LABORATÓRIUMI ALAPISMERETEK

Átírás

1 ENERGETIKAI MÉRNÖKASSZISZTENS LABORATÓRIUMI ALAPISMERETEK ENERGETIKAI MÉRNÖKASSZISZTENS FELSŐFOKÚ SZAKKÉPZÉS I. félév TANTÁRGYI KOMMUNIKÁCIÓS DOSSZIÉ MISKOLCI EGYETEM MŰSZAKI ANYAGTUDOMÁNYI KAR KÉMIAI INTÉZET Miskolc

2 TANTÁRGYI TEMATIKA Tantárgyleírás, tárgyjegyző, óraszám, kreditérték A tantárgy neve: Laboratóriumi alapismeretek A tantárgy neptun kódja: MAKKEM002F Tárgyfelelős intézete: Kémiai Intézet Miskolci Egyetem, Műszaki Anyagtudományi Kar Tantárgyelem: kötelező Tárgyfelelős: Hutkainé Göndör Zsuzsanna, mérnöktanár Javasolt félév: 1. félév Óraszám/hét: 0+4 gy Kreditpont: 4 A tantárgy feladata és célja: Előfeltétel: nincs Számonkérés módja: aláírás-gyakorlati jegy Tagozat: nappali A felsőfokú energetikai mérnökasszisztens szak hallgatóit megismertetni a kémiai laboratóriumokban használatos alapvető kémiai anyagokkal, vegyszerekkel, eszközökkel. Képessé tenni őket ezek szakszerű, munka, baleset - és tűzvédelmi szempontból is biztonságos használatára. A hallgatók számára rutinná tenni a laboratóriumi mérések észleléseit- és eredményeit feldolgozó, összefoglaló laboratóriumi jegyzőkönyv készítésének módját, a mérési adatok megadásának és a hibaszámítás alapjainak alkalmazását. Képessé tenni őket alapvető laboratóriumi eljárások, műveletek önálló elvégzésére azok gyakorlása révén. Tantárgy rövid leírása: A laboratóriumi munkavégzéssel, vegyszer és eszközhasználattal összefüggő munkavédelmi, balesetvédelmi, tűzvédelmi, és biztonsági szabályok megismerése. Mérési adatok megadása, hibaszámítás - a mérési hibák fajtáinak, a hibák számítási módszereinek - majd a jegyzőkönyvkészítés szabályainak megismerése. Laboratóriumi üvegféleségek, hőmérők, laboratóriumi porcelán-, műanyag-, fém- és egyéb anyagú eszközök megismerése. Sűrűségmérő eszközök és módszerek megismerése. Oldatok, elegyek koncentrációjának számítása. Alapvető laboratóriumi műveletek megismerése, gyakorlása: tömegmérés, térfogatmérés, oldatkészítés szilárd só oldásával és hígítással törzsoldatból, oldatok sűrűségmérése, pontos koncentrációjának meghatározása sav-bázis titrálással, komponensek szétválasztása dekantálással, szűréssel, átkristályosítással, desztillációval, szublimációval. Keverékek és vegyületek jellemzőinek megismerése, vizsgálata. Oldhatóság elmélete és vizsgálata: fémek oldása vízben, savakban és lúgokban. Olvadás, forrás jelensége, magyarázata, forráspont, olvadáspont mérése. Tantárgytematika (hetekre lebontva): Hét ELMÉLET GYAKORLAT 1. A BIZTONSÁGOS LABORATÓRIUMI MUNKAVÉGZÉSEL ŐSSZEFÜGGŐ MUNKAVÉDELMI, TŰZVÉDELMI ÉS BIZONSÁG-TECHNIKAI SZABÁLYOK, ELSŐSEGÉLYNYÚJTÁS A LABORATÓRIUMI MUNKAREND ISMERTETÉSE;

