DEBRECENI EGYETEM TERMÉSZETTUDOMÁNYI KAR. KÉMIA ALAPSZAK törzsanyaga

Átírás

1 DEBRECENI EGYETEM TERMÉSZETTUDOMÁNYI KAR KÉMIA ALAPSZAK törzsanyaga Készült a HEFOP P /1.0 felsőoktatási pályázat támogatásával 1

2 A Debreceni Egyetemen szeptemberében induló Kémia alapképzési (BSc) szak szakmai törzsanyagának részletezett tematikáját tartalmazza ez a kiadvány. Az anyag összeállításával az volt a célunk, hogy a lehető legteljesebb képet adjuk a képzésben résztvevő oktatók, hallgatók, potenciális alkalmazók (ebbe beleértve a BSc szinten végzett hallgatókat fogadó MSc szakokat is) számára azon elméleti és gyakorlati kémiai ismeretkörökről, melyekben a képzést sikeresen teljesítő hallgatók szakirányuktól függetlenül alapvetően jártasak kell, hogy legyenek (1. Táblázat). Ezt az ismeretanyagot öleli fel a záróvizsga tételsora is. A kötelező kémiai blokkot előkészítik, illetve megalapozzák a szükséges matematikai, fizikai, kémiai informatikai kurzusok. Mindezek kiegészülnek ugyancsak mindenki számára előírtan környezettani, Európai Uniós, valamint általános gazdasági és menedzsment, valamint minőségbiztosítási alapismeretek elsajátítását biztosító tárgyakkal (2. Táblázat). Erre a törzsanyagra épülnek rá a szakirányok (vegyész, illetve kémia tanári szakirány), amelyek elvégzése elsősorban a megfelelő mesterképzésbe (MSc) való belépésre készít fel. A szakirány felvétele nélkül végzett Kémia alapszak is megfelel azonban az Európai Unióban működő European Chemistry Thematic Network által kidolgozott Eurobachelor in Chemistry általános és szakmai követelményeinek, így a végzettség nemzetközi dimenzióban is elfogadott és használható. Debrecen, augusztus Dr. Somsák László s. k. Dr. Farkas Etelka s. k. egyetemi tanár egyetemi tanár a Kémia alapszak a DE TTK Kémiai Intézete szakfelelőse oktatási igazgatóhelyettese. 2

3 1. Táblázat: A Kémia alapképzés (BSc) szakmai törzsanyaga Modul Tárgycsoport (Előírt kr.) Tárgy (Tematika o. szám) Szakmai törzsanyag (82-92) Σmin 85 Félév (óraszám; számonkérés: k kollokvium, g gyakorlati jegy) Összesen óra/hét kredit Általános kémia ( 8) (8) (8) Általános kémia 3k+2g+3g 8 8 (6-21.) Szervetlen kémia ( 10) (10) (10) Szervetlen kémia I. 2k+0+6g 8 7 (23-29.; ) Szervetlen kémia II. 2k (30-33.) Fizikai kémia ( 21) (22) (20) Fizikai kémia I. (2+2)k (48-54.) Fizikai kémia II. (3+2)k+4g 9 8 (55-66.) Bev. fiz.-kém. mérés g 4 3 (44-47.) Kolloidkémia I. 2k+0+2g 4 4 (70-74.) Magkémia 1k (67-69.) Szerves kémia ( 20) (19) (20) Szerves kémia I. (2+1)k (78-82.) Szerves kémia II. (2+1)k (83-86.) Szerves kémia III. b 2k+0+0 b 3 3 (87-90.) Szerves kémia IV. 0+(1+3)g 3 3 (91-95.) Szerves kémia V. c 0+(2+3)g c 5 3 ( ) Biokémia I. 2k ( ) Analitikai kémia ( 14) (14) (14) Analitikai kémia I. 2k+2g+4g 8 8 ( ) Spektroszkópiai mód. ( ) 2k b Biológiai kémia. c Helyette vegyész szakirányon: Szerves kémia VI. 0+(2+6)g (5) 3

4 1. Táblázat: A Kémia alapképzés (BSc) szakmai törzsanyaga Modul Tárgycsoport (Előírt kr.) Tárgy (Tematika o. szám) Elválasztástechnika ( ) (folytatás) Félév (óraszám; számonkérés: k kollokvium, g gyakorlati jegy) Összesen óra/hét 1k+0+3g 4 3 Alkalmazott kémia ( 12) (10) (12) Kémiai technológia I. 2k+1g ( ) Kémiai technológia II. 2k+2g ( ) Körny. kém. -technol. (2+1)k ( ) Üzemlátogatás (Ü) (150) 5 nap/fé (Ü) kredit 2. Táblázat: A Kémia alapképzés (BSc) általános tárgyai Modul Tárgycsoport (Előírt kr.) Félév (óraszám; számonkérés: k kollokvium, g gyakorlati jegy) Összesen Tárgy óra/hét kredit Term. tud. alap. (14-24) Matematika ( 6) (7) (7) Matematika I. 4k+3g Fizika ( 6) (5) (7) A fizika alapjai I. (2+1)k A fizika alapjai II. a (2+0)k+0 a 2 3 Informatika ( 2) (3) (2) Kém. inform. alapok 0+0+3g 3 2 Ált. tárgyak (5) (5) EU ismeretek 1k Ált. gazdasági és 1k menedzsment ism. Minőségbiztosítás 1k Környezettan (1+1)k a Alternatív tárgy (vegyész szakirányon javasolt): A fizika alapjai II. (2+1)k+0 (4). 4

5 Általános kémia (Óraszám: ) (Kreditszám: ) Tantárgyfelelős: Dr. Sóvágó Imre egyetemi tanár Meghirdető tanszék: Szervetlen és Analitikai Kémiai Tanszék 5

6 A tárgy neve: A tárgy Neptun-kódja: Tantárgyfelelős: A tárgy oktatója: Óraszám/hét: Kreditszám: 5 Számonkérés módja: kollokvium ÁLTALÁNOS KÉMIA (ELŐADÁS) TKBE0101 Dr. Sóvágó Imre egyetemi tanár Dr. Sóvágó Imre egyetemi tanár 3 óra A kurzus célja: A tárgy a tanulmányaikat kezdő, különböző alapképzettségű hallgatóknak bevezetést nyújt a kémiába, lehetővé teszi ismereteik összehangolását és előkészíti a további alapozó tárgyak (szervetlen, szerves, fizikai és analitikai kémia) oktatását. Tartalma: A kémia tárgya és fejlődése, kapcsolata más természettudományokkal. Az atom- és molekulafogalom kialakulása, az atomok felépítése, atommodellek. A kémiai kötés különböző formái, a molekulák és halmazok szerkezete. Gázok, folyadékok és szilárd testek jellemzése, halmazállapotváltozások. A sztöchiometria alaptörvényei. A kémiai reakciók energetikai és kinetikai jellemzése. A kémiai egyensúly és alkalmazási lehetőségei. A kémiai reakciók csoportosítása, sav-bázis és redoxireakciók, az elektrokémai alapjai. Ajánlott irodalom: 1. Brücher Ernő: Általános kémia (anyagszerkezet) (Egyetemi jegyzet, Debrecen, 2002.) 2. Gergely Pál: Általános és bioszervetlen kémia (Semmelweis Kiadó, Budapest, 2001.) 3. J. McMurray, R.C. Fay: Chemistry (Pearson Education, Inc., New Jersey, 2004.) A tárgy részletes tematikája: 1. hét: A természettudományok tárgya és felosztása. A kémia kialakulása és fejlődésének rövid áttekintése. Az atom és molekulafogalom kialakulása és fejlődése, a kémiai és fizikai változás fogalma. A kémia felosztása és szerepe napjainkban. A tömeg és energiamegmaradás 6

