FODRÁSZ ANYAGISMERET

Átírás

1 FODRÁSZ ANYAGISMERET A jegyzet tartalmazza a modulzáró vizsgákhoz és a szakképesítő vizsgához szükséges elméleti tananyagot, valamint a gyakorláshoz szükséges feladatokat is. Összeállította: Szeverényi Andrea szakképzési vezető Az Országos Képzési Jegyzék számmal jelölt fodrász szakképesítés szakmai és vizsgakövetelményeinek figyelembe vételével. A jegyzet szerzői jogvédelem alatt áll! 1

2 Tartalomjegyzék Kémiai alapfogalmak 3 Feladatok 8 Kémiai kötések 13 Feladatok 19 Anyagi halmazok 23 Feladatok 32 A hidrogén és az oxigén fodrászatban használt vegyületei 37 Feladatok 46 Oldatok 47 Feladatok 52 Kidolgozott feladatok 54 Fertőtlenítés 62 Feladatok 70 Fodrászipari eszközök anyagai 71 Feladatok 74 A vas 76 Az alumínium 77 A műanyagok 77 Feladatok 79 Emulziók 80 Krémek 84 Feladatok 89 Borotvaszappan 90 Alkoholok 92 Feladatok 101 Vérzéscsillapítók 104 Hajpakolók 107 Zsírok és olajok 111 Viaszok 115 Hajápoló anyagok 116 Feladatok 121 Hajrögzítők 123 Illatosítók 130 2

3 Konzerválószerek 131 Gyógyhatású anyagok 135 Színező anyagok 142 Feladatok 144 Púderek 149 Kémiai alapfogalmak A körülöttünk lévő világban a megszámlálhatatlanul sokféle élőlény és élettelen tárgy közös tulajdonsága, hogy mindegyik anyagból van. Az anyag állandóan mozog, változik, átalakul. Érzékszerveinkkel is érzékelhetjük az anyagok tulajdonságainak sokféleségét ( makroszkópikus tulajdonságok). A tulajdonságok legtöbbjét azonban csak akkor érthetjük meg, ha megismerjük az anyagi részecskéket a részecskékből felépülő halmazok tulajdonságait az anyagi változásokat. Mindezek vizsgálatával a természettudományok foglalkoznak, amelyek egyik területe a kémia tudomány. A kémia az anyagok összetételével, szerkezetével, változásaival, előállításával és felhasználásával foglalkozik. A fodrász anyagismeret a fodrász szakmában előforduló anyagok tulajdonságaival és változásaival foglalkozik. Anyagi részecskék Elemi részecskék Kémiai részecskék - proton - atom - neutron - ion - elektron - molekula Kémiai részecskék Azokat a minden tulajdonságukban megegyező részecskéket, amelyek a kémiai elemeket felépítik, atomoknak nevezzük. 3

4 Az atom szó görög eredetű, oszthatatlant jelent, de ma már biztosan tudjuk hogy, valamennyi atom atommagból és elektronburokból áll. Az atommag a pozitív töltésű protonokból és a töltés nélküli neutronokból épül fel. Megközelítőleg gömb alakú, átmérője az egész atomhoz képest rendkívül kicsi. Az atomok legfontosabb jellemzője a protonok száma. Ez határozza meg az atom minőségét. Pl.: az az atom, amelynek magjában 17 proton van, csak Klór lehet. Az atommag körül elektronfelhőt alkotva találhatók a negatív töltésű elektronok. Az atommagban levő pozitív töltésű protonok száma megegyezik a negatív töltésű elektronok számával, ezért az atomnak nincsen elektromos töltése, az atom semleges. Az atomokban lévő elektronokra két féle erő hat: az atommag pozitív töltésének a vonzása a többi elektron taszító hatása. Ezekből a hatásokból eredően minden elektron bizonyos energiával rendelkezik. Az azonos energiájú elektronok az atommagtól azonos távolságban lévő térrészekben fordulnak elő legtöbbször. Ezeket a térrészeket elektronhéjaknak nevezzük. Az elektronhéjak jellemzői: Minden elektronhéjhoz meghatározott energiaszint tartozik. A maghoz közelebbi elektronhéjakon tartózkodó elektronok energiája kisebb, mint a magtól távolabbiaké Adott elektronhéjon csak meghatározott számú elektron tartózkodhat. Az 1. héjat 2 a 2. héjat 8 a 3. héjat 18 a 4. héjat 32 elektron alkothatja legfeljebb Energia minimum elve: Az elektronok úgy rendeződnek az elektronburokban, hogy energiájuk a legkisebb legyen. Ha az elektronhéj a maximális számú elektront tartalmazza, akkor a héjat lezárt héjnak tekintjük. Az atomok legkülső elektronhéja általában nem lezárt. Ezt az elektronhéjat vegyértékhéjnak is szokás nevezni, amelynek szerkezete meghatározza az atomok kémiai tulajdonságait, elsősorban reakcióképességüket. 4

5 Az atomot felépítő elemi részecskék: - proton jele: p+ pozitív töltésű, egységnyi tömegű atommag - neutron n0 töltés nélküli, egységnyi tömegű - elektron e- negatív töltésű, a p+ tömegének1/1840 része Anyagismeret Az atomok jelölése vegyjellel történik {pl. 17 Cl} A vegyjel az atom tudományos nevének a rövidítése. RENDSZÁM (jele: Z) megmutatja az adott atom helyét a periódusos rendszerben (17Cl 17. elemről van szó) megmutatja, hogy az elem egy atomja hány protont tartalmaz (17Cl 17 proton {p+}) TÖMEGSZÁM (jele: A) - Az elektronok tömege a protonok és neutronok tömegéhez képest igen kicsi, az atom tömegét gyakorlatilag az atommag részecskéi (nukleonok), azaz a protonok (Z) és a neutronok (N) száma határozza meg. A= Z + N ELEM 5

6 - Egy elem valamennyi atomjában azonos számú proton van. Egy elem tehát az azonos protonszámú atomok halmazát jelenti. Az elemek nem minden atomja azonos tömegű, mert eltérhet bennük a neutronszám! {pl. és } IZOTÓPOK - Az azonos protonszámú, de eltérő tömegszámú (neutronszámú) atomokat egy elem különböző izotópjainak nevezzük (izotóp: "azonos hely"). Egy elem különböző izotópjainak tulajdonságai alapvetően megegyeznek (leginkább a hidrogén izotópjainak tulajdonságai térnek el egymástól, ezért ezeket különböző vegyjellel jelöljük). A természetben a különböző izotópok aránya egy-egy elem esetében jellemző érték. A hidrogén izotópjai: 1 1 H hidrogén 2 1 H deutérium 3 1 H trícium Mivel a protonszám ugyanaz, minőségileg mindegyik atom hidrogén atom. Anyagmennyiség ( jele: n) Az anyagmennyiség nemzetközi mértékegységrendszerben használt mértékegysége a mól. 1 mól annak az anyagnak az anyagmennyisége, amelyben darab részecske van. Ezt a számot Avogadro-számnak nevezik. Az anyagmennyiséget a kémiai részecske jele elé írt együtthatóval jelöljük. Pl: Fe 1 mól vas atom 5Fe 5 mól vasatom Moláris tömeg (jele: M) A moláris tömeg 1 mól anyag tömegét jelenti. 6

7 Mértékegysége: Periódusos rendszer Mengyelejev 1869 az elemeket atomtömegük szerint állította sorrendbe az így kialakult sorban a tulajdonságok fokozatosan változnak, majd periódikusan újra és újra megismétlődnek az ugrásszerű változás után új sort kezdve kialakultak az egyes periódusok, az így egymás fölé került elemek tulajdonságai hasonlítottak egymáshoz; így alakultak ki a periódusos rendszer csoportjai egyes esetekben önkényes cserét hajtott végre az atomtömeg szerinti sorrendben, mivel így egymás alá hasonlóbb elemek kerültek e rendszer alapján egyes, még fel nem fedezett elemek várható tulajdonságait is "megjósolta" A ma használatos periódusos rendszer felépítése periódusok: 7

8 vízszintes sorok Anyagismeret az elemek protonszáma, azaz rendszáma balról jobbra monoton nő a tulajdonságok fokozatosan változnak a periódus száma megegyezik az elem számával. csoportok: függőleges oszlopok a vegyértékelektronok száma és elrendeződése azonos a hasonló vegyérték elektronszerkezet miatt az egyes csoportba tartozó elemek tulajdonságai hasonlóak a főcsoportba mindig igaz, hogy a vegyértékelektronok száma megegyezik a csoport számával mezők: azok a csoportok tartoznak egy mezőbe, amelyekben ugyanaz az alhéj telítődik. Így megkülönböztetünk s-, p-, d- mezőt. 8

9 Feladatok Anyagismeret 1. Az atomok kémiai szempontból legfontosabb adata a. tömegszám b. neutronszám c. atomtömeg d. protonszám e. atomsugár 2. Az atomok semlegesek, mert a. az atomban a protonok száma egyenlő a neutronok számával b. a neutronok semlegesek c. a protonok az atommagban, az elektronok pedig az elektronburokban találhatók d. az atomban azonos a protonok és az elektronok száma e. a protonok és az elektronok ellentétes töltésük miatt vonzzák egymást 3. Az atom tömegszáma egyenlő a. a protonok számával b. a neutronok számával c. a protonok és a neutronok számának összegével d. a protonok és az elektronok számának összegével e. a nukleonok és az elektronok számának összegével 9

10 4. Az atom tömege az atommagban összpontosul, mert Anyagismeret a. a proton és a neutron tömege azonos b. a protonok és az elektronok száma azonos az atomban c. az atommagot alkotó protonok és neutronok tömege sokkal nagyobb az elektronok tömegénél d. az atommag mérete szer kisebb az egész atom méreténél e. a proton tömege azonos az elektron tömegével 5. Az elemek kémiai tulajdonságait meghatározza az őket felépítő atomok a. tömege b. mérete c. elektronhéjainak száma d. vegyértékelektronjainak száma e. tömegszáma 6. Mekkora a rendszáma annak az elemnek, amelyik a legjobban hasonlít tulajdonságaiban a 3-as rendszámú elemhez? a. 2 b. 4 c. 5 d. 10 e Egy elem rendszáma 35. Állapítsd meg, mennyivel nagyobb a rendszáma annak az elemnek, amelyik a legjobban hasonlít ehhez az elemhez? a. 1-el b. 8-al 10

11 c. 18-al Anyagismeret d. 53-al e. 35-el 8. Mennyiségi összehasonlítás: melyik a nagyobb? a. az alumínium elektronegativitása b. a szilícium elektronegativitása 9. Mennyiségi összehasonlítás: melyik a nagyobb? a. a nátrium elektronegativitása b. a kálium elektronegativitása 10 Melyik sorozatban található jelölések fejeznek ki 4-4 g anyagot? a. 2 H 2 ; 0,25 C b. O; 4 H; 4 H2 c. 0,25 O; 4 H; 2 H2; 1/3 C d. 2 H; 0,5 O; 0,25 C e. H2; O2; C 11. Melyik kémiai egyenlet helyes? a. 2 H2 + Cl2 HCl b. 2 H 2 + Cl 2 2 HCl c. H2 + 2 Cl2 HCl d. H2 + Cl2 2 HCl 11

12 e. egyik sem Anyagismeret 12. Melyik sorban felel meg a jelölt anyagok tömegaránya 1 : 3-nak? a) H : O b) O : C c) C : 2 H2O d) mindegyikben e) egyikben sem 13. Melyikben van a legtöbb atom? a. 1 gramm hidrogénben b. 1 gramm oxigénben c. 1 gramm szénben d. 1 gramm vasban e. 1 gramm kénben 14. Melyikben van a legtöbb molekula? a. 0,5 gramm hidrogénben b. 8 gramm oxigénben c. 9 gramm vízben d. 22 gramm szén-dioxidban e. egyenlő számú molekula van a felsorolt anyagokban 15. 4,5 gramm vízben ugyanannyi molekula van, mint a. 4,5 gramm hidrogénben b. 4,5 gramm oxigénben 12

13 c. 1 gramm hidrogénben Anyagismeret d. 1 gramm oxigénben 16. Azonos számú hidrogén molekula és szénatom tömegaránya a. 1 : 2 b. 2 : 12 c. 4 : 12 d. 2 : 6 e. 6 : gramm oxigén a db. hidrogénatommal egyesül vízzé b db. hidrogénatommal egyesül vízzé c db. hidrogénatommal egyesül vízzé d db. hidrogénatommal egyesül vízzé e db. hidrogénatommal egyesül vízzé 18. Az oxigénatomok izotópja tartalmazhat a. 7 protont és 8 neutront b. 9 protont és 10 neutront c. 10 protont és 11 neutront d. 7 protont és 7 neutront e. 8 protont és 7 neutront 13

