Bemutatkoznak az Út a tudáshoz tankönyvsorozat kötetei

Átírás

1 Bemutatkoznak az Út a tudáshoz tankönyvsorozat kötetei és a digitális tananyagok A kötet minden középiskolásnak készül, azoknak is, akik a kémia iránt kevésbé érdeklődnek. Elsősorban a NAT-nak és a hozzá kapcsolódó kerettanterveknek, valamint a középszintű érettségi követelményrendszernek felel meg, de tanári kiegészítéssel megalapozza az emelt szintű érettségi vizsgára való felkészülést. zínes ábráival, gazdag illusztrációival, élvezetes, ugyanakkor szakmailag igényes nyelvezetével segít a kémiatanároknak e fontos tudomány megkedveltetésében. A tankönyvhöz készülő DVD-n a tanári kézikönyv hagyományos elemei (tanmenetek, mérési gyakorlatok, témazáró feladatlapok, valamint a tankönyvi feladatok részletes megoldásai) mellett megtalálható a tankönyv digitális táblán kivetíthető, nagyítható, szerkeszthető változata, valamint számtalan videó, animáció és ábra, amelyekhez interaktív feladatok is tartoznak. 1

2 2 A tanulók mindennapi tapasztalatait egy család hétköznapi beszélgetéseibe ágyazva idézi fel, amelyben a témához tartozó, természetesen adódó kérdé- seket, és első közelítésben a válaszokat is a család tagjai fogalmazzák meg Egy-egy porszemben kémiai részecskék milliárdjai vannak Nézzétek! Az ablakon beszűrődő napsugár útjában mennyi apró részecske mozog! Lehet, hogy ezek az atomok? (1.1. ábra) Nem, nem! Ezek csak nagyon piciny porszemek, amelyek szórják a rájuk eső fényt, ezért látod őket. Egy-egy ilyen kis porszemben kémiai részecskék milliárdjai vannak. Kémiai részecskék?! Elemi részecskékről már hallottam, de kémiai részecskékről még nem. Valaki magyarázza el nekem, hogy mi a különbség közöttük! A tudománytörténeti érdekességeket a nagypapa idézi fel Arisztotelész (Kr. e ) szerint az anyag folytonosan tölti ki a teret, és négy őselemből épül fel A részecskemodell elméleti alapjait a görög filozófusok elképzelései teremtették meg az ókorban. Legjelentősebb képviselőjük, Démokritosz (Kr. e ) szerint az anyagokat oszthatatlan részecskék, atomok építik fel, melyek üres térben mozognak (1.2. ábra). A különböző anyagok atomjai méretükben és alakjukban is különbözőek. Ezzel szemben számos hétköznapi tapasztalat az alapja annak az ókorban és a középkorban elterjedt másik modellnek, amely szerint az anyag folytonos. Hiszen ki hinné, hogy a folyadékok és a szilárd anyagok is apró, szemmel nem látható részecskékből épülnek fel. Az anyag folytonosságán alapuló elmélet atyja Arisztotelész (Kr. e ) görög filozófus volt. (1.3. ábra) zerinte egyfajta ősanyag van, amelyből bizonyos Pontos, elméletben és gyakorlatban egyaránt használható fogalmakat alkot. Ezek közül a részecskemodell bizonyult helytállónak. A részecskemodell szerint az anyag apró, szemmel nem látható részecskékből épül fel. Az anyag tulajdonságait ezeknek a részecskéknek a tulajdonságai, valamint a részecskék közötti kölcsönhatások együttesen határozzák meg. A különböző modellek azonban eltérnek abban, hogy milyen részecskéket tekintenek az anyag építőegységeinek. Az atomfizikusok szerint minden anyag elemi részecskékből: k A könyvben előforduló emelt szintű tananyag ot kék színű háttérrel külön- bözteti meg. mozgásban vannak, mozgás közben egymással és az edény falával ütköznek Ne csak nézd! Két, azonos hőmérsékletű, nyomású és térfogatú gáztartály egyikében 60,0 g hélium gáz van. Hány gramm argongázt tartalmaz a másik tartály? mol A gázok térfogata, hőmérséklete, nyomása és anyagmenynyisége közötti kapcsolatot az általános gáztörvénnyel írhatjuk le: p V n R T, T ahol p a gáz nyomása Pa-ban, V a térfogata m 3 -ben, n az anyagmennyisége mol-ban, T a hőmérséklete K-ben, R pedig az ún. J egyetemes (vagy moláris) gázállandó értéke: 8, 314. Az ál- mol K talános gáztörvény segítségével a gázok moláris térfogatát tetszőleges hőmérsékletre és nyomásra kiszámolhatjuk.