7 törvénye, kapcsolatuk. A mérés szerepe a kémia tudománnyá válásában, a fontosabb fizikai mennyiségek és mértékegységeik. Az SI egységrendszer alapjai, a fontosabb alap- és származtatott mennyiségek és mértékegységeik. A kémia mennyiségi törvényei, a sztöchiometria alapjai. Az állandó és többszörös súlyviszonyok törvénye. A vegyülő gázok térfogati törvénye. A daltoni atomelmélet alapfeltevései és az Avogadro tétel. A relatív atomés molakulatömeg fogalma. A kémiai anyagmennyiség és mértékegysége, a mól fogalma, az Avogadro állandó. Az elemek és vegyületek jelölése, vegyjel, képlet (tapasztalati, molekula és szerkezeti képlet) jelentése. Az izoméria fogalma és egyszerűbb formái a szerves és koordinációs vegyületek körében. 2. hét: A vegyérték és oxidációs szám fogalma. Az oxidációs szám szerepe a szervetlen kémiában. A kémiai egyenlet és a kémiai számítások alapjai. A kémiai reakciók csoportosítási lehetőségei. Az anyag atomos szerkezetének és az atomok oszthatóságának kísérleti bizonyítékai. Az elektron és az atommag felfedezése, a Rutherford-féle szórási kísérlet. Az elemi részecskék (proton, neutron és elektron) jellemző paraméterei. Az atommag felépítése, izotópok fogalma, gyakorlati jelentőségük. A relatív atom- és molekulatömeg meghatározásának kísérleti módszerei. A tömegspektrometria alapelve és alkalmazási területei, a dublett módszer lényege. 3. hét: A radioaktivitás felfedezése, a radioaktív sugárzás típusai, élettani hatásaik és ipari, gyógyászati alkalmazásaik. A radioaktív bomlástörvény, természetes bomlási sorok. Az Einstein-féle tömeg-energia ekvivalencia elv, a tömegdeffektus. A magfúzió és maghasadás elvi alapjai és gyakorlati alkalmazásaik. Az atomok energiájának kvantumszerű változása, a foton hipotézis. A Bohr-féle atommodell és alkalmazása a hidrogénatom esetén. A hidrogénatom pályasugarainak és energiájának kiszámítása. Az elektromágneses sugárzás jellemzői, a sugárzás és az anyagi rendszerek kapcsolata, emisszió, abszorpció és a színképek eredete. A hidrogénatom vonalas színképének értelmezése a Bohr modell alapján. A röntgensugárzás eredete, értelmezése és gyakorlati jelentősége. 4. hét: Az anyag kettős természete, anyaghullámok. A Heisenberg-féle határozatlansági reláció. A kvantummechanikai atommodell alapjai és alkalmazhatósága a hidrogénatom esetén. Az 7

8 atompályák alakja, a pályafüggvény távolságtól és szögtől függő részeinek jelentése. A kvantumszámok és jelentésük. A többelektronos atomok kvantummechanikai tárgyalása. Az atompályák sugarának és energiájának változása a rendszám függvényében. A periódusos rendszer formáinak történeti fejlődése, a hosszú periódusos rendszer elektronszerkezeti felépítése, az energiaminimum elve, a Pauli elv és a maximális multiplicitás elve. 5. hét: A periódikusan változó atomi paraméterek (ionizációs energia, elektronaffinitás, atomméret, atomtérfogat) jelentése és változásuk a rendszám függvényében. A van der Waals-, fématomion- és kovalens sugár fogalma, változásaik. Az elektronegativitás fogalma, kiszámítási lehetőségei (Pauling, Mullikan és Allred-Rochov-féle skálák). Az elektronegativitás jelentősége és változása a rendszám függvényében. A kémiai kötés különböző formái, összehasonlító jellemzésük. Az ionkötés lényege a rácsenergia értékét befolyásoló tényezők. A fémes kötés jellemzése, kialakulásának feltételei. 6. hét: A kovalens kötés jellemzése, kialakulásának feltételei, a kötéselméletek fejlődése. A vegyértékkötés (VB) módszer alapjai és alkalmazhatósága. A rezonanciaelmélet és alkalmazásai, a delokalizált molekulapályák jelentősége. A pályahibridizáció fogalma, típusai, a szénatom lehetséges hibridállapotai és az egyszerűbb szerves vegyületek térszerkezetének értelmezése a hibridizáció alapján. A molekulapálya (MO) módszer alapjai és alkalmazása homonukleáris kétatomos molekulák (H 2, N 2 és O 2 ) esetén. A molekulapályák típusai, kötő, nemkötő és lazító pályák. A σ- és π-típusú molekulapályák főbb jellemzői. A molekulák alakja, a hibridizáció és a vegyértékelektronpár taszítási elmélet alkalmazása az összetett molekulák térszerkezetének értelmezésére. Néhány egyszerűbb szervetlen és szerves vegyület térszerkezetének részletes tárgyalása. 7. hét: A kémiai kötés különböző formái közötti átmenet lehetőségei. Az ionok polarizációja, a polarizálóképesség és a polarizálhatóság mértékét befolyásoló tényezők, a viszontpolarizáció. A kovalens kötés polaritása, poláris és apoláris molekulák. A másodrendű kémiai kötőerők energetikai jellemzése és típusai. A dipólus-dipólus, dipólus-indukált dipólus és diszperziós kölcsönhatás eredete, értéküket befolyásoló tényezők. A hidrogénkötés kialakulásának feltételei, a hidrogén-florid és a víz szerkezete, a hidrogénkötés jelentősége a szerves 8

9 vegyületek körében. A makroszkópikus anyagi halmazok szerkezete, típusaik. A molekula-, ion-, atom- és fémrácsos anyagok kötésviszonyai és jellemző tulajdonságaik. A rácsszerkezet és a fizikai/kémiai tulajdonságok (olvadáspont, forráspont, szín, szag, keménység, megmunkálhatóság, vezetés, oldhatóság, kémiai reaktivitás) közötti összefüggések értelmezése. 8. hét: Az anyagok mágneses és dielektromos sajátságai. A dielektromos polarizáció, dia- para- és ferromágneses anyagok. A halmazállapotok általános jellemzése, típusai, az összetartó erők és a rendezettség szerepe. A kinetikus gázelmélet alapjai, ideális és reális gázok. A gáztörvények (Boyle-Mariotte és Gay-Lussac törvények) az ideális gázok állapotegyenlete. Gázelegyek, parciális nyomások törvénye. A folyadékok általános jellemzése, felületi feszültség és viszkozitás fogalma. A folyadékkristályok. A szilárd testek általános jellemzése, csoportosításuk: kristályos, üvegszerű, és amorf anyagok. A halmazállapot-változások: olvadás, fagyás, párolgás, kondenzáció, szublimáció. 9. hét: Az összetett (többkomponensű) anyagi rendszerek típusai, homogén és heterogén rendszerek fogalma, fázisok. A kolloid rendszerek főbb jellemzői és felosztásuk. A fázisdiagramok jelentése, a víz, a szén-dioxid és az elemi kén fázisdiagramjának értelmezése. Az olvadás- és forráspont fogalma, értéküket befolyásoló tényezők. A hármaspont, a kritikus hőmérséklet és nyomás jelentése. A termodinamikai hőmérsékleti skála. Az oldatok jellemzése, az oldhatóságot befolyásoló tényezők, az oldatok töménysége, koncentráció-egységek. Elektrolit- és nemelektrolit oldatok, az elektrolitos disszociáció. A híg oldatok törvényei: az oldatok gőznyomása, a fagyáspontcsökkenés és forráspont emelkedés törvénye, gyakorlati alkalmazásaik. Az ozmózisnyomás kiszámítása, az ozmózis biológiai jelentősége. 10. hét: A termokémiai alapjai. A hőmennyiség fogalma, kiszámítása. A termodinamikai első főtétele, a belső energia és az entalpia jelentése. A reakcióhő jelentése, értékét befolyásoló tényezők, exoterm és endoterm folyamatok. A Hess-tétel. A képződéshő fogalma és gyakorlati jelentősége. A fázisátalakulási hők és az oldáshő jelentése, értéküket befolyásoló tényezők. A kötési energia fogalma, a reakcióhő és a kötési energia kapcsolata. A spontán végbemenő 9