14 19. Melyik az az elem, amelynek izotópja 26 protont és 28 neutront tartalmaz? a. nikkel (Ni) b. vas (Fe) c. xenon (Xe) d. kobalt (Co) e. nincs ilyen elem 20. A 26-os rendszámú, 56-os tömegszámú elem milyen mennyisége tartalmaz db. neutront? a. 1 g-ja b. 1 mólja c db. atom d db. atom e. 5 mólja Anyagismeret 21. A 11-es rendszámú, 23-as tömegszámú elem 1 mól atomjában levő protonok száma a. 11 b. 23 c d e Mennyi a proton relatív tömege? a. 1 14

15 b. 1 g Anyagismeret c. 1 g/mol d. e. egyik sem 23. Melyik az az elemi részecske, amelyiknek száma döntően befolyásolja az atom tömegét? a. a proton b. az elektron c. a neutron d. a proton és az elektron e. a proton és a neutron 15

16 Az atomok stabilitása. Kémiai kötések Anyagismeret Földünkön közönséges körülmények között csak a nemesgázok atomos állapotúak. Atomjaik tehát stabilak, nincs szükségük arra, hogy kémiai kötéseket hozzanak létre, mivel atomos állapotukban is rendelkeznek a legkisebb energiával. Legjellemzőbb tulajdonságuk a kémiai passzivitás, mely atomszerkezetének köszönhető. A nemesgázok a VIII. főcsoportban találhatóak. Külső elektronhéjukon 8 elektron van, kivétel a hélium, amelynek egyetlen elektronhéját kettő elektron telíti. A nemesgázok stabilitása erre a nyolcas szerkezetre vezethető vissza. A nyolc külső elektronos szerkezetet nemesgázszerkezetnek nevezzük. Minden más atom szeretne olyan minimális energiájú, vagyis stabil elektronburkot kialakítani, mint amilyen a nemesgázoké. Ez a stabilitás háromféle módon érhető el: elektronok felvételével, illetve leadásával Ionkötés kisszámú közös elektronpárok képzésével Kovalens kötés nagyszámú közös elektron képzésével Fémes kötés Ionkötés: Ha a külső héjon kevés elektron található, az alatta lévő héjon pedig nemesgázszerkezet, akkor az atom könnyen leadhatja külső elektronjait. Az elektron(ok) leadásával stabil szerkezet marad vissza és pozitív töltésű ionok keletkeznek. A pozitív töltésű ionokat kationoknak nevezzük. Pl: Na Na+ + e- Mg Mg2+ + 2e- Al Al3+ + 3e- Ha a külső héjon 6, 7, azaz a nemesgázszerkezethez közel eső számú elektron található, akkor ezek az atomok a stabil szerkezet megvalósításához elektront vesznek fel, annyit, amennyi a nyolcas szerkezet eléréséhez szükséges. Eközben negatív töltésű ionok keletkeznek. A negatív töltésű ionokat anionoknak nevezzük. Pl: Cl + e - Cl - O + 2e - O 2- Atom 16

17 P + 3e- P3- p+ >e- KATION Mérete kisebb, mint az atomé Anyagismeret p+< e- ANION Mérete nagyobb, mint az atomé A pozitív és negatív ionok egymástól térben és időben elszakítva nem jöhetnek létre, vagyis kémiai reakció során adja át elektronját egyik atom a másiknak. Az így képződő ellentétes töltésű ionok kölcsönösen vonzzák egymást. A pozitív töltésű ionokat negatív töltésű ionok veszik körül, a negatív töltésű ionok köré pedig pozitív ionok rendeződnek. E folyamat eredményeként szilárd halmaz, ionrács jön létre. Az ionrácsot az ellentétes töltésű ionok közötti elektromos vonzás, az ionkötés tartja össze. Pl: Na+ + Cl- NaCl Al3- + 3Cl+ AlCl3 Az ionos kötés nagy energiát képvisel, ezért az ionvegyületek normál körülmények között magas olvadáspontú, vízben általában jól oldódó, kemény, kristályos anyagok. Az elektromos áramot nem vezetik, mert az ionok a kristályrácsban rögzítve vannak. Vezetővé csak a megolvadt vagy oldott állapotban válnak, mert ekkor az olvadékban, illetve az oldatban az ionok már elmozdulhatnak az elektromos feszültség hatására. Kovalens kötés Az ionos kötés kialakulásakor egy vagy több elektron az egyik atomból a másikba megy át. A kovalens kötés kialakulásakor az elektronokat nem sajátítja ki egyik atom sem. A stabil elektronszerkezetet az atomok úgy érik el, hogy néhány elektron közössé válik, majd a közös elektronpárok egymáshoz húzzák és összekapcsolják az atomokat. 17

18 Kovalens kötésnek tehát az atomok között közös elektronpárral kialakuló kapcsolatot nevezzük. Kovalens kötéssel molekulák képződnek. A közös elektronpárokat kötő elektronpároknak, a vegyértékhéjon lévő többi, a kötésben részt nem vevő elektronpárt nem kötő elektronpárnak nevezzük. H + H H:H H + H H H H 2 ۰۰ ۰۰ ۰N۰ + ۰N۰ :N:::N: ۰ ۰ N + N N N N2 Azonos atomok között ha az elektronegativitási érték nagy apoláris kovalens kötés alakul ki. Ilyenkor az elektronegativitási értékek különbsége 0, (ΔEN 0). A két azonos atom egyenlő mértékben vonzza az elektronpárt vagy elektronpárokat. ۰۰ ۰ ۰۰ :O۰ + ۰C۰ + ۰O: O::C::O ۰ ۰ ۰ O + C + O O=C=O CO2 Különböző atomok eltérő mértékben vonzzák a közös elektronpárokat. Ha ez az eltérés csak kis mértékű, akkor apoláris, ha nagyobb, akkor poláris kovalens kötés alakul ki. Az így kialakult molekulák gyakran dipólusok, mivel pozitív és negatív töltést mutatnak a molekula ellentétes oldalán. Ez a kötés kismértékben hasonlít az ionos kötéshez. Az ionos kötés és a poláris kovalens kötés között az átmenet nem ugrásszerű, hanem fokozatos. 18

19 A kovalens vegyületek olvadás- és forráspontja alacsonyabb, mint az ionos vegyületeké, nagy részük folyékony vagy gáz halmazállapotú. Ez azt mutatja, hogy a kovalens molekulák közötti vonzóerő kisebb, mint az ionok közötti elektrosztatikus vonzóerő. Fémes kötés A fémes kötés a fémes anyagokban lévő kémiai kötés. A fémes atomok külső elektronhéján kissz6ámú 1-3 elektron található. Ezektől a külső elektronoktól könnyen megválnak a nemesgázszerkezet megvalósítása érdekében. Az egymás közelébe kerülő fématomok kölcsönösen vonzzák egymás lazán kötött elektronjait. A külső elektronok közössé válnak és viszonylag szabadon mozognak valamennyi fématom körül. A fémes kötés olyan elsőrendű kémiai kötés, amelyben a rácspontokban lévő fématomokat szabadon mozgó elektronok tartják össze. A fémes kötéssel összekapcsolt fématomok halmaza a fémrács. A szabadon mozgó elektronok okozzák a fémek jó hő- és elektromos vezető képességét. ELSŐRENDŰ KÖTŐERŐK Kovalens kötés Ionos kötés Fémes kötés Lényege közös elektronpárok ellentétes töltésű ionok közötti elektrosztatikus vonzás az atomtörzs között, az egész kristályrácsra kiterjedően delokalizált elektronok Kialakulásának feltétele nagy EN-ú atomok nagy EN-különbség az atomok között kis EN-ú atomok Az elsőrendű kötések és az atomok elektronnegativitása (három példán keresztül) Az elektronegativitások alapján megállapítható szélsőértékek: 19

20 a. két fluóratom (EN= 4) között létrejövő kötés kovalens Anyagismeret = 8 = 0 b. két franciumatom (EN= 0,7) elektronegativitása alapján megállapítható, hogy a francium rácsában fémes kötés alakulhat ki = 1,4 = 0 c. a francium-fluoridban a kötés ionos = 4,7 = 3,3 A három pont által körülhatárolt háromszögbe az elektronnegativitások (EN) alapján valamennyi elem és vegyület beírható (a nemesgázok kivételével), és így meghatározható, hogy melyik kötéstípus kialakulása várható az adott anyagnál. A megfigyelhető tulajdonságok (szín, olvadásés forráspont, oldhatóság) összevetésével egyértelműen megállapítható a vizsgált anyag kristályrács típusa. Az EN-i (elektronnegativitás) értékekből csak a szélsőértékekhez közeli elemek, vegyületek kötéstípusa állapítható meg egyértelműen! A kémiai kötések és az EN-értékek összefüggése 20

21 Azonos atomok között kialakuló kötések EN-érték Anyagismeret Példa Fémes Kicsi Na, K, Ca Apoláris kovalens Nagy Cl 2, O 2 Különböző atomok között kialakuló kötések EN-értékek különbsége Példa Apoláris kovalens ΔEN<0,5 CH 4 Poláris kovalens 0,5< ΔEN<2 HCl, H2O Ionos ΔEN>2 NaCl, MgO Másodrendű kötések A molekulák között működő erőket másodrendű kötéseknek nevezzük. Energiájuk sokkal kisebb, mint az elsőrendű kémiai kötések energiája. A kötések erősségét a felszakításukhoz szükséges energia, a kötési energia nagyságával jellemezzük. A másodrendű kötések erősségét ugyancsak azzal az energiával mérjük, amely a molekulák egymástól való elszakításához szükséges (pl: párolgáskor, vagy megolvadáskor). Ezért a másodrendű kötések erősségére az anyagok olvadás- és forráspont értékei alapján következtethetünk. A van der Waals- féle kötések abból származnak, hogy a molekulák tartósan vagy átmenetileg dipólussá válnak, így közöttük kisebb-nagyobb elektrosztatikus vonzás jön létre. A van der Waals erők kicsiségét bizonyítja, hogy kis olvadás- és forráspontúak, ugyanis egészen kis hőközléssel is felbonthatók ezek a kötések és a folyadék gázzá alakul. Pl.: a cseppfolyósított nemesgázok atomjait csak van der Waals erők tartják össze, mert telített elektronhéjaik miatt a kémiai vonzóerők számításon kívül maradnak. 21

22 A hirogénhíd kötés ( hidrogénkötés) a mellék-vegyértékkötés különösen fontos formája, amelynek kialakulásához H atomra és magányos elektronpárokat tartalmazó atomokra van szükség. A legerősebb másodrendű kötésfajta. A kötési energia kj/mol értékek között változik. A hidrogénkötésre jellemző, hogy egy vízmolekula elektronhiányos, részlegesen pozitív töltésű hidrogénjei egy-egy másik vízmolekula oxigénjei felé fordulnak, mivel annak nem kötő elektronpárjai képesek kissé csökkenteni a hidrogén elektronhiányát. A hidrogénkötés csak azon molekulákban jöhet létre, amelyekben a H mellett N-, O- vagy F-atom van. Az élő szervezet szempontjából óriási jelentőséggel bír ez a kötéstípus, hiszen ezzel magyarázható a víz cseppfolyós állapota az egyes fontos vegyületek DNS, RNS, fehérjék, keratin stb. tulajdonságai., 22

23 FELADATOK I.a. II.a. III.a. IV.a. V.a. VI.a. VII.a. VIII.a. 2 G A B V C X D Y R 3 U E Z F T 1. Melyik elem tud kétszeresen negatív ionná alakulni? a. G b. Y c. F d. A e. C 2. Melyik elem képes háromszoros pozitív töltésű ionná alakulni? a. A b. X c. F d. B e. T 3. Melyik elem nem létesít kémiai kötést? a. G b. R c. C d. D 23

24 e. U Anyagismeret 4. Melyik jelölés írja helyesen az U és a T elem atomjaiból keletkezett molekulát? a. UT b. UT2 c. UT3 d. UT 4 e. UT5 5. Melyik molekulában van a legtöbb nemkötő elektronpár? a. NH 3 b. CO2 c. SO2 d. CH 4 e. HCl 6. Hány protont tartalmaz az ammóniumion? ( NH4) a. 1 b. 4 c. 10 d. 11 e