3 A leckék végén szerepel: lényegkiemelő összefoglalás; Az elektrolízis gyakorlati alkalmazásai Anyagok előállítása (pl. alumíniumgyártás, NaOH-gyártás) Felületbevonás (galvanizálás) Energiatárolás az elektromos energia átalakítása kémiai energiává Kidolgozott feladat címszó alatt a leggyakrabban előforduló számolási feladattípusok megoldását lépésről lépésre bemutató levezetés, amely so- rán gyakran többféle megoldási módszer is nyomon követhető; 1. Hogyan készítsünk 250,0 cm 3 0,100 mol koncentrációjú nátrium-klorid-oldatot? 3 dm Megoldás: a) kiszámoljuk a 250,0 cm 3 oldat készítéséhez szükséges nátrium-klorid anyagmennyiségét. n(nacl) c V 0,100 mol 3 0,2500 dm 0,02500 mol; majd old 3 dm b) tömegét: m(nacl) n(nacl) M (NaCl) 0,02500 mol58,5 g 1,462 g mol c) analitikai mérlegen kimérünk 1,462 g nátrium-kloridot; d) beleszórjuk egy 250 cm 3 -es mérőlombikba, és e) kevergetés közben annyi vizet adunk hozzá, hogy a folyadék szintje a lombik nyakán lévő jelig érjen ( jelig töltjük ). Az így kapott oldat koncentrációja 0,100 mol dm. 3 Válaszolj! Kutass! Mérj! Alkoss! címszó alatt felhívás önálló vagy cso- portos tevékenységre; 1. Mi az elemi egység a következő esetekben: 2 mol NaCl; 4 mol ammónia; 3 mol proton; 1 mol vas; 3 mol oxidion; 5 mol hélium; 4 mol szőlőcukor; 2 mol elektron? Oldd meg! címszó alatt fokozatosan nehezedő számolási feladatokból álló 9,00 feladatsor. g víz; 34,0 g ammónia; 10,0 g hidrogéngáz; 254 g ód! 10. Hány gramm vízben van ugyanannyi molekula, mint a) 10,0 g metánban; b) 2,00 g hidrogéngázban; c) 127 g jódban? g k - 5. ábrák), valamint az lvadt sóban). Az ionos, de olvadékukban áram t dig azt hittem, hogy ionok semlegesízoltam A fényképek, grafikák, szakábrák azt a célt szolgálják, hogy érzékletesen, olykor humorosan felidézzenek már megtapasztalt dolgokat; Rendben, akkor vegyünk egy hasonlatot! Képzeld el, ogy egy karóhoz (ez a központi atom) lovakat kötöttek ki ba próbálsséggel. A húzás iránya a ssége a polaritásvektor nagysága. irán ba ák egymást, akkor a molekula apoláris. Ameny Ez a gyerek nem volt elég ügyes A törött végtagokat is az k nem ionok együttese mást, merevíti. azaz a A molekula gipsz dipólusos A kalózhajó (7.13. az ábra). átdobott Bon csáklyával köti magához áldozatát o- ugyanis kalciumionokból (Ca 2+ ) és szulfátionokból (O 2 4 ) áll Megmozdul a karó? 3

4 segítsék a kísérletek, mérések elvégzését, kiértékelését, továbbgondolását, a fo- galom- és törvényalkotást, valamint a különböző típusú feladatok megoldását z záz zal lék ko os ion no os jelleg e N 2 AlP HCl CaO HFNaBr MgO Ne csak nézd! Vajon ionos vagy kovalens kötés van a GeCl 4 -ban? Az elektronegativitások ismeretében eldöntheted. 0 1,01 1,2 2,0 3,,0 Elektronegativitások it k különbsége EN A kötés ionos jellege a kötés elektronegativitás-különbségtől függ. I. fejezet Kémiai részecskék II. fejezet Anyagi halmazok III. fejezet Kémiai reakciók IV. fejezet Energiatárolás kémiai úton 01_A_kemiai_reszecskek_11.indd _Anyagi_halmazok_07.indd :02: 03_Kemiai_reakciok_09.indd : 04_Energiatarolas_11.indd :23: A részecskemodell Elsőrendűkémiai kötése k Másodrendűkémiai kötése k Az anyagmennyiség A kémiai változások általános jellemzése A kémiai reakciók sebessége A kémiai energia A reakcióhő A reakcióhőszámítás a Az atom Az atommag átalakulásai A gáz és a folyadék (cseppfolyós) halmazállapot A kémiai egyensúly A kémiai reakciók sokfélesége Az elektromos áram kémiai hatása Az örökmozgó elektron Az atomok periódusos rendszere A molekula A molekulák alakja A szilárd halmazállapot Halmazállapot-változások Kémiailag tiszta anyagok Oldatok ók, savak, bázisok Elektródfolyamatok vizes oldatokban (Emelt szintűtananyag ) Az elektrolízis gyakorlati alkalmazásai Galvánelemek A redukáló- és oxidálóképesség mértéke: az elektródpotenciál Az ion Oldatok összetétele Diszperz rendszerek A sav-bázis reakció mint protonátmenet A redoxireakciók értelmezésének három modellje Mire jó az oxidációs szám? Gyakorlatilag fontos galvánelemek Fémek korróziója 4