10 kémiai folyamatok iránya, a termodinamika II. főtétele. A szabadentalpia és az entrópia jelentése. 11. hét: A kémiai folyamatok sebessége, a reakciósebesség függése a koncentrációtól és a hőmérséklettől. A reakciók rendűsége. Az aktiválási energia és szerepe a kémiai folyamatokban. Katalizátorok és működésük, homogén és heterogén katalitikus reakciók. Az enzimek. A fotokémiai folyamatok típusai, a kvantumhasznosítási tényező jelentése. A kémiai egyensúly jellemzése és az egyensúlyi állandó jelentése. Az egyensúlyok eltolásának lehetőségei. A Le-Chatelier elv, a kémiai egyensúly függése a hőmérséklettől és a nyomástól. 12. hét: A heterogén egyensúlyi rendszerek jellemzése. Oldékonysági egyensúlyok és az oldhatósági szorzat. Az oldhatóság hőmérsékletfüggése. Gáz-folyadék és folyadék-folyadék egyensúlyok, a megoszlás és extrakció jelentősége. Sav-bázis elméletek. Az Arrhénius sav-bázis elmélet alapfeltevései. A Brönsted-Lowry (protolitikus) elmélet lényege, savak és bázisok fogalma. A savak és bázisok erőssége. A szupersavak jellemzése. A disszociációfok és disszociációállandó jelentése, kapcsolatuk. 13. hét: A vizes oldatok jellemzése, a víz disszociációja, a vízionszorzat. A ph fogalma és kiszámítása. Az amfotéria fogalma, jelentősége. Pufferoldatok és indikátorok működése. A sóoldatok kémhatása. A Lewis-féle sav-bázis elmélet lényege. A komplexvegyületek fogalma, a komplexképződési egyensúly jellemzése. A kemény és lágy savak és bázisok (hard-soft savbázis elmélet) jelentősége. 14. hét: Az elektrokémai alapjai. A galvánelemek működése és az elektródpotenciál fogalma. A galvánelemek elektromotoros erejének kiszámítása, a standard elektródpotenciálok szerepe a kémiában, oxidáló- és redukálószerek. A redoxifolyamatok egyensúlya. A víz mint redoxi rendszer. Az elektrolízis, bomlásfeszültség és túlfeszültség fogalma. Az elektrolízis mennyiségi törvényei. Az oldat- és olvadékelektrolízis ipari alkalmazásai. A kémiai áramforrások típusai, szárazelemek és akkumulátorok. 10

11 A tárgy neve: A tárgy Neptun-kódja: Tantárgyfelelős: A tárgy oktatója: Óraszám/hét: Kreditszám: 2 Számonkérés módja: gyakorlati jegy ÁLTALÁNOS KÉMIA (SZÁMOLÁSI GYAKORLAT) TKBG0101 Dr. Sóvágó Imre egyetemi tanár Dr. Várnagy Katalin egyetemi docens 2 óra A kurzus célja: A szeminárium célja az alapvető sztöchiometriai-, koncentráció- és ph-számítási feladatok megoldási módszereinek, illetve az egyenletrendezés alapelveinek megismertetése. Tartalma: Az alapfogalmak (vegyjel, képlet, anyagmennyiség, relatív- és moláris tömeg) alkalmazása sztöchiometriai számítási feladatokban. Koncentrációegységek (százalékos összetétel, molaritás, molalitás, tömegkoncentráció) megismerése és alkalmazása koncentrációszámítási feladatokban. Az egyenletrendezés alapelvei (láncszabály és oxidációs szám alapján), alkalmazásuk kémiai számítási feladatokban. A gáztörvények megismerése, alkalmazásuk kémiai számítási feladatokban. A ph fogalma, egyértékű erős savak és bázisok ph-jának számítása. Ajánlott irodalom: 1. Farkas E., Fábián I., Kiss T., Posta J., Tóth I., Várnagy K: Általános és analitikai kémiai példatár (egyetemi jegyzet, Egyetemi Kiadó, Debrecen) 2. Villányi Attila: Ötösöm lesz kémiából (Műszaki Könyvkiadó, Budapest) 3. J. McMurray, R.C. Fay: Chemistry, (Pearson Education, Inc., New Jersey, 2004). 11

12 A tárgy részletes tematikája: 1. hét: Alapfogalmak. Vegyjel, képlet, relatív- és moláris atomtömeg, molekulatömeg fogalma, számítása. Anyagmennyiség fogalma, az Avogadro állandó jelentése, alkalmazásuk sztöchiometriai feladatok megoldásában. Moláris térfogat fogalma, alkalmazása sztöchiometriai feladatok megoldásában. Az értékes jegy fogalma és alkalmazása a számítási eredmények megadásában. 2. hét: Koncentrációegységek. Az oldatok, elegyek, oldott anyag, oldószer, komponens fogalmának átismétlése, elmélyítése. Az oldatok, elegyek összetételének megadási lehetőségei. A legfontosabb koncentrációegységek (anyagmennyiség-koncentráció (molaritás), molalitás, tömegkoncentráció) fogalma, jelentése, alkalmazásuk a koncentrációszámítási feladatok megoldásában. Az oldatok tömegszázalékos összetételének megadása, alkalmazása koncentrációszámítási feladatok megoldásában. Sűrűség fogalma, alkalmazása koncentrációszámítási feladatok megoldásában. 3. hét: Oldatkészítéssel kapcsolatos számítások. Koncentrációegységek átszámítása. Szilárd anyagból oldással történő oldatkészítéssel kapcsolatos számítások. Tömény oldatból hígítással történő oldatkészítéssel kapcsolatos számítások. A kétféle oldatkészítéssel kapcsolatos számítások jelentősége, fontossága a laboratóriumi gyakorlatban. Oldatok keverése. 4. hét: Kémiai képlettel kapcsolatos számítások, szilárd keverékek tömegszázalékos összetétele. Tapasztalati képlet, molekulaképlet fogalma. Vegyületek százalékos összetétele. Tapasztalati képlet, molekulaképlet meghatározása tömegszázalékos összetételből és egyéb analitikai adatokból. A képlettel, összetétellel kapcsolatos számítások jelentősége, fontossága az analitikai kémiában. Szilárd keverékek tömegszázalékos összetételének számítása. 12

