FÖLDTUDOMÁNYI ÉS KÖRNYZETMÉRNÖKI BSC SZAKOK SZÁMÁRA SZAKMAI TÖRZSANYAGKÉNT OKTATOTT TÁRGY TANTÁRGYI KOMMUNIKÁCIÓS DOSSZIÉ MISKOLCI EGYETEM MŰSZAKI ANYAGTUDOMÁNYI KAR KÉMIAI INTÉZET Miskolc, 2014 1
Tartalomjegyzék 1. Tantárgyleírás, tárgyjegyző, óraszám, kreditérték 2. Tantárgytematika 3. Minta zárthelyi 4. Egyéb követelmények Tantárgyleírás A tantárgy címe: (BSc nappali tagozatos hallgatók részére) A kurzus időpontja: 2. félév A tantárgy jegyzője és előadója: Dr. Lakatos János egyetemi docens Heti óraszám: 2 ea+2 gy Kreditek száma: 4 A tantárgy felvételének előfeltétele A tantárgy kódja: AKKEM 6003 AKKEM 6001 tárgyból aláírás Tantárgy gondozó intézmény MISKOLCI EGYETEM Műszaki Anyagtudományi Kar Kémiai Intézet A tárgy státusza a tanulmányi programon belül: BSc Földtudományi, Környzetmérnöki szakoknál szakmai törzsanyaghoz tartozó tárgy A tantárgy célja: Megismertetni a hallgatókat azokkal a legfontosabb vegyületekkel és tulajdonságaikkal amelyek a földtudományi területen fontosak a képződmények szerkezetének tulajdonságainak megértéséhez. Az előadások a az elemek rendszerezésének, előfordulásának, előállításuk legfontosabb elveinek megismertetése után a levegőben, vízben, föld leggyakoribb kőzeteiben előforduló elemek esetében tárgyalja a kémiai tulajdonságokat a legfontosabb reakciókat és vegyületeket. A tantárgy leírása: Az elemek keletkezése, rendszerezése, csoportosítása a periódusos rendszer alapján. Kémiai elemek előállítása. A levegő alkotói, a nemesgázok, az oxigén és a nitrogén tulajdonságai vegyületei. A levegő alkotóinak kölcsönhatása a különböző elemekkel, vegyületekkel. A víz alkotói a hidrogén és az oxigén vegyületei reakciói. A víz kölcsönhatása a különböző elemekkel vegyületekkel. A Föld külső burkának elemgyakorisága. Az oxidok típusai, a szilícium és az alumínium és vegyületei. A fémes elemek és reakcióik: alkálifémek, alkáli földfémek, a p mező fémei, átmeneti fémek, f mező fémei. A nemfémes elemek és reakcióik. A szén és vegyületei. Szerves kémiai alapok. Nyílt láncú és gyűrűs szerves vegyületek. Telített és telítetlen szénhidrogének. Gyűrűs szénhidrogének. Oxigént, nitrogént, kenet, foszfort, halogéneket tartalmazó szerves vegyületek. Zsírok, olajok, szénhidrátok, fehérjék. Természetes és mesterséges polimerek 2
A gyakorlatok során a hallgatók laboratóriumi kísérleteket végeznek: vizsgálják az anyagok fizikai kémiai változásait, előállítanak különböző elemeket, tanulmányozzák az elemek vegyületek között lejátszódó legjellemzőbb kémiai reakciókat. A tantárgy értékelése: kollokvium (írásbeli vizsga), 1-5 minősítéssel A félévi érdemjegy megszerzésének előfeltétele: o Az a hallgató kaphatja meg az aláírást, aki az előadásokat legalább 60 %-ban látogatta. Az előadás anyagát számonkérő minimum zh-t legalább 50%-os eredménnyel megírta, ill. a gyakorlat követelményeit legalább megfelelt szinten teljesítette. Gyakorlat követelményei: a gyakorlatok látogatása, max. 2 hiányzás lehetséges. A gyakorlatokon írt két zh-k mindegyike el kell érje a megfelelt szintet. o A vizsga írásban történik. A vizsga a sikeres beugró után (a minimumkérdések 70 %-os teljesítésekor) kezdhető el. A vizsgázó két feladatlapot kap. A vizsga a feladatlaponkénti 50 %-os teljesítésekor sikeres, az érdemjegy 10%-onként eggyel növekszik. A vizsga idő a két lapra 40 perc. Oktatási módszer: Előadások, PowerPoint prezentáció. Gyakorlat: Laboratóriumi gyakorlatok a külön kiadott kísérletleírások alapján. Oktatási segédeszközök: előadáson készített jegyzet tételsor Gyakorlatokhoz gyakorlatleírás, felkészülési segédlet. Javasolt szakkönyvek: Tankönyv: Berecz Endre: Kémia műszakiaknak, Nemzeti Tankönyvkiadó, Bp, (1991). Felhasználható irodalom: Villányi A.: Kémia II. Szervetlen Kémia Műszaki Kiadó (2006) Síposné Kedves É, Horváth B., Péntek L-né.: Kémia 10. Szerves Kémia, Mozaik Kiadó, Szeged ( 2002) Náray-Szabó Gábor (szerk.): Kémia, Akadémia Kiadó, (2006). 2.2-2.5 fejezet. (Szepes László) Csákvári Béla: Bevezetés a szervetlen kémiába, Tankönyvkiadó, ( 1987). N.N. Greenwood, A. Earnshaw: Az elemek kémiája I-III, Tankönyvkiadó, (1999, 2004) N.N. Greenwood, A. Earnshaw: Chemistry of the elements, Pergamon Press, Oxford (1984). Kell-e jelentkezni a kurzusra: Igen, a regisztrációs héten, számítógépen a Neptun-rendszeren keresztül. Tantárgytematika: 2012/2013 tanév 3
A tárgy felelőse: Dr. Lakatos János Hét Előadás Gyakorlat* 1 A kémiai elemek képződése. A kémiai elemek felfedezése. Az elemek csoportosítása. A periódusos rendszer elemei. Fontosabb vegyületek képlete és elnevezése. Kémiai egyenletek rendezése. 2 Az atomok elektronszerkezete, az elektronszerkezet szerepe a kémiai viselkedésben, a periódusos rendszer. Oxidációs szám, Egyenletek rendezése az oxidációs szám felhasználásával. 3 A kémiai elemek előfordulása előállítása. Balesetvédelmi oktatás. Laboratóriumban használt anyagok, kísérleti eszközök bemutatása 4 A levegő összetétele. Alkotói és az alkotók kémiai reakciói egymással és a periódusos rendszer elemeivel. Tömegmérés, térfogatmérés, pipettázás gyakorlása tömegméréssel kombinálva. A mérési eredmények megadása. Sóoldat sűrűségének meghatározása, koncentrációjának megadása a mért sűrűség alapján. 5 A víz. A vizek típusai, reakciója a kémiai elemekkel és a különböző vegyületekkel. A vizet alkotó elemek H és az O tulajdonságai. Keverék, vegyület, oldat, elegy, szuszpenzió, emulzió fogalma. A vegyületek termikus hatásra bekövetkező változásai: olvadás, szublimáció, bomlás: kristályvíz vesztés, krakkolódás. Oldódás elegyedés törvényszerűségei. 6 A földkéreg legfontosabb elemei. A Si és az Al és legfontosabb vegyületei 7 Fémes elemek: Alkáli, alkáliföldfémek, p mező fémei Alkáli és alkáliföldfémek reakciói. Átmeneti fémek, a p mező fémeinek és a félfémek reakciói.. 8 Fémes elemek: Átmeneti és ritkaföldfémek Nemfémes elemek reakciói I. 4
