A laboratóriumi kísérletezés elővigyázatossági rendszabályai

1 V KĂ© 9SzK 0708 1/18

Tartalomjegyzék A laboratóriumi kísérletezés elővigyázatossági rendszabályai __ 1 AZ ATOMOK ÉS MOLEKULÁK SZERKEZETE __________ 2 ANYAGI HALMAZOK 55 ______________________________ 6 A folyadékok 61 ________________________________________ 7 Szilárd anyagok 65 _____________________________________ 7 Az anyagi halmazok keveréke ____________________________ 7 Kémiai reakciók _______________________________________ 8 SZERVES VEGYÜLETEK _____________________________ 12 Szénhidrogének _______________________________________ 13 Műanyagok 284 _______________________________________ 16 Oxigéntartalmú szerves vegyületek _______________________ 16 Nitrogéntartalmú szerves vegyületek _____________________ 18

A laboratóriumi kísérletezés elővigyázatossági rendszabályai Veszély jelképek (Címkeként használatosak az Európai Közösség területén és több más országban.)

E robbanásveszélyes (explosiv)

O oxidáló, égést tápláló (oxidizing)

C korrozív, maró (corrosive)

F tűzveszélyes (highly flammable) F+: rendkívül tűzveszélyes

T mérgező (toxic) T+ nagyon mérgező

Xi ingerlő (irritant) Xn ártalmas (noxikus)

N: veszélyes a környezetre

Biztonságtechnikai jellemzők a vegyszerek címkéin

Veszélyjelölő piktogram (lásd a lap tetején) Kockázati „R”-mondatok (pl.: R12: Fokozottan tűzveszélyes; R20/21: Belélegezve és bőrrel érintkezve ártalmas) Biztonsági „S”-mondatok (pl.: S2: Gyermekek kezébe nem kerülhet; S3/7/9: Az edényzet jól lezárva, hűvös, jól szellőző helyen tartandó) Méregkategóriák: M-I: erős méreg; M-II: méreg; M-III: gyenge méreg; M-IV: gyakorlatilag nem mérgező. Veszélyességi besorolások: V-A: V-D: gyakorlatilag nem veszélyes.

kifejezetten

veszélyes;

V-B:

veszélyes;

V-C:

mérsékelten

veszélyes;

RID/ADR veszélyes anyagok nemzetközi szállítási besorolása (pl.: 6.1: mérgező anyagok) Elsősegélynyújtás

Mentők: 104 Tűzoltók: 105; Rendőrség: 107 Bőrre

Kénsav Törlés száraz ruhával. Úgy, mint sav esetén.

Szembe

Lenyelés esetén

Sav Lúg Bő vízzel lemosni, majd öblíteni: 1%-os nátrium-hidrogén karbonát 1%-os ecetsavoldattal. oldattal. Bőven folyóvízzel legalább 5 percen át öblítjük, majd 2%-os bórax esetleg nátrium-hidrogén2 %-os bórsavval karbonát-oldattal öblíthetjük. öblíthetjük. Az öblítés ideje alatt gondoskodjunk arról, hogy utána a sérült azonnal szemorvoshoz kerülhessen! Sok víz, vagy tej itatása, Ne adjunk szén-dioxidot fejlesztő nátrium-hidrogénkarbonát oldatot!

1%-os ecetsavoldat, citromlé vagy sok víz itatása.

Gázmérgezésnél a mérgezettet friss levegőre visszük, és nyugalomba helyezzük. CO-mérgezésnél→ mesterséges légzést alkalmazunk. Áramütés esetén a központi kapcsolóval áramtalanítsunk, és csak ezután nyúljunk a sérülthöz! Ha a légzés megszűnt, mesterséges légzést alkalmazunk, és orvost hívunk.

Rövidítések: K- kísérlet, Á- ábra, T-táblázat

1 V KĂ© 9SzK 0708 2/18

AZ ATOMOK ÉS MOLEKULÁK SZERKEZETE Az atom felépítése 5 Atom: - kémiai módszerekkel tovább már nem bontható, - atommagból és elektronfelhőből áll, - jelölésük vegyjellel, - elemi részecskék építik fel: p+, no, e-→ jellemzőik. 6/1. T - protonok, elektronok száma egyenlő→ az atom elektromosan semleges, Atommag: - töltése pozitív, elektronfelhő veszi körül, - kémiai reakcióban nem változik, - protonok száma = rendszám→ atom minősége, helye a periódusos rendszerben, - tömegszám = a protonok száma + neutronok száma.

tömegszám (A) rendszám (Z)

23 11 Na

Izotópatomok 7 Izotóp jelentése: azonos hely→ azonos rendszám, eltérő tömegszám. 7/2. T Fizikai tulajdonságai kismértékben eltérőek, kémiai tulajdonságaik azonosak. Fogalmak: relatív atomtömeg, mol, moláris tömeg (M), Avogadro állandó (NA). Az atomok energiája 13 Fogalmak: - alapállapot: legstabilabb, az elektronok a legerősebben kötődnek, egyféle van, K: lángfestés (Na→ sárga, Cu→ zöld) 14/2. Á - gerjesztett állapot: elektronok gyengébben kötöttek, megszűnte után az atom alapállapotba jut→ a felvett energiát kisugározza, - az atom összes energiája: atommag + elektronok→ E (energia) felszabadulás (— előjel). Az elektron mozgása az atomban 15 Az atomok elektonszerkezetét meghatározza: - az atommag és az elektronok közötti vonzás, - az elektronok közötti taszítás, - az elektronok mozgása (tartózkodási valószínűség), - energiaminimumra törekvés. Atompálya: az atommag körüli térnek az a része, ahol az elektronok mozgásuk közben 90 %-os valószínűséggel megtalálhatók. (A különböző atompályákon mozgó elektronok atommagtól való távolsága és energiája eltérő.) 16/3. Á, 16/4. Á Az atompályák alakja és energiája 17 A közel azonos méretű atompályákon mozgó elektronok elektronhéjat alkotnak. 17/5. Á Pályaenergia: 20/8. Á, 21/5. T - az atomban kötött elektron energiája, - akkor szabadul fel, ha az elektron a magtól igen nagy távolságból az adott atompályára lép, - mértékegysége: kJ/mol, negatív előjellel jelöljük, - a pálya méretétől és alakjától függ→ annál nagyobb, minél messzebb van az elektron az atommagtól. Az atomok elektronszerkezetének kiépülése 21 Pauli-elv: egy atompályán maximálisan két elektron mozoghat. Az egy alhéjhoz tartozó, tehát azonos energiájú atompályákat cellásan is ábrázolhatjuk. Ezek jelölése: ↑↓ A négyzet egy atompályát jelöl, amibe a lehetséges két elektront egy-egy ellentétes irányú nyíllal írjuk be. 1. Alhéjak kiépülése, száma egy elektronhéjon belül

Alhéjak s

Kiépülésük 1. héjtól

Számuk egy elektronhéjon belül 1

p

2. héjtól

3

d

3. héjtól

5

f

4. héjtól

7

2. Az atompályák és az elektronok száma az egyes héjakon és alhéjakon

Elektronhéj Alhéj Atompályák száma Elektronok maximális száma 1 1s 1 1 2 2 2 2s 1 2 2p 3 4 6 8 3 3s 1 2 3p 3 6 3d 5 9 10 18 4 4s 1 2 4p 3 6 4d 5 10 4f 7 16 14 32

Rövidítések: K- kísérlet, Á- ábra, T-táblázat

1 V KĂ© 9SzK 0708 3/18

A Hund-szabály szerint az atom összes energiája akkor a legkisebb, ha azonos energiájú atompályákra párosítatlan elektronok kerülnek mindaddig, míg szabad atomi pálya van. Az energiaminimum elve szerint az elektronok a legkisebb energiájú szabad helyet foglalják el, és akkor az atom alapállapotban van. Vegyértékhéj: az atommagtól legtávolabb eső, még le nem zárt héj. A kémiai kötések kialakításában vesz részt. Vegyértékelektronok: a vegyértékhéj elektronjai. Atomtörzs: atommag a lezárt elektronhéjakkal együtt. Az atompályák feltöltődési sorrendje: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s… Elektronképlet a vegyértékelektronokat (párosított, párosítatlan) tünteti fel a vegyjel körül. A vegyjel az atomtörzset jelenti. 3. Az első három periódus atomjainak elektronképlete I. A

1.

H•

2.

Li•

3.

Na•

VIII. A II. A

Be|

Mg | III. B

s-mező

—

He|

III. A

IV. A

V. A

VI. A

VII. A

|B•

|C• •

• |N• •

_ |O• •

|F•

|Ne|

|Al•

• |Si•

• |P• •

_ |S• •

| Cl•

|Ar|

II. B

d-mező

p-mező A periódusos rendszer 24

-

A sorokat periódusoknak, az oszlopokat csoportoknak nevezzük. A periódusokat arab, a csoportokat római számokkal jelöljük. Az A-val jelölt oszlopok a főcsoportok, a B-vel jelöltek a mellékcsoportok. 8 főcsoport, 10 mellékcsoport, 7 periódus. Főcsoportszám→ külső héj (vegyértékhéj) elektronjainak száma. Periódusszám→ elektronhéjak száma. Minden periódusban új héj kiépülése kezdődik és s2p6 külső elektron-elrendeződésű nemesgázatommal zárul (kivéve He). A nyolc külső elektronos szerkezetet nemesgázszerkezetnek nevezzük. Ez a legkisebb energiájú elektron-elrendeződés, ezért az atomok a nemesgázokhoz hasonló elektronszerkezet elérésére törekszenek. Azok a csoportok tartoznak egy mezőbe, amelyekben ugyanazon alhéj kiépülése történik. Egy mezőben annyi csoport van, ahány elektronnal az adott alhéj telítődhet. Ionok képződése atomokból 28 Pozitív töltésű ionok (kationok) képződése Na• → Na+ + e- (oxidáció) (1s22s22p6)3s1 [Ne]3s1

(1s22s22p6) [Ne]

2e-8e-1e-

11p+ 11 esemleges atom

-

(1s22s22p6)3s23p5 [Ne] 3s23p5

2e- 8e-

11p+ 10 eegyszeres pozitív töltésű kation

A kationok annyiszoros pozitív töltésűek, ahány elektron leadásával képződnek. Kémiai reakciókban az alkálifémekből 1-szeres, az alkáliföldfémekből 2-szeres, a földfémekből 3-szoros + töltésű ion képződik.