13 5. hét: Oldhatósággal, kristályosítással kapcsolatos számítások. Oldhatóság, telített, telítetlen oldat fogalma. Telített oldatok készítésével kapcsolatos számítások. Kristályvízmentes és kristályvizes sók kristályosításával kapcsolatos számítások. A kristályosítással kapcsolatos számítások jelentősége, fontossága a gyakorlati munkában szennyezett anyagok átkristályosításával, tisztításával kapcsolatban. 6. hét: Gáztörvények. Reakcióegyenletek. Az általános gáztörvény és alkalmazása sztöchiometriai számításokban. Egyszerű (elsősorban nem redoxi) reakcióegyenletek felírása, rendezése. Sztöchiometriai feladatok megoldása reakcióegyenletek alapján. A reaktánsok és a termékek tömégével, térfogatával kapcsolatos számítások. A reakcióegyenletek alapján történő számítások gyakorlati felhasználásának lehetősége keverékek, elegyek összetételének meghatározásában. A gyakorlati élettel kapcsolatos számítások, kitermelés, veszteség fogalma, figyelembe vétele a számítások során. 7. hét: Sav-bázis titrálással kapcsolatos számítások. Oldatok hígításával kapcsolatos számítások. Sav-bázis titrálások elvi alapjai, oldatok koncentrációjának meghatározása titrálási eredmények alapján. A sav-bázis titrálások felhasználásának lehetőségei egyéb meghatározásokban: moláris tömeg, tisztaság, savak, bázisok értékűségének megadása. 8. hét: Oxidációs szám, redoxireakciók rendezése. Oxidáció, redukció, oxidációs szám fogalma, az oxidációsszámok változása. Egyszerű- és összetett ionok, elemek, semleges vegyületek atomjai oxidációs számának meghatározása. Redoxireakciók rendezése oxidációsszám-változás alapján. A reakcióegyenletek rendezésének jelentősége a kémia minden területén, alkalmazásuk a szervetlen és szerves kémiában. 9. hét: Számítás reakcióegyenletek alapján. Redoxireakció-egyenletek alapján történő számítások, ezek alkalmazása sztöchiometriai, koncentráció- és gáztörvényekkel kapcsolatos számítási feladatok megoldása során. Összetett 13

14 feladatokban annak felismerése, hogy milyen eddig megtanult fogalmak, összefüggések felhasználásával, alkalmazásával lehet a feladatot megoldani. 10. hét: Szilárd keverékek, folyadék- és gázelegyek összetételének meghatározása. Átlagos moláris tömeg fogalma, meghatározása szilárd keverékekben, folyadék- és gázelegyekben. Szilárd keverékek, folyadék- és gázelegyek összetételének meghatározása átlagos moláris tömeg alapján. Szilárd keverékek, folyadék- és gázelegyek összetételének meghatározása a komponensek reakciói alapján. A sztöchiometriai-, koncentrációszámítással, gáztörvényekkel kapcsolatos összefüggések alkalmazása a keverékekkel kapcsolatos feladatok megoldása során. 11. hét: Képletmeghatározás reakcióegyenletek alapján. A vegyjel, tapasztalati- és molekulaképlet fogalmának átismétlése, elmélyítése. Ismeretlen elem, vegyület vegyjelének, képletének meghatározása a reaktánsok, termékek tömegének, térfogatának, koncentrációjának ismeretében. 12. hét: Erős savak és bázisok ph-ja. Savak, bázisok, kémhatás, ph, poh, vízionszorzat fogalma. Erős savak és bázisok ph-jának számítása koncentrációból, koncentráció számítása a ph ismeretében. Különböző koncentrációjú, ph-jú sav- és lúgoldatok készítésével, elegyítésével kapcsolatos számítások. Az erős savak és bázisok ph-ja fogalmának alkalmazása különböző sztöchiometriai-, koncentrációszámítási feladatokban. Az erős savak és bázisok ph-ja fogalmának alkalmazása gáztörvénnyel, reakcióegyenletekkel kapcsolos számítási feladatokban hét: Vegyes feladatok. Vegyes feladatok a sztöchiometria-, koncentráció- és ph-számítási, valamint a gáztörvénnyel, reakcióegyenletekkel kapcsolatos feladatokban. Összetett feladatok megoldása során annak felismerése, hogy az ismert összefüggések, fogalmak közül melyek alkalmazásával lehet az adott feladat megoldásához eljutni. 14

15 A tárgy neve: A tárgy Neptun-kódja: Tantárgyfelelős: A tárgy oktatója: Óraszám/hét: Kreditszám: 2 Számonkérés módja: gyakorlati jegy ÁLTALÁNOS KÉMIA (LABORATÓRIUMI GYAKORLAT) TKBL0101 Dr. Sóvágó Imre egyetemi tanár Dr. Várnagy Katalin egyetemi docens 3 óra A kurzus célja: A laboratóriumi gyakorlat célja, hogy a kezdő, különböző előképzettségű hallgatókat bevezesse a laboratórium munkába, ismereteiket egységes szintre hozza és előkészítse a további laboratóriumi gyakorlatok (szervetlen-, szerves-, fizikai- és analitikai kémiai gyakorlatok) oktatását. Tartalma: Az alapvető laboratóriumi (üveg-, fém- és fa-) eszközök használatának, a legegyszerűbb kémiai mérőmódszereknek (tömeg-, térfogat-, hőmérséklet-, sűrűségmérés) és az egyszerű laboratóriumi műveleteknek (melegítés, hűtés, oldatkészítés, hígítás, kristályosítás, dekantálás, szűrés, titrálás, gázfejlesztés, gázpalackok kezelése) a megismerése. Néhány egyszerű szervetlen kémiai preparátum előállítása és a kémiai alapjelenségek vizsgálata egyszerű kísérleteken keresztül az alapműveletek alkalmazását, gyakorlását szolgálja. Ajánlott irodalom: 1. Dr. Lengyel Béla, Általános és szervetlen kémiai praktikum (Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest) 2. Kollár György, Kis Júlia, Általános és szervetlen preparatív kémiai gyakorlatok (Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest) 3. Stephen Murov, Brian Stedjec, Experiments in basic chemistry (Wiley, New York) 15

16 A tárgy részletes tematikája: A heti 3 órás laboratóriumi gyakorlatra (3x14 = 42 óra) tömbösítve 10 héten keresztül heti 4 órában (+ 2 óra befejezés) kerül sor. 1. hét: Bevezetés a laboratóriumi munkába. A laboratóriumban a biztonságos és balesetmentes munkavégzés feltételei és módjai: a kísérletező munka legfontosabb szabályai: a laboratóriumi rend, baleseti források és balesetmegelőzés, a legfontosabb balesetvédelmi, tűzvédelmi szabályok, a vegyszerek használata. A laboratóriumi fa-, üveg-, fém-, parafa- és gumieszközök bemutatása, legfontosabb laboratóriumi alkalmazási lehetőségeik. A gázégő használata, üvegmegmunkálási lehetőségek a laboratóriumban. 2. hét: Tömegmérés, térfogatmérés. A tömeg- és térfogategységek átismétlése: a metrikus és az SI mértékrendszer. Az értékes jegy fogalma és alkalmazása a mérési eredmények megadásában. A helyesség és a precizitás jelentése. Megismerkedés a laboratóriumi tömegmérő eszközökkel, mérés tára- és analitikai mérlegen. A legfontosabb hiteles (pipetta, büretta, mérőlombik) és egyéb térfogatmérő eszközök (mérőhenger, főzőpohár) bemutatása, példák a laboratóriumi munkában való alkalmazásukra, használatuk elsajátítása. A térfogatmérő eszközök kalibrálásának jelentése, jelentősége. Egy adott térfogatmérő eszköz kalibrálásán keresztül egyrészt a bemutatott tömeg- és térfogatmérő eszközök használatának gyakorlására, másrészt a sűrűség, tömeg és térfogat közötti összefüggés alkalmazásával a kalibrálás fogalmának megértésére van lehetőség. Elvégzendő feladatok: Mérés tára- és analitikai mérlegen. A pipetta, büretta, mérőlombik használatának gyakorlása. Egy adott térfogatmérő eszköz kalibrálása. 16

