Bemutatkoznak az Út a tudáshoz tankönyvsorozat kötetei és a digitális tananyagok A kötetek szerzõi: Dr. Tóth Zoltán, Dr. Ludányi Lajos Kinek ajánljuk? A kötet minden középiskolásnak készül, azoknak is, akik a kémia iránt kevésbé érdeklődnek. Elsősorban a NAT-nak és a hozzá kapcsolódó kerettanterveknek, valamint a középszintű érettségi követelményrendszernek felel meg, de tanári kiegészítéssel megalapozza az emelt szintű érettségi vizsgára való felkészülést. zínes ábráival, gazdag illusztrációival, élvezetes, ugyanakkor szakmailag igényes nyel vezetével segít a kémiatanároknak e fontos tudomány meg- kedveltetésében. A digitális tananyagról felfedezteti az anyagi világot, amelyben élünk, önálló gondolkodásra nevel, szórakoztat! A tankönyvhöz készülő DVD-n a tanári kézikönyv hagyományos elemei (tanmenetek, mérési gyakorlatok, témazáró feladatlapok, valamint a tankönyvi feladatok részletes megoldásai) mellett megtalálható a tankönyv digitális táblán kivetíthető, nagyítható, szerkeszthető változata, valamint számtalan videó, animáció és ábra, amelyekhez interaktív feladatok is tartoznak.
Módszertani eszközök A tanulók mindennapi tapasztalatait egy család hétköznapi beszélgetéseibe ágyazva idézi fel, amelyben a témához tartozó, természetesen adódó kérdé- seket, és első közelítésben a válaszokat is a család tagjai fogalmazzák meg. 1.1. Egy-egy porszemben kémiai részecskék milliárdjai vannak Nézzétek! Az ablakon beszűrődő napsugár útjában mennyi apró részecske mozog! Lehet, hogy ezek az atomok? (1.1. ábra) Nem, nem! Ezek csak nagyon piciny porszemek, amelyek szórják a rájuk eső fényt, ezért látod őket. Egy-egy ilyen kis porszemben kémiai részecskék milliárdjai vannak. Kémiai részecskék?! Elemi részecskékről már hallottam, de kémiai részecskékről még nem. Valaki magyarázza el nekem, hogy mi a különbség közöttük! A tudománytörténeti érdekességeket égek et a nagypapa idézi fel. 1.3. Arisztotelész (Kr. e. 384 322) szerint az anyag folytonosan tölti ki a teret és négy őselemből épül fel A részecskemodell elméleti alapjait a görög filozófusok elképzelései teremtették meg az ókorban. Legjelentősebb képviselőjük, Démokritosz (Kr. e. 460 370) szerint az anyagokat oszthatatlan részecskék, atomok építik fel, melyek üres térben mozognak (1.2. ábra). A különböző anyagok atomjai méretükben és alakjukban is különbözőek. Ezzel szemben számos hétköznapi tapasztalat az alapja annak az ókorban és a középkorban elterjedt másik modellnek, amely szerint az anyag folytonos. Hiszen ki hinné, hogy a folyadékok és a szilárd anyagok is apró, szemmel nem látható részecskékből épülnek fel. Az anyag folytonosságán alapuló elmélet atyja Arisztotelész (Kr. e. 384 322) görög filozófus volt. (1.3. ábra) zerinte egyfajta ősanyag van, amelyből bizonyos Pontos, elméletben és gyakorlatban egyaránt használható fogalmakat a at alkot. Ezek közül a részecskemodell bizonyult helytállónak. A részecskemodell szerint az anyag apró, szemmel nem látható részecskékből épül fel. Az anyag tulajdonságait ezeknek a részecskéknek a tulajdonságai, valamint a részecskék közötti kölcsönhatások együttesen határozzák meg. A különböző modellek azonban eltérnek abban, hogy milyen részecskéket tekintenek az anyag építőegységeinek. fi ik k i i d l i k 01_A_kemiai_reszecskek_11.indd 12 2010. 