KÉMIAI ALAPFOGALMAK, SZTÖCHIOMETRIA

Átírás

1 Általános kémia A tárgy a kémia alapszak (BSC) szakmai törzsanyagának első, alapozó része, melynek teljesítésével 8 kreditet (előadás: 4, szeminárium jellegű számítási gyakorlat:1, laboratóriumi gyakorlat: 3) lehet összegyűjteni. Az összes órák száma 8, ebből az előadásé : 3, a gyakorlaté: 1, a laboratóriumi gyakorlaté: 4. Tantárgy neve Általános kémia Tantárgy kódja KEB 1003 Meghirdetés féléve 1 Kreditpont 4 Összóraszám (elm+gyak) Számonkérés módja kollokvium Előfeltétel (tantárgyi kód) Tantárgyfelelős neve Hargitainé dr. Tóth Ágnes Tantárgyfelelős beosztása habilitált főiskolai tanár 1. A tantárgy általános célja és specifikus célkitűzései A kémia alapvető fogalmainak, törvényszerűségeinek, az anyagszerkezeti ismereteknek kellő szilárdságú és tartós elsajátítása, ami előkészíti a további kémiai tárgyak (szervetlen, szerves, fizikai kémia, stb.) befogadását. Az általános kémia feladata a kémiai szaknyelv, szakkifejezések, elnevezések alapjainak elsajátítása is. További célja a középiskolai általános kémiai ismeretek ismételt és bővített feldolgozása és új szempontok szerinti rendszerezése. A hiányos tudással rendelkező hallgatók ismereteinek pótlása, a felzárkóztatás. 2. A tantárgy tartalma KÉMIAI ALAPFOGALMAK, SZTÖCHIOMETRIA A kémia tárgya. A kémia és a természettudományok. A kémia szerepe a társadalomban. A kémia tudomány kialakulása. A kémia és a mérés, az SI mértékrendszer. A sztöchiometria tárgya. Az anyagok osztályozása. Elemek és vegyületek jelölése. Az anyagmennyiség, moláris mennyiségek. Relatív atomtömeg és molekulatömeg. A kémia alapvető törvényei. (Tömegmegmaradás törvénye. Állandó súlyviszonyok törvénye. Többszörös súlyviszonyok törvénye. Vegyülő gázok térfogati törvénye. Avogadro törvénye.) A vegyületek elnevezésének alapelvei. Reakcióegyenletek. Egyenletek szerkesztésének alapelvei. Redoxi egyenletek szerkesztése oxidációs szám alapján. A kémiai reakciók csoportosítása.

2 AZ ANYAGI HALMAZOK SZERKEZETE, TULAJDONSÁGAI, VÁLTOZÁSAI. Az anyagi rendszerek jellemzése. Homogén és heterogén rendszerek. Állapotjelzők. Az anyagi rendszerek csoportosítása. A halmazállapotok áttekintő jellemzése. Egykomponensű halmazok. A gázhalmazállapot. Az ideális gázok törvényei. A termodinamikai hőmérsékleti skála. A kinetikus gázelmélet alapjai. A Maxwell-féle sebességelosztás. Reális gázok. A gázok viszkozitása. A folyékony halmazállapot. Intermolekuláris kölcsönhatások folyadékokban. A folyadékok szerkezete. A felületi feszültség. Viszkozitás. A folyadékok párolgása és kondenzációja, a gőznyomás, a forrás. A kritikus állapot. A szilárd halmazállapot. A szilárd halmazokat összetartó kölcsönhatások. Kristályos és amorf anyagok. Olvadás, olvadási görbe, fagyás. Szublimáció, szublimációs görbe. Fázisdiagramok. Többkomponensű halmazok. A többkomponensű halmazok csoportosítása. Az oldatokkal kapcsolatos alapismeretek. Intermolekuláris kölcsönhatások oldatokban. Az oldhatóság és az oldhatóságot befolyásoló tényezők. Az oldatok töménysége. Néhány elegyés oldattípus. Gázelegyek. Gáztörvények gázelegyeken. Gázok diffúziója és effúziója. Folyadékelegyek. Folyadékok oldódása folyadékban. Megoszlási egyensúly. Folyadékelegyek forrása (desztilláció). Szilárd elegyek, eutektikumok. Híg oldatok törvényei. (Kolligatív tulajdonságok.) Oldatok gőznyomáscsökkenése. Fagyáspont-csökkenés, forráspont-emelkedés. Ozmózis. A KÉMIAI REAKCIÓK ENERGIAVÁLTOZÁSAI. Termokémia A termokémia alapfogalmai. A kalorimetria. Hess törvénye. Képződési entalpia. Kémiai reakciók entalpiaváltozása. Kötési energia. Néhány jellegzetes folyamat entalpiaváltozása. A Born-Haber ciklus. A termodinamika alapjai. A KÉMIAI REAKCIÓK SEBESSÉGE. A kémiai reakciók jellemzése kinetikai szempontból. A reakciósebesség, a reakciósebességet meghatározó tényezők, a reakciósebesség kísérleti meghatározása. A Wilhelmy törvény. A koncentráció időbeli változása, első- és másodrendű reakciók, felezési idők. Elemi reakciók.