17 3. hét: Oldatkészítés szilárd anyagból kiindulva, sűrűségmérés. Az oldatkészítés a kísérleti munka során végzett egyik legfontosabb előkészítő művelet lehetőségeinek megismertetése, a szilárd anyagból való oldatkészítés lépéseinek bemutatása. Egy adott koncentrációjú oldat készítésén keresztül a porítás műveletének megismerésére, a tömegmérés és a mérőlombik feltöltésének alkalmazására, és egyúttal az egyik legalapvetőbb laboratóriumi műveletet elsajátítására, valamint a koncentráció fogalmának elmélyítésére van lehetőség. A sűrűségmeghatározás eszközeinek (piknométer, areométer), használatának bemutatása, és ez alapján az oldatok (elegyek) koncentrációja meghatározásának megismertetése. A készített oldat pontos sűrűségének meghatározásával (piknométer segítségével) a sűrűség fogalmának elmélyítésére, és a készített oldat tömegszázalékos összetételének meghatározására van alkalom. Másrészt a sűrűségmérés ismeretlen összetételű oldatok, pl szörpök, üdítők vízben oldható szárazanyag-tartalmának, szeszesitalok etilalkohol-tartalmának a meghatározására is lehetőséget teremt, amit az élelmiszeriparban alkalmaznak. Egy gyümölcslé, szörp stb. sűrűségének mérése areométerrel és ebből a cukortartalom meghatározása egyrészt a módszer megismerésére, alkalmazására ad lehetőséget, másrészt a mindennapi élettel, a gyakorlati alkalmazással való kapcsolatra is rávilágít. Elvégzendő feladatok: Adott koncentrációjú oldat készítése kristályos sóból kiindulva. A készített oldat sűrűségének meghatározása piknométerrel, az oldat tömegszázalékos összetételének megadása. Egy gyümölcslé/szörp cukortartalmának meghatározása areométeres sűrűségméréssel. 4. hét: Dekantálás, centrifugálás, szűrés, kristályosítás. A szilárd anyagok és folyadékok elválasztási lehetőségeinek dekantálás, centrifugálás és különböző szűrőberendezéseken (sima-, redős-, Büchner- és üvegszűrő) való szűrés megismertetése, a szűrés gyakorlása. Példák bemutatása a különböző szűrőkön, különböző céllal történő szűrésre, ezen keresztül annak elmélyítése, hogy a laboratóriumi eszközök célnak megfelelő kiválasztása, alkalmazása nagyon fontos tényező a laboratóriumban végzett munkában. Egy szennyezett szilárd anyag megtisztításával az elválasztás és a kristályosítás elvének elmélyítésére, a különböző szűrőberendezéseken (szűrés redős szűrön légköri nyomáson, 17

18 Büchner- vagy üvegszűrön vákuum alkalmazásával) való szűrés gyakorlására, és az egyik komponens tömegének ismeretében a szilárd anyag tisztaságának százalékos megadására van alkalom. A feladat igényli a laboratóriumban melegítésre használt eszközök (gázégő, víz- és olajfürdő) és hűtőoldatok, -elegyek megismerését, alkalmazását. Elvégzendő feladatok: Szűrés sima-, redős-, Büchner és üvegszűrő alkalmazásával. Szennyezett szilárd anyag tisztítása átkristályosítással. 5. hét: Szilárd keverék tömegszázalékos összetételének meghatározása, preparátum készítése. Ismert komponensekből álló keverék összetételének meghatározása többféle módon lehetséges: a komponens(ek) valamely kémiai reakcióját követő tömegváltozásból, a reakció során keletkező termékek tömégének, térfogatának meghatározásából, illetve a fizikai tulajdonságokban levő különbségek (pl. oldhatóság, olvadás-, forráspontbeli különbség) alapján. Számos ilyen ún. keverékes típusú feladat szerepel a kémiai számítási feladatok között, így egy ilyen feladat elvégzése nemcsak az eddig megtanult laboratóriumi műveletek (tömegmérés, oldás, melegítés, hűtés, szűrés) gyakorlására ad alkalmat, de kapcsolatot jelent a korábban csak elméleti úton megoldott számítási feladatokkal is. Egy vegyület előállítása adott recept alapján egyrészt az eddig megtanult laboratóriumi alapműveletek alkalmazására ad lehetőséget, másrészt szükségessé teszi, hogy a hallgató a több lépésből álló feladat végzése során átgondoltan szervezze meg a saját munkáját, és az egyes lépéseknél a célnak legmegfelelőbb eszközök kiválasztásával, a műveletek pontos végrehajtásával megfelelő minőségű és mennyiségű vegyületet állítson elő. A kitermelés, elméleti hozam fogalmának, számításának megtanulása pedig a további mindennapi laboratóriumi munkához nélkülözhetetlen. Elvégzendő feladatok: Szilárd keverék tömegszázalékos összetételének meghatározása Preparátum készítése: kettős só előállítása 6. hét: Laboratóriumi gázfejlesztés, gáztörvények. Megismerkedés a gázok laboratóriumi előállításának módjaival, eszközeivel: gázpalack, egyszerű gázfejlesztő, csiszolatos gázfejlesztő, Kipp-készülék, Deville-palack. A gázok tisztításának, szárításának lehetőségei, feltételei, eszközei. Egy adott gáz (oxigén) csiszolatos 18

19 gázfejlesztő készülékben való előállítása és kísérletezés a fejlesztett gázzal módot ad annak elsajátítására, hogyan kell több részből álló, csiszolatos eszközöket összeszerelni, használni, gázokat felfogni, kimutatni, gázokkal kísérletezni. Egy illékony folyadék moláris tömegének meghatározása példa arra, hogyan lehet egyszerű eszközökkel és módszerrel valamely anyag moláris tömegét közelítően meghatározni. A kísérleti eredmények kiértékelése egyúttal az ideális gáz és reális gáz, az abszolút és relatív hiba fogalmának, valamint az általános gáztörvénynek az ismeretét, alkalmazását is igényli. Elvégzendő feladatok: Laboratóriumi gázfejlesztő készülékek és a gázpalack kezelésének bemutatása Oxigén előállítása csiszolatos gázfejlesztő készülékben, kísérletek oxigénnel. Moláris tömeg meghatározása az általános gáztörvény alapján 7. hét: Oldatkészítés, kémcsőkísérletek. Az oldatkészítés lehetőségeinek átismétlése, a tömény oldatból hígítással történő oldatkészítés bemutatása. Egy adott koncentrációjú sav- vagy lúgoldat készítésén keresztül a tömény oldatokkal való bánásmód, a tömény oldatok hígítási szabályainak megismerésére, elmélyítésére, az oldatkészítéssel kapcsolatos lépések, valamint a koncentrációszámítás átismétlésére, gyakorlására van lehetőség. Ugyanakkor az ily módon - tömény oldatból hígítással történő oldatkészítéssel az oldat koncentrációjának közelítő jellege és a pontos koncentráció egyéb módszerrel való meghatározásának szükségessége is hangsúlyt kap. Néhány csapadékképződéssel és gázfejlődéssel járó reakció vizsgálata lehetőséget ad a kémcsőkísérletek kivitelezésének, a reagens oldatok használatának elsajátítására. A kísérletező munkához elengedhetetlen lépés a tapasztalatok pontos megállapítása, rögzítése, és ebből és a kémiai ismeretekből a tapasztalatok magyarázata. Ez egyúttal az egyszerű kémiai reakciók felírási, rendezési szabályainak átismétlésére, elmélyítésére, és bizonyos anyagismeret megszerzésére is lehetőséget teremt. A preparátum készítése a már megtanult laboratóriumi műveletek (tömegmérés, oldás, melegítés, szűrés, kristályosítás), valamint a kitermeléssel kapcsolatos számítások gyakorlására ad lehetőséget, és a laboratóriumi munka szervezésében, az eszközök helyes kiválasztásában, a recept alapján való pontos munkavégzésben további tapasztalatok szerzését biztosítja. Elvégzendő feladatok: Adott koncentrációjú sav/lúgoldat készítése tömény oldatból hígítással 19

