Az atom- olvasni 2.1. Az atom felépítése Az atom pozitív töltésű atommagból és negatív töltésű elektronokból áll. Az atom atommagból és elektronburokból álló semleges kémiai részecske. Az atommag pozitív töltésű protonból és a semleges neutronból épül fel. A protonokat és a neutronokat közös néven nukleonoknak nevezzük. Az atomtömeg egysége a 12 C szénizotóp atomtömegének 12-ed része. Elektron: Az elektron egységnyi negatív töltéssel rendelkező elemi részecske Jele: (e-) Proton : A proton egységnyi pozitív töltéssel rendelkező elemi részecske Jele: (p+) Neutron: A neutron semleges elemi részecske Jele: (n o ) 1. ábra Az atom felépítése 1 Az atomot felépítő elemi részecskék atommag Proton, Jele: (p+) Neutron, Jele: (n o ) Nukleonok elektron felhő Elektron, Jele: (e-) 1. táblázat 2 Az atomok periódusos rendszerben elfoglalt helyének sorszáma a rendszám. Rendszám = Protonok száma = Elektronok száma A protonok és neutronok számának összege a tömegszám. Tömegszám = Protonok + Neutronok = Nukleonok száma Tömegszám = a nukleonok száma. 1 4. ábra Forrás: http://scienceaid.co.uk/chemistry/fundamental/atom.html 2011.06.09. 2 5.táblázat: Az atomot felépítő elemi részecskék csoportosítása
Az azonos rendszámú, de különböző tömegszámú atomok az adott elem izotópatomjai. Az adott elem izotópatomjai tehát a neutronok számában különböznek egymástól. Az atomok különböző mértékben vonzzák az elektronokat, illetve tudják megtartani azokat. Az atomoknak ezt a képességét elektronegativitásnak hívjuk. Jele: EN. Az atomok elektronvonzó képességét a periódusos rendszerben feltüntetik. A legnagyobb elektronegativitású elem a fluor, az ő elektronegativitásának értéke 4. A legkisebb elektronegativitású elem pedig a cézium, amelynek értéke 0,7. 2.2. Periódusos rendszer A periódusos rendszer, a kémiai sajátosságok különböző formáinak az osztályozásához, rendszerezéséhez és összehasonlításához hasznos segédeszköz. Dimitrij Ivanovics Mengyelejev 1869-ben megalkotta első, saját rendszerét, melyben az elemeket, melléjük a tömegüket tüntette fel. Tömeg szerint növekvő sorrendbe írta az elemeket, a hasonló viselkedésűeket egymás mellé. Mengyelejev mindig új sort kezdett a táblázatban, a hasonló tulajdonságú elemek egymás alá kerüljenek. A periódusos rendszer függőleges oszlopait csoportnak nevezzük, I-től VIII-ig számozzuk. I. Alkálifémek II. Alkáli földfémek III. Fölfémek IV. Szén csoport elemei V. Nitrogén csoport elemei VI. Oxigén csoport elemei VII. Flór csoport elemei VIII. Nemesgáz csoport elemei
Anyagi rendszerek csoportosítása. -fontos Csoportosításuk anyagi rendszereket felépítő részecskék nagysága szerint: Anyagok Homogén rendszer Heterogén rendszer Elemek Vegyületek Elegyek Kolloid rendszer Durva diszperz rendszer Egy komponensből állnak Több komponensből állnak 1nm. kisebb 1-500nm. között 500nm. felett 2. táblázat 3 Elemek: Azonos rendszámú atomokból felépülő anyagok, molekulák. Vegyületek: Különböző rendszámú atomokból épülnek fel. Elegyek: Több kémiai komponensből épül fel. Homogén rendszer 3 táblázat: Csoportosításuk anyagi rendszereket felépítő részecskék nagysága szerint
A homogén rendszerekben diszpergált* 4 részecskék nagysága, 1 nanométernél (10-9 m) kisebb, a rendszerben nincsenek határfelületek- egyetlen fázis** 5 építi fel. A homogén rendszerek lehetnek egy vagy kétkomponensűek*** Kozmetikai szempontból az elegyeknek van jelentőségük. A gyakorlati munkánk során sokszor használjuk az elegyeket, és mivel ezek részecske nagysága 1 nm. alatt van ezért valódi oldatoknak is nevezzük őket. Pl.: az arcszeszek, bórvíz, hipotóniás oldat. A valódi oldat komponensei átjutnak a szemipermábilis hártyán keresztül és egyenletesen oszlanak el az oldott anyag molekulái az oldott anyagban, nincs határfelület. A fény a valódi oldatokon átmegy (egy része elnyelődhet), fény irányára merőleges irányból nézve nem látunk semmit. Kolloid rendszerben a diszpergált részecskék nagysága 1-500nm között van. Kolloid oldatok jellemző