-

Negatív töltésű ionok (anionok) képződése Cl • + e→ Cl (redukció) (1s22s22p6)3s23p6 [Ne]3s23p6

2e-8e-7e17 p+ 17 esemleges atom

2e- 8e-8e17 p+ 18 eegyszeres negatív töltésű anion

Az anionok annyiszoros negatív töltésűek, ahány elektron felvételével képződnek. A természetben a VII.A és a VI.A csoport atomjai hajlamosak anion-képzésre. A halogénatomok 1, az oxigéncsoport atomjai 2 elektron felvételével érik el a nemesgázszerkezetet.

Az atomok és ionok mérete 34 Atomok sugara:  egy csoporton belül a rendszám növekedésével növekszik elektronhéjaik száma→ nő,  egy perióduson belül a rendszám növekedésével egyre nagyobb a magtöltés→ csökken. Ionok sugara a semleges atomhoz képest:  pozitív ion: „megszűnik” a külső héj→ kisebb,  negatív ion: megnő az elektronok egymásra gyakorolt taszító hatása→ nagyobb.

Rövidítések: K- kísérlet, Á- ábra, T-táblázat

1 V KĂ© 9SzK 0708 4/18 Az atomok elektronegativitása 33 Szabad atomok a földi körülmények között csak a nemesgázokban fordulnak elő. A többi elem atomjai egymással, vagy más elemek atomjaival kémiai kötéseket hoznak létre. Elektronegativitás: kötésben levő atom elektronvonzó képessége. Jele: EN. Legnagyobb a fluóratomé (ENF = 4), a legkisebb a franciumé (ENFr = 0,7). A kis elektronegativitású fématomok (EN<2) fémes kötést, a viszonylag nagy elekronegativitású nemfématomok (EN>2) apoláris kovalens kötést létesítenek egymással. Ha az egymással reagáló atomok elektronegativitás különbsége nagy (ΔEN>2), akkor ionos, ha kicsi (0 <ΔEN<2), akkor poláris kovalens kötés jön létre. 4. Az atomok méretének és elektronegativitásának (EN) változása a rendszám növekedésével

Méret EN Főcsoport ↑ nő ↓ csökken Periódus ↓ csökken ↑ nő Elsőrendű kötések Ionos kötés 31 Az ellentétes töltésű ionok közötti elektrosztatikus vonzást ionkötésnek nevezzük. e-

I.A—VII.A

I.A—VI.A

2 e-

2 e-

II.A—VII.A

2 e-

II.A—VI.A

Na· + ·Cl → Na+ + Cl-

2 Na· + ·O·→2 Na+ + O2-

Ca: + 2·Cl → Ca 2+ + 2 Cl-

Ca: + ·O·→ Ca 2+ + O2-

Na· → Na+ + e- (oxidáció)

2Na· →2 Na+ + 2e- (ox.)

Ca: → Ca 2+ + 2e- (ox.)

Ca: → Ca 2+ + 2e- (ox.)

Cl· + e-→ Cl- (redukció)

·O· + 2e-→ O2- (red.)

2 Cl· + 2e-→ 2 Cl- (red.)

·O· + 2e-→ O2- (red.)

2 Na + Cl2 → 2NaCl

4 Na + O2 → 2 Na2O

Ca + Cl2 → Ca Cl2

2 Ca + O2 → 2 Ca O

Kovalens kötés 37 Közös elektronpárral kialakított kapcsolat. 37/12. Á Kovalens kötés azonos atomok között H· + ·H → H:H

H—H

H2

∆ENH-H = 2,1-2,1=0

Cl—Cl

Cl2

∆ENCl-Cl = 3,0-3,0=0

kötő elektronpár

Cl· + ·Cl → Cl : Cl nemkötő elektronpárok (6 db)

A vegyértékelektronok közül az atomokat összekapcsoló kötéseket, az ún. kötő elektronpárokat az atomok közötti vonalakkal, a kötést nem létesítő, ún. nemkötő elektronpárokat a vegyjel körüli vonalak szimbolizálják. (A vegyjellel az atomtörzset jelöljük.) A kötő és a nemkötő elektronpárok is a kötést létesítő atomok vegyértékelektronjait tartalmazzák. Kovalens vegyérték: egy adott molekulában az egy atomhoz tartozó kötő elektronpárok száma. ·O· + ·O· → O:: O

O ═ O

O2

∆ENO-O = 3,5-3,5=0

· · | N· + · N | → | N : : N | | N≡ N | N2 ∆ENN-N = 3,0-3,0=0 ˙˙ · · Azonos atomok kapcsolódása→ ∆EN=0, töltéseloszlás (a kötő és nemkötő elektronpárok térbeli elhelyezkedése) szimmetrikus→ a kötés és a molekula is apoláris. H Cl ∆ENCl-H = 3,0-2,1= 0,9 Kovalens kötés két különböző atom között: Az atomok elektronegativitási különbsége nem zérus, a kötőpár eloszlása (a molekulák töltéseloszlása) nem szimmetrikus→ a kötés és a molekula poláris. (A poláris molekula másképpen: dipólusmolekula.) Az olyan kovalens kötést, amelyben egy atom adja a kötő elektronpárt, datív kötésnek nevezzük. · |C·

Rövidítések: K- kísérlet, Á- ábra, T-táblázat

+

· ·O

|C≡O|

A háromszoros kötés kialakításában a szénatom csak két párosítatlan elektronnal vesz részt, az oxigén viszont az egyik nemkötő elektronpárjával is.

1 V KĂ© 9SzK 0708 5/18 Molekulapálya kialakulása és energiája 39 A molekulákban a kapcsolódó elektronok az atompályákról molekulapályára kerülnek. 40/13. Á, 41/ 14. Á Molekulapálya: az a térrész a molekulában, ahol az elektronpár 90 %-os valószínűséggel tartózkodik. Pauli elve a molekulapályákra is érvényes: egy molekulapályán maximálisan 2 elektron mozoghat. Kötéshossz (kötéstávolság, jele: d, egysége: nm): a molekulában a kötést létesítő két atommag közötti távolság. A kötéshossz általában a kötési energia változásával fordított irányban változik. 41/ 8. T Kötési energia: egy mol molekulában a két atom közötti kötés felszakításához szükséges energia. Mértékegysége kJ/mol, előjele +. Minél nagyobbak a kötést létesítő atomok, annál kisebb a kötési energia, és annál nagyobb a kötéshossz. 41/8 T Többszörös kovalens kötés 42 A kettős kötés energiája nagyobb, mint az egyszeresé, de nem kétszerese, a háromszoros kötésé nem háromszorosa az egyszeres kötés energiájának, mivel a π-kötés energetikailag kedvezőtlenebb helyen van, mint a ζ–kötés. 43/15. Á, 43/16. Á ζ (szigma)-kötés: a kötő elektronpár elektronsűrűsége a kötés tengelye mentén a legnagyobb, tengelyszimmetrikus. Az egyszeres kötés mindig σ –kötés. π (pi)-kötés: a kötő elektronpár elektronsűrűsége a kötés tengelyére merőlegesen a legnagyobb, síkszimmetrikus. Két atom között legfeljebb három elektronpár létesíthet kötést. A hármas kötésben a két pi-kötés merőleges egymásra. Többszörös kötés kialakítására többnyire a kisméretű, nagy elektronegativitású atomok képesek (pl.: C, N, O). A molekulák térbeli felépítése és polaritása 45, 48 A kovalens kötés lehet: - azonos elektronegativitású atomok kapcsolódása esetén→ apoláris, - eltérő elektronegativitásúak atomok kapcsolódása esetén→ poláris. A molekulák polaritásának meghatározói: - kötések polaritása, - a molekulák alakja. Többatomos (kettőnél több) molekulák Központi atom: az a legnagyobb vegyértékű atom, amelyhez a többi atom kapcsolódik. Kötésszög: a kötések által bezárt szög. (Kétatomos molekulák esetében kötésszög nincs. Mindig lineárisak.) A kötésszöget meghatározza a központi atom: - ζ - kötő és - nemkötő elektronpárjainak száma. →VEPT: a vegyértékelektronpárok egymást a lehető legtávolabbra taszítják: 2 vegyértékelektronpár→180o-ra

3 vegyértékelektronpár→120o-ra F

Cl— Be—Cl

4 vegyértékelektronpár→109,5o-ra H C

B

H H egyenes (lineáris) síkháromszög (planáris) tetraéderes Térbelileg szimmetrikus molekulák. Mivel az egyenértékű kötések szimmetrikusan helyezkednek el, a kötések egymás hatását kioltják→ a molekula apoláris F

H

F

A kötésszöget módosító tényezők A központi atom nemkötő elektronpárja π- kötés Lineáris (egyenes) moleku- A központi atomhoz kapcsolódó π- Mivel csak egy atom vonzása alatt áll, jobban behúzódik lákban a π- kötésnek van kötésnek nagyobb a térigénye. a központi atomhoz, és jobban szétterül, mint a két atom elegendő helyük, nem közé „szorított” kötő elektronpár. módosítják a kötésszöget. (acetilén molekula) (formaldehid molekula) δ– poláris molekula

H H—C

C—H

C

O

H

H

H Kötésszög = 180o (szén-dioxid molekula)

poláris molekula

N H

δ+

Kötésszög < 120o síkmolekula (etilén molekula)

Kötésszög < 109,5o piramis alakú (háromszög alapú) δ–

apoláris molekula

H O—C—O

H C

H

H

Kötésszög = 180o Kötésszög < 120o síkmolekula Az atomok a ζ-kötés mentén egymáshoz viszonyítva elfordulhatnak. A ζ- és a π- kötés együttes jelenléte nem teszi lehetővé az elfordulást.