25 7.Egészítsd ki a táblázatot a hiányzó adatokkal! ANYAG hidrogén-kl orid ammónia víz ÖSSZEGKÉPLET 1 MÓL TÖMEGE CH4 CO2 8, Írj az állítások után I betűt vagy H betűt, attól függően, hogy igaznak vagy hamisnak tartod! A vegyületbe rendeződött ionok töltésszámának összege mindig nulla.... A vegyületekben az összetevők aránya tetszőleges.... Az ionok elektronleadással vagy felvétellel alakulnak ki.... A kovalens kötés lényege, az ellentétes töltésű részecskék között kialakuló vonzás Csoportosítsátok az alábbi anyagokat! (a) konyhasó; (b) vas; (c) szén; (d) ammónia; (e) levegő; (f) desztillált víz; (g) ásványvíz; (h) metán; (i) alumínium. elem: vegyület :.... keverék:.. 25

26 oldat:.. Anyagismeret 10. Értelmezd az ionok jelölését! Melyik atomból keletkezett a Ca2+? Mit fejez ki a képletben a + jel? Mit fejez ki a + jel elé írt 2 szám? Hasonlítsd össze az alábbi részecskéket! OXIGÉNATOM (O) OXIDION (O2-) protonszáma:.... elektronszáma: móljának tömege: Írd a nyílra az ionná alakulás módját (+1e-; +2e-; -1e-; -2e-; -3e-)! (a) K > K+ (b) S > S2 26

27 13.Hasonlítsd össze a táblázat kitöltésével az alumíniumatomot és az alumíniumiont! alumíniumatom alumíniumion Jele p + száma e - száma külső e - száma 1 mol tömege 13.Töltsd ki az alábbi táblázatot! NÉV KÉMIAI JEL 1 MOL TÖMEGE hidrogéngáz CO 2 ammónia H 2 O S2-27

28 ANYAGI HALMAZOK Anyagismeret Egyszerű anyagok Összetett anyagok (alkotórészek aránya szerint) állandó korlátozott tetszőleges ELEMEK VEGYÜLETEK OLDATOK KEVERÉKEK Kémiailag tiszta anyagok a) Elemek Az elemek egyszerű, kémiailag tiszta anyagok, amelyeket azonos protonszámú atomok építenek fel. A kevés számú l 3 külső elektront tartalmazó atomokat fémes kötés kapcsolja össze, és szilárd állapotban fémrácsot alkotnak. Az ilyen elemeket fémeknek nevezzük. A 4 7 külső elektronnal rendelkező atomok és a hidrogén kovalens kötéssel vagy kétatomos molekulákat, vagy atomrácsot alkotnak. FÉMEK AZONOS ATOMOK Fématomok Nemfé Fémes kötés Apoláris kovalens kötés molekulák atomrács Másodrendű kötés fémrács molekularács E L E M E K Nemfémek b) Vegyületek A különböző rendszámú atomokból kovalens vagy ionkötés kialakításával keletkező anyagok. A kémiai kötés mi lyenségétől függően beszélhetünk kovalens vegyületekről (pl.: víz, ammónia) és ionvegyületekről (pl.: nátrium klorid). Mivel az atomok kapcsolódásának módját és arányát az atomok szerkezete szabja meg a vegyületek összetétele állandó és jellemző az adott anyagra. 28

29 c) Keverékek A keverékek többkomponensű anyagok, amelyeket különböző kémiai részecskék építenek fel. Keverékekben az alkotórészek nem alkotnak kémiai kötéseket egymással, így összetételük nem állandó. Keverékek pl.: levegő, az ércek, ásványi szén stb. d) Oldatok Az oldatok összetett anyagok. Oldószerből és oldott anyagból állnak. A tapasztalat azt mutatja, hogy apoláris molekulákból álló anyagok apoláris oldószerben oldódnak jól. Pl.: benzinben, széntetrakloridban melyek apoláris oldószerek jól oldódik a jód, míg a poláris vízben igen gyengén. A víz viszont kitűnő oldószere a poláris hidrogén-kloridnak, az ionkötésű nátrium-kloridnak. Az oldódás mértéke függ az oldószer és az oldott anyag mi nőségétől és a hőmérséklettől. A szilárd halmazállapotú anyagok a hőmérsékletemelésével általában jobban oldódnak egy adott oldószerben, a gázok viszont kevésbé. Az oldatok összetételét legegyszerűbben tömeg %-ban fejezhetjük ki, vagyis annak megadásával, hogy az oldat grammja hány gramm oldott anyagot tartalmaz. Az olyan oldatot, amely egy adott hőmérsékleten már anyagot nem képes oldani, telített oldatnak nevezzük. Az olyan oldatot pedig, amely adott hőmérsékleten még további anyagot képes oldani, telítetlen oldatnak nevezzük Halmazállapotok: Az anyagi halmazok állapota a halmazt felépítő részecskék közötti kapcsolat erősségétől és a külső körülményektől (pl.: hőmérséklet, nyomás) függ. Gázhalmazállapotban a részecskék között nincs kémiai kötés, így viszonylag függetlenek egymástól, szabadon mozoghatnak a rendelkezésükre álló térben. Folyadékokban az elsőrendű kémiai kötéseknél gyengébb un. másodrendű kötőerők tartják össze a részecskéket. A folyadékok meghatározott térfogattal, de változó alakkal rendelkeznek. Szilárd anyagokban a részecskék kötöttek, nem mozoghatnak szabadon, hanem egy hely körül rezgő mozgásokat végeznek. A szilárd anyagok egy részére 29

30 jellemző, hogy részecskéi szabályos geometriai rendben rendeződnek. Az ilyen anyagokat kristályos anyagoknak nevezzük. A kristályrácsban ionok, atomok vagy molekulák vannak. Azokat a pontokat, ahol ezek a részecskék elhelyezkednek rácspontoknak nevezzük. Kristályrácsok fajtái: Ionrács rácspontokban ionok vannak. Általában kemények. Pl. : NaCl : Atomrács: A rácspontokban atomok vannak. Az egész kristályrácsra kiterjedő kovalens kötés tartja össze a rácsot. Általában igen kemények. Pl: gyémánt Molekularács: A rácspontokban önálló molekulák vannak. Gyenge, másodrendűi kötőerők tartják össze a rácsot. Általában kis keménységű anyagok pl: szén-dioxid Atomrács Molekularács 30

31 Fémrács: A rácspontokon fématomok vannak. Közöttük az elektronok viszonylag szabadon mozognak, ezért jó áram- és hővezetők a fémek. Pl: alumínium Anyagi változások Az anyagok változásainak vizsgálatakor az anyagi halmaz tulajdonságainak változását követjük. Anyagi változások a szerkezet változása szempontjából a szerkezet megváltozik a szerkezet változás elhanyagolható A kémiai részecske A halmaz szerkezete Kémiai reakció Pl: égés Fizikai-kémiai változás Pl: halmazállapot Fizikai változás Pl: hajlítás, darabolás Kémiai változások A kémiai változások során az egymással reakcióba lépő anyagok kötései felbomlanak és új kötések jönnek létre. A különböző anyagok kémiai szerkezetének, i11. kémiai összetételének megváltozásával járó folyamatokat kémiai reakcióknak nevezzük. 31

32 A kémiai reakciók meghatározott energiaváltozással járnak. A kiindulási és a végtermékek minőségileg különböznek egymástól, de a kiindulási anyagok tömegeinek összege meg egyezik a végtermékek tömegeinek összegével. Ez a tömegmegmaradás törvénye. A kémiai reakciók többféle szempont szerint csoportosíthatók. 1. A résztvevő anyagok száma szerint; a) Egyesülés során az egymásra ható anyagokból egyetlen új minőségű anyag keletkezik: Pl: C+O2 = CO2 H2 + C1 2 = 2 HCl E reakciótipusba sorolhatjuk a polimerizációt és az addiciót is b) A bomlás az egyesüléssel ellentétes folyamat. Egy kindulási anyagból több új anyag keletkezik. H2O2=H2O+0' CaCO3 = CaO + CO2 Ha a keletkezett termékek visszaalakulhatnak a kiindulási anyaggá, akkor disszociációról beszélünk. c) Cserebomláskor két egymásra ható vegyületből két új minőségű vegyület keletkezik, a hasonló jellemű atomcsoportok kicserélődésével. Pl: CaCl 2, + Na 2 CO 3 -, = CaCO NaCl 3 MgSO Na 3 P0 4 = Mg 3 (P0 4 ) Na 2 S0 32

33 d) Izomer átalakulások során a vegyületben szereplő atomok átrendeződnek, szerkezeti változás következik be, s új minőségű anyag jön létre. 2. A kémiai reakció során létrejövő elektron-, ill. proton átmenet szerint a) Redoxireakcíók Redoxifolyamatnak nevezünk minden olyan kémiai reakciót, amely elektronleadással, ill. elektronfelvétellel kapcsolatos (függetlenül attól, hogy oxigén jelen van vagy nincs). Pl: a magnézium fémes kötése felszakadt, s elektronok leadása és felvétele következett be a magnézium és az oxigénatomok között: 2 2Mg2+ +2O2- A képződő magnézium-oxid ionkristályos vegyület. A reakció során a magnézium elektronokat adott le: 2Mg 2Mg e- ( oxidáció ) Az oxigén ebben a reakcióban elektronokat vett fel: O2 + 4 e - 2 O 2- ( redukció ) Azt az atomot, ill. molekulát vagy iont, amely leadja az elektront, redukálószernek nevezzük Azt az atomot, ill. molekulát vagy iont, amely felveszi az elektront, oxidálószernek nevezzük. Az oxidáció és a redukció mindig egyidőben, egyszerre, egymással ellentétes irányba lezajló reakció. 33

34 b. Sav-bázis reakciók Azokat a kémiai reakciókat, amelyekben protonátmenet következik be, sav-bázis reakcióknak ( protolitikus reakciónak ) nevezzük. Pl: A hidrogén klorid és a víz a következő reakció egyenlet szerint reagál egymással: p+ (H+) HCl + H2O Cl - + H3O + A sósav-oldat savas kémhatását az oxónium ionok túlsúlya okozza. Az ammónia gáz a vízzel a következőképpen reagál: p + (H + ) NH 3 + H 2 O NH OH- Az ammónium-hidroxid-oldat lúgos kémhatását a hidroxid ionok túlsúlya okozza. Mindkét reakcióban protonátmenet zajlott le. A sav és a bázis fogalmának értelmezése nagy változáson ment keresztül az idők folyamán. Jelenleg a Brönsted-féle sav--bázis fogalmat használjuk a kémiában. Brönsted szerint savnak nevezünk miden olyan molekulát vagy iont, amely valamely reakcióban protont ad le. Brönsted szerint bázisnak nevezünk minden olyan molekulát vagy iont, amely valamely reakcióban protont vesz fel. A savak protonleadással bázissá alakulnak: 34

35 sav bázis + H+ Anyagismeret Pl: bázis 2 p+ ( H+) NH3 + HCl NH4 + + Cl - bázis1 sav2 sav1 A hidrogén-klorid sav, mert protont adott le, az ammónia bázis, mert protont vett fel. Tehát két sav-bázis pár vesz részt a kémiai reakcióban, ín protonleadás és protonfelvétel nem mehet végbe, mert az egyik komponens leadja, a másik pedig felveszi a protont. A két egymásra ható anyagból mindig az viselkedik savként, amelyiknek nagyobb a protonleadó képessége. Minél nagyobb egy sav protonleadó képessége, annál erősebb savról van Az egymásra ható anyagok közül mindig az viselkedik bázisként, amelyiknek nagyobb a protonfelvevő képessége. Minél nagyobb egy bázis protonfelvevő képessége, annál erősebb _bázisról van szó. Az összetartozó sav-bázis párok esetén erős savnak mindig gyenge bázis a párja, és viszont. Pl. a hidrogén-klorid erős sav, de a kloridion gyenge bázis. 3. A kémiai reakciókat energetikai szempontból is osztályozhatjuk. Ha a kémiai reakció során energia szabadul fel, akkor exoterm vagy hőtermelő folyamatról beszélünk. Ha a kémiai reakció során az átalakuló anyagok hőt vesznek fel, akkor endoterm vagy hőelnyelő folyamatról van szó. Kémhatás A víz autoprotolíziséből H2O + H2O H3O+ + OH- következően a tiszta víz is tartalmaz oxónium- és hidroxidionokat. Például 25 C-on: 35

