6. Ionok és ionvegyületek

Átírás

1

2 34 atomok, ionok, molekulák 6. Ionok és ionvegyületek 1. ábra A nátrium és a klórgáz reakciója. A periódusos rendszer melyik csoportjának eleme a nátrium, il letve a klór? Kísérlet Ha fel me le gí tett nátriumda rabkát klór gáz zal telt hen ger be te szünk, heves, szikrázással járó reakciót tapasz ta lunk, mely ben fe hér, szi lárd anyag: nát ri um-klo rid, azaz konyhasó keletkezik. Na-atom (2, 8, 1) Cl-atom (2, 8, 7) e e Na + -ion (2, 8) 2. ábra A nátriumion keletkezése és jelölése. Miért ad le könnyen elektront a nátriumatom? Cl -ion (2, 8, 8) 3. ábra A kloridion keletkezése és jelölése. Miért vesz fel könnyen elektront a klóratom? Azt már tudjuk, hogy Földünkön minden anyag atomok ból vagy a belõlük keletkezett ionokból, molekulák ból áll. Az ionokból álló vegyületek nagyon elterjedtek a természetben, például a földkéregben mint ásványok, kõzetek (kõsó, mészkõ), a természetes vizekben mint oldott anyagok találhatók. Az ivóvíz jó ízét a benne oldott ionok okozzák. Ha egyes ionokból sok van a vízben, az káros is lehet; például a nagy kalciumés magnéziumion-tartalom keménnyé teszi a vizet, amely így fõzésre és mosásra nem igazán alkalmas. A ten gervizet is magas iontartalma (fõként nátriumion és kloridion) miatt nem lehet ivóvízként használni. Hogyan keletkeznek az atomokból ionok? Láttuk, hogy a nemesgázok atomjainak elektron szer kezete nagyon stabilis, alacsony energiaállapotú. Ezt bizonyítja csekély reakciókészségük és az, hogy a természetben önálló atomokként fordulnak elõ. A jellegzetes nemesgázszerkezet héliumatom esetében kettõ-, a többi nemesgázatom esetében nyolc-nyolc elekt ront jelent a külsõ héjon. A kísérleti tapasztalatok azt bizonyítják, hogy az elemek atomjai kémiai reakciók során egymással vagy más elemek atomjaival összekapcsolódva, kémiai kötések kialakításával érik el a ne mesgázokéhoz hasonló, stabilis elektronszerkezetet. Így jöhetnek létre az atomokból például ionok és az ionokból ionvegyületek. Azoknak az elemeknek, ame lyek a pe riódusos rendszerben a nemesgázok hoz közel helyezkednek el, atomjaik leg külsõ héján kevés (1, 2, 3) vagy viszonylag sok (6, 7) elektron van. Ezért az ato mok vegyérték héjukról le adnak vagy oda felvesznek elektront. Ek kor az elektro nok szá ma kevesebb vagy több lesz, mint a pro to nok szá ma: a semleges atomból elektromos töltéssel rendelkezõ ré szecs ke, ion keletkezik. Általában a kevés (1, 2 vagy 3) vegyértékelektronnal rendel kezõ atomok könnyen adnak le elekt ront (vagy elektronokat), miközben pozitív töltésû ionokká alakulnak. A nátriumatom már hevítés hatá sára le adja egyetlen vegyértékelektronját. Ek kor az atom mag ban le võ 11 pro ton hoz csak 10 elekt ron tar to zik, az atom egyszeresen pozitív töltésû ionná alakul (2. ábra). A nátriumion

3 Ionok és ionvegyületek 35 elekt ronszer keze te a neonéhoz lesz hasonló. Az ionok töl té sét a vegyje l mel lett tüntet jük fel. Na (g) Na + (g) + e nátriumatom nátriumion A több (6 vagy 7) vegyértékelektront tartalmazó atomok gyakran elekt ronfel vétel lel ala kít ják ki a sta bilis nemes gázszerkeze tet. Ilyen kor ne ga tív töl té sû io nok jönnek lét re (3. ábra). Ha pél dául a klóratom hét vegyérték elekt ronja mellé felvesz egy elekt ront, szerkeze te az argonéhoz lesz hasonló. Az atom mag ban le võ 17 protonhoz ekkor 18 elekt ron tar tozik, a klóratom egyszeresen negatív töl tésû kloridionná ala kul. Cl (g) + e Cl (g) klóratom kloridion Az ionok töltésének száma megegyezik a leadott vagy felvett elektronok számával. A pozitív ionok töltésszáma anynyi, ahány elektron leadásával keletkeznek. Például: a Na + - ion és a K + -ion egyszeres, a Ca 2+ -ion és a Mg 2+ -ion kétszeres pozitív töltésû ion. A pozitív ionok mérete mindig ki sebb az atom mé re té nél, amely bõl ke let kez tek, mi vel a mag vonzó hatása kevesebb elektron esetén jobban érvénye sül, és a külsõ héj gyakran megszûnik. (2. ábra) A ne ga tív io nok töl tés szá ma an nyi, ahány elekt ron felvéte lé vel ke let kez nek. A Cl -ion és a Br -ion egysze res, az O 2 -ion kétszeres negatív töltésû ion. A negatív ionok mérete mindig nagyobb a megfelelõ atom méreténél, mivel a mag von zá sa több elekt ron ra kevésbé hat, jobban érvényesül az elektronok taszító hatása. (3. ábra) A reakcióban részt vevõ atomok elektronok leadásával, illetve felvételével jutnak alacsonyabb energiaállapotba. Né hány atom és ion elekt ron szerkezetének jelölése Mg-atom: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 Cl -ion Mg 2+ -ion: 1s 2 2s 2 2p 6 Mg: 2, 8, 2 Mg 2+ : 2, 8 O-atom: 1s 2 2s 2 2p 4 O 2 -ion: 1s 2 2s 2 2p 6 O: 2, 6 O 2 : 2, 8 Na + 4. ábra A nátrium-klorid (NaCl) ionvegyületének szerkezete A pozi tív töltésû ionokat kationoknak, a negatív töltésûeket anionoknak nevez zük. A nátriumion és a kloridion keletkezése a va ló ságban együtt megy végbe. A nátriumato mok ál tal leadott elekt ronokat a klórato mok veszik fel. Na + Cl Na + + Cl e NaCl A keletkezõ nátrium-klorid szilárd ionvegyület, melyet nátrium- és kloridionok alkotnak 1:1 arányban. Az elekt ronle adás és elekt ronfel vétel a kémi ai reakciókban mindig együtt megy végbe. Az ellentétes töltésû ionokat elekt ro mos von zás, ion kö tés tart ja ös sze. Az ionkötés erõs, el sõrendû kémiai kötés. 5. ábra A NaCl-kristály szabad ionokra való felbontásához energia szükséges Az ionvegyületekben az ionkötés erõs sége, az ionok mérete és töltésszáma meghatározza a tulajdonságokat is, például az olvadáspontot, a keménységet és az oldhatóságot.

