ÁLTALÁNOS KÉMIA Előadó: Dr. Pasinszki Tibor kémiai épület 647-es szoba tel.: 16-11 e-mail: pasinszki@chem.elte.hu Tantárgy honlapja: http://tpasinszki.web.elte.hu/magyar/altkem.htm vetített anyag és egyéb infók helye!!!!!!!
Előadás rövid vázlata Bevezetés, alapfogalmak, kémiai reakciók fő típusai Atomszerkezet és a periódusos rendszer A kémiai kötés, a molekulák alakja Halmazok, halmazállapotok Kémiai reakciók Termokémiai Kémiai egyensúly Elektrokémia
Jegyzet, tankönyv Órai jegyzet (!!!) + fóliák Torkos Kornél: Általános kémia; ELTE, 2003. Nyilasi János: Általános kémia, Gondolat kiadó, 1980
C-típusú vizsga Számonkérés 2009. szeptember 7. 2009. december 11. 13 előadás Zh: 5. előadási hét zh 1: 30 pont 9. előádási hét zh 2: 30 pont 13. előadási hét zh 3: 40 pont --------------------- Pótzh: december 100 pont UV: január elégséges (2) 51 61 pont közepes (3) 62 72 pont jó (4) 73 83 pont jeles (5) 84 100 pont
Miért szerethetjük a kémiát?
Ízes NaCl E 621: Nátrium-glutamát
Illatos vagy büdös CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 SH feromonok
Kellemes Fontos Hasznos
Látványos
Hangos
És miért tanul kémiát az első éves BSc-s hallgató?
Minerológus leszek Mi az összetétele? Tulajdonságai? Miért eltérő a színük? SZERVETLEN KÉMIA
A kőzetek, barlangok érdekelnek H 2 O + CO 2 H 2 CO 3 H 2 O + H 2 CO 3 HCO 3 + H 3 O + SZERVETLEN KÉMIA FIZIKAI KÉMIA ph 5, mészkő, vízkő képződése: H 2 CO 3 + CaCO 3 2HCO 3 + Ca 2+ (aq)
imnológus leszek Miért ilyen a tó színe? Tyndall-effektus (fényszóródás) FIZIKAI KÉMIA KOLLOIDIKA
Paleontológus leszek Mikor éltek? MAGKÉMIA ANALITIKAI KÉMIA
Meteorológus vagy klímakutató leszek SPEKTROSZKÓPIA REAKCIÓKINETIKA
A nyersanyagok, energiahordozók érdekelnek SZERVES KÉMIA TERMOKÉMIA IPARI KÉMIA KÉMIAI TECHNOLÓGIA ZÖLD KÉMIA
Gazdaságföldrajz érdekel Bauxitja nincs Alumíniumtermelése mégis jelentős ELEKTROKÉMIA
Nem is a Föld érdekel SPEKTROSZKÓPIA MAGKÉMIA
Bevezetés ÁLTALÁNOS KÉMIA: Nem önálló tudományterület, cél a kémia részterületein használatos alapfogalmak, összefüggések bemutatása.
Alapfogalmak
Alapfogalmak Atom: Kémiai úton tovább nem bontható, pozitív töltésű atommagból és azzal kölcsönhatásban álló egy vagy több negatív töltésű elektronból felépülő részecske, elektromosan semleges. Atommag: Proton(ok)ból és neutron(ok)ból áll, kémiai reakciók alkalmával változatlan marad. Rendszám: Az atommagban található protonok száma. Tömegszám: Az atommagban található protonok és neutronok számának összege. Vegyjel: Az elem latin nevéből származó 1 2( 3) betűs jelölés. tömegszám 12 rendszám 6 C vegyjel
Alapfogalmak Elem: Olyan atomok rendszere, melyek magjában meghatározott számú proton van. Lehet: gáz --- folyadék --- szilárd He atom N 2 Br 2 I 2 molekula Hg Al fém
Alapfogalmak Nuklidok: Egy elem olyan atomjai, melynek a rendszámán kívül a tömegszáma is meghatározott. 79 81 35 35 pl.: Br, Br H, H, H Természetes izotóparány (nuklidösszetétel) relatív gyakoriság 1 2 3 1 1 1 Relatív atomtömeg: külön megjelölés nélkül, a természetes nuklid-összetételű elem egy atomja átlagos tömegének viszonya a 12 C-nuklid tömegének 1/12 részéhez. Br: 79,904 H: 1,00794
Alapfogalmak Molekulák: (Kovalens) kémiai kötéssel összetartott atomok véges halmaza. Molekula Nem molekula O 2 fém Al CH 4 grafit, gyémánt C 6 H 6 NaCl!!!!
Alapfogalmak Gyökök: Párosítatlan elektront tartalmazó atomcsoport. Rendszerint nagy reaktivitás jellemző rá! Pl.: H 3 C Ionok: Olyan entitások (atomok, molekulák, atomcsoportok, ), melyek elektromos töltést hordoznak. Pl.: Cl -, Na +, SO 4 2-
Alapfogalmak Anyagmennyiség: 1 mol annak a rendszernek az anyagmennyisége, amely annyi entitást (atomot, atomcsoportot, iont, molekulát, stb.) tartalmaz, mint amennyi atomot 0,012 kg 12 C. (Avogadro állandó: Na = (6,02252 ±0,00028)*10 23 mol -1 ) Átlagos moláris tömeg: Természetes nuklid-összetételű anyagnak 1 moljának a tömege.