9 Nemfémes elemek: avii és a VIII oszlop és vegyületei 10 Nemfémes elemek: V. VI. oszlop elemei és vegyületei Nemfémes elemek reakciói II. Szerves anyagok reakciói I. 11 Nemfémes elemek: a szén és vegyületei Szerves anyagok reakciói II. 12 Nagy zh a gyakorlat anyagából. 13 Szerves vegyületek II. Telítettlen nyíltláncú és gyűrűs szénhidrogének és főbb reakcióik. 14 Szerves vegyületek típusai III. Természetes és mesterséges polimerek. Pót gyakorlat. Pót zh. Minimumkérdések tárgyból Minimumkérdések tárgyból 1. Hány elemet tartalmaz a periódusos rendszer és hány elem létezik a természetben? 2. Melyik az a két elem, amelyik biztosan megtalálható a szerves vegyületekben? 3. Adjon meg képlettel három nem szerves szénvegyületet. 4. Milyen elemek fordulnak elő a szerves vegyületekben? Vegyjellel adja meg a legfontosabb ötöt. 5. Nagyságrendileg adja meg mennyi az ismert szervetlen és a szerves vegyületek száma? 6. Hol találhatók a fémek a periódusos rendszerben? 7. Hol találhatók a nemfémes elemek a periódusos rendszerben? 8. Írja fel három fémes elem vegyjelét. 9. Írja fel három nemfémes elem vegyjelét. 10. Írja fel három alkálifém vegyjelét. 11. Írja fel három alkáliföldfém vegyjelét. 12. Írja fel három átmenetifém vegyjelét 13. Írja fel három halogén elem vegyjelét 14. Írja fel három nemesgáz vegyjelét. 15. Írja fel egy ritkaföldfém vegyjelét. 5
16. Adjon meg három elemet, amelyik nem nemesgáz, de elemi állapotban megtalálható a természetben. 17. Adjon meg két gázt amelyik elemi állapotban fordul elő, de az egyik atomos a másik molekuláris állapotú. 18. Milyen reakciótípusokat használhat elemek előállítására? 19. Írjon egy példát arra amikor oxidációval állít elő egy elemet. 20. Írjon egy példát arra,amikor redukcióval állít elő egy elemet. 21. Mivel redukálják iparilag a vas-oxidot a vas nyersvas gyártásnál? 22. Hogyan állítják elő az alkálifémeket sóikból? 23. Állítson elő hidrogén gázt redukcióval. 24. Milyen elemeket használhatunk a fémoxidok redukciójára? Sorolja fel a három legfontosabbat. 25. Állítson elő halogént halogenidből oxidációval. 26. Íja fel a higany-oxid termikus disszociációjának egyenletét. 27. Írja fel a kalcium-karbonát termikus disszociációjának egyenletét. 28. Hol találhatók az alkálifémek a periódusos rendszerben? 29. Hogyan változik az alkálifémek mérete az oszlopban lefele haladva? 30. Miért kisebb az alkálifém ion mérete az atoménál? 31. Milyen a Li, Na, K vízhez viszonyított sűrűsége? 32. Mivel magyarázzuk az alkálifémek kis sűrűségét. 33. Hol található a legnagyobb sűrűségű elem a periódusos rendszerben? 34. Hol található a legmagasabb olvadáspontú elem a periódusos rendszerben? 35. Melyik fém folyadék közönséges körülmények között? 36. Mi jellemzi az alkáli fémek olvadáspontját? 37. Miért tartják az alkálifémeket petróleum alatt? 38. Milyen típusú vegyületek képzése a jellemző az alkálifémekre? 39. Nevezze meg és írja fel a nátrium-hidrogénnel alkotott vegyületét. 40. Sorolja fel milyen típusú hidrideket ismer? 41. Miért van különböző kötés a NaCl-ban és a HCl-ban? 42. Miért lesz színes a láng, ha alkáliföldfém sókat juttatunk a lángba? 43. Írja fel a nátrium és a víz között lejátszódó reakció egyenletét. 44. Hogyan változik az elektropozitív jelleg az alkálifémek oszlopában lefele haladva? 45. Hogyan változik az elektronegatív jelleg a halogének oszlopában lefele haladva? 46. Melyik a legelektropozitívabb elem? 47. Melyik a legelektronegatívabb elem? 48. Hol találhatók az átmeneti fémek a periódusos rendszerben? 