ÁLTALÁNOS és SZERVETLEN KÉMIA

Átírás

1 ÁLTALÁNOS és SZERVETLEN KÉMIA ANYAGMÉRNÖK ALAPKÉPZÉS TÖRZSANYAG (nappali munkarendben) TANTÁRGYI KOMMUNIKÁCIÓS DOSSZIÉ MISKOLCI EGYETEM MŐSZAKI ANYAGTUDOMÁNYI KAR KÉMIAI INTÉZET Miskolc, 2014.

2 Tartalomjegyzék 1. Tantárgyleírás, tárgyjegyzı, óraszám, kreditérték 2. Tantárgytematika 3. Minta zárthelyi 4. Vizsgakérdések, vizsgáztatás módja 5. Egyéb követelmények

3 1. Tantárgyleírás TANTÁRGYLEÍRÁS A tantárgy címe: Félév: 1 Általános és szervetlen kémia A tantárgy elıadója és jegyzıje: Heti óraszám: Dr. Bánhidi Olivér egy. docens 3e+2gy A tantárgy kódja: MAKKEM218B A tantárgy típusa: Anyagmérnök BSc szak természettudományos tárgy A tantárgy felvételének elıfeltétele: --- Kreditek száma: 5 Tantárgy gondozó intézmény: MISKOLCI EGYETEM Mőszaki Anyagtudományi Kar Kémiai Tanszék A tárgy státusza a tanulmányi programon belül: A BSc anyagmérnök törzsanyagba tartozó kötelezı tárgy A tantárgy célja: Általános kémiai alapismeretek összefoglalása és a szervetlen kémia által nyújtott anyagismeret megszerzése. A gyakorlatok során el kell sajátítani a legalapvetıbb szakmai ismereteket, melyek a laboratóriumi munkában elengedhetetlenek. A tantárgy leírása: Általános kémiai alapfogalmak: kémiai anyag, fizikai mezı, az atomszerkezet elemei. Kémiai kötések: elsırendő és másodrendő kötések. Az anyag halmazállapotai és jellemzésük. Állapothatározók és változásaik. Egyensúlyi fázisdiagramok. Savak, bázisok, sók. Oldódás. Hidratáció, szolvatáció, hidrolízis. Elektrokémiai alapfogalmak. A periódusos rendszer és az elektronszerkezet kapcsolata. A kémiai elemek és vegyületeik tárgyalása a periódusos rendszer alapján. Nemfémes elemek és vegyületeik, illetve fémes elemek és vegyületeik (s-, p-, d- és f mezı). Követelmények: Kötelezı óralátogatás, min 60%-ban. Az aláírás megszerzéséhez a gyakorlaton a témakörönkénti elégséges szint elérése, illetve a félév folyamán egy alkalommal nagy zárthelyi eredményes megírása az elıadás anyagából (a megfelelt szint, azaz 60% teljesítése). Kémiai laboratóriumi gyakorlatok legalább elégséges szintő elvégzése is követelmény. Oktatási módszer: A szóbeli elıadások elıadási kísérletekkel, valamint számolási gyakorlatok és egyéni kémiai laboratóriumi gyakorlatok. Oktatási segédeszközök: Elıadáson: írásvetítı használata, esetenként fénymásolat kiegészítések a hallgatónál (pl. táblázatok stb). Kötelezı irodalom: Dr. Berecz Endre szerkesztésében: Kémia mőszakiaknak Tankönyvkiadó, Budapest, 1991.