36 Ezek koncentrációját a bevitt savak és bázisok megváltoztatják. A bevitt sav növeli az oxóniumion-koncentrációt, ezzel - a kémiai egyensúly törvénye miatt - csökkenti a víz autoprotolíziséből származó hidroxidion-koncentrációt. A bevitt bázis növeli a hidroxidion-koncentrációt, lúgos kémhatást okoz. Csökkenti a víz autoprotolízisét, és ezzel visszaszorítja az oxóniumionok koncentrációját. Semleges kémhatású oldatban: Savas kémhatású oldatban: Lúgos kémhatású oldatban: [H3O+] = [OH-] [H3O+] > [OH-], [H3O + ] < [OH - ],. A kémhatás egyszerűbb kifejezésére vezették be a ph fogalmát, amely az oldat oxóniumion-koncentrációjának negatív, tízes alapú logaritmusa: ph= -lg[h3o + ]. A különböző kémhatású oldatok ph-ja: semleges ph= 7 savas ph< 7 lúgos ph> 7 Sav-bázis indikátorok Maguk is sav-bázis tulajdonságú anyagok, amelyek az oldat kémhatását úgy jelzik, hogy protonleadásuk vagy protonfelvételük után bekövetkező molekulán 36

37 belüli kötésátrendeződésük színváltozással jár. A színváltozás meghatározott ph-tartományban történik erősen lúgos semleges erősen savas fenolftalein piros színtelen színtelen metilnarancs sárga sárga piros lakmusz kék lila piros 37

38 Egyszerű választás FELADATOK Anyagismeret 1. A következő megfordítható folyamatban mely molekulák, illetve ionok viselkednek savként? S2- + H2O HS- + OH- A. csak a víz B. csak a HS- C. a H2O és a HS- D. a S2- és az OH- E. a S 2- és az HS - 2. Az alábbi megfordítható folyamatban mi tekinthető bázisnak? 3. A (tömény) cc.h2so4 és a cc.hno3 elegyében az alábbi egyensúlyi folyamat áll fenn: A. A salétromsav és a kénsav is sav. 38

39 B. A salétromsav és a kénsav is bázis. Anyagismeret C. A salétromsav ebben a reakcióban bázisként viselkedik, tehát gyengébb sav, mint a kénsav. D. A salétromsav ebben a reakcióban savként viselkedik a kénsavval szemben, tehát a salétromsav erősebb sav, mint a kénsav. E. Ebben a folyamatban a salétromsav amfoter anyagként viselkedik. 4. Salétromsavat oldunk vízben. Milyen ionokat, molekulákat tartalmaz a híg oldat vízmolekulákon kívül? 5. Milyen kémhatású a nátrium-karbonát vizes oldata? A. savas, mert a Na + -ion hidrolizál B. lúgos, mert a Na+ -ion reakcióba lép a vízzel C. savas, mert a -ion protont vesz fel a vízmolekuláktól D. lúgos, mert a vízmolekula protont ad át a -ionnak E. semleges 39

40 6. Melyik vegyület, illetve ion viselkedik vízzel szemben savként is és bázisként is? A. B. HCl C. H2S D. H 2 O E. CH 3 COO- Anyagismeret 7.Ha acetamidot (CH 3 CONH 2 ) oldunk vízben, illetve cseppfolyós ammóniában, a következő folyamatok mennek végbe: Hogy viselkedik a víz? A. sav B. bázis C. oxidálószer D. redukálószer E. a felsoroltak egyike sem 8. Az előbbi feladatban szereplő 2. folyamatban az acetamid A. sav 40

41 B. bázis Anyagismeret C. oxidálószer D. redukálószer E. egyik sem a felsoroltak közül 9. Az acetamid és az ammónia reakciójában (10/2. folyamat) az összetartozó sav-bázis párok Négyféle asszociáció. A. sav B. bázis C. mindkettő D. egyik sem 10.Így viselkedik a H2S égés közben. 11.Vizes oldatának a ph-ja 7-14-ig terjed. 12.Fém-oxidok vízzel való reakciójával keletkezhet. 13.Vízzel való reakciójában a vízmolekulának protont ad át. 41

42 14.Oldata a kék lakmuszt pirosra színezi Anyagismeret 15.Közömbösíthető savval 16.Milyen folyamatot nevezünk oxidációnak, illetve redukciónak? a. protonátmenettel járó folyamatokat b. elektronátmenettel járó folyamatokat c. közös elektronpárok kialakulását d. a molekulák kialakulását 17.Mi az oxidálószer az alábbi folyamatban? Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 a. Zn b. H c. Cl d. H + e. Zn2-18.Mi a helyes reakció felírás? a. Na +Cl2 NaCl b. Na + 2Cl 2 NaCl 2 c. Na + Cl2 2 NaCl d. 2Na + Cl2 2 NaCl 42

43 e. 2Na + 2Cl 2 2NaCl Anyagismeret 43

44 A hidrogén és az oxigén fodrászatban használatos vegyületei A víz ( H2O ) A víz az egyik legfontosabb vegyület. Földünk 71%-át víz borítja. A természetben a víz állandó körforgást végez, s ez a tény meghatározó az éghajlat és az időjárás szempontjából. Szervezetünk 75%-át is víz alkotja. A tápanyagok vizes oldatban jutnak a sejtekbe, s a test hőmérsékletének szabályozására is víz szolgál. Szinte minden iparág felhasználja a vizet, s ezért fontos környezetvédelmi feladat a természetes vizek tisztaságának megóvása, szennyező, mérgező anyagoktól való védelme. 44

45 A víz a fodrász szakmában is nélkülözhetetlen anyag.. Fizikai tulajdonságai: színtelen szagtalan, íztelen folyadék (25 C-on) sűrűsége l g/cm3 + 4 C-on legsűrűbb olvadáspontja: 0 C. forráspontja 100 C (légköri nyomáson) - Magas a fajhője és párolgáshője, ezért hűtésre és fűtésre lehet használni. A jég sűrűsége kisebb, mint a vízé, így olvadás pontja térfogatcsökkenéssel jár. - A víz jó oldószer. A molekulavegyületek nagy részét és az ionvegyületeket is oldja. Kémiai tulajdonságai: A víz tulajdonságai a molekulaszerkezetével függenek össze, ezért először vizsgáljuk meg a víz molekulaszerkezetét. A molekulák alakját a központi atomtörzset körülvevő kötő- és nem kötő elektronpárok szabják meg. Az atomtörzset körülvevő kötő- és nem kötő elektronpárok igyekeznek a térben egymástól a lehető legmesszebb elhelyezkedni. A vízmolekulákban a H-O-H atomok V alakban rendeződnek el egymáshoz képest. 45

46 A vízmolekula polaritás Anyagismeret l. A vízmolekula poláris kovalens vegyület. A vízmolekulának polaritása van. Okai: az oxigén- és hidrogénatomok közül az oxigén atommagja erősebben vonzza a kötő elektronpárokat, így azok több időt töltenek az oxigén atommagja közelében. Az oxigén- atomoknak két nemkötő elektronpárjuk van a kötésekkel ellentétes oldalon, a v molekulában ezért elektromos töltésmegoszlást tapasztalunk. 2. A víz molekulájában az elektroneloszlás nem egyenletes, mert nem lineáris felépítésű, azaz az oxigén a két hidrogénnel nem egy síkban helyezkedik el. 2H2 + O2 => 2H2O hidrogén oxigén víz O H H 3. Az oxigénatom átmérője nagyobb mint a hidrogén atomé, ezért az elektronok hosszabb ideig tartózkodnak az oxigén körül. A vízmolekula egy másodlagos kötés kialakítására is képes. A vízmolekula hidrogénjei egy másik vízmolekula oxigénjei felé fordulnak, így egy vízmolekula további vízmolekulákkal képes szerkezetet létrehozni. Ez a hidrogénkötés laza, gyenge kötés. O O H H H H O O H H H H 46

47 Hidrogénkötés: Azt a másodrendű kötést, amikor egy hidrogénatom kötést létesít két másik atom között, hidrogénkötésnek nevezzük. A víz jó oldószer: oka a hidrogénkötések és a dipólus jelleg: poláris vegyületek- vízben jól oldódnak apoláris vegyületek- vízben oldhatatlanok ( kivétel a CO2 ) A víz stabil vegyület. Amfoter. A víz jó oldószere a dipólusos és ionos kötésű vegyületeknek. Elektromos árammal bontható: 2H2O = 2H2 + O2 A víz hidratációra képes A hidratáció az a folyamat, amelyben a vízmolekula hozzákötődik a benne oldott vagy diszpergált ionokhoz, elektronokhoz atomokhoz, molekulákhoz anélkül, hogy a H kötés megszakadna.. A víz élettani szerepe: Az emberi szervezet víztartalma 75%. Az életfolyamatok vizes oldatokban mennek végbe. A fehérjék vízburkai adják a sejtek rugalmasságát. Hőstabilizátor, reakcióközeg és szállítóközeg. A víz fodrászipari szerepe: tisztítószer hígítószer semlegesít A víz keménysége Állandó keménység Változó keménység Állandó keménység: Kalcium- magnéziumkloridok és szulfátok okozzák > megszüntethető vízlágyítással. (CaCl 2, MgCl 2, CaSO 4, MgSO 4 ) 47

48 Változó keménység: Kalcium és magnézium-hidrogénkarbonátok okozzák > megszüntethető forralással, desztillációval. A változó keménység megváltoztatása Ca(HCO3)2 CaCO3 + CO2 + H2O kalcium-hidrogén karbonát vízkő kalcium-karbonát lágy víz széndioxid Az állandó keménység megszüntetése: A víz keménységét okozó klorid és szulfát ionokat kell kicserélni Na és K ionokra. 1.Meszes-szódás vízlágyítás: Ca(HC03)2+Ca(OH)2=2CaCO3+2H2O kalcium-karbonát Ca-hidrogén-karbonát meszes víz - változó keménység megszüntetése 2./Bórax (Na 2 B ) jó vízlágyító szer CaCI2+Na2B4O7=CaB4O7+2NaCl Kalcium-klorid bórax kiválik a vízből 3./ Foszfátos vízlágyítás (trisó) 3CaSO 4 +2Na 3 PO 4 = Ca 3 (P0 4 ) 2 +3Na 2 S0 4 trisó 48

49 Ca2+ és Mg 2+ ionok oldhatatlan csapadé kot képeznek, leszűrhetők. Az iparban ion cserélő műgyantákat használunk, amelyek a víz anyagait OH--ionokra, kationjait H+-ionokra cseréli, így ionmentes vizet kapunk. Anyagismeret A víz keménysége és a vízlágyítás: A természetes vizek oldott anyagokat tartalmaznak. A vízben oldott kalciumés magnéziumsók a víz keménységét okozzák. A kemény víz hátrányai: - a szappan nem habzik, mész szappan képződik - a mosószerek hatása nem érvényesül kellően - a bőrt érdessé teszi - a hajat keménnyé teszi - az emulziókban kiválást eredményez - a kemény vizet használó készülékekben vízkő kiválás keletkezik. Desztillált víz - amelyet halmazállapot változás után nyernek. Steril víz kétszer desztillált víz (csíramentes) Konzervált víz - steril vizet Nipaginnal konzerválnak Ásványvíz lg/liter oldott sót tartalmaz Édesvíz oldott sókat tartalmaz, de iható víz Termálvíz: hőmérséklete 20 C felett van - Az indikátor fodrászipari jelentősége: - a kémiai reakciók meghatározott ph érték mellett mennek végbe ( szőkítés) - az erős lúgok és savak károsítják a hajat - a ph állandóság az egészséges bőr életműködése szempontjából fontos. A savas kémhatású oldatok: 49

50 összehúzzák a pórusokat frissítő fertőtlenítő tonizáló hatású. A lúgos kémhatású oldatok: zsíroldó felpuhító tisztító hatású. Anyagismeret A víz reakciói: 1. Alkáli fémekkel. Kis elektronegativitású elemekkel egyesül: 2Na + HOH 2NaOH + H2 2. Alkáli földfémekkel 2Mg + 2HOH Mg(OH)2 + H2 3. fémoxidokkal hidroxidokat alkot CaO + H2O = Ca(OH)2 4. Nem fémoxidokkal oxisavat képez CO2 + H2O H2CO3 5. A sókkal hidrolizál. A hidrolízis nem más, mint a vízmolekula közvetlen kémiai reakciója valamely sóval. A víz tehát nem oldószer, hanem reakcióba léphet az oldott anyagokkal. Ez kémiai oldódás. 50