Rövidítések: K- kísérlet, Á- ábra, T-táblázat

O

poláris molekula

C H

δ+

H

Kötésszög < 109,5o V-alakú

1 V KĂ© 9SzK 0708 6/18 Fémes kötés 69 A pozitív töltésű fématomtörzsek és a delokalizált elektronok közötti vonzást fémes kötésnek nevezzük. A fémes kötéssel összekapcsolt fématomtörzsek halmaza a fémrács. Másodrendű kötések 62 A molekulák között működő erőket, az intermolekuláris kapcsolatokat másodrendű kötéseknek nevezzük. Energiájuk sokkal kisebb, mint az elsőrendű kötéseké. Fajtái

Feltétele

Hatása az anyag olvadáspontjára forráspontjára

Példák

pillanatnyi dipólus létrejötte

alacsony op, fp, kis elemi gázok, szénhatás hidrogének

Dipólus-dipólus kölcsönhatás

állandó dipólusmolekulák

növelő hatás

Hidrogénkötés A másodrendű kötések közül a legerősebb (de energiája csak kb. egytizede az elsőrendű kötések energiájának).

1. Nagy EN-ú elemhez erősen növeli kapcsolódó H-atom. 2. Nemkötő elektronpárral rendelkező atom molekulán belül.

Diszperziós (apoláris-poláris)

kölcsönhatás

H2S (kénhidrogén), HCl (hidrogénklorid)

Egyszerű ábrázolásuk

+− +−

+

− +

+−

+−

+−

+ − − +

+ −

−

H2O, NH3, HF, alkoholok, karbonsavak, szénhidrátok

ANYAGI HALMAZOK 55 Anyagi halmazok: sok részecskéből álló anyagok. Az anyagok tulajdonságait meghatározzák: - a részecskék (atomok, ionok, molekulák), - a belőlük képződött halmaz szerkezete, - külső körülmények: hőmérséklet, a nyomás és a térfogat (állapothatározók; standardállapot: 25oC és 0,1 MPa nyomás). 5. A halmazok csoportosítása a felépítő részecskék között működő kölcsönhatások erőssége alapján

Alak Térfogat A kölcsönhatás változó változó Gáz erőssége nő változó Cseppfolyós állandó Szilárd állandó állandó 57/9. T→ Az anyagok halmazállapota függ: a részecskék közötti kölcsönhatás erősségétől, moláris tömegüktől (→méret). A gázok 56 K/ 56: szalmiákszesz (ammónium-hidroxid-HN4OH) + sósav (HCl vizes oldata) - Betöltik a rendelkezésükre álló teret. - Sem állandó alakjuk, sem állandó térfogatuk nincs. - A részecskék közötti kölcsönhatás gyenge, egymástól távol, viszonylag szabadon mozognak. A gázok halmazállapota megváltoztatható: a) A hőmérséklet csökkentésével→ csökken a mozgásuk és az energiájuk, b) A nyomás növelésével→ csökken a mozgástér, a részecskék közelebb kerülnek egymáshoz, kölcsönhatásba lépnek. Avogadro törvénye 57 Egyenlő térfogatú gázok azonos hőmérsékleten és nyomáson – az anyagi minőségtől függetlenül- ugyanannyi molekulát tartalmaznak. (Gázok azonos számú molekulája azonos hőmérsékleten és nyomáson egyenlő térfogatot tölt be.) Egy mól (6∙1023 db molekula) gáz azonos állapotban egyenlő térfogatot tölt be az anyagi minőségtől függetlenül. Ezt a térfogatot 3

moláris térfogatnak nevezzük. Jele: Vm Mértékegysége: dm .

mol 6. A gázok moláris térfogata

Állapot standard (25oC; 0,1 MPa nyomás) szobahőmérséklet (20oC; 0,1 MPa nyomás) normál (0oC; 0,1 MPa nyomás)

dm3/mol 24,5 24 22,41

Összefüggések: n=m/M n=N/ NA n= V/ Vm

7. A kémiai számítások leggyakrabban használt jelölései

n m M N NA V Vm

mólok száma a vizsgált anyag tömege moláris tömeg: az egységnyi anyagmennyiségű (1mol) anyag tömege: M=m/n részecskeszám Avogadro-állandó: az egységnyi anyagmennyiségű (1mol) rendszerben lévő részecskék száma, NA =6·1023 mol-1. NA=N/n. a vizsgált anyag térfogata moláris térfogat: az egységnyi anyagmennyiségű (1mol) anyag térfogata: Vm=V/n

Rövidítések: K- kísérlet, Á- ábra, T-táblázat

1 V KĂ© 9SzK 0708 7/18

A folyadékok 61 K/61: kálium-permanganát (KMnO4), víz Diffúzió: a molekulák önként végbemenő elkeveredése. (Sebessége folyadékokban mintegy százezerszer kisebb, mint gázokban.) Szilárd anyagok 65 K/65: jód szublimációja, K/66: amorf és kristályos kén A szilárd anyagok alakja, térfogata állandó. Még viszonylag nagy erővel is összenyomhatatlanok. 1. Amorf (alaktalan) anyagok: a részecskék nem rendeződnek kristályrácsba és olvadásuk sem egy adott hőmérsékleten következik be, hanem fokozatosan lágyulnak (pl. üveg, viasz). Nincs határozott olvadáspontjuk. 2. Kristályos anyagok: az atomok, ionok, molekulák szabályos térbeli rácsot alkotnak. Határozott olvadásbotjuk van. Szublimáció: a szilárd halmazállapotú anyag melegítés hatására közvetlenül légneművé válik anélkül, hogy megolvadna, ill. gőzeik lecsapódva szilárd halmazállapotot hoznak létre. Kristályrácstípusok Rácstípus

Halmazképző részecskék atomtörzsek

Atomrács Elemek: B, C (gyémánt, grafit), Si, Ge, stb. Vegyületek: SiO2, ZnS, SiC stb.

„fémionok” (fématomok)

Fémrács - Lapon középpontos kockarács (Pl.:Au, Ag, Cu, Al, Ca) - Térben középpontos kockarács (Pl.: Na, K, Fe, Cr, W) - Hatszöges rács (Pl.: Mg, Ni, Zn)

molekulák vagy Molekularács nemesgázatomok Pl.: H2 (sz), O2 (sz), N2 (sz), I2 (sz), S8 (sz) , grafit, fullerének HCl, H2O (sz) (jég), CO2 (sz) (szárazjég), naftalin, kámfor (A nagyobb elektronegativitású elemek és vegyületeik.)

Ionrács Pl.: NaCl, Na2O, CaCl2, CaO stb. (Csak vegyületek, nagy elektronegativitás-különbség esetén.)

ellentétes töltésű ionok

Kapcsolat a részecskék Tulajdonságok között kovalens kötés 1. Magas op, fp (az atomtörzs méretének növeke(elsőrendű kötés) désével csökken). 2. Kemények. 3. Az elektromos áramot és a hőt nem, vagy igen rosszul vezetik. Szigetelők vagy félvezetők. 4. Nincs oldószerük. fémes kötés 1. Az op és a fp változó, függ a fémes kötés (elsőrendű kötés) erősségétől és a rácsszerkezettől. SzobahőmérA rácsot összetartó erő sékleten szilárdak (kivétel: Hg). függ az atomok méreté- 2. Keménységük függ a fémes kötés erősségétől és től és a vegyértékelekta rácsszerkezettől. ronok számától. 3. A hőt és az elektromosságot jól vezetik. 4. Egymás olvadékában oldódnak (ötvözet). 5. Csillogó, általában szürke színű anyagok (kivéve a réz és az arany). 6. Sűrűségük alapján: könnyűfémek (5 g/cm3- nél kisebb; pl.: Na, Al), nehézfémek (5 g/cm3-nél nagyobb; pl.: Fe, Cu, Pb). 1. Viszonylag alacsony op, fp, amit a molekula másodrendű kötés diszperziós, polaritása és moláris tömege is befolyásol. A dipólus-dipólus, méret növekedésével nő. Gyakran szublimálódhidrogénkötés. nak és illékonyak. 2. Puha anyagok vagy kis keménységűek. 3. Az elektromos áramot és a hőt nem vezetik. 4. Oldékonyságuk a molekula polaritásától függ. („Hasonló hasonlót old.”) (69/1.) ionkötés 1. Magas op, fp. (A méret növekedésével csök(elsőrendű kötés) ken.) 2. Általában ridegek, törékenyek. (Ha külső hatásra a rács-sík eltolódik, azonos töltésű ionok kerülnek egymás mellé, amelyek taszítják egymást.) 3. Az olvadékuk és vizes oldatuk vezeti az elektromos áramot. 4. Vízben általában jól oldódnak.

