Bevezetés a kémiába. Általános kémia

Átírás

1 Bevezetés a kémiába Általános kémia

2 Fontos tudnivalók - nappali Tárgy neve: Kémia Neptun kód: SBANME2016 Előadó: Borzsák István C121 szerda iborzsak@ttk.nyme.hu Vizsgajegy/gyak.jegy a 2 ZH átlagából Zárthelyik: Nov. 7. és Dec. 12. Szintfelmérő a 2. előadáson tételsor is lesz Aláírás feltétele: Max. 3 hiányzás (orvosi igazolás csak krónikus betegségnél) 2 késés=1 hiányzás

3 Fontos tudnivalók - levelező Tárgy neve: Kémia Neptun kód: SBALME2016 Előadó: Borzsák István C121 szerda iborzsak@ttk.nyme.hu Vizsgajegy/gyak.jegy a 2 ZH átlagából Zárthelyik: Nov. 9. és Dec. 8. vagy 12. tételsor is lesz Aláírás feltétele: Max. 1 hiányzás (orvosi igazolás csak krónikus betegségnél) 2 késés=1 hiányzás

4 Fontos tudnivalók - nappali Tárgy neve: Bevezetés a kémiába Neptun kód: SBANKE1012 Előadó: Borzsák István C121 szerda iborzsak@ttk.nyme.hu Vizsgajegy/gyak.jegy a 2 ZH átlagából Zárthelyik: Nov. 7. és Dec. 12. Szintfelmérő a 2. előadáson tételsor is lesz Aláírás feltétele: Max. 3 hiányzás (orvosi igazolás csak krónikus betegségnél) 2 késés=1 hiányzás

5 Fontos tudnivalók - levelező Tárgy neve: Bevezetés a kémiába Neptun kód: SBALKE1012 Előadó: Borzsák István C121 szerda iborzsak@ttk.nyme.hu Vizsgajegy:írásbeli vizsga Időpont: Nov. 9., Dec. 8. vagy Dec. 12. Aláírás feltétele: Max. 0 hiányzás (orvosi igazolás csak krónikus betegségnél) 2 késés=1 hiányzás

6 Ajánlott irodalom Lázár I.: Általános és szervetlen kémia, Debrecen, 2003 Nyilasi J.: Általános kémia, Gondolat, Budapest, 1975 Nyilasi J.: Szervetlen kémia, Gondolat, Budapest, 1980 Bodor E.: Szervetlen kémia I., Tankönyvkiadó, Budapest, 1983 Csányi L. - Rauscher Á.: Általános kémia, JATEPress, Szeged, 1999 Veszprémi T.: Általános kémia, Akadémiai Kiadó, Budapest, 2008 Greenwood Earnshow: Az elemek kémiája, Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest, 1999

7 Megismerhető világ tudományos módszer reprodukálható kísérletek, mérések Világegyetem építőkövei anyagi testek (korpuszkulák)» nem fednek át, véges a sebességük, tömegük fizikai mezők (terek) hullámjelleg» átfedhetnek, fénysebességgel terjednek, tömeg 0

8 Hullámok Közegben terjed (pl. hang) Közeg nélkül is terjed, pl. elektromágneses (EM) hullámok Transzverzális (pl. fény) Longitudinális (pl. hang) Hullámhossz, frekvencia, terjedési sebesség E=hν c=λν

9 EM sugárzás fajtái (spektruma) Rádió (TV, mobil) mikro Infravörös (IR) Látható (VIS) Ultraibolya (UV) Röntgen Gamma Kozmikus

10

11

12 Ismert kölcsönhatások Gravitáció (tömegvonzás)» gyenge, de nagyon messze hat Elektromágneses kölcsönhatás» közepes erősségű, mikrovilágban és emberi léptékben kémiában ez a MEGHATÁROZÓ! Magerők (erős és gyenge kölcsönhatás)» nagyon erős, de nagyon rövidtávú

13 Az atom felépítése atommag + elektronburok elemi részek: proton, neutron, elektron méret- és tömegarányok 1: és 1840:1

14 Az atommag Rendszám Z Tömegszám A=Z+N Neutronszám N Izotópok (nyomjelzés Hevesy György) Atommagok stabilitása

15 Alfa bomlás Radioaktív bomlások n X -> n-4 Y + 4 He

16 Radioaktív bomlások Béta bomlás negatív n -> p + + e -

17 Radioaktív bomlások Béta bomlás pozitív p + -> n + e +

18 Radioaktív bomlások Béta bomlás elektronbefogás p + + e - -> n

19 Radioaktív sugárzások Alfa Béta Gamma

20 Radioaktív bomlás Bomlási sebesség Felezési idő izotópok életkora kormeghatározás Radiokarbon módszer 14 C izotóp felezési ideje 5568 év Sugárvédelem idő csökkentése, távolság növelése

21 Atommagok átalakítása Nukleonok kötési energiája Atommaghasadás és fúzió (magreakciók)

22 Atomok elektronszerkezete Elektron különleges viselkedése Hullámtermészet Atomi színképek vonalasak Bohr atommodellje Kvantummechanika 1926 Erwin Schrödinger és Werner Heisenberg Hullámfüggvény és értelmezése Heisenberg-féle határozatlansági reláció

23

24 Kvantumszámok Főkvantumszám: n=1, 2, 3, Mellékkvantumszám: l=0,1, n-1 Mágneses kvantumszám: m=-l,..0,1,..l-1,l Spin kvantumszám: m s =-1/2, +1/2 Pauli-elv: Egy atomban bármely két elektronnak legalább egy kvantumszámban különböznie kell.