4 56 az anyag felépítése 11. Az anyag felépítése 1. ábra Földünkön az anyagok háromféle halmazállapotban fordulhatnak elõ. Melyik az az anyag, amelyik a Földön mind a három halmazállapotban megtalálható? 2. ábra A negye dik halmazállapot, a plazmaállapot a Földön ritkán fordul elõ, de az uni ver zum ban gya ko ri. A Nap és a csillagok anyaga több nyire plazmaállapotú. Nagyon magas hõmér sékleten a plazma állapotú anyag elekt ronokat, ionokat, atommagokat tartalmaz 3. ábra A korcsolya jól siklik a jégen. Miért? Az anyag HALmAZÁLLApOTAi Az anyagokat atomok, molekulák vagy ionok építik fel. A min den na pi élet ben azon ban nem egyes, kü lön ál ló ato mok kal, mo le ku lák kal vagy io nok kal ta lál ko zunk, ha nem ezek so ka sá gá val, hal ma zá val van dol gunk. Sok-sok részecske tulaj donságai együtt már jól meg figyel hetõk, érzé kel hetõk, meg is mér hetõk. Az alkotórészek sokasága és kölcsönhatása következtében az anyagnak olyan tulajdonságai jelennek meg, amelyekrõl egy vagy néhány alkotórész esetében nem beszélhetünk. Így pél dá ul ha csak néhány hidrogén molekulát zár nánk egy gáztartályba, annak sem a nyomását, sem a hõmérsékletét nem ész lel nénk a leg ér zé ke nyebb mû szer rel sem. Nagy szá mú (például darab) molekulából álló gáz hõmérséklete és nyomása viszont már jól mérhetõ érték. Egyetlen molekulá ról nem mond hat juk azt sem, hogy légnemû, folyékony vagy szilárd halmazállapotú, hiszen halmazállapotról is csak sok-sok részecske esetében beszélhetünk (1. és 2. áb ra). Az anya gok tulaj donságait meg szab ja: az alkotórészek (ato mok, ionok, mole kulák) felépítése, szer keze te, minõsége; az al ko tó ré szek kö zöt ti köl csön ha tás ok erõs sé ge (elsõ- és másodrendû kötések), va la mint az alkotórészek moz gása (hõmozgás). Az egyes anyagok halmazállapotát adott hõmérsékleten és nyomáson az alkotórészek közötti összetartó erõ és a hõ moz gás vi szo nya szab ja meg. Az anya gok halmazállapota lehet: szilárd, cseppfolyós vagy légnemû. A halmazállapotot a hõmérséklet és a nyomás is befolyásolja. Ha megfelelõ mértékben változtatjuk (állandó légköri nyomáson) a hõmérsékletet, melegítjük vagy hûtjük az anyagokat, megváltozik a halmazállapotuk is. Például szobahõmér sékle ten a klór gáz-halmaz állapotú, a víz fo lya dék, a jód vi szont szi lárd anyag. Ezek a hal maz ál la pot ok csak meg ha tá ro zott hõ mér sék le ti határok kö zött ál lan dók. A Földön, légköri nyomáson a víz csak 0 ºC és 100 C között fo lya dék. Azo kat a hõ - mérsékleti értékeket, amelyeken megváltozik egy anyag hal maz ál la pota, olvadáspontnak, il let ve forrás pontnak ne vez zük. Az olvadó jég vagy a forrásban lévõ víz hõmérséklete folyamatos melegítés ellenére, mind addig

5 Az anyag felépítése 57 nem változik, amíg a halmazállapot-változás tart, azaz a jég teljesen vízzé, a víz vízgõzzé nem válik. A felvett hõ eközben a részecskék közötti kapcsolat gyengítésére, illetve felszakítására fordítódik. Az olvadáspont és a forráspont (állandó nyomáson) min den tiszta anyag jel lem zõ ada ta, tu laj don sá ga. Az anyagok jellemzõ fizikai tulajdonságait (fizikai állandó it) leg több ször 25 C-on és 0,1 MPa (10 5 Pa) nyo máson, vagyis stan dard nyo má son adják meg. A stan dard nyo mást légköri nyomásnak is nevezik. Az anya gok ál lapotát befolyásoló tényezõk az állapothatározók *; ezek közül a legfontosabbak a hõmérséklet, a nyomás és a térfogat. Az állapothatározók megváltozásakor változhat az anyagok halmazállapota is. Nagyobb nyomáson a víz forráspontja magasabb, az olvadáspontja alacsonyabb lesz. A nyomásnövekedéssel járó olvadáspont-csökkenés okozza a korcsolya, a sí, a szánkó könnyû csúszását a jégen, illetve a havon. A korcsolya keskeny éle alatt fellépõ nagy nyomáson a súrlódás következtében fejlõdõ hõ megolvasztja a jeget. A folyékony víz ke vésbé akadályozza a korcsolya csúszását, mint a jég. A vé - kony vízréteg a korcsolya éle alatt azt a szerepet játssza, mint a csúszó gépalkatrészek közé cseppentett kenõolaj (3. ábra). Légköri nyomáson a tiszta víz 100 C-on forr. Nagyobb nyomáson a víz forráspontja megemelkedik. Ezt a jelenséget hasznosítjuk a konyában, amikor kuktafazékban fõzzük az ételt. A légmentesen lezárt edényt melegítve a belsõ gõznyomás megnõ, a légköri nyomás kétszerese is lehet, ekkor a víz forráspontja 120 C-ra emelkedhet. Magasabb hõmérsékleten hamarabb megfõ az étel. A molekulák mozgásának következménye a folyadékok párolgása. Azok a molekulák, amelyeknek mozgási energiája elég nagy, a folyadék felületére jutva le tudják gyõzni a molekulák közötti összetartó erõt, kiléphetnek a fo lya dék ból a gõztérbe, va gyis el pá ro log hat nak. A gõz tér ben le võ, ren de zet le nül moz gó mo le ku lák viszont a folyadék felületéhez ütközve visszajuthatnak a folyadékba, lecsapódhatnak. Zárt edényben egy idõ múlva az idõegység alatt elpárolgó és a lecsapódó molekulák száma egyenlõvé válik, azaz ugyanannyi molekula jut vissza a folyadékba, mint amennyi elpárolog. Jól ismert fizikai állandó a sûrûség is, amely adott hõmérsékleten az anyag tömegének és térfogatának a hányadosát jelenti. Jele: r, mértékegysége: Â. 4. ábra Halmazállapotok és halmaz állapot-változások. Melyik halmazállapotváltozás jár hõleadással: a fagyás vagy az olvadás, illetve a párolgás vagy a lecsapódás? Miért fázol, ami kor kilépsz a medence vizébõl? Az elemek és vegyületek adott hõmérsékleten és nyomáson általá ban egyféle halmazállapotban sta bi lisak. Az olvadásponton kétféle halmaz állapot is stabilis lehet. Pél dául a víz 0 C-on lehet folyadék és szilárd (jég) hal mazállapotú is. Néhány anyag olvadáspontja és forráspontja (0,1 MPa) Anyag Olvadáspont (ºC) Forráspont (ºC) oxigén etil-alkohol nátrium kén Milyen hõmérsékleti határok között folyadék az etil-alkohol és a nátrium?

