az alapiskola 9. osztálya és a nyolcosztályos gimnázium 4. osztálya számára
Publikácia bola hradená z finančných prostriedkov Ministerstva školstva, vedy, výskumu a športu Slovenskej republiky. ISBN 978-80-8091-272-7
Kémia az alapiskola 9. osztálya és a nyolcosztályos gimnázium 4. osztálya számára
Helena Vicenová Mária Ganajová
Szerzők – Autori © RNDr. Helena Vicenová, doc. RNDr. Mária Ganajová, CSc., 2012 Lektorálták – Lektorovalai: Ing. Mária Filová, Mgr. Janula Pisoňová Fordította – Prekladateľ © Mgr. Lacza Tihamér Jóváhagyta a Szlovák Köztársaság Oktatási, Tudományügyi, Kutatásügyi és Sportügyi Minisztériuma 2012 augusztus 22-én 2012-12645/37111:4-919 szám alatt mint kémia tankönyvet az alapiskola 9. és a nyolcosztályos gimnázium 4. osztálya számára. A jóváhagyási záradék 5 évig érvényes. Schválilo Ministerstvo školstva, vedy, výskumu a športu Slovenskej republiky pod. č. 201212645/37111:4-919 zo dňa 22. augusta 2012 ako učebnicu chémie pre 9. ročník základnej školy a 4. ročník gymnázia s osemročným štúdiom. Schvaľovacia doložka má platnosť 5 rokov. Minden jog fenntartva. E könyv semmilyen része nem használható, reprodukálható és nem is terjeszthető bármilyen módon és mechanikus, fényképészeti vagy elektronikus eszközzel, legyen szó nyomtatásról, fotókópiáról vagy rögzített felvételről, esetleg információs rendszerek közvetítésével a kiadó előzetes írásos jóváhagyása nélkül. Všetky práva vyhradené. Žiadna časť tejto knihy nesmie byť použitá, reprodukovaná ani šírená akýmkoľvek spôsobom a prostriedkami, či už mechanickými, fotografickými alebo elektronickými a to vo forme tlačenej, fotokópií či záznamov, alebo prostredníctvom informačného systému a pod. bez predchádzajúceho písomného súhlasu vydavateľa. Első kiadás – Prvé vydanie, 2012
Kiadói munka – Vydavateľské spracovanie EXPOL PEDAGOGIKA, s. r. o., Bratislava Grafikai szerkesztés, címlapterv, fényképek és szedés – Grafická úprava, návrh obálky, vyhotovenie fotografií a sadzba: Ing. Peter Kaminský Kiadta – Vydavateľ © EXPOL PEDAGOGIKA, s. r. o., Bratislava Nyomda – Tlač KASICO, a. s., Bratislava
ISBN 978-80-8091-272-7
3
Kedves diákok, ebben a tanévben egyebek mellett azt is megtanuljátok, hogy még a vegyészek sem nélkülözhetik a matematikát. A Kémiai számítások részben az oldatok összetételét fogjátok kiszámítani. Már tudjátok, hogy milyen részecskékből állnak az anyagok és azt is, hogy ezek a részecskék nagyon kicsik. A megszámolásuk és mérésük igen bonyolult lenne, ezért megismerkedtek egy új mennyiséggel, amely megkönnyíti a nagyon sok részecskével való munkát. A felső tagozaton oktatott kémia befejezéseként egy érdekes résszel – a Szerves kémiával ismerkedhettek meg. Ismét meggyőződhettek majd arról, hogy körülöttünk és bennünk is – minden kémia. Megkönnyíti az életünket és csakis rajtunk múlik, hogyan tudjuk ezt saját javunkra felhasználni.
Kedves tanárok, ennek az évfolyamnak a tananyaga két tematikus egységre oszlik: Kémiai számítások, Az egyszerű szerves anyagok tulajdonságai – Szénhidrogének – Szénhidrogén-származékok – Szerves anyagok az élőlényekben – Szerves anyagok a mindennapokban. Az egyes témakörök feldolgozása az adott iskolai oktatási program alapján változhat. A témákat rendszerint egy duplaoldalon tárgyaljuk. A törzsanyag (az oktatási sztenderddel összhangban) az egyes oldalak közepén található, akárcsak az illusztrációs ábrák és a sémák. Kivételesen a zöld felületeken olyan tananyag van, amely túllép ugyan az állami oktatási programon, de átláthatóbbá és könnyebben érthetővé teszi a törzsanyagot. A törzsanyag számos kísérletet is tartalmaz autentikus illusztrációs felvételekkel. Abban az esetben, ha nem lehet valamennyi kísérletet elvégezni, a fényképek legalább érzékeltetik a kísérletek lefolyását. A motiváló kérdések fölött ez szerepel: Keressük az összefüggéseket. A diákoknak az Ember és a természet oktatási-tematikus egységben tanultak alapján tudniuk kellene válaszolni ezekre. A diákok feltételezett válaszai sárga vonalak között találhatók. Ezek a válaszok egyszerűek és kapcsolódnak majd az újabb ismeretekhez. A Gondolkodunk és felfedezünk címmel jelölt szövegek sikeres megértéséhez a diákoknak többet kell majd gondolkodniuk, esetleg más tantárgyakban szerzett ismeretekre is szükségük lesz. Minden tematikus egységet A tananyag összefoglalása és a Kérdések és feladatok zárja majd. Bizonyos feladatok esetében olyan kísérletek is lesznek majd, amelyek a tananyag begyakorlását segítik vagy javaslatokat és projekteket tartalmaznak. Az igényesebb feladatokat csillag jelöli. A szerzők
4
1 Ismétlés ....................................................................... 7 1.1 Az anyagok összetétele ......................................................................................... 8 1.2 Az anyagok felosztása .......................................................................................... 9 1.2.1 Keverékek ........................................................................................................ 9 1.2.2 Vegytiszta anyagok ........................................................................................ 10 1.3 Kémiai reakciók és kémiai egyenletek ............................................................. 12
2 Kémiai számítások ................................................... 15 2.1 Anyagmennyiség ............................................................................................... 2.2 Moláris tömeg ................................................................................................... 2.3 Anyagmennyiség és moláris tömeg a megoldott feladatokban ...................... 2.4 Az oldatok összetételének jellemzése. Tömegtört ........................................... 2.5 Tömegtört a megoldott feladatokban ............................................................... 2.6 Az oldatok összetételének a jellemzése. Az anyagmennyiség koncentrációja ............................................................. 2.7 Koncentráció a megoldott feladatokban .......................................................... 2.8 A tananyag összefoglalása ................................................................................. 2.9 Kérdések és feladatok ........................................................................................ 2.9.1 Anyagmennyiség és moláris tömeg (2.1., 2.2. rész) ................................... 2.9.2 Az oldatok összetételének a jellemzése. Tömegtört (2.4. rész) .................. 2.9.3 Az oldatok összetételének a jellemzése. Az anyagmennyiség koncentrációja (2.6. rész) ...........................................
16 18 20 22 24 26 29 31 32 32 33 35
5 3 Az egyszerű szerves anyagok tulajdonságai .......... 37 3.1 A szén és a szervetlen szénvegyületek ............................................................. 3.2 A szén és a szerves vegyületek ......................................................................... 3.3 Szerves vegyületek és szerves kémia ................................................................ 3.4 A szénatom különlegessége. Kémiai kötések a szerves vegyületekben ..................................................... 3.5 A tananyag összefoglalása ................................................................................. 3.6 Kérdések és feladatok ........................................................................................ 3.6.1 A szén és a szervetlen szénvegyületek (3.1 rész) A szén és a szerves vegyületek (3.2 rész) .................................................... 3.6.2 Szerves vegyületek és szerves kémia (3.3 rész) A szénatom különlegessége. Kémiai kötések a szerves vegyületekben (3.4 rész) ....................................
38 40 42 44 45 46 46
47
4 Szénhidrogének ........................................................ 49 4.1 Kőszén, kőolaj és földgáz – szénhidrogénforrások ......................................... 4.2 Kőszén, kőolaj, földgáz és környezet ............................................................... 4.3 Mik a szénhidrogének? ..................................................................................... 4.4 Alkánok .............................................................................................................. 4.5 Alkének .............................................................................................................. 4.6 Alkinek .............................................................................................................. 4.7 Arének (aromás szénhidrogének) .................................................................... 4.8 A tananyag összefoglalása ................................................................................. 4.9 Kérdések és feladatok ........................................................................................ 4.9.1 Kőszén, kőolaj és földgáz – szénhidrogénforrások (4.1 rész) Kőszén, kőolaj, földgáz és környezet (4.2 rész) Mik a szénhidrogének? (4.3 rész) ............................................................... 4.9.2 Alkánok (4.4. rész). Alkének (4.5 rész). Alkinek (4.6. rész). Arének (4.7 rész) ..........................................................
50 51 52 54 56 57 58 59 60
60 61
5 Szénhidrogén-származékok ..................................... 63 5.1 Mik a szénhidrogén-származékok? Halogénszármazékok ............................. 5.2 Oxigénszármazékok ........................................................................................... 5.3 A tananyag összefoglalása .................................................................................. 5.4 Kérdések és feladatok......................................................................................... 5.4.1 Mik a szénhidrogén-származékok? Halogénszármazékok (5.1 rész) ................................................................... 5.4.2 Oxigénszármazékok (5.2 rész) .....................................................................
64 66 70 71 71 72
6 Szerves anyagok az élőlényekben ............................ 75 6.1 Mik a természetes anyagok? .............................................................................. 6.2 Szénhidrátok ...................................................................................................... 6.3 Zsírok ................................................................................................................. 6.4 Fehérjék .............................................................................................................. 6.5 Biokatalizátorok ................................................................................................. 6.6 Egészséges táplálkozás ....................................................................................... 6.7 A tananyag összefoglalása .................................................................................. 6.8 Kérdések és feladatok.........................................................................................
76 77 82 84 86 88 89 90
6 6.8.1 Mik a természetes anyagok? (6.1. rész). Szénhidrátok (6.2. rész). Zsírok (6.3. rész) ........................................................................................... 90 6.8.2 Fehérjék (6.4. rész). Biokatalizátorok (6.5. rész). Egészséges táplálkozás (6.6. rész) ................................................................. 91
7 Szerves anyagok a mindennapokban ....................... 93 7.1 Műanyagok és szintetikus szálak....................................................................... 94 7.2 Tisztító- és mosószerek ..................................................................................... 98 7.3 Kozmetikumok ............................................................................................... 100 7.4 Peszticidek ....................................................................................................... 102 7.5 Gyógyszerek ..................................................................................................... 103 7.6 Az emberre veszélyes anyagok ........................................................................ 104 7.6.1 Drogok ......................................................................................................... 104 7.6.2 A környezetet és az embert fenyegető anyagok ......................................... 108 7.7 A tananyag összefoglalása ................................................................................ 109 7.8 Kérdések és feladatok....................................................................................... 110 7.8.1 Műanyagok és szintetikus szálak (7.1. rész) Tisztító- és mosószerek (7.2. rész) Kozmetikumok (7.3. rész) .......................................................................... 110 7.8.2 Peszticidek (7.4. rész). Gyógyszerek (7.5. rész) Az emberre veszélyes anyagok (7.6. rész) .................................................. 111
8 Laboratóriumi gyakorlatok ..................................... 113 8.1 Oldatok készítése I .......................................................................................... 8.2 Oldatok készítése II ........................................................................................ 8.3 Szervetlen és szerves anyagok ........................................................................ 8.4 Szénhidrátok I ................................................................................................. 8.5 Szénhidrátok II ............................................................................................... 8.6 Fehérjék I ........................................................................................................ 8.7 Fehérjék II ........................................................................................................ 8.8 Fehérjék III ...................................................................................................... 8.9 Zsírok .............................................................................................................. 8.10 Vitaminok ...................................................................................................... 8.11 Szappanok .....................................................................................................
114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124
9 Projektjavaslatok ................................................... 126 10 Zárszó helyett ....................................................... 130 11 Kérdések és feladatok megoldása ...................... 132 12 Irodalom ................................................................ 141 13 Névmutató és magyar-szlovák kisszótár ............ 142
Ismételjük át • Milyen részecskékből állnak az anyagok • Hogyan osztjuk fel az anyagokat • Miben különböznek a vegytiszta anyagok a keverékektől • Mik az oldatok • Mik az elemek és a vegyületek • Melyek a fontos vegyületek • Melyek a jelentős kémiai reakciók • Hogyan jegyezzük le a kémiai reakciókat • Mit fejez ki a kémiai reakció
8
Ismétlés 1.1 Az anyagok összetétele atommag
A kémiaórákon tanultakból már tudjátok, hogy az anyagok részecskékből állnak. Az atomok olyan részecskék, amelyek még kisebb részecskékből – protonokból, neutronokból és elektronokból állnak. A protonok számát az atommagban (és egyben az elektronok számát az elektronburokban) a rendszám adja meg.
elektronburok Részecskék atomok
hélium
molekulák
ionok
hidrogén
2 2
He
nátrium-klorid
1
1
H2
11
17
12
18
Na+ kovalens kötés
Cl–
ionkötés
Csak kevés anyag áll önálló atomokból. A legtöbb atom kémiai kötésekkel molekulákká kapcsolódik össze. Bizonyos anyagok nem molekulákból, hanem ionokból állnak, amelyek ionkötéssel kapcsolódnak egymáshoz. Az atom atommagból és elektronburokból álló anyagrészecske. Az atommagban protonok és neutronok, az elektronburokban (elektronfelhőben) elektronok vannak (az egyes héjakon). A molekula két vagy több egymáshoz kapcsolódó atomból álló anyagrészecske. Az ion elektromos töltésű anyagrészecske. Kation (pozitív ion) keletkezik, ha az atom elektront ad le. Azt a folyamatot, amikor az atom egy vagy több elektront ad le, oxidációnak nevezzük. Anion (negatív ion) keletkezik, ha az atom elektront vesz fel. Azt a folyamatot, amikor az atom egy vagy több elektront vesz fel, redukciónak nevezzük. A kémiai kötés két vagy több atom közötti összetartó hatás, amelyet az elektronok közvetítenek. A kovalens kötés olyan kémiai kötés, amelyet megosztott (közös) elektronpár – kötő elektronpár alkot. Az ionkötés olyan kémiai kötés, amelyet egymást vonzó ellentétes töltésű ionok – kationok és anionok alakítanak ki.
9
Ismétlés 1.2 Az anyagok felosztása Anyagok
keverékek
vegytiszta anyagok elemek
vegyületek
oxigén a vízben oxigén
1.2.1 Keverékek A keverék két vagy több alkotórészből álló anyag. Heterogén keverékek
• alkotórészeiket szabad szemmel vagy mikroszkóppal láthatjuk Példák: gránit, vizes homok, olaj a vízben, hab. gránit Homogén keverékek – oldatok (elegyek)
• alkotórészeiket szabad szemmel vagy mikroszkóppal nem látjuk Példák: fémötvözetek, üveg, ásványvíz, ecet, levegő. ecet
A heterogén keverékek alkotórészeit látással (szabad szemmel vagy mikroszkóppal) meg lehet különböztetni. A homogén keverékek (oldatok, elegyek) alkotórészeit nem lehet látással (szabad szemmel vagy mikroszkóppal) megkülönböztetni. Az oldat oldott anyagból és oldószerből álló homogén keverék. Azt az oldatot, amelyben a víz az oldószer – vizes oldatnak nevezzük. A telített oldatnak nevezzük azt az oldatot, amelyben egy adott hőmérsékleten már több anyag nem oldódik fel.
víz
10
Ismétlés 1.2.2 Vegytiszta anyagok
1
H
1
1
2
3
3
11
4
2
13
14
15
16
17
III. A
IV. A
V. A
VI. A
VII. A
4
Na
12
K
20
Rb
38
Cs
56
Fr
88
5
37
6
55
7
87
VIII. A
II. A
Li
19
18
Kémiai elemek
I. A
Be Mg Ca Sr
B
6
Al
14
Ga
32
In
50
Tl
82
5
3
4
5
6
7
III. B
IV. B
V. B
VI. B
VII. B
Sc
22
Y
40
La
72
Ac
104
21
39
Ba
57
Ra
89
Ti
V
23
Zr
41
Nb
Hf
73
Rf
105
Cr
25
Mo
43
W
75
Sg
107
24
42
Ta
74
Db
106
8
9
10
VIII. B
Mn
26
Fe
27
Tc
44
Re
76
Bh
108
Co
28
Ru
45
Rh
46
Ir
78
Mt
110
Os
77
Hs
109
11
12
I. B
II. B
Ni
29
Cu
30
Pd
47
Ag
48
Pt
79
Au
80
Ds
111
Rg
112
13
Zn
31
Cd
49
Hg
81
Cn
C
7
Si
15
8
P
16
Ge
33
Sn
51
Pb
83
Uuq
114
N
O
9
S
17
Se
35
As
34
Sb
52
Bi
84
Te
Po
He
2
F
10
Cl
18
Br
36
I
54
At
86
53
85
Ne Ar Kr
Xe
Rn
Uuh
116
Az elemek periódusos táblázatában az elemek vízszintes sorokba – periódusokba – és függőleges oszlopokba – csoportokba – vannak rendezve. Az oszlopokban (csoportokban) a hasonló tulajdonságú elemek találhatók. A tulajdonságaik alapján az elemeket feloszthatjuk fémekre, félfémekre és nemfémekre. Vegyületek
Oxidok Az oxidok oxigénből és egy további elemből álló bináris vegyületek. Például a kalcium-oxidot és a szilícium-dioxidot az építőiparban használják. A kén-dioxid, a nitrogén oxidjai és a szén-dioxid negatívan hatnak a környezetre. Az oxigénatom oxidációs száma az oxidokban –II. az atom oxidációs szlovák nevezéktani az oxid magyar neve képlet száma végződések I -ný, -ny nátrium-oxid Na2O II -natý kalcium-oxid CaO III -itý alumínium-oxid Al2O3 IV -ičitý szén-dioxid CO2 -ičný nitrogén-pentoxid N2O5 V -ečný foszfor-pentoxid P2O5 VI -ový kén-trioxid SO3 VII -istý mangán-heptoxid Mn2O7 VIII -ičelý ozmium-tetroxid OsO4 *) A fordító megjegyzése: a magyar és a szlovák kémiai elnevezések közötti eltérésekről az előző évfolyamban tanulhattatok
A kémiai elem vegytiszta anyag, amely azonos rendszámú atomokból áll.
Ismétlés
11
Savak Minden savban van hidrogénatom, amelynek az oxidációs száma I. Attól függően, hogy a savakban található-e oxigén vagy sem, a savakat felosztják oxosavakra és hidrogénsavakra (oxigént nem tartalmazó savakra). A hidrogénsavak bináris vegyületek, amelyek hidrogénből és egy nemfémes elemből állnak, pl. a sósav (HCl). Az oxosavak trináris (három elemet tartalmazó) vegyületek, amelyeket a hidrogén, egy savképző elem és az oxigén alkotja, pl. a salétromsav (HNO3), a kénsav (H2SO4). A savak vizes oldatban ionizálnak, miközben oxónium-kationok és sav-anionok keletkeznek H3O+ + Cl– HCl + H2O Az oxónium-kationok okozzák a savak oldatának a savanyúságát. A savoldatok pH-értéke kisebb mint 7. rA savakat az iparban és a háztartásban egyaránt használják. A gyomornedv igen híg sósav-oldatot tartalmaz, amelynek fontos szerepe van a táplálék emésztésében. A savak maróanyagok, ezért velük dolgozva be kell tartani a kémiai biztonság előírásait. Hidroxidok Minden hidroxidban van hidroxid-anion (OH–). A hidroxidok trináris (három elemet tartalmazó) vegyületek, amelyek egy fémes elemből, oxigénből és hidrogénből állnak, pl. a nátrium-hidroxid (NaOH). A hidroxidok vizes oldatukban ionizálnak, miközben hidroxid-anionok és az adott fémek kationjai keletkeznek. NaOH H2O Na+ + OH– A hidroxid-anionok okozzák a hidroxid-oldatok lúgosságát. A hidroxid vizes oldatainak pH-értéke nagyobb, mint 7. A hidroxidokat az építőiparban, a mezőgazdaságban és a háztartásban is alkalmazzák. A hidroxidok (lúgok) maró anyagok, ezért velük dolgozva be kell tartani a biztonsági előírásokat. A sók A sók fém-kationokból és sav-anionokból álló vegyületek (NaCl). A sók vízben oldva ionizálódnak, miközben kationok és anionok keletkeznek, pl. NaCl
H2O
Na+ + Cl–
Fontos sók például a nátrium-klorid, a szulfátok, a nitrátok, a karbonátok és a hidrogén-karbonátok (a savanyú sók). A nátrium-kloridot (NaCl) az élelmiszerek ízesítésére és konzerválására használják. Az ipari sóval (az útszóró sóval) télen az utakat szórják. A vegyiparban a hidrogén, a klór, a nátrium-hidroxid és a sósav előállításánál használják. A vegyület két vagy több atom egyesülésével keletkezett vegytiszta anyag.
NaHCO3
12
Ismétlés 1.3 Kémiai reakciók és kémiai egyenletek
Keressük az összefüggéseket +
...H2 +
O2
...H2O
Nézzétek meg a kísérleteket szemléltető ábrákat. Állapítsátok meg, hogy a feltüntetett kémiai képletekben érvényes-e a tömegmegmaradás törvénye.
Emlékeztek még azokra a részecske-modellekre, amelyek a sztöchiometriai együtthatók meghatározásának módját szemléltették? Alakítsátok át a sémát kémiai egyenletté (egészítsétek ki a sztöchiometriai együtthatókat – számoljátok össze az egyes elemek atomjait az egyenlet bal és jobb oldalán).
A kapott kémiai egyenletben érvényes: az egyes elemek atomjainak a száma a kiindulási anyagokban megegyezik a termékekben lévő elemek atomjainak a számával. 2H2O 2H2 + O2 HCl sav
Közömbösítés
+
NaOH hidroxid
+
H2O víz
+ +
NaCl só
A közömbösítés (semlegesítés) lényege az oxónium-kationok és a hidroxid-anionok reakciója vízmolekulák keletkezése közben: H3O+
+
OH–
2H2O
A közömbösítést a laboratóriumokban az anyagokban, pl. az ásványvizekben, a talajban lévő savak vagy a hidroxidok pontos meghatározására, a szennyvizekben és a talajokban található savak vagy hidroxidok semlegesítésére használják. A közömbösítés eredményeként állíthatók elő iparilag fontos anyagok (sók). Redoxi reakciók
Azokat a kémiai reakciókat, amelyek során bizonyos anyagok oxidálódnak és más anyagok redukálódnak, redoxi reakcióknak nevezik. oxidáció
2Cu0 + O02
2CuIIO–II redukció
A redoxi reakciók közé tartozik az égés, a korrózió, a légzés, a fotoszintézis. Redoxi reakciókkal számos anyagot állítanak elő, pl. vasat és más fémeket, savakat, hidroxidokat. A közömbösítés a sav és a hidroxid reakciója víz és só képződése közben. A redoxi reakciók olyan kémiai reakciók, amelyek során megváltozik az atomok oxidációs száma.
13
Ismétlés
Zn + 2HCl
2Na + 2H2O
2H2O2
ZnCl2 + H2
2NaOH + H2
2H2O + O2
2H2 + O2
CaCO3
C + O2
2H2O
Fe + CuCl2
FeCl2 + Cu
CaO + CO2
2Mg + O2
2MgO
CO2
4Al + 3O2
2Al2O3
Gondolkodunk és felfedezünk Próbáljátok meg szavakkal leírni a fenti felvételeken bemutatott reakciók lefolyását! A kémiai egyenlet kifejezi: – melyek a kémiai reakció során a kiindulási anyagok és a termékek, – milyen a kémiai reakcióban résztvevő részecskék aránya. A kiindulási anyagokat alkotó elemek atomjainak a száma meg kell hogy egyezzen a termékeket alkotó elemek atomjainak a számával.