5 -INTALECKE Kémiai részecskék 5ÎCC NJOU BUPNPL FHZÔUUFTF " NPMFLVMB Vegyület, mégsem molekula Bár az atomoknak alapvető szerepük van a különböző anyagok felépítésében, földi körülmények között csak nagyon kevés olyan yan anyag található, álható, amely különálló atomokból áll. Anyagaink többsége két vagy Gyakori több öbb atomot tartalmazó, elektromosan semleges kémiai részecskékből, molekulákból k épül fel. Na Cl tévedés Én úgy tudom, hogy a vegyületeket felépítő kémiai részecskéket nevezzük molekulának A konyhasó (NaCl) is vegyület, mégsem molekulákból épül fel O P O P Molekula, mégsem vegyület Vegyületmolekulák P P 6.2. Nem csak a ve vegyületek épülhetnek etnek fel molekulákból molekulákból, számos elem l m iis molekulákból áll. Az oxigén O2-molekulákat, a foszfor P4-molekulákat, a kén 8-molekulákat tartalmaz. Ezek a molekulák az elemm elemmolekulák mm Ez bizony súlyos tévedés! ajnos hozzád hasonlóan sokan azt hiszik, hogy a vegyületeket csak molekulák, az elemeket pedig csak atomok alkothatják. Ez nem így van. Nem minden vegyület tartalmaz molekulákat. Például a konyhasó is vegyület, még sincs benne molekula, hanem nátriumionok és kloridionok építik fel (6.1. ábra). Másrészt számos olyan elemet ismerünk elsősorban a nemfémes elemek között, amelyek molekulákból állnak (6.2. ábra). Ilyenek a hidrogén, a nitrogén, én, a foszfor, az oxigén, a kén, a fluor, a klór, a bróm és a jód. " NPMFLVM¹L ÎTT[FUÁUFMF A molekulákat képlettel jelöljük. ük. A molekulák képletében a molekulaképletben feltüntetjük a molekulát alkotó atomok vegyjelét gyjelét és jobb alsó indexben az atomok számát. (Az 1-es indexszámot nem szoktuk kiírni.) A H2O4 molekulaképlet tehát azt jelenti, hogy a kénsavmolekulában 2 hidrogénatom, 1 kénatom és 4 oxigénatom kapcsolódik össze egy kémiai részecskévé. Egy anyag molekulájának összetétele állandó. A molekula összetételének megváltozása az anyag megváltozásával (új anyag keletkezésével) jár. Összetétele alapján a molekulákat két csoportra oszthatjuk. Az elemmolekulák k csak azonos atomokból épülnek fel. Ilyen pl. a hidrogénmolekula (H2), az oxigénmolekula (O2) és az ózonmolekula (O3), a kénmolekula (8) stb. (6.2. ábra). A vegyületmolekulák ületmolekulák k két- vagy többféle különböző rendszámú endszámú atomból állnak. Ilyen pl. a szőlőcukor-molekula (C6H12O6), a vízmolekula (H2O),, a metánmolekula (CH4) stb. (6.3. ábra). " NPMFLVM¹L T[FLF[FUF 6.3. A vizet (H2O), a szén-dioxidot (CO2) és az aszpirint (C9H8O4) is molekulák építik fel. Ezeket nevezzük vegyületmolekuláknak A tévedés feloldása A fontosabb fogalmak vastag betűvel vannak kiemelve Miért képeznek eznek az atomok molekulákat? Miért nem maradnak különálló atomok? k? 34 5