6 58 az anyag felépítése ábra A levegõ (1) és a bróm (2) részecskéinek elkeveredése (3), diffúziója. Miért párolog el hamar a cseppfolyós bróm már szobahõmérsékleten is? Kísérlet Az üveghenger aljára csep pentett bróm hamarosan elpárolog, és a kelet kezõ bar na színû bróm gõz egyenletesen betölti a hen gert. A brómmolekulák mozgásuk közben el ke ve red nek a le ve gõt al ko tó molekulákkal. A mo leku lák önkéntes el ke ve re dõ mozgását diffúziónak* nevezzük. 6. ábra A jód szublimációja és hideg felületen történõ kristályosodása. Ha szilárd jód kris tályt me le gí tünk, a jód megolvadás nélkül, ibolyaszínû gõzzé alakul, szublimálódik. Milyen részecskék vannak a) a jódkristályban, b) a jódgõzökben? Miért szublimálódik a jód már enyhe melegítés hatására is? Milyen halmazállapotváltozásokat lá tunk az ábrán? GÁZOK, folyadékok és szilárd anyagok A gázokat molekulák (ritkán atomok) alkotják. A gázokra jellemzõ, hogy molekuláik állandó, rendezetlen mozgást végeznek, méretükhöz képest egymástól távol vannak, ál lan dó kölcsön hatás nem ala kul ki közöttük. Mozgásuk következtében kitöltik a rendelkezésükre ál ló te ret; a gázoknak nincs állandó alakjuk és tér fogatuk. Már kis erõhatásra össze nyomhatók. A gáz mole kulák moz gásuk közben egymás hoz és az edény falához üt köz nek. Az edény fa lá hoz üt kö zõ mo le ku lák okoz zák a gáz nyo má sát. A gá zok hal maz ál la po tát a hõmérséklet csökken tésével vagy a nyo más nö ve lé sével is megvál toz tat hat juk. Ha a gázokat össze nyomjuk állandó hõmérsékleten, csökken a térfogatuk, a molekulák közelebb kerülnek egymáshoz, és a közöttük fellépõ köl csön ha tás folyadékká tart ja ös sze a mo le ku lá kat. Például az ammóniagáz 20 C hõmérsékleten, körülbelül 0,8 MPa nyo má son ala kul folyadékká. A hõmérséklet csökkentésekor a mo lekulák lassuló mozgásának és ezáltal a közöttük kialakuló kölcsönhatásnak következménye a gázok cseppfolyósodása. Azok az anya gok, ame lyek szo ba hõ mér sék le ten és lég kö ri nyomáson folyadékok, többnyire molekulákból épülnek fel. A folyadékoknak állandó térfogatuk van, és gyakorlatilag összenyomhatatlanok. A cseppfolyós anyagokban a molekulák viszonylag könnyen elmozdulnak, elgördülnek egymáson, ezért a folyadékok alakja változó (felveszik a tartóedény alakját). A szi lárd tes teknek az alakjuk és a tér fogatuk is állandó. A szilárd halmazállapotú anyagokban az alkotórészek, amelyeket a jelentékeny kölcsönhatás helyhez rögzí ti, csupán rez gõmoz gást végez hetnek. Magasabb hõmér sékle ten a rez gések kitérése egyre nagyobb lesz. Az olvadásponton a hõmoz gás le gyõzi a kölcsön hatásból szár ma zó ös sze tar tó erõt, ek kor a szi lárd anyag meg olvad, folya dékká ala kul. A szilárd anyagok is párologhatnak, megolvadás nélkül gázokká ala kul hat nak. A jelenséget szublimációnak nevezzük (6. ábra). A szub li má ció okoz za egyes szilárd anyagok jellegzetes szagát (pl. naftalin, kámfor, jód). A szubli má ció fordított folyama ta a gõz le csa pódása, vissza ala kulá sa szi lárd anyaggá. Ilyen je len ség például té len a dér képzõdése a levegõben le võ víz gõzbõl.

7 Az anyag felépítése 59 Az anyagra jellemzõ kémiai mennyiségek Az anyagmennyiség és a moláris tömeg Az anyag men nyi ség az anya got fel épí tõ ré szecskék: ato mok, io nok vagy mo le ku lák szá mát fe je zi ki. Jele: n, mér ték egy sé ge a mól, en nek jele a mol. Bármely anyag 1 mol ja az az anyag mennyiség, amely 6, db részecs két tartal maz. (Avogadro-állandó, N A = mol.) Egy mol anyag tö me gét a moláris tömeg jellemzi. Je le: M, mér ték egysége È. Például 1 mol vízmolekula tömege 18 g, a víz moláris tömege 18 È. A molá ris tömeg szám értéke megegyezik az adott ré szecs ke re la tív atom- vagy mo le kula tö me gé vel. Amek ko ra a re la tív atom- vagy molekula tö meg, an nyi gramm 1 mol atom, illetve molekula tö me ge. Az egyszerû ionok moláris tömege azonos a megfelelõ atomok moláris tömegével. Mivel bármely anyag 1 moljában a részecskék szá ma azonos, a kémiai reakciókban részt vevõ anyagok tö megei, tömegarányai egyszerûen kifejezhetõk. Például: 2 H 2 + O 2 = 2 H 2 O 2 mol 1 mol 2 mol g 1 32 g 2 18 g H 2 -mole kula O 2 -mole kula H 2 O-mole kula A gázok moláris térfogata A gázok térfogata és molekuláik száma között állapít meg összefüggést Avogadro törvénye*: ha különbözõ gázok nyomása és hõmérséklete azonos, akkor a gázok egyenlõ térfogataiban ugyanannyi molekula van. A gázok tér fogata csak akkor hasonlít ható össze, ha hõmérsékletük és nyomásuk azonos. Megállapodás szerint több nyi re 25 C-on és stan dard nyo má son ad ják meg a gázok tér fogatát. Az Avogadro-törvény ér tel mé ben megfordítva az állítást az is igaz, hogy a különfé le gázok meghatározott számú molekulái azonos térfogatot töltenek be azo nos nyomáson és hõmérsékleten. A mól nemcsak atomot, iont vagy molekulát jelenthet, hanem bármilyen anyagi részecskét. A részecske nevét mindig pontosan meg kell adni: 1 mol hidrogénatom, 1 mol vasatom, 1 mol vízmolekula, 1 mol proton, 1 mol neutron, 1 mol elektron, 1 mol nátriumion, 1 mol kloridion. Az anyagok tömege (m), moláris tömege (M) és anyagmennyisége (n) közötti összefüggések: n = m M M = m m= n M n N A = segítségével kiszá molható az n molban lévõ ré- mol szecskék száma: N = n N A N A : Avogadro-állandó, amely független az anyagi minõségtõl. 7. ábra Amadeo Avogadro [ámádeo avo gadro] ( ) itáliai fizikus és kémikus

