm
1 m
Learning Check
How many seconds are in 1.4 days?
Unit plan:   days        hr         min       seconds
1.4 days   x   24 hr     x    ??
    1 day
Wait a minute!
What is wrong with the following setup?What is wrong with the following setup?
1.4 day     x   day     x     60 min     60 sec1.4 day     x   day     x     60 min     60 sec
                       24 hr             hr           min                       24 hr             hr           min
English and Metric ConversionsEnglish and Metric Conversions
If you know ONE conversion foreach type of measurement, youcan convert anything!If you know ONE conversion foreach type of measurement, youcan convert anything!
You must memorize and use theseconversions:You must memorize and use theseconversions:
Mass:  454 grams  poundMass:  454 grams  pound
Length:     2.54 cm inchLength:     2.54 cm inch
Volume:     0.946 quartVolume:     0.946 quart
Learning CheckLearning Check 
An adult human has 4.65 of blood.  Howmany gallons of blood is that?An adult human has 4.65 of blood.  Howmany gallons of blood is that?
    Unit plan:  L               qt             gallon
Equalities:1 quart = 0.946 L
 1 gallon = 4 quarts
Your Setup:
Equalities
State the same measurement in two differentunitsState the same measurement in two differentunits
lengthlength
10.0 in.10.0 in.
25.4 cm25.4 cm
Steps to Problem SolvingSteps to Problem Solving
    Read problem    Read problem
     Identify data     Identify data
     Make unit plan from the initial unit to thedesired unit     Make unit plan from the initial unit to thedesired unit
     Select conversion factors     Select conversion factors
     Change initial unit to desired unit     Change initial unit to desired unit
     Cancel units and check     Cancel units and check
     Do math on calculator     Do math on calculator
     Give an answer using significant figures     Give an answer using significant figures
Dealing with Two Units – Honors OnlyDealing with Two Units – Honors Only
If your pace on treadmill is 65 metersper minute, how many seconds will ittake for you to walk distance of  8450feet?  If your pace on treadmill is 65 metersper minute, how many seconds will ittake for you to walk distance of  8450feet?
What about Square and Cubic units? Honors OnlyWhat about Square and Cubic units? Honors Only
Use the conversion factors you alreadyknow, but when you square or cube theunit, don’t forget to cube the numberalso!Use the conversion factors you alreadyknow, but when you square or cube theunit, don’t forget to cube the numberalso!
Best way:  Square or cube the ENITREconversion factorBest way:  Square or cube the ENITREconversion factor
Example:  Convert 4.3 cm3 to mm3Example:  Convert 4.3 cm3 to mm3
4.3 cm3   10 mm   34.3 cm3   10 mm   3
                  cm                  cm
(    )
=
4.3 cm3   103  mm34.3 cm3   103  mm3
                      13 cm3                      13 cm3
= 4300 mm3
Learning CheckLearning Check
Nalgene waterbottle holds 1000cm3 of dihydrogenmonoxide(DHMO).  Howmany cubicdecimeters isthat?Nalgene waterbottle holds 1000cm3 of dihydrogenmonoxide(DHMO).  Howmany cubicdecimeters isthat?
10202_l
SolutionSolution
1000 cm3      dm  31000 cm3      dm  3
                    10 cm                    10 cm
(    )
=   dm3=   dm3
So, dm3 is the same as Liter !So, dm3 is the same as Liter !
cm3 is the same as milliliter.cm3 is the same as milliliter.
Temperature ScalesTemperature Scales
FahrenheitFahrenheit
CelsiusCelsius
KelvinKelvin
Anders Celsius
1701-1744
Lord Kelvin
(William Thomson)
1824-1907
Temperature ScalesTemperature Scales
kelvin degree CelsiusNotice that kelvin degree Celsius
Boiling pointof waterBoiling pointof water
Freezing pointof waterFreezing pointof water
CelsiusCelsius
100 ˚C100 ˚C
˚C˚C
100˚C100˚C
KelvinKelvin
373 K373 K
273 K273 K
100 K100 K
FahrenheitFahrenheit
32 ˚F32 ˚F
212 ˚F212 ˚F
180˚F180˚F
Calculations UsingTemperatureCalculations UsingTemperature
Generally require temp’s in kelvinsGenerally require temp’s in kelvins
T  (K)  =  (˚C)  +  273.15T  (K)  =  (˚C)  +  273.15
Body temp  =  37 ˚C  +  273  =  310 KBody temp  =  37 ˚C  +  273  =  310 K
Liquid nitrogen  =  -196 ˚C 273 77 KLiquid nitrogen  =  -196 ˚C 273 77 K
Generally require temp’s in kelvinsGenerally require temp’s in kelvins
T  (K)  =  (˚C)  +  273.15T  (K)  =  (˚C)  +  273.15
Body temp  =  37 ˚C  +  273  =  310 KBody temp  =  37 ˚C  +  273  =  310 K
Liquid nitrogen  =  -196 ˚C 273 77 KLiquid nitrogen  =  -196 ˚C 273 77 K
Fahrenheit FormulaFahrenheit Formula
Zero point:       0°C   =  32°FZero point:       0°C   =  32°F
°F     9/5 °C   +  32°F     9/5 °C   +  32
Celsius FormulaCelsius Formula
Rearrange to find T°CRearrange to find T°C
°F     9/5 °C   +  32°F     9/5 °C   +  32
°F  32    9/5 °C  +32 32)°F  32    9/5 °C  +32 32)
°F  32     9/5 °C°F  32     9/5 °C
    9/5                  9/5    9/5                  9/5
(°F  32)  5/9    °C(°F  32)  5/9    °C
Temperature ConversionsTemperature Conversions
person with hypothermia has bodytemperature of 29.1°C. What is the bodytemperature in °F?person with hypothermia has bodytemperature of 29.1°C. What is the bodytemperature in °F?
°F    =    9/5 (29.1°C)     +  32°F    =    9/5 (29.1°C)     +  32
 =  52.4   +   32 =  52.4   +   32
84.4°F84.4°F
Learning CheckLearning Check
   The normal temperature of chickadee is105.8°F.  What is that temperature in °C?   The normal temperature of chickadee is105.8°F.  What is that temperature in °C?
1)  73.8 °C1)  73.8 °C
2)  58.8 °C2)  58.8 °C
3)  41.0 °C3)  41.0 °C
Learning Check
Pizza is baked at 455°F. What is that in °C?
1)  437 °C1)  437 °C
2)  235°C2)  235°C
3)  221°C3)  221°C