51 A hidrolízis során az oldat kémhatását az határozza meg, hogy miből keletkezett a só A keletkező oldat kémhatása: Kémhatás Lúgos Ha erős bázisból és gyenge savból keletkezett a só. Savas Gyenge bázisból, erős savból keletkezett a só. hidrogén ionok túlsúlya. Semleges: Gyenge bázis, gyenge sav. Egyensúly alakul ki. H,0+ = OH OH~ ionok túlsúlya. Semleges Erős bázis, erős sav nincs reakció. HIDROGÉN-PEROXID (H202) A víz mellett az oxigén másik hidrogénvegyülete a hidrogén-peroxid: H 2 O 2 A fodrászipar számára a legfontosabb oxidálószer. A hidrogén-peroxidban a két oxigénatom egymáshoz kapcsolódik: H-O-O-H H2O2 modell 51

52 Fizikai tulajdonságai: Sűrűn folyó, színtelen folyadék. Olvadás-és forráspontja molekulatömegéhez képest magas, mert a molekulák H-kötéssel össze kapcsolódnak. Vízzel minden arányban ele gyedik, mert a H2O2 molekulák a vízmolekulákkal is hidrogénkötést képeznek. Jó oldószere a dipólusos és ionos vegyületeknek. Kémiai tulajdonságai: A H2O2 molekulában lévő -O-O- peroxid kötés nem stabil, a molekula könnyen bomlik. 2H2O2 = 2H2O+02 O2 O Molekuláris atomos A keletkezés állapotában erélyes oxidálószer. A bomlást lúgok, hő, UV sugarak, üvegfelület, szennyeződések katalizálják. Katalizátor az az anyag, amely gyorsítja a kémiai reakciókat, de maga a reakció során nem változik. A folyamatot katalízisnek nevezzük. A hagyományos szőkítésnél a szalmiákszeszt NH 4 OH-t használták katalizátornak. Peroxó kötés tartalmaz H - O - O H peroxo A hidrogén-peroxid bomlását gátolja: savak, a karbamid. H2O2 savnak tekinthető. H202+H20 H02+H30+ perhidroxil Bőrre gyakorolt hatása: 52

53 - pórusösszehúzó - fertőtlenítő - fehérítő - vérzéscsillapító Felhasználás: 3%-ban bőr fertőtlenítésére 5%-ban vérzéscsillapító, szagtalanító 6-12%-ig hajfestésnél % szőkítésre használható Anyagismeret A tiokénsavból állítják elő. A folyékony H 2 O 2 -t tovább kell tisztítani. Ma már ritkábban használják. Peroxidok Magnézium -peroxid MgO2 Fehér por, vízben oldhatatlan, híg savak hatására hidrogénperoxid szabadul fel. Cink-peroxid ZnO 2 Sárga színű por, vízben oldhatatlan. Híg savakban oldódik és hatására H2O2 keletkezik. Persók Ezek peroxisavakból keletkeznek. Nátnum-perborátNaBO3 Savak hatására bomlik, színtelen anyag. Atomos oxigén szabadul fel. Nátrium-perszulfát Na 2 S 2 O 8 Hő és nedvesség hatására bomlik H 2 O 2 -re. A blanche - a szőkítőpor fontos összetevője. A haj színanyagát alkotó pigmentet a felszabaduló atomos oxigén oxidálja, így a festékanyag fokozatosan lebomlik és színtelen anyaggá alakul át. A színtelenítés függ az oxidálószer töménységétől és a reakció idejétől.. Az elnyújtott oxidációs idő tökéletesebb színtelenítést eredményez. A haj festékanyag fokozatosan alakul át, először vöröses, majd. végül színtelen pigmentté. Mivel a pigment a kittben található, ezért a szőkítés a kutikulát roncsolja. Az erős szőkítő oldat a rosttörzs károsodását is előidézheti. 53

54 Feladatok Anyagismeret 1.Húzd alá a víz keménységét okozó sókat! NaHCO 3 CaCO3 MgSO 4 NaCl MgCl 2 2.Négyféle asszociáció A H2O B H 2 O 2 C D mindkettő egyik sem.stabil vegyület.fodrászipar számára fontos.melanin színét megváltoztatja.kémhatása semleges elektronátmeneti reakciókat okoz éghető...hidrolízis elősegítő anyaga..zsírok jó oldószere 3.Határozd meg, mi a ph?... 4.Határozd meg, és írj legalább egy példát! 54

55 Az indikátor.. Anyagismeret 5.Relációanalízis Ebben a feladattípusban egy összetett mondatról kell véleményt alkotni, melynek az első fele állítás, a második fele indoklás. Mindkettőt külön kell mérlegelni, és amennyiben mindkettő igaz, azt is, hogy van-e közöttük összefüggés. A jelölések: A ha az állítás és az indoklás igaz, és az indoklás magyarázza az állítást B ha az állítás és az indoklás egyaránt igaz, de nincs közöttük oksági kapcsolat C ha az állítás igaz, az indoklás hamis D ha az állítás hamis, az indoklás igaz E ha az állítás sem, az indoklás sem igaz.az indikátor színváltozással jelzi az oldatok kémhatását, mert a molekulán belüli kötésátrendeződés színváltozással jár. Az állandó keménység megszüntethető forralással, mert a Cl-ionokat ki kell cserélni Na-ionokra.A H2O2 jó oldószere a dipólusos molekuláknak, mert ő maga apoláris..a víz molekula kétféle kötést tartalmaz, mert erélyes oxidálószer A katalizátor gyorsítja a kémiai folyamatokat, mert részt vesz a reakcióban Erős bázis és gyenge sav hidrolízise savas kémhatást eredményez, mert a hidroxid ionok kerülnek túlsúlyba A termálvíz hőmérséklete 20 oc felett van, mert oldott sókat tartalmaz 55

56 OLDATOK Anyagismeret Diszperz rendszerek Olyan, legalább kétkomponensű rendszer, amelyben az egyik komponens (diszpergáló közeg) részecskékre oszlatott állapotban tartja a másik komponenst (diszpergált anyag). Az oldatok többkomponensű, homogén folyékony anyagi rendszerek. Az oldódás fizikai változás. Az oldat áll: oldószer folyadék oldott anyag - szilárd, folyadék, gáz. Az oldatok tulajdonságai függnek: koncentrációtól, sűrűségtől, forrásponttól és az anyagi minőségtől. Az oldódás fizikai változás. Egy anyag oldhatóságát befolyásoló tényezők: az oldószer anyagi minősége a hőmérséklet a nyomás Az oldódás rendszerint energiaváltozással történik. Ha a vegyület oldószer hatására szabadon mozgó ionokra esik szét - elektrolitos disszociációnak nevezzük. A sók - ionokra. A savak - H+ ionra és savmaradék ionra bomlanak. Vizes oldatban a hidrogén-ion önállóan nem létezhet. A pozitív töltésű hidrogén-ion ugyanis maga a proton, ez pedig azonnal kapcsolódik egy vízmolekulára. Az oldatok felosztása A diszpergált anyagrészecske mérete alapján: durva diszperz oldatok: 500 nm nagyobbak a részecskék kolloid oldatok: l nm közötti mértékűek valódi oldatok: l nm-nél kisebbek részecskék 56

57 A részecské k tulajdons ága Durva diszperz rendszer Kolloid oldatok Valódi oldatok Méret >500nm 1nm-500nm <1nm Láthatósá Nem g látható Szétválás Szürhetős ég Összetéte l példák Szabad szemmel, mikroszkóppal látható Gyors vagy lassú Ultramikroszkó ppal látható csak Nem választható szét Nem választh ató szét szűrhető Nem szűrhető Nem szűrhető molekulahalm Óriás molekula azok Szuszpenziók: kénes rázókeverék Emulziók: hajpakolás Hajrögzítő oldat Egyes különáll ó molekul ák arcvíz 57

58 A diszperz rendszerek csoportosítása a diszperziós közeg és a diszpergált anyag halmazállapota alapján: Diszperziós közeg halmazállapota gáz folyékony szilárd Diszpergált anyag halmazállapota gáz Folyékony Szilárd Gáz Folyékony szilárd Gáz Folyékony Diszperz rendszer neve elegy Köd: pl: sósavköd füst Hab Valódi oldat Szuszpenzió, kolloid oldat, emulzió Szilárd hab ötvözet szilárd ötvözet Az apró részecskék minden külső behatás nélkül végbemenő szétterjedését diffúziónak nevezzük. Az oldódás elősegíthető: aprítással keveréssel hőmérséklet emelésével Egy oldat összetételét sokféleképpen megadhatjuk. FOGALMAK 58

59 Anyagmennyiség: mól: 6*1023 db. atom vagy molekula vagy ion (jele: n) Tömeg: gramm (jele: m) Térfogat: dm3 = liter (l); cm3 = milliliter (ml) (jele: V) Koncentráció: c térfogategységre vonatkoztatott anyagmennyiség : 1 dm 3 oldatban hány mól oldott anyag van: molaritás (mólos oldat) : 1 dm3 oldatban hány gramm oldott anyag van: tömegkoncentráció Tömegtört: Tömegszázalék: m% 100 g oldatban hány gramm oldott anyag van feloldva. Térfogatszázalék: v/v% 100 cm 3 oldatban hány cm 3 oldott anyag van feloldva. 59

60 Vegyes százalék: 100 cm 3 oldatban hány gramm oldott anyag van feloldva. OLDATOKKAL KAPCSOLATOS FELADATOK A mindennapi életben igen sokszor van dolgunk oldatokkal. Hogy meghatározott töménységű oldatokat el tudjunk készíteni, bizonyos számításokat el kell végeznünk.. A témakör feladatait öt csoportba osztottam. Minden feladatcsoportban találsz kidolgozott feladatokat, amelyekhez visszalapozhatsz, ha menet közben problémád lesz. A) Oldatok töménységének meghatározása tömeg %-ban. Kidolgozott feladatok gramm nátrium-hidroxidot oldottunk 150 gramm vízben. Hány tömeg %-os oldatot kapunk? Megoldás: A tömeg % megmutatja, hogy 100 gramm oldat hány gramm oldott anyagot tartalmaz. Az oldatunk tömege: 150 g + 10 g = 160 gramm 160 gramm oldat 10 g nátrium-hidroxidot tartalmaz 100 gramm oldat x g nátrium-hidroxidot tartalmaz 100 g 10 g x= = 6,25 gramm nátrium-hidroxidot tartal- 160 g máz a 100 g oldat. Az oldat 6,25 tömeg %-os. 60

61 gramm 15 tömeg %-os cukoroldatot kell készíteni. Mi a teendő? Megoldás: Mit jelent a 15 tömeg %-os oldat? Olyan oldatot, amelynek 100 g-ja 15 gramm cukrot tartalmaz. Feladatunk tehát annak meghatározása, hogy hány gramm cukrot és hány gramm vizet kell bemérnünk 250 gramm oldat készítéséhez. 100 gramm oldat 15 gramm cukrot tartalmaz 250 gramm x 250 g 15 g =37,5 gr cukrot 100g ,5= 212,5 Az oldat készítéséhez 37,5 gramm cukorra és 212,5 gramm vízre van szükség. 3. Hány gramm 6 tömeg %-os oldatot tudunk készíteni 20 gramm só felhasználásával? Megoldás: 100 gramm oldat 6 gramm sót tartalmaz x 20 gramm X= 20g ٠ 6g =333,33 g 20 gramm sóból 333,33 gramm oldat készíthető. Hígítás, töményítés 61

62 Ha egy adott oldatban az oldott anyag mennyisége nem változik, az oldószer mennyisége nő, akkor az oldat hígabb lesz. Azt mondjuk, hígítottuk az oldatot. Töményíteni kétféle módon lehet. Az oldószer mennyiségének csökkentésével, vagy az oldott anyag mennyiségének növelésével. Az alábbiakban ezekre az esetekre láthatsz kidolgozott feladatokat. Kidolgozott feladatok gramm 5 tömeg % -os oldathoz 50 gramm vizet öntünk. Hány tömeg %-os lesz az így nyert oldat? Megoldás: Az oldatot az 50 gramm víz hozzáadásával hígítottuk, hiszen az oldat tömege nőtt, de miután csak oldószert adtunk hozzá az oldott anyag mennyisége nem változott. Először meg kell határozni az eredeti oldatban levő oldott anyag anyagmennyiségét, ugyanis az új oldatunk is ezt a mennyiséget tartalmazza. 100 gramm oldatban 5 gramm oldott anyag 150 grammban x 150 g 5 g x=. = 7,5 gramm oldott anyag ' 100g Az új oldat tömege: 150 g + 50 g = 200 gramm 200 gramm oldat 7,5 gramm oldott anyagot tartalmaz. 100 gramm oldat x x 100g٠7,5g = = 3,75 gramm oldott anyag 200 g Az oldat az 50 gramm víz hozzáadásával 3,75 tömeg%-os lett gramm 5 tömeg %-os oldatból 30 gramm víz elpárol gott. Hány tömeg %-os lett a visszamaradt oldat? Megoldás: 62