1
2
3
4
5
6
7
1 I. A
H
g 1,01
1
Li
HIDROGÉN Hydrogenium 2,1 s 6,94
3
H
1
g 1,01
félfém
nemfém
A kémiai elemek rendszáma, vegyjele, magyar, szlovák és tudományos elnevezése
halmazállapot g – gáz (gaseous) l – cseppfolyós (liquidus) s – szilárd (solidus) HIDROGÉN Hydrogenium 2,1
moláris tömeg (g/mol) az elem vegyjele rendszám magyar név tudományos név az atom elektronegativitása (Pauling szerint)
fém
18 VIII. A
He
g 4,00
14 IV. A
15 V. A
16 VI. A
17 VII. A
HÉLIUM Helium
2
13 III. A
I
At
ASZTÁCIUM Astatium 2,2
Cn
117
Cn
118
RADON Radon
86
Rn
g (222)
Xe
g 131,29
Kr
Ar
NEON Neon
10
Ne
g 20,18
Te
Po
POLÓNIUM Polonium 2,0
Cl
F
9
g 19,00
O
8
g 16,00
N
7
g 14,01
C
6
s 12,01
B
5
S
g 39,95
As
FOSZFOR Phosphorus 2,1 s 74,92
33
Sb
Bi
BIZMUT Bismuthum 1,9
Uuh
116
Cn
115
83
OXIGÉN Oxygenium 3,5 s 32,07
18
P
NITROGÉN Nitrogenium 3,0 s 30,97
FLUOR Fluorum 4,0 g 35,45
Ge
SZILÍCIUM Silicium 1,8 s 72,63
32
Sn
GERMÁNIUM Germanium 1,8 s 118,71
Pb
ÓLOM Plumbum 1,8
Uuq
FLEROVIUM UNUNPENTIUM LIVERMORIUM UNUNSZEPTIUM UNUNOKTIUM Ununquadium Copernicium Ununhexium Copernicium Copernicium
114
15
17
Si
SZÉN Carboneum 2,5 s 28,09
16
Tl
TALLIUM Thallium 1,8
Cn 113
14
ARGON Argon
Al
g 83,80
BÓR Borum 2,0 s 26,98
36
13
KLÓR Chlorum 3,0 l 79,90
Ga
31
ALUMÍNIUM Aluminium 1,5 s 69,72
30
Zn 29
GALLIUM Gallium 1,6 s 114,82
Cu 28
CINK Zincum 1,6 s 112,41
Ni 27
48
Co 26
RÉZ Cuprum 1,9 s 107,87
Fe 25
47
Cn
In
NIKKEL Niccolum 1,8 s 106,42
112
HIGANY Hydrargyrum 1,9
Hg
Cd 46
Rg 111
Au
Ag
KOBALT Cobaltum 1,8 s 102,91
Pt
Ds
PALLÁDIUM Palladium 2,2 s 195,08
Pd 45
Ir
77
RÓDIUM Rhodium 2,2 s 192,22
Rh
VAS Ferrum 1,8 s 101,07
Ru 44
43
Tc
MANGÁN Manganum 1,5 s (97)
Mn
10
35
KRIPTON Krypton
8
KÉN Sulphur 2,5 s 78,96
54
12 II. B
34
53
BRÓM Bromum 2,8 s 126,90
XENON Xenon
11 I. B
SZELÉN Selenium 2,4 s 127,60
JÓD Iodum 2,5 s (210)
9 VIII. B
52
85
7 VII. B
ARZÉN Arsenicum 2,0 s 121,76
TELLÚR Tellurium 2,1 s (209)
6 VI. B
51
84
Os
RUTÉNIUM Ruthenium 2,2 s 190,23
Mt
UNUNTRIUM Copernicium
Br
50
ANTIMON Stibium 1,9 s 208,98
Re
Hs
MEITNERIUM DARMSTADTIUM RÖNTGENIUM KOPERNÍCIUM Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium
Se
ÓN Stannum 1,8 s 207,2
s 65,38
49
82
s 63,55
81
INDIUM Indium 1,7 s 204,38
5 V. B
Cr
Mo
KRÓM Chromium 1,6 s 95,94
42
W
Bh
MOLIBDÉN TECHNÉCIUM Molybdaenum Technetium 1,8 1,9 s s 183,84 186,21
74
s 58,70
KADMIUM Cadmium 1,7 l 200,59
4 IV. B
V
Nb
VANÁDIUM Vanadium 1,6 s 92,91
41
Ta
NIÓBIUM Niobium 1,6 s 180,95
73
VOLFRÁM Wolframium 1,7
Sg 106
SZIBORGIUM Seaborgium
s 58,93
80
3 III. B
Sc
Zr
TITÁN Titanium 1,5 s 91,22
40
Hf
CIRKÓNIUM Zirconium 1,4 s 178,49
TANTÁL Tantalum 1,5
72
HAFNIUM Hafnium 1,3
DUBNIUM Dubnium
Db 105
Rf 104
RADZERFORDIUM Rutherfordium
s 55,85
EZÜST Argentum 1,9 s 196,97
s 54,94
79
s 52,00
78
ARANY Aurum 2,4
24
PLATINA Platinum 2,2
s 50,94
76
IRÍDIUM Iridium 2,2
110
23
75
OZMIUM Osmium 2,2
109
Ti
RÉNIUM Rhenium 1,9
108
s 47,87
107
HASSZIUM Hassium
22
BORIUM Bohrium
s 44,96
21
Y
SZKANDIUM Scandium 1,3 s 88,91
39
La
ITTRIUM Yttrium 1,2 s 138,91
57
Ac
LANTÁN Lanthanum 1,1 s (227)
89
AKTÍNIUM Actinium 1,1
Lu
71 LUTÉCIUM Lutetium
Yb
70 ITTERBIUM Ytterbium
Tm
69 TÚLIUM Thulium
Er
68 ERBIUM Erbium
Ho
67 HOLMIUM Holmium
Dy
66 DISZPRÓZIUM Dysprosium
Tb
65 TERBIUM Terbium
Gd
64 GADOLÍNIUM Gadolinium
Eu
63 EURÓPIUM Europium
Sm
62 SZAMÁRIUM Samarium
Pm
61 PROMÉTIUM Promethium
Nd
60 NEODÍMIUM Neodymium
Pr
59 PRAZEODÍMIUM Praseodymium
Lr
103 LAURENCIUM Lawrencium
No
102 NOBÉLIUM Nobelium
Md
101 MENDELÉVIUM Mendelejevium
Fm
100 FERMIUM Fermium
Es
99 EINSTEINIUM Einsteinium
Cf
98 KALIFORNIUM Californium
Bk
97 BERKÉLIUM Berkelium
Cm
96 KĚRIUM Curium
Am
95 AMERÍCIUM Americium
Pu
94 PLUTÓNIUM Plutonium
Np
93 NEPTÚNIUM Neptunium
U
92 URÁN Uranium
Pa
58 CÉRIUM Cerium
91 PROTAKTÍNIUM Protactinium
Th
90 TÓRIUM Thorium
Ce
s 10,81
A kémiai elemek periódusos táblázata 2 II. A
Be
s 9,01
4 BERILLIUM Beryllium 1,5 s 24,31
Mg
12
Na
LÍTIUM Lithium 1,0 s 22,99
Ca
20
MAGNÉZIUM Magnesium 1,2 s 40,08
11
K
NÁTRIUM Natrium 0,9 s 39,10 KALCIUM Calcium 1,0 s 87,62
19
38
Sr
KÁLIUM Kalium 0,8 s 85,47
Rb
37
Ba
STRONCIUM Strontium 1,0 s 137,33
56
Cs
RUBÍDIUM Rubidium 0,8 s 132,91
55
Ra
RÁDIUM Radium 0,9
88
BÁRIUM Baryum 0,9 s (226)
Fr
CÉZIUM Caesium 0,7 s (223)
87 FRANCIUM Francium 0,7
Lantanoidák Aktinoidák
Megtanuljuk • Mit fejez ki az anyagmennyiség • Hol használják az anyagmennyiséget • Hogyan számítják ki az anyagmennyiséget • Hogyan számítják ki a moláris tömeget • Hogyan fejezik ki az oldatok összetételét • Mit fejez ki a tömegtört • Mit fejez ki az anyagmennyiség koncentrációja • Hogyan számítják ki az oldatok összetételét
16
Kémiai számítások 2.1 Anyagmennyiség
Keressük az összefüggéseket Emlékeztek még arra a kísérletre, amelyben a vas és a kén reagált egymással? Gondolkozzatok el arról, hogyan állapítjuk meg az anyagok tömegét, amelyeket be kell mérni. Fe + S
FeS
Az üzletekben ilyen csomagolású árut is látunk.
A kiindulási anyagok összefüggenek ezzel a kémiai egyenlettel: Fe + S
FeS
A kémiaórákról már tudjátok, hogy a sztöchiometriai együtthatók a kémiai egyenletben a kémiai reakcióban résztvevő részecskék arányát fejezik ki. A mi kísérletünkben a vas és a kén atomok aránya 1:1. A reakcióhoz azonban nem használhatunk egyetlen vasatomot és egyetlen kénatomot, mert igen kicsi a tömegük és a nagyságuk. Egy vasatomot és egy kénatomot nem is látni. A kémiai reakciókban sok részecske reagál egymással. Az anyag mennyiségét tehát ajánlatos egy olyan mennyiséggel kifejezni, amely arányos a részecskék számával. Ilyen mennyiség az anyagmennyiség. Jele: n. Az anyagmennyiség egysége a mól, a jele: mol. A vegytiszta anyag 1 mól részecskéje (atomja, molekulája, ionja) nagyon sok részecskét jelent. (Leírva: 602 200 000 000 000 000 000 000 = 6,022 · 1023 részecske.) A kémiai reakció során 1 mól vasatom 1 mól kénatommal reagál. Ez a kifejezés sokkal egyszerűbb, mintha a részecskék számával fejeznénk ki (reagált 602 200 000 000 000 000 000 000 Fe atom és 602 200 000 000 000 000 000 000 S atom). Az anyagmennyiség tehát lehetővé teszi a nagy számok kifejezését olyan számokkal, amelyekkel könnyen számolhatunk. 55,9 g
A nagy kiszerelésű csomagolást előnyösnek tartjuk, ha nagyobb menynyiségben gyakran fogyasztott árut vásárolunk. Darabonként vásárolni az árut nagyon kényelmetlen lehet. Hasonlóképp a vegyészek számára is előnyös lehet a „nagyban csomagolt” anyag. Az anyagoknak ezt a „speciálisan nagybani kiszerelését” a kémiában mólnak nevezik.
32,1 g
kén
vas 1 mol
1 mol
Az anyagmennyiség megadja a részecskék (atomok, molekulák, ionok) számát az anyagban. A jele: n. Az anyagmennyiség egysége a mól. Jele: mol.
Kémiai számítások
17
Miért van a különböző anyagrészecskék azonos anyagmennyiségeinek eltérő tömegük?
alumínium
Hasonlítsuk össze 1 mól alumíniumatom és 1 mól ólomatom tömegét. 1 mól alumíniumatom tömege 26,98 g. 1 mól ólomatom tömege 207,2 g. ólom
Már tudjuk, hogy 1 mól alumíniumatom azonos számú részecskét tartalmaz, mint 1 mól ólomatom. 1 mól ólomatom tömege nagyobb, mint 1 mól alumíniumatomé. Ez azért van, mert 1 ólomatom tömege nagyobb, mint 1 alumíniumatomé. Az anyagok eltérő részecskékből (atomokból, molekulákból, ionokból) állnak, ezért lehetséges, hogy a különböző anyagok részecskéinek azonos anyagmennyisége eltérő tömegű. Az atom tömege függ az atommagban lévő protonok és neutronok, valamint az elektronburokban található elektronok számától.
A vizespohárba 18 ml vizet öntöttünk (ez kb. 18 g víz). A pohárban 6,022 • 1023 vízmolekula van.
6,022 • 1023 vízmolekula = 1 mól vízmolekula.
Mit fejeznek ki a kémiai egyenletek? A kémiai egyenletek nemcsak a reakcióba lépő és a keletkező részecskék arányát fejezik ki, hanem ezeknek az anyagoknak az anyagmennyiségei közötti arányosságot is. Ezek az arányosságok egyenlőek. A hidrogén és az oxigén egyesülésének a példáján mutatjuk ezt be, amikor víz keletkezik:
+
2H2 2 hidrogénmolekula
O2 1 oxigénmolekula
2H2O 2 vízmolekula
Még egy kis csepp víz (kb. 30 mg) is mintegy 1, 00255 · 1021 vízmolekulát tartalmaz.
Az egyenletet kifejezhetjük szavakkal: 2 hidrogénmolekula reagált 1 oxigénmolekulával, miközben 2 vízmolekula keletkezett. Kifejezhetjük a részecskék és az anyagmennyiségek számával:
+
2H2 2 mól hidrogénmolekula
O2 1 mól oxigénmolekula
Az egyenletet kifejezhetjük szavakkal: 2 mól hidrogénmolekula reagált 1 mól oxigénmolekulával, miközben 2 mól vízmolekula keletkezett.
2H2O 2 mól vízmolekula
18
Kémiai számítások 2.2 Moláris tömeg A kémiai laboratóriumban olyan anyagok tömegeivel dolgozunk, amelyek nagyon sok részecskét tartalmaznak. Nem számoljuk a részecskéket, hanem egy új mennyiséget vezetünk be – ez az anyagmennyiség. Hogyan számítjuk át az anyagmennyiséget tömegre? A vegytiszta anyag 1 mól részecskéjének tömegét megadó mennyiséget moláris tömegnek nevezik. Jele M. Úgy számítjuk ki, hogy elosztjuk a vegytiszta anyag tömegét az anyagmennyiségével: M(A) =
m(A) n(A)
A moláris tömeg egysége a gramm per mól. Jele: g/mol.
1 mól oxigénatom (O)
oxigénmolekula (O2)
• tömege 16,00 g
• tömege 32,00 g
Az oxigénatom moláris tömege 16,00 g/mol
Az oxigénmolekula moláris tömege 32,00 g/mol
leírás: M(O) = 16,00 g/mol
leírás: M(O2) = 32,00 g/mol
A moláris tömeg egy mennyiség, amelynek jele M. Az A vegytiszta anyag moláris tömegét az A anyag tömegének és anyagmennyiségének hányadosaként számítjuk ki:
M(A) =
A moláris tömeg egysége a gramm per mól, jele g/mol. A moláris tömeg 1 mól vegytiszta anyag tömegét adja meg.
m(A) n(A)
19
Kémiai számítások Hogyan állapítjuk meg az elemek és a vegyületek moláris tömegét? Az elemek moláris tömege megtalálható az elemek periódusos táblázatában és a kémiai táblázatokban. nemfém
g/mol)
14 IV. A
15 V. A
16 VI. A
17 VII. A
HÉLIUM Helium
s 10,81 10,81
s 12,01
g 14,01
g 16,00
g 19,00
g 20,18
B
8
9 VIII. B
10
11 I. B
12 II. B
s 5,85
s 58,93
s 58,70
s 63,55
s 65,38
Co
6
27
VAS errum
KOBALT Cobaltum
Ni
28
NIKKEL Niccolum
C
5
Cu
Zn
29
30
RÉZ Cuprum
CINK Zincum
13
N
6
BÓR Borum 2,0 s 26,98
fém
Fe
13 III. A
moláris tömeg félfém (g/mol)
egativirint)
,
2He
Al
Si
P
Ga
S
16
FOSZFOR Phosphorus 2,1 s 74,92
Ge
31
OXIGÉN Oxygenium 3,5 s 32,07
15
SZILÍCIUM Silicium 1,8 s 72,63
As
32
GALLIUM Gallium
8
NITROGÉN Nitrogenium 3,0 s 30,97
14
ALUMÍNIUM Aluminium 1,5 s 69,72
O
7
SZÉN Carboneum 2,5 s 28,09
ARZÉN Arsenicum
34
35
SZELÉN Selenium
BRÓM Bromum
A vegyületek moláris tömegét a képletük alapján számítjuk ki az elemek atomjainak moláris tömegeiből. A szén-dioxid képlete CO2. A szén-dioxid molekula egy szénatomból és két oxigénatomból áll.
A CO2 molekulák moláris tömegét megkapjuk, ha összeadjuk a szén moláris tömegét és az oxigén moláris tömegének a kétszeresét.
Cl
KLÓR Chlorum 3,0 l 79,90
A bóratom moláris tömege je 10,81 g/mol. Így írjuk: M(B) = 10,81 g/mol
Számítsuk ki a CO2 molekulák moláris tömegét M(CO2) = M(C) + 2 · M(O) M(CO2) = 12,01 g/mol + 2 · 16,00 g/mol M(CO2) = 44,01 g/mol
17
KÉN Sulphur 2,5 s 78,96
Se
33
GERMÁNIUM Germanium
F
9
FLUOR Fluorum 4,0 g 35,45
Br
Ne
10
NEON Neon g 39,95
Ar
18
ARGON Argon g 83,80
Kr
36
KRIPTON Krypton
Bizonyos táblázatokban a relatív atomtömegek vannak feltüntetve. Ezek mértékegység nélküli, dimenzió nélkül számok. Számértékükben a relatív atomtömegek és g/mol-ban kifejezett moláris tömegek megegyeznek. Az atomok moláris tömegét megállapíthatjuk a relatív atomtömeg értékéből. A relatív atomtömeget kifejező számhoz odaírjuk a g/mol egységet.
s 12,01
C
6
SZÉN Carboneum 2,5
g 16,00
8
O
OXIGÉN Oxygenium 3,5
g 16,00
O
8
OXIGÉN Oxygenium 3,5
A molekulák moláris tömegét megkapjuk, ha összeadjuk a vegyületet alkotó elemek atomjainak moláris tömegét és megszorozzuk a képletben található atomok számával. A moláris tömegek ismerete elkerülhetetlen, ha a kémiai reakció alapján akarjuk kiszámítani a kiindulási anyagok és a termékek mennyiségét. A kémiai elemek atomjainak moláris tömege megtalálható az elemek periódusos táblázatában és a kémiai táblázatokban is. A vegyületek moláris tömegét úgy számítjuk ki, hogy a vegyületet alkotó elemek atomjainak moláris tömegét, amelyet megszoroztunk a képletben feltüntetett számukkal összeadjuk.
A vegyület molekuláinak moláris tömegét a relatív molekulatömegből állapíthatjuk meg. A relatív molekulatömeget megadó számhoz odaírjuk g/mol egységet.
20
Kémiai számítások 2.3
Anyagmennyiség és moláris tömeg megoldott példákban
A kémiai egyenletek nemcsak a reakcióba lépő és keletkező részecskék arányszámát fejezik ki, hanem a reagáló és keletkező anyagok anyagmennyiségeinek arányát is. Ezek az arányok megegyeznek. Az anyag moláris tömege, tömege és anyagmennyisége közötti összefüggést
M(A) =
felhasználják az anyagmennyiség
n(A) =
és az anyag tömegének a kiszámítására
1. feladat: A nitrogén reagál az oxigénnel: N2O5 N2 + O2 a) Alakítsátok át a sémát kémiai egyenletté. b) Fejezzétek ki az egyenletet szavakkal a részecskék számának és az anyagmenynyiségeknek a segítségével. c) Állapítsátok meg, mennyi anyagmennyiségű O2 molekula reagál, ha a reakcióhoz 4 mol N2 molekulát használnak fel.
m(A) n(A) m(A) M(A)
m(A) = n(A) · M(A)
Megoldás: a) 2N2 + 5O2 2N2O5 b) 2 nitrogénmolekula reagál 5 oxigénmolekulával, miközben 2 nitrogén-pentoxid molekula keletkezik. 2 mól nitrogénmolekula reagál 5 mól oxigénmolekulával, miközben 2 mól nitrogén-pentoxid molekula keletkezik. c) 2 mól N2 molekula ....................... 5 mól O2 molekula 4 mól N2 molekula ....................... x mól O2 molekula rendezés után: x = 10 mol
Válasz (c): 4 mól nitrogénmolekula reagál 10 mól oxigénmolekulával. 2. feladat: Írjátok le a következő atomok moláris tömegét: a) kalcium, b) nitrogén, c) réz.
Megoldás: Az elemek periódusos táblázatából megállapítjuk: a) M(Ca) = 40,08 g/mol b) M(N) = 14,01 g/mol c) M(Cu) = 63,55 g/mol
Válasz: A moláris tömegek értékei a következők M(Ca) = 40,08 g/mol, M(N) = 14,01 g/mol, M(Cu) = 63,55 g/mol. Megoldás: a) M(CaO) = M(Ca) + M(O) M(CaO) = 40,08 g/mol + 16,00 g/mol 3. feladat: M(CaO) = 56,08 g/mol Számítsátok ki a következő vegyületek b) M(HNO3) = M(H) + M(N) + 3 · M(O) moláris tömegeit: M(HNO3) = 1,01 g/mol + 14,01 g/mol + 3 · 16,00 g/mol a) CaO, M(HNO3) = 63,02 g/mol b) HNO3, c) M[Cu(OH)2] = M(Cu) + 2 · M(O) + 2 · M(H) c) Cu(OH)2. M[Cu(OH)2] = 63,55 g/mol + 2 · 16,00 g/mol + + 2 · 1,01 g/mol M[Cu(OH)2] = 97,57 g/mol Válasz: A moláris tömegértékek a következők: M(CaO) = 56,08 g/mol, M(HNO3) = 63,02 g/mol, M[Cu(OH)2] = 97,57 g/mol.
Kémiai számítások
Lejegyzés:
Megoldás: 4. feladat: Számítsátok ki, mekkora a tömege 0,5 mól vasatomnak
21
n(Fe) = 0,5 mol M(Fe) = 55,85 g/mol m(Fe) = ? g m(Fe) = n(Fe) · M(Fe) m(Fe) = 0,5 mol · 55,85 g/mol m(Fe) = 27,9 g Számítás hármasszabály segítségével: 1 mol vasatom ................... 55,85 g 0,5 mol vasatom ........................ x g rendezés után: x = 27,9 g
Válasz: 0,5 mól vasatom tömege 27,9 g.
Lejegyzés:
Megoldás: 5. feladat: Számítsátok ki 1,5 mól kétatomos oxigénmolekula tömegét
n(O2) = 1,5 mol M(O2) = 2 · M(O) = 2 · 16,00 g/mol = 32,00 g/mol m(O2) = ? g m(O2) = n(O2) · M(O2) m(O2) = 1,5 mol · 32,00 g/mol m(O2) = 48,0 g Számítás hármasszabály segítségével: 1 mól oxigénmolekula ................... 32,00 g 1,5 mól oxigénmolekula ...................... x g rendezés után: x = 48,0 g
Válasz: 1,5 mól kétatomos oxigénmolekula tömege 48,0 g.
Lejegyzés:
6. feladat: Az ezüstkanál tömege 10,0 g. Számítsátok ki az ezüstatomok anyagmennyiségét a kiskanálban.
m(Ag) = 10,0 g M(Ag) = 107,87 g/mol n(Ag) = ? mol
Megoldás: n(Ag) = n(Ag) =
m(Ag) M(Ag) 10,0 g 107,87 g/mol
n(Ag) = 0,0927 mol Válasz: A 10,0 g tömegű kanálban 0,0927 mól ezüst van.
kísérlet
22
Eszközök és vegyszerek: 1. 4 Petri-csésze 2. 4 főzőpohár 3. mérőhenger 4. mérleg 5. spatula 6. 4 üvegbot 7. rézgálic 8. víz
Kémiai számítások 2.4 Az oldatok összetételének jellemzése. Tömegtört Mit vizsgálunk? A rézgálic oldat készítését Végrehajtás: 1. Egy Petri-csészébe bemérünk 1,0 g, 5,0 g, 10,0 g és 40,0 g rézgálicot. 2. Főzőpoharakba bemérünk 100–100 g (100 cm3) vizet. 3. A rézgálicot fokozatosan beszórjuk a főzőpoharakba és kevergetés közben feloldjuk a vízben (A, B, C, D oldat). 4. Összehasonlítjuk az oldatok külalakját.
A A rézgálic oldékonysága a vízben (20 C-on) 36,6 g 100 g vízre számítva
B
C
D
Megfigyelés: Az oldatok színükben különböznek – a szín intenzitása fokozódik. Az utolsó főzőpohár alján (D oldat) fel nem oldódott szilárd anyag marad vissza. Magyarázat: A szín intenzitása azért nőtt, mert azonos térfogatú vízben fokozatosan egyre több anyagot oldottunk fel. A D oldatban az edény alján fel nem oldódott anyag maradt vissza – az oldat telített. Az oldatot koncentráltabbnak (töményebbnek) tekintjük, ha egy adott térfogatú oldószerben több oldott anyag van, összevetve azzal az oldattal, amelyben kevesebb oldott anyag található (hígabb oldat).
D A rézgálic telített oldata
Az oldatok összetételének ez a jellemzése a laboratóriumban nem kielégítő. Ismernünk kell az oldott anyag tömegét és az oldószer tömegét.
23
Kémiai számítások Számítsuk ki az oldott anyag tömegének és az A oldat össztömegének a hányadosát:: 1g = 0,0099 100 g + 1 g
A %-jel a következő számot jelöli: 1
A kapott értéket (0,0099) az oldott anyag tömegtörtjének nevezzük az oldatban.
100
= 0,01
Ezért érvényes: 100 % = 100 • 0,01 = 1
Beszorozzuk a tömegtörtek értékét 100 %-kal és megkapjuk a tömegtört értékét százalékban kifejezve (0,99 %).
0,0476 = 4,76 %
0,0909 = 9,09 %
A
Hasonló módon számíthatjuk ki a tömegtörteket a többi oldatban is. B
C
Az oldatban oldott anyagot jelöljük A-val, a tömege m(A) és az oldat tömege m(R). Az oldott A anyag tömegtörtjét jelöljük w(A) -val. Az oldott A anyag tömegtörtjét az oldatban az oldott A anyag tömegének és az oldat tömegének a hányadosaként számítjuk ki.
w(A) =
m(A) m(R)
Például az ételecet az ecetsav 8 %-os oldata, ez azt jelenti, hogy az ecetsav tömegtörtje az ecetben 8 % = 0,08. Vagyis 100 g ecetben 8 g ecetsav van (8 g ecetsav + 92 g víz). Fertőtlenítés céljából 3 %-os hidrogén-peroxid oldatot használunk – a hidrogén-peroxid tömegtörtje a hidrogén-peroxid oldatában 3 % = 0,03. Vagyis 100 g hidrogén-peroxid oldatban 3 g hidrogén-peroxid van.
az ecetsav 8 %-os oldata
A tömegtört segítségével nemcsak a homogén keverékek (oldatok) összetételét fejezzük ki, hanem a heterogén keverékekét is (valamennyi halmazállapotban). A kakaós tekercs a fényképen 40 % tölteléket, a túrós tekercs 50 % tölteléket tartalmaz.
A tömegtört egy mennyiség, jele w. Az A oldott anyag tömegtörtjét az oldatban az oldott anyag tömegének és az oldat tömegének a hányadosaként kapjuk meg:
w(A) =
m(A) m(R)
Dimenzió nélküli számként vagy százalékokban adják meg. A tömegtört százalékokban kifejezett értéke számszerűleg megegyezik a 100 g oldatban oldott anyag grammokban kifejezett tömegével.
A tömegtörtet nem csak a keverékek jellemzésére használják. A segítségével megadhatjuk egy adott elem részarányát a vegyületben.
24
Kémiai számítások 2.5 Tömegtört a megoldott példákban
Az élelmiszeripari termékekben a tömegtört értékét gyakran a tömegegységek megtartásával adják meg. Például: 50 mg/kg =
0,05 g 1 000 g
=
= 0,00005 = 0,00005 • 100 % = = 0,005 % Ez azt jelenti, hogy 1 kg élelmiszer egy bizonyos anyag (pl. festékanyag) 50 mg-ját tartalmazza.
Az oldott anyag tömegtörtje, tömege és az oldat tömege közötti összefüggés
w(A) =
m(A) m(R)
m(A) = w(A) · m(R)
az oldott anyag tömegének,
m(A) w(A)
valamint az oldat tömegének a kiszámítására szolgál
m(R) =
A tömegtört értékét százalékban a következő összefüggéssel adhatjuk meg
w(A) · 100 %
A víz tömegét nem mérjük, hanem térfogategységekben fejezzük ki. A víz tömegének térfogatra történő átszámításánál alkalmazhatjuk a víz sűrűségének a fizikából ismert értékét
ρ(víz) = 1 g/cm3 = 1 000 kg/m3
ρ(víz) =
A sűrűség, a tömeg és a térfogat közötti összefüggésből
m(víz) V(víz)
m(víz) = ρ(víz) · V(víz)
kiszámíthatjuk a víz tömegét
V(víz) =
és a víz térfogatát
m(víz) ρ(víz)
Hasonló módon lehet kifejezni az oldatok tömegét és térfogatát.
Lejegyzés:
m(só) = 20 g m(R) = 200 g w(só) = ?
Megoldás: w(só) = 1. feladat: Számítsátok ki a só tömegtörtjét az oldatban, ha 20 g só 200 g oldatban található.
w(só) =
m(só) m(R) 20 g 200 g
w(só) = 0,1 = 0,1 · 100 % = 10 % Számítás hármasszabály segítségével 200 g ......... 100 % 20 g ................ x % rendezés után: x = 10 % = 0,1 Válasz: A só tömegtörtje az oldatban 0,1, vagyis 10 %.
Kémiai számítások
Lejegyzés:
m(só) = 20 g m(víz) = 200 g m(R) = 200 g + 20 g = 220 g w(só) = ?
Megoldás: w(só) =
2 feladat: Számítsátok ki a só tömegtörtjét az oldatban, amelyet 20 g só feloldásával kapunk 200 g vízben.