4 Náray-Szabó Gábor (fıszerkesztı): Kémia, Akadémiai Kiadó, Veszprémi Tamás: Általános kémia, Akadémiai Kiadó, 2008 Villányi Attila, Ötösöm lesz kémiából, Példatár /bármelyik kiadás/ Báder I., Raisz I., Szakszon M. Török T., Általános Kémiai feladatok, Miskolc. Egy. Kiad.,1993. Introduction to Inorganic Chemistry: Key ideas and their experimental basis Peter G. Nelson & Ventus Publishing ApS ISBN Ajánlott irodalom: C. R. Dillard, D.E. Goldberg, Kémia, reakciók, szerkezetek, tulajdonságok, Gondolat, Bp.,1982. Lengyel B., Proszt J., Szarvas P.: Általános és szervetlen kémia, Tankönyvkiadó, Bp., 1967 Sipos l., Szabó Áné, Útmutató az Általános kémia II. címő tankönyvhöz, Tankönyvkiadó, 1981 Chemistry -2 nd edition 2010 Soren Prip Beier & Peter Dybdahl Ventus Publishing AsP ISBN Vizsgáztatási módszer: Szóbeli vizsga. Kell-e jelentkezni a kurzusra: Igen, a regisztrációs héten, számítógépen a Neptun rendszeren keresztül Értékelés: Kollokvium: 5 fokozatú értékelés Gyakorlat: aláírás megszerzéséhez a követelmények legalább elégséges (50 %) szinten való teljesítése, a gyakorlatvezetı szintén 5 fokozatú értékeléssel jellemezi a hallgató gyakorlatokon mutatott teljesítményét, ez 1/3 részben beleszámít a vizsga jegybe!

5 Tantárgytematika Általános és szerves kémia Anyagmérnök BSc szak I. évf. 1. félév Elıadás: 1. hét: Kémiai anyag. A természeti törvények sajátságai. Szimmetriák a természetben. A természettudományos megismerés módszerei ( induktív -, deduktív és reduktív módszerek). Rendszer, komponens, fázis. Összetétel és megadásának különbözı módjai. 2. hét: Vegyjel, képlet, reakcióegyenlet. Atom, molekula, elem, vegyület. A kémiai anyagmennyiség, moláris tömeg. A kémiai reakciók osztályozása különbözı szempontok alapján. Redox-egyenletek szerkesztése. 3. hét: Elektronszerkezet, kvantumszámok, Pauli-elv. A periódusos rendszer elektronszerkezeti magyarázata. Elsırendő kötések: ionos, kovalens, datív és fémes kötés. 4. hét: Kötések kialakulásánál az EN (elektronnegativítás) szerepe. Apoláros és poláros molekulák. Molekulák közötti (másodrendő ) kötések és jelentıségük. Halmazállapotok és jellemzésük. A tökéletes és reális viselkedés értelmezése gázok esetében. 5. hét: Reakcióhı, képzıdéshı, Hess-tétel és alkalmazása. A kémiai egyensúly, egyensúlyi állandó. A legkisebb kényszer elve és alkalmazási lehetıségei. Standard szabadentalpiák. A kémiai potenciál. Állapotegyenletek. 6. hét: Elegy, oldat, híg oldat. Telített és túltelített oldat. Az oldódás. Állapotdiagramok. A fázisegyensúlyok feltétele. A Gibbs-féle fázis- szabály és alkalmazása. Mikroheterogén (kolloid) rendszerek. Felületi feszültség. 7. hét: A víz ionszorzata, a ph. Savak és bázisok erıssége. Hidrolízis. Sók hidrolízise. Galvánelemek, elektródpotenciál. Nernst összefüggés és alkalmazása. Az elektrolízis fogalma, a Faraday-törvények. 8. hét: A periódusos rendszerben a különbözı mezık értelmezése. Fıcsoportok és mellékcsoportok. Fémes és nemfémes elemek. A hidrogén és vegyületei. A víz és a nehézvíz tulajdonságai. A nemesgázok. 9. hét: A VII. fıcsoport (halogének) elemei és vegyületeik. A VI. fıcsoport ( oxigéncsoport) elemei és vegyületeik. A magas légköri és talaj közeli ózon problémája. Savas esık. 10. hét: Az V. fıcsoport elemei és vegyületeik. A nitrogén-oxidok és szerepük a légszennyezésben. A IV. és III. fıcsoport nemfémes elemei és vegyületeik. A széndioxid-kibocsátás csökkentésének lehetıségei. 11. hét: A fémek fizikai és kémiai tulajdonságai. Az s-mezı fémei és vegyületeik 12. hét.: A p-mezı fémei és vegyületeik. A d-mezı fémei és vegyületeik. 13. hét: A d-mezı fémei és vegyületeik. Az f-mezı fémei és vegyületeik. A fémek elıállítási lehetıségeinek áttekintése (elıállítás tőzi -, elektrokémiai úton, ill. termikus disszociációval).