63 Az oldat töményedett, hiszen az oldat tömege csökkent, az oldott anyag mennyisége viszont változatlan maradt. 100 gramm oldat 5 gramm oldott anyagot tartalmaz 150 gramm x x = 7,5 gramm oldott anyagot Az oldat tömege 150 g 30 g = 120 gramm A 120 gramm oldat tartalmazza tehát azt a 7,5 gramm oldott anyagot, ami az eredeti 150 gramm oldatban volt. 120 gramm oldatban 7,5 gramm oldott anyag 100 grammban x x= 100g ٠ 7,5g =6,25g oldott anyag 120g Visszamaradt tehát 6,25 tömeg %-os oldat gramm 4 tömeg %-os oldathoz 10 gramm sót adunk. Hány tömeg %-os lesz az így kapott oldat? Megoldás: Az oldat töményedett, hiszen az oldószer tömege változatlan maradt, az oldott anyag tömege viszont nőtt. Először ki kell számolnunk, hogy mennyi sót tartalmazott az eredeti oldat. 100 gramm oldat 4 gramm sót tartalmaz 140 gramm x 140g ۰4 x = - = 5,6g sót tartalmazott az eredeti 100g oldat 63

64 Az új oldat tömege 140 g + 10 g = 150 gramm az oldott anyag tömege 5,6 g + 10 g = 15,6 gramm 150 gramm oldatban 15,6 gramm só 100 grammban x 100 g 15,6 g = 10, 4 gramm só 150 g Az oldat a só hozzáadásával 10,4 tömeg%-os lett. 4. Hány gramm 15 tömeg %-os oldatból kell 200 gramm vizet elpárologtatni ahhoz, hogy 20 tömeg %-os oldatot kapjunk? Megoldás: A kiindulási oldat tömege x gramm. Az oldott anyag mennyisége ennek 15%-a, vagyis 0,15x. 100 gramm 20 tömeg %-os oldat 20 gramm oldott anyagot tartalmaz x 200 0,15x 20(x 200) = 0,15x-100 Az egyenletet megoldva x = 800, miután x az oldat tömegét jelentette. 800 gramm oldatból kellett a 200 gramm vizet elpárologtatni. 5. Hány gramm 8 tömeg %-os oldathoz kell 50 gramm vizet adnunk ahhoz, hogy 6 tömeg %-os oldatot kapjunk? Megoldás: Az oldat tömege a víz hozzáadása előtt x. Az oldott anyag mennyisége ennek 8%-a, Az oldat tömege a víz hozzáadása után x + 50 gramm 6(x + 50) = 8x Az egyenletet megoldva x = 150 gramm 64

65 150 gramm 8 tömeg %-os oldathoz kellett az 50 gramm vizet önteni. 6. Mennyi vizet kell önteni 130 gramm l1 tömeg %-os oldat hoz, ha 8 tömeg %-os oldatot szeretnénk készíteni? Megoldás: 100 gramm oldat 11 gramm oldott anyagot tartalmaz 130 gramm x x= 130 g 11 g = 14,3 gramm oldott anyag 100 g Az a kérdés, hogy ennyi oldott anyag hány gramm 8 tömeg %-os oldatban van? 100 gramm oldatban 8 gramm x 14,3 gramm x = 178,75 gramm A 130 gramm oldathoz 178,75 g 130 g = 48,75 gramm vizet kell önteni. 7. Hány tömeg %-os oldatot kapunk 200 gramm 5 tömeg %-os, 150 gramm 14 tömeg %-os és 80 gramm 20 tömeg %-os oldatok összeöntésével? Megoldás: A 200 gramm 5 tömeg % -os oldat 200 g 0,05 = 10 gramm oldott anyagot a 150 gramm 14 tömeg %-os oldat 150 g 0,14 = 21 gramm oldott anyagot a 80 gramm 20 tömeg %-os oldat 80 g 0,20 = 16 gramm oldott anyagot tartalmaz. Az oldat tömege az összeöntés után 200 g g + 80 g = 430 gramm a benne levő oldott anyag tömege 10 g + 21 g + 16 g = 47 gramm 65

66 430 gramm 47 gramm oldott anyag 100 gramm x x = 100g٠47 430g = 10,93 gramm oldott anyag A három oldat elegyítésével 10,93 tömeg%-os oldatot kapunk gramm 18 tömeg %-os kénsavoldatból 25 tömeg %-os oldatot szeretnénk készíteni 30 tömeg %-os kénsavoldat felhasználásával. Hány gramm 30 tömeg %-os oldatra van szükségünk, hogy a szükséges töménységet megkapjuk? Megoldás: Írjuk fel az oldott anyagok mennyiségét! A 200 gramm oldatban: 200 g 0,18 = 36 gramm oldott anyag A hozzáöntendő oldat tömege: x ebben: x 0,30 gramm oldott anyag Az összeöntéssel x gramm oldat lesz ebben: (200 + x) 0,25 gramm oldott anyag Az első két oldott anyag tömegének összege megegyezik a harmadikkal, vagyis: 66

67 200 0,18 + 0,3x = (200 + x)0,25 Az egyenletet megoldva: x = 280 x a 30 tömeg %-os oldat tömege. A 25 tömeg%-os oldat készítéséhez 280 gramm 30 tömeg%-os kénsavat kell felhasználni. 67

68 Feladatok Mennyi konyhasó van 500g 12 tömeg %-os oldatban? Anyagismeret Mennyi vizet öntsünk 250g 40 %-os oldathoz, hogy 20 %-osat kapjunk? Milyen töménységű oldatot kapunk, ha 300g 12%-os oldathoz öntünk 60 g vizet? 400 g ismeretlen töménységű oldathoz öntünk 140g vizet, így 60%-os oldatot kapunk. Hány %-os volt az eredeti oldat? 120g koncentrátumhoz mennyi vizet öntsünk, hogy 30%-os oldatot kapjunk? ( a koncentrátum 100 tömeg %-os ) 68

69 Ismeretlen mennyiségű 80 %-os oldathoz mennyi vizet öntsünk, hogy 10 liter 32%-os oldatot kapjunk? 70%-os oldathoz 3 liter vizet öntünk és így 40 %-os oldatot kapunk. Hány liter volt és mennyi lesz az oldat? 125g 40%-os oldathoz milyet öntsünk, ha 300g 60 %-os oldatra van szükségünk? Összeöntünk 240g 60%-os és 130g 20 %-os oldatot. Milyen keveréket kapunk? 69

70 70

71 Fertőtlenítés Anyagismeret A fertőtlenítés története: A történelem folyamán számtalan olyan időszak volt, amelyben olyan járványok pusztítottak, amelyek a lakosokat megtizedelték. Nagyon sokan és sokféleképpen próbálták ezeket magakadályozni. A fertőző betegségek okának kikutatásában úttörő volt Semmelweis Ignác ( ) magyar orvos. Egyszerű budai fűszerkereskedő gyermeke volt. Tanulmányainak befejezése után a bécsi szülészeti klinikára került. Az ottani munkálkodása statisztikai adatgyűjtéssel kezdődött, amikor is kimutatta, hogy a rettegett gyermekágyi láz kórokozójának anyagát a boncoló orvosok viszik a boncteremből a szülőszobákba, és terjesztik egyik szülőnőről a másikra. Semmelweis idejében még nem fedezték fel a baktériumokat, így ismeretlenek voltak azok a gennykeltők is, amelyek a gyermekágyi lázként ismert halálos betegséget okozták. A felismerés nagyszerűsége részéről abban állt, hogy a jelenség oka nem lehet más, mint valamilyen kívülről a szervezetbejutó anyag. A nevéhez fűződik azon rendszabályok bevezetése, amelyekkel elejét lehetett venni a további halálos betegség megelőzésének. Ezért hívják őt az anyák megmentőjének. A sors különös kegyetlen fintora, hogy maga is végül egy boncolás közben kapott fertőzés következtében halt meg. A budapesti Rókus kórház előtt álló szobra hirdeti emlékét. A kórokozókat elpusztító vagy szaporodásukat megakadályozó eljárások összességét fertőtlenítésnek nevezzük. Idegen szóval dezinficiálásnak, ill. sterilizálásnak nevezzük. A két fogalom közül a dezinficiálás nem az összes, hanem csak a kórokozó (patogén) parányi élőlények, mikroorganizmusok elpusztítását jelenti. A sterilizálás az összes mikroorganizmus hasznos és nem hasznos elpusztítását jelenti. Nem minden mikroorganizmus káros, vannak hasznosak is. A károsak viszont anyagcseretermékükkel mérgezik a gazdaszervezetet 71

72 A fertőtlenítőket sokféle módon lehet csoportosítani: I. Alkalmazási terület szerint: antibiotikumok: a szervezeten belül alkalmazott antiszeptikumok: bőrfertőtlenítők - szappan, formalin, lizoform, neomagnol, sterogenol, jódtinktúra, hidrogén-peroxid dezinficiensek: eszközfertőtlenítők 70%-os etil-alkohol, formalin, lizoform, neomagnol, steroganol helyiségfertőtlenítők klór, hipo, klórmész, oltottmész, kén-dioxid, formaldehid ruhanemű fertőtlenítők lúgos mosószerek, hipó, vasalás, főzőmosás II. Hatásmechanizmus szerint: a) fizikai eljárások: gőzölés, vasalás, kifőzés UV fénnyel b) kémiai eljárások: oxidálószerek redukálószerek savak, bázisok savasán hidrolizáló sók nehézfém-vegyületek szerves vegyületek III. Kémiai felépítés szerint: a)szervetlen: - hidrogénperoxid H 2 O 2 - kéndioxid SO 2 - klór Cl 2 - káliumpermanganát KMnO 4 72

73 b)szerves: etilalkohol, neomagnol, cetrimid, formalin stb. Anyagismeret A fertőtlenítőszerekkel szembeni követelmények: rövid hatóidő jó vízoldhatóság stabilitás gazdaságos legyen, kis töménységben is hatásos legyen ne legyen kellemetlen szagú ne legyen tűzveszélyes. A tárgyalás alapjául az alkalmazási területet vesszük. Az antibiotikumokat nem lehet a fodrász gyakorlatban alkalmazni, mert azokat csak az orvosi gyógyászat használhatja, a fodrász csak olyan fertőtlenítőszereket és alkalmazásokat vehet szemügyre, amelyek a szervezeten kívül hatnak. Antiszeptikumok, bőrfertőtlenítők fajtái: Vírusok ellen. Összefoglalóan VIRUCIDNAK nevezzük őket. Oxidálószerek Neomagnol ( benzol-szulfon-kloramid-nátrium ) 2-3 %: SO2 N Na C Klórszagú fehér por. Vízben oldódik. Sósav hatására klór fejlődik belőle,, vízben oldva nátrium-hipoklorittá alakul. 73

74 Virucid (vírusölő) hatását optimálisan savas közegben (ph=3) fejti ki, emiatt citrom-savval, ecetsavval szokás savanyítani". Savanyítatlan oldata 8, savanyított oldata 4 óra hosszat használható fel. Sterogenol (Cetil-piridinium-bromid) Stabil, nem szövetingerlő, színtelen, szagtalan vegyület. Fertőtlenítő hatása azért jelentős, mert felületnedvesítő habzóképességet biztosító tulajdonságú. Ez jórészt szennylazító, amely a mikroorganizmusok erőteljesebb eltávolítását teszi lehetővé. Elővigyázatossági rendszabály, hogy szappannal együtt alkalmazni nem szabad, mert egymás hatását kioltják. Invert szappannak szokás hívni. A fodrászatban korpás fejbőr tisztítására és fertőtlenítésére is használják feltételezve, hogy a korpásodást bizonyos gombák okozzák. Jódtinklúra (Alkoholos jódoldat) A jód a halogén elemek közé tartozik. Szürkésfekete, fémes fényű kristályos anyag. Jellegzetes szúrós szaga van, szobahőmérsékleten is párolog. Gőzei ibolyaszínűek. A bőrt és nyálkahártyát izgatja. Sokan mutatnak vele szemben érzékenységet. Szövetroncsoló hatású, csak a seb környékét szabad vele fertőtleníteni. A jód vízben rosszul, alkoholban jól oldódik, különösen kálium-jodid jelenlétében. Az alkoholos oldatokat tinktúrának nevezzük. Jódtinktúra összetétele: 20g Kálium-jodid ( KJ ) 50g Jód ( J 2 ) A felsoroltak feloldjuk 465g 96 %-os etilalkoholban (C2H5OH) és 465g desztillált víz elegyében. Redukálószerek Formalin 74