25
w(só) =
m(só) m(R) 20 g 220 g
w(só) = 0,09 = 0,09 · 100 % = 9 % Számítás a hármasszabály segítségével 220 g .......... 100 % 20 g ................ x % rendezés után: x = 9 % = 0,09 Válasz: A só tömegtörtje az oldatban 0,09 vagyis 9 %.
Lejegyzés:
Megoldás:
3 feladat: Számítsátok ki a cukor tömegét, amelyet be kell mérnünk 5 kg 50 %-os cukoroldat elkészítéséhez. Mekkora térfogatú vizet kell használnunk?
m(R) = 5 kg w(cukor) = 50 % = 0,5 m(cukor) = ? kg V(víz) = ? cm3 m(cukor) = w(cukor) · m(R) m(cukor) = 0,5 · 5 kg m(cukor) = 2,5 kg Kiszámítjuk a víz tömegét m(víz) = m(R) – m(cukor) m(víz) = 5 kg – 2,5 kg m(víz) = 2,5 kg = 2 500 g Kiszámítjuk a víz térfogatát: V(víz) =
V(víz) =
m(víz) ρ(víz) 2 500 g 1 g/cm3
V(víz) = 2 500 cm3 = 2,5 dm3 Válasz: 2,5 kg cukrot kell bemérni és 2,5 dm3 vizet kell lemérni.
26
Kémiai számítások 2.6
Az oldatok összetételének jellemzése. Az anyagmennyiség-koncentráció
Keressük az összefüggéseket A Változások a kémiai reakciók során fejezetben vizsgáltátok a cink reakcióit a különbözőképp hígított kénsavoldatban. Az első kémcsőbe 10 ml kénsavoldatot, a másodikba 9 ml vizet és 1 ml kénsavoldatot öntöttetek. Mit figyeltetek meg a cinkszemcse hozzáadása után az első és a második kémcsőben?
A cink hozzáadása után az első kémcsőben több gázbuborék felszabadulását figyeltük meg, mint a második kémcsőben. A kémiai reakció sebessége annál nagyobb, minél több egy adott térfogatban a reakcióba lépő részecske, mert az adott idő alatt nagyobb számú ütközés történik. Az első kémcsőben, amelyben töményebb kénsavoldat volt, az egységnyi térfogatban több reagáló részecske volt. A hígabb oldatot tartalmazó kémcsőben kevesebb volt belőlük. A 2.3. részben megtanultátok kifejezni a részecskék számát az anyagmennyiség nevű mennyiség segítségével. A kémcsövekben tehát eltérő anyagmennyiségű sav volt. Az oldat össztérfogata azonban mindkét kémcsőben azonos volt.
Gondolkodunk és felfedezünk A legtöbb kémiai kísérletben nem használnak koncentrált oldatokat, hanem a tanár különböző mértékben hígított savoldatokat készít elő. Tehát a sav koncentrált oldatából (az egységnyi térfogatban több oldott anyagot tartalmazó oldatból) hígított oldatot (az egységnyi térfogatban kevesebb oldott anyagot tartalmazó oldatot) készít. A hígított sav elkészítésekor mindig a savat kell a vízbe önteni kis adagokban és állandó keverés közben. Magyarázzátok meg, miért.
Mit vizsgálunk? 250 cm3 0,1 mol/dm3 anyagmennyiség-koncentrációjú rézgálic-oldat készítését.
1. 2. 3. 4. 5. 6.
Végrehajtás: Óraüvegre bemérünk 6,25 g rézgálicot. A rézgálicot feloldjuk mintegy 100 cm3 vízben egy főzőpohárban. Fecskendőpalackkal a főzőpohárba mossuk az óraüvegen esetleg visszamaradt kristályokat is. Az anyag feloldódása után az oldatot tölcséren át egy mérőlombikba öntjük. A főzőpoharat a fecskendőpalack segítségével kevés vízzel néhányszor átöblítjük, majd ezt is a mérőlombikba öntjük. A mérőlombikot a jelig feltöltjük vízzel a fecskendőpalackból. A mérőlombikban lévő oldatot dugóval lezárjuk és a lombik föl-leforgatásával átkeverjük.
Megfigyelés: Az előírás szerint készítettünk 250 cm3 rézgálic-oldatot.
27
kísérlet
Kémiai számítások
Eszközök és vegyszerek: 1. mérőlombik csiszolt dugóval (250 cm3) 2. mérleg 3. spatula 4. tölcsér 5. óraüveg 6. főzőpohár 7. üvegbot 8. fecskendőpalack vízzel 9. rézgálic
28
Kémiai számítások Magyarázat: Számítsuk ki, mennyi anyagmennyiségnek felel meg a rézgálic bemért tömege (6,25 g): n(rézgálic) =
m(rézgálic) M(rézgálic)
n(rézgálic) =
6,25 g 249,7 g/mol
n(rézgálic) = 0,025 mol Az eljárásból kitűnik, hogy ez az anyagmennyiség 250 cm3 (0,25 dm3) oldatban található. Számítsuk ki, mekkora anyagmennyiség lenne 1 dm3 oldatban: 0,25 dm3 tartalmaz .............................. 0,025 mólt 1 dm3 tartalmaz .......................................... x mólt elrendezve: x = 0,1 mól 1 dm3 oldatban 0,1 mól rézgálic van. Készítettünk 250 cm3 rézgálicoldatot, amelynek anyagmennyiség-koncentrációja 0,1 mol/dm3. Azt a mennyiséget, amely kifejezi a térfogategységben található anyagrészecskék anyagmennyiségét, anyagmennyiség-koncentrációnak nevezzük. Rövidebben anyagkoncentrációnak vagy csak koncentrációnak nevezik. Mi a koncentrációt használjuk majd. A koncentrációt c-vel jelöljük. A koncentráció egysége (ezt használják a leggyakrabban) mol/dm3. A számítások során a térfogatot tehát dm3-ben adjuk meg. Az A oldott anyag c(A) koncentrációját az oldott anyag anyagmennyiségének és az oldat térfogatának hányadosaként adjuk meg: c(A) =
Példánkban:
c(rézgálic) =
n(A) V(R) 0,025 mól 0,25 dm3
c(rézgálic) = 0,1 mol/dm3 Minél nagyobb a koncentráció, annál nagyobb anyagmennyiségű oldott anyag található az oldat térfogategységében. Az anyagmennyiség-koncentráció (anyagkoncentráció, koncentráció) egy mennyiség, amelynek jele c. Az A oldott anyag koncentrációját úgy számítjuk ki, hogy az A anyag anyagmennyiségét elosztjuk az oldat térfogatával:
c(A) =
A koncentráció egysége a mól per köbdeciméter, jele mol/dm3. A koncentráció megadja az oldott anyag mennyiségét 1 dm3 oldatban.
n(A) V(R)
Kémiai számítások
29
2.7 Koncentráció a megoldott feladatokban
A koncentráció, az anyagmennyiség és az oldat térfogata közötti összefüggést
az anyagmennyiség
és az oldat kiszámítására használják
n(A) = c(A) · V(R)
V(R) =
Lejegyzés:
1. feladat: 1,0 dm3 oldatban 0,5 mól NaCl található. Számítsátok ki a NaCl koncentrációját az oldatban.
n(A) V(R)
c(A) =
n(A) c(A)
n(NaCl) = 0,5 mol V(R) = 1,0 dm3 c(NaCl) = ? mol/dm3
Megoldás:
n(NaCl) V(R)
c(NaCl) =
c(NaCl) =
0,5 mol 1,0 dm3
c(NaCl) = 0,5 mol/dm3 Válasz: Az NaCl koncentrációja az oldatban 0,5 mol/dm3. Lejegyzés:
V(R) = 100 cm3 = 0,1 dm3 m(AgNO3) = 5,0 g c(AgNO3) = ? mol/dm3
Megoldás:
Kiszámítjuk az AgNO3 anyagmennyiségét. n(AgNO3) =
2. feladat: 100 cm3 oldatban 5,0 g AgNO3 van. Számítsátok ki az AgNO3 koncentrációját az oldatban. M(AgNO3) = 170,0 g/mol
n(AgNO3) =
m(AgNO3) M(AgNO3)
5,0 g 170,0 g/mol
n(AgNO3) = 0,029 mol Kiszámítjuk az AgNO3 koncentrációját az oldatban. c(AgNO3) = c(AgNO3) =
n(AgNO3) V(R) 0,029 mol 0,1 dm3
c(AgNO3) = 0,29 mol/dm3 Válasz: Az AgNO3 koncentrációja az oldatban 0,29 mol/dm3.
30
Kémiai számítások
Lejegyzés: 3. feladat: Számítsátok ki a KOH anyagmennyiségét 500 cm3, 0,2 mol/dm3 koncentrációjú oldatban!
Megoldás:
V(R) = 500 cm3 = 0,5 dm3 c(KOH) = 0,2 mol/dm3 n(KOH) = ? mol n(KOH) = c(KOH) · V(R) n(KOH) = 0,2 mol/dm3 · 0,5 dm3 n(KOH) = 0,1 mol
Válasz: A KOH anyagmennyisége az oldatban 0,1 mól.
4. feladat: Számítsátok ki az NaCl tömegét, amely 1 dm3, 05 mol/dm3 koncentrációjú oldat elkészítéséhez kell. M(NaCl) = 58,4 g/mol
Lejegyzés:
V(R) = 1 dm3 c(NaCl) = 0,5 mol/dm3 m(NaCl) = ? g
Megoldás:
Kiszámítjuk az NaCl anyagmennyiségét. n(NaCl) = c(NaCl) · V(R) n(NaCl) = 0,5 mol/dm3 · 1 dm3 n(NaCl) = 0,5 mol Kiszámítjuk az NaCl tömegét. m(NaCl) = n(NaCl) · M(NaCl) m(NaCl) = 0,5 mol · 58,4 g/mol m(NaCl) = 29,2 g
Válasz: Az oldat elkészítéséhez 29,2 g NaCl szükséges.
Lejegyzés:
5. feladat: Számítsátok ki, mekkora térfogatú oldat készíthető 0,5 mól NaOH-ból, hogy az NaOH koncentrációja ebben az oldatban 0,25 mol/dm3 legyen.
n(NaOH) = 0,5 mol c(NaOH) = 0,25 mol/dm3 V(R) = ? dm3
Megoldás: V(R) =
V(R) =
n(NaOH) c(NaOH) 0,5 mol 0,25 mol/dm3
V(R) = 2 dm3 Válasz: Az NaOH oldat térfogata 2 dm3.
Kémiai számítások 2.8 A tananyag összefoglalása Nagy mennyiségű anyagrészecske kifejezésére bevezették az anyagmennyiséget. Az anyagmennyiség olyan mennyiség, mely megadja az anyagban található részecskék (atomok, molekulák, ionok) számát. A jele: n. Az anyagmennyiség egysége a mól, a jele mol. A moláris tömeg egy mennyiség, amelynek jele M. A vegytiszta A anyag moláris tömegét az A anyag tömegének és anyagmennyiségének a hányadosaként fejezzük ki: M(A) =
m(A) n(A)
A moláris tömeg egysége a gramm per mól, a jele g/mol. A moláris tömeg megadja a vegytiszta anyag 1 móljának a tömegét. A kémiai elemek atomjainak moláris tömege megtalálható az elemek periódusos táblázatában és a kémiai táblázatokban. A vegyületek moláris tömegét megkapjuk, ha összeadjuk a vegyületet alkotó elemek atomjainak moláris tömegét, megszorozva a képletben szereplő atomok számával. Az oldatok összetételét kifejezhetjük: a) tömegtörttel, b) az anyagmennyiség-koncentrációval. A tömegtört egy mennyiség, jele w. Az A oldott anyag tömegtörtjét az oldatban megkapjuk, az A oldott anyag tömegét elosztjuk az oldat tömegével: w(A) =
m(A) m(R)
Mint dimenzió nélküli számot adják meg vagy százalékokban fejezik ki. A tömegtört értéke százalékokban kifejezve megfelel az oldott anyag tömegének grammokban 100 g oldatban. Az anyagmennyiség-koncentráció (anyagkoncentráció, koncentráció) egy mennyiség, a jele c. Az A oldott anyag koncentrációját úgy számítjuk ki, hogy elosztjuk az A anyag anyagmennyiségét az oldat térfogatával: c(A) =
n(A) V(R)
A koncentráció egysége a mól per köbcentiméter, jele mol/dm3.
31
32
Kémiai számítások 2.9 Kérdések és feleletek 2.9.1 Anyagmennyiség és moláris tömeg (2.1. és 2.2. rész) 1. Egészítsétek ki: a) Nagy mennyiségű anyagrészecske kifejezésére bevezették a ............................... mennyiséget. b) az anyagmennyiség egy mennyiség, amely megadja a ...................... (atomok, molekulák, ionok) .......................... az anyagban. Jele: .................. c) Az anyagmennyiség egysége ..........., jele: ............................ 2. a) A moláris tömeg egy mennyiség, jele: ...................... b) Az A vegytiszta anyag moláris tömege a ............................................... és a ............................... hányadosa c) A moláris tömeg egysége a .............................., jele: .............................. d) A moláris tömeg megadja .................... mól vegytiszta anyag részecskéinek a tömegét. 3. a) A kémiai elemek atomjainak moláris tömege megtalálható az elemek periódusos táblázatában és a kémiai ................................... b) A vegyületek moláris tömegét úgy számítjuk ki ................................................... ..................................................... AlCl3. 4. Az alumínium a klórral alumínium-kloriddá egyesül: Al + Cl2 a) Alakítsátok át a sémát kémiai egyenletté. b) Szavakkal fejezzétek ki a részecskék számának és az anyagmennyiségeknek a segítségével. c) Állapítsátok meg, mekkora anyagmennyiségű klór lép reakcióba, ha a reakcióhoz 1 mól alumíniumatomot használtunk fel. 5. Írjátok fel az elemek atomjainak a moláris tömegét az elemek periódusos táblázata alapján: a) M(Na), c) M(P), b) M(Si), d) M(Zn). 6. Számítsátok ki a következő anyagok moláris tömegét: c) M(H2SO4), a) M(O3), d) M[Fe(OH)3]. b) M(N2O5), 7. Egészítsétek ki és állításotokat indokoljátok: 1 mól oxigénmolekula tömege ......... -szer nagyobb mint 1 mól oxigénatomé. 8. Magyarázzátok meg, mi a különbség a „mól” és a „mol” között. 9. Számítsátok ki mekkora a tömege: a) 1 mól nitrogénmolekulának, b) 0,5 mól hidrogénmolekulának, c) 5 mól szén-dioxid molekulának, d) 0,5 mól szén-monoxid molekulának.
Kémiai számítások 10. Számítsátok ki 5,2 mól kén-dioxid molekula tömegét. 11. Számítsátok ki, hogy az atomok mekkora anyagmennyiségének felel meg: a) 125 g Hg, b) 279 g Fe. 12. Számítsátok ki, hogy a molekulák mekkora anyagmennyiségének felel meg: a) 45,05 g H2O, b) 63,45 g I2. 13.
Számítsátok ki, mennyi a) oxigénatom, b) oxigénmolekula található 1 mól oxigénmolekulában.
14.
Számítsátok ki, mennyi a) oxigénatom, b) szénatom, c) szén-dioxid molekula található 1 mól szén-dioxid molekulában.
15.
Számítsátok ki, hány aranyatom van 1,05 g aranyban.
16.
3 mól fém tömege 621,6 g. Számítsátok ki, melyik ez a fém és írjátok le a nevét.
2.9.2 Az oldatok összetételének a jellemzése 1. Egészítsétek ki: a) Az oldott anyag mennyiségének a kifejezésére az oldatban (az oldat összetételére) a ............................................. mennyiséget használják. b) A tömegtört egy mennyiség, amelynek jele: ....................... c) Az A oldott anyag tömegtörtjét az oldatban úgy számítjuk ki, mint a ............................... és a .................................. hányadosát. Mint dimenzió nélküli számot vagy .................................... adják meg. d) A tömegtört százalékokban megadott értéke számszerűleg megegyezik az oldott anyag tömegével (grammokban) ................. g oldatban. 2. Rajzoljátok be a füzetbe ezeket a kördiagramokat és tüntessétek fel bennük menynyi cukrot és vizet tartalmaznak az alábbi minta szerint:
a) w(cukor) = 12,5 %
b) w(cukor) = 0,5
c) w(cukor) = 25 %
33
34
Kémiai számítások 3. A 200 g teát tartalmazó csészében 1 kiskanál (5) g cukor van feloldva. Számítsátok ki a cukor tömegtörtjét a teában. 4. Számítások ki a NaCl tömegtörtjét abban az oldatban, amely 10 g NaCl-ot tartalmaz 90 cm3 vízben. 5. Táblázatba írjátok be a hiányzó adatokat. Az oldott anyag tömegtörtje
Az oldott anyag tömege 15 g
Az oldószer tömege 100 g
0,05
20 %
25 g 12 g 10 g
Az oldat tömege
50 g 500 g 88 g
6. Számítsátok ki az 5,5 %-os NaCl-oldat tömegét, amelyet 10 g NaCl-ból készítünk. 7. Az uborka befőzése során a konyhasó 4,5 %-os oldatát használják. Hogyan készítünk ebből az oldatból 2 kg-ot? 8. A méhészek táplálék-kiegészítőként cukoroldatot adnak a méheknek. Ennek készítése során pl. 2 kg cukrot és 3 kg vizet kevernek össze. Számítsátok ki a cukor tömegtörtjét ebben az oldatban. 9. A befőzéshez 1,5 kg 40 %-os cukoroldatra van szükség. Mekkora tömegű cukorra és mekkora térfogatú vízre van szükségünk ennek elkészítésére? 10. A befőzéshez 1 300 g, 0,05 tömegtörtű sóoldatra van szükségünk. Mekkora tömegű sóra és mekkora térfogatú vízre lesz szükségünk ennek elkészítéséhez? 11.
A méhész a méhek téli etetéséről töpreng. Már beszerzett 100 kg cukrot. Egy méhcsaládnak naponta 0,5 kg 20 %-os cukoroldatra van szüksége. Hány napra lesz elegendő ez a cukormennyiség 20 méhcsalád etetésére?
12.
Számítsátok ki a NaNO3 tömegét, amelyet be kell mérnünk 500 cm3, 0,12 tömegtörtű oldat elkészítésére. Az oldat sűrűsége 1,08 g/cm3.
Gondolkodunk és felfedezünk Két Petri-csészébe lemértünk 5 g kalcium-hidroxidot, illetve 5 g glukózt. A halmazállapotuk (szilárd), a színük (fehér), a külalakjuk (por) és a szaguk (semmilyen) alapján nem lehet ezeket az anyagokat megkülönböztetni. Az egyetlen tulajdonságuk, amelyben különböznek az oldékonyságuk a vízben. Az anyagokat a Petri-csészékből 100 – 100 cm3 vizet tartalmazó főzőpoharakba szórtuk és elkevertük.
35
Kémiai számítások
A
1. Állapítsátok meg, melyik főzőpohárban van a glukóz és melyikben a kalcium-hidroxid. Állításotokat indokoljátok (használjátok az említett anyagok oldékonyságával kapcsolatos adatokat). Hogyan változik ezeknek az anyagoknak az oldékonysága a hőmérséklet emelkedésével? 2. Válasszátok ki a helyes állítást az A és a B keverékről és indokoljátok meg: a) az A keverék homogén keverék (R, oldat), b) a B keverék homogén keverék (R, oldat), c) az A keverék heterogén keverék, d) a B keverék heterogén keverék. 3. Számítsátok ki annak az anyagnak a tömegtörtjét, amely a feltüntetett mennyiségű vízben feloldódott. Javasoljatok egy módszert, amellyel szilárd anyagot nyerhetünk az oldatból. 4. A heterogén keverék alkotórészeinek az elválasztására egy olyan módszert lehet használni, amelyet az oldal szélén látható ábra szemléltet. Írjátok le a nevét és az alkalmazott módszert jellemezzétek (esetleg végezzétek is el).
2.9.3 Az oldatok jellemzése. Az anyagmennyiség-koncentráció (2.6. rész) 1. a) Az anyagmennyiség-koncentráció (anyagkoncentráció, koncentráció) egy mennyiség, amelynek jele: ............................. b) Az oldott A anyag koncentrációját úgy számítjuk ki, mint a ............................ és a ............................................... hányadosát. c) A koncentráció egysége ......................................... a jele: ................................ d) A koncentráció az oldott anyag anyagmennyiségét adj a meg .......... oldatban. 2. Számítsátok ki az AgNO3 koncentrációját az oldatban, ha 0,50 dm3 oldatban 12 g AgNO3 van. 3. Számítsátok ki a K2CO3 tömegét, amelyre szükség van, hogy előállítsuk 0,5 dm3, 0,20 mol/dm3 koncentrációjú vizes oldatát. 4. Számítsátok ki a NaOH tömegét, amelyre szükség van, hogy előállítsuk 500 cm3, 0,20 mol/dm3 koncentrációjú vizes oldatát. 5. A 100 ml oldatban 1,12 g KOH van. Milyen a KOH koncentrációja az oldatban?
B
Az égő paraffin
Megtanuljuk • Miért fontos a szén • Mik a szervetlen vegyületek • Mik a szerves vegyületek • Milyen elemekből állnak a szerves vegyületek • Hogyan bizonyítsuk be a szén és a hidrogén jelenlétét a szerves vegyületekben • Mivel foglalkozik a szerves kémia • Miért foglal fontos helyet a szén az elemek között • Milyen típusú vegyületeket alkot a szén
38 A gyémántok tömegét karátokban adják meg. 1905-ben egy dél-afrikai bányában (ma: Dél-Afrikai Köztársaság) találták a legnagyobb gyémántot (nyers állapotban a tömege 3106 karát és mérete 10 x 6 x 5 cm volt). Nagyságát egy grépfrúthoz lehetett hasonlítani. A gyémánt a bányaalapító tiszteletére a Cullinan nevet kapta.
Az egyszerű szerves anyagok tulajdonságai 3.1 A szén és a szervetlen szénvegyületek
Keressük az összefüggéseket Nézzétek meg ezeket a modelleket, amelyek egyetlen kémiai elemet – a szént szemléltetik. Döntsétek el, melyik közülük a grafit, a fullerén és a gyémánt.
a)
A gyémántcsiszoló kétfelé vágta: Cullinan I és Cullinan II. A gyémánt kiváló hővezető. Az iparilag előállított széntermék a koksz, a faszén, az aktív (állati) szén és a korom. A kokszot fűtőanyagként, valamint a vasgyártásban is használják a nagyolvasztóban. Az aktív szénnek nagy a felülete – nagy az adszorpciós képessége. Az adszorpció más anyagok (gázok, folyadékok, olykor még szilárd anyagok) molekuláinak a megkötése a szilárd anyag felületén. Az aktív szenet már régóta használják. Kis adag aktív szenet adott betegeinek már Hippokratész, az orvoslás atyja is 2 500 évvel ezelőtt. Napjainkban is alkalmazzák emésztési nehézségek kezelésénél. Az aktív szenet az iparban az anyagok (pl. cukor, olaj, szappan) tisztítására, a bennük található szennyeződések vagy nem kívánatos anyagok eltávolítására, a szűrőkben a klór és más vegyszerek megkötésére használják az akvárium vizének szűrésénél vagy a gázálarcokban.
b)
c)
Az ábrán a) a gyémánt, b) a grafit és c) a fullerén van. A szén a legfontosabb kémiai elemek közé tartozik. Előfordul pl. mint gyémánt, grafit és fullerének. A szénnek ez a három formája eltérő tulajdonságokkal rendelkezik. A szén azonban a leggyakrabban a kőszénben fordul elő. A gyémánt legkeményebb természetes ásvány. Drága. Műszaki célból mesterségesen is előállítják. Vágásra és fúrásra használják (a fúrófejekbe és a vágószerszámokba). Az ékszeriparban is nagyban alkalmazzák. A csiszolt gyémántot briliánsnak nevezik. A grafit a puha ásványok közé tartozik. Vezeti az elektromos áramot. Ceruzák előállítására is használják, mivel könnyen hasad és megtapad a felületen. Hőálló anyagokat, de az atomreaktorokba neutronbefogó rudakat is készítenek belőle. A fullerének gömb alakú molekulákat alkotnak, amelyek a futball-labdára emlékeztetnek. A legismertebb fullerén a C60, amely ránézésre a koromra emlékeztet. A fullerének rendkívül ellenállók a fizikai hatásokkal szemben. Nanocsövek készülnek belőlük, amelyek pl. elektrotechnikai alkatrészek (tranzisztorok) és nagyon könnyű és szilárd anyagok (szövetek, repülőgépelemek) gyártására szolgálnak.
A háztartásban mint állati szenet használják emésztési nehézségek esetén.
A szén jelentős kémiai elem. Különböző formákban (módosulatokban) fordul elő, pl. mint grafit, gyémánt, fullerén. A leggyakrabban a kőszénben található.
39
Az egyszerű szerves anyagok tulajdonságai
Keressük az összefüggéseket A szénnek két oxidja van: a szén-monoxid és a szén-dioxid. A felvételeken az egyiknek a képződése látható. Tudjátok, hogy melyik az?
a szóda és a sósav reakciója
a mészkő és a kénsav reakciója
légzés
égés
Valamennyi bemutatott reakcióban szén-dioxid keletkezik. A szén-dioxid a levegő alkotórésze. Már tudjátok, hogyan jut az élőlények légzése során a légkörbe és a széntartalmú anyagok égésekor is keletkezik. A metánnal és a vízgőzzel együtt a szén-dioxid is nagy mértékben hozzájárul az üvegházhatáshoz. Nem ég, a tűzoltó készülékekben használják. Bizonyos pezsgő (szénsavas) italokban is megtalálható. A szén további jelentős vegyületei, amelyeket a kémiaórákról már ismerhettek, a szénsav sói – a karbonátok és a hidrogén-karbonátok.
A kalcium-karbonátot tartalmazó kőzetekben a víz és szén-dioxid együttes hatására kalcium-hidrogén-karbonát keletkezik. A kőzetek felületén vájatok vagy barázdák keletkeznek, a felszín alatti rétegekben barlangok alakulhatnak ki. A víz és a szén-dioxid elpárolgása után a kalcium-hidrogén-karbonát oldatából ismét kiválik a kalcium-karbonát, amely cseppköveket és cseppkőteraszokat alkot. Hogyan nevezik a kalcium-karbonátot tartalmazó kőzetet? A kalcium-karbonát a természetben leggyakrabban mészkő formájában található. Ezek a szénvegyületek a szervetlen vegyületek közé tartoznak. A szén jelentős szervetlen vegyületei a szén-dioxid, a karbonátok és a hidrogén-karbonátok.
CaCO3 + CO2 + H2O
Ca(HCO3)2
40
Az egyszerű szerves anyagok tulajdonságai 3.2 A szén és a szerves vegyületek
Keressük az összefüggéseket Emlékeztek még, hogy mit szemléltetnek ezek a fényképek?