49. Miért nevezzük az átmeneti fémeket d elemeknek? 50. Kívülről számítva hányadik héj töltődik fel az átmeneti fémeknél? 51. Kívülről számítva hányadik héj töltődik fel a ritkaföldfémeknél? 52. Miért nagy a vízszintes rokonság az átmeneti fémek között? 53. Miért nagyobb a vízszintes rokonság a ritkaföldfémeknél mint az átmeneti fémeknél? 54. A nemesgáz vagy a nem nemesgáz szerkezetű átmenetifém ionok színesek? 55. Milyen oxidációs szám mellett fordulnak elő az átmenetifém ionok kationként? Írja fel ezt az iont a mangán vagy a króm esetében. 56. Milyen oxidációs szám mellet fordulnak elő az átmeneti fémek oxokationként? Írja fel a titanil és a vanadil ion képletét. 57. Milyen oxidációs szám mellett fordulnak elő az átmeneti fémek oxoanionként? Íja fel a kromát és a permanganát ion képletét. 58. Milyen pályák töltődnek fel a ritkaföldfémeknél? 59. Miért nagyon hasonló a ritkaföldfémek kémiai tulajdonsága? 60. Adja meg az aktinoidák a természetben is megtalálható két legfontosabb képviselőjét. 61. Mi a jellegzetessége transzurán elemeknek? 6
62. Milyen elem hasadása az atomenergia termelés alapja? Melyik elemcsoportban található ez az elem? 63. Mely elemek képeznek kovalens hidrideket, Írjon fel egy példát sztöchiometriai képlettel. 64. Melyik az a fém amelyikben a hidrogén nagy mértékben oldódik rácsközi, nem sztöchiometrikus hidrid képződése közben? 65. Mennyi a nemesgázok koncentrációja a levegőben? 66. Melyik a levegőben legnagyobb koncentrációban előforduló nemesgáz? 67. Melyik a világegyetem két leggyakoribb eleme? 68. Adja meg a hidrogén-fluorid, hidrogén-klorid, hidrogán-bromid, hidrogén-jodid képletét. 69. Adja meg a víz, a kénhidrogén a szelénhidrogén és a tellúr-hidrogén képletét. 70. Adja meg az ammónia, a foszforhidrogén, az arzén-hidrogén képletét. 71. Adja meg a metán, a szilícium-hidrid, a germánium-hidrid képletét. 72. Írja fel a hidrogén és a klór reakciójának egyenletét. 73. Állítson elő hidrogént fém és sav reakciójával. Íja fel a reakcióegyenletet. 74. Állítson elő hidrogént alumínium és lúg reakciójában. Írja fel az egyenletet. 75. Milyen vegyületek keletkeznek, ha klórgázt nátrium-hidroxidban elnyeletünk? 76. Írja fel a nátrium hipoklorit képletét. 77. Reagáltasson nátrium-hipokloritot sósavval. Adja meg a reakció egyenletét. 78. Hogyan állítanak elő klór gázt ipari méretekben? 79. Hogyan állítanak elő oxigént ipari méretekben? 80. Adja meg az ózon képletét. 81. A periódusos rendszer mely elemei képeznek bázikus oxidokat? 82. A periódusos rendszer mely elemei képeznek savas oxidokat? 83. Adja meg a kálium-oxid, a kálium-peroxid és a kálium-szuperoxid képletét. 84. Milyen kötések vannak a vízben és a vízmolekulák között? 85. Hogyan befolyásolja a víz forráspontját a H-híd kötés jelenléte? 86. Adjon meg két molekulát, ahol erős hidrogénhíd kötés van. 87. Adjon meg két elemet, amelyik nem reagál csak oldódik a vízben. 88. Adjon meg egy gázt, amelyik sav képződése közben oldódik a vízben. 89. Adjon meg egy gázt, amelyik bázis képződése közben oldódik a vízben. 