Emelt szint:
Az s mezı fémei
1. Az alkálifémek és alkáliföldfémek összehasonlító jellemzése (anyagszerkezet, kémiaiés fizikai jellemzık, elıfordulás, elıállítás, élettani hatás). Használja a periódusos rendszert és a függvénytáblázatot! Tartalmi helyesség – 15 pont Ismeretanyag Az s mezı fémei Elnevezésük, lúgképzı, kızetalkotó Lángfestés,a lángfestés anyagszerkezeti magyarázata Vegyértékelektron-szerkezet: ns1 és ns2 EN, standardpotenciál Reakcióképességük és magyarázata Reakcióik, redoxi folyamatok Mindig kationok, ionjaik töltése, színe Erélyes redukálószerek Reakciók savakkal, vízzel, lúgoldatokkal,peroxidok képzıdése Reakciók tanult nemfémekkel Sőrőségük, halmazállapot, keménységük Elıfordulásuk, elıállításuk olvadékelekrolízissel Felhasználásuk, biológiai szerepük
Elıadásmód, logikai helyesség
Követelményszint fogalmi értse értse fogalmi értse tudja, értelmezze fogalmi tudja tudja, értelmezze tudja, értelmezze fogalmi fogalmi fogalmi
Pont 15 1 1 1 1 1 l 1 1 2 1 1 2 1
5
2.Feladat A tálcán lévı kémcsıben egy folyadék van, ami vagy aceton, vagy formalin.A tálcán található vegyszerek segítségével döntse el, mi van a kémcsıben! Döntését indokolja! A kísérlet elvégzése, tapasztalatainak megállapítása és értelmezése:10 pont. Ismeretanyag Alapismeretek, a kísérlet elvégzése Formaldehid, képlete, funkciós csoportja, tulajdonságai, formalin Aceton, képlete funkciós csoportja, tulajdonságai Aldehidek kimutatása, ezüsttükör próba vagy Fehling reakció Aldehidek és ketonok eltérı oxidálhatósága A kísérlet értelmezése A formaldehid redukálja az ezüstiont, az aceton nem Az ezüstionból fémezüst lesz, reakcióegyenlet A lúgos közeg szerepe
Követelményszint fogalmi értse fogalmi,értse fogalmi, értse, tudja értse tudja tudja értse
Pont 5 1 1 2 1 5 2 2 1
3.Feladat Hasonlítsa össze a víz és a kén-hidrogén tulajdonságait! Mi a magyarázata a víz magas olvadás-és forráspontjának? A feladat megoldása:10 pont Ismeretanyag Elméleti ismeret Víz, anyagszerkezet, tulajdonság, élettani hatás Dihidrogén-szulfid, kén-hidrogén anyagszerkezet, tulajdonság, élettani hatás Másodrendő kémiai kötések A probléma megoldása A H2O molekulák közötti kötés A H2S molekulák közötti kölcsönhatás A másodrendő kötések erıssége közötti különbség A viszonylag magas olvadáspont és forráspont a hidrogénkötés következménye
Követelményszint fogalmi, értse, tudja Fogalmi, értse, tudja Fogalmi, értse értse értse értelmezze értse
Szakmai nyelvezet, mértékegységek, jelrendszer helyes használata A segédeszközök szakszerő használata Összes pontszám (20+10+10+5+5)
Pont 5 2 2 1 5 1 l 1 2
5 5 50
Megoldás 1. feladat –megoldás-emelt szint Jellemzıi
I.A csoport
II.A csoport
Név
alkálifémek
alkáliföldfémek
Vegyértékelektronszerkezetük
ns1
ns2
Lángfestés
Valamennyi festi a lángot. Elektronegativitása és ionizációs energiája a periódusos rendszerben a legkisebb, vegyértékelektronjaik a legkönnyebben gerjeszthetık.(Na-sárga, Kibolya)
A Be és a Mg kivételével jellemzı lágfestésük van. Elektronegativitása és ionizációs energiája a periódusos rendszerben a legkisebb, vegyértékelektronjaik a legkönnyebben gerjeszthetık (Ca-tégla, Sr-bíborvörös, Ba-zöld) Könnyőfémek, de a víznél nagyobb sőrőségőek.
Sőrőség
Könnyőfémek(a Li, Na, K a víznél is könnyebb,a sőrőségük a rendszám növekedésével nı.
Olvadáspont
Viszonylag alacsony, a rendszám növekedésével csökken.
Viszonylag kis olvadáspont
Halmazállapot
Szilárd, puhák, általában késsel vághatók
Szilárd, általában könnyen megmunkálhatók
Reakciókészség
Kis elektronegativitás, kis standardpotenciál, erıs redukálószerek
Kis elektronegativitás, kis standardpotenciál, erıs redukálószerek (az I A elemeinél gyengébbek)
Viselkedés levegın
A levegı alkotórészeivel reakcióba lépnek, ezért petróleum alatt kell tartani ezeket az elemeket.
A bárium a leginkább reakcióképes, ezért petróleum alatt kell tartani. A stronciumot és a kalciumot zárt üvegben tartják, a magnéziumot és berilliumot felületi védı oxidrétege megvédi a
korróziótól.