A felvételeken a cukor és a tömény (koncentrált) kénsav reakciója látható. A cukor szénből, hidrogénből és oxigénből áll. A kénsav elvonta a cukorból a vizet és fekete szén maradt vissza – a cukor elszenesedett. A cukor szerves vegyület. A szerves vegyületekben a szén és a hidrogén atomjai vannak lekötve. Lekötött oxigént, nitrogént, foszfort, ként, halogéneket (fluort, klórt, brómot, jódot) is tartalmazhatnak. A paraffin is – egy anyag, amelyet már ismertek – szerves vegyület. A paraffin a kőolaj-feldolgozás egyik mellékterméke (4.1. rész). Nagyon gyúlékony, főleg, ha cseppfolyós halmazállapotban van. A gyúlékonyság a szerves anyagok jellegzetes tulajdonsága. Már megfigyeltétek a paraffin olvadását és megszilárdulását (fizikai folyamatok), de a paraffingyertya égését is (kémiai folyamat). Tudjátok, mi célt szolgál a gyertyában a kanóc? Mi ég a gyertyán – a kanóc vagy a paraffin? Egy kísérlettel megállapítjuk.
A szerves vegyületek olyan vegyületek, amelyekben lekötött szén- és hidrogénatomok vannak. Tartalmazhatnak oxigén-, nitrogén-, foszfor-, kén-, halogén(fluor-, klór-, bróm-, jód-) atomokat is.
Mit vizsgálunk? A paraffin égését. Végrehajtás: 1. Előkészítünk két egyforma gyertyát. Az egyik gyertyából kivesszük a kanócot. 2. A gyertyát meggyújtjuk. A kihúzott kanócot tégelyfogóval megragadjuk és megyújtjuk. Összehasonlítjuk az égő kanóc és az égő gyertya hosszát. 3. Az égő gyertyáról meggyújtunk egy hurkapálcát. Ezután a gyertyát elfújjuk és megpróbáljuk minél nagyobb távolságból meggyújtani a hurkapálcával. A kísérletet néhányszor megismételjük. 4. A lereszelt paraffint porcelántálkába szórjuk és addig hevítjük, amíg fel nem olvad és elkezd párologni. Ezután a melegítést abbahagyjuk és megpróbáljuk a paraffint meggyújtani az égő hurkapálcával.
Megfigyelés: A gyertyából kihúzott kanóc gyorsabban ég, mint a gyertya. A gyertyát akkor sikerült meggyújtanunk, amikor az égő hurkapálcát a lehető leggyorsabban a kanóc fölötti térbe helyeztük. Az égő hurkapálcával a megolvadt paraffin meggyulladt és hevesen égett. A tálkában fekete bevonat maradt vissza. Magyarázat: A gyertyából kihúzott kanóc gyorsabban ég mint a gyertya. A gyertyában a paraffin ég. Hevítve a szilárd paraffin megolvadt. A megolvadt paraffin felfelé haladt a kanócon és elpárolgott. A gőzt ugyan nem látjuk a kanóc felett, de épp az ég. Ha a gyertyát elfújjuk, a párolgás még egy ideig tart és a paraffint újra meggyújthatjuk a lánggal a kanóc érintése nélkül. A paraffin a kanóc nélkül is ég, a paraffin gőze ég. Égéskor korom keletkezik. Az égés során a paraffin elbomlik. A paraffinban található szén egy része egyesül a levegő oxigénjével és szén-dioxid keletkezik. A maradék szénből az égés során korom keletkezik.
41
kísérlet
Az egyszerű szerves anyagok tulajdonságai
Eszközök és vegyszerek: 1. 3 porcelán tálka 2. tégelyfogó 3. Bunsen-állvány 4. szűrőkarika 5. spirituszégő 6. gyufa 7. kés 8. 2 hurkapálca 9. 2 paraffingyertya Megjegyzés: A megolvadt paraffin égését a tanár mutatja be a vegyifülkében.
42
Az egyszerű szerves anyagok tulajdonságai 3.3 Szerves vegyületek és szerves kémia Már a 18. században ismert volt, hogy vannak anyagok, amelyek élőlényekben (növényekben és állatokban) keletkeznek és tulajdonságaikban különböznek az élettelen természet (pl. az ásványok és a kőzetek) anyagaitól.
Jöns J. Berzelius (1779 – 1848) 1807-ben a „szerves eredetű” anyagokat (azokat, amelyek az élőlényekben keletkeznek) szerves anyagoknak, a többit pedig szervetlen anyagoknak nevezte el. A 19. század kezdetén feltételezték, hogy a szerves anyagok csak az élőlényekben keletkezhetnek (az ún. életerő – „vis vitalis” közreműködésével) és laboratóriumban nem állíthatók elő.
F. Wöhler szerves anyagot (karbamidot) állított elő egy szervetlen anyag (ammónium-cianát) hevítésével.
August Kekulé (1829 – 1896) 1865ben megjelent kémiatankönyvében megjegyezte, hogy a szerves kémia a szénvegyületek kémiája.
Amikor Friedrich Wöhler (1800 – 1882) német vegyész 1828-ban laboratóriumban előállította a karbamidot, amelyet szerves anyagnak tartottak (az emlősök anyagcsere-folyamatának a terméke volt), az anyagoknak ez a felosztása érvényét vesztette. A karbamid volt az első szervetlen anyagból előállított szerves vegyület. Bebizonyosodott, hogy a szerves anyagokra ugyanazok a kémiai törvények vonatkoznak, mint a szervetlen anyagokra. Az anyagok történelmi felosztása szervetlen és szerves anyagokra azonban fennmaradt, mert a szerves vegyületek száma óriási. a szerves anyag hevítése
a szerves anyag égése
Megkülönböztethetők a szervetlen és a szerves anyagok egymástól? A szerves anyagok, a szervetlen anyagoktól eltérően gyakran gyúlékonyak. Mivel oxigént és hidrogént tartalmaznak, az égésük során szén-dioxid és víz, esetleg más anyag keletkezik. Ha sok szént tartalmaznak (a hidrogénnel összevetve), vagy ha az égéskor nincs jelen elegendő levegő (oxigén), akkor korom is keletkezik (C). A hevítés során a szilárd szerves anyagok többnyire megfeketednek és elszenesednek. A szerves vegyületek fontos részei mindennapjainknak. A szerves vegyületek keverékei képezik a táplálék (gyümölcs, zöldség, hús, tej) alapját, felhasználják pl. gyógyszerekként, festékekként, robbanószerekként, műanyagokként, ruhák anyagaként, üzemanyagokként, mosószerekként. Szerves vegyületekből áll minden élőlény. A szén jelentős biogén elem. A kémiának azt az ágát, amely a szerves vegyületeket vizsgálja, szerves kémiának nevezik.
A szén jelentős biogén elem. Minden szerves anyag tartalmaz szént. A szerves kémia a szénvegyületek kémiája.
Mit vizsgálunk? A szén és a hidrogén kimutatása a szerves vegyületben Végrehajtás: 1. A dörzscsészében fél kiskanálnyi cukrot és 2 kiskanál réz(II)-oxidot szétmorzsolunk. 2. A keveréket kémcsőbe szórjuk és az ábrán látható módon egy készüléket állítunk össze. A kémcsövet bedugaszoljuk, a dugón egy meghajlított üvegcső vezessen át. 3. A csövet bevezetjük egy másik kémcsőbe, amelybe kalcium-hidroxid oldatot öntöttünk. 4. A keveréket tartalmazó kémcsövet óvatosan hevítjük a spirituszégő lángjával. Ha a buborékok túl gyorsan keletkeznének, a hevítést abbahagyjuk, majd kis idő múlva folytatjuk.
43
kísérlet
Az egyszerű szerves anyagok tulajdonságai
Eszközök és vegyszerek: 1. 2 kémcső 2. spatula 3. Bunsen-állvány szorítódióval 4. átfúrt dugó 5. meghajlított üvegcső 6. dörzscsésze törővel 7. spirituszégő
Megfigyelés: A keveréket tartalmazó kémcső hidegebb részein cseppek képződtek. A kalcium-hidroxid oldatot tartalmazó kémcsőben megfigyeltük, hogyan távoznak a gázbuborékok. Fátyolszerű fehér csapadék keletkezett.
8. gyufa 9. (kristály)cukor 10. réz(II)-oxid 11. kalcium-hidroxid oldat
Magyarázat: A reakció során felszabadult gáz a szén-dioxid volt. A fehér fátyolszerű csapadék keletkezése bizonyítja a szén-dioxid jelenlétét:
A víz kimutatását vízmentes réz(II)-szulfát segítségével végezhetjük el, amely fehér por. A cukor és a réz (II)-oxid keverékét tartalmazó kémcső nyílásához helyezhetjük. A kémcső falairól lefolydogáló víz kékre festi a réz (II)-szulfátot – rézgálic keletkezik. CuSO4 + 5H2O CuSO4 • 5H2O
CO2 + Ca(OH)2
CaCO3 + H2O
A reakció terméke – a kalcium-karbonát – fehér fátyolszerű csapadékot képez. A kalcium-karbonát (CaCO3) fehér zavarosodása, ill. csapadéka egyúttal a szén jelenlétét is igazolja a cukorban. A cseppek, amelyek a reakció során kicsapódtak a kémcső hidegebb részein – vízcseppek voltak. A víz a hidrogén jelenlétét bizonyítja a cukorban. A kísérlet során a cukor szénre és vízre bomlott. A szén egy része szén-dioxiddá oxidálódott. A hidrogén és az oxigén víz formájában szabadult fel. A szerves vegyületben kimutattuk a szént és a hidrogént.
44
Az egyszerű szerves anyagok tulajdonságai 3.4
A szénatom különlegessége. Kémiai kötések a szerves vegyületekben
Keressük az összefüggéseket 6 6
Állapítsátok meg a szén rendszámát és a helyét az elemek periódusos táblázatában. Meg tudjátok állapítani az elektronok számát a szénatom külső elektronhéján? A szén rendszáma 6, a 2. periódusban és a 14. (IV. A) csoportban található. Az atom külső elektronhéján (vegyértékhéján) 4 elektron van.
A szén tudományos neve a carboneum és a carbo = kőszén latin szóból ered. A magyar elnevezés az előfordulási helyre utal.
A szénatom a külső héjon található 4 elektronját 4 kötő elektronpár (négy kovalens kötés) létrehozására használhatja fel. A szén a szerves vegyületekben mindig négy vegyértékű.
Azokat a vegyületeket, amelyekben csak szén- és hidrogénatomok kapcsolódnak egymáshoz, szénhidrogéneknek nevezik. A szénhidrogének képleteit majd a következő fejezetben tanuljátok meg leírni.
H H H H C C C H H H H Azok a szerves vegyületek, amelyek a szénen és a hidrogénen kívül további elemeket, pl. oxigént, nitrogént, ként, klórt tartalmaznak, szénhidrogén-származékoknak nevezik. A szénhidrogén-származékokban az oxigén és a kén leggyakrabban kettőskötésű, a nitrogén hármaskötésű, a halogének egyes kötésűek. Napjainkban több mint 25 millió vegyületet ismerünk, ennek mintegy 85 %-át a szerves vegyületek – szénvegyületek alkotják.
A szerves vegyületekben lekötött egyéb elemeknek eltérő vegyértékük van, pl. a hidrogén egy vegyértékű (így írjuk: H). A kémiai kötéseket a képletekben vonallal (–) jelöljük. A szénatomok láncokká kapcsolódhatnak össze: Láncok nyílt
zárt
lineáris
elágazó
C C C C C
C C C C C C
C C C C C
A szénatomok a vegyületekben a következő kémiai kötésekkel kapcsolódhatnak: Kötés egyes
kettes
hármas
C C
C C
C C
1 közös elektronpár
2 közös elektronpár
3 közös elektronpár
A szerves vegyületek abban különböznek a szervetlen vegyületektől, hogy nagy számú egymáshoz kapcsolódó szénatomokból állhatnak. Egyetlen más elem sem alkot olyan sok vegyületet, mint a szén. Ezért mondják, hogy a szén kivételes helyet foglal el a kémiai elemek között. A szén a szerves vegyületekben mindig négy vegyértékű. A szénatomok láncokat alkothatnak: nyílt, zárt, lineáris és elágazó láncokat. A szénatomok között egyes, kettes és hármas kovalens kötések vannak.
Az egyszerű szerves anyagok tulajdonságai 3.5 A tananyag összefoglalása
A szén jelentős kémiai elem. Különböző formában (módosulatokban) fordul elő, pl. mint grafit, gyémánt, fullerén. A leggyakrabban a kőszénben található. A szén fontos szervetlen vegyületei a szén-dioxid, a karbonátok és a hidrogén-karbonátok. A szén fontos biogén elem. Minden szerves anyag tartalmaz szént. A szerves kémia a szénvegyületek kémiája. A szerves vegyületek olyan vegyületek, amelyekben szén- és hidrogénatomok kötődnek egymáshoz. Tartalmazhatnak oxigént, nitrogént, foszfort, ként, halogéneket (fluort, klórt, brómot, jódot) is. A szerves anyagok jellegzetes tulajdonsága a gyúlékonyság. A szén a szerves vegyületekben mindig négy vegyértékű. A szénatomok között egyes, kettes és hármas kötések vannak. A szénatomok láncokat alkothatnak: nyílt, zárt, lineáris, elágazó láncot.
45
46
Az egyszerű szerves anyagok tulajdonságai 3.6 Kérdések és feladatok 3.6.1 A szén és szervetlen vegyületei (3.1. rész). A szén és a szerves vegyületek (3.2. rész) 1. Egészítsétek ki: a) A szén jelentős kémiai elem. Különböző formában (módosulatokban) fordul elő:...................................................................................................................... Leggyakrabban a ............................... fordul elő. b) A szén fontos szervetlen vegyületei: ................................................................. ............................................................................................................................ c) A szerves vegyületek olyan vegyületek, amelyekben a ............... atomok és a ................. atomok kötődnek egymáshoz. d) Jellegzetes tulajdonsága a szerves anyagoknak a .............................................. 2. Nevezzétek meg a szén helyét az elemek periódusos táblázatában. 3. Magyarázzátok meg, mit jelent a 6C lejegyzés. 4. Mire használják a gyémántot, a grafitot és a fulleréneket? 5. A szén melyik formáját alkalmazzák az emésztési nehézségek kezelésénél? 6. 7.
Magyarázzátok el a szén-dioxiddal oltó készülék elvét. A tészta fellazítására nátrium-hidrogén-karbonátot (NaHCO3) tesznek bele. A sütőpor is tartalmazza, vagy a tésztához szódabikarbóna formájában adják. Írjátok le a nátrium-hidrogén-karbonát hőbomlását és magyarázzátok meg a hatását.
8. A kísérletek során meggyőződtetek róla, hogy a paraffin gyúlékony, főleg cseppfolyós állapotban. Abban az esetben, ha minden elővigyázatosság ellenére lángra lobbanna, soha ne oltsuk vízzel. Hogyan oltsuk az égő paraffint? 9. Melyik anyag képez fekete bevonatot a tálkán a megolvadt paraffin égését követően?
Gondolkodunk és felfedezünk a) A kiegészítő tananyagban a 39. oldalon olvashattatok a Cullinan gyémántról. Keressetek további érdekességeket a gyémántokról. b) Az atomerőművek reaktoraiban a neutronok befogására grafitrudakat használnak. Állapítsátok meg, hogyan működnek az atomerőművek. Szlovákia mely városaiban vannak atomerőművek? c) A múlt század 90-es éveiben (1996-ban) Nobel-díjjal jutalmazták a fullerének felfedezését és tulajdonságaik kutatását. Állapítsátok meg, mi a nanotechnológia és hogyan kapcsolódnak hozzá a fullerének? d) 200 ml vízhez adjatok kb. 0,5 ml tintát vagy tust. A keveréket osszátok két részre. Az egyik részt szűrőpapíron szűrjétek le, a második részbe tegyetek 2 szétmorzsolt széntablettát, keverjétek össze és szűrjétek le.
Az egyszerű szerves anyagok tulajdonságai 3.6.2 Szerves vegyületek és szerves kémia (3.3. rész). A szénatom különlegessége. Kötések a szerves vegyületekben (3.4. rész) 1. Egészítsétek ki: a) A ........................................ kémia a szénvegyületek kémiája. b) Az anyagok történelmi felosztása ........................... és ............................. annak ellenére fennmaradt, hogy mindkét csoportra ugyanazok a kémiai törvények érvényesek. c) A szén a szerves vegyületekben mindig ............................................. d) A szénatomok láncokat alkotnak, amelyek lehetnek ......................................... ............................................................................................................................ e) A szénatomok között a következő kovalens-kötések lehetnek: ................................................................................................................................. 2. Magyarázzátok meg, miért osztják fel ma is a vegyületeket szervetlen és szerves vegyületekre. 3. Válasszátok ki a szerves anyagokról szóló helyes állításokat. a) Nem gyúlékonyak. b) A hevítés során gyakran elszenesednek (megfeketednek). c) Égésük során szén-dioxid, víz és olykor korom is keletkezik. d) Csak azok az anyagok, amelyek az élőlényekben keletkeznek. 4.
A szerves anyag réz(II)-oxiddal történő hevítésekor megfigyeltük a cseppek képződését a kémcső falán. A kalcium-hidroxid oldatában, amelybe gázbuborékok hatoltak, fehér fátyolos csapadék keletkezett (43. o.). a) Milyen anyagok alkották a kémcső falán a cseppeket és a gázbuborékokat? b) Milyen elemek jelenlétét mutattuk ki a kísérletben? c) Mi történt a szerves anyaggal a hevítés során?
5. Osszátok fel azokat az anyagokat, amelyeket édesanya vásárolt az üzletben szervetlen és szerves anyagokra: só, cukor, szódabikarbóna, tojás, ásványvíz, olaj. 6. Indokoljátok meg, miért beszélnek a szénatom különleges helyzetéről. 7. Magyarázzátok meg, miért mindig négy vegyértékű a szén a szerves vegyületekben. 8. Kapcsolódhat-e egy szénatom két hármaskötéssel? Indokoljátok meg az állításotokat. 9. Egészítsétek ki a hiányzó kötéseket a szénatomok között. b) C C C C a) C C C C C c)
C C C C C C
d) C C C
47
Az acetilén égése
Megtanuljuk • Melyek a természetes szénhidrogén-források • Mik a szénhidrogének • Hogyan nyerik a szénhidrogéneket • Hol használják a szénhidrogéneket • Miből áll a benzin • Mit fejez ki a benzin oktánszáma • Mik az alkánok, az alkének, az alkinek és az arének • Mi a polimerizáció • Hol hasznosítják a polimerizációt
50 Feltételezik, hogy a természetben sok millió évig tartott, amíg kialakultak azok a fosszilis fűtőanyagok, amelyeket az emberiség egy év alatt eltüzel. A „fosszilis fűtőanyagok” (a latin fossilis – megkövült szóból) őskori, kőzetté alakult fűtőanyagok, amelyek a Föld sok millió éves fejlődése során keletkeztek. Ezek közé tartozik a kőszén, a kőolaj és a földgáz. Nagyobb nyomás és magasabb hőmérséklet hatására a tőzeg és a barnaszén feketeszénné alakult át. A legjobb minőségű szén – az antracit – nagy mélységben keletkezett igen magas hőmérsékleten. A barnaszén egy részét briketté dolgozzák fel.
Az új kőolajlelőhelyek nehezen megközelíthető térségekben, pl. Alaszkában találhatók. Kőolajat a tengerfenéken is bányásznak, de ez a kitermelés nagyon igényes. Szlovákiában csak kis kőolaj- és földgáztelepek vannak az Erdőháton/ Záhorie és Zemplénben/Zempín. A kőolaj lepárlásával hasonló forráspontú szénhidrogén-keverékeket nyernek. Ezeket a keverékeket frakcióknak (részeknek) nevezik – ezért frakciós desztillációról vagy szakaszos lepárlásról beszélnek.
Szénhidrogének 4.1 Kőszén, kőolaj és földgáz – szénhidrogénforrások
Keressük az összefüggéseket A biológia-tankönyvből megtudtátok: A zsurlók, a páfrányok és a korpafüvek sok millió évvel ezelőtt fatermetűek voltak, hatalmas kiterjedésű erdőket alkottak. A földkéreg mozgásai során elnyelte őket az iszap, ahol a levegő kizárásával elszenesedtek (ezt szénülésnek nevezik – a ford. megj.). Mit szemléltet az ábra? Az ábra a kőszén keletkezését szemlélteti. Ahogy az ábrán is látható, a szén évmilliók folyamán képződött az elhalt növényekből. A kőszén gyúlékony kőzet, különböző anyagok keveréke, főleg a széné (emellett további anyagokat is tartalmaz, pl. hidrogén-, oxigén-, kén- és nitrogénvegyületeket). Minél nagyobb a széntartalma, a kőszén annál jobb tüzelőanyag – nagyobb a fűtőértéke. Legjobb minőségű a feketeszén, amely a legtöbb szént tartalmazza (70 % – 95 %), a barnaszén kevésbé jó minőségű (60 % – 70 %). A kőszén hosszú ideig a legjelentősebb energiaforrás volt. A szén elégetése gazdasági szempontból nem előnyös, mert a szállítása drága. A barnaszenet tüzelőanyagként főleg a hőerőművekben, a kitermelés helyén hasznosítják (pl. Nyitranovák/ Nováky, Nyitrabánya/Handlová). A kőszén még további feldolgozáson megy keresztül, pl. kokszot gyártanak belőle. A kőolaj és a földgáz ugyancsak sok millió év alatt keletkezett az elhalt növényekből és apró tengeri állatokból. A kőolaj fekete folyékony anyag, a földgáz színtelen gáz. A kőolaj elsősorban a szén és hidrogén vegyületeinek a keveréke. Ezeket a vegyületeket szénhidrogéneknek nevezik (a kőolajban a szénhidrogének mellett más anyagok, pl. oxigén-, kén- és nitrogénvegyületek is találhatók). A kőolaj összetétele eltérő, függ a lelőhelytől. A földgáz a kőolajtelep fölött található. A földgáz szintén a szénhidrogének keveréke – főleg metán található benne, de más szénhidrogéneket és egyéb gázokat – pl. szén-dioxidot, kén-hidrogént is tartalmaz. A kőolajat és a földgázt többnyire az előfordulási helytől távol dolgozzák fel. A feldolgozás helyszínére csővezetékeken (kőolaj- és gázvezetéken) szállítják vagy juttatják el a kikötőkbe, ahonnan tankerekkel viszik tovább. A kőolaj különböző forráspontú anyagok keveréke. Az eltérő forráspontot kihasználva desztillációval (lepárlással) választják szét az egyes alkotórészeket. Szakaszos lepárlással nyerik pl. a szénhidrogéngázokat, a benzint, a petróleumot, a gázolajat és a pakurát. A földgázt fűtőanyagként hasznosítják és vegyipari nyersanyagokat is előállítanak belőle. A kőszén, a kőolaj és a földgáz természetes szénhidrogénforrás.
Szénhidrogének 4.2 Kőszén, kőolaj, földgáz és környezet A környezetszennyező szén Mivel a kőszén kén- és nitrogénvegyületeket is tartalmaz, elégetésekor kén-dioxid, nitrogén-oxidok és egyéb környezetszennyező anyagok (savas esők) keletkeznek. A kőszén kezelése (kéntelenítése) műszakilag igényes és drága. Előnyösebb a füstgázok kéntelenítése közvetlenül a tüzelőberendezésekben. Környezetszennyezés kőolajjal és kőolajtermékekkel A tengerbe kerülő kőolaj (a tankerbalesetek, a kőolajszállító hajók töltése következtében a tengeren) súlyos ökológiai katasztrófát okoz (a tengerpartok szennyezése, a madarak pusztulása stb.). A következmények felszámolása nagyon körülményes.
Hasonlóan a kőolajtermékek is szennyezhetik a tengereket, a folyókat és a felszín alatti vizet szállítás közben. Kifolyhatnak a megsérült csőrendszerből, motorból, de veszélyes az elhasznált („fáradt”) olaj kiöntése a nem erre a célra kijelölt helyen is (a megfelelő gyűjtőedények helyett). A kőolaj és a földgáz kén- és nitrogénvegyületeket tartalmaznak. A kőolajból származó termékek (pl. a benzin és a nafta) égésekor kén-dioxid és nitrogén-oxidok (savas esők), mérgező szén-monoxid, szénhidrogének (némelyek rákkeltőek) kerülnek a légkörbe. A világítógáz helyett, amelyet régen a kőszénből nyertek, fűtőanyagként földgázt használnak. A földgáz előnye, hogy az égése során nem keletkezik sem hamu, sem korom és a kőszén égésével összevetve jóval kevesebb káros gáztermék képződik. A kőszén, a kőolaj és a földgáz egyik égésterméke a szén-dioxid. Üvegházhatású gáz – hozzájárul a Föld globális felmelegedéséhez. A kőszén, a kőolaj és a földgáz a nem megújuló energiaforrások közé tartozik. Készleteik fogynak, és nem újulnak meg. Feltételezik, hogy a jelenlegi fogyasztás mellett a világ kőolajkészletei csak néhány évtizedre lesznek elegendőek. Az emberiség keresi és egyre inkább fel is használja az új energiaforrásokat (pl. a napenergiát, a szélenergiát, a vízenergiát).
A kőszén, a kőolaj és a földgáz nem megújuló energiaforrás.
51 A kőszenet mészkő hozzáadásával kéntelenítik, a füstgázok kéntelenítése kalcium-hidroxid oldatával történik. Sajtóhír: 2010. április 20-án a Mexikói-öbölben, több mint 50 mérföldre Venicetől délkeletre Louisiana partjainál robbanás történt a Deepwater Horizon fúrótornyon. A kőolajszivárgást, amely súlyos környezeti katasztrófa, április 24-én szombaton erősítette meg az amerikai parti őrség. Egy nap kb. 168 000 liter kőolaj szivárgott el. Az olajszennyeződés elérte a strandokat, behatolt a lápokig, felszámolta a kedvelt halászatot.
Egy liter benzin vagy olaj mintegy öt millió liter vizet tesz ihatatlanná. A világ kőolajkészleteinek kb. 85 %-a sok kénvegyületet tartalmaz. A pakurával fűtött hőerőművek, amelyekben nincs kéntelenítő berendezés, naponta nagy mennyiségű kén-dioxidot bocsátanak a légkörbe. A kőolajfrakciók részleges kéntelenítésével csökken a füstgázok kéndioxid koncentrációja és javul a kőolajtermékek minősége is.