20 Egyszerű kémcsőkísérletek: csapadékképződéssel és gázfejlődéssel járó reakciók tanulmányozása Preparátum készítése: fémsók előállítása fémből kiindulva 8. hét: Sav-bázis titrálás. A sav-bázis titrálás az egyik legalapvetőbb analitikai meghatározási módszer elvének és kivitelezésének bemutatása, megismertetése. A készített sav- vagy lúgoldat koncentrációjának sav-bázis titrálással való meghatározása a titrálás lépéseinek, a szükséges térfogatmérő- és egyéb eszközök használatának megismerését, gyakorlását teszi lehetővé. A titrálási eredmények kiértékelése, a pontos koncentráció kiszámítása a koncentráció fogalmának, számításának elmélyítését is szolgálja, és egyúttal elősegíti más titrálással kapcsolatos számítási feladat megoldási menetének megértését. A sav-bázis titrálás nemcsak közvetlen koncentrációmeghatározásra alkalmas, hanem szilárd anyagok, folyadékok sav- vagy lúgtartalmának, tisztaságának, ismeretlen savak, bázisok moláris tömegének, értékűségének megadására is alkalmazható. Ilyen eljárásokat az élelmiszeriparban és egyéb ipari eljárások során is alkalmaznak. Egy háztartási ecet, vízkőoldó, egyéb élelmiszer összsavtartalmának, egy szilárd sav tisztaságának meghatározása egyrészt a sav-bázis titrálás alkalmazására ad lehetőséget, másrészt a mindennapi élettel, a gyakorlati alkalmazással való kapcsolatra is rávilágít. Elvégzendő feladatok: A készített sav/lúgoldat pontos koncentrációjának meghatározása sav-bázis titrálással Egy mindennapokban használt anyag (háztartási ecet, vízkőoldó stb.) savtaralmának meghatározása sav-bázis titrálással. Szilárd anyag moláris tömegének, illetve tisztaságának meghatározása sav-bázis titrálással 9. hét: Kémia alapjelenségek vizsgálata egyszerű kísérleteken keresztül. A kémiai mérőmódszerek alkalmazása nagyon gyakran a mérési adatok megfelelő matematikai műveletek utáni ábrázolásat, az ábrázolásból a szükséges paraméterek leolvasását jelenti. Ez ma már elsősorban számítógépes adatkezelést és kiértékelést jelent. Egy egyszerű kémiai alapjelenség vizsgálata különböző adatok mérésén, ábrázolásán és kiértékelésén keresztül ugyanakkor az értékelés hátterének megértését, a szükséges matematikai ismeretek elmélyítését igényli. A gyakorlaton elvégzendő három feladat három 20

21 egymástól teljesen különböző jelenséget vizsgál. Mindhárom esetben azonban az adatok táblázatban való rögzítésére, ábrázolására, megfelelő matematikai művelettel való átszámítására, egyenes vagy görbe illesztésére, és ebből következtetések levonására van szükség. A kiértékeléshez így szükséges a függvény, az egyenes meredeksége, egyenlete, tengelyekkel való metszéspontjának meghatározása, jelentése ismerete. A gyakorlat során emellett a csapadékképződéssel járó reakciók, az abszolút hőmérsékleti skála és a reakciósebességgel kapcsolatos elméleti ismeretek átismétlése, elmélyítése is szükséges. Elvégzendő feladatok: Csapadék összetételének meghatározása Abszolút hőmérsékleti skála alsó pontjának közelítő meghatározása A reakciósebesség hőmérséklet- és koncentrációfüggésének tanulmányozása 10. hét: Extrakció, egyszerű kémcsőkísérletek, elektrokémiai alapjelenségek. Az extrakció egy újabb alapvető elválasztási művelet lehetőségeinek, eszközeinek, végrehajtásának bemutatása. Egy szilárd keverékből az egyik komponens extrakció útján történő kinyerésével az extrakció műveletének megtanulására, alkalmazására van lehetőség. Ez alkalmat ad az apoláris, poláris oldószerről, egymással nem elegyedő folyadékokról, megoszlásról, oldhatóságról tanultak átismétlésére, elmélyítésére. A kémhatásról, ph-ról, egyensúlyi folyamatokról, komplexképződésről, komplexek stabilitásáról, az alapvető elektrokémiai jelenségekről, elektródpotenciálról tanultak megértésére, elmélyítésére több egyszerű kémcsőkísérlet végrehajtása ad alkalmat. Egyúttal a kémcsőkísérletek végrehajtásáról korábban tanultak átismétlésére, gyakorlására van lehetőség. A Daniell-elem összeállítása, tanulmányozása pedig az elektrokémiai ismeretek átismétlésén, elmélyítésén túl a kémiatörténettel való kapcsolatra is rávilágít. Elvégzendő feladatok: Folyadék-folyadék extrakció bemutatása, alkalmazása elválasztásra Sóoldatok kémhatásának vizsgálata Komplexképződési egyensúlyok tanulmányozása A reakciók irányának megbecsülése a standardpotenciál alapján Daniell-elem összeállítása 21

22 Szervetlen kémia (Óraszám: II. félév: III. félév: ) (Kreditszám: 10 = ) Tantárgyfelelős: Dr. Sóvágó Imre egyetemi tanár Meghirdető tanszék: Szervetlen és Analitikai Kémiai Tanszék 22

23 A tárgy neve: A tárgy Neptun-kódja: Tantárgyfelelős: A tárgy oktatója: Óraszám/hét: Kreditszám: 3 Számonkérés módja: kollokvium SZERVETLEN KÉMIA I. (ELŐADÁS) TKBE0201 Dr. Sóvágó Imre egyetemi tanár Dr. Lázár István egyetemi docens 2 óra A kurzus célja: A szervetlen kémiai alapjainak megismertetése, a p-mezőbeli elemekre és a hidrogénre vonatkozó ismeretek tárgyalása, az elméleti és a gyakorlati ismeretek elsajátítása. Tartalma: A nemfémes elemek, valamint a p-mező félfémes és fémes elemeinek fizikai és kémiai tulajdonságai, előfordulásuk, előállításuk elvi alapjai. A vegyületek szerkezeteinek fontosabb típusai, kémiai reakcióik, termikus stabilitásuk, sav-bázis és redoxi tulajdonságaik áttekintése, különös tekintettel a hidridekre, hidroxidokra, oxidokra, oxisavakra és szulfidokra. A szóban forgó elemek és vegyületeik élettani hatásai. A fontosabb vegyületek laboratóriumi és ipari előállításának kémiai alapjai. A vegyületek és ionok ligandum tulajdonságainak az áttekintése, analitikai kémiájuknak az alapjai. A fontosabb elemek és vegyületeik alkalmazása a laboratóriumi gyakorlatban és az iparban. Az egyes elemekkel és vegyületekeikkel kapcsolatos környezetvédelmi kérdések. Ajánlott irodalom: 1. Dr. Emri József, Szervetlen kémai I/a, (oktatásai segédanyag), A hidrogén, a nemesgázok, a halogének és az oxigéncsoportbeli elemek kémiája, DE Szervetlen és Analitikai Kémiai Tanszék, 2003/ Dr. Győri Béla, A IV/1 és III/1 csoport, (oktatási segédanyag), KLTE Szervetlen és Analitikai Kémiai Tanszék 3. Dr. Győri Béla, Az V. oszlop főcsoportjának elemei és vegyületei, (oktatási segédanyag), DE Szervetlen és Analitikai Kémiai Tanszék 4. Greenwood, Earnshaw, Az elemek kémiája I-III, Tankönyvkiadó, Budapest,