Az anyagi halmazok keveréke Az oldatok 75 Oldószer poláris (pl.: víz)

apoláris (pl.: benzin, benzol)

szilárd (pl.: NaCl, répacukor)

Oldott anyag folyékony (pl.: etilalkohol)

gáz (pl.: oxigén gáz)

Fogalmak: telített oldat, telítetlen oldat, híg oldat, tömény oldat, oldhatóság. Az oldatok töménységének megadása 78 Megnevezése (jele) tömegszázalék (m/m%) térfogatszázalék (v/v %) anyagmennyiség-koncentráció vagy kémiai koncentráció (c)

Rövidítések: K- kísérlet, Á- ábra, T-táblázat

Jelentése Mértékegysége oldatban oldott anyag 100 g ?g 100 cm3 ? cm3 3 3 1000 cm (= 1dm ) ? mol mol/dm3

1 V KĂ© 9SzK 0708 8/18 Az oldódás folyamata 81 Ionvegyületek oldódása 82/33. Á Fogalmak: hidratáció, elektrolitos disszociáció, elektrolit. Molekuláris szerkezetű anyagok oldódása poláris molekulák és poláris oldószer kölcsönhatása, 83/34. Á apoláris molekulák és apoláris oldószer kölcsönhatása. K/84: sósavoldat és cukoroldat áramvezető képessége Általában: apoláris oldószerekben az apoláris anyagok, poláris oldószerekben a poláris és az ionkötésű anyagok oldódnak jól. Röviden: hasonló a hasonlót oldja. Fogalom: szolvatáció. Az oldódás energiaviszonyai 84 K/84: NH4Cl és NaOH oldása, 85/35. Á Oldáshő (Q): megmutatja, hogy mekkora hő szabadul fel, vagy mennyi hőt vesz fel a rendszer 1 mol anyag nagy mennyiségű oldószerben történő feloldásakor. (Az oldhatóság a hőmérséklet növelésével exoterm oldódás esetén csökken, endoterm oldáskor növekszik.) Telített oldatban időegység alatt ugyanannyi molekula vagy ion oldódik, mint amennyi kiválik. A szilárd anyag és telített oldata között egyensúly van. Egyensúly esetén az oldódás és a kristályosodás sebessége megegyezik. Az egyensúlyi állapot a részecskék állandó oldódása és kiválása miatt mozgó, dinamikus állapot. A fémek oldása kémiai reakció, az atomrácsos anyagok vízben nem oldódnak, ezért az oldott anyag ionkristályos vagy kovalens kötésű lehet. Az anyagok kolloid állapota 86 Diszpergálás: összekeverés, elegyítés→ egy anyagot egy másik anyagban szétoszlatunk. Közeg: az az anyag, amelyben egy másik anyagot szétoszlatunk. Homogén rendszer: részecskéi között nincs határfelület (pl.:levegő). A részecskék mérete 1nm-nél kisebb (1nm = 10-9 m). Heterogén rendszer: a részecskék között van határfelület (pl.: poros levegő). A diszpergált részecskék mérete > 500 nm. Kolloid rendszer: átmenet a homogén és a heterogén rendszerek között. Méretbeli sajátságot jelent. A kolloid rendszerben a részecskék mérete: 1-500 nm. 8. Kolloidok csoportosítása

1. A deiszperziós közeg és a diszpergált anyag halmazállapota alapján Diszperziós közeg Diszperz rész Kolloid rendszer Példa folyékony köd savködök, permetek gáz aeroszolok szmog (füstköd) szilárd füst dohányfüst gáz hab tojáshab, tejszínhab, borotvahab folyékony folyékony emulzió lioszolok tej, tejföl, vaj, majonéz, arckrémek szilárd szuszpenzió kakaó 2.

A diszpergált rész mozgékonysága vagy alaktartása szerint: szolok (oldatok), gélek (kocsonyák)

Kémiai reakciók A kémiai reakciók hőhatásai 91 A hőváltozásokat feltüntető egyenleteket termokémiai egyenleteknek nevezzük. Az átalakuló anyag belső energiájának változása szerint a kémiai folyamat lehet: 92/37. Á endoterm: nő, hő nyelődik el, + előjel. exoterm: csökken, hő szabadul fel, - előjel, Reakcióhő: megadja, hogy mekkora hőváltozás kíséri a reakcióegyenlet által feltüntetett minőségű és mennyiségű anyagok átalakulását. Jele: Q, mértékegysége: kJ. A reakcióhő függ attól is, hogy a reagáló anyagok és a termékek milyen formában vannak jelen→ a termokémiai egyenletben, mindig feltüntetik az anyagok vegyjelei, képletei mellett azok állapotát is. Képződéshő: annak a reakciónak a reakcióhője, amelyben egy vegyület 1 mólja standard körülmények között stabilis állapotú elemeiből keletkezik. Jele: q mértékegysége: kJ/mol. Az elemek standard állapotban stabilis módosulatának képződéshőjét (megállapodás szerint) zérusnak választották. Hess tétele: a reakcióhő csak a kezdeti és végállapottól függ, az úttól, amelyen a rendszer a kiindulási állapotból a végállapotba jut független. Az aktiválási energia 94 K: Mg-szalag égetése 95/38. Á Aktiválási energia: az az átlag feletti energiatöbblet, amelynek birtokában a molekulák átalakulásra képesek. Jele: Ea, egysége: kJ/mol.

Rövidítések: K- kísérlet, Á- ábra, T-táblázat

1 V KĂ© 9SzK 0708 9/18 Reakciósebesség 96 Reakciósebesség (v): kifejezi, hogy egységnyi térfogatban egységnyi idő alatt hány mol alakul át a kiindulási anyagok valamelyikéből, vagy hány mol keletkezik a termékek valamelyikéből. 96/39. Á A reakciósebesség függ a) a reagáló anyagok minőségétől, b) a kiindulási anyagok koncentrációjától, c) hőmérséklettől (A hőmérséklet 10 Co-kal történő emelése általában 2-3- szorosára növeli a reakciósebességet.), d) katalizátortól. K/97 Zn + I2 98/40. Á Katalizátor: olyan anyag, amely a reakció sebességét növeli, de a reakció végén változatlan állapotban marad vissza. Új reakcióutat nyit meg, amelynek kisebb az aktiválási energiája, agy adott hőmérsékleten. Koncentráció (c): a térfogategységben levő mólok száma. Mértékegysége: mol/dm3. Kémiai egyensúly 99 Egyirányú a reakció, ha: a kiindulási anyagoknál stabilisabb végtermék keletkezik, a visszaalakulás gátolt, mert például a termék távozik a rendszerből. Megfordítható reakció: a kémiai folyamat termékei is reagálnak egymással, miközben újraképződnek a kiindulási anyagok. 100/41. Á képződés N2 + 3 H2 = 2 NH3

Pl.: ammónia képződése.

bomlás 2 NH3 = N2 + 3 H2

Az ellentétes irányú reakciók két egyenlete helyett elég egyet írnunk, ha a megfordíthatóság jelzésére az egyenlőségjel helyett a kettős nyilat használjuk. N2 + 3 H2 2 NH3 Amikor egy megfordítható folyamat ellentétes irányú reakciói azonos sebességgel mennek végbe, kémiai egyensúly alakul ki. Egységnyi idő alatt ugyanannyi termék keletkezik, mint amennyi visszaalakul (dinamikus egyensúlyi állapot). v1 = v-1 A „–1”- es index a folyamat ellentétességére utal. A kémiai egyensúly irányítása 101 Legkisebb kényszer elve: dinamikus egyensúly megbontásakor olyan átalakulás indul meg, mely az okozott változás mértékét csökkenti. A kialakult egyensúlyi koncentrációk megváltoztathatók: egyesülés 2 NH3 a) A komponensek koncentrációjának megváltoztatásával: N2 + 3 H2 bomlás

b)

A körülmények megváltoztatásával.exoterm a) hőmérséklet: N2 + 3 H2

2 NH3

Q = —102,5 kJ

↓ cseppfolyósítás

— hő

az egyensúly eltolása:

+hő

endoterm

Ha a fenti egyensúlyi rendszer hőmérsékletét növeljük, az endoterm, míg ha csökkentjük, az exoterm irányba toljuk el. növelés

csökken

b)

nyomás:

N2 + 3 H2

nő

4 mol

az egyensúly eltolása:

2 NH3

csökkentés

2 mol

A katalizátor mindkét irányban csökkenti az aktiválási energiát, így mindkét irányban gyorsul a folyamat. Ennek következtében előbb áll be az egyensúly, de a katalizátor az egyensúlyi koncentráció-viszonyokat nem befolyásolja. A kémiai átalakulások csoportosítása 103 A kémiai átalakulások során kémiai kötések bomlanak fel, és új kötések jönnek létre a) A reakcióban részt vevő anyagok száma szerint: - egyesülés (A szerves vegyületek reakciói közül az addíció és a polimerizáció is egyfajta egyesülés.) - bomlás. b) Szubsztitúció vagy cserereakció c) A reakció során bekövetkező részecskeátmenet szerint - sav-bázis reakciók (protonátadással járó folyamatok), - redoxireakciók (elektronátmenettel járó folyamatok). Protonátmenettel járó reakciók 106 A proton (hidrogénion) átadással járó folyamatokat protolitikus reakcióknak nevezzük. Mindig megfordíthatók. H+ (p+)

H+ (p+)

HCl(g) + H2O(f) sav1

bázis2

H3O+(aq)

+

Cl-(aq)

oxóniumion

kloridion

sav2

bázis1

Rövidítések: K- kísérlet, Á- ábra, T-táblázat

NH3(g) + H2O(f) bázis2

sav1

NH4+(aq)

+

OH-(aq)

ammóniumion

hidroxidion

sav2

bázis1

1 V KĂ© 9SzK 0708 10/18 Mindazokat a molekulákat és ionokat, melyek az adott reakcióban protont adnak át, savaknak nevezzük. Mindazokat a molekulákat és ionokat, melyek az adott reakcióban protont vesznek fel, bázisoknak nevezzük. Az egyensúlyi rendszerekben a savak, illetve bázisok ún. sav-bázis párokat alkotnak. (Az egymásba protonleadással, ill. -felvétellel kölcsönösen átalakuló savat és bázist konjugált párnak nevezzük.) H+ (p+)

H2O(f)

+

H3O+(aq)

H2O(f)

OH-(aq)

+

sav1 bázis2 sav2 bázis1 Az olyan vegyületeket, amelyek savként és bázisként is reagálhatnak, amfoter vegyületeknek nevezzük (pl.: víz). A könnyebb kezelhetőség érdekében az oldatok oxóniumion-koncentrációja helyett vezették be a pH-t, amely az oxóniumionkoncentráció mérőszáma tízes alapú logaritmusának mínusz egyszerese: pH = -lg [H3O+] Savas kémhatású oldatok [H3O+]> [OH-] pH < 7

Semleges oldatok és a víz [H3O+] = [OH-] pH = 7

Lúgos kémhatású oldatok [H3O+]< [OH-] pH > 7

A savak és a bázisok egymással való reakciója a közömbösítés. Ha a közömbösítési folyamat semleges kémhatást eredményez, akkor a folyamatot semlegesítésnek nevezzük. HCl + NaOH = NaCl + H2O H3O+ + Cl- + Na+ + OH- = Na+ + Cl- + 2H2O Bármely sav- és lúgoldat reakciójának lényege: H+(aq) + OH-(aq) = H2O(f)

pontosabban:

H3O +(aq) + OH-(aq) = 2H2O(f).