52 A metán előfordult a Föld őslégkörében. Megtalálható az Uránusz és a Neptunusz bolygó légkörében.
Sajtóhír: A szlovákiai bányászatot történetének legnagyobb tragédiája sújtotta. A nyitrabányai/Handlová szénbányában gázrobbanás következtében 20 bányász vesztette életét. További kilenc bányász, aki a robbanás epicentrumától 200 méterre tartózkodott, a lökéshullámtól égési sérüléseket szenvedett. (2009. 8. 10)
Gázrobbanás egy új-zélandi szénbányában (2010.11.19), 29 bányász halt meg.
Szénhidrogének 4.3 Mik a szénhidrogének? A földgáz színtelen gáznemű anyagok – szénhidrogének keveréke. A szénhidrogének biner szén- és hidrogénvegyületek. A földgázban főleg a következő szénhidrogének találhatók: metán, etán, propán és bután. Ezek a szénhidrogének szagtalanok (a szagot a szennyezőanyagok okozzák). Nagyon gyúlékonyak, a levegővel alkotott bizonyos arányú keverékeik robbanásveszélyesek. Az oxigénnel reagálva – égéskor – nagy mennyiségű hő szabadul fel, ezért fűtőanyagként használják ezeket. Tudatosan kellemetlen szagú anyagokat adagolnak hozzájuk, hogy megállapítható legyen az esetleges szivárgásuk vagy, ha a tűzhely lángja elaludna, miáltal elkerülhető egy veszélyes robbanás. A metánt, az etánt, a propánt és a butánt a földgázból és a kőolajból nyerik. Mivel normális körülmények között gázhalmazállapotúak, nehéz őket szállítani. Égetésük a kőszén égetésével összevetve környezetvédelmi szempontból előnyösebb: szén-dioxiddá és vízgőzzé égnek el. A metán a legegyszerűbb szerves molekula. A földgáz és a szénbányákban előforduló sújtólég fő alkotórésze. A metán a szerves anyagok rothadása során a mocsarakban (mocsárgáz), a nagyon szennyezett vizekben és a hulladék-lerakóhelyeken keletkezik. A baktériumok a szerves anyagokat gázok képződése közben bontják le – ezekből gyártják a biogázt, amely nagy fűtőértékű anyag és fő alkotórésze a metán. A háztartásokban és az iparban egyaránt felhasználják, mint fűtőanyagot, és tiszta szenet és egyéb anyagokat gyártanak belőle. A metán hátránya, hogy üvegházhatású gáz – hozzájárul a Föld globális felmelegedéséhez. További gáznemű szénhidrogén a propán és a bután is, amelyek nagyobb nyomáson cseppfolyósíthatók és tartályokba tölthetők. A gázöngyújtókban bután van. A propán és a bután nagy nyomású palackokba töltött folyékony elegyét a turisták a camping gázfőzőkben használják, de azokban a háztartásokban is fűtőanyagként szolgál, ahová még nem vezették be a gázt. Ma már a gépkocsikban alternatív üzemanyagként is alkalmazzák (LPG, liquid petroleum gas).
Kellemetlen szagú anyagok hozzáadását a földgázhoz odorálásnak nevezik. A mocsárgáz és a biogáz is főleg metánt és szén-dioxidot tartalmaz. Az etán az etilén (etén) kiindulási nyersanyaga. Az etilénből fontos anyagokat – műanyagokat (pl. polietilént) gyártanak.
Ha az oxigén utánpótlása korlátozott, a gáznemű szénhidrogének égésekor a széndioxid helyett mérgező szén-monoxid vagy szén és víz keletkezik. Ezért azokban a helyiségekben, ahol gázfogyasztókat használnak, biztosítani kell a kellő szellőzést.
A szénhidrogének a szén és a hidrogén biner vegyületei. A metánt, az etánt, a propánt és a butánt a földgázból és a kőolaj feldolgozásakor nyerik. Főleg nagy fűtőerejű környezetkímélő tüzelőanyagként használják.
53
Szénhidrogének A szénhidrogének összetétele Ha a szénhidrogénekben csak egyes kötések vannak, akkor telített szénhidrogéneknek nevezzük őket. A telítetlen szénhidrogénekben kettős vagy hármas kötés van. Az egyes kötésű szénhidrogéneket alkánoknak, a kettős kötésűeket alkéneknek, a hármas kötésűeket alkineknek nevezik
Lemérve a két szénatom magja közötti távolságot (kötéshossz) megállapították, hogy az egyes kötés hoszszabb, mint a kettős kötés. A hármas kötés a legrövidebb.
Szénhidrogének telített
telítetlen
arének
alkánok
alkének
alkinek
C C
C C
C C
A 3.4. részben tanultuk: – a szén a szerves vegyületekben mindig négy vegyértékű, – a szénatomok láncokká állhatnak össze, – a szénatomok között lehet egyes, kettős és hármas kötés. A pentánnak nevezett szénhidrogén képletének megalkotásán illusztráljuk ezeket a szabályokat. A szénhidrogén nevéből megállapítjuk a szénatomok számát (pent – 5 szénatom) A szénhidrogén nevéből megállapítjuk a szénatomok közötti kötések típusát (-án az alkán szénhidrogénre utal – egyes kötése van Kiegészítjük a kötéseket, hogy a szén négy vegyértékű legyen
C C C C C C C C C C C C C C C H H H H H H C C C C C H H H H H H
A kötésekhez hozzákapcsoljuk a hidrogénatomokat
Az alapvető szénhidrogének képleteinek a létrehozása egyszerű. A szénhidrogén nevéből megállapítjuk a szénatomok számát a képletben és a közöttük levő kötések típusát (egyes, kettős, hármas). A szénatom négy vegyértékűségének szabályát alkalmazva létrehozzuk a szénhidrogén képletét. A szerves kémiában három képlettípust alkalmaznak: Képlet szerkezeti
csoport(konstitúciós)
H H H H H CH3 CH2 CH2 CH2 CH3 vagy H C C C C C H H H H H H CH3 CH2 CH2 CH2 CH3
molekula(összeg)
C5H12
A szerves vegyületek leírhatók szerkezeti, csoport- (konstitúciós) vagy molekula(összeg-) képlettel.
– szénhidrogének, melyek molekuláiban olyan kötések vannak, amelyek rövidebbek, mint az egyes kötések, de hosszabbak, mint a kettős kötések. Azt mondjuk, hogy az arének (aromás szénhidrogének) aromás jellegűek. A C-atomok száma 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Az alkán neve metán etán propán bután pentán hexán heptán oktán nonán dekán undekán dodekán tridekán
A triviális (közönséges) név a vegyület olyan neve, amelyet a mindennapokban, az üzletben vagy az irodalomban használnak. A szisztematikus elnevezéstől eltérően semmilyen kapcsolatban nincs a vegyület összetételével és szerkezetével, amelyet jelöl. Bizonyos eredeti triviális nevek a kémiai nevezéktan részévé váltak – pl. metán, etán, propán, bután, benzol, naftalin. A triviális (közönséges) neveket gyakran használják a szakirodalomban a jól ismert vegyületek (pl. hangyasav, ecetsav, glicerin), a bonyolult anyagok vagy a természetes vegyületek esetén.
54 metán
etán
propán
bután
pentán
hexán
Szénhidrogének
H H C H H
H H H C C H H H
4.4 Alkánok Az alkánok (régebbi nevükön: paraffinok) nyílt szénláncú szénhidrogének, a szénatomok között egyes kötések találhatók (telített szénhidrogének). Az alkánok nevében az -án végződés található. Az első négy alkán neve: metán, etán, propán, bután.
H H H H C C C H H H H
H H H H H C C C C H H H H H
Az ötödik és a további alkánok nevét úgy képezzük, hogy a szénatomok számát jelölő (görög) számnév tövéhez illesztjük az -án végződést (pentán, hexán, heptán, oktán, nonán, dekán stb.). A szénatomok növekvő számával megváltozik az anyag halmazállapota. Az első négy alkán gáz, az ötödiktől a tizenhatodik szénatommal bezárólag folyadékok, az ennél nagyobb szénatomszámú alkánok szilárd anyagok. Elegendő levegő jelenlétében az alkánok meggyújtva szén-dioxiddá és vízzé égnek el. Pl. a metán égésének kémiai reakcióját a következő egyenlettel írhatjuk le: CO2 + 2H2O CH4 + 2O2
Gondolkodunk és felfedezünk heptán
oktán
Számoljátok meg a szénatomokat az egyes modellekben és ezt illesszétek be a CnHx képletbe az n betű helyére. Számoljátok meg a hidrogénatomokat az egyes modellekben és ezt illesszétek be a CnHx képletbe az x betű helyére. Keressetek összefüggést a szénatomok száma (n) és a hidrogénatomok száma (x) között. Ha x-et n segítségével fejeztétek ki, levezettétek az alkánok ún. általános képletét. Az általános képlet segítségével leírhatjuk a nagyon sok szénatomot tartalmazó alkánok képletét is, anélkül, hogy a szerkezeti képletüket kellene leírnunk (pl. C9H20). A megoldást megtaláljátok az 55. oldal szélén.
Szénhidrogének
55
Az 5 – 0 szénatomú szénhidrogének megtalálhatók a benzinben. A kőolaj desztillációjával (lepárlásával) nyerhetők. A benzin szénhidrogének keveréke (főleg a C5H12 – C9H20 alkánoké), szénláncaik lehetnek lineárisak és elágazók is. szénhidrogén gázok
benzin
petróleum Desztilláló torony (kolonna) nafta (nyersolaj)
aszfalt
A benzin–levegő keverék a motorban elektromos szikrával gyullad meg. Ha ez a keverék korábban gyullad meg, mint ahogy átugrik az elektromos szikra, csökken a motor teljesítménye. Minél ritkábban következik be az öngyulladás, a benzin annál megfelelőbb. A benzinfajták összehasonlítására az oktánszámot alkalmazzák. Minél nagyobb a benzin oktánszáma, annál jobb a minősége. A benzin és a nyersolaj elégetésével minden évben akár 10 milliárd köbméter káros anyag, elsősorban szén-monoxid, nitrogén- és kén-oxidok, szénhidrogének és nehéz fémek kerülnek a légkörbe. A szén-monoxid az emberi szervezet számára a legmérgezőbb gázok egyike. A tökéletlen égés során keletkezik, amikor a fűtőanyagban lévő szén csak részben oxidálódik. A tökéletes égésnél szén-dioxid keletkezik (üvegházhatású gáz).
Gondolkodunk és felfedezünk A benzin minőségét oktánszámmal fejezzük ki. Az oktánszám annál nagyobb, minél több elágazó szénhidrogén található a benzinben. Keressetek a szakirodalomban vagy az interneten olyan szénhidrogéneket, amelyek oktánszáma 0 és 100 között van, továbbá a benzin oktánszámának kiszámításával kapcsolatos információkat. CH3 CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 CH3 CH CH2 C CH3 CH3 CH3 0 oktánszámú szénhidrogén 100-as oktánszámú szénhidrogén Az alkánok olyan szénhidrogének, amelyek nyílt szénláncában csak egyes kötések vannak. A legegyszerűbb alkán a metán. A benzin szénhidrogének keveréke. A minőségét az oktánszám fejezi ki.
Az alkánok ún. homológ sort alkotnak. A homológ sor hasonló szerves vegyületek sora, amelyben minden következő vegyületnek eggyel több –CH2– csoportja van, mint az előtte állónak. Már tudjátok, hogy a szénatomok nemcsak lineáris, hanem elágazó láncokat is alkothatnak. Például négy szénatom különböző módon rendeződhet:
CH3 CH2 CH2 CH3 CH3 CH CH3 CH3 Mindkét szénhidrogénnek azonos az összegképlete (C4H10), de eltérő a szerkezeti képlete. Ezeket a vegyületeket izomereknek nevezik. A benzint a petróleum kémiai bontásával is előállítják, miközben a hosszabb szénláncú szénhidrogének rövidebb láncokká hasadnak. Ezt a folyamatot krakkolásnak nevezik. A zárt szénláncú (ciklikus) alkánok nevében szerepel a ciklo- előtag – ezek a cikloalkánok. Az 54. oldalon található feladat megoldása: az alkánok általános képlete CnH2n + 2
56
Szénhidrogének
Az alkének az alkánokhoz hasonlóan homológ sort alkotnak. Az alkének általános képlete: CnH2n.
4.5 Alkének
Etén a természetben a növények valamennyi részében különböző mennyiségben előfordul (bizonyos szövetekben több, más szövetekben kevesebb található belőle). A növényi hormonok (fitohormonok) közé tartozik. A növényekben lejátszódó fiziológiai folyamatok természetes szabályozói közé tartozik. Könnyen áthatol az egyik sejtből a másikba, és kijut a környezetbe is.
Az alkének (régebbi nevükön: olefinek) nyílt szénláncú vegyületek és a szénatomok között egy kettős kötés is található (telítetlen szénhidrogének). Valamennyi alkén nevében az -én végződés szerepel. A legegyszerűbb alkén az etén, amelyet gyakrabban triviális nevén etilénnek neveznek. H H
C C
Etén
H H
Az etén – színtelen, gyúlékony gáz, illata é édeskés, a levegővel robbanóelegyet alkot. Sok anyag készül belőle (pl. polietilén és etanol).
Az etilén meggyorsítja a termések (banán, alma, őszibarack, paradicsom) érését. Ezt a tulajdonságát a mezőgazdasági gyakorlatban hasznosítják a termések érésének és bizonyos magvak csírázásának a serkentésére. A telítetlen szénhidrogének sokkal reaktívabbak, mint a telített szénhidrogének. Az etilénből egy reakcióval polietilént állítanak elő, amelyet polimerizációnak neveznek (a poli jelentése sok, a mer jelentése rész). Ebben a reakcióban sok etilénmolekulából egy óriásmolekula – makromolekula – keletkezik.
Az etén nagyobb mennyiségben az érő termésekben fordul elő.
Bizonyos vegyületek polimerizációjával makromolekuláris anyagok – műanyagok keletkeznek.
... +
+
+ ...
H
H C C n H H
...
H H C C H H n
A polimerizációt követően a kettős kötésből egyes kötés lesz, ami lehetővé teszi az egyes molekulák összekapcsolódását. A képletben a szögletes zárójelek közé beírják a makromolekula láncának azt a szakaszát, amely ismétlődik. Az ismétlődésre az n betű utal. A polietilénből zacskókat, táskákat, flakonokat, csöveket, csőhálózatokat, csomagolóanyagokat, különböző edényeket készítenek. A leggyakrabban használt műanyag (7. fejezet). Az alkének nyíltszénláncú szénhidrogének, amelyek kettős kötést tartalmaznak. A legegyszerűbb alkén az etén. A polimerizáció kémiai reakció, amelyben az egyszerű molekulákból makromolekulák keletkeznek. Makromolekuláris anyagok – műanyagok készülnek belőle.
4.6 Alkinek Az alkinek (acetilének) nyílt szénláncú szénhidrogének és a szénatomok között egy hármas kötés is van (telítetlen szénhidrogének). Minden alkin nevében az -in végződés van. A legegyszerűbb alkin az etin. H C C H
Etin
– általában az acetilén megnevezés hasznnálatos. Az acetilén színtelen, gyúlékony gáz, a levegővel robbanó elegyet alkot. Műanyagok gyártására, a fémek hegesztésére és vágására használják.
Mit vizsgálunk? Az acetilén előállítását és tulajdonságait.
57 Az alkinek homológ sort alkotnak. Az alkinek általános képlete CnH2n – 2
kísérlet
Szénhidrogének
Eszközök és vegyszerek: 1. Erlenmeyer-lombik 2. mérőhenger 3. spatula 4. hurkapálca 5. gyufa 6. kalcium-acetilid („karbid”) 7. víz
Végrehajtás: 1. Erlenmeyer-lombikba 100 ml vizet öntünk és hozzáadunk 2 – 3 csepp fenolftalein-indikátort. 2. Hozzáadunk egy darabka kalcium-acetilidet (kalcium-karbidot). 3. A lombikba egy égő hurkapálcát helyezünk.
Megfigyelés: A lombikban heves buborékképződést észleltünk. Az oldat ibolya színűre változott. A hurkapálca behelyezésekor a lombikba gyenge robbanás hangját hallhattuk. Az égő hurkapálcától a keletkező gáz meggyulladt, és kormozó lánggal égett. Magyarázat: A reakció során acetilén – színtelen, gyúlékony gáz keletkezett, amely a levegővel robbanóelegyet alkot. A fenolftalein-oldat ibolya színét a reakció másik terméke – a kalcium-hidroxid okozta. Az alkinek nyílt szénláncú szénhidrogének, amelyek egy hármas kötést is tartalmaznak. A legegyszerűbb alkin az etin (acetilén).
Megjegyzés: A kalcium-acetilid régi (ma is használatos) neve kalcium-karbid. A kalcium-acetilid a vízzel a következő egyenlet szerint reagált: CaC2 + 2H2O C2H2 + Ca(OH)2
58 Michael Faraday a halzsírból folyékony anyagot állított elő, amelynek összetételét sokáig nem tudták megmagyarázni. Tekintettel a szénatomok és a hidrogénatomok számára feltételezhető volt, hogy többszörös (kettős) kötéseket tartalmaz. Az anyag azonban nem mutatta azokat a reakciókat, amelyek a többszörös kötéseket tartalmazó anyagokra jellemző. Jelenleg ezt az anyagot – a benzolt – kőszénből állítják elő. A benzolban található kötések magyarázatához jelentősen hozzájárult Friedrich August Kekulé (1829 – 1896). A benzol szabályos hatszögű molekulájában hat szénatom található. Minden szénatomhoz egy hidrogénatom kötődik. A szénatomok egyes kötésekkel kapcsolódnak egymáshoz. Minden szénatomnak marad még egy elektronja. Ezek az elektronok olyan kötést hoznak létre, amely közös valamennyi szénatom számára. A képletben ezt egy körrel jelöljük. Az arénmolekulák egy vagy több benzolgyűrűt is tartalmazhatnak [naftalin – két gyűrű]:
Szénhidrogének 4.7 Arének (aromás szénhidrogének) Azok a szénhidrogének, amelyeket eddig megismertünk – az alkánok, az alkének és az alkinek – molekulájukban egyes, kettős és hármas kötéseket tartalmaznak. Az arének – aromás szénhidrogének – olyan szénhidrogének, amelyek molekulájában hat, gyűrűt alkotó szénatomot tartalmaznak. A szénatomok között olyan kötések vannak, amelyekkel eddig még nem találkoztunk. Az aréneknek ezért jellegzetes tulajdonságaik vannak (pl. szag), amelyek megkülönböztetik őket más szénhidrogénektől. A legegyszerűbb arén a benzol. Molekulájában hat szénatom hatszögű gyűrűt alkotva kapcsolódik egymáshoz, ezt aromás magnak is nevezik.
H C H C
H C C H
C H C H
H C H C
H C C H
C H C H
A benzol képletét többféle módon felírhatjuk. Gyakran alkalmazzák az egyszerűsített írásmódot, amelyben az aromás gyűrűt egy kör jelöli. C6H6
Benzol
– gyúlékony, erős szagú, mérgező folyad dék. A benzolgőzök belélegzésekor károsodhat a központi idegrendszer és a csontvelő – a vörösvérsejtek képződésében zavar támad. Karcinogén (rákkeltő) hatása is van. Oldószerként és különböző anyagok, pl. műanyagok gyártásánál is használják.
Gondolkodunk és felfedezünk A naftalin hevítésekor a vízzel töltött lombik falán kristályok képződtek. Hogyan nevezik azt a folyamatot, amely ezt kiváltotta? A naftalin fehér, szilárd, jellegzetes szagú anyag. Régebben molyűző szerként használták, napjainkban festékanyagokat gyártanak belőle (kék szín, pl. farmernadrágok festése).
naftalin
a lombik alján keletkezett kristályok
Az arének aromás gyűrűt tartalmazó szénhidrogének. A legegyszerűbb arén a benzol.
Szénhidrogének 4.8 A tananyag összefoglalása A kőszén, a kőolaj és a földgáz a szénhidrogének természetes forrásai. A kőszén, a kőolaj és a földgáz nem megújuló energiaforrás. A szénhidrogének a szén és a hidrogén biner vegyületei. A metán, az etán, a propán, a bután a földgázból és a kőolaj feldolgozásakor nyerhető. Nagy fűtőerejű, környezetkímélő fűtőanyagokként alkalmazzák őket. A szerves vegyületek szerkezeti, csoport- vagy összegképlettel írhatók le. Az alkánok egyes kötéseket tartalmazó nyílt szénláncú szénhidrogének. A legegyszerűbb alkán a metán. Az alkének egy kettős kötést is tartalmazó nyílt szénláncú szénhidrogének. A legegyszerűbb alkén az etén. Az alkinek egy hármas kötést is tartalmazó nyílt szénláncú szénhidrogének. A legegyszerűbb alkin az etin (acetilén). Az arének zárt szénláncú, aromás gyűrűt tartalmazó szénhidrogének. A legegyszerűbb arén a benzol. A polimerizáció olyan kémiai reakció, amely során egyszerű molekulákból makromolekulák keletkeznek. Így makromolekuláris anyagok – műanyagok készíthetők. A benzin szénhidrogének elegye. A minőségét az oktánszáma alapján állapítják meg. Név
Képlet
metán
CH4
etán
CH3 CH3
propán
CH3 CH2 CH3
bután
CH3 CH2 CH2 CH3
pentán
CH3 CH2 CH2 CH2 CH3
etén
CH2 CH2
propén
CH2 CH CH3
etin, acetilén
CH CH
propin
CH C CH3
benzol
59
60
Szénhidrogének 4.9 Kérdések és feladatok 4.9.1 Kőszén, kőolaj és földgáz – szénhidrogénforrások (4.1. rész). Kőszén, kőolaj, földgáz és környezet (4.2. rész). Mik a szénhidrogének? (4.3. rész) 1. Egészítsétek ki: a) Kőszén, kőolaj és a földgáz a ...................................... természetes forrásai. b) A kőszén, a kőolaj és a földgáz .............................................. energiaforrás. c) A szénhidrogének a ...................... és a .............................. biner vegyületei. d) A ........... az etán, a propán, a bután a földgázból és a kőolaj-feldolgozás során nyerhető. Elsősorban mint nagy fűtőerejű környezetkímélő ................... alkalmazzák őket. 2. Hol bányásznak Szlovákiában kőszenet? 3. Válasszátok ki a helytelen válaszokat. a) A kőszén gyakran kénvegyületekkel szennyezett. b) A kőszén átalakítása műszakilag igényes és drága. c) A kőszén elégetése okozza az ózonlyuk kialakulását. d) A kőszén elégetésekor olyan gáz szabadul fel, amely üvegházhatású. 4. A földrajzból tanultak alapján mondjátok meg, hol vannak a legnagyobb kőolajlelőhelyek. Hogyan szállítják a kőolajat a kitermelés helyéről a feldolgozás helyszínére? 5. Szlovákia honnan szerzi be a kőolajat? Szlovákiában hol dolgozzák fel a kőolajat? 6.
A kőolaj térfogatát hordókban (angol eredetű szóval: barrelekben) adják meg. Állapítsátok meg, hány liter űrtartalmú 1 hordó.
7. Miért fontos, hogy abba a helyiségbe, ahol gázfogyasztók találhatók, folyamatosan áramoljon a levegő? 8. Mit nem tehettek, amikor a helyiségbe lépve szivárgó gázt észleltek? 9. Soroljatok fel megújuló és meg nem újuló energiaforrásokat! 10. Írjátok le a metán előfordulását és felhasználását. Miért kevernek kellemetlen szagú anyagokat a földgázba? 11. A kőszén, a kőolaj és a földgáz égésének fő terméke egy üvegházhatású gáz, amely hozzájárul a Föld globális felmelegedéséhez. Írjátok le a képletét. 12. Magyarázzátok meg, miben különböznek egymástól a telített és a telítetlen szénhidrogének. 13. Írjátok le a két szénatomot tartalmazó alkán szerkezeti, csoport- és összegképletét. 14. Melyik két elemet tartalmazza valamennyi szénhidrogén?
Szénhidrogének 4.9.2 Alkánok (4.4. rész). Alkének (4.5. rész). Alkinek (4.6. rész). Arének (4.7. rész) 1. Egészítsétek ki: a) A .............................. olyan nyílt szénláncú szénhidrogének, amelyek egyes kötéseket tartalmaznak. A legegyszerűbb alkán a ........................................... b) Az alkének olyan nyílt szénláncú szénhidrogének, amelyek ........................... kötést tartalmaznak. A legegyszerűbb alkén az ............................... c) A ........................... olyan nyílt szénláncú szénhidrogének, amelyek hármas kötést tartalmaznak. A legegyszerűbb alkin az ............................... d) Az arének .................................. szénhidrogének ............................ gyűrűvel. 2. Írjátok le a metán égésének az egyenletét, amikor szén-dioxid és víz keletkezik. 3. Nevezzetek meg néhány telített és telítetlen szénhidrogént. 4. Mit tudtok a benzin összetételéről és gyártásáról? Hogyan függ össze a benzin minősége az oktánszámával? 5. Válasszátok ki azokat a szénhidrogéneket, amelyekben csak egyes kötések találhatók: a) propán, b) acetilén, c) etén, d) bután. 6.
A következő szénhidrogénekhez: metán, etén, etin, benzol rendeljétek hozzá a képleteket és a megfelelő szavakat (egy szót többször is felhasználhattok): acetilén, folyadék, gáz, C2H4, C2H2, CH4, CH2 CH2 , C6H6, fűtőanyag, oldószer, műanyaggyártás, hegesztés, arén, alkán, alkén, alkin.
7. A banán a trópusokról még éretlen állapotban érkezik hozzánk, nehogy kárt szenvedjen. Melyik gázt használják a nagyraktárakban az érés felgyorsítására? 8. Hogyan nevezik azt a kémiai reakciót, amely során az eténből polietilént gyártanak? 9. Válasszátok ki a helyes állításokat: a) a benzol az alkének közé tartozik, b) az etin színtelen gyúlékony folyadék, c) a telítetlen szénhidrogének sokkal reaktívabbak, mint a telített szénhidrogének, d) a benzin különböző szénhidrogének keveréke. 10.
Az acetilén keletkezésekor a kalcium-acetilid és a víz reakciója során a fenolftalein oldat ibolya színűvé vált. Magyarázzátok meg az okát.
11.
Magyarázzátok meg, miért nevezik az első alként eténnek és nem meténnek.
12.
Miben különbözik a következő alkán képlete az előtte állóétól (pl. a butáné a propánétól)?