8 60 az anyag felépítése n = m M n = V Vm 23 N A = mol N N V V A = n m = n V = m V = M ρ m ρ N a részecskék számát jelöli n mol anyag ban. A r a gázok sûrûsége adott hõmérsékleten és 0,1 MPa nyomáson. A folyadék és a szilárd halmazállapotú anyagoknak is van moláris térfogata (meghatározott hõmérsékle ten és nyomáson), de az Avogadrotörvény csak a gázokra vonatkozik. Tud juk, hogy bár mely anyag egy mól já ban db molekula (vagy más részecske) van. Ebbõl következik, hogy valamennyi gáz 1 molja darab molekulát tartalmaz, s ezek térfogata ugyanakkora. Az anya gok 1 moljá nak tér fogatát a moláris tér fogattal* jel le mez zük. Je le: V m 3 dm, mér ték egysége:. mol A gázok moláris térfogata független az anyagi minõségtõl, csak is a hõmér séklet tõl és a nyomás tól függ. Valamennyi gáz 1 moljának térfogata (0,1 MPa nyomá son) 25 C-on 24,5 dm 3. Gyakran adják meg a gázok moláris térfogatát 20 C-on vagy 0 C-on és standard nyomáson. A 20 C hõ mér sékletet szobahõmér sékletnek is nevezik. A gázok 1 mol jának tér fogata 0,1 MPa nyomáson és 20 C-on 24 dm 3, 0 C-on pedig 22,41 dm 3. Kémiai számítások 1. Mekkora a tömege 5 mol oxigénmole kulá nak? M(O) = 16; M(O 2 ) = 32 m = n M = 5 mol 32 È = 160 g 2. Mekkora az anyagmennyisége 88 g szén-dioxidnak? Hány darab molekulát tartalmaz? 88 g M(CO 2 ) = 44 n = 44 g/mol =2mol Ha 1 mol db, ak kor 2 mol db mole kulát tar tal maz. 3. A víz 3 mol já nak tö me ge 54 g. Mek ko ra a víz mo lá ris tö me ge? M = m = 54 g n 3 mol = g 18 mol 4. Mekkora a tér fogata 0,5 mol nitrogénmole kulá nak 25 C-on és 0,1 MPa nyomáson? V = n V m = 0,5 mol 24,5 dm 3 = 12,25 dm 3 mol 5. Mekkora a tömege 48 m 3 szén-dioxid-gáznak (20 C, 0,1 MPa)? M(CO 2 ) = 44 È n = V = dm V 3 m 24 dm mol 3 = 2000 mol m = n M = g = 88 kg *6. Mekkora a szén-dioxid-gáz sûrûsége az adott hõmérsékleten és nyomáson? m g ρ = = dm = g 183, V 3 3 dm

9 Az anyag felépítése 61 Néhány ismert gáz 1 moljának térfogata, tömege és az 1 mol gázt alkotó molekulák száma (25 C-on és standard nyomáson) Anyag Térfogat (V) Tömeg (m) Molekulák száma (N) hidrogén (H 2 ) 24,5 dm 3 2 g oxigén (O 2 ) 24,5 dm 3 32 g szén-dioxid (CO 2 ) 24,5 dm 3 44 g ammónia (NH 3 ) 24,5 dm 3 17 g Foglaljuk össze! Az anyagi halmazok nagyon sok atomból, molekulából vagy ionból épülnek fel. Az anyagi hal ma zok tulaj donságait elsõsorban az al kotórészek szerkeze te és saját ossá gai szabják meg, de fontos sze repe van az al kotórészek közöt ti kölcsön hatás oknak is. Gázhalmazállapotban a molekulák rendezetlen mozgást végeznek, kölcsönhatás közöttük gyakorlatilag nincs; a gázok sem állandó alakkal, sem állandó térfogattal nem rendelkeznek. Avogadro törvénye szerint az azonos hõmérsékletû és nyomású gázok egyenlõ térfogatában ugyanannyi molekula található. Az anyagok egy móljának térfogatát a moláris térfogat fejezi ki. Bár mely gáz moláris tér fo ga ta 25 C-on és stan dard nyo má son 24,5 dm 3. Az anyagok mol 1 móljának tömegét a moláris tömeg fejezi ki. A folya dékok molekulái viszonylag közel vannak egymás hoz, közöt tük je len té keny kölcsönhatás mûködik. Ennek következtében a folyadékok térfogata állandó. A molekulák könnyen el moz dulnak, ezért a folya dékoknak nincs ál lan dó alak juk. A szilárd anyagoknak a térfogatuk és az alakjuk is állandó. Kérdések, feladatok 1. Mi szabja meg az anyagi halmazok tulaj donságait? 2. Hasonlítsd össze a gázokat, a folyadékokat és a szilárd anyagokat az õket felépítõ részecskék mozgása, illetve kölcsönhatása alapján! Mit mondhatunk a folyadékok, és a gázok alakjáról? 3. Mit jelent az, hogy a vas sûrûsége a) 7,86 Â ; b) az oxigéné pedig 1,43 Â? 4. Mekkora a térfogata 16 gramm oxigén gáznak (O 2 ), illetve 4 gramm hidrogéngáznak (H 2 ) 25 C-on és standard nyo máson? Hány db molekulát tartalmaznak? 5. Mekkora az anyagmennyisége 10 dm 3 0,1 MPa nyomású, 25 C-os N 2 -gáznak? 6. Melyik gáznak nagyobb a tömege, 1 m 3 oxi gén gáznak vagy l m 3 ugyanolyan állapotú hidrogéngáznak? Hányszor nagyobb? 7. Mekkora a tömege 10 dm 3 standard nyo mású 25 C-os a) szén-dioxid-gáznak (CO 2 ), b) oxigéngáznak (O 2 )? Mekkora a sûrûségük?