Redoxifolyamatok 109 Az oxidáció elektronleadást, a redukció elektronfelvételt jelent. Az oxidációs szám az anyagot alkotó „atomok” tényleges vagy névleges töltése. Az atomok oxidációs számát vegyjelük felett tüntetjük fel. - Az elemek oxidációs száma mindig nulla. - Az egyszerű ionok oxidációs száma az ion töltésével egyenlő. - A molekulában kötött atom oxidációs számát úgy kapjuk, hogy a kötő elektronpárokat gondolatban a nagyobb elektronegativitású atomhoz rendeljük, ha az összekapcsolt atomok különbözőek, és megfelezzük, ha azonos minőségűek. Egy molekulán belül az egyes atomok oxidációs számainak indexszámokkal szorzott összege mindig zérus. -3+1

+1-2

NH3 1· (-3) + 3· (+1) = 0

H2O 2· (+1) + 1· (-2) = 0

N

O

H

H H H H Néhány atom vegyületeiben kötött állapotára jellemző oxidációs szám: alkálifémeké (I. A) mindig +1 alkáliföldfémeké (II. A) mindig +2 oxigéné általában –2, kivéve, pl. peroxidokban, ahol –1 (pl.: H2O2 hidrogén-peroxid) hidrogéné általában +1, kivéve, a hidridekben, ahol –1 (pl.: NaH nátrium-hidrid) fluoré mindig -1 - Az összetett ionok esetén az alkotó atomok oxidációs számainak indexszámokkal szorzott összege megegyezik az ion töltésével. Pl.: az ammóniumion esetén: -3+1

NH4+

1· (-3) + 4· (+1) = +1

Elektrokémiai alapismeretek Az elektrokémia a kémiai reakciók által előidézett elektronos jelenségekkel, valamint az elektromos energia hatására bekövetkező kémiai változásokkal foglalkozik. Galvánelemek 112 Olyan berendezések, amelyekben a kémiai energia elektromos energiává alakul át. 113/42. Á, 113/43. Á K/113/43. Á Fogalmak: elektród, elektródpotenciál, anód, katód, Daniell-elem. 114/44. Á Jelölésük: A résztvevő anyagokat képlettel jelöljük, a fázishatárt függőleges vonallal, az ionok vándorlását lehetővé tevő porózus falat szaggatott vonallal jelöljük. Megállapodás szerint baloldalra írjuk az anódot. Általánosan: — anódfém anód elektrolit katód elektrolit katódfém + A Daniell-elem diagramja: —

Zn(sz)

ZnSO4-oldat

CuSO4-oldat

Cu(sz)

+

Rövidebben (a reakcióban részt nem vevő anionokat elhagyva): —

Zn(sz)

Zn2+(aq)

Cu2+(aq)

Cu(sz)

+

Azt a feszültséget, amit akkor mérünk a két elektród között, amikor a cellán gyakorlatilag nem folyik át áram (pl. igen nagy ellenállású voltmérőt iktatunk az áramkörbe), a galvánelem elektromos erejének nevezzük. Megállapodás szerint pozitív érték. Jele: E, mértékegysége: Volt (vagy mV, kV stb.). Rövidítések: K- kísérlet, Á- ábra, T-táblázat

1 V KĂ© 9SzK 0708 11/18 A standardpotenciál és alkalmazása 115 Fogalmak: standard hidrogénelektród, standard elektródpotenciál (jele: εo) - Galvánelemek pólusainak megállapítására és elektromotoros erejük kiszámítására: E= εo- εo. 116/45. Á A standard elektródokból álló Daniell-elem elektromos ereje : — Zn(sz) Standardpotenciálok (oxidált/redukált):

E= εo- εo

o

Zn2+(aq)

Cu2+(aq)

2+

o

Cu(sz)

+

2+

ε (Zn /Zn) = -0,76 V ε (Cu /Cu) = 0,34 E = 0,34 V – (-0,76) = 1,1 V

A redoxireakciók irányának meghatározása. a) elem +elem Fémek esetében az atom képes oxidálódni.

-

0

+2

-0,76 V

0

0

+2

Cu + Zn2+ ≠

0,34 V

Nemfémek esetében az anion képes oxidálódni.

-

-1

2 J—

0

+

0,54 V

b)

+2

+ Cu2+ = Zn2+ + Cu

Zn

Br2

-1

0

-1

= 2Br— + J2

0

2Br-— + J2 ≠

1,06 V

fém + sav Legtöbbször a H+-ionokkal történik változás, míg a savmaradék-ion változatlan marad. 0 +1 -1 +2 -1 0 Zn + 2 HCl = ZnCl2 + H2

0 +1 -1 Cu + 2 HCl ≠

Az elektrolízis 118 Elektrolízis: elektromos áram hatására lejátszódó kémiai reakció. Az elektromos energia alakul át kémiai energiává. A számba jöhető elektrokémiai folyamatok közül mindig az megy végbe könnyebben, amelyhez kevesebb aktiválási energia szükséges. Katód Anód Elektródfolyamat típusa redukció oxidáció A galváncellában + pólus - pólus Az elektrolizáló cellában - pólus + pólus ZnI2 oldatának elektrolízise grafit elektródok között (A grafitelektródok közömbös ún. indifferens elektródok.) ZnI2⇌ Zn2+ +2I-

+ anód (ox.)

— katód (red.)

ZnI2 Zn2+ + 2e- = Zn

2H2O⇌ 2H+ +2OH-

2e

Zn + I2

2I- = I2 + 2e-

CuSO4 oldatának elektrolízise grafit elektródok között CuSO4⇌ Cu2+ + SO42+

+ anód (ox.)

— katód (red.)

2e

CuSO4 2+

-

-

-

2OH = 1 2 O2 + H2O +2e [H+]>[OH-] savas kémhatás

Cu + 2e = Cu

2H2O⇌ 2H + 2OH

Cu + 1 2 O2

-

NaCl oldatának elektrolízise grafit elektródok között NaCl ⇌ Na+ + Cl+

-

2H2O⇌ 2H +OH

— katód (red.)

+ anód (ox.)

2 H2O + 2e- = H2 +2OH-

2Cl- = Cl2 + 2e-

2NaCl2

2e

2Na + Cl2

lúgos kémhatás Na2SO4 oldat elektrolízise grafit elektródok között — katód (red.) Na SO ⇌ 2 Na+ + SO 22

4

+ anód (ox.)

4

-

2H2O ⇌ 2H + 2OH +

-

2 H2O + 2e = H2 +2OH

-

-

2OH = +

1

2

O2 + H2O +2e-

2e

H2 +

1

2

O2

-

lúgos kémhatás

[H ]>[OH ] savas kémhatás

A nagyon kis standardpotenciálú fémek ionjai helyett a katódon a víz hidrogénje redukálódik.

Ha az oldat összetett ionokat tartalmaz, akkor általában a víz oxigénje oxidálódik, és oxigéngáz fejlődik.

Rövidítések: K- kísérlet, Á- ábra, T-táblázat

H2O

Az anódon leadott és a katódon felvett elektronok száma megegyezik, így összességében ugyanannyi hidroxidés hidrogénion (oxóniumion) keletkezik, vagyis a teljes oldat kémhatása nem változik. Az elektrolízis során tulajdonképpen vízbontás történik, így az oldat töményedik.

1 V KĂ© 9SzK 0708 12/18

SZERVES VEGYÜLETEK A szénvegyületek nagy száma 202 Szerves vegyületek: a szenet tartalmazó vegyületek, kivéve szén-monoxid (CO), szén-dioxid (CO2), szénsav (H2CO3), a szénsav sói a karbonátok (pl.: kalcium-karbonát v. mészkő CaCO3). Mi az oka a szénvegyületek nagy számának? 1. A szénatom négy egyenértékű és erős kovalens kötést tud létesíteni. 2. A szénatomok nemcsak más atomokkal (H, O, Cl, S) kapcsolódhatnak, hanem egymással is korlátlan számban alkothatnak láncokat, vagy gyűrűs szerkezetű stabilis molekulákat. 3. A szénatom kis mérete és viszonylag nagy elektronegativitása többszörös kötések kialakulását is lehetővé teszi. 4. Az atomok kapcsolódási sorrendje (konstitúciója) sokféle lehet. → Izomer vegyületek (izosz gör. = azonos, merosz gör. = rész): összegképletűk azonos, de szerkezetük (és tulajdonságaik) különbözőek. Például a pentán molekula szénatomjai háromféleképpen, kapcsolódhatnak (3 izomerje van): C

C— C— C— C— C

C— C— C— C

C— C— C

C 5.

