Sillabusz az Orvosi kémia szemináriumokhoz. Pécsi Tudományegyetem Általános Orvostudományi Kar 2010/

Átírás

1 Sillabusz az Orvosi kémia szemináriumokhoz 1. Az anyag Pécsi Tudományegyetem Általános Orvostudományi Kar 2010/

2 Kémia: az anyag tudománya Kémia: az anyagok összetételével, szerkezetével, tulajdonságaival és reakcióival foglalkozik. Anyag: minden aminek tömege és térfogata van. Az anyag összetétele: miből épül fel, mi van benne? 2

3 Az anyag Fizikai tulajdonságok: olyan tulajdonságok, melyek megfigyelhetők, megmérhetők az anyagi minőség megváltoztatása nélkül: - Halmazállapot (gáz, folyadék és szilárd) - Szín - Olvadáspont és forráspont - Sűrűség - Szerkezet - Keménység Fontos még: - Tömeg - Térfogat de ezek a tulajdonságok nem játszanak szerepet az anyagok megkülönböztetésében. 3

4 Az anyagok osztályozása halmazállapot szerint Szilárd Folyadék Gáz 4

5 Az anyag halmazállapotának jellemzői: Szilárd: saját alakja van, nem összenyomható, viszonylag nagy sűrűségű kén arany só homok Folyadék: cseppfolyós, felveszi az edény alakját, nem összenyomható, viszonylag nagy sűrűségű Gáz: kitölti a rendelkezésre álló teret, összenyomható, viszonylag kis sűrűségű levegő higany víz brómgőz növényi olaj hélium 5

6 Fizikai változás: az anyag megjelenésében (állapotában) bekövetkezett változás (pl. halmazállapot változás, oldódás) Példák: olvadás lecsapódás oldódás Az anyag minősége nem változik meg. 6

7 Kémiai tulajdonságok: olyan tulajdonságok, melyek a tiszta anyag kémiai reaktivitását jellemzik: hogyan reagál a tiszta anyag más tiszta anyagokkal. Kémiai reakció: új anyag(ok) jön(nek) létre a reakció során. Példák: égés (reakció oxigénnel) csapadékképződés Az anyag minősége megváltozik, új anyagi minőség jön létre. 7

8 Az anyag osztályozása összetétele alapján Tiszta anyag: állandó összetétel, meghatározott fizikai és kémiai tulajdonságok. Keverék: két vagy több tiszta anyag keveréke, melyben minden összetevő megőrzi kémiai sajátságait (fizikai és kémiai tulajdonságait) kockacukor (tiszta anyag) kóla (keverék) 8

9 Anyag tiszta anyag keverék elem vegyület homogén heterogén arany (Au) kén (S) cukor (C 12 H 22 O 11 ) oldatok oxigén (O) só (NaCl) levegő szén (C) víz (H 2 O) széndioxid (CO 2 ) víz - homok kén - vas Vegyjel Összegképlet 9

10 Elem: olyan anyag, mely semmilyen kémiai reakcióval nem bontható tovább egyszerűbb anyagokra (pl. nátrium, klórgáz) Vegyjel Típusai: fémek, nemfémek, félfémek Vegyület: legalább kétféle atomot tartalmazó összetett anyag, melyben a különböző atomok meghatározott arányban, kémiai kötéssel kapcolódnak egymáshoz (pl. nátrium klorid, víz) Képlet Vegyület Keverék Tiszta anyag Legalább két eltérő anyagot tartalmaz 10

11 Keverék: fizikai eljárásokkal tiszta összetevőkre bontható Homogén keverék (elegy): egységes összetétel és tulajdonságok. Heterogén keverék: fizikailag jól elkülönülő, eltérő tulajdonságokkal rendelkező alkotórészekből (fázisokból) áll. 11

12 A kémia alaptörvényei Állandó súlyviszonyok törvénye Egy vegyület akárhonnét származik is, mindig ugyanolyan, állandó tömegarányban tartalmazza az őt felépítő elemeket. pl. 18 g víz mindig 2 g hidrogént és 16 g oxigént tartalmaz Tömegmegmaradás törvénye Kémiai reakció során a kiindulási anyagok tömege megegyezik a termékek tömegével. pl. Nátrium klorid képződése nátriumból és klórból: Ha 10 g nátrium teljesen elreagál 15,4 g klórgázzal, akkor 25,4 g só keletkezik. 12

13 Atomelméletek John DALTON ( ) Dalton atomelmélete: 1. Minden anyag atomokból áll. Az atom az anyag egy nagyon kicsi részecskéje. 2. Egy elemet egyféle, azonos tulajdonságokkal rendelkező atomok építik fel. 3. A vegyületeket két vagy több, állandó arányban, kémiai kötéssel összekapcsolódó atom építi fel. 4. A kémiai reakciókban az atomok nem alakulnak át, csak kémiai kombinációjuk válozik meg. 13