10 122 KÉMIAI REAKCIÓK, Elektrokémia 26. Közömbösítés és hidrolízis 1. ábra A HCl-oldat kémhatása NaOHoldat hatására megváltozik. Mely ionok, illetve molekulák száma változik meg a folyamatban és hogyan? Kísérlet 0,1 É koncentrációjú HCl-oldathoz ad junk né hány csepp univerzális indikátort, csepegtessünk hoz - zá 0,1 É koncentrációjú NaOHoldatot ad dig, amíg az in di ká tor átmeneti szí nû lesz! Tudjuk, hogy a hidrogénion az oldatban mindig oxóniumiont jelent, de az egyszerûség kedvéért gyakran csak a hidro géniont (H + ) jelöljük. vízfürdõ CuSO 4 2. ábra A réz(ii)-szulfát-oldat bepárlása (az ol dószer elpárologtatása) vízfürdõn A hid ro gén-klo rid és a nát ri um-hid ro xid re ak ci ó ját a következõ egyen let tel írhat juk le: HCl + NaOH = NaCl +H 2 O A reakció lé nyegét jobban kifeje zõ ionegyen let: H + + Cl + Na + + OH = H 2 O + Cl + Na + A vál tozás még egysze rûbben is je löl hetõ: H + + OH = H 2 O A változás mindössze annyi, hogy a savból származó hid ro gén io nok, vagyis oxóniumionok és a bá zis ból keletkezõ hidroxidionok protonátadással vízmolekulákká egyesülnek. Az oldatban lévõ Na + - és Cl -ionokkal nem történik változás. Az oldat bepárlásakor NaCl-ionkris tál lyá ala kul nak. Ha son ló re ak ci ók ját szód nak le más sav és bá zis ese té ben is: HNO 3 + KOH = H 2 O + KNO 3 Ionegyen let tel je löl ve a folya ma tot: H + + NO 3 + K + + OH = H 2 O + K + + NO 3 Vál tozás: H + + OH = H 2 O A savak és bázisok reakci ója kor te hát a savból szárma zó hidrogénionok (oxóniumionok) és a bá zis ból létre jövõ hidroxidionok víz mole kulák ká egye sülnek. A fo lya mat ban mind a sa vas, mind a lúgos kém ha tás meg szûn het, ezért a fo lya ma tot kö zöm bö sí tés nek* nevez zük. A közöm bösítés a savak és a bázi sok jel lemzõ reakci ója, sav-bázis reakció. Ha a közömbösítés semleges kémhatást eredményez, akkor semlegesítés** a neve. Ez általában erõs savak és erõs bázisok reakciójakor következik be. Semle gesítéskor a víz mo le ku lák mel lett min dig ma rad nak az oldat ban kati onok és ani onok, ame lyek az oldat bepárlá sakor ionkristály formájában nyerhetõk ki. (2. ábra) A fém io nok ból vagy am mó ni um io nok ból és savmaradékionokból ál ló vegyüle tek nek só a kö zös ne - vük. Mi vel a sók több sé ge fém io nok ból és savmaradékionokból áll, elnevezésük is a fém, illetve a savmaradék

11 Közömbösítés és hidrolízis 123 nevébõl tör té nik. Például nátrium-klorid, kálium-klorid, kalcium-nitrát, réz-szulfát. A sók több sé ge jól ol dó dik víz ben. Ol dat ba ke rü lõ ionjaik gyakran reakcióba is lépnek a vízmolekulákkal. A sók ionjainak víz zel va ló re ak ci óját hid ro lí zis nek* ne ve zik. A nátrium-karbonát oldásakor az oldatba kerülõ ionok közül a karbonátion lép sav-bázis reakcióba a vízzel: 2 Na + + CO H 2 O 2 Na + + HCO 3 + OH A hidrolí zis során képzõdött hidroxidionok következtében az ol dat lúgos kémhatású. Az ammónium-klorid oldódásakor az ammóniumionok és a víz kö zött tör té nik sav-bá zis re ak ció: NH Cl + H 2 O = NH 3 + Cl + H 3 O + A ke let ke zett oxóniumionok mi att az ol dat sa vas kémhatású. A nát rium-klo rid ionjai (a Na + -, il let ve a Cl -ionok) nem lépnek reakci óba a vízmole kulák kal, nem törté nik hidrolí zis, ezért a NaCl oldata sem le ges kém hatá sú. Az ionvegyüle tek (sók) oldatának savas vagy lúgos kémha tá sa hidrolí zi sük ered mé nye (3. ábra). Hidrolí zis akkor követ kezik be, ha az ionvegyület kationja protont tud átadni a vízmolekulának, oxóniumion képzõdik, savas kém hatá sú lesz az oldat; ani onja protont tud felvenni a víz mole kulá tól, hidroxidion képzõdik, lúgos kém hatá sú lesz az oldat. Ha az ol dat ban lé võ io nok nem lép nek re ak ci ó ba a víz mo le ku lák kal, ak kor az ol dat oxónium-, il let ve hidroxidion-koncent ráci ója sem változik meg. Ál ta lá ban nem hidrolizálnak az erõs sa vak ból és erõs bázisokból képzõdött sók, mint például a NaCl, a Na 2 SO 4, a NaNO 3. Hidrolizálnak vi szont az erõs savból és a gyenge bázisból, illetve a gyenge savból és az erõs bázisból keletkezõ sók, mint pél dá ul a Na 2 CO 3, a NH 4 NO 3, a CuSO 4. A sók több sé ge ol dó dik víz ben (pl. a kõ só), de vannak közöt tük oldhatat lan vegyüle tek is (pl. mész kõ). A leg gya ko ribb sók: klo ri dok, nit rá tok, szul fá tok, kar bo ná tok. Víz ben jól ol dó dik a leg több klo rid és nitrát, viszont rosszabbul oldódnak a szul fá tok és a karbonátok. Általában az alkálifémek minden vegyülete jól ábra Sóoldatok kémhatásának vizsgálata: NH 4 Cl (1), NaCl (2), Na 2 CO 3 (3). Milyen reakció eredménye a sók vizes oldatának savas és lúgos kémhatása? Mekkora lehet az ábrán látható oldatok ph-ja, a semleges oldat ph-jához viszonyítva? Kísérlet Oldjunk fel külön-külön poharakban lévõ, univerzális indikátort tar talmazó vízben NH 4 Cl-ot, NaCl-ot és Na 2 CO 3 -ot! Vizsgáljuk meg az oldatok kémhatását! Az elsõ esetben sa vas, a má so dik ban sem leges, a harmadikban lúgos kémhatást tapasztalunk. 4. ábra Sókertek kialakításával nyert sóhegyek. Keress magas sótartalmú ter - mészetes vizeket!