11. 11. 1:14:50 A könyvben előforduló emelt szintű tananyagot kék színű háttérrel külön- bözteti meg. mozgásban vannak, mozgás közben egymással és az edény falával ütköznek Ne csak nézd! Két, azonos hőmérsékletű, nyomású és térfogatú gáztartály egyikében 60,0 g hélium gáz van. Hány gramm argongázt tartalmaz a másik tartály? mol A gázok térfogata, hőmérséklete, nyomása és anyagmenynyisége közötti kapcsolatot az általános gáztörvénnyel írhatjuk le: p V = n R T, T ahol p a gáz nyomása Pa-ban, V a térfogata m 3 -ben, n az anyagmennyisége mol-ban, T a hőmérséklete K-ben, R pedig az ún. J egyetemes (vagy moláris) gázállandó értéke: 8, 314. Az ál- mol K talános gáztörvény segítségével a gázok moláris térfogatát tetszőleges hőmérsékletre és nyomásra kiszámolhatjuk. 01_A_kemiai_reszecskek_11.indd 12 2010. 11. 11. 1:14:50 2
A leckék végén szerepel: lényegkiemelő összefoglalás; lás; Az elektrolízis gyakorlati alkalmazásai Anyagok előállítása (pl. alumíniumgyártás, NaOH-gyártás) Felületbevonás (galvanizálás) Energiatárolás az elektromos energia átalakítása kémiai energiává Kidolgozott feladat címszó alatt a leggyakrabban előforduló számolási feladattípusok megoldását lépésről lépésre bemutató levezetés, amely so- rán gyakran többféle megoldási módszer is nyomon követhető; 1. Hogyan készítsünk 250,0 cm 3 0,100 mol koncentrációjú nátrium-klorid-oldatot? 3 dm Megoldás: a) kiszámoljuk a 250,0 cm 3 oldat készítéséhez szükséges nátrium-klorid anyagmennyiségét. n(nacl) c V 0,100 mol 3 = = 0,2500 dm = 0,02500 mol; majd old 3 dm b) tömegét: m(nacl) = n(nacl) M(NaCl) = 0,02500 mol 58,5 g =1,462 g mol c) analitikai mérlegen kimérünk 1,462 g nátrium-kloridot; d) beleszórjuk egy 250 cm 3 -es mérőlombikba, és e) kevergetés közben annyi vizet adunk hozzá, hogy a folyadék szintje a lombik nyakán lévő jelig érjen ( jelig töltjük ). Az így kapott oldat koncentrációja 0,100 mol dm. 3 Válaszolj! Kutass! Mérj! Alkoss! címszó alatt felhívás önálló vagy cso- portos tevékenységre; 1. Mi az elemi egység a következő esetekben: 2 mol NaCl; 4 mol ammónia; 3 mol proton; 1 mol vas; 3 mol oxidion; 5 mol hélium; 4 mol szőlőcukor; 2 mol elektron? Oldd meg! címszó alatt fokozatosan nehezedő számolási feladatokból álló feladatsor. 10.Hány gramm vízben van ugyanannyi molekula, mint a) 10,0 g metánban; b) 2,00 g hidrogéngázban; c) 127 g jódban? A képi elemek A fényképek, grafikák, szakábrák azt a célt szolgálják, hogy érzékletesen, olykor humorosan felidézzenek már megtapasztalt dolgokat; 1.15. Ez a gyerek nem volt elég ügyes A törött végtagokat is az ionok együttese merevíti. A gipsz ugyanis kalciumionokból (Ca 2+ ) és szulfátionokból (O 4 2 ) áll 1.16. A kalózhajó az átdobott csáklyával köti magához áldozatát 7.13. Megmozdul a karó? 3