Alapfogalmak Vegyület: Különböző rendszámú, kötött állapotú atomok halmaza. Pl.: HCl H 2 SO 4 SiO 2 NaCl
Alapfogalmak Tapasztalati (összeg) képlet: valamely vegyületet alkotó elemek arányát írja le. (Molekuláris vegyületeknél a molekula összetételét is megadja /molekula-tömeg!/) 39,26% Na, 60,74% Cl NaCl 50 mol% Na, 50 mol% Cl NaCl /CaCO 3, H 2 O, N 2, C 2 H 6 O (C 6 H 12 O 6 CH 2 O)!/ Szerkezeti képlet: A szerkezeti képlet kifejezi az atomoknak a vegyértékükből adódó elrendeződését is a molekulában, egyszerű, kettős-, vagy hármas-kötést kifejező vonalak, láncok, gyűrűk stb. alakjában. Sztereo képlet: A sztereo képlet kifejezi az atomhoz kapcsolódó csoportok térbeli elrendeződését is. (Konfiguráció) (Gyök)csoportos képlet: Egyszerűsített szerkezeti képlet Pl.: CH 3 -CH 2 -OH, CH 3 -O-CH 3, K 4 [Fe(CN) 6 ]
Kémiai reakció Kémiai folyamat, melynek során atomok között kötés szakad fel, és/vagy új kötés alakul ki.
Kémiai reakciók A reakció: Anyagi változással járó folyamatok. Megfordítható (reverzibilis), vagy egyirányú (irreverzibilis) = Az egyenlet: A folyamat leírása: pl. 2 H 2 (g) + O 2(g) = 2 H 2 O (f) 1 mol anyagmennyiség többszöröse. Kiindulási anyagok (bal oldal), termékek (jobb oldal), együtthatók (egész számok). Tömegmegmaradás (atom, anyag) Töltésmegmaradás (oxidációs szám változás) Energiamegmaradás: energia semmilyen folyamatnál nem keletkezik v. semmisül meg, hanem csak átalakul. kémiai energia ---- hő (exoterm, endoterm)!mindig A RENDSZER A VISZONYÍTÁS KÖZPONTJA!
Kémiai reakciók típusai Sav-bázis reakció: (A Brönsted-Lowry elmélet szerint) H + átadással járó reakció Redoxi reakció: Redoxi reakció minden olyan reakció, melynek során legalább egy elemnek megváltozik az oxidációs száma. Az ilyen reakciók során a redukálószer oxidálódik, míg az oxidálószer redukálódik. Izomerizáció: Egy vegyület átalakítása egy másik szerkezeti képletű és molekulasúlyú vegyületté (izomerré). Ekkor vagy szerkezeti átalakulás, vagy egy térbeli eltolódás (sztereoizoméria) megy végbe. pl: CH 3 -CH(CH 3 )-CH=CH 2 CH 3 -C(CH 3 )=CH-CH 3 Egyesülés (addíció): Egyszerű kapcsolódás útján két anyagból, vegyületből egyetlen reakciótermék keletkezik. (Di-, tri-, polimerizáció) (4 Al + 3 O 2 2 Al 2 O 3 ) Bomlás (disszociáció, elimináció): Bomlás alatt olyan folyamatot értünk, melynek során egy anyagból több jön létre. CaCO 3 CaO + CO 2
Kémiai reakciók típusai Cserebomlás (metatézis): Cserebomlás alatt olyan kémiai átalakulást értünk, amelyben az egymásra ható vegyületek alkotórészei kölcsönösen helyet cserélnek egymással. AB + CD = AC + BD Hidrolízis, ha az egyik partner víz: CH 3 COOCH 3 + H 2 O CH 3 COOH + CH 3 OH (Szolvolízis, ha tetszés szerinti az oldószer) A cserebomlás lehet teljes vagy részleges.
Kémiai reakciók típusai Elemi reakció: Nem bontható egyszerűbb lépésekre Összetett reakció: konszekutív (egymás utáni; összeadható): Br 2 HC CH + Br 2 HC(Br)=CH(Br) HBr 2 C CBr 2 H párhuzamos (nem adható össze): CaO (sz) + CO 2(g) CaCO 3(sz) CaO (sz) + H 2 O (f) = Ca(OH) 2(sz) CaO (sz) + 2 H 2 CO 3(aq) = Ca(HCO 3 ) 2(aq) + H 2 O (e) Reakcióextenzitás: ξ= n i /γ i γ i : sztöchiometriai szám Def.: Egy sztöchiometriai együtthatónak megfelelő reakció előrehaladása jellemezhető bármely komponens mólszámváltozásával.
Sav-bázis reakciók CO 3 2- + H 2 O HCO 3 - + OH -. CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 H 2 CO 3 HCO 3 - + H + HCO 3 - CO 3 2- + H + OH HO HO O O C O COO - + H + disszociálatlan sav fenolftalein disszociált forma (anion)
0 Redox reakciók Elektronszám változás Oxidáció: elektron leadás (Mg) Redukció: elektron felvétel (O 2 ) Oxidálószer: elektront vesz fel (O 2 ) Redukálószer: elektront ad le (Mg) 0 0 (hőközlés) +2-2 2 Mg + O 2 2 MgO. - 4e - + 4e -
Termit reakció 0 +3 (hőközlés) +3 0 2 Al + Fe 2O 3 Al O + 2 Fe 2 3-3e - + 3e - 30 g Fe 2 O 3 ból kiindulva.. ~500 g jég megolvasztásához elegendő hő
Ammónium-bikromát bomlása (egy csendes tűzhányó) -3 +6 (NH 4) 2Cr O N + Cr O + 4 H O 2 7 hevítés 0 +3 2 2 3 2 + 6e - 6e - -