C

A szénvegyületekben a szénen és hidrogénen kívül más atomok, ún. heteroatomok (O, N, S, P, halogének) is részt vehetnek a molekulaképzésben (beépülhetnek a szénvázba, ill. kapcsolódhatnak a hidrogénatomok helyére). → Funkciós csoport: a heteroatom, vagy a hozzá kapcsolódott néhány atommal együtt alkotott atomcsoport. A vegyületek tulajdonságait döntő módon befolyásolja.

A szénvegyületek csoportosítása 204 I.

A szénvázuk szerint:  nyílt láncú vegyületek pl. hexán CH3— CH2— CH2— CH2— CH2— CH3,  zárt láncú v. gyűrűs v. ciklikus vegyületek, pl. ciklohexán, benzol. CH2

II.

CH

CH2

CH2

CH2

CH2

CH

CH

CH2

CH

ciklohexán

benzol

A szénatomok közötti kötés alapján:  telített szénhidrogének: a szénatomok csak egyszeres kötéssel (σ-kötés) kapcsolódnak (pl. hexán, ciklohexán),  telítetlen szénvegyületek: molekulájukban egy vagy több helyen a szénatompárok kettős vagy hármas kovalens kötéssel kapcsolódnak (pl. etilén vagy etén, acetilén vagy etin), H

C

C H

H



CH

CH

H

etilén (etén)

III.

CH

CH

acetilén (etin)

aromás vegyületek: az egyszeres kötéssel kialakított gyűrűt π-elektronok erősítik (pl. benzol).

Elemi összetétel alapján:  szénhidrogének: molekuláit csak szén- és hidrogénatomok alkotják,  heteroatomos vegyületek.

A szerves vegyületek összetételének leírása Összegképlet: egy molekulában az alkotóelemek atomjainak számát mutatja meg (pl. propán: C 3H8). Szerkezeti képlet: az alkotó atomok számán kívül az atomok kapcsolódását is megmutatja. a) Konstitúciós képlet: egy-egy atom hány másik atommal és hányszoros kötéssel kapcsolódik (konstitúció = alkat). b) Atomcsoportokkal kifejezett képlet vagy félkonstitúciós képlet (régies nevén gyökcsoportos képlet). c) Vonalképlet: csak a szénláncot és a hidrogénen kívüli atomokat, funkciós csoportokat tünteti fel. a)

H

H

H

H—C— C— C—H H

H

Rövidítések: K- kísérlet, Á- ábra, T-táblázat

H

b) CH3— CH2— CH3

c)

1 V KĂ© 9SzK 0708 13/18

Szénhidrogének Alkánok vagy paraffinok 207 Fogalmak: paraffinok, homológ sorozat, krakkolás. Az általános összegképletük: CnH2n+2. A normális láncú alkánok atomcsoportos általános képlete: H—(CH2)n—H (n a szénatomok száma). Összegképlet Konstitúciós képlet

Szerkezeti képlet Atomcsoportokkal kifejezett képlet

H

Metán

CH4

CH4

H—C—H H

H H

Etán

H—C—C—H

C2H6

CH3— CH3

H H

H H H

Propán

H—C—C—C—H

C3H8

CH3— CH2— CH3

H H H

Bután

H H H H H—C—C—C—C—H

C4H10

CH3— CH2— CH2— CH3

H H H H

Pentán

H H H H H H—C—C—C—C—C—H

C5H12

CH3— CH2— CH2— CH2— CH3

H H H H H

Alkilcsoport képzése: az alkán-molekulából gondolatban eltávolítunk egy hidrogénatomot. Alkán Alkilcsoport általános szimbólum: R—H általános szimbólum: R— általános összegképlet: CnH2n+2 általános összegképlet: CnH2n+1— CH4 metán CH3— metil-csoport C2H6

C2H5—

etán

etil-csoport

C3H8 propán C3H7— propil-csoport Nevezéktan A normális láncú vegyületek nevei részben a hagyomásnyos nevekből, illetve 4-nél nagyobb szénatomszám esetében a görög számokból származnak. Elnevezési szabályok: 1. a leghosszabb szénlánc, mint alapmolekula kijelölése, 2. sorszámozás attól a láncvégtől, amelyhez közelebb esnek az oldalláncok, 3. ha azonos csoport többször szerepel: di-, tri-, tetra- szócskával jelezzük, 4. ha azonos szénatomhoz két azonos csoport is kapcsolódik, a helyzetüket jelölő számot is megkettőzzük, 5. az oldalláncok (szubsztituensek) felsorolása –a hely megjelölésével együtt – az alapmolekula neve előtt, ábécérendben, 6. 7.

ha két azonos hosszúságú láncot lehet kijelölni főláncként, akkor azt kell beszámozni, amelyik több elágazást tartalmaz, ha a láncvégtől két elágazás azonos helyzetben van, akkor a betűrendben előbb álló kapja a kisebb számot.

1.

2.

CH3— CH— CH2— CH3 | CH2 | CH2 | CH3

3. 4.

3. 2. 1. CH3— CH— CH2— CH3 | 4. CH2 | 5. CH2 | 6. CH3

CH3 4. 3. 2. | 1. CH3— CH— C— CH3 | | CH3 CH3

5. CH3 | CH3 CH2 1. 2. | 3. | 4. 5. CH3— C— CH— CH2— CH3 | CH3

2,2,3-trimetilbután

3-etil-2,2-dimetilpentán

3-metilhexán

A konstitúciós izomerek száma a szénatomszám növekedésével jelentős mértékben nő. Összegképlet Izomerek száma

CH4 1

C2H6 1

C3H8 1

C4H10 2

C5H12 3

C6H14 5

C7H16 9

C8H18 18

C9H20 35

C10H22 75

C20H42 366 319

C30H62 4 111 846 763

A szerves vegyületek jellemzésének szempontjai : a molekula szerkezete, fizikai tulajdonságai, kémiai tulajdonságai: égése, jellemző reakciói, előfordulása, felhasználása.

Rövidítések: K- kísérlet, Á- ábra, T-táblázat

1 V KĂ© 9SzK 0708 14/18 A metán, CH4

térszerkezet

konstitúció

térkitöltős modell

Molekula: tetraéderes szerkezet→109,5o-os kötésszög, apoláris, kis moláris tömegű. Fizikai sajátságok: - színtelen, szagtalan gáz (standard nyomáson), - apoláris→ diszperziós kölcsönhatás, kis moláris tömeg, alacsony az olvadás- és forráspontja. - vízben oldhatatlan (apoláris molekula), de jól oldódik az apoláris oldószerekben (benzin, toluol). - a levegőnél kisebb sűrűségű (M <29 g/mol).

Kémiai tulajdonságok - Közönséges körülmények között kevéssé reakcióképes (erős C—H kötések). - Tökéletesen elégethető (szén-dioxiddá és vízzé, exoterm reakcióban), levegővel robbanóelegyet alkot. CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O Qr = — 891 kJ

- Hőbontás: Levegőtől elzártan 500 oC feletti hőmérsékleten bomlani kezd. 2 CH4 → C2H2 + 3H2 - Magasabb hőmérsékleten katalizátor jelenlétében (Ni) vízgőzzel is reagál. A keletkező gázelegy a szintézisgáz. CH4 + H2O → CO + 3 H2

Szintézisgáz: CO és H2 különböző arányú elegyei→ ecetsav, metilalkohol, formaldehid, műbenzin előállítása.

- Jellemző reakciója a szubsztitúció (hidrogénatomjai hő vagy fény hatására exoterm reakcióban halogénekre cserélhetők). CH4 + Cl2 → CH3—Cl + HCl keletkezett termékek: klórmetán (metil-klorid) + hidrogén-klorid. Előfordulás: a földgázban (a sújtólégben és a mocsárgázban). Felhasználás: energiatermelés, ipari alapanyag (acetilén, szintézisgáz, szén-tetraklorid stb. előállítása). A földgáz és a kőolaj 211 Keletkezése, a nyers kőolaj tulajdonságai, feldolgozása, frakciói. Fogalmak: frakcionált desztilláció (szakaszos lepárlás), oktánszám. A kőolajtermékek átalakításával és felhasználásának lehetőségeivel a petrolkémia foglalkozik. Kőolajpárlatok és felhasználása, különös tekintettel a környezeti problémákra (olajszennyeződés vizekben, talajban, kipufogó gázok). Aromás szénhidrogének A benzol 222 Kémiai tulajdonságok: telítetlensége miatt égése erősen kormozó. 2 C6H6 + 15 O2 = 12CO2 + 6 H2O

H

C H

C

H

C

Jellemző reakciója a szubsztitúció (halogénezés, nitrálás katalizátor jelenlétében). C6H6 + Br2 → C6H5Br + HBr brómbenzol (felnil-bromid)

C6H6 + HNO3 → C6H5NO2 + H2O

C

H

C

H

kötésszögC-C: 120o kötésszögC-H: 120o

C H

6 delokalizált π-elektron

nitrobenzol

Gyakorlati szempontból fontos halogénezett szénhidrogének Kloroform (triklór-metán) CH—Cl3 Kitűnő oldószer. Belélegezve narkotikus hatású. Fény és oxigén hatására foszgénné (karbonil-klorid) és hidrogén-kloriddá alakul (színültig töltött, sötét üvegben tárolják). Felhasználják oldószerként, ill. kiindulási vegyületként a freonok előállítására. 2 CH—Cl3