90. Adjon meg egy elemet, amelyik oxigén fejlődés közben reagál a vízzel. 91. Adjon meg egy elemet, amelyik hidrogén fejlődés közben reagál a vízzel. 92. Adja meg a hidrogén peroxid képletét. 93. Írja fel a hidrogén-peroxid bomlásának egyenletét. 94. Milyen halmazállapotú anyag közönséges hőmérsékleten az ammónia? 95. Íja fel az ammónia szintézis egyenletét. 96. Mi keletkezik, ha az ammóniát részlegesen oxidáljuk? 97. Mi keletkezik, ha az ammóniát teljesen oxidáljuk? 98. Íja fel a salétromsav előállítás egyenletét. 99. Írjon fel a dinitrogén-oxid a nitrogén-monoxid és a nitrogén-dioxid képletét. 100. Mit jelent az NOx? 101. Íja fel a salétromossav és a salétromsav képletét. 102. Írja fel a kéndioxid és a kéntrioxid képletét. 103. Adja meg képlettel és névvel a kéndioxidból és a kéntrioxidból származtatható savakat. 104. Adja meg a kén égésének reakcióegyenletét. 105. Adja meg a piritpörkölés reakcióegyenletét. 106. Mit jelent a SOx? 107. Írja fel a kénessav és a kénsav képletét. 108. Írja fel a szulfid ion, a szulfit ion és a szulfát ion képletét. 109. Adja meg a foxfor-pentaoxid képletét. 110. Íja fel a ortofoszforsav képletét. 7
111. Mi a foszfor műtrágyagyártás lényege? Milyen savat használnak hozzá? 112. Milyen foszfor gyullad meg a gyufában? 113. Íja fel a szénmonoxid és a széndioxid képződés egyenletét szénből kiindulva. 114. Hasonlítsa össze a szénmonoxid és a széndioxid oldódását vízben. 115. Milyen sav anhidridje a szénmonoxid? 116. Hogyan oldja a széndioxidot a víz? Írja fel az oldáskor lejátszódó folyamat egyenleteit. 117. Írja fel a mészégetés egyenletét. 118. Írja fel a mészoltás egyenletét. 119. Írja fel mészkő hidrokarbonátos oldásának egyenletét. 120. Íja fel a cseppkőképződés egyenletét. 121. Adja meg a mészkő és a dolomit sztöchiometriai képletét. 122. Hogyan fordul elő a szilícium a természetben? 123. Adja meg a kvarchomok képletét. 124. Adja meg egy alkákiföldfém szilikát képletét. 125. Mi az üveg? 126. Mi a vízüveg? 127. Írja fel a nátron üveg képletét. 128. Milyen vegyületek a szilánok? 129. Írjon fel egy szilánt stöchiometriai képlettel. 130. Írja fel a szilícium-dioxid és a szilícium-nitrid képletét. 131. Íja fel a szilícium karbid képletét. 132. Reagáltasson szilíciumot nátrium-hidroxiddal. Írja fel a reakció egyenletét. 133. Reagáltassa a szilícium-dioxidot nátrium-hidroxiddal. Írja fel a reakció egyenletét. 134. Íja fel az orto-kovasav és a metakovasav képletét 135. Hogyan fordul elő az alumínium a természetben? 136. Adja meg a bauxit és a timföld sztöchiometriai képletét. 137. Mi oldódik ki a bauxitból, ha lúggal kezelik? 138. Mi nem oldódik ki a bauxitból, ha lúggal kezelik? 139. Melyik alumínium-oxid nem oldódik savban ill. lúgban? 140. Hogyan állítják elő az alumíniumot a timföldből? 141. Miért nem korrodál jobban az alumínium, mint a vas annak ellenére, hogy lényegesen előbb van a fémek feszültségi sorában? 142. Mit jelent az aluminotermiás fémelőállítás? 143. Írja fel a nátrium-aluminát képletét. 144. Adja meg a metán és az etán szerkezeti képletét. 145. Milyen típusú vegyületekre lehet példa a propán és a bután? 