14 Vegyjel és képlet Vegyjel: az atomok jelölésére szolgáló egy- vagy kétbetűs jel. H, C, S, O, Na, Fe, Au Összegképlet: megadja az anyagot felépítő különböző elemek atomjainak relatív arányát. H 2, O 2, H 2 O, NaCl, C 12 H 22 O 11, CO 2 14

15 Az atom szerkezete atom Az atom szerkezete Elektron atommag elektronok protonok neutronok Atommag Orbitál Elektronok (e ): negatívan töltött részecskék, melyek az atommag körül héjakba rendeződnek Protonok (p + ): pozitívan töltött részecskék, melyek tömege 1836-szorosa az elektronénak Neutronok (n): semleges részecskék, melyek tömege megegyezik a protonokéval 15

16 Rendszám (Z) = protonok száma = elektronok száma az atomban Ezek határozzák meg a semleges atom kémiai tulajdonságait. Tömegszám (A) = protonok száma (Z) + neutronok száma (N) pl. tömegszám rendszám 12 6C a szén vegyjele Z = 6 A = = 12 Hány neutron van a nátrium atomatommagjában? tömegszám rendszám 23 11Na a nátrium vegyjele A = Z + N = 11 + N = 23 N = 12 16

17 Izotópok Azonos rendszámú, de eltérő tömegszámú atomok. pl. a hidrogén izotópjai: 1 1H más néven prócium, a leggyakoribb hidrogénizotóp, az NMR spektroszkópiában szerves vegyületek szerkezetmeghatározása során vizsgálják 2 1H vagy deutérium, a nehézvíz alkotója, amit D atomerőművekben neutronlassítóként használnak. 3 1H vagy T trícium, instabil: radioaktív. A tríciumtartalom vizsglatával a vizek eredete meghatározható. 17

18 pl. a szén izotópjai: 12 6C a legelterjetebb szénizotóp 13 az NMR spektroszkópiában szerves vegyületek szerkezetmeghatározása során 6C vizsgálják 14 radioaktív: a radiokarbonos kormeghatározást teszi 6C lehetővé. 18

19 Izotópok az orvostudományban: 60 Co γ-sugárzó, egyes rákos daganatok kezelésében használják. A diagnosztikában nyomjelzőként alkalmazott izotópok: Hevesy György (Nobel díj 1943) 19

20 A PET (pozitron emissziós tomográfia) diagnosztikában nyomjelzőként alkalmazott izotópok: 15 O vagy 18 F pozitron sugárzók A pajzsmirigy diagnosztikában nyomjelzőként alkalmazott izotópok: 131 I β- és γ-sugárzó 123 I β-sugárzó 99m Tc metastabil γ-sugárzó 20

21 Az atom tömege a p + tömege = g túl kicsi! A grammban kifejezett abszolút tömeg helyett egy relatív egységet használunk: atomi tömegegység (ate) 1 ate = egy 12 C tömege 12 = g A hélium atom ( 4 He) tömege: g = ate 21

22 Az atomok túl kicsik: sok kell, hogy kezelhető legyen a mennyiségük. pl. egy tucat= 12 darab egy tucat muffin Definíció: Az atomokból sokkal több kell: A mól 1 mól azt az anyagmennyiséget jelöli, mely ugyanannyi részecskét tartalmaz, mint 12 g 12 C. Az egység neve: mól rövidítése: mol 22

23 A mól 1 mol anyagban részecske (darab) van = Avogadro - állandó 23

24 Atomtömeg Az atomtömeg egy mol atom tömege grammban kifejezve. Egy adott izotóp esetében ez ugyanaz az érték, mint egy atom tömege atomi tömegegységben kifejezve. Az elemeket egy adott rendszámú atom építi fel. 1 mol atomban (elemben) számos eltérő izotóp lehet! Az atomtömeg az elem természetben előforduló izotópjai tömegének súlyozott átlaga. 24

25 Atomtömeg pl.: a klórnak két izotópja található a természetben: izotópok a tiszta izotóp atomtömege természetes g/mol előfordulás % 35 Cl g % 37 Cl g % A klór atomtömege = ( 35 Cl tömege) (előfordulása) + ( 37 Cl tömege) (előfordulása) M Cl = 34,969 g/mol 0, ,996 g/mol 0,2423 = 35,45 g/mol 25

26 Az elemek periódusos rendszere M Cl = 34,969 g/mol 0, ,996 g/mol 0,2423 = 35,45 g/mol 26

27 Összefoglalás 1. Fizikai változás Kémiai változás 2. Az anyagok osztályozása tiszta anyag Anyag keverék elem vegyület homogén heterogén 3. Vegyjel és összegképlet 4. Az atom szerkezete, izotópok atommag atom elektronok protonok neutronok 5. Mól, atomtömeg 27