6 Gyakorlat: 1. hét: Számolási gyakorlatok. Kémiai alapfogalmak átismétlése. Összetétel számítások. 2. hét: Számolási gyakorlatok. Vegyületek elnevezésének szabályai. Oxidációs szám fogalma és alkalmazása a helyes képlet felírásában A kémiai reakcióegyenletek megszerkesztése 3. hét: Számolási gyakorlatok. A kémiai reakcióegyenlet használata a sztöchiometriai számításoknál I. 4. hét: Számolási gyakorlatok. A kémiai reakciók használata a sztöchiometriai számításoknál II. 5. hét: Számolási gyakorlatok. Gáztörvények 6. hét: Számolási gyakorlatok. Oldatok tulajdonságai. 7. hét: Számolási gyakorlatok. Reakcióhı, képzıdéshı, Hess-tétel és alkalmazása. 8. hét: Számolási gyakorlatok. Elektrokémia 9. hét: Számolási gyakorlatok. A kémiai egyensúly, egyensúlyi állandó hét: A számolási feladatokból kis zárthelyi írása, valamint a munkavédelmi szabályok ismertetése. 11. hét: Laboratóriumi gyakorlatok: kationok reakcióinak vizsgálata 12. hét: Laboratóriumi gyakorlatok: anionok reakcióinak, valamint egyes fémionok lángfestéses vizsgálata 13. hét: Oldatok készítése (sztöchiometriai számítás, bemérés, hígítás) 14. hét: Az elkészített oldatok analízise, pótgyakorlatok és pótzárthelyik Megjegyzés: az órákon mobiltelefon használata tilos!

7 3. Minta zárthelyi A minta zárthelyi ( a dolgozat 4-választós tesztkérdésekbıl áll). (a rendelkezésre álló idı 50 perc) Az értékelés alapja: megfelelt - nem felelt meg minısítés. A megfelelt minısítéshez a kérdések minimum 60%-ára helyes választ kell adni.. 1. A kémiai változás legfontosabb ismertetı jele, hogy megváltozik a. a halmazállapot. b. a rendszám. c. a tömegszám. d. az atomok kapcsolódásának módja 2. A kémia alaptudomány, mert a. az anyag alapvetı törvénysze- b. a vegyipari problémákkal foglalkozik rőségeivel foglalkozik c. fontosak benne a kísérletek. d. a mőszaki tudományok közé tartozik 3. A tiszta anyagokra jellemzı, hogy a. összetételük állandó b. fizikai módszerekkel nem választhatók szét c. tulajdonságaik változhatnak a d. csak egyfajta atomokat tartalmazhatnak. halmazon belül. 4. A homogén keverékek alkotórészei 5. A gázok a. mikroszkóppal megkülönböztethetık b. mikroszkóppal nem különböztethetık meg. c. mágnessel szétválaszthatók. d. csak folyadék, vagy gáz halmazállapotúak lehetnek. a. alak-, és térfogat-tartóak. b. összenyomhatók, de alakjukat megtartják. c. nem alaktartóak és összenyomhatók. d. nem tartják meg alakjukat, de ellenállnak a nyomás hatásának. 6. A tökéletes gázok a. részecskéi rugalmasan és rugalmatlanul b. nem oldódnak vízben. ütköznek egymással. c. részecskéi a gáz térfogatának jelentıs d. csak rugalmasan ütköznek egymással. részét képezik. 7. Izoterm állapotváltozás során a. a nyomás értéke is mindig állandó. b. a hımérséklet értéke állandó.