O2 , fény

2 COCl2 + 2 HCl foszgén Freon-12 (difluor-diklórmetán), CF2Cl2 ─ Könnyen cseppfolyósítható, színtelen, szagtalan, nem tűzveszélyes és nem mérgező gáz. ─ Párolgáshője nagy→ hűtőgépekben hűtőfolyadék. ─ Ultraibolya sugarak hatására klór- és fluoratomok válnak szabaddá→ ózon bomlása, ózonpajzs elvékonyodása→ a nagyenergiájú sugárzás hatására megnő a bőrrák veszélye. Használatát a világ legtöbb országában tiltják. Szén-tetraklorid (tetraklórmetán) CCl4 Színtelen, erősen fénytörő, mérgező, éghetetlen folyadék. A víznél nagyobb sűrűségű. Kitűnő oldószere a zsíroknak, olajoknak, és egyéb apoláris molekulájú szerves anyagoknak. Forráspontja alacsony (desztillálással könnyen elválasztható). Felhasználás: ipari oldószer, folttisztító szerek alkotórészeként. Régebben tűzoltó készülékekben is használták. Etil klorid (klóretán) CH3—CH2—Cl Színtelen, könnyen cseppfolyósítható gáz. Nagy a párolgáshője → a gyógyászatban helyi érzéstelenítésre használják. Vinil-klorid (klóretén) Színtelen, szagtalan mérgező gáz. Polimerizációjával PVC-t állítanak elő. n CH2=CHCl

katalizátor

(—CH2—CHCl —)n poli(vinil-klorid)

Triklóretilén (1,1,2-triklóretén) CCl2=CHCl Színtelen, nem gyúlékony, a kloroformra emlékeztető szagú folyadék. Vízben nem, szerves oldószerekben jól oldódik. Oldja a zsírokat, olajokat, viaszokat, gyantákat, bitument. Az iparban oldószerként használják. Tri néven textíliák száraz tisztítására használják. Tetrafluoretilén (1,1,2,2-tetrafluoretén) CF2=CF2 Színtelen, szagtalan gyúlékony gáz. Polimerizációjával nagyon ellenálló anyag a poli-tetrafluoretilén keletkezik. A polimert teflon néven hozzák forgalomba és edények, laboratóriumi eszközök bevonására használják. n CF2=CF2 tetrafluoretilén

katalizátor

(—CF2—CF2—)n

poli-tetrafluoretilén

Rövidítések: K- kísérlet, Á- ábra, T-táblázat

1 V KĂ© 9SzK 0708 15/18 Telítetlen szénhidrogének Etilén vagy etén (C2H4) 213 Az eténmolekula szerkezete:

H C

C

H

H H Tulajdonságok: Fizikai: Az etén színtelen, nem mérgező édeskés szagú gáz. A levegőnél kisebb sűrűségű. Molekulája apoláris, ezért vízben rosszul, apoláris oldószerekben (toluol, éter) jól oldódik. Alacsony az olvadás- és forráspontja (kis moláris tömeg, apoláris molekula → diszperziós kölcsönhatás). Kémiai: Nagyon reakcióképes vegyület (π-kötése könnyen felszakítható). Jellemző reakciói az addíció és a polimerizáció. Meggyújtva világító, kormozó lánggal ég el szén-dioxiddá és vízzé. A levegővel robbanóelegyet alkot.

C2H4 + 3O2 = 2CO2 + 2H2O Addíció: a szerves vegyület molekulája egy másik molekulával melléktermék kilépése nélkül egyesül. Reakciók: Termék:

Halogénaddíció (etén + Br2) CH2Br—CH2Br 1,2-dibrómetán

Hidrogénaddíció (etén + H2) CH3—CH3 etán

Savaddíció (etén + HCl) CH3—Cl klóretán

Polimerizáció: kis molekulájú telítetlen vegyületek óriásmolekulákká kapcsolódnak össze egymással, melléktermék kilépése nélkül. A polimerizáció kiindulási anyaga a monomer (jelen esetben az etén), a termék a polimer (polietilén). n CH2

CH2

katalizátor

(—CH2 —CH2—)n

Vinilcsoport: az etilénmolekulából egy hidrogénatom eltávolításával levezethető egyvegyértékű csoport: CH2

CH—

Egyéb alkének (olefin szénhidrogének) 215 Az alkének olyan telítetlen szénhidrogének, amelyek molekulájában egy kettőskötésű szénatompár található. (Az olefin francia eredetű szó, jelentése: olajképző gáz. Az elnevezés arra utal, hogy az etén klóraddíciója során olajszerű folyadékká alakul, azaz a gázból olaj lesz.)

Elnevezés: szisztematikus nevüket úgy képezzük, hogy az alkánoknál megismert név –án végződését -én képzőre cseréljük, a kettős kötés helyét a szisztematikus névben a kettős kötést megelőző szénatom sorszámával jelöljük. Általános összegképletük: CnH2n. CH2— CH—CH2—CH3 but-1-én

CH3—CH—CH—CH3 but-2-én

Fizikai tulajdonságaik a paraffinokéhoz hasonlók mivel molekuláik szintén apolárisak. Kémiai tulajdonságok: ─ Az alkének reakciókészsége jóval nagyobb, mint az alkánoké (π-kötés). ─ Égésük levegőn kormozó (hidrogéntartalmuk kisebb, mint a paraffinoké). ─ Jellemző reakciójuk az addíció és a polimerizáció. Diolefinek vagy diének 216 Két kettőskötést tartalmaznak. CH2— CH—CH—CH2

CH2— C—CH—CH2 | CH3

buta-1,3-dién

2-metilbuta-1,3-dién (izoprén)

Az izoprénmolekulák polimerje a poliprén a természetben megtalálható a kaucsukfa nedvében. Belőle készül a kaucsuk és a gumi. A 3-5 % kénnel vulkanizált kaucsuk rugalmas, nyújtható anyag: a gumi. A 30% kénnel vulkanizált kaucsuk az ebonit (keménygumi). Az alkinek (acetilén-szénhidrogének) 220 Az alkinek olyan nyílt láncú telítetlen szénhidrogének, amelyek molekuláiban egy hármas kötés található. Az elnevezésük az alkénekhez hasonlóan történik, csak az –én végződés helyett –in végződést használunk. Tulajdonságai az alkénekéhez hasonlók. Nagy reakciókészségük is a többszörös kovalens kötéssel magyarázható. Általános összegképletük: CnH2n-2. Az acetilén vagy etin (C2H2) Jellemző reakciója az addíció (hidrogén, halogén, hidrogén-halogenid, víz) HC CH + H2 →H2C CH2 + H2 → CH3—CH3

etin HC

etin HC

etin

etén CH + Br2 → CHBr

etán CHBr + Br 2 → CHBr2—CHBr2

1,2-dibrómetén CH + HCl → CH2

1,1,2,2-tetrabrómetán

CH—Cl

vinil-klorid (vagy klóretén)

Rövidítések: K- kísérlet, Á- ábra, T-táblázat

1 V KĂ© 9SzK 0708 16/18

Műanyagok A műanyagok makromolekulájú szénvegyületek, melyek kémiai eljárás során keletkeznek, és jól megmunkálhatók. Természetes alapanyagú: Kaucsukból→ gumi (ebonit). Cellulózból→ műselyem, celofán, celluloid. Fehérjéből→ műszaru. Mesterséges alapanyagú polimerizációs műanyagok: A makromolekulához olyan monomerekre van szükség, melyekben legalább egy kettős-kötés van. Hőre lágyulnak, képlékennyé, formálhatóvá válnak. Polimerizációval keletkeznek: polietilén, PVC, polisztirol, teflon, polibutadién, plexi stb.

Oxigéntartalmú szerves vegyületek ALKOHOLOK Fogalma: telített, (azaz többszörös kötést nem hordozó) szénatomhoz kapcsolódó hidroxilcsoportot tartalmazó vegyületek. Tulajdonságok Az alkoholok funkciós csoportja az —OH, hidroxilcsoport erősen poláris. A szénhidrogéncsoport, amelyhez az —OH kapcsolódik, apoláris. Az alkoholok tulajdonságait a funkciós csoport és a szénhidrogénlánc együtt, egymással kölcsönhatásban alakítja. Az alkoholmolekulák között hidrogénkötés alakul ki→ forráspontjuk moláris tömegükhöz képes magas. Halmazállapotuk folyékony, a nagyobb szénatomszámúaké (C11-től) szilárd. Az etil-alkohol és a kis szénatomszámú alkoholok (C1-C3) vízben jól oldódnak. A szénatomok számának növekedésével a molekulák apoláris jellege erősödik, oldékonyságuk csökken. Általános képletük: R—OH vagy CnH2n+1—OH Etil-alkohol vagy etanol, C2H5—OH Fizikai tulajdonságai Színtelen, a víznél kisebb sűrűségű, jellegzetes szagú folyadék. Vízzel korlátlanul, számos szerves oldószerrel is kitűnően elegyedik (poláris hidroxilcsoport, apoláris szénhidrogéncsoport). Dipólusos, hidrogénkötésre képes→ forráspontja jóval magasabb, mint a hasonló moláris tömegű szénhidrogéné a propáné. Kémiai tulajdonságai Meggyújtva kékes lánggal, nagy hőfejlődés közben elég. Tűzveszélyes anyag! C2H5—OH + 3O2 = 2CO2 + 3H2O Vizes oldata semleges kémhatású. Gyenge savi jellege biztosítja az alkohol redoxi reakcióját nátriummal: C2H5—O—H + Na → C2H5—O- + Na+ + ½ H2 Előfordulása, felhasználása nátrium-etanolát Cukortartalmú (szőlőcukor) levek erjesztésével állítják elő. Az erjedés élesztőgombák hatására játszódik le és 10-15 % alkoholt enzim

tartalmazó lé keletkezik. (Magasabb alkoholtartalomnál az élesztő elpusztul.) C6H12O6 2 C2H5—OH + 2CO2 A 96%-os tiszta szeszt a híg alkoholos oldat desztillálásával készítik. (A bor lepárlásával nyerik a konyakot.) Vízmentes alkoholt – abszolút alkoholt – úgy állítanak elő, hogy a tiszta szesz 4% víztartalmát kémiai úton megkötik. katalizátor

Mesterségesen eténből állítják elő, vízaddícióval. CH2=CH2 + H2O C2H5—OH A szeszesitalok alkotórésze. Nagy mennyiségű etanolt használ oldószerként a lakkipar, illatszeripar és a kozmetikai ipar is. A gyógyászatban fertőtlenítésre használják, mivel 70 %-os vizes oldata elpusztítja a baktériumokat. Metanol (metil-alkohol, faszesz) CH3—OH Tulajdonságaiban hasonlít az etil-alkoholhoz, könnyen összetéveszthetők. Kis mennyiségben is méreg! Aldehidek Formaldehid 235 O H

C H

Színtelen, szúrós szagú gáz. 40%-os vizes oldata a formalin. A fehérjéket kicsapja, sejtméreg. A híg formalinoldat fertőtlenítésre használható. (Lúgos oldata a lizoform.) A formaldehidet főként a műanyaggyártásban alkalmazzák. Hosszabb állás után a formalinos üveg alján fehér szilárd anyag válik ki, ami a formaldehidmolekulák polimerizációjával keletkezik (paraformaldehid).