61
A szénhidrogén-származékok vizsgálata
Megtanuljuk • Mik a szénhidrogén-származékok • Mi a szénhidrogén-maradék • Mi a funkciós csoport • Melyek a legfontosabb szénhidrogén-származékok • Mik a halogénszármazékok • Miért nevezik ökológiai mérgeknek a halogénszármazékokat • Mik az oxigénszármazékok • Mi a szénhidrogén-származékok jelentősége • Hol fordulnak elő a szénhidrogén-származékok
64
Szénhidrogén-származékok 5.1 Mik a szénhidrogén-származékok? Halogénszármazékok
Keressük az összefüggéseket Jellemezzétek az ábrákat (a zöld golyó a klóratomot jelöli)
A szénhidrogéneket alapvető szerves vegyületeknek tekintik. Nagyszámú vegyületet – szénhidrogén-származékot – vezetnek le belőlük. Az alkánból levezetett szénhidrogéncsoportot alkilnak nevezik: metil CH3 CH3 CH2 etil propil CH3 CH2 CH2 butil
A metánmolekula modelljében a hidrogénatomokat fokozatosan más elem – a klór – atomjai helyettesítik. A szénhidrogénekből levezetett vegyületeket, amelyekben egy vagy több hidrogént más atom vagy atomcsoport helyettesít, szénhidrogén-származékoknak nevezik. Szénhidrogén-származék
H H C Cl H
CH3 CH2 CH2 CH2 szénhidrogéncsoport A halogén- és az oxigénszármazékok mellett a nitrogénatomot tartalmazó nitrogénszármazékok is elterjedtek. A nitrogénszármazékok közé tartoznak pl. az aminok. A származékok molekuláiban előfordulhat egy vagy több azonos, esetleg eltérő funkciós csoport. Például az aminosavakban kétféle funkciós csoport található: a karboxilcsoport (oxigént tartalmaz) és az aminocsoport (nitrogént tartalmaz). Aminosavakból épülnek fel a fehérjék. A funkciós csoportok befolyásolják a származékok tulajdonságait. Az azonos funkciós csoportot tartalmazó származékoknak hasonló tulajdonságaik vannak.
funkciós csoport
A szénhidrogéncsoport (szénhidrogéngyök) a szénhidrogén-molekulának az a része, amely a hidrogénatom elszakítása után visszamarad. A funkciós csoport az az atom vagy atomcsoport, amely a szénhidrogéngyökhöz kapcsolódik. A szénhidrogén-származékok a legelterjedtebb szerves vegyületek közé tartoznak. Amennyiben a funkciós csoport egy halogénatom (F, Cl, Br, I), a származékot halogénszármazéknak nevezik. Elnevezésüket a szénhidrogéncsoportot alkotó szénhidrogén és a funkciós csoport (fluor, klór, bróm, jód) nevéből képezzük. Ha a molekulában egynél több halogénatom található, számnév előtaggal fejezzük ki a számukat (pl. 2 – di, 3 – tri, 4 – tetra) Cl H C H H
Cl H C H Cl
Cl Cl C H Cl
Cl Cl C Cl Cl
(mono)klór-metán
diklór-metán
triklór-metán
tetraklór-metán
A szénhidrogén-származékok a szénhidrogénekből levezetett vegyületek, amelyekben egy vagy több hidrogénatomot más atommal vagy atomcsoporttal helyettesítettek.
Szénhidrogén-származékok CHCl3
Kloroform
– triklór-metán nem égő, illékony, édeskés szaggú folyadék, rákkeltő hatása van. Régebben a gyógyászatban altatószerként, és a hűtőszekrények hűtőközegének előállítására is használták, de később bebizonyosodott, hogy nemkívánatos anyagokat is tartalmaz, ezért ezekre a célokra már nem használták. Napjainkban oldószerként és a kártevők elleni készítmények előállításánál alkalmazzák.
65 A kloroformmal átitatott zsebkendő a régi filmekben az áldozat elkábítására szolgáló hagyományos eszköz volt. Valójában ahhoz, hogy az áldozat elveszítse az eszméletét, az üvegcséből néhány csepp nem volt elegendő. A bűnözőnek jóval nagyobb adagot kellett volna felhasználnia, ami már közel van a halálos dózishoz.
A halogénszármazékokat nagy mennyiségben használják oldószerként, alapanyagokként a műanyaggyártásnál (teflon, polivinil-klorid). Közülük számos mérgező, rákkeltő hatású. Némelyik származékot vegyi fegyverként alkalmazták a háborúkban. A halogénszármazékokat az ökológiai mérgek közé sorolják. Nagy problémát jelentenek a környezetvédelem szempontjából, mert a természetben nem bomlanak le természetes úton. Sok rovarirtó szer halogénszármazék. Bekerülnek a táplálékláncba és hosszú ideig megőrzik a hatóképességüket. Hasonló a helyzet az oldószermaradványokkal, amelyek szennyezhetik a talajvizet és az ivóvizet. Ezért elkerülhetetlen a munkabiztonság elveinek a betartása, ha ezekkel az anyagokkal dolgozunk, össze kell gyűjteni a fel nem használt oldószereket, ismételten fel kell dolgozni, ill. az előírásoknak megfelelően meg kell semmisíteni őket. Azokat a halogénszármazékokat, amelyek molekulájában legalább kétféle halogénatom található, miközben az egyik közülük fluoratom, freonoknak nevezik. A legismertebb közülük a freon-12 (CCl2F2). Ez nem égő gáz, amely könnyen cseppfolyósítható. Régebben főleg a sprayekben hajtógázként és hűtőberendezések hűtőközegeként használták.
A freonok a kozmikus sugárzás hatására felbomlanak klóratomokra és freonmaradványokra. Egyetlen klóratom képes akár 100 000 ózonmolekulát és felbontani: Cl + O3 ClO + O2 ClO + O Cl + O2
A freonok behatolnak a magasabb légrétegekbe, és hozzájárulnak az ózonréteg elvékonyodásához. A sérült ózonréteg akár ki is „lyukadhat”, miáltal nagyobb mennyiségű UV-sugárzás éri a Föld felszínét. Ez a sugárzás az embereknél látáskárosodást és bőrrákot válthat ki. A halogénszármazékok gyártását és alkalmazását korlátozzák és fokozatosan más anyagokkal váltják fel őket, amelyek nem ártalmasak sem az emberre, sem a környezetre. A fénykép szemlélteti, hogy a Bunsen-égő lángjába egy rézdróton klórtartalmú szerves anyagot helyeztek el. A zöld szín a szerves anyagban található halogén (klór) jelenlétére utal. A halogénszármazékok molekulájukban halogénatomot tartalmaznak. A kloroform (triklór-metán) a halogénszármazékok közé tartozik. Cl funkciós csoportot tartalmaz. A freonok halogénszármazékok, amelyekben legalább kétféle halogénatom található, miközben az egyik közülük fluor.
Polivinil-kloridból (PVC) gyártott termékek A szerves anyagokban előforduló halogének kimutatására szolgáló lángfestési módszert Beilstein-próbának nevezik. A kísérlet különböző cukorkacsomagoló fóliákkal is elvégezhető. Azok, amelyek klórt tartalmaznak, zöldre festik a lángot. A novodur márkanevű műanyag (polivinil-klorid) úgyszintén zöldre festi a lángot, mert klór van benne.
66
Szénhidrogén-származékok 5.2 Oxigénszármazékok A szénhidrogén-származékok legnépesebb csoportját alkotják. Az oxigénszármazékok funkciós csoportjában oxigénatom található. Az oxigénatom különböző módon kapcsolódhat a szénatomhoz. Ennek alapján többféle típusú oxigénszármazékot különböztetünk meg. A legjelentősebbek ezek közül az alkoholok, a karbonil vegyületek (oxovegyületek), a karbonsavak. Közelebbről a következő oxigénszármazékokat vesszük szemügyre: A metanol és az etanol az alkoholok, az aceton a karbonil-vegyületek, az ecetsav és a hangyasav a karbonsavak közé tartozik.
Metanol
CH3 OH Az alkohol lebomlása elsősorban a májat terheli meg.
Az egészséges ember mája
Májzsugorodás (cirrózis) Egy kb. 70 kg testtömegű egészséges ember mája egy óra alatt mintegy 7 – 9 g alkoholt képes lebontani. Ez a mennyiség kb. 1 deciliter borban található.
Etanol
CH3 CH2 OH
Aceton
O CH3 C CH3
Hangyasav
O H C OH
Ecetsav
O CH3 C OH
A legismertebb alkohol az etanol. Az alkoholtartalmú italokban – a sörben, a borban, a párlatokban (tömény szeszekben) található. Elfogyasztása után az etanol közvetlenül a véráramba kerül, ezért már egy kis mennyiség is gyors változást okoz az emberek viselkedésében és egészségi állapotában. Jól oldja a sejtekben található zsírokat – zavarokat okoz a sejtműködésben. Az agysejtek megbénulnak, csökken a logikus gondolkodás, a koncentráció képessége, emlékezetproblémák és egyensúlyzavarok lépnek fel, sőt öntudatvesztés is bekövetkezhet. Az etanol nagyon lassan bomlik le a szervezetben, miközben egészségkárosító melléktermékek keletkeznek (rosszullétet, fejfájást, gyomorfájást, hányingert okoznak). Az alkoholos italok fogyasztása károsítja a lelki és a testi egészséget is, családi, munkahelyi konfliktusok kiváltója lehet, erőszakos viselkedéshez vezet, de bűncselekmények, sérülések, halálos kimenetelű közúti balesetek okozója is lehet. Az alkohol a függőséget okozó anyagok közé tartozik – legális drognak minősül (105. o.). A statisztika szerint a közlekedési balesetben elhunytak több mint egynegyede az alkohol hatása alatt elkövetett kihágás áldozata. Az alkoholos befolyásoltságot a kilélegzett levegő alapján tesztelik. Pontosabb, de körülményesebb a véralkoholszint meghatározása. A vér alkoholszintjét ezrelékekben adják meg. Az ezrelék azt jelenti, hogy 1 000 g vérben 1 g etanol található.
Mit vizsgálunk? Az alkoholos erjedést.
1. 2. 3. 4.
Végrehajtás: A főzőpohárba kalcium-hidroxid oldatot öntünk. Az Erlenmeyer-lombikba 200 cm3 cukoroldatot öntünk. Hozzászórunk 10 g élesztőt. Az ábra alapján összeállítjuk a készüléket. Megfigyeljük a fejleményeket. Néhány nap elteltével, amikor már nem keletkeznek buborékok, a készüléket szétszedjük. Megállapítjuk a keletkezett termék illatát.
67
kísérlet
Szénhidrogén-származékok
Eszközök és vegyszerek 1. Erlenmeyer-lombik nyílással ellátott dugóval 2. üvegcső 3. főzőpohár 4. cukoroldat (w = 30 %) 5. élesztő 6. kalcium-hidroxid oldata Az alkoholos erjedés egyik terméke, a szén-dioxid buborékok formájában távozik a sörből vagy a pezsgőből a palack megnyitása után. A szén-dioxid porhanyóssá teszi a tésztát, amelyben élesztőt használtak.
Megfigyelés: A cukor és az élesztő keverékéből buborékok szabadultak fel. Megfigyeltük a térfogat növekedését – az „erjedést”. A kalcium-hidroxid oldat zavaros lett, fehér csapadék képződött, amely leülepedett a főzőpohár alján. Néhány napos erjedés után a buborékképződés abbamaradt. Az élesztőgombák leülepedtek a lombik aljára, felettük világossárga folyadék keletkezett. Kinyitva a lombikot alkoholszag volt érezhető. Magyarázat: A reakció során szén-dioxid gáz keletkezett. A fehér fátyolos csapadék (kalcium-karbonát) képződése a kalcium-hidroxid oldatában igazolja a szén-dioxid keletkezését. A reakció fő terméke az alkohol – etanol volt. A folyamatot, amelyben a cukorból oxigén kizárásával etanol és szén-dioxid keletkezik, alkoholos erjedésnek nevezzük. Élesztőgombák okozzák. Az élesztőgombák a cukor oldatában gyorsan elszaporodnak és olyan anyagokat termelnek, amelyek felgyorsítják a cukor lebomlását etanolra és szén-dioxidra – ezek az enzimek (86. o.). Az alkoholos erjedést a következő sémával írhatjuk le: cukor
etanol + szén-dioxid
Az etanol szerves vegyület. A szénhidrogén-származékok közé tartozik, amelyeket alkoholoknak neveznek. Az alkoholok szénhidrogén-származékok, amelyek OH funkciós csoportot (hidroxilcsoportot) tartalmaznak. Az etanol elnevezés az etánból, egy kétszénatomos szénhidrogénből származik, amelyhez az -ol végződést illesztettük, ez utal az alkoholok funkciós csoportjának a jelenlétére.
Már az ókori egyiptomiak és a sumérek is tudták, hogy az édes gyümölcslevek erjesztésével bódító hatású italok készíthetők (ezek alkoholtartalmú italok voltak). Sört már időszámításunk előtt 2 000 évvel készítettek. Alkohol előállítására a cukrot és keményítőt tartalmazó természetes anyagok alkalmasak. A gyümölcstermések héján élesztőgombák találhatók. Erjesztéssel legfeljebb 15 – 20 % etanol tartalmat lehet elérni. Ha az etanol mennyisége ennél nagyobb, az élesztőgombák már nem hatásosak. Az élesztőgombák hatékonyságát csökkenti a magasabb hőmérséklet, a több mint 30 %-os cukortartalom és a konzerválószerek jelenléte is. Így megelőzhető a nemkívánatos erjedés, pl. a gyümölcs tartósításakor. Magasabb alkoholtartalmú italokat az erjedt gyümölcslé desztillációjával („égetésével”) lehet készíteni.
68 Az alkoholmolekulák egynél több –OH csoportot is tartalmazhatnak. A glicerin három –OH-csoportot tartalmaz.
CH2 CH CH2 OH OH OH A glicerin (propán-triol) színtelen, olajszerű, édeskés ízű, nem mérgező, vízben jól oldódó folyadék. A bőrre kenve megtartja annak rugalmasságát. Ezért a kozmetikaiparban használják – kozmetikumok és fogkrémek alkotórésze. Nitroglicerint is gyártanak belőle, amelyet a dinamit robbanóanyag előállításánál használnak, de szívműködést serkentő gyógyszer is készül belőle. A karbonil-vegyületek szénhidrogén-származékok, amelyek funkciós
C O
Szénhidrogén-származékok – színtelen, jellegzetes szagú folyadék, mérgező ( halálos adag kb. 250 ml), illékony (forráspontja (a 78 C), gyúlékony, vízben oldódik. Ipari felhasználás céljából az etanolt denaturálják – bűzös anyagokat kevernek hozzá (pl. benzint), hogy elejét vegyék az esetleges fogyasztásának. Mint alapanyagot vegyszerek előállítására, a laboratóriumokban és az iparban oldószerként használják. Az alkoholtartalmú italokban is megtalálható. CH3CH2OH
Etanol
A metánból levezetett legegyszerűbb alkohol a metanol. CH3OH
Metanol
– színtelen, gyúlékony, vízben oldódó folyadék. Az ember számára veszélyes méreg (már 5 – 10 ml vakságot és agykárosodást okoz, a halálos adag 20 – 50 ml). Ízleléssel és külsőre az etanoltól nagyon nehezen lehet megkülönböztetni.
Oldószerként és vegyszerek előállítására használják. A metanolt és az etanolt a megfestett láng alapján lehet megkülönböztetni. metanol
etanol
csoportot tartalmaznak (az oxigénatom kettős kötéssel kapcsolódik – karbonil-csoport). Az oxovegyületeket aldehidekre (pl. formaldehid) és ketonokra (pl. aceton) osztják. A formaldehid színtelen mérgező gáz. A bútorgyártásban, lakkok, védőfestékek, műanyagok előállításánál használják. A gőzei felszabadulhatnak az új bútorból és egészségi problémákat okozhatnak – szemégést, fejfájást, szédülést. Az új bútorral felszerelt helyiségben ajánlatos gyakrabban szellőztetni és olyan szobanövényeket tartani, amelyek képesek elnyelni a formaldehidet a levegőből. A formaldehid megtalálható a cigarettafüstben is és nemcsak a dohányosokat, hanem a közelükben lévő nem dohányzókat is veszélyezteti.
Egy további oxigénszármazék az aceton (az oxovegyületek közé soroljuk). – színtelen, gyúlékony, jellegzetes szagú folyaddék. Mérgező, bódító hatású és kiszárítja a bőrt. Testünkben a szervezet dehidratációja során képződik nagyobb mennyiségű aceton, az érintett személy által kilélegzett levegőben és a vizeletében is érezhető (a rothadó almák szagára emlékeztet). Az aceton jelenléte kimutatható a vizeletben. Sok festék hígítószereként, ragasztók oldószereként, festékek, lakkok, oldószerek előállítására használják.
CH3COCH3
Aceton
Az oxigénszármazékok molekulájában oxigén található. A metanol, az etanol és az aceton az oxigénszármazékok közé tartozik. Azokat az oxigénszármazékokat, amelyekben OH (hidroxil) funkciós csoport van, alkoholoknak nevezik (pl. metanol, etanol). Azokat az oxigénszármazékokat, amelyekben C O (karbonil) funkciós csoport van, karbonil-vegyületeknek vagy oxovegyületeknek nevezik (pl. aceton).
Szénhidrogén-származékok Fontos karbonsav az ecetsav. – etánsav színtelen, szúrós szagú folyadék, marróanyag és gyúlékony. Oldószerként, műanyaggyárttási alapanyagként, valamint a bőrfeldolgozásnál alkalmazzák. Sói az acetátok. Ezeket pl. a gyógyászatban használják (alumínium-acetát – a duzzanatok lelohasztására). Az ecetsavat erjesztéssel állítják elő. Hígításával ecetet (8 %) készítenek. Az ecetet az ételek ízesítésére, az élelmiszerek tartósítására, de a vízkő eltávolítására is használják. Az ecet sárgásbarna színét a kis mennyiségben hozzáadott karamell okozza. Az etánsav elnevezés az etánból, a két szénatomos szénhidrogénből származik. A sav szó ebben az esetben a karbonsavat jelenti.
CH3COOH
Ecetsav
A karbonsavak szénhidrogén-származékok, amelyek funkciós csoportot tartalmaznak.
69 Ha a bort hosszabb ideig levegő éri, megváltozik az íze és az illata is. Univerzális indikátorpapírral kimutatható a savas reakció. A borban található etanolból egy kémiai reakcióval (oxidációval) ecetsav képződik. A szerves kémiában az oxidáció alatt azt értik, amikor az anyag oxigént vesz fel vagy hidrogént ad le.
COOH (karboxil)
A legegyszerűbb karbonsav a metánsav, amely a metán szénhidrogénből levezethető. – metánsav színtelen, szúrós szagú, vízben jól o oldódó folyadék, maró hatású – a bőrön hólyagokat HCOOH okoz, pusztítja a baktériumokat. A vízkő eltávolítására szolgál, a bőrfeldolgozásnál, a tartósításnál (pl. takarmány silózásánál) használják. A hangyák méreganyagának része – innen ered az elnevezése is. A hangyák potrohának mirigyeiben fordul elő. Az áldozat megcsípése után a hangya a savat a sebbe lövelli, ami bőrégést okoz. A hangyasav a méhek és más hártyásszárnyú rovarok mérgében is megtalálható. Hangyasav
A karbonsavak nagyon elterjedt anyagok. A konyhában az ecetsav vizes oldatát – az ecetet használjuk. A gyümölcsben citromsav, aszkorbinsav (C-vitamin), az avas vajban vajsav található. A zsírokban zsírsavaknak nevezett karbonsavak vannak. Ezek molekulái nagyobb számú szénatomot tartalmaznak. A palmitinsav (C15H31COOH) és a sztearinsav (C17H35COOH) atomjai között csak egyes kötések vannak (telített karbonsavak). Nátrium- és káliumsói a szappanok (99. o.). Az olajsav (C17H33COOH), amely az olajokban fordul elő, egy kettős kötést is tartalmaz (telítetlen karbonsav).
A hangyasav és az ecetsav az oxigénszármazékok közé tartozik. Azokat az oxigénszármazékokat, amelyek COOH funkciós csoportot (karboxilcsoportot) tartalmaznak – karbonsavaknak nevezik.
A tiszta vízmentes ecetsav fehér kristályos anyaggá áll össze, amely a jégre emlékeztet, ezért a népi elnevezése jégecet.
A hangyasav fertőtlenítő hatását a méhészek hasznosítják a méhcsaládok kezelésére (az atkafertőzés ellen). Egyes madarak szándékosan hangyákat telepítenek a tollazatukba. A védekező hangya hangyasavat lövell ki a tollak közé és ez az élősködők elleni fertőtlenítésül szolgál. Régebben úgy tartották, hogy a csalánszőrök hangyasavat tartalmaznak. A legújabb kutatások azonban kimutatták, hogy ez az anyag a bőrt ingerlő hisztamin, az égésérzetet okozó acetil-kolin és a két anyag hatásának érzetét fokozó szerotonint tartalmaz.
70
Szénhidrogén-származékok 5.3 A tananyag összefoglalása A szénhidrogén-származékok a szénhidrogénekből levezethető anyagok, amelyekben egy vagy több hidrogénatomot más atommal vagy atomcsoporttal helyettesítettünk. A szénhidrogén-származékok a legelterjedtebb szerves vegyületek közé tartoznak. A halogénszármazékok molekulájában halogénatom található. A kloroform (triklór-metán) a halogénszármazékok közé tartozik. Cl funkciós csoportot tartalmaz. A freonok halogénszármazékok, amelyekben legalább kétféle halogénatom van, miközben az egyik a fluor. Az oxigénszármazékok molekulájában oxigén található. A metanol, az etanol, a hangyasav, az ecetsav és az aceton az oxigénszármazékok közé tartozik. Azokat az oxigénszármazékokat, amelyek OH (hidroxil) funkciós csoportot tartalmaznak, alkoholnak nevezzük (pl. metanol, etanol). Azokat az oxigénszármazékokat, amelyek COOH (karboxil) funkciós csoportot tartalmaznak, karbonsavaknak nevezzük (pl. hangyasav, ecetsav). Azokat az oxigénszármazékokat, amelyek C O (karbonil) funkciós csoportot tartalmaznak, karbonil-vegyületeknek nevezzük (pl. aceton). Elevezés
Képlet
klórmetán
CH3Cl
triklór-metán, kloroform
CHCl3
metanol
CH3OH
etanol, etilalkohol
CH3CH2OH
propanol
CH3CH2CH2OH
metanal, formaldehid
HCHO
propanon, aceton
CH3COCH3
metánsav, hangyasav
HCOOH
etánsav, ecetsav
CH3COOH
propánsav, propionsav
CH3CH2COOH
butánsav, vajsav
CH3CH2CH2COOH
Szénhidrogén-származékok 5.4 Kérdések és feladatok 5.4.1 Mik a szénhidrogén-származékok? Halogénszármazékok (5.1. rész) 1. Egészítsétek ki: a) A szénhidrogén-származékok olyan szénhidrogén vegyületek, amelyekben egy vagy több atom ........... más atommal vagy atomcsoporttal helyettesítettek. b) A szénhidrogén-származékok a legelterjedtebb ............ vegyületek közé tartoznak. c) A halogénszármazékok molekulájában ..................... atom található. d) A ............................. (triklór-metán) a halogénszármazékok közé tartozik. ........................... funkciós csoportot tartalmaz. e) A ........................ halogénszármazékok, amelyek legalább kétféle halogénatomot tartalmaznak, miközben az egyik a fluor. 2. Magyarázzátok meg a szénhidrogén csoport és a funkciós csoport jelentését. 3. Írjátok fel a legegyszerűbb, egy klóratomot tartalmazó halogénszármazék képletét és nevét. 4. Magyarázzátok meg a származék keletkezését az ábra alapján. Mindkét vegyületet nevezzétek meg.
klóratom
5. Válasszátok ki a kloroformra vonatkozó helyes megállapításokat: a) 1 klóratomot tartalmaz a molekulában, b) rákkeltő hatása van, c) a szénhidrogének halogénszármazékai közé tartozik, d) a freonok közé tartozik. 6. Miért nevezik a halogénszármazékokat ökológiai mérgeknek? 7. Mik a freonok? Miért korlátozzák jelentősen a freonok gyártását? 8. Döntsétek el, hogy a fényképen a Bunsen-égő lángjában a rézdróton milyen anyag ég: a) szénhidrogén – benzol, b) kloroform. 9.
Válasszátok ki a helyes megállapításokat a vinil-kloridról (CH2 CH Cl). a) A vinil-klorid halogénszármazék. b) A képletét az etén szénhidrogénből vezetjük le, amelynek egyik hidrogénatomját klóratommal helyettesítettük. c) A képletét az etán alkánból vezetjük le, amelyben az egyik hidrogénatomot klóratommal helyettesítettük. d) A képletét az etén alkénből vezetjük le, amelyben az egyik hidrogénatomot klóratommal helyettesítettük.
71
72
Szénhidrogén-származékok 5.4.2 Oxigénszármazékok (5.2. rész) 1. Egészítsétek ki: a) Az ............................. molekulájában oxigénatom található. b) A metanol, az etanol, az aceton, az ecetsav és a hangyasav az ................... származékok közé tartoznak. c) Azokat az oxigénszármazékokat, amelyekben –OH (hidroxil) funkciós csoport van, ............................. nevezik (pl. ................................) d) Azokat az oxigénszármazékokat, amelyekben –COOH (karboxil) funkciós csoport van, .............................. savaknak nevezik (pl. ....................................) Azokat az oxigénszármazékokat, amelyekben C O (karbonil) funkciós e) csoport van, ....................................... vegyületeknek nevezik (pl. ................... ...........................) 2. Az alkoholos erjedés során a cukor és az élesztő keverékéből buborékok szabadultak fel. a) Nevezzétek meg a felszabaduló gázt. b) Tüntessétek fel a gáz kimutatásának kémiai reakcióját (a kalcium-hidroxid oldat segítségével) és a reakció lefolyását szavakkal írjátok le. c) Az alkoholos erjedés reakciója során hő szabadul fel vagy hő nyelődik el? 3. Soroljátok fel az oxigénszármazékok tulajdonságait és felhasználásukat: a) metanol és etanol, b) aceton, c) hangyasav és ecetsav. 4.
A következő származékokhoz: metanol, etanol, aceton, hangyasav és ecetsav rendeljétek hozzá a megfelelő képletet és szavakat (ugyanazt a szót többször is használhatjátok): CH3COOH, CH3OH, CH3CH2OH, HCOOH, CH3COCH3, etánsav, metánsav, alkohol, karbonsav, karbonil-vegyület, folyadék, a hangyaméreg része, vakságot okoz, a sörben van, a híg oldat az ecet, a testben képződik a szervezet dehidratálódásakor.
5. A kérdőjel helyére írjatok be egy funkciós csoportot, hogy keletkezzen: CH3 a) alkohol, b) karbonsav, c) brómszármazék. A keletkezett származékokat nevezzétek meg. 6.
