Kémiai alapok. Általános kémia

Átírás

1 Kémiai alapok Általános kémia

2 Fontos tudnivalók - körny.tan Tárgy neve: Kémiai alapok I. Neptun kód: SBANKN1050 Előadó: Borzsák István C121 szerda iborzsak@ttk.nyme.hu Vizsga feltétele a labor teljesítése Vizsga: írásbeli vizsga feladatsor + tételsor Szintfelmérő a 2. előadáson Aláírás feltétele: Max. 3 hiányzás (orvosi igazolás csak krónikus betegségnél) 2 késés=1 hiányzás

3 Fontos tudnivalók - biológia Tárgy neve: Kémia alapjai I. Neptun kód: SBANKE1050 Előadó: Borzsák István C121 szerda iborzsak@ttk.nyme.hu Vizsga feltétele a labor teljesítése Vizsga: írásbeli vizsga feladatsor + tételsor Szintfelmérő a 2. előadáson Kémia emeltszintű érettségi feladatsor teljesítése Aláírás feltétele: Max. 3 hiányzás (orvosi igazolás csak krónikus betegségnél) 2 késés=1 hiányzás

4 Fontos tudnivalók - levelező Tárgy neve: Kémia alapjai I. Neptun kód: SBALKE1050 Előadó: Borzsák István C121 szerda iborzsak@ttk.nyme.hu Vizsga feltétele a labor teljesítése Vizsga: írásbeli vizsga feladatsor + tételsor Aláírás feltétele: Max. 1 hiányzás (orvosi igazolás csak krónikus betegségnél) 2 késés=1 hiányzás

5 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

6 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

7 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

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

9

10

11 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

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

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

14 Radioaktív bomlások Alfa bomlás X -> n-4y + 4He n

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

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

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

18 Radioaktív sugárzások Alfa Béta Gamma

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

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

21 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

22

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

24 Kvantumszámok

25 Atomi elektronpályák Orbital Viewer program

26 2s pálya

27 2p pálya

28 3p m=1 pálya

29 3d m=0 pálya

30 3d m=1 pálya

31 4f m=2 pálya

32 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

33 Kvantumkémia Spektroszkópia

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

35

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

37 A kovalens kötés Molekulák elektronszerkezete LCAO-MO kötő lazító nemkötő elektronpárok Homo- és heteronukleáris kötések Datív kötés Hibridpályák - VSEPR Delokalizált kötések Kötésrend

38

39 LCAO - MO

40 Kétatomos molekulák

41 Hidrogén molekula

42

43

44 Kétatomos molekulák

45

46 Homo- és heteronukleáris kötések

47 Datív kötés

48 Hibridpályák s+p+p+p sp3 + sp3 +sp3 +sp3 "sp3 hybridized" tetrahedral s+p+p+p sp2 + sp2 + sp2 + p "sp2 hybridized" trigonal planar s+p+p+p sp + sp + p + p "sp hybridized" linear

49 Molekula geometria

50 Molekulák geometriája AX2 AX3 AX2E AX4 AX3E AX2E2

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

52 Halmazszerkezet Halmazállapotok gáz folyékony szilárd (plazma)

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

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

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

56 Bravais rácsok elemi cellái

57 Fázisátalakulások Olvadás, párolgás Fázisdiagramm Kritikus pont Hármaspont

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

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

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

61 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

62 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

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

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