segítsék a kísérletek, kísérlete mérések elvégzését, kiértékelését, továbbgondolását, a fogalom- és törvényalkotást, valamint a különböző típusú feladatok megoldását. galom Ne csak nézd! Vajon ionos vagy kovalens kötés van a GeCl4-ban? Az elektronegativitások ismeretében eldöntheted. zzzázzzalllék koo k os iion noo n os jjelleg le CaO 75 HF 50 NaBr MgO HCl 255 AlP N2 0 1,0 1,2 1,0 12 El k r n ga ivitás k kkülönbsége Elektronegativitások ülö b ég é 20 2,0 3,,0 0 $ EN EN 1.19. A kötés ionos jellege a kötés elektronegativitás-különbségtől függ. Fejezetek és Tartalomjegyzék Részec kem skék iai_re szecs kek_ 11.in dd t Anya halm gi azok ok ki itt, ré 11 III. feje II. feje ze I. fejeze Ké része miai cské k szzeeccssk kkéékk ot tttt... _halm azok_ 07.ind ) + -)!) 2 3:%#3+ +. %LKÀPZELÀÓNK A L THATATLANRÊL A részecskemodell Kémia reakc i iók Mi, m csi so _ nyagi d 47. IV Energ. fejezet iatá kémia rolás i úton zet t kra m eg egy. y.. _Kem ))!.9!') (!,-!:/+ iai_re akcio k_09. ivel és indd 103 hogya yan? ))) + -)!) 2%!+#)ª+ _Ener..! H ROM LEGERàEBB Elsőrendű kémiai kötések -OLEKUL K AKCIÊBAN Másodrendű kémiai kötések!mikor EGY VEZàNEK I JELENTàÀGE VAN Az anyagmennyiség 6ÀGRE KÀMIA $E NEM CAK AZ A kémiai változások általános jellemzése, UK MELYIK A GYORABB A kémiai reakciók sebessége! PLAZMA TV TàL AZ,#$ IG A gáz és a folyadék (cseppfolyós) halmazállapot!z OZTHATÊ aozthatatlanm Az atom -ÀG MINDIG amagolunkm Az atommag átalakulásai +ICI DE NEM JELENTÀKTELEN Az örökmozgó elektron olas_ 11.ind rá en d 149 ergiááán nk?? )6 %.%2')!4 2/, 3 + -)!) ±4/. +ÍZPONTI HELYEN A kémiai energia %GY Hà TÀMA A reakcióhő %GY TÀTEL À KÍVETKEZMÀNYEI A reakcióhő számítása %GY R ZÊ TÀMA Az elektromos áram kémiai hatása -INDKÀT IR NYÑ FORGALOM A kémiai egyensúly %GY T BL ZAT AMELY GONDOLATOKAT ÀBREZT A kémiai reakciók sokfélesége a3zêk ZAVAK FR ZIOKm ók, savak, bázisok (OGYAN ÄRJAM FEL Elektródfolyamatok vizes oldatokban (Emelt szintű tananyag) 2END A LELKE MINDENNEK Az atomok periódusos rendszere /TT TÑL A R CON b A szilárd halmazállapot -INDEZ MIRE JÊ Az elektrolízis gyakorlati alkalmazásai -AJD HA FAGYb Halmazállapot-változások 4ÍBB MINT ATOMOK EGYÓTTEE A molekula -UNK RA FOGOTT ELEKTRONOK Galvánelemek %HHEZ NEM KELL MOÊGÀP Kémiailag tiszta anyagok %GYIK ILYEN M IK OLYAN A molekulák alakja &ÍLÍTTÀBB FONTO FOLYADÀKOK Oldatok -EGOLDHATÊ CAK KONCENTR LJUNK Oldatok összetétele,ehet POZITÄV LEHET NEGATÄV 02_Anyagi_halmazok_07.indd 53 Az ion (ETEROGÀN (OMOGÀN Diszperz rendszerek -IÀRT MEGY VÀGBE A redukáló- és oxidálóképesség mértéke: az elektródpotenciál 0 RBAN A sav-bázis reakció mint protonátmenet! BàÀG ZAVARA A redoxireakciók értelmezésének három modellje 4 Lesz giatar $E JÊ HOGY VAN Mire jó az oxidációs szám?!z ELMÀLETBàL GYAKORLAT LEZ Gyakorlatilag fontos galvánelemek %Z I ELEKTROKÀMIA Fémek korróziója 6 &³''%, + 2010.11.11. 12:04:36
Mintalecke Kémiai részecskék 6. Több mint atomok együttese A molekula Vegyület, mégsem molekula Na Cl 6.1. A konyhasó (NaCl) is vegyület, mégsem molekulákból épül fel O P O P P Molekula, mégsem vegyület P 6.2. Nem csak a vegyületek épülhetnek fel molekulákból, számos elem is molekulákból áll. Az oxigén O2-molekulákat, a foszfor P4-molekulákat, a kén 8-molekulákat tartalmaz. Ezek a molekulák az elem elemmolekulák Vegyületmolekulák 6.3. A vizet (H2O), a szén-dioxidot (CO2) és az aszpirint (C9H8O4) is molekulák építik fel. Ezeket nevezzük vegyületmolekuláknak Bár az atomoknak alapvető