Tantárgy neve Tantárgy kódja Meghirdetés féléve Kreditpont Összóraszám (elm+gyak) Számonkérés módja Előfeltétel (tantárgyi kód) Tantárgyfelelős neve Tantárgyfelelős beosztása
Kémiai alapismeretek KEB1001 1 3 2+0+0 kollokvium (írásbeli) Dr. Balogh József tanszékvezető egyetemi tanár
1. A tantárgy általános célja és specifikus célkitűzései Az általános természetszemlélet kialakítása érdekében a gyakorlati (mindennapi) élet számára fontos kémiai ismeretek továbbítása a hallgatók számára, valamint az adott szakterületen való továbbhaladáshoz szükséges ismeretek elsajátíttatása. 2. A tantárgy tartalma Általános kémia A kémia és más természettudományi tárgyak kapcsolata. A kémia tárgya, kémiai folyamatok köre. A kémiai elem fogalma; rendszám, tömegszám, izotópok és gyakorlati jelentőségük, a kémiai anyagmennyiség fogalma (mol); relatív atom- és móltömegek. A radioaktivitás fogalma, a radioaktív anyagok hatása az élőlényekre, felhasználásuk. Alapvető kölcsönhatások az ismert elemi részecskék között. Paritás. Az anyag kettős természete. A kvantummechanika és a kémia kapcsolata. Az elektromágneses sugárzás. Az atomok elektronszerkezete. Kvantumszámok, azok fizikai jelentése, értéktartományuk, fermionok és bozonok. Atomi pályák, burkolófelületek. A hidrogén atom. A többelektronos atomok - kiépülési elvek. A periódusos rendszer. Elektronaffinitás, ionizációs energia, elektronegativitás, változásuk a periódusos rendszerben. A kémiai kötés fogalma. Elsőrendű és másodrendű kémiai kötések. A kovalenskötés (vegyértékkötés, molekulapályák, datívkötés, σ és π pályák, a kötés polaritása, a molekulák dipólusmomentuma. A molekulák alakja. Vegyértékelektronpár-taszítási elmélet. Ionok képződése atomokból. Egyszerű és összetett ionok. Az ionkötés. Fémeskötés. Vezetők és félvezetők. Anyagi halmazok csoportosítása. Halmazállapotok jellemzői. Általános gáztörvény, gáz és gőz állapot. Halmazállapot változások és azokat kísérő energiaváltozások. Túlhevítés és túlhűtés lehetősége a halmazállapot változása során. Koncentráció-kifejezési módok (tömegszázalék, molaritás, stb.). Ozmózis. Az oldhatóságot befolyásoló tényezők, az oldódás folyamata és az azt kísérő energiaváltozás. Kristályos és amorf anyagok. Kristályrácstípusok szimmetria és a rácspontokban lévő részecskék minősége és a közöttük ható erők szerint. A rácstípusok tulajdonságai. A fémek rácstípusai és azok tulajdonságai és megmunkálhatóságuk közötti kapcsolat. Allotrópia, polimorfia, a módosulatok átalakulása. A kémiai reakciók. A kémiai egyenlet jelentése. A kémiai reakciókat kísérő energiaváltozás. A reakcióhő. Belsőenergia, entalpia. Hess-tétele. Képződéshő. A kémiai reakciók végbemenetelének termodinamikai feltétele. Szabadenergia, szabadentalpia, entrópia. A kémiai reakciók sebessége. A kémiai egyensúlyok. Az egyensúlyi állandó. Az egyensúlyok befolyásolásának lehetőségei. Le Chatelier-Braun-féle elv. A kémiai reakciók csoportosításának lehetőségei. Egyesülés, bomlás, szubsztitúció, protonátmenettel járó folyamatok, redoxi folyamatok. Az oldat kémhatása, a pH fogalma. Sav és bázis fogalma a Brönsted-Lowry elmélet szerint. Sók hidrolízise, a sóoldatok kémhatása. A vizes oldatokban