3 Összetett reakciók áttekintő ismertetése. A reakciósebesség hőmérsékletfüggése, aktivált állapot, aktiválási energia. Arrhenius egyenlet. Katalizátorok. Homogén és heterogén katalízis. A KÉMIAI EGYENSÚLYOK A kémiai egyensúly jellemzése. Tömeghatás törvény. A Le Chatalier-Braun elv. Sav-bázis egyensúlyok. Sav-bázis elméletek. Az Arrhenius elmélet, az elektrolitok disszociációja. Brönsted-Lowry elmélet. Lewis elmélet. Lux elmélet. A víz disszociációja. A víz ionszorzata. A ph fogalma és számítása. Sav-bázis egyensúlyok vizes oldatokban. Erős savak és erős bázisok. Egy- és többértékű gyenge savak és bázisok disszociációja. Saját-ion hatás. A hidrolízis. A sók vizes oldataiban kialakuló egyensúlyok, az anionok és kationok kölcsönhatása vízzel. Pufferoldatok. A pufferek működési mechanizmusa. Sav-bázis indikátorok. Az indikátorok működési mechanizmusa. Semlegesítési reakciók végpontjelzése. Heterogén egyensúlyok. Szilárd és gázfázisú reakciók egyensúlyai. Az oldhatósági szorzat. Az oldhatóságot befolyásoló tényezők: saját ionok, hőmérséklet, komplexképzők. Komplex egyensúlyok. A komplex vegyületek fogalma. A komplexképződés következményei. Komplex vegyületek nevezéktana. Stabilitási állandó. Csoportosítása. Kelátok A komplex vegyületek jelentősége. ELEKTROKÉMIA A galvánelemek. A galvánelem fogalma. Néhány galvánelem szerkezete. Jelölésük. Az elektromotoros erő és az elektromos munka. Az elektródpotenciálok fogalma, standard elektródpotenciál. A hidrogénelektród. A standard elektródpotenciál táblázat felhasználása redoxi reakciók spontaneitásának megállapítására. Redukáló- és oxidálószerek erőssége. Elektródtípusok. A Nernst egyenlet. Mikro-galvánelemek, elektrokémiai korrózió. Elektrolízis. Fogalma. Katód- és anódfolyamatok. Bomlásfeszültség. Polarizáció, leválási potenciál, működési elektródpotenciál, túlfeszültség, Az elektrolízis és mennyiségi törvényei. ATOMOK ÉS MOLEKULÁK SZERKEZETE Atomszerkezet