24 A tárgy részletes tematikája: 1. hét: Az elemek eredete és kozmikus gyakorisága a világegyetemben és a földkéregben. Hidrogénhélium ciklus, energiatermelés, elemek keletkezése a csillagokban és a csillagközi térben. A Föld keletkezése, az elemek földi gyakorisága, a vulkáni tevékenység szerepe, az ősi légkör összetétele és változása. Az elemek előfordulási formái, dúsulásaik, kémiai összetétel szerinti csoportosításaik. Az elemek elektronszerkezete, az azokból következő lehetséges oxidációs állapotok, hibridizációjuk, a legelterjedtebb hibridállapotok típusa, térszerkezete. Az elemek kinyerésének ill. előállításának általános módszerei. 2. hét: A hidrogén legfontosabb fizikai tulajdonságai, a nagy diffúziósebesség jelentősége. A hidrogén oldódása az egyes anyagokban és ennek gyakorlati következményei. A hidrogén izotópjai, azok tulajdonságai, az izotópok jelentősége, gyakorlati alkalmazásaik. Az atommag spinje, az orto- és parahidrogén előfordulása, szerepe és felhasználása. A hidrogén elektronszerkezete, lehetséges oxidációs számai, redoxi tulajdonságai, legfontosabb kémiai tulajdonságai, reakciói. A hidrogén előfordulása, laboratóriumi és ipari előállításának a módszerei, laboratóriumi és ipari felhasználásai. A hidrogén mint alternatív üzemanyagforrás, a hidrogéntárolás lehetőségei. A hidrogén legfontosabb vegyületeinek típusai, kovalens hidrogénvegyületek, sószerű hidridek, intersticiális hidridek. A hidrogénkötés jellemzése. A hidrogén legfontosabb vegyületei, azok előállítása és gyakorlati felhasználásai. 3. hét: A nemesgázok általános jellemzése. A nemesgázok előfordulása, felfedezésük történe, fizikai tulajdonságaik, a szuperfolyékonyság jelensége. A nemesgázvegyületek felfedezése, vegyületeik felosztása. A xenon elektronszerkezete, lehetséges oxidációs állapotai, a xenonvegyületek sztereokémiája. A xenon fluoridjainak, oxidjainak, oxosavainak és oxosavsóinak lehetséges összetételei, előállításuk lehetőségei, stabilitásuk, kémiai reakcióik, gyakorlati felhasználásaik. A nemesgázok kinyerése, laboratóriumi és ipari felhasználásai. A halogéncsoport elemeinek általános jellemzése. A halogének atomi paraméterei, fizikai tulajdonságai, kémiai tulajdonságai, reakcióképességük, lehetséges oxidációs számaik. A halogénelemek kölcsönhatása a különböző oldószerekkel, hidratációjuk, a halogének 24

25 zárványvegyületei és azok szerkezete. A halogénelemek kémiai reakciói, a polihalogenidionok szerkezete, a halogénelemek előfordulása, élettani hatásuk, a halogenidek biológiai jelentősége. A halogénelemek laboratóriumi és ipari előállítása, felhasználásaik. 4. hét: Az elemek halogenidjeinek általános összetétele, legfontosabb típusaik, szerkezetük, főbb fizikai és kémiai jellemzőik. A hidrogén-halogenidek fizikai tulajdonságai, szerkezetük, legfontosabb kémiai tulajdonságaik, laboratóriumi és ipari előállításuk, gyakorlati felhasználásaik. Az interhalogének típusai, általános összetételük, a molekulageometria értelmezése a vegyérték-elektronpár taszítási elmélet segítségével. Az interhalogének előállítása, fizikai és kémiai tulajdonságaik. A halogének oxigénnel alkotott vegyületei, a halogén-oxidok fizikai és kémiai tulajdonságai, előállításuk, felhasználásaik. A halogénoxosavak és sóik általános összetétele, a bennük lévő halogének oxidációs száma, laboratóriumi és ipari előállítási módszereik, kémiai reakcióik, gyakorlati felhasználásaik. A vízfertőtlenítésben használatos halogénszármazékok tulajdonságai, alkalmazási köreik. 5. hét: Az oxigéncsoport elemeinek előfordulása, általános jellemzése, elektronszerkezetük, jellemző oxidációs számok, fizikai tulajdonságaik. Az oxigén szerkezete, allotrop módosulai, oldékonysága vízben. Az oxigénmolekula lehetséges átalakulásai, kémiai reakciói. Az ózon szerkezete, előfordulása, fizikai és kémiai tulajdonságai, előállítása. Az ózonréteg szerepe a földi élet megőrzésében. Az ózonréteget károsító vegyi anyagok szerepe, aktuális környezetvédelmi problémák. Az oxidok általános jellemzése, sav-bázis tulajdonságaik, rácstípusaik. A kén allotrop módosulatai, fizikai tulajdonságai, lehetséges oxidációs számai, oldékonysága, reaktivitása, legfontosabb kémiai reakciói. A szulfidok általános jellemzése, sav-bázis tulajdonságaik, szerkezetük, főbb típusaik, előfordulásuk, előállításuk. A szelén és tellúr allotrop módosulatai, fizikai tulajdonságaik, szerkezetük, kémiai reakcióik, legfontosabb vegyületeik, előállításuk és felhasználásaik. Az oxigén és a kén előfordulási formái, biológiai jelentősége, körforgása a természetben, előállításuk laboratóriumi és ipari módszerei, gyakorlati felhasználásaik. Ózonizátorok, felhasználásaik. 6. hét: Az oxigéncsoport elemeinek hidrogénnel alkotott vegyületei összetétele, előfordulása, fizikai tulajdonságaik, kémiai reakcióik, sav-bázis tulajdonságaik, redoxi-sajátságaik. A víz 25

26 tulajdonságai, előfordulása, felhasználása, előállítása és tisztítása. A vizek keménysége, a keménység megszüntetésének módszerei. A hidrogén-peroxid szerkezete, fizikai és kémiai tulajdonságai, laboratóriumi és ipari előállítása, felhasználása. A hidrogén-peroxid szerepe az élő szervezetekben. A kén, szelén, tellúr hidrogénvegyületeinek összetétele, fizikai tulajdonságai, előfordulása, kémiai reakciói, előállítása és gyakorlati felhasználásaik. 7. hét: A kalkogén elemek halogénekkel alkotott vegyületeinek az összetétele, szerkezete, előfordulása, fontosabb fizikai és kémiai tulajdonságaik, előállításuk laboratóriumi és ipari módszerei, gyakorlati felhasználásaik. A kén, szelén és tellúr oxidjai, oxosavai és sói. Az oxidok összetétele, szerkezete, előfordulása, fizikai és kémiai tulajdonságaik. A kén oxidjai és oxosavai szerkezete, előállítása, fizikai és kémiai tulajdonságaik, előállításuk laboratóriumi és ipari módszerei, oxosavak legfontosabb sói, a savak és sók gyakorlati felhasználásai. Peroxokénsavak és kén-kén kötést tartalmazó kén-oxosavak szerkezete, előállítása, felhasználásaik. A kén-oxidok környezeti hatásai, savas esők. A kén-oxidok eltávolítási lehetőségei. 8. hét: A nitrogéncsoport elemeinek elektronszerkezete, lehetséges hibridizációs állapotaik, a hibridállapotok szerkezete, legfontosabb képviselőik. A nitrogéncsoport elemeinek előfordulási formái a természetben, allotrop módosulataik. Az elemek fizikai tulajdonságai, lehetséges oxidációs állapotaik, fizikai és kémiai tulajdonságaik, laboratóriumi és ipari előállításuk módszerei, az elemek gyakorlati felhasználásai. A nitrogéncsoport elemei hidridjeinek összetétele, általános fizikai és kémiai tulajdonságaik, legfontosabb képviselőik. 9. hét: Az ammónia és a hidrazin fizikai és kémiai tulajdonságai, szerkezete, sav-bázis és redoxi tulajdonságai, oldószertulajdonságai, laboratóriumi és ipari előállításának módszerei, gyakorlati felhasználásaik. A foszfor, arzén, antimon hidridjei. A nitrogéncsoport elemeinek halogenidjei, halogenokomplexei, összetételük, stabilitásuk, előállításuk, fizikai és kémiai tulajdonságaik. A nitrogén és a foszfor oxidjainak és oxosavainak az összetétele, szerkezete, kötésviszonyaik, előállításukra használható laboratóriumi és ipari módszerek, sav-bázis és redoxi tulajdonságaik, fizikai tulajdonságaik és kémiai reakcióik. A nitrogén-oxidok élettani hatásai. A nitrogén-monoxid szerepe az élő szervezetekben. 26