Egészítsétek ki a táblázatot: Szénhidrogén név metán
képlet CH4
Oxigénszármazék Alkohol név képlet etanol
CH3CH2CH3 bután
Karbonsav név metánsav
képlet HCOOH
CH3CH2OH propánsav CH3CH2CH2COOH
Szénhidrogén-származékok 7. Egészítsétek ki a sémát: Anyagok
szervetlen
szénhidrogének
arének
oxigént tartalmazó
egyebek
8. Miért veszélyes az alkoholfogyasztás? 9. Az otthon készített szeszes italok egy veszélyes anyagot tartalmazhatnak, amely az embernél vakságot, vagy akár halált is okozhat. Írjátok le ennek az anyagnak a képletét. 10. Miért tilos alkoholt fogyasztani olyan tevékenység végzése előtt, amely koncentrációt és odafigyelést igényel (pl. gépjárművezetés)? 11. Figyelmesen olvassátok el néhány alkohol okozta betegség leírását. Melyek azok az igen súlyos alkohol okozta következmények, amelyek hiányoznak a szövegből? Az alkoholistáknál gyakran jelentkeznek emésztési zavarok, gasztritisz, fekélybetegség, hasnyálmirigy gyulladás, hasmenés, májbetegségek (akár még májzsugorodás is), gyakori hörghurut és tüdőgyulladás, agykárosodás, epilepszia, bénulással járó ideggyulladás, csökkent ellenálló-képesség, magas vérnyomás, gyakori fertőzések és bőrbetegségek. Az alkoholos befolyásoltság gyakran vezet sérülésekhez és közúti balesetekhez. 12.
A glicerin és a salétromsav reakciója során előállítanak egy származékot, amelyet a dinamit robbanószerben alkalmaznak. A gyógyászatban ezt a vegyületet szívbetegségek esetén használják, mert értágító. Írjátok le a vegyület nevét.
13. Melyik anyag okozza az ecet sárgásbarna színét? 14. Az ecet az ecetsav 8 %-os oldata. Mekkora tömegű ecetsavra és vízre van szükségünk 1 kg ecet előállításához? 15.
A vaj öregedése (avasodása) során vajsav szabadul fel, amely a jellegzetes kellemetlen avas szagot okozza. Az emberi izzadság is tartalmaz vajsavat. A vérszívó rovarok (pl. szúnyogok) és egyéb állatok is már igen kis koncentrációban megérzik a vajsav szagát. Állapítsátok meg a vajsav kémiai nevét és írjátok fel a képletét.
73
A természetes anyagok vizsgálata
Megtanuljuk • Mik a természetes anyagok • Hogyan keletkeznek a szénhidrátok • Mik a szénhidrátok, a zsírok és a fehérjék • A szénhidrátok, a zsírok és a fehérjék jelentőségét • A szénhidrátok, a zsírok és a fehérjék tulajdonságait • A szénhidrátok, a zsírok és a fehérjék reakcióit • Melyek a táplálék legfontosabb összetevői • Mik a biokatalizátorok és mi a szerepük
76
Szerves anyagok az élőlényekben
A biológiából már tudjátok, hogy a legjelentősebb természetes anyagok közé tartoznak a nukleinsavak is – a dezoxiribonukleinsav (DNS) és a ribonukleinsav (RNS).
6.1 Mik a szerves anyagok?
Keressük az összefüggéseket Gondolkodjatok el arról, hogy bizonyos anyagokat (pl. a cukrokat, a zsírokat, a fehérjéket) miért nevezik természetes anyagoknak. Bizonyos kémiai elemek a biogén elemek közé tartoznak. Tudjátok, hogy melyek ezek? Természetes nyersanyagok pl. a víz, a levegő. A természetben fordulnak elő, ezért természetes anyagoknak nevezik őket. A cukrok, a zsírok, a fehérjék úgyszintén a természetben fordulnak elő, mégpedig a növények és az állatok testében. A biogén elemek (pl. a szén, az oxigén, a hidrogén, a vas, a kálium, a kalcium) azok, amelyek előfordulnak az élőlényekben.
A DNS kódolja az élőlények genetikai információit és átviszi őket a szülőkről az utódokra. Az RNS fontos szerepet játszik a fehérjeszintézisben.
Azokat a szerves anyagokat, amelyek részt vesznek az élőlények felépítésében és életfolyamataikban, természetes anyagoknak nevezik. Négy alapvető csoportba sorolhatók: szénhidrátok (cukrok), zsírok, fehérjék és nukleinsavak. A természetes anyagok száma hatalmas. Összetételükben (milyen elemeket tartalmaznak) és szerkezeti felépítésükben (az atomok kölcsönös elrendeződésében) különböznek. Némelyek egyszerű, mások viszont bonyolult és hatalmas molekulákat (makromolekulákat) alkotnak. Valamennyi természetes anyag biogén elemből – főleg szénből, hidrogénből, oxigénből és nitrogénből áll, de gyakran ként, foszfort, esetleg további elemeket is tartalmaznak. Az élőlények kémiai összetétele
természetes (szerves) anyagok
fehérjék
szénhidrátok
Az élettelen természetben a leggyakoribb elemek az oxigén, a szilícium, az alumínium, a vas és a kalcium. Az élő természet több mint 98 %-át a szén, a hidrogén, az oxigén és a nitrogén alkotja.
szervetlen anyagok
nukleinsavak
zsírok
ásványi anyagok
víz
65 % víz
12 % fehérje 9 % szénhidrát
3 % ásványi anyag
8 % zsírok 3 % nukleinsav Az anyagok aránya az emberi testben
A természetes anyagok szerves anyagok, amelyek részt vesznek az élőlények felépítésében és életfolyamataiban. Négy alapvető csoportba sorolhatók: szénhidrátok (cukrok), zsírok, fehérjék és nukleinsavak.
Szerves anyagok az élőlényekben 6.2 Szénhidrátok Korábban a biológia- és a kémiaó kémiaórákon órá rákkon ta tanu tanultatok nult ltat atok ok a fotosz fotoszintézisről – a földi élet eakkcióóróól. l. szempontjából a legfontosabbb rea reakcióról.
77 A szénhidrátokat szacharidoknak is nevezik a görög szakharon – édesség nyomán. A legtöbb mono- és diszacharidnak édes íze van és cukroknak nevezik őket. De a poliszacharidoknak már nincs édes ízük. A fotoszintézis elnevezés a görög fotosz = fény, szintheszisz = összekapcsolás szavakból alakult ki.
6CO2 + 6H2O szén-dioxid víz
C6H12O6 cukor
+
6O2 oxigén
A bonyolult fotoszintézis során, amely több kémiai reakcióból áll, a zöld növényi részekben cukor képződik, amely tartalék anyagként elraktározódik a növények különböző részeiben. A reakció lefolyásához nélkülözhetetlen a napsugárzás hatása és a levelek zöld pigment-anyagának, a klorofillnak a jelenléte. Az állatok a táplálékkal veszik fel a szénhidrátokat. Lebomlásuk során széndioxid és víz keletkezik, valamint energia szabadul fel (légzés – a fotoszintézissel ellentétes folyamat). A szénhidrátok a legelterjedtebb természetes szerves anyagok. Szénből, hidrogénből és oxigénből épülnek fel. Minden állati és növényi sejt alkotórészei, ezekben különböző feladatokat látnak el. A szénhidrátok az élőlények számára a fő energiaforrást és energiatartalékot jelentik, a sejtek építőanyagai. A szacharidok a szén, a hidrogén és az oxigén vegyületei. A legelterjedtebb természetes szerves anyagok. A természetben a fotoszintézis során keletkeznek. A szénhidrátok az élőlények számára az egyik legfontosabb energiaforrást és energiatartalékot jelentik, a sejtek építőanyagai.
A biomassza energetikai célú felhasználásra alkalmas biológiai anyag, amely a szabad természetben képződik vagy az emberi tevékenység eredménye. Ez tulajdonképpen konzervált napenergia, amelyet a növények a fotoszintézis során szerves tömeggé (masszává) alakítanak át. Ez a szerves massza akár fa, akár növények vagy egyéb mezőgazdasági maradványok formájában, beleértve a haszonállatok ürülékét is, átalakítható az energia valamilyen használható típusává – elektromos energiává, hővé, cseppfolyós vagy gáznemű fűtőanyaggá a gépjárművek számára. A cukoroldatok fermentálása (fermentumok = enzimek) a gyártási alapja a bioetanol biomasszából történő előállításának. Ez egy olyan folyamat, amelynél a cukrok a mikroorganizmusok (élesztőgombák) közreműködésével alkohollá – etanollá, esetleg metanollá alakulnak át. A bioetanol és a biometanol nagyon jó minőségű folyékony fűtőanyag, amelyet a benzin helyett lehet alkalmazni a gépjárművekben. Az alkoholtartalmú biofűtőanyagok előnye, hogy elégetésük során kevesebb káros anyag képződik, mint a kőolaj eredetű fűtőanyagok alkalmazásakor. A bioetanol és a biometanol előállításához számos növényt fel lehet használni, pl. cukorrépát, cukornádat, gabonát, burgonyát, kukoricát, gyümölcsöt.
78
Szerves anyagok az élőlényekben
A glükóz és a fruktóz összegképlete azonos – C6H12O6. Szerkezetüket tekintve viszont különböznek. Az összetett szacharidok monoszacharid molekulák összekapcsolódásával jönnek létre, miközben vízmolekulák hasadnak le. 2C6H12O6 C12H22O11 + H2O
A szénhidrátok felosztása összetételük alapján
egyszerű (monoszacharidok)
összetett
glükoz fruktóz oligoszacharidok
A diszacharidok közé tartozik a laktóz és a maltóz is. A laktóz (tejcukor) az emlősök tejében található. A maltóz (malátacukor) a keményítőből keletkezik egy enzim (a maltáz) hatására, amely a csírázó gabonában képződik. Ez az enzim a maltózt glükózra hasítja – a folyamat a sörgyártás alapja.
szacharóz
poliszacharidok keményítő glikogén cellulóz
A szénhidrátokat feloszthatjuk egyszerű (monoszacharidok) és összetett szénhidrátokra. Az oligoszacharidok (pl. a diszacharidok 2 cukormolekulából állnak) 2–10 monoszacharid molekula összekapcsolódásával keletkeznek, a poliszacharidok nagyszámú molekula összekapcsolódásával (10-nél több) jönnek létre. Monoszacharidok Glükóz
Fruktóz
– szőlőcukor (C6H12O6). A szőlő levében, a mézben, az á állatok vérében található. J Jelentős energiaforrás, ezért is használják a sportolók az energia gyors pótlására. A gyógyászatban a mesterséges táplálékbevitel során infúzió formájában juttatják a szervezetbe.
– gyümölcscukor (C6H12O6). A glükózzal együtt megttalálható a gyümölcsökben és mézben. Ugyanolyan könnyen emészthető, mint a glükóz. A fruktóz a legédesebb szénhidrát.
Oligoszacharidok – répacukor, nádcukor (C12H22O11). A cukorrépában és a ccukornádban található, ezekből is gyártják. A háztartásokban és az élelmiszeriparban leggyakrabban használt édesítőszer. Nagyobb mennyiségben fordul elő a cukorkákban és az édesített italokban. Ezek túlzott fogyasztása egészségi problémákat okozhat – elhízáshoz és fogszuvasodáshoz vezethet. A szacharóz is diszacharid – egy molekula glükóz és egy molekula fruktóz alkotja, amelyeket kémiai kötés kapcsol össze. Szacharóz
Szerves anyagok az élőlényekben A répacukor gyártása A megtisztított cukorrépát felszeletelik és forró vízzel kilúgozzák. Létrejön a cukor oldata, ez egy híglé, amelyet tovább tisztítanak. A levet melegítéssel besűrítik – ez a sűrűlé, majd ebből kikristályosítják a cukrot. A keletkezett barna cukorkristályokat tovább tisztítják (finomítják, raffinálják). Az üzletekbe a cukor különböző formában kerül. Poliszacharidok Keményítő
– a burgonyagumókból, gabonaszemekből, rizsből, kkukoricából nyerik – ez utóbbiban van a legtöbb. A keményítőt az élelmiszeriparban használják pl. mint sűrítő- és töltőanyagot, mártások, instant keverékek, tejipari termékek gyártásánál. Műszaki területen elsősorban a ragasztók gyártásánál alkalmazzák.
Glikogén
– az állati szervezetek tartalék anyaga. Állati kemén nyítőnek is nevezik. A májban és az izmokban található.
A keményítő és a glikogén a poliszacharidok közé tartozik. Ezek olyan tartalék anyagok az élőlények testében, amelyek szükség esetén gyorsan mozgósíthatók, mert egyszerű cukrokká alakulnak vissza. Egymáshoz kapcsolódó glükóz-molekulákból épülnek fel, ezért felhasadásuk során glükóz monoszacharid keletkezik. Cellulóz
79 Szlovákiában az egy lakosra jutó átlagos cukorfogyasztás magas – naponta akár 30 teáskanál is lehet. A cukor szinte mindenben előfordul, amit megeszünk és megiszunk, ezért meg kell tanulnunk ellenőriznünk a fogyasztását. Miért legyünk előbb kövérek, hogy aztán fárasztó módon akarjunk lefogyni.
A keményítő képlete: (C6H10O5)n. A keményítőt hevítve keményítő csirizt kapunk.
– a növényi sejtfalak építőanyaga, biztosítja a növénnyek szilárdságát és stabilitását. Majdnem tiszta cellulóz található a gyapot magvakban és a len szárában. A fa mintegy 50 % cellulózt tartalmaz.
A fából előállított cellulózból papírt gyártanak. A cellulóz a poliszacharidok közé tartozik. Glükóz-molekulák láncaiból áll. Az emésztő enzimek az emberi testben nem tudják lebontani a cellulózt. A megemésztetlen cellulóz (rostanyag) kedvezően hat a bélmozgásokra, és ezáltal az egész emésztőrendszer működésére. A cellulóz a kérődzők, pl. a szarvasmarhák táplálékát képezi (emésztőrendszerükben cellulózlebontó baktériumok találhatók).
A glükóz és a fruktóz egyszerű cukrok (monoszacharidok). Az összetett szacharidok közé tartozik a szacharóz nevű diszacharid és a poliszacharidok, mint a keményítő, a glikogén és a cellulóz.
A papírhulladékból újrahasznosítással (reciklálással) ismét papír állítható elő.
kísérlet
80
Eszközök és vegyszerek: 1. 4 Petri-csésze 2. 8 kémcső 3. kémcsőállvány 4. kémcsőfogó 5. spatula
Glükóz
Szerves anyagok az élőlényekben Mit vizsgálunk? A szénhidrátok tulajdonságait. Végrehajtás: 1. Négy Petri-csészébe egy-egy kiskanálnyi glükózt, fruktózt, szacharózt és keményítőt szórunk. Megfigyeljük a halmazállapotukat, a színüket, a szagukat, a külalakjukat. 2. Négy kémcsőbe egy-egy kiskanálnyi glükózt, fruktózt, szacharózt és keményítőt szórunk. A kémcsöveket a spirituszégő lángjában hevítjük. 3. Négy kémcsőbe kb. 4 – 4 cm3 vizet öntünk, és mindegyikbe külön beleszórunk egy kiskanál glükózt, fruktózt, szacharózt és keményítőt. A kémcsöveket összerázzuk és megállapítjuk az anyagok oldékonyságát a vízben (előbb hideg vízben, majd forró vízben).
Fruktóz
Szacharóz
Keményítő
6. spirituszégő, gyufa 7. glükóz 8. fruktóz 9. szacharóz 10. keményítő 11. víz
Megfigyelés: A hevítés következtében a szénhidrátok előbb barna színűre festődnek, majd megfeketednek. Erősen hevítve elszenesednek. A kémcső falán cseppek keletkeznek. Egy gáz távozását is megfigyelhetjük. A glükóz, a fruktóz és a szacharóz oldódnak a vízben, a keményítő a hideg vízben nem oldódik, a forró vízben viszont részben oldódik. Magyarázat: Erős hevítés hatására a szénhidrátokból szén keletkezik. Az elszenesedés a szerves anyagok egyik jellegzetes tulajdonsága. A kémcső falán megjelent cseppek vízcseppek voltak. Az anyagok vízoldékonysága összefügg a molekulaszerkezettel. A keményítő nagyszámú összekapcsolódott glükóz-molekulából álló (makromolekuláris), vízben oldhatatlan anyag.
81
Szerves anyagok az élőlényekben
Végrehajtás: 1. A kémcsőbe kb. 2 cm3 glükóz oldatot öntünk. Hozzáadunk kb. 2 cm3 nátrium-hidroxid oldatot és 1 cm3 réz(II)-szulfát oldatot. Az oldatot elkeverjük és hevítjük. Megfigyeljük a reakciót. Hasonlóan járunk el a többi szénhidrát-mintával is. 2. Összehasonlításként egy vakpróbát is végzünk – a szénhidrát oldat helyett csak vizet használunk, a további lépések megegyeznek. 3. A kémcsőbe kb. 2 cm3 glükóz oldatot öntünk. Hozzáadunk 2 – 3 csepp jód oldatot. Megfigyeljük. Hasonlóan járunk el a többi mintával is. Ezúttal is elvégzünk egy vakpróbát.
Glükóz
Glükóz
Fruktóz
Szacharóz
Fruktóz
Szacharóz
kísérlet
Mit vizsgálunk? A glükóz, a fruktóz, a szacharóz és a keményítő reakcióit.
Eszközök és vegyszerek: 1. 4 Petri-csésze 2. 10 kémcső 3. kémcsőállvány 4. kémcsőfogó 5. spatula 6. pipetta 7. spirituszégő, gyufa
Keményítő
Keményítő
Megfigyelés: A nátrium-hidroxid és a réz(II)-szulfát oldattal végrehajtott reakcióban téglavörös csapadék keletkezett a glükóz és a fruktóz esetében. A jód oldattal végrehajtott reakció eredményeként a keményítő oldata sötétkékre változott. Magyarázat: A keletkezett téglavörös csapadék a réz(I)-oxid volt. A reakció során a monoszacharid oxidálódott és a II oxidációs számú réz a réz(II)-szulfátban CuIISO4 I oxidációs számú rézre redukálódott a réz(I)-oxidban CuI2O. Ezt a reakciót a gyakorlatban is hasznosítják, pl. a gyógyászatban a glükóz kimutatására a vizeletben – jelenléte a cukorbetegségre utal.
Vakpróba
Vakpróba
8. glükóz 9. fruktóz 10. szacharóz 11. keményítő 12. CuSO4 (5 %) 13. NaOH (10 %) 14. I2 (KI-ban) 15. víz Keményítő oldatot úgy készítünk, hogy egy kiskanál keményítőt 100 cm3 vízbe szórunk és 70 C-ra hevítjük.
82
Szerves anyagok az élőlényekben
A zsírokat lipideknek nevezik. A lipid görög eredetű szó (liposz = zsír).
6.3 Zsírok A zsírok a növényekben és az állatokban is keletkeznek (főleg a magvakban és a termésekben, illetve az állatok bőralatti szövetében). A táplálék fontos összetevői. A zsírok a szén, a hidrogén és az oxigén vegyületei. Az élőlények energiaforrásként használják a zsírokat. A zsírok a sejtmembránok alkotórészei, hőszigetelő réteget képeznek, biológiai fontosságú anyagok oldódnak bennük (pl. vitaminok, gyógyszerek). A zsírok felosztása
eredet alapján
halmazállapot szerint
szilárd A zsírok a glicerin alkohol (propántriol) és a nagyobb szénatomszámú monokarbonsavak – zsírsavak (pl. palmitinsav, sztearinsav, olajsav) reakciójával keletkeznek. A két és több kettőskötést tartalmazó zsírsavak az ember számára esszenciálisak. Az esszenciális anyagokat az ember nem képes előállítani, ezért a táplálékkal veszi fel.
folyékony
növényi
állati
A zsírok halmazállapota a többszörös kötések jelenlététől függ. A szilárd zsírokban csak egyes kötések vannak (telített zsírok). A szilárd zsírok állati eredetűek (kivéve a halolajat). A folyékony zsírok molekuláiban többszörös kötések – kettős kötések találhatók (telítetlen zsírok). A legtöbb növényi zsír folyékony. Köznapi nevük: olajok (kivételt képez pl. a kakaóvaj). A növényi olajokat az emberi szervezet könnyebben emészti meg, mint az állati zsírokat. Az egészséges életstílussal kapcsolatban gyakran emlegetik a koleszterint. A koleszterin testünk valamennyi sejtjében megtalálható és sajátos szerepe van az agysejtek és bizonyos hormonok képződésénél. Noha bizonyos élelmiszerek már tartalmaznak koleszterint, a koleszterin nagyobb része a szervezetben, koleszterin a májban keletkezik. A zsírokat és koleszterint tartalmazó élelmi- az érfalon szerek túlzott fogyasztása azonban az erek kóros elváltozásához vezethet – érelmeszesedést (ateroszklerózist) okoznak. Ennek következtében az érfalakon ezek az anyagok lerakódnak, beszűkítik az ereket és gátolják a véráramot. A zsírok nagy energiaértéket jelentenek az emberi szervezet számára. A szervezet a zsírokból majdnem kétszer annyi energiát nyer, mint a szénhidrátokból. A túlzott zsírbevitel azonban elhízáshoz vezet. A zsírok kinyerése Az állati zsírokat pl. a szalonna olvasztásával (disznózsír), a tejszín kikeverésével (vaj) nyerik. A növényi olajokat a magvak sajtolásával nyerik. A kevesebb zsírt tartalmazó magvakból megfelelő oldószerrel lúgozzák ki az olajat, majd az oldószert desztillálással eltávolítják. A margarinok szilárd növényi zsírok. A zsírok a szén, a hidrogén és az oxigén vegyületei. A zsírok a szervezet számára energiaforrást jelentenek, a sejtek építőanyagai, hőszigetelő réteget képeznek, biológiai fontosságú anyagok oldódnak bennük (pl. bizonyos vitaminok, gyógyszerek).
Mit vizsgálunk? A zsírok és az olaj tulajdonságait. Végrehajtás: 1. 3 Petri-csészébe egy-egy kiskanál disznózsírt és margarint, valamint három kiskanál olajat teszünk. Megfigyeljük a halmazállapotot, a színt, a külalakot, a szagot/illatot. A tulajdonságok változását 2–3 hétig figyeljük. 2. Szűrőpapírra egy darabka disznózsírt helyezünk. A papírt félbehajtjuk és összenyomjuk. Kibontjuk a papírt és megfigyeljük. 3. Három kémcsőbe kb. 4 cm3 vizet öntünk és ehhez fél kiskanál disznózsírt és margarint, valamint két kiskanál olajat adunk. A kémcsöveket összerázzuk és megállapítjuk az oldékonyságot (kipróbáljuk az oldékonyságot a forró vízben is). 4. Egy kémcsőbe kiskanál disznózsírt teszünk és hevítjük.
Megfigyelés: Hosszabb ideig állva a levegőn a margarin felszíne megsárgul és kellemetlen szagot áraszt. A szűrőpapíron zsírfolt keletkezik. A zsírok nem oldódnak sem a hideg, sem a forró vízben. Úsznak a víz színén. Hevítés hatására a zsír megolvadt, megbarnult és kellemetlen szagot árasztott. Magyarázat: A zsírok megsárgulásakor (avasodás) felhasadnak a kötések a molekulákban, majd a keletkezett vegyületek oxidálódnak a levegő oxigénjének hatására. A reakciótermékek mérgezőek és kellemetlen szagúak. A zsírpapíron keletkező zsírfoltot a zsírok jelenlétének a kimutatására használják. A zsírok vízben nem oldódó anyagok. Szerves oldószerekben oldódnak (pl. az acetonban vagy a forró etanolban). Ezt a tulajdonságot használják a kinyerésükre és a zsírszennyeződések eltávolítására. Hevítés hatására a zsírok lebomlanak, a bomlástermékek közül jó néhány mérgező és kellemetlen szagú. Nem egészséges az égett („fáradt”) zsírban készült étel fogyasztása. A zsírok meggyújtva égnek. Az égő zsírt nem lehet vízzel oltani. A víz azonnal elpárologna, mivel a zsíroknak magas a forráspontjuk és lánghőmérsékletük. A vizet tartalmazó zsír hevítve serceg. A magas forráspont az oka, hogy a zsírok szinte nem is párolognak (ezért hagynak maguk után zsírfoltot a textilanyagon vagy a papíron).
83
kísérlet
Szerves anyagok az élőlényekben
Eszközök és vegyszerek: 1. 3 Petri-csésze 2. 4 kémcső 3. kémcsőállvány 4. kémcsőfogó 5. spatula 6. szűrőpapír 7. spirituszégő, gyufa 8. disznózsír 9. margarin 10. napraforgóolaj 11. víz
Megjegyzés: A kísérletet (4. pont) a tanár végzi a vegyifülkében. A margarint és az olajat nem hevíti. A zsírok oxidációját és romlását részben korlátozhatjuk, ha hideg és sötét helyen tároljuk azokat. A zsírokhoz antioxidánsokat, pl. A- és E-vitamint, adagolnak, hogy elejét vegyék az oxidációnak. Az antioxidánsok fontos szerepet játszanak az élelmiszerek ízének, színének megőrzésében és megnövelik a szavatosság (a tárolhatóság) idejét is.
84
Szerves anyagok az élőlényekben 6.4 Fehérjék A fehérjék a növényekben és az állatokban egyaránt keletkeznek. A növények minden szükséges fehérjét szervetlen anyagokból állítanak elő. Az állatok a fehérjéket a táplálékkal veszik fel, majd az emésztés során egyszerűbb anyagokra (aminosavakra) bontják le azokat. Ezekből építik fel a saját fehérjeszükségletüket. A fehérjék az élethez nélkülözhetetlen anyagok.
A tojásfehérjében találhatók a fehérjék – az élet alapjai. A fehérjéket egy görög eredetű kifejezéssel proteineknek is nevezik (proteosz = első).
A fehérjék a szén, a hidrogén, az oxigén és a nitrogén vegyületei, olykor ként is tartalmaznak. A fehérjék építőkövei az aminosavak. Az aminosavak olyan karbonsavak, amelyek a szén, a hidrogén és az oxigén mellett nitrogént is tartalmaznak. Az aminosavak egymáshoz kapcsolódva hosszú láncokat alkotnak a fehérjékben, amelyek makromolekulák. A fehérjéket semmi nem pótolhatja az emberi táplálékban. Nem helyettesíthetők más természetes anyagokkal (szénhidrátokkal, zsírokkal), mivel nem tartalmaznak nitrogént.
A lassan kihűlt keményre főzött tojást félbevágva megfigyelhetünk egy sötét réteget a sárgája körül. Ez a kén jelenlétének az igazolása (a kénionok a vasionokkal vannak öszszekapcsolódva a sárgájában). Abban a tojásban, amelyet a megfőzés után hirtelen hideg vízben lehűtünk, nem látjuk ezt a sötét réteget. Ennek a héja könnyebben lefejthető. A gáz, amely a tojásban lévő kénből keletkezett (kén-hidrogén) felgyülemlett a tojáshéj alatt, ezáltal megkönnyítette a héj lefejtését. A fehérjékben 20 aminosav fordul elő. Ezek között esszenciális aminosavak is vannak, amelyeket a szervezet nem képes maga előállítani, ezért a táplálékkal jut hozzá. Az állati szervezetben a fehérjék az ott található szerves anyagok több mint 80 %-át teszik ki. A növényi szervezetben kevesebb fehérje van (a poliszacharidok menynyisége nagyobb).