szerepük van a különböző anyagok felépítésében, földi körülmények között csak nagyon kevés olyan yan anyag található, amely különálló atomokból áll. Anyagaink többsége ége két vagy Gyakori több atomot tartalmazó, elektromosan semleges kémiai részecskékből, észecskékből, molekulákból k épül fel. tévedés Én úgy tudom, hogy a vegyületeket felépítő kémiai részecskéket nevezzük molekulának. Ez bizony súlyos tévedés! ajnos hozzád hasonlóan sokan azt hiszik, hogy a vegyületeket csak molekulák, az elemeket pedig csak atomok alkothatják. Ez nem így van. Nem minden vegyület tartalmaz molekulákat. Például a konyhasó is vegyület, még sincs benne molekula, hanem nátriumionok és kloridionok építik fel (6.1. ábra). Másrészt számos olyan elemet ismerünk elsősorban a nemfémes elemek között, amelyek molekulákból állnak (6.2. ábra). Ilyenek a hidrogén, a nitrogén, a foszfor, szfor, az oxi oxigén, a kén, a fluor, a klór, a bróm és a jód. A molekulák összetétele A tévedés feloldása A molekulákat képlettel jelöljük. A molekulák képletében n a molekulaképletben feltüntetjük a molekulát alkotó atomok vegyjelét gyjelét és jobb alsó indexben az atomok számát. (Az 1-es indexszámot nem szoktuk kiírni.) A H2O4 molekulaképlet tehát azt jelenti, hogy a kénsavmolekulában 2 hidrogénatom, 1 kénatom és 4 oxigénatom kapcsolódik össze egy kémiai részecskévé. Egy anyag molekulájának összetétele állandó. A molekula összetételének megváltozása az anyag megváltozásával (új anyag keletkezésével) jár. Összetétele alapján a molekulákat két csoportra oszthatjuk. Az elemmolekulák k csak azonos atomokból épülnek fel. Ilyen pl. a hidrogénmolekula (H2), az oxigénmolekula (O2) és az ózonmolekula (O3), a kénmolekula (8) stb. (6.2. ábra). A vegyületmolekulák olekulák k két két- vagy többféle különböző rendszámú atomból állnak. Ilyenn pl. a szőlőcukor-molekula (C6H12O6), a vízmolekula (H2O), a metánmolekula kula (CH4) stb. (6.3. ábra). A molekulák szerkezete A fontosabb fogalmak vastag betűvel vannak kiemelve Miért képeznek az atomok tomok molekulákat? Miért nem ma-radnak különálló atomok? k? 34 01_A_kemiai_reszecskek_11.indd 34 2010. 11. 11. 1:16:24 5
Kémiai részecskék Rendszerező, elemző ábrák a) b) 6.6. a) A szigma-molekulapályák ten gelyszimmetrikusak; b) a pi-mo- lekulapályák sík szim met ri ku sak Az atomok A képekhez közvetlenül kapcsolódnak kérdések, feladatok és a molekula elektronszerkezeti képletének jelölése H H H H H H Cl Cl C l Cl Cl Cl N N N N N N H Cl H Cl H Cl 6.7. Néhány atom és a belőlük képződő molekula elektronszer- kezeti képletének jelölése Ne csak nézd! Csináld is! A víz dipólusmolekulákból áll, ezért a vízsugár elektro- mos térben eltérül. A benzin apoláris molekulákból áll, ezért a benzinsugár elektromos térben nem térül el. a) b) 6.8. Eltérítés atom párosítatlan elektronjaival kötő elektronpárokat képeznek, így lesz mindkét atomtörzs körül négy elektronpár. Ezek az elektronpárok mindkét nitrogénatom atomtörzsének erőterében mozognak. Az egyik közülük a két atomtörzset összekötő egyenes mentén helyezkedik el. Erre a kötő elektronpárra hat legerősebben a két atomtörzs pozitív töltése. (A nitrogénatom atomtörzse ötszörös