lejátszódó redoxi folyamatok iránya. Standard elektródpotenciál. Standard hidrogénelektród. Oxidáció, redukció. Galvánelemek, Daniell-elem. Elektrolízis. Szervetlen kémia Az elemek gyakorisága. A nemfémes elemek és fontosabb vegyületeik fizikai és kémiai tulajdonsága, előfordulása, előállítása és felhasználása. (A hidrogén, a halogénelemek, az oxigén, a szén, a nitrogén, a foszfor, a szén, a szilícium, a hidrogén-klorid és a sósav, a víz, a hidrogén-peroxid, a kén oxidjai, a kénsav, az ammónia, a foszfor-pentaoxid, a foszforsav, a salétromsav, a szénmonoxid, a széndioxid, a szénsav, a mesterséges szenek, a szilíciumdioxid, a fontosabb műtrágyák). A fémek általános tulajdonságai, előfordulásuk, előállításuk és felhasználásuk. Az s-mező fémei, lángfestésük, jellemző reakcióik, vegyületeik: kősó, nátrium-hidroxid, szóda, mészkő, gipsz. A p-mező fémei. Az alumínium amfoter jellege, fontosabb reakciói és előállítása. (bauxit, timföld, korund, elektrolízis). A d-mező fémei. A vascsoport elemei, vasércek, vasgyártás. Az acél. A rézcsoport elemei és vegyületei. A fényképezés. Az ötvözetek fogalma, típusai, jelentősége., Az ötvözetek néhány fázisdiagramja. A Gibbs féle fázisszabály. A korrózió fogalma, megjelenési formái, típusai, jelentősége. Védekezés a korrózió ellen. Szerves kémia A szénvegyületek általános jellemzése. A funkciós csoport fogalma és típusai. A szénhidrogének. Metán. Földgáz és kőolaj. Etilén, acetilén. Aromás szénhidrogének, benzol. Az oxigéntartalmú vegyületek csoportosítása funkciós csoportjuk alapján. Az alkoholok, fenolok, éterek, aldehidek, ketonok. A szénhidrátok. Mono- di és poliszacharidok. A karbonsavak. Az észterek, zsírok, olajok, mosószerek. Aminosavak, fehérjék, nukleinsavak. Műanyagok szerkezete, tulajdonságai, legfontosabb típusai. 3.
Évközi ellenőrzés módja: ZH
4.
A tárgy előírt külső szakmai gyakorlatai -
5.
A kötelező, illetve ajánlott irodalom jegyzéke: Hargitainé dr. Tóth Ágnes: Kémia, Bessenyei György Könyvkiadó, 2000. Ménes-Kónya-Kónyáné: Természetismeret I. Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest, 1997. SH atlasz “KÉMIA” Springer Hungarica Kft. Budapest, 1995. Nyilasi János: Általános kémia, Gondolat Kiadó, Budapest, 1978. Nyilasi János: Szervetlen kémia, Gondolat Kiadó, Budapest, 1978. Verő József: Fémtan, Tankönyvkiadó. 1970. Nagy P.-Szabolcsi L.: Általános és fizikai kémia I., Tankönyvkiadó, Budapest, 1980. Kovács Kálmán - Halmos Miklós: A szerves kémia alapjai. Tankönyvkiadó, Budapest, 1976.
6. A tantárgy tárgyi szükségletei és ellátása Audiovizuális és szemléltető eszközökkel ellátott előadóterem.
Tantárgy neve Tantárgy kódja Meghirdetés féléve Kreditpont Összóraszám (elm+gyak) Számonkérés módja Előfeltétel (tantárgyi kód) Tantárgyfelelős neve Tantárgyfelelős beosztása
Kémiai alapismeretek KEB 1004 1 1 0+2 Gyakorlati jegy KEB100l (E) Dr. Balogh József Egyetemi tanár
1.
A tantárgy általános célja és specifikus célkitűzései A hallgatók ismerjék meg az alapvető laboratóriumi eszközöket és sajátítsák el azok használatát. Legyenek képesek az egyszerű anyagvizsgálatok leírás alapján történő önálló elvégzésére, a tapasztalatok rögzítésére és elemzésére.
2.
A tantárgy tartalma Előkészítő műveletek (aprítás, bemérés, oldatkészítés, készülékek szerelése). Egyszerű fizikai műveletek (melegítés, hűtés, szűrés, kirázás, desztillálás). Egyszerű kémiai műveletek (gázfejlesztés, oldhatósági kísérletek). Kísérletek kolloidokkal, adszorpció. Kémiai reakciók egyensúlya, sebessége. Redoxireakciók, sav-bázis reakciók, sók hidrolízise. Műszeres mérések, műszerhasználat (refraktométer, spektrofotométer, stb)
3.
Évközi ellenőrzés módja: Zárthelyi dolgozatok, bemutató kísérletek.
4.
A tárgy előírt külső szakmai gyakorlatai:-
5.
A kötelező ill. ajánlott irodalom Rózsahegyi Márta - Wajand Judit: 575 kísérlet a kémia tanításához. Hargitainé dr. Tóth Ágnes: Kémia, Bessenyei György Könyvkiadó, 2000. Ménes-Kónya-Kónyáné: Természetismeret I. Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest, 1997. SH atlasz “KÉMIA” Springer Hungarica Kft. Budapest, 1995. Nyilasi János: Általános kémia, Gondolat Kiadó, Budapest, 1978. Nyilasi János: Szervetlen kémia, Gondolat Kiadó, Budapest, 1978. Nagy P.-Szabolcsi L.: Általános és fizikai kémia I., Tankönyvkiadó, Budapest, 1980.
6.
A tantárgy tárgyi szükségletei és ellátása Labortórium, Bunsen-égővel, elszívó fülkével, vegyszerek, műszerek.
Kollokviumi tételek 1. Az atom, atommag (protonok, neutronok, elektronok), elektronburok. Tömegszám, rendszám. Izotópok. Az atompálya (elektronpálya) definíciója. Az elektronhéj fogalma, jelölése. Az egyes héjakhoz tartozó atompályák száma, az elektronok maximális száma az egyes héjakon és a héjakhoz tartozó atompályákon. A vegyértékhéj fogalma és jelentősége a kémiai kötés kialakulásában. 2. A periódusos rendszer. Az atom néhány jellemző adata (ionizációs energia, elektronaffinitás, elektronegativitás, atomsugár, az egyszerű kationok és anionok sugara). 3. A molekula. A molekula fogalma. A kovalens kötés. Az egyszeres, kétszeres és háromszoros kötés fogalma. A datív kötés. Kötési energia, kötéshossz. A H2, Cl2, O2, N2, HCl, H2O, NH3, CO2, CH4, C2H6, C2H4, C2H2, C6H6 szerkezetének felírása az elektronpárok vegyértékvonallal történő jelölésével. Kötésszög. A többatomos molekulák alakja vegyértékelektronpár-taszítási (VEPT) elmélet alapján. Apoláris és poláris molekulák. 4. A halmazállapotok és halmazállapot-változások értelmezése. A gázok. A gázok állapotegyenlete. A szilárd anyagok. Kristályos és amorf anyagok. A kristályrácstípusok jellemzése: molekularácsos, atomrácsos, fémrácsos, ionrácsos kristályok (rácsenergia). 5. A folyadékok. Oldatok. Oldódás és annak energiaviszonyai. A kolloid állapot értelmezése. Oldatkoncentráció számítása. 6. A kémiai folyamatok energetikai alapja. Termokémiai egyenlet. Entalpiaváltozás (∆H). Az entalpiaváltozás ábrázolása endoterm és exoterm reakciók esetén. Reakcióhő, képződéshő. Hess-tétel. 7. A kémiai egyensúly. Megfordítható folyamatok. A tömeghatás törvénye, az egyensúlyi állandó. A Le Chatalier-Braun elv. A kémiai folyamatok kinetikája. Az aktív állapot, aktiválási energia. A reakciósebesség, a sebességi állandó. A katalizátor szerepe. 8. Sav-bázis reakciók. A savak és bázisok definíciója. A víz autoprotolízise. A vízionszorzat. A pH. A sók és víz közötti reakció (hidrolízis). Redoxireakciók. Oxidáció, oxidálószer. Redukció, redukálószer. A redoxireakciók jellemzése a standardpotenciálokkal. A standardpotenciál táblázat. Galvánelemek. A Daniell-elem szerkezete. Az elektrolízis. 9. A nemfémes elemek és vegyületeik. A hidrogén H2. A nemesgázok. A halogénelemek. A hidrogén-klorid, HCl. Az oxigéncsoport elemei (oxigén, ózon, ózonpajzs, kén). A víz, H2O. A hidrogén-peroxid, H2O2. A kén oxidjai, kénessav (H2SO3), kénsav (H2SO4). A nitrogéncsoport elemei, (nitrogén, foszfor). Az ammónia, NH3. A salétromsav, HNO3. A széncsoport elemei. Természetes és mesterséges szenek, az adszorpció. A szén oxidjai, a szénsav (szódavíz). A szilícium-dioxid, SiO2, az üveg. 10. Fémes elemek és vegyületeik. A fémek általános jellemzése. A fémek korróziója. Az smező fémei. Nátrium- és káliumvegyületek, (kősó, konyhasó, marónátron, szóda, sziksó). Kalcium-vegyületek (mészkő, égetett mész, oltott mész, gipsz). A természetes vizek keménysége. A p-mező fémei. Az alumínium, timföld. A d-mező fémei. A vascsoport fémei (vasgyártás, acél). A rézcsoport elemei. A réz és az ezüst néhány ötvözete és vegyülete (bronz, sárgaréz, rézgálic, lápisz, ezüsthalogenidek). 11. A szénvegyületek általános jellemzése. A szénhidrogének. Metán, földgáz, kőolaj, a kőolaj desztillációjának termékei, a benzin. Etilén, acetilén, polietilén, izoprén, kaucsuk, poliének (vitaminok). Aromás szénhidrogének, benzol. 12. Oxigéntartalmú vegyületek. Az alkoholok, fenolok, éterek, aldehidek, ketonok. A szénhidrátok. Mono-, di-, és poliszacharidok (szőlőcukor, gyümölcscukor, malátacukor, répacukor, cellulóz, keményítő). A karbonsavak és csoportjai (hangyasav, ecetsav, palmitinsav, sztearinsav, szappanok, a mosószerek tisztító hatása). Az észterek (zsírok, olajok). 13. Aminok (alkaloidok és legfontosabb típusai, biológiai hatásuk). Aminosavak, fehérjék, nukleinsavak. Műanyagok szerkezete, tulajdonságai, legfontosabb típusai.
Név:………………………………………… A kémia alapjai kollokvium kérdései MINTA „A” csoport I. Kifejtendő feladatok I/1. Redoxi reakciók jellemzése (3 pont): I/2. Elektrolitos disszociáció (3 pont): I/3. Katalizátor (4 pont): I/4. Szerkezeti izoméria (4 pont): I/5. Hidratáció (3 pont): II. Kiegészítendő feladatok II/1. A következő anyagok közül: N2, C2H4, O2, C6H6, C2H2, NH3, HCl, C2H6 válassza ki azokat, melyek (10 pont): csak egyszeres kötést tartalmaznak: ……………………………………. kettős kötést tartalmaznak:……………………………………………… hármas kötést tartalmaznak:…………………………………………….. delokalizált elektronokat tartalmaznak:…………………………………. poláris molekulák:………………………………………………………. II/2. Csoportosítsa a következő elemeket és vegyületeket rácstípusuk szerint (10 p.): Fe, CH4, KCl, CO2, P4, grafit, S8, gyémánt, Ca, MgCl2, a/……………………………………………………………………. b/……………………………………………………………………. c/……………………………………………………………………. d/……………………………………………………………………. II/3. Írja a következő anyagok után képletüket és felhasználásukat! (9 pont): kvarchomok: …………………………………………………….…………. konyhasó: ………………………………………………………….………. répacukor: …………………………………………………………………. lúgkő: ………………………………………………………………………. szalmiákszesz: ………………………………………………………………. szódabikarbóna: ………………………………………………….…………. szódavíz: ……………………………………………………………………. meszes víz: ……………………………………………………….…………. ételecet: ………………………………………………………….………….
II/4. Az ammónia és víz reakciója (4 pont): a/ reakcióegyenlet: ………………………………………………………….…………. b/ melyik anyag sav: ………………………………………………………..…………. c/ melyik anyag bázis: …………………………………………………………………. d/ konjugált sav-bázis párok: …………………………………………..………………. II/5. Mennyi a pH-ja a 10-2 mol/dm3 HCl oldatnak? (3 pont): II/6. Csoportosítsa a megadott szempontok szerint (6 pont): klorofil, nátrium-sztearát, aszkorbinsav, béta-karotin, poli-vinilklorid, benzol, cellulóz, polipropilén, keményítő, nikotin, fenol, kokain, a/ műanyag: ……………………………………………………………………. b/ a táplálkozásban energiaforrás: ………………………………………….…. c/ élettani szempontból fontos vegyület: ………………………………………. d/ vitamin, vitamin hatású vegyület: …………………..………………………. e/ tisztító hatása van: …………………………………………..………………. f/ szenvedélybetegséget okoz: …………………………………………………. g/ erős méreg: ……………………………………………….…………………. II/7. Írjon egy-egy példát a következő vegyületek legfontosabb képviselőire (13 pont): Paraffin (alkán):…………………………………………….. Olefin (alkén): ……………………………….…………….. Aromás szénhidrogén: …………………………………….. Alkohol: …………………………………………….…….. Aldehid: ………………………………………….……….. Keton: …………………………………………………….. Éter…………………………………………………….….. Karbonsav: ………………………………….…………….. Monoszacharid: ……………………………….………….. Diszacharid: ……………………………………..……….. Poliszacharid: …………………………………………….. Aminosav: ………………………………………….…….. Fehérje: ……………………………………………….…..