8 c. a nyomás és a térfogat értéke állandó. d. a gáz kitágul. 8. Izochor állapotváltozás során a. a gáz térfogata nem változik b. a nyomás és a térfogat változik, a hımérséklet állandó. c. a gáz összenyomódik. d. a gáz hımérséklete lecsökken 9. Állandó hımérsékleten a gáz nyomása a. egyenesen arányos a térfogatával b. fordítottan arányos a térfogatával c. a p*v szorzat növekszik a nyomással d. a térfogat független a gáz nyomásától. 10. Állandó nyomáson a gáz térfogata a. fordítottan arányos a hımérséklettel. b. növekvı hımérséklettel növekszik. c. független a hımérséklettıl. d. csökkenı hımérséklettel a gáz kitágul. 11. A p*v/t kifejezés a. bármely gázra állandó. b. állandó értékő bármely tökéletes gázra. c. állandó a reális gázok esetében is. d. minden egyes gázra más értékő. 12. A reális gázokban a. a részecskék rugalmasan és rugalmat- b. a részecskék össztérfogata elhanyagolható lanul ütköznek egymással. a gáz teljes térfogatához képest. c. csak rugalmas ütközések vannak. d. csak rugalmas ütközések vannak, és a részecskék térfogata elhanyagolható a gáz térfogatához képest. 13. Avogadro törvénye szerint a gázok azonos térfogataiban állandó hımérsékleten és nyomáson a. a molok száma a gázok anyagi b. a molok száma a nemesgázok esetében minıségétıl függ. megegyezik, a többieké pedig eltérı. c. a molok száma lecsökken. d. a molok száma anyagi minıségtıl függetlenül azonos 14. Az állandó súlyviszonyok törvénye szerint a vegyületekben a vegyületet alkotó atomok tömegaránya 15. Az elem a. állandó, ha a hımérséklet állandó. b. állandó nyomáson állandó. c. a nyomástól, hımérséklettıl függetlenül d. a keverési aránytól függıen változik. állandó. a. azonos tömegszámú atomokból épül fel b. azonos neutronszámú atomokból épül fel. c. azonos számú protont tartalmazó ato- d. különbözı számú protont tartalmazó

9 mokból épül fel. atomokból épül fel. 16. A molekula az anyagi halmaz legkisebb olyan egysége amely a. még rendelkezik az eredeti anyag min- b. egyszerő fizikai módszerekkel felbontható. den tulajdonságával. c. komponenseire bontható egyszerő fizi- d. még mikroszkóppal látható. kai módszerekkel. 17. A keverékek egyszerő fizikai módszerekkel 18. A vegyjel 19. A képlet a. nem választhatók szét. b. szétválaszthatók komponenseikre. c. csak néhány esetben választhatók szét. d. homogén halmazzá alakíthatók. a. az elemek és vegyületek jelölésére b. vegyületek jelölésére használatos szimbólum használatos szimbólum. c. az elemek jelölésére használatos.d. a kémiai reakciókat írja le. a. vegyületek jelölésére szolgál b. az elemek jelölésére szolgál. c. megadja a vegyület molekulatömegét d. paraméterek kiszámítására szolgál. 20. A tapasztalati képlet a. segítségével egyértelmően jelölhetık a b. nem jelöli egyértelmően a vegyületeket. vegyületek. c. lehetıvé teszi a molekulatömeg kiszá- d. az oxidációs szám meghatározására szolgál. mítását. 21. Az oxidációs szám a. megadja az atomhoz kapcsolódó oxi- b. megadja az atomhoz kapcsolódó hidrogéngénatomok számát. atomok számát. c. az oxidációs állapot jellemzésére szolgál. d. nem lehet negatív érték. 22. Az oxidációs szám a. értéke elemi állapotban nulla. b. értéke nulla az egyszerő ionok esetében. c. értéke nulla töltéssel rendelkezı ionok d. értéke független a molekulában lévı többi esetében. atomtól. 23. A relatív atomtömeg általában a. egész szám.. b. nem egész szám. c. független az adott elem izotópjainak tömegszámától d. elem izotópjai tömegszámainak összege