12 176 Anyagok körforgásban 36. A kén és vegyületei A kén vegyjele: S A kén képlete: S 8 Olvadáspontja: 115,2 C Forráspontja: 444,6 C Sûrûsége: 2,07 Â 1. ábra A kén molekulájának modellje és a kén néhány fizikai adata 2. ábra A kén égése oxigénben A kén A kén a periódusos rendszer 16. csoportjának második eleme. Atomjának vegyértékhéj-szerkezet: 3s 2 3p 4. Nyolc atomja kapcsolódik össze egyszeres kovalens kötéssel molekulává (S 8 ). Molekulakristályát ilyen nyolc atomos molekulák alkotják (1. ábra). Apoláris mo - lekulái között a kristályrácsban gyenge másodrendû kötések hatnak, ezért olvadáspontja alacsony, keménysége kicsi. A kén sárga szí nû, szi lárd anyag. Apoláris molekulái miatt víz ben old ha tat lan. Apoláris oldószerekben kissé oldódik. Legjobban a szén-di szulfid (CS 2 ) oldja. Szo ba hõ mér sék le ten a kén ke vés sé re ak ció ké pes. A higannyal és az ezüst tel viszont már ala csony hõ - mér sékle ten is reakcióba lép, ezért szok ták a szét szóródó higanycsep peket kénporral beszórni. Magas hõmérsékleten számos fémes és nemfémes elemmel egyesül (2. ábra). Nagy elektronegativitású fé - mekkel ionkötésû szulfidokat (Na 2 S) alkot, nemfém ekkel és hidrogénnel kovalens kötésû molekulákat hoz létre. 2 Na + S = Na 2 S H 2 + S = H 2 S nátrium-szulfid, hidrogén-szulfid szilárd anyag vagy kén-hidrogén A kén-hidrogén színtelen, kellemetlen záptojás szagú mérgezõ gáz. A kén le ve gõn he vít ve meg gyullad, és kén-di oxiddá ég el: S + O 2 = SO 2 3. ábra Permetezés. Nézz utána, melyik növényi betegség ellen hatékony a rézgálic oldalt! A kén a termé szet ben ele mi ál la potban is elõ fordul, leg na gyobb men nyi ség ben vul ká ni gá zok ból ke let kezik. Az élõ szer ve zet ben a fe hér jék al ko tó ré sze ként ta lál ható meg. A kén fel hasz nálá sa igen széles körû. Fõként kaucsuk vulkanizálására és kénsav elõállítására használják. Sok ként dol goz fel a gyógy szer- és a fes ték ipar. Az elemi kén bak té ri um ölõ ha tá sú, ezért a bõr gyó gyá szatban hintõporok, kenõcsök készí té sére hasz nál ják. Növényvé dõ szer ként is al kal maz zák. Jól ismert vegyülete a réz(ii)-szulfát (CuSO 4 ), másnéven rézgálic, melynek oldatát permetezõszerként alkalmazzák.

13 A kén és vegyületei 177 A Kén-di O xid és a kén-trioxid A kén-dioxid (SO 2 ) színtelen, szú rós szagú, mér gezõ gáz. Víz je len létében a festékanyag okat roncsolja, ezen ala pul színtele nítõ, fehérítõ hatá sa (5. ábra). A kén-di o xid dipólusmolekulái víz ben jól ol dó d nak, ké nes sav (H 2 SO 3 ) ke let ke zik. SO 2 + H 2 O = H 2 SO 3 Az élõ szer veze tek re erõsen mérgezõ hatá sú, mert a vö rös vér sej te ket ron csol ja, a hemoglobint redukálja. Egészen kevés kén-dioxidot tartalmazó levegõ belélegzése is veszélyes. A kén-dioxid a penész gombákat pusztít ja, ezért alkalmazzák pél dául hordók fertõt le níté sére (boroshordókban kénszala got éget nek) (6. ábra). Baktériumölõ hatása miatt tartósításra, konzerválásra is hasz nál ják. A növények klorofillját redukálja, így azokat is pusztítja. SO 2 SO 3 A kén-dioxid: olvadáspontja: 72,7 C forráspontja: 10,2 C A kén-trioxid: olvadáspontja: 16,8 C forráspontja: 44,8 C 4. ábra A kén-dioxid és a kén-trioxidmolekula modelljei és fizikai adatai Kísérlet Égessünk kénport üvegedényben, majd öntsünk az edénybe ke vés vi zet! Ta kar juk le üveg lap pal, majd ráz zuk össze! A gáz fel ol dó dása után az ol datba tett kék lakmuszpapír színe pirosra változik a kénessav hatására. He lyez zünk kén-di o xid dal telt edény be meg ned ve sí tett színes papírt vagy virágot, és fedjük le az edényt üveglappal! Néhány perc múlva a papír, illetve a virág színe elhalványul (5. ábra). (A kén-dioxid mérgezõ anyag, ezért a kísérleteket óvatosan végezzük!) A kén-dioxid egyik fontos reakciója, hogy oxigénnel kén-trioxidot al kot, miközben a kén redukálódik: 5. ábra A kén-dioxid színtelenítõ hatása 2 SO 2 + O 2 = 2 SO 3 A kén-trioxid (SO 3 ) víz ben erõs hõfejlõdés közben oldódik, és kénsavvá ala kul: SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 A kén-trioxid a ter mé szet ben vulkáni gázokban fordul elõ. Meg ta lál ha tó a nagy vá ro s ok és ipar te le pek le vegõjé ben is mint szen nyezõ anyag. A le ve gõt szen nye zõ anya gok kö zül leggyakoribb a kén-trioxid mellett a kén-di o xi d. Szin te min de nütt ke let ke zik, ahol kén tar tal mú tü ze lõ anya go kat: bar na kõ sze net, fe ke te kõ sze net, gáz ola jat, föld gázt éget nek. 6. ábra Kén-dioxiddal fertõtlenítik a boroshordókat. Min alapul a kén-dioxid fertõtlenítõ hatása? Milyen kémhatású a kén-dioxid vizes oldata? Miért?