25 Kvantumszámok

26 Atomi elektronpályák Orbital Viewer program

27 2s pálya

28 2p pálya

29 3p m=1 pálya

30 3d m=0 pálya

31 3d m=1 pálya

32 4f m=2 pálya

33 Elektronpályák betöltése Elektronpályák, elektronhéjak, alhéjak Betöltés: Pauli-elv + energiaminimum elve Aufbau-elv 1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p Hund szabály: Adott alhéjra az azonos spinű elektronok épülnek be először. (Minél több párosítatlan elektron legyen.) Maximális multiplicitás elve

34 Kvantumkémia Spektroszkópia

35 A periódusos rendszer Mengyelejev 1869 Sorok (periódusok) Oszlopok (fő- ill. mellékcsoportok) Ionizációs energia Elektronaffinitás Atomok mérete (kovalens és nemkötő sugár) Elektronegativitás

36

37 A kémiai kötés Elsőrendű Ionos (szilárd) Kovalens Fémes (szilárd) Másodrendű dipólus-dipólus diszperziós Hidrogén-kötés

38 A kovalens kötés Molekulák elektronszerkezete kötő lazító nemkötő elektronpárok Homo- és heteronukleáris kötések Datív kötés Hibridpályák Delokalizált kötések Kötésrend

39 Molekulák geometriája AX 2 AX 3 AX 2 E AX 4 AX 3 E AX 2 E 2

40 Molekula geometria

41 Kovalens kötések Kötéstávolság Kötési energia Kötésrend Polaritás (poláris-apoláris) Izoméria konstitúciós izoméria térizoméria (sztereoizoméria) cisz-transz kiralitás Konformáció

42 Halmazállapotok gáz folyékony szilárd (plazma) Halmazszerkezet

43 Gázok Jellemzőik (rendezetlenség) Ideális gáz modellje Gáztörvények Boyle-Mariotte: pv= áll. Gay-Lussac: p/t = áll. Egyesített gáztörvény: pv=nrt

44 Folyadékok Rövidtávú rend Hosszútávú rendezetlenség Viszkozitás (belső súrlódás) Felületi feszültség

45 Szilárd testek Kristályos rend Amorf anyagok (üvegek) Kristályrácsok Triklin Monoklin Rombos Tetragonális (négyzetes) Romboéderes (trigonális) Hexagonális Köbös (szabályos)

46 Bravais rácsok elemi cellái

47 Olvadás, párolgás Fázisdiagramm Kritikus pont Hármaspont Fázisátalakulások

48 Oldatok Oldat, oldószer fogalma Összetétel megadási módjai móltört, százalékok, molaritás (koncentráció) Kolligatív tulajdonságok Forráspont emelkedés Fagyáspontcsökkenés Ozmózis

49 Elektromos vezetés Fémes vezetők Szigetelők Félvezetők sávelmélet (vezetési sáv, tiltott sáv)

50 Kémiai reakciók Definíció Csoportosítás Fázis Aktiválás Reakciópartnerek száma Reakciósebesség Megfordítható reakciók egyensúly, K Reakcióhő exoterm endoterm Termokémia - Hess-tétel

51 Termodinamika (Hőtan) 1. főtétel munka, hő, belső energia energiamegmaradás ΔU=Q+W entalpia: H=U+pV 2. főtétel entrópia spontán folyamatok iránya S=Q/T szabadenergia, szabadentalpia F=U-TS G=H-TS

52 Sav-bázis reakciók Brönsted-féle sav protont ad le bázis protont vesz föl Sav-bázis párok (konjugált) Víz öndisszociációja (autoprotolízis) ph, poh, kémhatás Erős és gyenge savak, bázisok Hidrolízis Sav-bázis indikátorok Pufferoldatok

53 Redoxi reakciók Redukció elektronfelvétel Oxidáció elektronleadás Oxidációs számok (fiktív töltés előjeles!) csökkenés redukció növekedés oxidáció Egyenletrendezés

54 Elektrokémia Galvánelemek Daniell-elem (Zn, Cu) Elektródok Anód oxidáció Katód redukció Elektromotoros erő, elektródpotenciál Nernst-egyenlet Elektrolízis Akkumulátorok Korrózió