pozitív töltésű!) Ez lesz a szigma-elektronpár. A szigma-molekulapálya tehát tengelyszimmetrikus. A másik két kötő elektronpár már nem tud ilyen közel kerülni a két atomtörzshöz, ezért azokra kisebb vonzó hatást gyakorolnak az atomtörzsek. Ezek lesznek a pi-elektronpárok. A pi-molekulapályák síkszimmetrikusak (6.6. ábra). Ha a két atomtörzs a kötő elektronpárokat azonos mértékben vonzza, akkor a kötést apolárisnak nevezzük. Amennyiben a kapcsolódó atomok elektronvonzása különböző mértékű, a kötő elektronpárok vagy az egyik, vagy a másik atomtörzs felé tolódnak el. Így jön létre a poláris kötés. A továbbiakban néhány kétatomos molekula esetén láthatjuk az egyedi atomok vegyértékelektronjainak átalakulását kötő és nemkötő elektronpárokká. A molekula elektronszerkezeti képletét a kötő és nemkötő elektronpárok, valamint a molekulát létrehozó atomtörzsek feltüntetésével szoktuk megadni. Az elektronszerkezeti ezeti képletben a Otthon is elvégezhető, ábra). egyszerű vegyjel az atomtörzset jelenti. A kötő és nemkötő elektronpárokat pon- tokkal vagy megfelelő helyzetű vonalakkal jelöljük (6.7. kísérlet A molekulák polaritása Tegnap este azzal szórakoztam a konyhában, hogy a vízcsapot finoman kinyitva vékony sugárban folyattam a vizet. A vízsugárhoz pedig megdörzsölt műanyagvonalzóval közelítettem. A vízsugár a vonalzó felé elhajlott (6.8.a) ábra). Hogyan lehetséges ez, ha a víz molekulákból áll, és a molekulák elektromosan semlegesek? A molekuláknak valóban nincs elektromos töltésük. De számos molekulában az elektronok és az atommagok által képviselt töltések eloszlása nem egyenletes, ezért a molekulának lesz egy elektronban gazdagabb és egy elektronban szegényebb része. Az elektronban gazdagabb rész negatívabb töltésű lesz, mint az elektronban szegényebb rész. Az ilyen molekulát nevezzük dipólus (kétpólusú) molekulának. A dipólusmolekulák a negatív töltésű (megdörzsölt) műanyagvonalzóhoz pozitívabb részükkel fordulnak. Köztük és a vonalzó között elektromos vonzás lép fel, és ezáltal a vízsugár eltérül. Ismételd meg a kísérletet vékony sugárban öntött benzinnel is (6.8. b) ábra)! Nagyon vigyázz, mert a benzin gyúlékony folyadék, gőzei mérgezőek és nyílt láng közelében robbannak. 6 36 Ügyelni kell a biztonságra is! 01_A_kemiai_reszecskek_11.indd 36 2010. 11. 11. 1:16:56
Fogalmak pontos meghatározása Mivel az eltérő töltésű atomtörzsek különböző mértékben vonzzák a molekulában lévő elektronokat, ezért az elektroneloszlás nem lesz egyenletes a molekulában. Ezt úgy is mondhatjuk, hogy az ilyen molekulában a pozitív és a negatív töltések súlypontja nem esik egybe. Ezeket a molekulákat nevezzük kétpólusú vagy dipólusmolekuláknak. Ilyenek például a vízmolekulák (6.9. ábra), az ammóniamolekulák és a kétatomos vegyületmolekulák többsége (pl. HCl). Azokat a molekulákat, amelyekben a töltéseloszlás egyenletes a pozitív és a negatív töltések súlypontja egybeesik, apoláris molekuláknak nevezzük. Apolárisak az elemmolekulák, valamint számos vegyületmolekula is, például a szén-dioxid, a metán, valamint a benzint alkotó szénhidrogének molekulái. Növekvő elektronsűrűség Csökkenő elektronsűrűség 6.9. A számítógépes modellen