10 24. A vegyjel és a képlet az adott elem, illetve vegyület Általános és szervetlen kémia kommunikációs dosszié a. 1 atomját, illetve molekuláját jelenti b. 1 atomját, illetve molekuláját, valamint 1 csak. molnyi (6* ) atomját, illetve molekuláját jelenti. 25. Az egyesülés c. egységnyi tömegét jelenti d. egységnyi térfogatban lévı tömegét jelenti a. során óriás molekulák képzıdnek. b. 2 vagy több anyagból melléktermék nélkül képzıdik új anyag. c. során kismolekulájú melléktermék d. az exoterm folyamatokra jellemzı. képzıdik. 4. A minta-zárthelyi megoldása D A A B C D B A B B B A D C C A B C A B C A B B B Értékelés: Elérhetı összesen: 25 pont Értékelés: megfelel 15 ponttól

11 5. Vizsgakérdések, a vizsgáztatás módja A vizsga szóbeli. A hallgató 20 perc felkészülési idıt kap, hogy a tételsorból húzott két kérdéshez vázlatot készíthessen. A vizsgázónak minden tételbıl 10 perc áll rendelkezésére ismereteinek folyamatos beszéddel történı bemutatására, melynél természetesen a vázlatát használhatja. Vizsgatételek: 1. Kémiai anyag. Megmaradási tételek és alkalmazhatóságuk 2. Rendszer, komponens, fázis., összetétel 3. A tökéletesen viselkedı gázok állapotegyenletei, állapotdiagramok. A reálisan viselkedı gázok állapotegyenlete 4. Vegyjel, képlet, reakcióegyenlet 5. Atom, molekula, elem, vegyület. Kémiai anyagmennyiség, moláris tömeg 6. A kémiai reakciók típusai. Az oxidációs szám 7. Elektronszerkezet, kvantumszámok, Pauli-elv 8. A periódusos rendszer elektronszerkezeti magyarázata 9. Az atommag szerkezete és átalakítása 10. Elsırendő kötések 11. másodrendő kötések 12. Elegy, oldat, híg oldat. Telített oldat. Oldhatóság 13. Mikroheterogén (kolloid) rendszerek. Felületi feszültség 14. Reakcióhı, képzıdéshı, Hess-tétel, átalakulási hı 15. A kémiai egyensúly, egyensúlyi állandó. A legkisebb kényszer elve 16. A víz ionszorzata, ph. Bázisok és savak erıssége 17. A hidrolízis fogalma, sók hidrolízise 18. Galvánelemek, akkumulátorok, elektródpotenciál, Nernst-összefüggés 19. Elektrolízis, Faraday törvények 20. A hidrogén és a nemesgázok 21. A halogén elemek és vegyületeik 22. Az oxigén csoport elemei és vegyületei 23. A nitrogén csoport elemei és vegyületei 24. A széncsoport elemei és vegyületei. A bór és vegyületei 25. A fémek fizikai és kémiai tulajdonságai 26. Az s-mezı fémei és vegyületei 27. A p-mezı fémei és vegyületei 28. A d-mezı fémei és vegyületei 29. Az f-mezı fémei és vegyületei, 30. Fémek elıállítása tőzi úton, valamint termikus disszociációval, tisztításuk termikus disszociációval 31. Fémek elıállítása és tisztítása elektrokémiai úton 32. Fémek korróziója

12 6. Egyéb követelmények Miskolc, szeptember 15. Dr. Bánhidi Olivér egyetemi docens, elıadó Dr. Lakatos János egyetemi docens, intézet igazgató