3 A MÉRÉSI JEGYZŐKÖNYV SZEREPE, JEGYZŐKÖNYVKÉSZÍTÉS, MÉRÉSI ADATOK MEGADÁSA: ÉRTÉKES SZÁMJEGYEK, A KEREKÍTÉS SZABÁLYAI; MÉRÉSEK HIBÁJA; LABORATÓRIUMI ESZKÖZÖK MEGISMERÉSE: 1. gyak. Laboratóriumi eszközök LABORATÓRIUMBAN HASZNÁLATOS megismerése a gyakorlatban I.: ÜVEGFÉLESÉGEK, BIZTONSÁGOS Üvegeszközök, biztonságos HASZNÁLATUK; HŐMÉRŐK; használatuk; Hőmérők; ÜVEGKÉSZÜLÉKEK Laboratóriumi porcelán eszközök. PORCELÁN, FÉM, MŰANYAG ÉS EGYÉB ANYAGÚ LABORATÓRIUMI ESZKÖZÖK; ALAPVETŐ LABORATÓRIUMI 2. gyak. Laboratóriumi eszközök MŰVELETEK I. megismerése a gyakorlatban II.: TÖMEGMÉRÉS: MÉRÉSI ELV, Fém, műanyag és egyéb MÉRLEGEK; laboratóriumi eszközök; TÉRFOGATMÉRÉS: TÉRFOGATMÉRŐ Sűrűségmérő eszközök és ESZKÖZÖK, PONTOSSÁGUK használatuk megismerése. MEGHATÁROZÁSA; ALAPVETŐ LABORATÓRIUMI MŰVELETEK II. KONCENTRÁCIÓSZÁMÍTÁS; 3. gyak. Mérés különféle OLDATKÉSZÍTÉS ELMÉLETE, MENETE; tömegmérő és térfogatmérő OLDÁS, OLDHATÓSÁG FOGALMA; eszközökkel; pontosságuk MEGOSZLÁS JELENSÉGE; összehasonlítása; SŰRŰSÉGMÉRŐ MÓDSZEREK MEGISMERÉSE; ALAPVETŐ LABORATÓRIUMI 4. gyak. Oldatkészítés szilárd MŰVELETEK III. sóból + desztillált vízből, majd KEVERÉKEK SZÉTVÁLASZTÁSA oldatkészítés hígítással; Sóoldatok sűrűségének mérése ÜLEPÍTÉSSEL, DEKANTÁLÁSSAL; OLDATOK TISZTÍTÁSA piknométerrel, areométerrel, ÁTKRISTÁLYOSÍTÁSSAL, Mohr-Westphal mérleggel. DESZTILLÁLLÁSSAL; KEVERÉKEK SZÉTVÁLASZTÁSA SZUBLIMÁCIÓVAL TÉRFOGATOS ELEMZÉS, VAGY TITRIMETRIA; SAV, BÁZIS OLDAT I. ZH. PONTOS KONCENTRÁCIÓJÁNAK MEGHATÁROZÁSA TITRÁLÁSSAL 5. gyak. Keverék szétválasztása dekantálással, szűréssel; Oldatok tisztítása átkristályosítással; Megoszlás jelenségének vizsgálata; OLDHATÓSÁG; SAV-BÁZIS 6. gyak. Nátrium-klorid és jód EGYENSÚLYOK; PH; SÓOLDATOK keverékének szétválasztása KÉMHATÁSÁNAK ALAKULÁSA szublimációval. Szennyezett ELEKTROKÉMIA, AZ ELEKTROKÉMIA ELVEIN NYUGVÓ JELENSÉGEK, FOLYAMATOK csapvíz tisztítása desztillációval. 7. gyak. Sav, bázis oldatok készítése, pontos koncentrációjának meghatározása titrálással 8. gyak. Fémek oldódása vízben, savakban és lúgokban; Oldatok kémhatásának vizsgálata

4 OLVADÁS, FORRÁS JELENSÉGE, MAGYARÁZATA; OLVADÁSPONT ÉS FORRÁSPONT MÉRÉSÉRE SZOLGÁLÓ MÓDSZEREK, ESZKÖZÖK MEGISMERÉSE II. ZH. PÓTLÁSOK 9. Tiszta, szilárd anyag olvadáspontjának és tiszta, folyékony anyag forráspontjának meghatározása 10. Érdekes kémiai reakciók Oktatási módszer: Az elméleti alapok ismertetése előadásokon projektorral vetítve, ill. táblánál, krétával előadva, a hallgatókkal interaktív módon. Az előadások anyagát számolási és laboratóriumi gyakorlatokon mélyítjük el. Az elméleti és gyakorlati foglakozások elkülönítve, kb. heti 2+2 óra bontásban történnek. Oktatási segédeszközök: projektor, tábla, kréta, digitális-, esetleg fénymásolt oktatási anyagok, valamint vegyszerek, laboratóriumi eszközök-, műszerek-, és felszerelések. Félévközi követelmények, a számonkérés módja: Az aláírás feltétele 2 db ZH megírása az előadás anyagából; 3 db ZH megírása a számolási gyakorlatok anyagából; aktív részvétel az előadásokon és a számolási gyakorlatokon legalább 60%-os arányban. aktív részvétel a laboratóriumi gyakorlatok 100%-án; Értékelés: Az aláírás és az elégséges gyakorlati jegy megszerzésének feltétele, hogy a hallgató 2 darab, előadási anyagból írt ZH-ban, valamint a számolási, és a laboratóriumi gyakorlatokon történő számonkérés során egyenként legalább 50 %-os teljesítményt nyújtson, így legalább elégséges eredményt érjen el. A laboratóriumi gyakorlatokon a mérés megkezdése előtt ún. beugrót írnak a hallgatók az adott mérés anyagából a felkészültség ellenőrzése céljából. Aki ekkor felkészületlenségéről tesz bizonyságot, a gyakorlatot nem kezdheti el. Aki elküldés miatt 2 gyakorlatot veszít, nem kaphat elégséges gyakorlati jegyet. A mérési adatok rögzítésre és az eredmények számítására ún. Észlelési lap -ot kell készíteni, és a mérés végeztével a gyakorlatvezetőnek leadni. Laboratóriumi gyakorlat pótlására lehetőség nincs, csak igazolás meglétével, indokolt esetben, írásban van erre mód a gyakorlat elméleti anyagából. A gyakorlati jegyet a félévközi gyakorlati teljesítményekre adott osztályzatok, és a két darab elméleti ZH-val szerzett osztályzat átlaga adja. Ponthatárok minden számonkérési formánál: 0-49 % elégtelen % elégséges % közepes % jó % jeles