jól látható, hogy a vízmolekulában a töltéseloszlás nem egyenletes. Az oxigénatom körül nagyobb, a hidrogénatomok körül kisebb az elektronsűrűség. A molekula kétpólusú, azaz dipólusmolekula. A vízmolekula továbbra is semleges, hiszen benne a protonok száma megegyezik az elektronok számával A molekula: B meghatározott számú atomból felépülő, elektromosan semleges kémiai részecske; B összetétel szerint lehet: elemmolekula vagy vegyületmolekula; B polaritás (töltéseloszlás) szerint lehet: apoláris, valamint poláris vagy dipólus; B kémiai jele a molekulaképlet; B elektronszerkezete: C kötő elektronpárok: szigma és pi kovalens kötés (poláris, apoláris) C nemkötő elektronpárok. Vázlatos összefoglalás 1. Rajzold le a következő molekulák elektronszerkezeti képletét: HF, H 2 O, NH 3, CH 4! 2.Rajzold le a következő molekulák elektronszerkezeti képletét: CO 2, H 2 CO 3, CH 2 O! A kötő elektronpárok kialakításánál vedd figyelembe, hogy a 2. periódusban található atomok a molekulaképzés során nemesgázszerkezetre tesznek szert, azaz atomtörzsük négy kötő és nemkötő elektronpárra gyakorol vonzást! 3. Csoportosítsd a következő kétatomos molekulákat: H 2, HCl, O 2, NO, Cl 2, N 2, F 2, HBr, BrCl a) összetétel szerint; b) polaritás szerint! 4. Hány elektron és hány proton található a következő molekulákban: CO 2, HCl, H 2 O, N 2, H 2 O 4, C 6 H 12 O 6? Fokozatosan nehezedő feladatok 37 7
9 MX-275 Út a tudáshoz: Kémia 9. osztály 1380 Ft Már megjelent, rendelhetô. MX-339 Kémia 9. osztály Digitális kiegészítõ tananyagok és tanári kézikönyv DVD-n ingyenes* Megjelenés: 2012. január MX-276 Út a tudáshoz: Kémia 10. osztály 1480 Ft Már megjelent, rendelhetô. MX-340 Kémia 10. osztály Digitális kiegészítõ tananyagok és tanári kézikönyv DVD-n ingyenes* Megjelenés: 2012. október * Osztálynyi rendelés esetén a DVD-t ingyen biztosítjuk. 10 Kívánjuk, hogy sikerrel tanuljanak és tanítsanak tankönyveinkből! A zerzők és a Kiadó Kapcsolódó kiadványok: IGÉNYLÕLAP INGYENE KIPRÓBÁLÁHOZ (Az oldal fénymásolható!) Megrendelõ személy neve és e-ma mail címe:... Iskola:... Postázási név és cím:......... Dátum és aláírás:...... Kérjük, jelölje meg, hogy melyik kémia tankönyvet rende deli meg kipróbálásra: Kémia 9. osztály Kémia 10. osztály A könyvek kézhezvételét követôen az alábbi lehetôségek közül választhat: 1. Amennyiben csoportja részére re legalább 20 db tankönyvet rendel, a kötetekhez tartozó bemutató példá ny(oka)t ingyenes pedagóguspéldányként bocsátjuk rendelkezésére. (A megrendelés össze sítésekor, kérjük, küldje el a mellékelt iskolai megrendelôlapot, amelyet honlapunkról is letölthet.) 2. Ha nem kíván újabb példányokat rendelni, de meg szeretné tartani a könyv(ek)et, 20% kedvezménnyel meg- vásárolhatja, amennyiben ezt három héten belül jelzi kiadónknak. 3. Ha a fenti két megoldás egyikét sem választja, kérjük, a postaköltség ség vállalásával a kézhezvételtôl számított három héten belül postázza vissza címünkre a kiadvány(oka)t. a)t. A sorozat egyéb kiegészítôi és a tanulói példányok a mellékelt megrendelôlapon rendelhetôk meg. 6726 zeged, Fürj u. 92/B Tel.: (62) 548-444 Fax: (62) 548-443 E-mail: info@maxim.co.hu Web: www.olvas.hu