75 Formaldehidtartalmú készítmény, hátránya, hogy a bőrt cserzetté, repedezetté teszi. A formaldehid színtelen, szúrós szagú, köhögésre ingerlő gáz. Vízben jól oldódik. 40 tömeg % -ős oldatát hívjuk formalinnak. Mérgező vegyület! A lisoform a formaldehid káliszappanos vizes oldata. Tulajdonsága hasonló a formaldehidhez, ill. formalinhoz. Főleg lábgomba ellen használják. Baktériumok ellen ( baktericid fertőtlenítők) A gyengébb fertőtlenítőket bakteriosztatikusnak nevezzük, amelyek csak szaporodásgátló hatással bírnak. Ez bármilyen gyengén savas oldat lehet, de a szappanos kézmosás is fertőtlenít. Oxidáló hatásúak Hidrogénperoxid Víztiszta, átlátszó folyadék. 30 vegyes %-os formában kerül forgalomba. Bomlékony vegyület. H202 H20 +"0" A felszabaduló atomos állapotú (naszcensz) oxigén erélyesen oxidál, színtelenít, szagtalanít, fertőtlenít. Fertőtlenítésre a 3%-os oldata javasolt. Káliumpermanganát ( KMnO 4 ) Ibolyaszínű kristályos vegyület. Vízben jól oldódik, oldata oxigén felszabadulása közben bomlik. Fertőtlenítő hatása azzal magyarázható, hogy a test szövetével érintkezve oxigén válik le róla, amely fertőtlenít. Bőrgyulladások kezelésére, nyálkahártya fertőtlenítésére is alkalmas. Töményebb állapotban színez. A vérzéscsillapító rudacskában a fertőtlenítést erősíti Fehérjekicsapók 75

76 HiganyII-klorid ( HgCl 2 ) Vízben jól oldódik. Igen erős méreg. Nincs fodrászipari vonatkoztatása. Ezüst-nitrát ( AgNO3) Színtelen, vízben jól oldódó kristályos anyag. nehézfémsó tartalma miatt fehérjekicsapó. A bőrt színezi. Az orvosi gyakorlatban van jelentősége, lápisz néven szemölcsök eltávolítására használják. Fodrászipari felhasználása nem jellemző. Gomba ellen (fungicid) A fodrász szolgáltatásban nem önálló fertőtlenítési mód. Etil alkohol ( C2H5OH) 70 térfogat %-os oldata erélyes fertőtlenítő hatású, de az érzékeny bőrt irritálhatja. Ennél töményebb etil-alkohol-oldat a szervezet fehérjéit kicsapja. Hatása a vízelvonáson alapszik. A kórokozókat szelektíven pusztítja el, magasabb töménységben konzerválhatja a baktériumokat. Tűz és robbanásveszélyes, inkább a fémeszközök fertőtlenítésére használjuk. Arugén spray A fenolból származtatható. Nagy előnye, hogy bőrre hígítatlanul használható. Vizes szappanoldatban és sóoldatban is oldódik. Dezinficiensek ( eszközfertőtlenítők) A fémtárgyak szabad elektronjaik miatt baktériumölő hatással bírnak, ezzel együtt szükséges e tárgyakat is fertőtleníteni. Etil-alkohol C2H5-OH Oxidálószer Neomagnol 76

77 Redukálószer Formaldehid, formalin Felületaktív anyagok A kereskedelemben sokféle fantázia nevű, szerkezetében hasonló vegyület kapható. Pl: Bradosept, Virusept Helyiségfertőtlenítők Oxidáló hatásúak Jellemző tulajdonságuk, hogy aktív halogént képesek környezetüknek leadni. A víz oxigénjét naszcensz oxigén formájában szabadítják fel a halogének. Heves oxidációját úgy fejti ki, hogy a sejthártyán átjutva az enzimeket károsítja, az aminógyököt eltávolítja,, ezzel a fehérje szerkezetét megváltoztatja. Ez biztosítja a kórokozók pusztulását. Klór ( Cl2 ) Sárgászöld, szúrós szagú, köhögésre ingerlő gáz. A levegőnél nagyobb sűrűségű, vízben jól oldódik Cl2+ H2O=HCI + HOCI hipoklórsav HOCI HCI + 'O' A felszabaduló atomos oxigénnek tulajdonítható oxidáló, színtelenítő, fertőtlenítő hatása. A klóros vizet Semmelweis Ignác használta először fertőtlenítésre. Belélegezve halálos, hiszen a bomlása közben a jótékony atomos oxigénen kívül HC1 is keletkezik, melyről tudjuk, hogy hámoldó. Belélegezve kicsapják a tüdőhólyagocskák sejthártyáját. A kieső légzőfelület csökkenése és annak regenerálódásra való képtelensége miatt fulladásos halált okoz. Minden klórtartalmú vegyület, mely a kereskedelemben kapható, emiatt kapja a veszélyjelző halálfejes jelzést, melyet komolyan kell venni. A klórgáz helyett gyakran inkább annak vegyületeit alkalmazzuk. Nátrium-hipoklorit (hipó) NaOCl 77

78 Lúgos kémhatású, vizes oldata sárgás színű. Klórtartalma miatt mérgező. Helyiségek fertőtlenítésére alkalmas, de kellő körültekintéssel. Kálcium-hipoklorit (klórmész) Ca (OCI)2 CaCI2 és Ca(OH)2 keveréke. Nem egységes vegyület. Vízben oldódó por, savak hatására klórgáz fejlődik belőle. Lúgos közegben sokkal állandóbb. Mediterrán országok halpiacán gyakran alkalmazzák az árusítás után, mert napfény hatására oxigén válik belőle szabaddá. Ca(OCI) 2 =CaCI 2 +O 2 Jól szellőző száraz helyen, fénytől, óva _kell tárolni. Használata esetén a belélegzése veszélyes. Összefoglalva: bármilyen olcsó, s emiatt kedvelt fertőtlenítő, nagy óvatosságot igényel használata. Klóraminok: Olyan antiszeptikumok, amelyekből hidrolízis útján NaOCl keletkezik, amelynek hatásmechanizmusa már a korábban leírtak szerint megy végbe. Kristályos, nem mérgező, fehérítő, fertőtlenítő, szagtalanító. Helyiségek felszerelési tárgyainak lemosására jók. Pl. klóramin T, Ultra-Sol Flóraszept stb. Kalcium-hidroxid Ca (OH)2 Oltott mész Erősen lúgos kémhatású, vízben rosszul oldódó anyag Falak meszelésére, fertőtlenítésére használják. Híg vizes oldata Ca2+-iont tartalmaz, emiatt gyulladáscsökkentő hatású. Kén-dioxid SO2 Színtelen, szúrós szagú, a levegőnél sűrűbb gáz. Vízben jól oldódik 78

79 S02+H20=H2S03 Anyagismeret A keletkezett sav gyenge, redukáló hatása kiváló, így fertőtlenítő. A kéndioxid szintén erélyesen redukál, de az élő szervezetre mérgező. A vörösvértesteket elpusztítja, ezért halált okoz. A klorofillt is elpusztítja, emiatt a nagyvárosok levegőjében lévő gázok savas esők formájában nagy károkat okoznak. Borászatban a hordók fertőtlenítésére használják Formaldehid Színtelen, szúrós szagú, fojtó, könnyezésre ingerlő gáz %-os oldata a formalin. A formaldehid sok anyaggal reagál, a fehérjéket kicsapja (vízben oldhatatlanná teszi). Mérgező! Plazmaméreg, kötőhártya gyulladást, náthát, hörghurutot okoz. Hosszabb ideig tartó hatás esetén máj- és tüdőgyulladás, valamint a nyálkahártyák súlyos elváltozásai jönnek létre. A bőrön is súlyos elváltozásokat okoz. Igen erélyes fertőtlenítőszer, a mikroorganizmusokat már nagy hígításban is megöli. (A füst fertőtlenítő, tartósító hatása is ennek a vegyületnek tulajdonítható, mivel sok anyag tökéletlen égésekor kis mennyiségben formaldehid keletkezik.) Egészítsd ki a mondatot! Feladatok Fertőzés Fertőtlenítés Írd a meghatározások mellé a megfelelő betűjelet! Eszközfertőtlenítők: Bőrfertőtlenítők Helyiségfertőtlenítők a. NaOCl b. Lysol 79

80 c. C 2 H 5 OH d. Neomagnol e. Cetil-piridium-bromid f. Klórmész Húzd alá az oxidáló hatású fertőtlenítőket! Neomagnol, Krezol, Flóraszept, Arugeen spray, Unipon, Ritosept, Lysoform, NaOCl, Viruszept, Jódtinktúra A fent felsorolt fertőtlenítőszerekből válassz ki egy redukáló hatásút, és írd le alkalmazási területét! 80

81 Fodrászipari eszközök anyagai Anyagismeret Már a fertőtlenítőszerek tanulmányozásakor láttuk, hogy a fodrász szakmában igen sokféle eszközt használ a szakember. Az eszközök meglehetősen sokféle anyagból készülnek. A szerszámok szakszerű használatához, karbantartásához, tisztításához elengedhetetlen az alapanyagaik ismerete. Az éles szerszámok, borotvák, ollók, nyesők stb., valamint a hajsütővasak fémekből, főleg jó minőségű acélból készülnek, ezért elsőként a fémekkel foglalkozunk. A FÉMEK ÁLTALÁNOS JELLEMZÉSE Az ötvözés fontos technológiai eljárás a fémek tulajdon ságainak megváltoztatására. Az ötvözetek legalább két alkotó részből állnak: alapfémből, amely az ötvözet fő tömegét képe zi; és adalékból, amely a többi alkotórészből tevődik össze. (Homogénnek tekinthető az ötvözet, ha minden helyen azonos az összetétele. Heterogén ötvözetről akkor beszélünk, ha az al kotók legalább két eltérő összetételű fázist alkotnak.) Az ötvözeteknek általában nagyobb a keménysége, mint az alko tó fémeké. Nincs határozott olvadáspontjuk, de kisebb hőmér sékleten olvadnak, mint az alkotók. A fémek szerkezetének ismerete elengedhetetlen a tulajdon ságaik megértéséhez. A fématomok legkülső elektronhéján kevés elektron van (l, 2, ritkán 3 vagy 4). Ezeket könnyen leadják, könnyen válnak pozitiv ionná, mert kicsi az elektronegativi-tásuk és az ionizációs energiájuk. (Az ionizációs energia az az energia, amely a semleges atom legkülső elektronhéjáról az első elektron leszakitásához szfkséges.) 62 Szilárd halmazállapotnak, bár ismerünk cseppfolyós fémet is (higany), jó hő- és elektromos vezetők, mert a rácsban a szabad (delokalizált) elektronok könnyen elmozdulnak. Mechanikai szempontból rugalmasak, alakíthatók, jól megmunkálhatok, mert a rácssíkok könnyen elcsúsznak egymáson. Az olvadáspont és a forráspont, valamint a keménység nagy eltéréseket mutat a fémek csoportján belül. Ezek a tulajdonságok a fémes kötés erősségétől függenek. Minél nagyobb a fémes kötés erőssége, annál keményebb a fém, annál magasabb az olvadás- és forráspontja. (A legalacsonyabb forráspontja az alkálifémeknek van. Ezekben az ionok mérete viszonylag nagy, nem szoros 81

82 illeszkedésű rácsot képeznek, gyengébb a rácsösszetartó erő. Ebből következik az is, hogy lágyak, késsel vághatok.) A fémek sűrűsége is tág határok között mozog. A sűrűség szerint a fémek lehetnek: - könnyűfémek (sűrűség < 5OOO kg/m 3 ); - nehézfémek (sűrűség > 50OO kg/m 3 ). Oldószerük nincs, a fémek csak egymás olvadékaiban oldódnak. A periódusos rendszerben a fémek az I., II. főcsoportban, a III., IV. főcsoportban nemfémekkel és félfémekkel együtt, és minden mellékcsoportban helyezkednek el. Az elemek nagy része fém (a 109 ismert elem közül kb. 83 db fém). A fémek többsége ezüstfehér vagy szürke színű, kivéve az un. színesfémeket (pl. réz, arany). Fémfényűek, mert a szabadon mozgó elektronok fényelnyelő tulajdonságúak. Fizikai tulajdonságaik: - jellemző szín és fémes fény - közönséges körülmények között szilárd halmazállapot, kivéve a higany - jó hő- és elektromosság-vezető képesség - jó megmunkálhatóság alakíthatósággal, (vékony lemezzé hengerelhető, kalapálható, fóliává húzható, dróttá nyújtható) - sűrűségük szerint lehetnek könnyű" fémek és nehéz" fémek könnyűfém < 5kg/dm3 > nehézfém Oka a fémek szerkezete és afémes kötés. A fémek szerkezete A fématomok legkülső elektronhéján kevés elektron van. Ezeket könnyen leadják, könnyen válnak -+-ionná. Kicsi az elektron-negativitásuk és az ionizációs energiájuk. 82