5 Kötelező irodalom: Az elhangzott előadások anyaga, melyet az előadó pdf-formátumban a hallgatók rendelkezésére bocsát. Dr. Berecz Endre szerkesztésében: Kémia műszakiaknak Tankönyvkiadó, Budapest, 1991 Dr. Lengyel Béla: Általános és szervetlen kémiai praktikum, Tankönyvkiadó, Bp., Ajánlott irodalom: Tőkés Béla, Dónáth-Nagy Gabriella: Kémiai előadások és laboratóriumi gyakorlatok, Alapvető laboratóriumi ismeretek és mérések. Sapienta Erdélyi Magyar Tudományegyetem Marosvásárhelyi Műszaki és Humántudományok Kar, Gépészmérnöki Tsz. Mérések és értékelésük Értékes jegyek és a kerekítés szabályai Hutkainé Göndör Zsuzsanna, mérnöktanár

6 MINTA ZÁRTHELYIK, FELADATOK ELŐADÁSI-ZH Név, neptunkód:. Dátum:. Laboratóriumi alapismeretek I. ZH 1) Írjon le a vegyszerhasználat fontos szabályai közül 3-at! (3 p.) 2) Írja le a tömény kénsav vízzel való hígításának szabályát! (3 p.) 3) Írja le a kémcsőben történő folyadékmelegítés szabályait! (3 p.) 4) Mivel nem szabad oltani elektromos áram okozta tüzet? (1 p.) 5) Mit tegyünk, ha a laboratóriumi munka során tömény sav jut a bőrfelületre? (2 p.) 6) Mi a teendő égési sérülés esetén? (2 p.) 7) Hőközlés szempontjából milyen csoportokra osztjuk az üvegeszközöket? (2 p.) 8) Soroljon fel kiöntésre, betöltésre, és kifolyásra hitelesített térfogatmérő üvegeszközöket! (3 p.) 9) Soroljon fel 3 sűrűségmérő eszközt! (3 p.) 10) Definiálja a mérés pontosságát és reprodukálhatóságát! (4 p.) 11) Hogyan csoportosítjuk a mérési hibákat? (2 p.) 12) Hogyan számítható a tapasztalati szórás? (2 p.) 13) Írja le, hogyan, milyen eszközökkel készítene 250 cm 3 térfogatú, 2 mol/dm 3 koncentrációjú víz-nacl oldatot! Tüntesse fel a számítást is! (M NaCl =57,5 g/mol) (6 p.) Megszerezhető összpontszám: 36 pont Az elégséges (2) minősítés feltétele 50 % elérése.