tulajdonsága, a Tyndall- jelenség. Kolloid oldatokat (szolokat, géleket) oldalról megvilágítva, láthatjuk, hogy a diszpergált részecskéken a fény szóródik, ezt nevezzük Tyndall- jelenségnek. A kolloid oldatokban lassabban megy végbe a diffúzió és az ozmózis nyomás pedig gyengébb mint a valódi oldatokban. Ennek oka, hogy a részecskék nagyobbak a kolloid oldatokban. A szűrőpapiron a 1-500nm nagyságú részecskék átmennek, azonban a sejthártya ( féligáteresztő hártya) nem engedi át a diszpergált anyagot. Kivétel az ezüst-, és az arany kolloid! Oldatok-fontos Az oldat két komponens (anyag) homogén keveréke. Az egyik komponens az oldószer, a másik az oldott anyag. Azt az anyagot hívjuk oldószernek, amelyik nagyobb mennyiségben van jelen az oldatban. Pl.. Cukros vízben az oldószer a víz, az oldott anyag a szőlőcukor. Hidratáció: A víz dipólus molekula, ezért az oldódó anyagot, a víz molekula, a töltésével ellentétes pólusával körbeveszi, így az oldódó anyag körül hidrátburok (vízburok) alakul ki. Amennyiben az oldószer nem víz, a folyamatot szolvatációnak nevezzük. Az anyagok oldhatósága különböző. A hőmérséklet növekedésével a szilárd és a cseppfolyós anyagok oldhatósága növekszik; a gázok oldhatósága csökken. Valamely anyag oldhatóságát telített oldatának összetételével jellemezzük. Oldhatóság: megmutatja, hogy adott hőmérsékleten hány gramm anyagot tud feloldani (befogadni) 100 gramm oldószer. Telítetlen oldat: még képes anyagot feloldani (befogadni), adott hőmérsékleten. 4 * Diszpergál jelentése: aprít; összefüggő anyag felületét megnöveli (szilárd anyagot tör, zúz; gázokat buborékosít) diszperziót, diszperz rendszert hoz létre. Forrás: www.kislexikon.hu/diszpergal.html 2011-07-14 5 **Fázis jelentése: Tartomány. Forrás: Bodonyi Ferenc- Dr. Pitter György: Kémiai összefoglaló- Műszaki könyvkiadó, 1993
Telített oldat: Az oldószer adott hőmérsékleten több oldandó anyagot már nem képes befogadni, feloldani. A telített oldat dinamikus egyensúlyi állapotban van. Túltelített oldat: nagyobb mennyiségű oldott anyagot tartalmaz, mint amennyi az adott hőmérsékleten az oldhatóságának megfelelne. 1.1. Halmazok Halmaznak nevezzük azokat a rendszereket, amely nagy mennyiségű részecskéből (atom, ion, molekula) épül fel. A halmaz tulajdonságát meghatározza: - részecskéi között fellépő, különböző kölcsönhatások (másodrendű kötések) - az alkotórészek felépítése, összetétele, szerkezete - a hőmérséklet - nyomás Halmazállapotok lehetnek: - gázhalmazállapot (gáz, gőz) - nincs állandó alak és térfogat - folyékony halmazállapot (folyadék)- van állandó térfogat - szilárd halmazállapot (szilárd)- van állandó térfogat és alak - plazma halmazállapot (gázhalmazállapotból keletkezik, az atomok és molekulák ionizációja révén) Az anyagok halmazállapota megváltozhat, ha a halmaz tulajdonságaiban változás következik be. pl.: hőmérsékletemelkedés vagy csökkenés. Azt a változást nevezzük halmazállapot-változásnak, amikor az anyag egyik halmazállapotból a másikba átalakul. Olvadás Forrás, párolgás Ionizáció Szilárd anyag Folyadék Gáz Plazma Fagyás Kondenzáció, lecsapódás Szublimáció Kondenzáció, lecsapódás
Kémiai kötések-fontos Kémiai kötés: Az atomok és az atomcsoportok között kialakuló kapcsolat. Ez által a rendszer minimális energiájú állapotba jut, mint a nemesgázok. Ez kétféleképpen jöhet létre, elektronok leadásával és felvételével (ionkötés) illetve közös elektronok kialakításával (kovalens -, fémes kötés). Az így kialakult kötéseket elsőrendű kötéseknek nevezzük. Elsőrendű kötések: azok a kötések, amelyek kialakulása során a kapcsolódó atomok vegyértékhéj-szerkezete megváltozik. Másodrendű kötések: azok a kötések, amelyek az anyagi halmazok részecskéi, molekulái, ionjai között alakulnak. A kémiai kötéstípusok csoportosítása Elsődleges kötések (atomok között) Másodlagos kötések (molekulák között) Kovalens Fémes Ionos Hidrogénkötés Dipólusos Van der Waals Nem fémek Fémek, félfémek Nem fémek és fémek között Molekulák között