14 218 Anyagok körforgásban A réz: Cu (cuprum) Fizikai tulajdonságok Színe: vörös Olvadáspontja: 1083 C Forráspontja: 2595 C Sûrûsége: 8,96 Â 1. ábra A zöld színû patina összefüggõ réteget képez a bronztárgyak felüle tén. Miért nem mennek tönkre a le vegõn a réztartalmú tárgyak? ábra Réz sósavban (1) és salétromsavban (2). Melyik kémcsõben történik változás? Miért? Kísérlet Tegyünk két kémcsõbe rézdarabkákat! Öntsünk a kémcsövekbe sorra: tömény sósavat és tömény salétromsa vat! A tömény salét rom savban a réz feloldódik. 46. Réz, ezüst és arany A réz A réz az egyik leg ré geb ben is mert fém. Már a ré gi korok em berei készí tet tek rézbõl fegyvereket, hasz nála ti tár gya kat (rézkor). A réz vörös színû, nagy sûrûségû nehéz fém. A hõt és az elektromosságot az ezüst után a leg jobban vezeti. Könnyen megmunkálható, vékony huzalok, le me zek készül nek vörösréz bõl. A levegõ oxigénjével csak magas hõmér sék le ten egyesül fekete színû réz-oxiddá (CuO). Nedves levegõn zöld színû, összefüggõ réteg, patina vonja be, ez adja a szabad le vegõn ál ló réz kupolák, bronzszob rok zöld szí nét (1. ábra). Savas ételek hatására a rézedények, az evõeszközök felüle tén is képzõdhet ilyen zöld szí nû, veszé lyes, mérgezõ hatá sú vegyület, me lyet azon nal el kell tá volí ta ni. Réze dény ben savas ételt nem szabad tárolni. A réz só sav ban nem vál to zik meg. Tömény, forró kén sav ban és tö mény sa lét rom sav ban fel ol dó dik. A tömény kénsav és salétromsav oxidáló hatású savak. A réz csak oxidáló hatású savakban oldódik (2. ábra). A réz a ter mé szet ben tisz tán, színál lapotban is elõfordul, de fõként vegyületekben található, ezekbõl állítják elõ redukcióval. A réz vegyüle tei közül több (ma la chit, azu rit) szép kék vagy zöld szí nû ásvá ny. Jól is mert réz ve gyü let a réz gálic, másnéven a réz(ii)-szul fát (CuSO 4 ), mely nek oldatát mész tejjel keverve perme te zõszer ként ( bordói lé ) hasz nál ják a me zõgaz daságban. A réz vegyületei az élõ szervezetekre mérgezõek. Legismertebb rézötvözetek Ötvözet Összetétel Tulajdonságok sárgaréz réz és cink kemény, jól önthetõ bronz réz, ón, ólom kemény, jól önthetõ alpakka réz, cink, korróziónikkel és saválló

15 Réz, ezüst és arany 219 Az ezüst Az ezüst, az arany és a pla ti na: ne mes fé mek. A természetben színállapotban is elõ for dulnak. Ne vük on nan szár ma zik, hogy nehezen lép nek re ak ci ó ba más anya gok kal. Az ezüst fé nyes, ezüst fe hér szí nû ne héz fém. A fémek közül a leg jobban vezeti a hõt és az elekt romosságot, jól meg munkál ható. Az ezüst a le vegõ oxigénjé vel nem lép reakci óba. Az ezüst bõl készült tárgyak fe lü le tén ke let ke zõ sö tét színû bevonat: ezüst-szulfid (Ag 2 S), amely a levegõben lé võ kén tar tal mú ve gyü let (kén-hid ro gén) ha tá sá ra ke let ke zik. A kén-hidrogén-tar tal mú gyógy vizekben az ezüsttárgyak ezért megfeketednek és tönkremennek. Sósavval nem lép reakcióba, de a tömény, oxidáló hatású salétromsav feloldja. Az arany a tömény salétrom sav ban sem ol dó dik fel, ezért a két fé met sa lét romsavban való oldással választják el egymástól. Az ékszerészek a salét romsavat válasz tóvíznek nevezik. Az ezüstöt többnyire réz zel ötvözik, hogy keménységét fokozzák. Az ezüst tárgyak 10 20% rezet tar talmaz nak. Hi gan nyal al ko tott öt vö ze tét (amal gám) ré - gebben fogtömés re hasz nál ták. Az ezüst vegyületei fényérzékenyek, bomlékonyak. Az ezüst-kloridból és az ezüst-bromidból napfény hatására finom eloszlású, szürke ezüst válik ki (4. ábra). Az ezüstvegyületek fényérzékenységét alkalmazták régen a fényképezésnél és a filmek elõhívásakor. Az ezüst szín álla potban és vegyüle te iben is elõ fordul a ter mé szet ben. Gyakran elõfordul más fémek érceiben is. Sok helyen az arannyal együtt, egy ötvö zetben kép zõdik. Az ezüst a legnagyobb menyiségben elõállított és felhasznált nemesfém. Hasz nálják ék sze rek, dísz tár gyak, ér mék ké szí té sére, valamint az elekt ro mos iparban. Bak té ri um ölõ tu - laj don sá ga mi att fer tõt le ní tés re, vi zek tisz tí tá sá ra is al kal maz zák. Az ezüst egyik legismertebb vegyülete az ezüstnitrát (AgNO 3 ), amely vízben jól oldódó, szín te len kristályos anyag. Levegõn, fény hatására el bom lik, ezüst válik ki. A baktériumokat és mikroorganiz musokat elpusztítja, ezért a gyógyászatban sebek kezelésére hasz nálják (lápisz). Az ezüst: Ag (argentum) Fizikai tulajdonságok Színe: ezüstfehér Olvadáspontja: 960 C Forráspontja: 2220 C Sûrûsége: 10,5 Â 3. ábra Ezüsttárgy. Miért barnul meg a levegõn álló ezüsttárgy felülete? Miért és milyen fémmel ötvözik leggyakrabban az ezüstöt? Kísérlet Öntsünk két kémcsõbe ezüst-nitrátoldatot, adjunk az egyikhez nátriumklorid-, a másikhoz nátrium-bromidoldatot! A ki vált fe hér, il let ve sárgásfehér színû anyagot tartalmazó kémcsöveket tegyük napfényre! Rö vid idõ múl va azt ta pasz tal juk, hogy mind két anyag szí ne fény ha tá sá ra szür ké re vál to zik, a kivált, finom elosz lá sú ezüsttõl. 4. ábra Az ezüst-klorid és az ezüst-bromid fény hatására elbomlik. Mi a kiváló, sötét színû anyag?