7 Név, Neptunkód:.. Dátum: Laboratóriumi alapismeretek II. ZH 14) Mi a különbség a keverék és az oldat között? 15) Soroljon fel fizikai elválasztási műveleteket! 16) Mire alkalmas a bepárlás művelete? 17) Milyen folyamat az adszorpció? 18) Mi a dekantálás? Rajzoljon ábrát! 19) Mi a lényege a desztillációnak? Rajzoljon ábrát! 20) Milyen jelenség a szublimáció? 21) Milyen standardpotenciálú fémek fejlesztenek oldódás közben vízből H 2 -t? Írjon példát ilyen fémre! 22) A Ca vízben való oldódását hogyan segítettük elő a laboratóriumi gyakorlaton? 23) Milyen standardpotenciálú fémek oldódnak savakban H 2 -fejlődés közben? 24) A H-nél pozitívabb standardpotenciálú fémek milyen savakban oldhatók? Milyen gázok fejlődnek eközben? Írjon ilyen fémet, savat, és gázt példaként! 25) Írja fel a Na vízben való oldódásának reakció egyenletét! Milyen kémhatású lesz oldás közben a víz? Honnan látta ezt? 26) Mi a passziválódás? Írjon példát! 27) Mit nevezünk aktív korrózióvédelemnek? 28) Állapítsa meg az alábbi standarpotenciál-skála segítségével, hogy a Ni vagy a Mg fog-e oldódni, ha elektrokémiai rendszerré kapcsoljuk HCl-oldatban? Összpontszám: 45 pont Az elégséges (2) minősítés feltétele az 50 %-os teljesítés. LABOR-BEUGRÓ KIS-ZH KÉRDÉSEK. gyak. Tömeg - és térfogatmérés a.) Sorolja fel a mérlegeket pontosságuk feltüntetésével. b.) Írja le a térfogat jelét és SI mértékegységét! Soroljon fel kifolyásra hitelesített térfogatmérő eszközöket! c.) Soroljon fel betöltésre hitelesített térfogatmérő eszközöket! Írja le a térfogat jelét és SI mértékegységét! d.) Milyen pontossággal mérhetünk a tára-, analitikai és mikromérleggel?. gyak. Oldatkészítés, sűrűségmérés a) Hány gramm CuSO 4 -et kell bemérnie, ha 0,5 dm 3, 2 mol/dm 3 koncentrációjú oldatot kell készítenie? (M CuSO4 =159,5 g/mol) b) Milyen eszközökkel méri az oldatok sűrűségét a gyakorlaton? Hogyan számítható a sűrűség? Mi a jele, mértékegysége?. gyak. Keverékek szétválasztása a.) Sorolja fel a keverékek, oldatok fizikai szétválasztására szolgáló módszereket! b.) A választótölcsérben milyen komponenseket tartalmazó oldatokat választ szét a gyakorlat során? c.) Milyen módszerrel tisztítja a NaCl-sót? d.) Milyen módszerrel és milyen anyaggal választja le a jódot a kloroformos fázisból?. gyak. Desztilláció, szublimáció a.) Írja le, milyen folyamat a desztilláció! Milyen célok érdekében alkalmazhatják? b.) A desztillátumból hogyan azonosítjuk a Cl -1 iont? Írja le a reakciót! c.) Írja le a szublimáció fogalmát!. gyak. Fémek oldódása a) Mely fémek fejlesztenek savakból hidrogént oldódásuk közben? b) Írja le a Cu oldódásának egyenletét H 2 SO 4 -ben!

8 Számolási gyakorlat -ZH feladatok cm 3, 5 mol/dm 3 koncentrációjú NaOH-oldat sűrűsége 1,25 g/cm 3. Mennyi az oldott NaOH tömege és móltörtje az oldatban? M(NaOH) = 40 g/mol. 2. A vizes NaOH-oldatban a NaOH móltörtje 0,085. Az oldat sűrűsége 1,30 g/cm 3. Mennyi az oldat anyagmennyiség-koncentrációja? M(NaOH) = 40 g/mol. 3.) 100 g vízben 15 g NaOH-t oldunk fel. A keletkezett oldat sűrűsége 1,015 g/cm 3. Számítsa ki az oldat: a.) tömegszázalékos összetételét b.) anyagmennyiség-koncentrációját nátrium-hidroxidra nézve. (M NaOH =40 g/mol; M H2O =18 gmol) 4.) Hány gramm nátrium-klorid és hány gramm víz van 550 g 12 m/m%-os konyhasó oldatban? Számítsa ki az oldott anyag anyagmennyiségét is! (M Na = 23 g/mol, M Cl = 35,5 g/mol) 5.) Hány gramm KBr és hány gramm víz van 80 cm 3 20 m/m %-os, 1,16 g/cm 3 sűrűségű kálium-bromid oldatban? Számítsa ki az oldott anyag anyagmennyiségét is az oldatban! (M K =39,1 g/mol, M Br =79,9 g/mol, M O = 16 g/mol, M H = 1 g/mol) 6.) 20 g KNO 3 -ból és 100 g desztillált vízből 1,15 g/cm 3 sűrűségű oldatot készítünk. Számítsa ki az oldatban az oldott anyag: a.) anyagmennyiség-koncentrációját. (M KNO3 = 101,1 g/mol) b.) tömegszázalékát. Összpontszám: 30 pont Az elégséges (2) minősítés feltétele az 50 %-os teljesítés.