83 Kristályszerkezeteűek: - lapon középpontos rács - hatszögletes rács - térben középpontos rács Az eltérő kristályszerkezet a magyarázata a különböző tulajdonságoknak (olvadás, forráspont, keménység). Kémiai tulajdonságaik: - kis elektronvonzó képesség - kevés vegyértékelektron, elektron leadásával pozitív ionokat képzenek. fém e - fémion + + e - A fémek kémiai viselkedését az elektronegativitás meghatározza: A fémek reakciója az oxigénnel Fém + O2 fémoxid 4Fe + 3O2 2Fe2O3 2Cu + O2 = 2CuO Reakcióképesség nő K, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Fe, H, Cu, Hg, Ag 83

84 2Ca + O2 = 2CaO Anyagismeret Reakciójuk vízzel Fém + H 2 O = bázis + H 2 ( H-nál nagyobb reakcióképességű fém) 2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2 2e- nátrium-hidroxid részletezve: 2Na 2Na + + 2e - 2H2O + 2e - 2OH - + H2 oxidáció redukció Redukciójuk savakkal: Fém + HCl = só + H2 (H-nál nagyobb reakcióképességű) Haloidsav: minden olyan sav, amely H-ből és halogén elemből áll. Oxisav: minden olyan sav, amelyben a savmaradék oxigént tartalmaz Reakciójuk más fémionokkal: A fém + B fémion+ A fémion + + B fém Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu A színvas elektronleadással oxidálódott, a rézion elektronfelvétellel színfémmé redukálódott. Minden fém a reakcióképességi sorban az utána állót képes oldatából színfémmé redukálni. 84

85 A VAS (Fe) Anyagismeret A periódusos rendszer VIII.B oszlopában helyezkedik el. Külső elektronhéján két elektron van, de a vegyértékhéj alatti elektronhéj sem telített, ezért kétféle iont képez: Fe Fe2+ + 2e- Fe2+ Fe3+ +e- A vas (II) vegyületek zöld színűek, a vas (III) vegyületek vörösbarnák. A vas magas olvadáspontú, nagy sűrűségű fém. A levegő oxigénje és nedvesség hatására rozsdásodik (korrózió, oxidáció). A vascsoport tagjai jól mágnesezhetők és a mágneses tér megszűnése után is megtartják mágnességüket. Ezt a jelenséget nevezzük ferromágnességnek. Közepesen vezeti a hőt és elektromosságot. A vas híg savakban hidrogéngáz fejlődése közben oldódik, azonban az oxidáló savak, a tömény HNO3 és kénsav H2SO4 a vasat nem oldják, mert felületén összefüggő védő oxidréteg alakul ki, azaz passzívált vasat kapunk. A vas magas hőmérsékleten reakcióba lép az oxigénnel, a kénnel és halogénekkel. 4 Fe + 3O2 = 2Fe2O3 Fe + S = FeS Csak híg savakban oldódik. Fémek előállítása: Elemi állapotban a természetben csak a nemesfémek (Au, Ag, Pt, Hg) fordulnak elő. A többi fém vegyületei formájában található. Azokat az ásványokat, amelyek fémvegyületeket tartalmaznak és belőlük a fém gazdaságosan kinyerhető, érceknek nevezzük. Az ércekben a fémek általában a vegyületek formájában találhatók. A fém előállítása a fémkohászat feladata. A fémek kinyerése az ércekből redukcióval történik. fémoxid > fém redukció Szükséges:- redukálószer (elektronforrás) -energiabefektetés (hő, elektromos energia) A fémkohászatfeladata: 85

86 vasércből» nyersvas előállítása bauxitból > timföld > Al előállítása Anyagismeret A fémek korróziója: A fémek felületén a környezet hatására lejátszódó kémiai átalakulást korróziónak nevezzük. Ez a folyamat akkor következik be, ha a fém elektronokat adhat le. Feltétele: - van elektronátvevő anyag - levegőben lévő O 2, SO 2, C1 2 - ionok pl.: H3O + - egy másik fém. A kémiai átalakulás következtében megváltozik a fém felülete, de a fémtárgy belsejében is átalakulás történhet. A fémtárgy kilyukad, töredezik, elporlad. A korrózió igen jelentős károkat okoz, ezért a korrózió elleni védekezés fontos feladat. A korrózió elleni védekezés módszerei: Védőbevonat alkalmazása: - festés - védő oxidréteg kialakítása: eloxálás - műanyag bevonat (teflon) - bevonat más fémekkel Az acélgyártás javítja a fém tulajdonságait. Az acélgyártás több módja ismert: - LD eljárás, - Siemens-Martin eljárás (az ócskavas felhasználásával) - elektroacélgyártás (ívfény segítségével) FONTOS! Az acélgyártás során a nyersvasból a szilíciumot, foszfort, ként eltávolítják, széntartalmát 7,5 % alá csökkentik. Az acél tulajdonságát befolyásoló tényezők: - Nikkel (Ni) a szívósságot, - Króm (Cr) a keménységet, - Króm+Nikkel (Cr+Ni) keménységet + szívósságot, savállósságot, - Mangán (Mn) rugalmasságot, - Wolfram (W) savállósságot. 86

87 Az acélok mechanikai tulajdonságait jól lehet irányítani hőkezelési eljárásokkal. A magas hőmérsékletre hevített és hirtelen le-hűtött acél az edzett acél - kemény, de rideg és törékeny. Ha az ilyen acélt utólag néhány száz fokra melegítik, és lassan hűtik le, azaz megeresztik - rugalmassá és szívóssá válik. A hőkezelés során változik a kristályszerkezet, és ez okozza az ötvözet mechanikai tulajdonságainak átalakulását. A fodrásziparban az ollók tulajdonságait a fémötvözet tulajdonságai határozzák meg - rozsdamentességre törekvés az éltartósságot csökkenti. A vas króm, nikkel ötvözete vegyszerellenálló. Az ollók márkáját elsősorban az acél határozza meg. Erre a célra szerszámacélt használunk. A borotvapengék rugalmas, eltartó acéllemezek, amelyekben az acél minőségének és az ötvöző elemeknek egyaránt jelentőségük van. JÓ, HA TUDOD A felnőtt ember szervezetében 3 g vas van. A pótlására napi 0,1 g szükséges, amelyet a táplálékból fedezünk. A vörösvértestekben lévő hemoglobin Fe2+ -t tartalmaz, amely képes a tüdőben az oxigén megkötésére és a kötött oxigén leadására. A vörösvértestek lebomlásával a vas a májban raktározódik, míg a szervezet felhasználja vagy kiüríti. AZ ALUMÍNIUM (Al) A harmadik leggyakoribb elem a Földön. Fizikai tulajdonságai: Az alumínium ezüstfehér színű, jó hő- és elektromos vezetőképességű, jól nyújtható, hengerelhető könnyűfém. Olvadáspontja viszonylag alacsony (660 C), de olvadása és fajhője igen nagy. Nehezen olvasztható meg. Kémiai tulajdonságai: Szobahőmérsékleten nem reakcióképes. Felületét tömör oxidréteg vonja be, ezért a vizet nem bontja. Ha megbontjuk az alumínium felületén keletkezett védő oxidréteget, a levegő oxigénjével hevesen reagál, oxidálódik. Nagy hőmérsékleten melegítve vakító lánggal ég. Az oxigént sok vegyületből képes elvonni, tehát erős redukálószer. 87

88 A természetben sokféle alumínium vegyület fordul elő. A fém nem nyerhető ki gazdaságosan belőlük. Az alumínium érce a bauxit, amelyből timföldet készítenek. Elektromos árammal redukálják, így nyerik az alumíniumot. Az alumínium jól megmunkálható dróttá húzható, lemezekké és fóliává hengerelhető. Kitűnő áramvezető. Alumínium és oxigén egyesülése erősen exoterm folyamat. 4 Al + 3O2 = 2A12O3 vakító lánggal ég. A MŰANYAGOK A XX. században a dráguló és fogyó természetes anyagok, a fogyasztás nagymértékű növekedése szükségessé tette új, sokféle célra használható anyagok létrehozását. Mivel ezeket az anyagokat a vegyipar mesterségesen állítja elő, ezért a nevük közös néven műanyag". Közös tulajdonságuk, hogy polimerek (óriásmolekulák). Műanyagok: olyan óriásmolekulájú szerves anyagok, amelyeket kis molekulák összekapcsolásával állítanak elő. Csoportosításuk: 1. természetes alapú műanyagok Természetes alapú műanyagok A természetben található makromolekulák átalakításával állíthatók elő - kaucsukból: vulkanizálással gumi keletkezik-( vulkanizálás: a kaucsukot kénporral és korommal keverve összeolvasztjuk) - cellulózból - celluloidot állítanak elő (filmek anyaga) - fehérjéből - tejfehérjéből műszarut. Műszaru kedvelt anyaga volt a fésűknek, a természetes szaru pótlására alkalmazták. 2.Mesterséges alapú műanyagok Azokat a műanyagokat, melyek óriás-molekulák monomerjei, mesterségesen előállított műanyagoknak nevezzük. Előállíthatok: - kondenzációval (víz kilépése közben), - polimerizációval (víz kilépése nélkül), - poliaddícióval. 88

89 Azokat a műanyagokat, amelyek hő hatására képlékennyé, alakíthatóvá válnak, lehűlés hatására pedig ismét megszilárdulnak, hőre lágyuló műanyagoknak nevezzük. A térháló polimereket elsőrendű kötések össze, amelyek melegítés hatására merevebbé, keményebbé válnak. Ezeket keményedő műanyagoknak nevezzük. Megmunkálásuk csak mechanikai módszerekkel, lehetséges. A csomagoló fóliák, palackok, zacskók,. tálak hőre lágyuló polietilénből készülnek. Polipropilén, polisztirol is alkalmas erre a célra. A teflon poli(tetrafluór-etilén) PTFE nagymértékben hőálló, jó vegyszerálló. Konyhai edények belső felszínének bevonására használják. Az ollók felszínét is teflon bevonattal látják el. A bevonat éltartóvá teszi az ollót, és elősegíti a hajszál tapadását az élre, ezáltal pontosabb vágást eredményez. Feladatok Négyféle asszociáció, írd be a megfelelő betűt az állításokhoz! A. vas B. aluminium C. Mindkettő D. Egyik sem érce a bauxit mágnesezhető jól vezeti a hőt földfém 89

90 vegyértéke I-II kevésbé reakcióképes eddzik ötvözhető neomagnollal fertőtleníthető Párosítsd az összetartozó kijelentéseket! 1. bauxit a. acél 2. makromolekuláris b. műanyag 3. ötvözet c. teflon 4. nem tapadó felület bevonás d. erős lúgok oldják 5. szőr e. érc 1-, 2-, 3-, 4-, 5-90

91 Emulziók, emulgeátorok jellemzése és csoportosítása EMULZIÓK Az emulzió a durva diszperz rendszerek csoportjába tartozik. Ha két egymással nem elegyedő folyadékot diszpergálunk, emulziót kapunk. Az egyik folyadékot a másik folyadékban diszpergáljuk (szétoszlatjuk). A folyadékokban a molekulák között vonzóerő működik. A folyadék belsejében a vonzóerők kiegyenlítődnek, a folyadék felületén pedig a vonzóerő eredője a folyadék belseje felé mutat. Minél kisebb a folyadék felülete, annál kisebb az eredő erő. A kisebb energia-befektetés érdekében a rendszer a legkisebb felület kialakítására törekszik. Ezt az erőt nevezzük felületi feszültségnek. Két folyadék molekulái között fellépő felületi feszültséget határfelületi feszültségnek nevezzük A határfelületi feszültség mértéke attól függ, hogy a különböző folyadékok molekulái milyen mértékben vonzzák egymást. Minél nagyobb a két folyadék közötti határfelületi feszültség, annál kevésbé oldódnak egymásban. Minél nagyobb a határfelületi feszültség, annál kevésbé állandó az emulzió. A fodrásziparban emulziókat használunk! 91