Karbonsavak 250 Fogalma: olyan szénvegyületek, amelyek molekulája karboxilcsoportot tartalmaz. Általános jelölésük: CnH2n+1—COOH vagy R—COOH (az R alkilcsoportot vagy H-t jelöl).

karbonilcsoport

O C O—H

hidroxilcsoport

A karbonsavak az aldehidek oxidációs termékei. H oxidáció | R—C—OH | redukció H elsőrendű alkohol Név metánsav etánsav propánsav

R—C= O | H aldehid

oxidáció

R—COOH

Közönséges név hangyasav ecetsav propionsav

Rövidítések: K- kísérlet, Á- ábra, T-táblázat

karbonsav Képlet H—COOH CH3—COOH C2H5—COOH

Halmazállapot folyadék folyadék folyadék

Vízoldhatóság korlátlanul oldódik korlátlanul oldódik korlátlanul oldódik

1 V KĂ© 9SzK 0708 17/18 vajsav

C3H7—COOH

sűrű folyadék

kevéssé jól oldódik

palmitinsav

C15H31—COOH

szilárd

oldhatatlan

oktadekánsav sztearinsav C17H35—COOH Hangyasav, ecetsav (253); Tejsav, borkősav, citromsav (258)

szilárd

oldhatatlan

…

butánsav hexadekánsav

Karbonsavészterek 261 Karbonsavakból és alkoholokból vízkilépéssel keletkező vegyületek. Jellemző funkciós csoport az észtercsoport. . vízelvonás O O CH3—C—OH+ HO—C2H5 hidrolízis CH3—C—O—C2H5 + H2O ecetsav

O észtercsoport: —C—O—, —COO—

ecetsav-etil-észter

Elnevezésük a felépítő sav és az alkohol szénhidrogéncsoportjának nevéből történik az észter szóval. . vízelvonás O O R—C—OH+ HO—R’ R —C—O— R’ + H2O hidrolízis karbonsavészter

karbonsav

Alkotórészek Jellemzőik Előfordulás

Gyümölcsészterek Viaszok kis szénatomszámú hosszú szénláncú karbonsavak és alkoholok észterei kellemes illatú, vízzel rosszul vízben oldhatatlan szilárd elegyedő folyadékok anyagok gyümölcsök ízanyagai, egyesek növények felületén védő funkciót gyógyszerek látnak el, ill. méhviasz

Zsírok, olajok glicerin és nagy szénatomszámú karbonsavak észterei vízben oldhatatlan szilárd anyagok, ill. folyadékok állati és növényi tartaléktápanyagok.

A szappanok 254 A szappanok a nagy szénatomszámú karbonsavak nátrium- vagy káliumsói. A karbonsavak nátrium- vagy káliumsói vízben jól oldódnak még akkor is, ha maguk a savak nem oldódnak vízben. A karbonsavak nátrium- vagy káliumsói ugyanis ionvegyületek, így a vízmolekulák hidrátburokkal veszik körül ionjaikat. R—COONa → R—COO- (aq) + Na+ (aq) levegő C17H35COObuborék

COOapoláris (hidrofób) rész

víz

ionos (hidrofil) rész

A szappanbuborék kialakulása

Az apoláris és poláris (vagy ionos) részt egyaránt tartalmazó molekulákat (ionokat) amfipatikus anyagoknak nevezzük. Az amfipatikus vegyületek, így a szappanok is felületaktív anyagok: különböző polaritású fázisok határán hártyát képeznek. A szappanok csökkentik a víz felületi feszültségét, így elősegítik a habképződést. A szénhidrátok 238 A természetben leggyakrabban előforduló szerves vegyületek. A legtöbbjükre a CnH2nOn összegképlet jellemző. Monoszacharidok egyszerű cukrok Képződés napenergia 6CO2 + 6H2O klorofill

Molekulájuk savas hidrolízissel Ízük Vízben Fontosabb képviselőik

Szabad glikozidos –OH Az ezüsstükör- és a Fehling-próbát

C6H12O6 +6H2O

nem bontható kisebb molekulájú szénhidrátokra édes oldódnak szőlőcukor (glükóz) gyümölcscukor (fruktóz)

van mutatja

Rövidítések: K- kísérlet, Á- ábra, T-táblázat

Diszacharidok kettős cukrok

Poliszacharidok nem cukorszerű szénhidrátok

2C6H12O6 → C12H22O11+ H2O

n C6H2O6 → (C6H10O5)n+(n-1)H2O

2

sok (több száz, több ezer) monoszacharid-molekulára bontható édes nem édes oldódnak nem, vagy csak rosszul oldódnak malátacukor (maltóz) redukálók keményítő, glikogén cellobióz cellulóz tejcukor (laktóz) répacukor v. nádcukor (szacharóz) a redukálóknak van nincs a redukálók mutatják

nem mutatják (keményítő + I2-old.→ kék )

1 V KĂ© 9SzK 0708 18/18

Nitrogéntartalmú szerves vegyületek Aminosavak Az aminosavak a karbonsavakból származtathatók úgy, hogy az alkilcsoport egyik hidrogénatomját aminocsoport helyettesíti. Általános képletük (az R húszféle oldalláncot jelenthet, beleértve a hidrogént is): NH2—CH—COOH | R Az aminosavak molekulája savakkal és bázisokkal is reakcióba léphet, ezért az aminosavak amfoter tulajdonságú vegyületek. Az aminosavak egymással is reakcióba lépnek vízkilépés közben. A karboxil- és az aminocsoportból vízkilépéssel keletkezett csoportot amidcsoportnak, a kötést amidkötésnek vagy peptidkötésnek nevezzük. vízkilépés (kondenzáció)

O NH2—CH—C—OH | R1

H—N—CH—COOH | | H R2

hidrolízis

O NH2—CH—C—N—CH—COOH | | | R1 H R2

A fehérjék A fehérjék szerkezete A fehérjék aminosavakból amidkötéssel felépülő óriásmolekulájú vegyületek. Elsődleges szerkezet: a polipeptidlánc aminosav-sorrendje. Másodlagos szerkezet: a polipeptidlánc szabályos szerkezeti egységei, az α-hélix és a β-redő. Harmadlagos szerkezet: az α-hélix és a β-redő, valamint a rendezetlen struktúrák váltakozása. Negyedleges szerkezet: több polipeptidláncból álló molekulák esetén a láncok egymáshoz való térbeli viszonya. Fibrilláris fehérjék: olyan molekulák, amelyek polipeptidlánca végig azonos struktúrájú (pl. α-hélix vagy a β-redő). Globuláris fehérjék: olyan molekulák, amelyek térszerkezetére a másodlagos struktúrák mellett rendezetlen szakaszok is jellemzők. A fehérjék csoportosítása a) Összetételük alapján Egyszerű fehérjék (proteinek): csak aminosavakból állnak. Összetett fehérjék (proteidek): aminosavakból és nem fehérje részből állnak. b) Funkciójuk alapján: szerkezeti anyagok, enzimek, hormonok, a szervezet védelmi rendszerében vesznek részt (immunanyagok), szállítóanyagok stb. c) Élettani jelentőségük alapján Teljesértékű fehérjék: hiánytalanul tartalmazzák az esszenciális aminosavakat. Főleg állati eredetűek. Nem teljes értékű fehérjék: csak részben tartalmazzák az esszenciális aminosavakat. Főleg növényi eredetűek. A fehérjék kimutatása A biuretreakcióval: a peptidkötések mutathatók ki; ezt a fehérjeoldatban, lúgos közegben, réz-szulfát-oldat hatására bekövetkező lila elszíneződés jelzi. A xantoprotein-reakciót azok a fehérjék adják, amelyekben benzolgyűrűt tartalmazó aminosavak találhatók; ezt a tömény salétromsav hatására megjelenő sárga szín mutatja (xantosz gör. = sárga). A fehérjék tulajdonságai A fehérjemolekulát oldószerburok (hidrátburok) veszi körül. Oldataikból könnyen kicsaphatók. A kicsapódás lehet megfordítható, reverzibilis (könnyűfémsók, pl. NaCl) és nem megfordítható, irreverzibilis (melegítés, nehézfémsók, szerves oldószerek). Nukleinsavak Pentóz (5 szénatomos monoszacharid): A pentózhoz kapcsolódó csoportok

A polinukleotidlánc fajlagossága: szerkezete: Funkció

DNS 2-dezoxi-ribóz

1. C-atomjához nitrogéntartalmú purin- és pirimidinbázisok: adenin, guanin, citozin timin uracil 5. C-atomjához foszfátcsoport (észterkötés) a bázissorrend által meghatározott kettős hélix, egysoros lánc, helyenként hidrogénkötésekkomplementer bázissorrend: A=T, G≡C kel rögzített hur(k)ok (a bázisok között hidrogénkötések) örökítőanyag a DNS-en lévő információ közvetítése

****

Rövidítések: K- kísérlet, Á- ábra, T-táblázat

RNS ribóz