4 Az atomok felépítése, az elektron és az atommag. Az atomelmélet kísérleti alapjai. Az elektron töltése. A radioaktivitás, a radioaktív bomlás törvénye. Az atommag felfedezése, Rutherford alfa-szórási kísérlete Az atomok energiájának kvantumszerű változása. A Bohrféle atommodell. A fényelektromos hatás és a foton-hipotézis. Frank-Hertz kísérlet. A hidrogénatom Bohr-féle modellje. Atom spektrumai. Karakterisztikus röntgensugárzás. Az atomok elektronszerkezete. A kvantumszámok. Az atompályák alakja és energiája. Az atomok elektronszerkezetének kiépülése és a periódusos rendszer. Az atomok periódikusan változó tulajdonságai. Az effektív magtöltés. Ionizációs energia, elektronaffinitás. Az atomok elektronegativitása. Az atomok és ionok mérete. Molekulaszerkezet A kovalens kötés. A kovalens kötést leíró elméletek fejlődése és áttekintő ismertetése. Lewis, VB, MO LCAO, VEPT elméletek σ, π, τ kötés, kötési energia, kötéshossz, kötésrend. Kovalens kötés két azonos atom között. Egyszeres kovalens kötés két különböző atom között. A molekula polaritása, a dipólusmomentum. Egyszeres kovalens kötés kettőnél több atomot tartalmazó molekulákban. A kötés polárossága és a molekula polárossága. A promóció és a hibridizáció fogalma. A molekulák geometriai alakjának ismertetése a VEPT elmélet felhasználásával. A datív kötés kialakulása. Többszörös kovalens kötés kettőnél több atomot tartalmazó molekulákban. A többszörös kötések kialakulásának feltételei. Delokalizált kötések. Ionos kötés. Ionfajták. Ionok polarizációja. A rácsenergia értelmezése a Born-Haber ciklus, illetve az elektromos vonzás és taszítás segítségével. Fémes kötés. Elektrongáz elmélet. Sávelmélet. Másodrendű kötések. Van der Waals erők, diszperziós, orientációs és indukciós hatás. Hidrogénkötés. Szilárd halmazok szerkezete. Ionrács, atomrács, fémrács, molekularács. Amorf anyagok. A FOTOKÉMIA ALAPJAI KOLLOIDIKA 3. Évközi ellenőrzés módja A hallgató képletszerkesztő, egyenletmegoldó, feladatmegoldó, ismereteket értelmező, rendszerező, vitákban résztvevő teljesítményének szóbeli értékelése a szeminárium-jellegű gyakorlatokon történik. Az otthoni feldolgozásra kiadott feladatok elkészítésének ellenőrzése. Az előadás anyagából meghatározott számú (általában három) zárthelyi dolgozatot írnak. A

5 számítógépi gyakorló és ismeretellenőrző program otthoni alkalmazása az önellenőrzést szolgája. 4. A tárgy előírt külső szakmai gyakorlatai: - 5. A kötelező és ajánlott irodalom Horváth A., Sebestyén A., Zábó M.: Általános kémia, Veszprémi Egyetem Boksay Z.: Általános kémia I-II. ELTE jegyzete. Budapest C. Dillard és D. Goldberg: Reakciók, szerkezetek, tulajdonságok. Gondolat Kiadó. Budapest Ebbing D.: General Chemistry. Houghton Mifflin Company. Boston Masterton, W.L. and Hurley, C. N.: Chemistry: Principles and Reactions. Saunders College Publishing. Philadelphia Nagy J.: Általános és szervetlen kémia I. BME jegyzete. Tankönyvkiadó. Budapest Raymond Chang: Chemistry. McGraw- Hill Inc. New York Gergely P., - Erdődi F., - Vereb Gy.: Általános és bioszervetlen kémia. Semmelweis Kiadó, Budapest, Dr. Kőrös E.: Általános kémia. Semmelweis Kiadó és Multimédia Stúdió. Budapest Csányi L., - Rauscher Á.: Általános kémia, JATE Press, A tantárgy tárgyi szükségletei és ellátása Az általános kémia előadásokat audiovizuális eszközökkel felszerelt, légkondicionált kémiai előadóteremben tartjuk.