6 Kémiai részecskék Rendszerező, elemző ábrák a) b) 6.6. a) A szigma-molekulapályák ten gelyszimmetrikusak; b) a pi-mo- le kulapályák sík szim met ri ku sak Az atomok A képekhez közvetlenül kapcsolódnak kérdések, feladatok és a molekula elektronszerkezeti képletének jelölése H H H H H H Cl Cl C l Cl Cl Cl N N N N N N H Cl H Cl H Cl 6.7. Néhány atom és a belőlük képződő molekula elektronszerkezeti képletének jelölése Ne csak nézd! Csináld is! A víz dipólusmolekulákból áll, ezért a vízsugár elektromos térben eltérül. A benzin apoláris molekulákból áll, ezért a benzinsugár elektromos térben nem térül el. a) b) 6.8. Eltérítés atom párosítatlan elektronjaival kötő elektronpárokat képeznek, így lesz mindkét atomtörzs körül négy elektronpár. Ezek az elektronpárok mindkét nitrogénatom atomtörzsének erőterében mozognak. Az egyik közülük a két atomtörzset összekötő egyenes mentén helyezkedik el. Erre a kötő elektronpárra hat legerősebben a két atomtörzs pozitív töltése. (A nitrogénatom atomtörzse ötszörös pozitív töltésű!) Ez lesz a szigma-elektronpár. A szigma-molekulapálya tehát tengelyszimmetrikus. A másik két kötő elektronpár már nem tud ilyen közel kerülni a két atomtörzshöz, ezért azokra kisebb vonzó hatást gyakorolnak az atomtörzsek. Ezek lesznek a pi-elektronpárok. A pi-molekulapályák síkszimmetrikusak (6.6. ábra). Ha a két atomtörzs a kötő elektronpárokat azonos mértékben vonzza, akkor a kötést apolárisnak nevezzük. Amennyiben a kapcsolódó atomok elektronvonzása különböző mértékű, a kötő elektronpárok vagy az egyik, vagy a másik atomtörzs felé tolódnak el. Így jön létre a poláris kötés. A továbbiakban néhány kétatomos molekula esetén láthatjuk az egyedi atomok vegyértékelektronjainak átalakulását kötő és nemkötő elektronpárokká. A molekula elektronszerkezeti képletét a kötő és nemkötő elektronpárok, valamint a molekulát létrehozó atomtörzsek feltüntetésével szoktuk megadni. Az elektronszerkezeti képletben a Otthon is elvégezhető, ábra). egyszerű vegyjel az atomtörzset jelenti. A kötő és nemkötő elektronpárokat tokkal vagy megfelelő helyzetű vonalakkal jelöljük (6.7. pon- kísérlet Tegnap este azzal szórakoztam a konyhában, hogy a csapot finoman kinyitva vékony sugárban folyattam a víz- vizet. A vízsugárhoz pedig megdörzsölt műanyagvonalzóval közelítettem. A vízsugár a vonalzó felé elhajlott (6.8.a) ábra). Hogyan lehetséges ez, ha a víz molekulákból áll, és a molekulák elektromosan semlegesek? A molekuláknak valóban nincs elektromos töltésük. De számos molekulában az elektronok és az atommagok által képviselt töltések eloszlása nem egyenletes, ezért a molekulának lesz egy elektronban gazdagabb és egy elektronban szegényebb része. Az elektronban gazdagabb rész negatívabb töltésű lesz, mint az elektronban szegényebb rész. Az ilyen molekulát nevezzük dipólus (kétpólusú) molekulának. A dipólusmolekulák a negatív töltésű (megdörzsölt) műanyagvonalzóhoz pozitívabb részükkel fordulnak. Köztük és a vonalzó között elektromos vonzás lép fel, és ezáltal a vízsugár eltérül. Ismételd meg a kísérletet vékony sugárban öntött benzinnel is (6.8. b) ábra)! Nagyon vigyázz, mert a benzin gyúlékony folyadék, gőzei mérgezőek ek és nyílt láng közelében robbannak. 36 Ügyelni kell a biztonságra is! 6