27 10. hét: A nitrogén és a foszfor oxosavainak és oxosavak legfontosabb sóinak a laboratóriumi és ipari előállítása, felhasználási lehetőségeik. A nitrogéncsoport további eleminek oxidjai, oxosavai, hidroxidjai, azok fizikai és kémiai tulajdonságaik, előállításuk, felhasználásuk. A nitrogéncsoport elemeinek szulfidjai, azok szerkezete, fizikai tulajdonságai, előállítása, analitikai felhasználásaik. 11. hét: A széncsoport elemeinek előfordulása és körforgása a természetben, elektronszerkezetük, lehetséges oxidációs számaik. A szén elektronszerkezete, lehetséges kötésviszonyai, a szén sztereokémiájának tárgyalása a hibridizációs lehetőségek alapján. A szén és a szilícium szerkezetének és kötésviszonyainak az összehasonlítása, az eltérések magyarázata atomszerkezeti alapon. A szén előfordulása, az allotropok előállításának ipari és laboratóriumi módszerei, fizikai tulajdonságai, allotrop módosulatai, legfontosabb izotópjai, a radiokarbon kormeghatározás alapjai. A szilícium és a germánium előfordulása, fizikai és kémiai tulajdonságaik, reaktivitásuk, előállításukra használható módszerek, gyakorlati felhasználásaik. Az ón és az ólom előfordulása, fizikai és kémiai tulajdonságaik, reaktivitásuk, előállításukra használható módszerek, gyakorlati felhasználásaik. A szilicium és a germánium hidridjeinek összetétele, szerkezete, termikus, redoxi és oxidatív stabilitásuk, hidrolízisük. A hidridek előállítására szolgáló módszerek, ipari és laboratóriumi felhasználásaik. Az ón és az ólom hidridjeinek összetétele, stabilitásuk, előállításuk. 12. hét: A szén és a szilícium halogenidjeinek összetétele, szerkezete, fizikai tulajdonságaik. A szén és a szilícium halogenidjei hidrolítikus és redoxi tulajdonságai, az eltérések magyarázata. A germánium, ón és ólom halogenidjeinek összetétele, fizikai és kémiai tulajdonságaik, reaktivitásuk, oldékonyságuk, hidrolítikus és redoxi tulajdonságaik. A szén és a szilícium oxidjainak a szerkezete, kötésviszonyaik, sav-bázis tulajdonságaik, előfordulásuk, mesterséges előállításuk laboratóriumi és ipari módszerei, gyakorlati felhasználásaik. A széndioxid környezeti szerepe, az üvegházhatás értelmezése, a globális felmelegedés és a széndioxid koncentráció összefüggése. A szén és a szilícium oxosavainak fizikai és kémiai tulajdonságai, szerkezeti jellegzetességeik áttekintése és magyarázata, stabilitásuk, sav-bázis tulajdonságaik, előállításukra szolgáló módszerek, gyakorlati felhasználásaik. Az előforduló legfontosabb karbonátok és hidrogénkarbonátok. az ón és az ólom oxidjai. Szén-nitrogén 27

28 kötést tartalmazó szervetlen vegyületek, hidrogén-cianid, dicián, ciánsav és izociánsav. Szénkén kötést tartalmazó szervetlen vegyületek, szén-diszulfid, tiosavak és tiobázisok. A karbidok összetétele, csoportosítása és szerkezete, fizikai tulajdonságaik, gyakorlati felhasználásaik. 13. hét: A bórcsoport elemeinek előfordulási formái, legfontosabb ásványaik, előállításukra használható eljárások. A bór és az alumínium elállítása. A bórcsoport elemeinek elektronszerkezete, lehetséges hibridizációs állapotaik, az elektronszerkezetből következő sav-bázis tulajdonságaik. A bórcsoport elemei halogenidjeinek összetétele, szerkezete, fizikai és kémiai tulajdonságai, sav-bázis tulajdonságaik értelmezése. A bór hidridjeinek lehetséges összetétele, szerkezeti jellegzetességeik, semleges és anionos boránok és bór-hidridek. A kétés többcentrumú kötések bemutatása a bór-hidridek vonatkozásában. A diborán előállítása, tulajdonságai. A bór poliéderes hidridjeinek szerkezete, stabilitása. 14. hét: A karboránok szerkezete, kötésviszonyai, reaktivitása, gyakorlati felhasználásaik. Az alumínium és a bór komplex hidridjei, azok reaktivitása, gyakorlati felhasználásaik. A bórtrioxid, a bórsav, a bórax és az ortobórsav-észterek összetétele, szerkezete, fizikai és sav-bázis tulajdonságaik, kémiai reakcióik, előállításuk, gyakorlati felhasználásaik. Az alumínium oxidjai és összetett oxidjainak az öszetétele, szerkezete, előfordulása a természetben. Az alumínium-hidroxidok tulajdonságai, ipari előállításuk, gyakorlati felhasználásaik. Nagy felületű alumínium-oxid előállítása és alkalmazásai. Az ipari alumíniumgyártás legfontosabb lépései. Az alumíniumcsoport elemei vegyületeinek élettani hatásai, gyógyászati alkalmazásaik. 28

29 A tárgy neve: SZERVETLEN KÉMIA II. (ELŐADÁS) A tárgy Neptun-kódja: TKBE0202 Tantárgyfelelős: Dr. Sóvágó Imre egyetemi tanár A tárgy oktatója: Dr. Sóvágó Imre egyetemi tanár Óraszám/hét: 2 óra Kreditszám: 3 Számonkérés módja: kollokvium A kurzus célja: A tárgy az előző félévben a "Szervetlen Kémia I" tárgyban elkezdett ismeretek tárgyalásának folytatása és célja a fémes elemekre vonatkozó elméleti és gyakorlati ismeretek elsajátítása. Tartalma: Az alkáli- és alkáliföldfémek általános jellemzése, tulajdonságaik és fontosabb vegyületeik. Az átmenetifémek általános jellemzése, tulajdonságaik, előállításuk és fontosabb vegyületeik. A komplexvegyületek képződése, típusai, tulajdonságaik. A fémionok és ligandumok komplexképző hajlama. A lantanoidák és aktinoidák általános jellemzése, fontosabb vegyületeik. A kémiai elemek biológiai szerepe, a szervetlen vegyületek környezeti hatásai, a bioszervetlen kémia alapjai. A fémorganikus vegyületek fogalma, típusai és ismertebb képviselőik. Ajánlott irodalom: 1. Brücher Ernő, Szervetlen kémia (A fémek és vegyületeik) (Egyetemi jegyzet, Debrecen, 2001.) 2. N.N. Greenwood, A. Earnshaw, Az elemek kémiája (Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest, 2004.) 3. Bodor Endre, Szervetlen kémia (Tankönyvkiadó, Budapest) A tárgy részletes tematikája: 1. hét: A fémek általános jellemzése, a fémek szerkezete, a fémes kötés. A sávelmélet alapjai, vezetők, félvezetők és szigetelők. A fémek alapvető fizikai és kémiai tulajdonságai, alkalmazási területeik, ötvözetek típusai. Az alkálifémek általános jellemzése, fizikai és 29