Reakcióik nemfémes elemekkel
4Li + O2=2Li2O
2Mg +O2=2MgO
a többi fém peroxidokat,(szuperoxidokat képez) 2Na + O2 =Na2O2
Fém-oxid A Ba égése során peroxidot képez Ba + O2 =BaO2
klórral
2Na + Cl2 =2NaCl
Mg + Cl2 =MgCl2
kénnel
2K + S=K2S
Reakcióik vízzel
Az ionizációs hajlam változásának megfelelıen egyre hevesebb reakció (hevességük miatt csak nagyobb fızıpohárban vagy üvegkádban végezhetık el a kísérletek):
Az I.A csoporthoz képest kisebb a reakciókészségük. A berillium nem, a magnézium csak forró vízbıl fejfeszt mérhetı sebességgel hidrogént. A többi fém hideg vízbıl is.
2Na + 2H2O=2NaOH + H2
Ca + 2H2O=Ca(OH)2 + H2 A víz alá süllyed, idıvel a képzıdı kalcium-hidroxid egy része kicsapódik, mérsékelt hevessége miatt kémcsıben elvégezhetı kísérlet).
oxigénnel
lúgoldatban
savakkal
Elıfordulás
Megolvad, a víz tetején mozog, papírcsónakba téve azt meggyújtja,( ami a lángfestésnek megfelelıen sárga lánggal ég) 2K +2H2O =2KOH +H2 (megolvad, a víz tetején mozog, az igen heves reakció miatt a fejlıdı hidrogént meggyújtja, amely a lángfestésnek megfelelıen fakó ibolya lánggal ég. A fentiekkel hasonló reakció játszódik le,a fémek az oldatban lévı vízzel lépnek reakcióba Valamennyi igen hevesen reagál
Valamennyi fém reakcióba lép a savakkal
Reakcióképességük miatt kizárólag vegyületeikben
Mg + 2HCl=MgCl2+ H2 Reakcióképességük miatt kizárólag vegyületeikben:
NaCl-kısó
CaCO3-mészkı, márvány
Elıállítás
Vegyületeikben a fém oxidációs száma Az ionok színe
KNO3-kálisalétrom NaNO3-chilei salétrom A legkisebb standardpotenciálú fémek kizárólag elektrokémiai redukcióval állíthatók elı, halogenidjeik olvadékának elektrolízisével +1 Na+ Színtelen(nemesgázszerkezet)
CaCO3*MgCO3-dolomit A legkisebb standardpotenciálú fémek kizárólag elektrokémiai redukcióval állíthatók elı, halogenidjeik olvadékának elektrolízisével +2 Mg2+ Színtelen (nemesgázszerkezet)
Vegyületeik tulajdonságai
Vízben általában jól oldódnak, vizes oldatuk kémhatását csak az anion befolyásolja
Vízoldhatóságuk az aniontól nagyobb mértékben függ
Élettani hatás
Élettani szempontból fontos ionok
Élettani szempontból fontos ionok
K+,Na+- ingerületi folyamatokat, a sejtek ozmotikus viszonyait befolyásolja
Mg2+,,Ca2+ csontok, izommőködés, véralvadás(Ca2+) a Sr2+ és a Ba2+ mérgezı hatású
2. feladat-megoldás Szükséges anyagok, eszközök -mőanyag tálca -kémcsıállvány -2-3 db. kémcsı -kémcsıfogó -borszeszégı -gyufa -0,05 mol/dm3 konc.ezüst-nitrát oldat -2 mol/dm3 konc.ammónia oldat -vagy Fehling I és Fehling II reagens
-védıszemüveg -gumikesztyő -hulladékgyőjtı
A kísérlet végrehajtása Kevés ezüst-nitrát oldatba 2 mol/dm3 konc. ammónia oldatot öntünk. A kezdıdı ezüstoxid csapadékleválás gyakran észre sem vehetı, mert azt az ammónia feleslege oldja. A vizsgált minta kis részletét az ammóniás ezüst-nitrát oldathoz töltjük és melegítjük. ° Alapismeretek ,tapasztalatok értelmezése A formaldehid, metanal, HCHO, funkciós csoportja a láncvégi oxocsoport (formilcsoport). Színtelen,szúrós szagú, standard nyomáson és 25 C-on gázhalmazállapotú,mérgezı vegyület. Vízben jól oldódik, vizes oldata a formalin. Az aldehidek ezüsttükör próbával vagy Fehling reakcióval mutathatók ki. Ha formalinnal végezzük az ezüsttükör próbát vagy Fehling reakciót, az eredménye pozitív. HCHO+4Ag+ +4OH- = 4Ag + CO2+3H2O HCHO+4Cu2+ +8OH- =2 Cu2O +5 H2O +CO2 Gyakran fémréz kiválást is tapasztalunk. Az ezüst-nitrát és réz-szulfát oldatokkal végzett oxidáció lúgos közegben zajlik. Az ezüstion és a rézion azonban a lúggal csapadékot ad. Ag+ + 2OH-↔Ag2O+H2O Cu2+ + 2OH-↔Cu(OH)2 A réz-hidroxid melegítés hatására fekete színő réz-oxiddá alakul. Cu(OH)2↔CuO+H2O A leváló fekete csapadék a kimutatást lehetetlenné tenné. Az Ag+ ilyen körülmények között átalakul ezüst_diamin komplexxé. Ag+ +2 NH3↔Ag(NH3)2+ Ezüst-diamin komplexbıl nem válik le az Ag2O, de képes oxidálni az aldehidet.A Fehling reakció esetén komplexképzıként a borkısav savmaradékionját,a tartarát-iont használják. Az aceton,( propanon, dimetil-keton), CH3-CO-CH3,a legkisebb szénatomszámú keton. Színtelen,jellegzetes édeskés szagú, standard nyomáson és 25°C-on folyékony vegyület. Vízzel és apoláris vegyületekkel is korlátlanul elegyedik, univerzális oldószer. Éghetı gyúlékony, tőzveszélyes anyag. Csak erélyes körülmények között, lánchasadással oxidálhatók, ezért nem adják sem az ezüsttükör-, sem a Fehling próbát.
3.Feladat megoldás: tulajdonságok Molekulaszerkezet,képlet, polaritás Rácstípus, rácsösszetartó erık tulajdonságok
Kémiai tulajdonság
víz V-alakú, H2O dipólusmolekula Molekularács Hidrogénkötés Színtelen szagtalan,standard nyomáson és 25°C-on cseppfolyós halmazállapotú, sőrősége +4°C–on a legmagasabb,olvadás és forráspontja(0°C és 100°C)moláris tömegéhez viszonyítva kiugróan magas, olvadása térfogatcsökkenéssel jár Amfoter vegyület, autoprotolízise: H2O + H2O↔ H3O+ + OHsemleges kémhatású, az I és II fıcsoport fémei(kis el.neg) hidrogént szabadítanak fel a vízbıl: 2Na + 2H2O=2NaOH + H2 savakkal, bázisokkal reakcióba lép HCl + H2O.↔H3O+ + Cl NH3 + H2O↔NH4+ + OH-
Élettani szerep
Oldószer, a vízben nem oldódó anyagok diszpergáló közege, reakcióközeg, reakciópartner, nagy fajlagos hıkapacitása miatt a szervezet hıháztartásában kiegyenlítı szerepet játszik
kén-hidrogén V-alakú, H2S dipólusmolekula Molekularács Dipólus-dipólus kölcsönhatás Színtelen, záptojásszagú, mérgezı, standard nyomáson és 25°C-on gázhalmazállapotú vegyület,olvadás és forráspontja alacsony(-85,6, -61°C), vízben közepesen oldódik
Gyenge sav, éghetı, tökéletes égése: H2S + O2=SO2 + H2O Ha nem elegendı az oxigén: 2H2S + O2=2S + 2H2O Kén-dioxiddal vegyül: 2H2S + SO2=3 S + 2 H2O A p és d mezı fémionjainak többségével vízben rosszul oldódó, színes, vagy fekete szulfid csapadékot képez. Fe2+ + H2S=FeS + 2H+ Pb2+ + H2S=PbS + 2H+ Ag+ + H2S=AgS + 2H+ mérgezı
A kérdés második része a víz kivételesen magas olvadás és forráspontjának okára kérdez rá. Azt várnánk, hogy a víz a VI fıcsoport elemeinek hidrogénnel alkotott vegyületeihez hasonlóan alacsony op-. és fp.-al rendelkezzen. Moláris tömege és a molekula mérete is kicsi. Mindez a vízmolekulák között kialakuló hidrogénkötés következménye. Az O-H kötések nagy polaritása miatt a hidrogénatom atommagja körül kicsi az elektronsőrőség. A pozitív töltéső atommag magához vonzza egy másik vízmolekula oxigénatomjának nemkötı elektronpárját. A hidrogénatom így két oxigénatomhoz
kapcsolódik. Az egyikhez kovalens kötéssel, a másikhoz sokkal gyengébb másodrendő kötéssel. A molekulák között a hidrogénatom és egy másik atom nemkötı elektronpárja révén létrejött másodrendő kötést hidrogénkötésnek nevezzük. A másodrendő kötések közül a hidrogénkötés a legerısebb. Hidrogénkötés olyan molekulák között alakulhat ki, melyekben a hidrogénatom nagy elektronegativitású és kis atomtörzső nemkötı elektronpárt is tartalmazó atomhoz (O, F, N) kapcsolódik. A kén nem tartozik ezek közé az atomok közé, a H2S molekulái között így nem jöhet létre hidrogénkötés. A H2S molekula aszimmetrikus töltéseloszlással rendelkezik, molekulái között dipólus-dipólus kölcsönhatás jön létre. A leggyengébb másodrendő kölcsönhatás a diszperziós kölcsönhatás, apoláris molekulák között jön létre.
Megjegyzés: A feladatlap elkészítéséhez: Villányi Attila: Kémia a kétszintő érettségire és Czirók Ede: Saját kémialaborom a sikeres érettségihez kiadványait és A részletes érettségivizsga-követelményeket(kémia), forrásként felhasználtam.