7 Fogalmak pontos meghatározása Mivel az eltérő töltésű atomtörzsek különböző mértékben vonzzák a molekulában lévő elektronokat, ezért az elektroneloszlás nem lesz egyenletes a molekulában. Ezt úgy is mondhatjuk, hogy az ilyen molekulában a pozitív és a negatív töltések súlypontja nem esik egybe. Ezeket a molekulákat nevezzük kétpólusú vagy dipólusmolekuláknak. k Ilyenek például a vízmolekulák (6.9. ábra), az ammóniamolekulák és a kétatomos vegyületmolekulák többsége (pl. HCl). Azokat a molekulákat, amelyekben a töltéseloszlás egyenletes a pozitív és a negatív töltések súlypontja egybeesik, apoláris molekuláknak k nevezzük. Apolárisak az elemmolekulák, valamint számos vegyületmolekula is, például a szén-dioxid, a metán, valamint a benzint alkotó szénhidrogének molekulái. Növekvő elektronsűrűség Csökkenő elektronsűrűség 6.9. A számítógépes modellen jól látható, hogy a vízmolekulában a töltéseloszlás nem egyenletes. Az oxigénatom körül nagyobb, a hidrogénatomok körül kisebb az elektronsűrűség. A molekula kétpólusú, azaz dipólusmolekula. A vízmolekula továbbra is semleges, hiszen benne a protonok száma megegyezik az elektronok számával A molekula: meghatározott számú atomból felépül, elektromosan semleges kémiai részecske; összetétel szerint lehet: elemmolekula vagy vegyületmolekula; polaritás (töltéseloszlás) szerint lehet: apoláris, valamint poláris vagy dipólus; kémiai jele a molekulaképlet; elektronszerkezete: köt elektronpárok: szigma és pi kovalens kötés (poláris, apoláris) nemköt elektronpárok. Vázlatos összefoglalás 1. Rajzold le a következő molekulák elektronszerkezeti képletét: HF, H 2 O, NH 3, CH 4! 2. Rajzold le a következő molekulák elektronszerkezeti képletét: CO 2, H 2 CO 3, CH 2 O! A kötő elektronpárok kialakításánál vedd figyelembe, hogy a 2. periódusban található atomok a molekulaképzés során nemesgázszerkezetre tesznek szert, azaz atomtörzsük négy kötő és nemkötő elektronpárra gyakorol vonzást! 3. Csoportosítsd a következő kétatomos molekulákat: H 2, HCl, O 2, NO, Cl 2, N 2, F 2, HBr, BrCl a) összetétel szerint; b) polaritás szerint! 4. Hány elektron és hány proton található a következő molekulákban: CO 2, HCl, H 2 O, N 2, H 2 O 4, C 6 H 12 O 6? Fokozatosan nehezedő feladatok 37 7

8 9 MX-275 Út a tudáshoz: Kémia 9. osztály 1380 Ft Már megjelent, rendelhetô. MX-339 Kémia 9. osztály Digitális kiegészítõ tananyagok és tanári kézikönyv DVD-n ingyenes* Megjelenés: május MX-276 Út a tudáshoz: Kémia 10. osztály 1480 Ft Megjelenés: augusztus MX-340 Kémia 10. osztály Digitális kiegészítõ tananyagok és tanári kézikönyv DVD-n ingyenes* Megjelenés: december * Osztálynyi rendelés esetén a DVD-t ingyen biztosítjuk. 10 IGÉNYLÕLAP INGYENE KIPRÓBÁLÁHOZ (Az oldal fénymásolható!) Megrendelõ személy neve és címe:... Iskola:... Postázási név és cím:... Dátum és aláírás:... Kérjük, jelölje meg, ha a Kémia 9. tankönyvet megrendeli kipróbálásra: Kémia 9. osztály A könyvek kézhezvételét követôen az alábbi lehetôségek közül választhat: 1. Amennyiben csoportja részére legalább 20 db tankönyvet rendel, a kötetekhez tartozó bemutatópéldány(oka)t ingyenes pedagóguspéldányként bocsátjuk rendelkezésére. (A megrendelés összesítésekor, kérjük, küldje el a mellékelt iskolai megrendelôlapot, amelyet honlapunkról is letölthet.) 2. Ha nem kíván újabb példányokat rendelni, de meg szeretné tartani a könyv(ek)et, 20% kedvezménnyel megvásárolhatja, amennyiben ezt három héten belül jelzi kiadónknak. 3. Ha a fenti két megoldás egyikét sem választja, kérjük, a postaköltség vállalásával a kézhezvételtôl számított három héten belül postázza vissza címünkre a kiadvány(oka)t. A sorozat egyéb kiegészítôi és a tanulói példányok a mellékelt megrendelôlapon rendelhetôk meg zeged, Fürj u. 92/B Tel.: (62) Fax: (62) info@maxim.co.hu Web: