Kémiai alapok Általános kémia
Fontos tudnivalók - körny.tan Tárgy neve: Kémiai alapok I. Neptun kód: SBANKN1050 Előadó: Borzsák István C121 szerda 11-12 e-mail: iborzsak@ttk.nyme.hu http://www.bdf.hu/ttk/fldi/iborzsak/dokumentumok/ 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
Fontos tudnivalók - biológia Tárgy neve: Kémia alapjai I. Neptun kód: SBANKE1050 Előadó: Borzsák István C121 szerda 11-12 e-mail: iborzsak@ttk.nyme.hu http://www.bdf.hu/ttk/fldi/iborzsak/dokumentumok/ 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
Fontos tudnivalók - levelező Tárgy neve: Kémia alapjai I. Neptun kód: SBALKE1050 Előadó: Borzsák István C121 szerda 11-12 e-mail: iborzsak@ttk.nyme.hu http://www.bdf.hu/ttk/fldi/iborzsak/dokumentumok/ Vizsga feltétele a labor teljesítése Vizsga: írásbeli vizsga feladatsor + tételsor Aláírás feltétele: Max. 1 hiányzás (orvosi igazolás csak krónikus betegségnél) 2 késés=1 hiányzás
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
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
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
EM sugárzás fajtái (spektruma) Rádió (TV, mobil) mikro Infravörös (IR) Látható (VIS) Ultraibolya (UV) Röntgen Gamma Kozmikus
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
Az atom felépítése atommag + elektronburok elemi részek: proton, neutron, elektron méret- és tömegarányok 1: 10000 és 1840:1
Az atommag Rendszám Z Tömegszám A=Z+N Neutronszám N Izotópok (nyomjelzés Hevesy György) Atommagok stabilitása
Radioaktív bomlások Alfa bomlás X -> n-4y + 4He n
Radioaktív bomlások Béta bomlás negatív n -> p+ + e-
Radioaktív bomlások Béta bomlás pozitív p+ -> n + e+
Radioaktív bomlások Béta bomlás elektronbefogás p+ + e- -> n
Radioaktív sugárzások Alfa Béta Gamma
Radioaktív bomlás Bomlási sebesség Felezési idő izotópok életkora kormeghatározás Radiokarbon módszer 14C izotóp felezési ideje 5568 év Sugárvédelem idő csökkentése, távolság növelése
Atommagok átalakítása Nukleonok kötési energiája Atommaghasadás és fúzió (magreakciók)
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
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.
Kvantumszámok
Atomi elektronpályák Orbital Viewer program
2s pálya
2p pálya
3p m=1 pálya
3d m=0 pálya
3d m=1 pálya
4f m=2 pálya
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
Kvantumkémia Spektroszkópia
A periódusos rendszer Mengyelejev 1869 Sorok (periódusok) Oszlopok (fő- ill. mellékcsoportok) Ionizációs energia Elektronaffinitás Atomok mérete (kovalens és nemkötő sugár) Elektronegativitás
A kémiai kötés Elsőrendű Ionos (szilárd) Kovalens Fémes (szilárd) Másodrendű dipólus-dipólus diszperziós Hidrogén-kötés
A kovalens kötés Molekulák elektronszerkezete LCAO-MO kötő lazító nemkötő elektronpárok Homo- és heteronukleáris kötések Datív kötés Hibridpályák - VSEPR Delokalizált kötések Kötésrend
http://www.metasynthesis.com/webbook/39_diatomics/diatomics.html
LCAO - MO
Kétatomos molekulák
Hidrogén molekula
Kétatomos molekulák
Homo- és heteronukleáris kötések
Datív kötés
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
Molekula geometria
Molekulák geometriája AX2 AX3 AX2E AX4 AX3E AX2E2
Kovalens kötések Kötéstávolság Kötési energia Kötésrend Polaritás (poláris-apoláris) Izoméria konstitúciós izoméria térizoméria (sztereoizoméria) cisz-transz kiralitás Konformáció
Halmazszerkezet Halmazállapotok gáz folyékony szilárd (plazma)
Gázok Jellemzőik (rendezetlenség) Ideális gáz modellje Gáztörvények Boyle-Mariotte: pv= áll. Gay-Lussac: p/t = áll. Egyesített gáztörvény: pv=nrt
Folyadékok Rövidtávú rend Hosszútávú rendezetlenség Viszkozitás (belső súrlódás) Felületi feszültség
Szilárd testek Kristályos rend Amorf anyagok (üvegek) Kristályrácsok Triklin Monoklin Rombos Tetragonális (négyzetes) Romboéderes (trigonális) Hexagonális Köbös (szabályos)
Bravais rácsok elemi cellái
Fázisátalakulások Olvadás, párolgás Fázisdiagramm Kritikus pont Hármaspont
Oldatok Oldat, oldószer fogalma Összetétel megadási módjai móltört, százalékok, molaritás (koncentráció) Kolligatív tulajdonságok Forráspont emelkedés Fagyáspontcsökkenés Ozmózis
Elektromos vezetés Fémes vezetők Szigetelők Félvezetők sávelmélet (vezetési sáv, tiltott sáv)
Kémiai reakciók Definíció Csoportosítás Fázis Aktiválás Reakciópartnerek száma Reakciósebesség Megfordítható reakciók egyensúly, K Reakcióhő exoterm endoterm Termokémia - Hess-tétel
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
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
Redoxi reakciók Redukció elektronfelvétel Oxidáció elektronleadás Oxidációs számok (fiktív töltés előjeles!) csökkenés redukció növekedés oxidáció Egyenletrendezés
Elektrokémia Galvánelemek Daniell-elem (Zn, Cu) Elektródok Anód oxidáció Katód redukció Elektromotoros erő, elektródpotenciál Nernst-egyenlet Elektrolízis Akkumulátorok Korrózió