146. Rajzolja fel a normál bután és az izobután szerkezeti képletét. 147. Hány szénatom számig gáz halmazállapotúak közönséges hőmérsékleten a szénhidrogén homológ sor tagjai? 148. Adja meg az etilén és az acetilén szerkezeti képletét. 149. Milyen vegyületekre példa az acetilén és az etilén? 150. Adja meg a benzol szerkezeti képletét. 151. Rajzolja fel a ciklohexán szerkezeti képletét. 152. Mi a különbség a benzol és a ciklohexán között? 153. Rajzolja fel a bután és az izobután szerkezeti képletét. 154. Milyen vegyületeknél lép fel cisz-transz izoméria? 155. Milyen vegyületeknél lép fel optikai izoméria? 156. Rajzolja fel a formaldehid és az acetaldehid szerkezeti képletét. 157. Rajzolja fel a metilalkohol és az etilalkohol szerkezeti képletét. 158. Adja meg a fenol szerkezeti képletét. 159. Rajzolja fel a hangyasav és az ecetsav szerkezeti képletét. 160. Rajzolja fel az etilénglikol és a glicerin szerkezeti képletét. 8
161. Adjon meg egy alifás és egy aromás amint szerkezeti képlettel. 162. Rajzolja fel egy aminosav szerkezeti képletét. 163. Milyen szénhidrogéneket tekintünk paraffin szénhidrogéneknek? 164. Hol fordulnak elő a paraffin szénhidrogének? 165. Milyen szerves vegyület családba tartoznak az ásványi szenek? 166. Adja meg a dietiléter és az etilacetát képletét? 167. Adja meg az aceton a formaldehid és a hangyasav képletét. 168. Mi a különbség a dízel olaj és az étolaj között a vegyület típusát tekintve? 169. Milyen molekulákból épülnek fel a fehérjék? 170. Milyen molekulákból épül fel a cellulóz 171. Rajzolja fel a polietilén lánc egy szakaszát. 172. Mi a PVC? Rajzolja fel a PVC lánc egy szakaszát. (A vizsga megkezdésének feltétele: 10-ből 7 hibátlan válasz. ) ÁLTALÁNOS ÉS SZERVES KÉMIA II. VIZSGATÉTELEK Azonosak a tantárgyi tematikában megadott témákkal. 1. A kémiai elemek képződése. A kémiai elemek felfedezése. Az elemek csoportosítása. 2. Az atomok elektronszerkezete, az elektronszerkezet szerepe a kémiai viselkedésben, a periódusos rendszer. 3. A kémiai elemek előfordulása előállítása. 4. A levegő összetétele. Alkotói és az alkotók kémiai reakciói egymással és a periódusos rendszer elemeivel. 5. Az oxidok és tulajdonságaik. 6. A nitrogén és vegyületei. 7. A víz. A vizek típusai, reakciója a kémiai elemekkel és a különböző vegyületekkel. A vizet alkotó elemek H és az O tulajdonságai vegyületei. 8. A földkéreg legfontosabb elemei. A Si és az Al és legfontosabb vegyületei. 9. Fémes elemek: Alkáli, alkáliföldfémek, a p mező fémei 10. Fémes elemek: Átmeneti és ritkaföldfémek 11. Nemfémes elemek: a VII és a VIII oszlop és vegyületei 12. Nemfémes elemek: V. VI. oszlop elemei és vegyületei 13. Nemfémes elemek: a szén és vegyületei 14. Szerves vegyületek I. Telített nyíltláncú és gyűrűs szénhidrogének és főbb reakcióik 15. Szerves vegyületek II. Telítettlen nyíltláncú és gyűrűs szénhidrogének és főbb reakcióik. 16. Szerves vegyületek típusai III. Természetes és mesterséges polimerek. 9
Miskolc. 2014. január 15. Dr. Lakatos János egyetemi docens, előadó Dr. Gácsi Zoltán egyetemi tanár, dékán 10