16 226 Környezetünk és az energia 47. A levegõ és szennyezõdése 1. ábra Szmog Hong Kong felett 2. ábra A szennyezõ anyagok egyik forrása az ipari termelés 3. ábra Az elektromos autó használata környezetkímélõbb, mint a belsõ égésû motorral hajtott autóé A légkör, amely mintegy 60 km vastagságban veszi körül a Föld bolygót, az emberi élet, az állat- és nö - vényvilág számára meghatározó jelentõségû. A levegõ összetétele ebben a magasságban állandónak tekinthetõ, azaz az állandó összetevõk, az oxigén és a nitrogén átlagos aránya nem változik. A le vegõ tisztasága azonban már régen eltér az ideálistól. Az utóbbi évszázadban ugyanis egyre több olyan szen nyezõ anyag ke - rült a légkörbe, melyek az élõ szerveze teket, a természetet, környezetünket egyaránt súlyosan veszélyeztetik. A levegõt szennyezõ anyagok közül a legismertebbek a kén-dioxid (SO 2 ), a nitrogén-oxidok (NO 2 és NO), a szén-monoxid (CO), a szén hid ro gé nek és a por. A szén-dioxid nem tekinthetõ szennyezõ anyagnak, hiszen természetes módon jelen van a levegõben. Menynyiségének növekedése a felmelegedést kiváltó üvegházhatás fokozódása miatt veszélyes. A szen nye zõ anya gok for rá sai le het nek: az ipa ri üzemek, a jármûvek, a hõerõmûvek és a ház tar tá sok. A mérgezõ anyagok fõként a tüzelõanyagok (szén, fûtõolaj, ben zin, föld gáz) égé se kor ke rül nek a le ve gõ be (2. ábra). A gépjármûvek kipufogógáza a többféle veszélyes, mérgezõ gáz mel lett korom- és szénszem csék bõl ál ló port is tar tal maz. A nagy vá ros ok ban ki ala ku ló szmog különösen veszé lyes az élõ szervezet re. Légszennyezettségi térkép a Kör nyezetvédelmi és Vízügyi Minisz té rium mérõhálózata által óránként mért és ös szegyûjtött adatok alap ján készül. Ha a le - vegõ szennyezettsége túllépi a hivatalosan megengedett értéket, szmogriadót ren del nek el. Ez azt jelenti, hogy leál lít ják, illetve jelentõsen csök ken tik a gép jármûközlekedést és a szen nyezõ anyagot kibocsátó ipari üzemek mûködését. A levegõ tisztaságának megõrzése érdekében ma már a világon mindenütt erõfeszítéseket tesznek. Így például korszerû tüzelõberendezé seket épí te nek, a gyárakat és a hõerõmûveket haté kony szûrõbe rendezésekkel lát ják el, a gépkocsikban ólom men tes benzint al kal maz nak, a kipufogógázok tisztítása érdekében autókatalizátorokat hasz nál nak.

17 A levegõ és szennyezõdése 227 Az autókatali zátor a mo tor ban az üzem anyag el é- gésekor kelet kezett veszé lyes, mérgezõ gázokat ártalmat lan anyagokká ala kít ja át (a szén-monoxidból széndioxid, a nitrogén-oxidokból nitrogén, a szénhidrogének bõl szén-dioxid és vízgõz lesz). A közlekedésben szor galmazzák kör nye zetbarát üzemanyagok haszná latát. Újabban egyre több alter natív energiaforrást von nak be a köz leke désbe is, rész ben környezetvédelmi okokból, részben a kõolajkészletek végessége miatt. Legismertebbek közü lük a bioetanol és a biodízel, me lyeket Magyaror szágon is egyre na - gyobb mennyiség ben gyártanak (4. ábra). A bio etanolt fõleg cellulóz- és keményí tõ tartalmú gabonából, kukoricából nyerik. A bio dízelt növényi olajokból (repce-, napra forgó-, pálma-, szója olaj), ritkábban állati zsiradékok ból állítják elõ. SAvas esõk A sa vas esõ ket a le ve gõ nedvességtartalmában oldott kén-dioxid, nitrogén-oxidok és hidrogén-klorid okozza. A kén-dioxid (SO 2 ) a fosszilis tüzelõanyagok elégetése kor jut a le ve gõ be. A kõ szén, a kõ olaj min dig tar talmaz több-kevesebb ként, amely égés kor kén-di o xid dá ala kul. A kén-di o xid (és a belõ le keletkezõ kén-trioxid) az esõvízben feloldódva kénessavat, savas esõt képez. A savas esõk veszélyesek a növényekre (különösen a fenyõerdõkre), az épületekre, a fémtárgyakra, a mészkõ bõ l és márványból készült szobrokra (5. ábra). A gépjármûvek motorja iban az üzem anyag (benzin, dízel olaj) égé sekor, ma gas hõmér sékle ten a le vegõ nit rogénje is egye sül az oxigénnel, és nit rogén-oxidok (NO és NO 2 ) ke let kez nek. A nit ro gén-oxi dok mér ge zõ, az élõ szer ve zetre ve szé lyes anyagok. A víz ben oldódnak, és salétromsav képzõdik, amely a savas esõ k egyik legveszélyesebb alkotója. A klór tar tal mú anya gok (pl. PVC) égé se kor klór és hidrogén-klo rid jut a levegõbe. Az esõvíz ben feloldódva savvá ala kulnak, s a savas esõk része ként hul la nak vis sza a Föld re, ká ro sít va az élõ vi lá got, különösen a növényze tet. A savas esõk három fõ összetevõje tehát a kénsav, a salétromsav és a sósav. A savas esõk ártalmasak az em beri szervezetre, de a legnagyobb veszélyt a talaj, 4. ábra A környezetbarát üzemanyagok használatát szorgalmazzák a környezetvédõk 5. ábra Savas esõ rongálta szobor 6. ábra Savas esõk hatása. Nézz utána, hol voltak híres erdõpusztulások a savas esõ miatt!

18 Tartalomjegyzék Bevezetés... 8 I. Atomok, ionok, molekulák 1. A víz földi elõfordulása és körforgása Az atom felépítése Az izotópok Elektronok az atommag körül A periódusos rendszer Ionok és ionvegyületek A kovalens kötés és a molekulák A molekulák alakja Dipólusos molekulák és összetett ionok Kölcsönhatás a molekulák között Összefoglalás II. Az anyag felépítése 11. Az anyag felépítése Szilárd anyagok szerkezete Az oldatok és az oldódás Az oldatok összetétele Ionok vizes oldatokban Kolloidok Összefoglalás III. KÉMIAI REAKCIÓK, Elektrokémia 17. Anyagok és szerkezetek Az anyagok és tulajdonságok Reakciók és energiaváltozások A kémiai reakciók sebessége Az akti válá si energia és a katalizátorok A kémiai egyensúly Savak és bázisok A vizes oldatok kémhatása Savak és bázisok erõssége Közömbösítés és hidrolízis Redoxireakciók Redoxireakciók az élõvilágban (olvasmány) Galvánelemek

19 Tartalomjegyzék 29. Szá raz ele mek és akkumulá torok Az elektrolízis Összefoglalás IV. Anyagok körforgásban 31. A periódusos rendszer és az anyagok. A hidrogén Lehet-e élet más bolygókon? (olvasmány) A Föld légköre és a levegõ Az oxigén (O 2 ) és az ózon (O 3 ) A nitrogén (N 2 ) és vegyületei A szén és vegyületei A kén és vegyületei A halogénelemek és vegyületeik A klór (Cl 2 ) A hidrogén-klo rid (HCl) Kõzetek és ásványok Ásványok és kristályok (olvasmány) A fémek szerkezete és tulajdonságaik Az alkálifémek és vegyületeik Az alkáliföldfémek és vegyületeik Az alumínium A vas Réz, ezüst és arany Összefoglalás V. Környezetünk és az energia A Föld légkörének kialakulása és változása (olvasmány) A levegõ és szennyezõdése A vizek és a talaj szennyezõdése Energiaforrások I Energiaforrások II Szénhidrogének Telített, nyílt láncú szénhidrogének A kõolaj Összefoglalás