Az élőlényekben a fehérjék sokféle feladatot látnak el. Valamennyi sejt alapvető építőanyagát alkotják. Az enzimek – a biokatalizátorok – meghatározó összetevői. Ezek az anyagok teszik lehetővé az élőlényekben végbemenő reakciók lefolyását. Néhány fontos hormon is a fehérjék közé tartozik. A fehérjék néhány fontos anyag részét is alkotják (ellenanyagok, hemoglobin stb.). Kedvezőtlen körülmények esetén, pl. hosszú ideig tartó éhezéskor, amikor a szervezet már kimerítette a teljes szénhidrátés zsírkészletét, elkezdi felhasználni az energiaszükséglet kielégítésére a fehérjéket. A fehérjék nagyon érzékenyek a hőmérséklet-változásra. Bizonyos fehérjék 40 C körüli hőmérsékletnél már károsodhatnak. Az ember számára ezért is veszélyes a magas láz, amit csökkenteni kell (gyógyszerekkel, hideg borogatásokkal, zuhanyozással). Valamennyi fehérje 60 C hőmérséklet körül már lebomlik. A fehérjék bomlását pl. a kicsapódás jelzi.
A fehérjék felosztása eredet alapján
növényi
állati
A növények közül a legtöbb fehérjét a hüvelyesek: borsó, lencse, bab, lóbab, szója tartalmazza. Az állati fehérjék a húsban, a tejben, a tojásban vannak. Fehérje jellegűek bizonyos szálak is, pl. a birkagyapjú, a selyem, továbbá az állatok prémje, a toll, a bőr. A fehérjék a szén, a hidrogén, az oxigén és a nitrogén vegyületei, néha ként is tartalmaznak. A fehérjék az összes sejt alapvető építőanyagai, az enzimek, a hormonok, az ellenanyagok és a hemoglobin alkotórészei.
Mit vizsgálunk? A fehérjék tulajdonságait és a kimutatásuk reakcióját. Végrehajtás: 1. Négy kémcsőbe kb. 2 – 2 cm3 tojásfehérje oldatot öntünk. Az első kémcsőben lévő oldatot a spirituszégő lángjában hevítjük. 2. A második kémcsőbe 2 cm3 salétromsav oldatot öntünk, a harmadik kémcsőbe pedig 2 cm3 réz(II)-szulfát oldatot. A keverékeket a kémcsövekben összerázzuk. 3. A negyedik kémcsőbe 2 cm3 nátrium-hidroxid oldatot öntünk és 4 – 5 csepp réz(II)-szulfát oldatot adunk hozzá (biuret reakció). A kémcsövet felrázzuk, a kémcsőállványba helyezzük és megfigyeljük. Vakpróbát is végzünk (a fehérje helyett vizet használunk).
85
kísérlet
Szerves anyagok az élőlényekben
Eszközök és vegyszerek 1. 5 kémcső 2. 4 kémcsődugó 3. kémcsőállvány 4. kémcsőfogó 5. spatula 6. pipetta
Vakpróba
Megfigyelés: A tojásfehérje hevítésekor fehér csapadék keletkezett. Hasonló fehér csapadék keletkezett a salétromsavas oldat és réz-szulfát oldat hozzáadásával. A tojásfehérje reakciója a nátrium-hidroxid oldatra és a réz-szulfát oldatra ibolyakék színt eredményezett (végbement a biuret reakció).
7. spirituszégő, gyufa 8. tojásfehérje 9. HNO3 (10 %) 10. NaOH (10 %) 11. CuSO4 (5 %)
Magyarázat: A fehérjék alapvető tulajdonsága a biológiai aktivitás. Főzéssel a fehérjék elveszítik biológiai aktivitásukat. A hevítés során megváltozik a fehérje szerkezete – a fehérje elbomlik (kicsapódik). A fehérjék kicsapódása (denaturálódása) nagyon fontos az élelmiszerek feldolgozása és tartósítása szempontjából. A lebontott fehérjék könnyebben emészthetők, miközben a tápértékük megmarad. A fehérjék szerkezete az emberi testben magas láz esetén is megváltozik. A fehérjék a savas (ill. a lúgos) közegben, de a fémsók hatására is kicsapódnak. Ezért ezek a tényezők veszélyesek az ember számára. Az ibolyakék szín keletkezése a fehérjék jelenlétére utal. A reakciót a fehérje kimutatására alkalmazzák a vizeletben. A fehérjék pl. a húgyutak megbetegedésekor mutathatók ki a vizeletben (az egészséges ember vizelete nem tartalmaz fehérjét).
Megjegyzés: A tojásfehérje oldatot úgy készítjük, hogy a tojásfehérjét 150 cm3 vízzel elkeverjük, majd ezt gézen átszűrjük. Nem hígított fehérjét is használhatunk.
86
Szerves anyagok az élőlényekben 6.5 Biokatalizátorok
Keressük az összefüggéseket
A legtöbb enzimet a nyers táplálékok közül a búzacsíra vagy más csírázó magvak, fiatal zöldségek, zöldséglevek és az érett gyümölcsök tartalmazzák. Az anyatej az első napokban ötször annyi enzimet tartalmaz mint később. Az oxigén jelenlétét kizárva hatnak a tejsav baktériumok (pl. Lactobacillus) által termelt enzimek, amikor tejsavas erjedés játszódik le. A szénhidrátokból tejsav és szén-dioxid keletkezik. Így gyártják a joghurtokat, az erjesztett tejtermékekből készült italokat, az acidofil tejet, a túrót, a sajtokat, a kovászos uborkát és a savanyú káposztát. Az erjedés folyamatát Louis Pasteur (1822 – 1895) francia vegyész, biológus és orvos magyarázta meg. Az élelmiszerek konzerválására azt a módszert javasolta, hogy egy rövid időre melegítsék fel őket. Ez a pasztőrözés, amelyet ma is alkalmaznak.
Már tudjátok, hogy a kémiai reakciók sebessége négy tényező hatásától függ – a reagáló részecskék koncentrációjától, a hőmérséklettől, a reakcióba lépő szilárd anyag felszínének nagyságától és a katalizátorok jelenlététől. Bizonyos reakciók a katalizátorok jelenléte nélkül nem is mennének végbe. Mik a katalizátorok és mik a biokatalizátorok? A katalizátorok a kémiai reakciókat felgyorsító anyagok. A biokatalizátorok olyan katalizátorok, amelyek az élőlényekben lejátszódó reakciók sebességét befolyásolják. Az anyagok átalakulása a szervezetben – a metabolizmus – viszonylag alacsony hőmérsékleteken játszódik le (a testhőmérséklet 37 C körül van). Ezeknek a reakcióknak a lefolyását a biokatalizátorok teszik lehetővé, amelyeket enzimeknek is neveznek. Működésükkel összefügg a vitaminok és a hormonok működése is. A metabolizmus (anyagcsere) az élet alapjelenségei közé tartozik. Biokatalizátorok nélkül nem létezne élet a Földön. A enzimek makromolekuláris anyagok, amelyek legfontosabb összetevői a fehérjék (ezért érzékenyek a magasabb hőmérsékletre). A növényi és az állati sejtekben egyaránt képződnek. Annak ellenére, hogy csak kis mennyiségben találhatók meg, a legtöbb kémiai reakcióra hatással vannak. Az enzimek megtalálhatók a növényi és az állati sejtekben, de az állatok vérében is. Részt vesznek a táplálék megemésztésében, pl. az amiláz enzim, amely a nyálban található, felbontja a keményítőt, a pepszin enzim a gyomorban lebontja a fehérjéket. Vannak bizonyos élőlények (pl. élesztőgombák, penészgombák) által termelt enzimek, amelyek alkalmazására biotechnológiai ipari ágazatok épülnek. Így gyártják a sört, a bort, az etanolt, az ecetsavat, a penicillint. A legjelentősebb az alkoholos erjedés (67. o.). A hormonok szerves anyagok, amelyek az élőlényekben lejátszódó anyagcserét szabályozzák. A szervezet maga termeli a hormonokat (a belső elválasztású mirigyekben képződnek – kiválasztódnak). Hiányuk vagy éppen feleslegük betegséget okoz. Pl. az inzulin hormon hiánya a cukorbetegségnek nevezett kór okozója. Az inzulin szabályozza a glükóz mennyiségét az emberi vérben, ezért a cukorbetegnek ezt a hormont be kell fecskendezni. A vitaminok szerves anyagok, amelyek segítenek az enzimeknek katalizálni a kémiai reakciókat. Már igen kis mennyiségben hatnak. A növekedő és fejlődő szervezet számára nélkülözhetetlenek. A csökkent vitaminbevitel kedvezőtlenül befolyásolja a védekezőképességet, a test teljesítményét vagy a koncentráció és a tanulási képességet. Pl. a bágyadtság, a fertőző betegségekre való hajlam („tavaszi fáradtság”), a C-vitamin hiányának a jele. Az állati szervezet a legtöbb vitamint nem képes előállítani, ezért a táplálékból nyeri. A szervezetbe a táplálékkal már kész vitaminok kerülnek, vagy az ún. elővitaminok – provitaminok. A provitaminok azok az anyagok, amelyekből a szervezetben vitaminok keletkeznek. Pl. a karotin nevű narancsszínű pigment, amely a sárgarépában található az A-vitamin provitaminja (a karotinból a testben A-vitamin keletkezik).
Szerves anyagok az élőlényekben A vitaminok különböző összetételűek. Történelmi oka van annak, hogy nagy betűkkel jelölik őket és a sorrendet a felfedezésük ideje határozza meg. Megkülönböztetünk zsírban oldódó vitaminokat – A, D, E, K – és vízben oldódó vitaminokat – ezek közé elsősorban a különböző B-vitaminok és a C-vitamin tartoznak. A vízben oldódó vitaminok nem raktározódnak el a szervezetben és a feleslegben lévő vitaminok a vizelettel távoznak. A zsíroldékony vitaminokat a szervezet elraktározza, de a zsírszegény táplálék azt eredményezheti, hogy nem szívódik fel belőlük elegendő mennyiség. A vitaminszükséglet függ a szervezet típusától, korától és fiziológiai állapotától. Gyakran kevés olyan vitamint juttatunk a szervezetünkbe, amelyek a növényi élelmiszerekben találhatók – C-vitamin és a B csoport vitaminjai. Ennek az oka, hogy kevés friss gyümölcsöt, zöldséget és teljes kiőrlésű terméket fogyasztunk. A vitaminok nagyon érzékeny anyagok – számos közülük hő, fény, oxigén, bizonyos fémek és egyéb anyagok hatására elbomlik. Sok vitamin elveszhet az élelmiszerek gyártási átalakítása során, a nem megfelelő tárolásnál és a kíméletlen konyhai feldolgozás közben is. Ha változatosan étkezünk, sok friss gyümölcsöt és zöldséget, teljes kiőrlésű termékeket és növényi olajokat fogyasztunk, nem kell mesterséges vitaminpótlókat szedni. A táplálék-kiegészítő vitaminpótlókra az embernek olyankor lehet szüksége, amikor a szervezete nagyobb mennyiségben igényli azt (pl. fertőző betegségek idején, gyógyszerek használatakor, a várandós nők, az idősebb emberek és a krónikus betegek esetében). Zsíroldékony vitaminok Vitamin Élelmiszerforrás A-vitamin D-vitaminok E-vitaminok K-vitaminok
máj, halolaj, tojássárgája, vaj, tej, sárgarépa, kel, spenót, brokkoli, sárgabarack halolaj, tej, sajtok, tejszín, vaj, máj napraforgó mag, búzacsíra, spenót, dió, tojás, növényi olajok, teljes kiőrlésű készítmények káposzta, saláta, petrezselyem, brokkoli, spenót, karfiol
Vízoldékony vitaminok Vitamin Élelmiszerforrás C-vitamin
B2-vitamin
gyümölcsök – csipkebogyó, fekete ribizli, zöldség – paprika, káposzta, burgonya teljes kiőrlésű termékek, máj, élesztő, burgonya, hüvelyesek élesztő, tej, hús
B5-vitamin
élesztő, marhamáj, hüvelyesek
B6-vitamin
hús, tej, hüvelyesek, spenót, kel, banán, tojás, dió
B12-vitamin
máj, hús, belsőségek, tojás
B1-vitamin
87 Nagy mennyiségű vitaminkészítmények fogyasztása azzal a veszéllyel járhat, hogy túladagolják a zsíroldékony vitaminokat, amelyek felhalmozódhatnak a szervezetben (hipervitaminózis). A részleges vitaminhiány (hipovitaminózis) bizonyos vitaminok csökkent mennyisége a szervezetben, a vitaminhiány (avitaminózis) a vitaminok teljes hiányát jelenti. Hogyan korlátozzuk a vitaminveszteséget: az élelmiszereket hűvös és sötét helyen tároljuk, az élelmiszereket megtisztításuk után azonnal feldolgozzuk, ne főzzük a szükségesnél hoszszabb ideig az élelmiszereket, a főzést ne túl sok vízben végezzük, a fazekat főzés közben fedővel fedjük le,
Vitaminhiány a növekedés lassulása, bőrbetegségek, nyálkahártya-gyulladás, látászavarok (szürkevakság), vírusfertőzések angolkór – a csontok lágyulása és deformálódása, törések, izomgyengeség idegrendszer zavarai, izomműködési problémák, kimerültség, vérszegénység csökkent véralvadási képesség
Vitaminhiány csökkent immunitás, fáradtság, vérképzési zavarok, a sebek elhúzódó gyógyulása, skorbut – az íny gyulladása és vérzése idegrendszeri zavarok, ingerültség, étvágytalanság, izomgyengeség, szívdobogás, beri-beri – az izmok görcsös fájdalma anyagcsere-zavarok, nyálkahártyák gyulladása, megrepedezett ajkak, bőrproblémák, szembetegségek ingerültség, bőrbetegségek, az emésztőrendszer gyulladása, anyagcsere-zavarok idegrendszeri zavarok, emésztési problémák, étvágytalanság, csökkent ellenálló-képesség vérképzési zavarok, idegrendszeri nehézségek, bőrbetegségek
Az enzimek biokatalizátorok. A szervezet anyagcsere folyamatát az enzimekkel együtt a vitaminok és a hormonok is befolyásolják.
megpróbáljuk gőzben párolni a zöldséget, az élelmiszerek tárolásakor a mélyhűtést részesítsük előnyben más módszerekkel szemben.
88 Az ember táplálékának kb. 10 – 15 % fehérjét, 30 % zsírt és 55 – 60 % szénhidrátot kellene tartalmaznia. A tejben találhatók a legértékesebb állati fehérjék, könnyen emészthető zsír, tejcukor, fontos ásványanyagok és vitaminok. Egy liter tej annyi fehérjét tartalmaz, amely nagyjából fedezi a gyermekek napi fehérjeszükségletét. A felnőtteknek kb. a kétszeresét kellene elfogyasztaniuk. A burgonya szénhidrátok formájában elegendő energiát biztosít és rostanyagokat is tartalmaz. Könnyen emészthető, ezért diétás táplálékként ajánlják. A rostanyag a növényi táplálék emészthetetlen része, amely segíti a táplálék előrehaladását az emésztőrendszerben, felszívja a vizet és megköt bizonyos káros anyagokat is, pl. a koleszterint. Makromolekuláris anyagok alkotják, jobbára poliszacharidok. Előfordul a gyümölcsökben, a zöldségfélékben, a teljes kiőrlésű lisztből sütött kenyérben és péksüteményben. Hiánya ürítési problémát okozhat (székrekedés). A zöldségsalátába célszerű egy kevés olajat is önteni, hogy a zsíroldékony vitaminok is feloldódhassanak. Az ásványvíz túlzott fogyasztása fokozza a szervezet ásványanyag-tartalmát és ez nem kedvező az ember számára.
Szerves anyagok az élőlényekben 6.6 Egészséges táplálkozás A fehérjék, a zsírok és a szénhidrátok az élelmiszerek legfontosabb alkotórészei (gyűjtőnevükön: tápanyagok). Az egészséges táplálkozás biztosítása érdekében elkerülhetetlen, hogy valamennyi tápanyag a kellő mennyiségben jusson a szervezetbe. Egyetlen élelmiszer sem képes valamennyi szükséges tápanyagot biztosítani a testünk számára. Ebből az következik, hogy az élelmiszerek kiválasztásánál a változatosságra és a sokrétűségre kell törekedni. Táplálék
energetikai érték mennyi energiát tartalmaz az élelem
biológiai érték milyen tápanyagokat tartalmaz az élelem
Az energia-felvételnek és -leadásnak egyensúlyban kellene lennie. Az energiadús anyagok felvételét izommunkával – mozgással kellene ellensúlyozni. A túlzott táplálkozás következménye az elhízás. A fel nem használt tápanyagok zsírtartalékként lerakódnak. A kövér emberek gyakran ízületi-, szív-, ér-, valamint cukorbetegségben szenvednek. Ezzel szemben az éhezés alultápláltsághoz vezet. A táplálék legfontosabb összetevői A fehérjék az élőlényekben sajátos helyet foglalnak el. Megszabják az élet alapvető jelenségeit, döntő szerepük van az élő anyag felépítésében és funkciójának a fenntartásában. Olyan anyagok forrását jelentik a szervezet számára, amelyeket maga nem képes előállítani. A fehérjék hiánya fékezi a fejlődést, lelassítja és leállítja a növekedést, csökkenti a testtömeget és a munkaképességet. A zsírok az energia forrásai, fontos vitaminok oldódnak bennük, olyan anyagok forrásai, amelyeket a szervezet maga nem képes előállítani. Hiányuk zavart okozhat az anyagcserében és a növekedésben, vesebetegséget, bőrgyulladást, csökkent nemi funkciót idézhet elő. A szénhidrátok az energia forrásai, de számos anyag alkotórészei, pl. a nukleinsavaké. Könnyebben mozgósítható energiaforrások, mint a zsírok. Fontos szerepet játszanak az anyagcserében. A könnyen emészthető szénhidrátok valamennyi sejt értékes táplálékforrásai, főleg a májé, a szívé, az izom- és az idegszöveté. A megemészthetetlen szénhidrátok (rostanyagok) fontosak az emésztő szervek működéséhez. A táplálék nélkülözhetetlen összetevője a víz. Az ember közvetlenül a víz ivásával is felveheti, de különböző italok, levesek, gyümölcsök és zöldségek elfogyasztásával is. Az embernek naponta mintegy 2,5 – 3 liter vízre van szüksége. Fontos, hogy a nap folyamán beosztva fogyasszuk el ezt a mennyiséget. A víz az anyagcsere során a szervezetben is képződik (a tápanyagok oxidálódásakor). Vizes közegben játszódik le az emésztés, a felszívódás, az anyagcsere és a felesleges anyagok kiválasztása is. A táplálék további fontos összetevői az ásványanyagok (pl. a vas, a kalcium, a foszfor) és a vitaminok. Bielkoviny, tuky, sacharidy, voda, minerálne látky a vitamíny patria medzi najdôležitejšie zložky potravy.
Szerves anyagok az élőlényekben 6.7 A tananyag összefoglalása A természetes anyagok szerves anyagok, amelyek az élőlények felépítésében és életfolyamataiban vesznek részt. A legjelentősebb természetes anyagok a szénhidrátok, a zsírok, a fehérjék, a nukleinsavak, a vitaminok, az enzimek és a hormonok. A szénhidrátok a szén, a hidrogén és az oxigén vegyületei. A legelterjedtebb természetes anyagok. A természetben a fotoszintézis során keletkeznek. A szénhidrátok az élőlények számára az energia egyik legfontosabb forrásai és tartalék anyagai, a sejtek építőkövei. A glükóz és a fruktóz egyszerű szénhidrát (monoszacharid). Az összetett szénhidrátok közé tartozik a szacharóz (oligoszacharid) és a poliszacharidok, mint a keményítő, a glikogén és a cellulóz. A zsírok a szén, a hidrogén és az oxigén vegyületei. A zsírok a szervezet számára energiaforrásként szolgálnak, a sejtek építőkövei, hőszigetelő réteget alkotnak, fontos biológiai anyagok (pl. egyes vitaminok, gyógyszerek) oldódnak fel bennük. A fehérjék a szén, a hidrogén, az oxigén és a nitrogén vegyületei, olykor ként is tartalmaznak. A fehérjék az összes sejt alapvető építőanyagai, az enzimek, a hormonok, az ellenanyagok és a hemoglobin részei. Az enzimek biokatalizátorok. Az enzimekkel együtt a vitaminok és a hormonok is befolyásolják az élőlényekben lejátszódó anyagcserét. A fehérjék, a zsírok, a szénhidrátok, a víz, az ásványi anyagok és a vitaminok a táplálék legfontosabb összetevői közé tartoznak. Oldalak a világhálón Szénhidrátok, zsírok, fehérjék
http://www.seilnacht.com/referate/ernaehr.htm#Vitamine#Vitamine [cit. 2012-02-21] A kémiai éltet bennünket – szén- http://kekule.science.upjs.sk [cit. 2012-02-21] http://kekule.science.upjs.sk/chemia/digitalna_kniznica/Index.htm hidrátok, zsírok, fehérjék Válogatott élelmiszerek kémiája [cit. 2012-02-21] http://kekule.science.upjs.sk/chemia/vllab/HTML/mliecne_vyrobky_laboratorium.html [cit. 2012-02-21] http://www.mlieko.sk/zlozenie_m.php [cit. 2012-02-21] Fehérjék, szénhidrátok, zsírok – http://www.bioweb.genezis.eu/?cat=10&file=sacharidy&page=2 szerkezet, kémiai tulajdonságok [cit. 2012-02-21] A fehérjék szerkezete http://click4biology.info/c4b/7/pro7.5.htm [cit. 2012-02-21] http://www.bioweb.genezis.eu/?cat=10&file=bielkoviny&page=1 [cit. 2012-02-21] Információk a C-vitaminról http://www.solen.cz/pdfs/far/2005/01/11.pdf [cit. 2012-02-21] Antioxidánsok http://www.bedekerzdravia.sk/?main=article&id=321 [cit. 2012-02-21] E-vitamin http://www.eucerin.sk/sensitive_skin_body_care/med_vitamin_e_dexpanthenol.asp [cit. 2012-02-21]
89
90
Szerves anyagok az élőlényekben 6.8 Kérdések és feladatok 6.8.1 Mik a természetes anyagok? (6.1. rész) Szénhidrátok (6.2. rész). Zsírok (6.3. rész) 1. Egészítsétek ki: a) A természetes anyagok ........................ anyagok, amelyek részt vesznek az élőlények felépítésében és életfolyamataiban. A legjelentősebb természetes anyagok a ....................................................................................................... b) A szénhidrátok a szén, ................................................................. vegyületei. c) A szacharidok az élőlények számára az egyik fő forrásai és tároló anyagai az .................................... és a sejtek építőanyagai. d) A glükóz és a fruktóz ............................... szénhidrátok (monoszacharidok). Az összetett szénhidrátok közé tartozik a ........................... (oligoszacharid) és a poliszacharidok: ............................., glikogén és a cellulóz. e) A zsírok a szén, .......................................................................... vegyületei. f) A zsírok a szervezet .................................. forrásai, a sejtek ........................, ........................... réteget képeznek, fontos biológiai anyagok oldódnak fel bennük (pl. ..............................................). 2. Mik a természetes anyagok? Mely anyagok tartoznak közéjük? 3. Magyarázzátok meg, milyen feltételek mellett keletkezik a szén-dioxidból és a vízből glükóz. Nevezzétek meg a kémiai reakciót. 4. Milyen a szénhidrátok összetétele és miért fontosak? 5. A fotoszintézis során glükóz keletkezik, amely bonyolultabb vegyületekké – keményítővé és cellulózzá alakul át. A növények növekednek. Hasonlítsátok össze a növények növekedését a hidegebb térségekben és a trópusi őserdőben. A reakció sebességét befolyásoló tényezők közül melyik érvényesül ebben az esetben? 6. Magyarázzátok meg, miért alkalmazzák néha infúzió formájában a glükózt? 7.
A cukorbetegekben nincs elegendő egy hormonból, amely a glükóz koncentrációját szabályozza a vérben. Nevezzétek meg ezt az anyagot.
8. Mondjátok meg, hol használják a keményítőt. 9. A keményítő és a glikogén az emésztőrendszerben az enzimek segítségével egyszerűbb szénhidrátokra hasadnak. Milyenekre? Képes az emberi szervezet megemészteni a cellulózt? Mely állatok táplálkoznak a cellulózzal? 10. Válasszátok ki a helyes válaszokat: a) A keményítő jelentős diszacharid. b) A szacharóz a leggyakrabban használt édesítőszer. c) A cellulóz a növények tartalék anyaga. d) A glikogén az állatok tartalék anyaga. 11. Beszéljetek a zsírok összetételéről és szerepéről. Mitől függ a zsírok halmazállapota?
Szerves anyagok az élőlényekben 6.8.2 Fehérjék (6.4. rész). Biokatalizátorok (6.5. rész). Egészséges táplálkozás (6.6. rész) 1. Beszéljetek a fehérjék összetételéről és jelentőségéről. 2. Hogyan csoportosítjuk eredetük szerint a fehérjéket? Mondjatok példákat. 3. Válasszátok ki a helyes állításokat a fehérjék kicsapódásáról (denaturálódásáról): a) főzés közben bekövetkezik, b) fontos a táplálék feldolgozásánál és tartósításánál, c) nem változik a fehérjék biológiai aktivitása, d) változik a fehérjék tápértéke. 4. Mik a biokatalizátorok? 5. Beszéljetek az enzimek összetételéről és jelentőségéről. 6. Miért veszélyes az ember számára a magas láz? 7.
A pajzsmirigy hormonjának, a tiroxinnak a működéséhez a jód elemre van szükség. Hogyan kerül a jód a szervezetünkbe?
8. Hogyan csoportosíthatók a vitaminok az oldékonyságuk alapján? 9. Soroljátok fel a legfontosabb C-vitamin forrásokat. 10. Magyarázzátok meg, miért ajánlják, ánlják, hogy a táplálékot evés közben jól rágjuk meg. 11. Rendeljétek a legmegfelelőbb bb élelemforrást: a tojást, a banánt, a szőlőt, a burgonyát, t, a sovány húst, a tejet, a disznózsírt, a rizst, az olajat (minden élelmiszert csak egyszer használhattok fel) valamelyik természetes anyaghoz: a) szénhidrátok, b) zsírok, c) fehérjék.
Gondolkodunk és felfedezünk lfedezünk A táplálékpiramis segítségével, el, amelyet a ok le, milyen biológiaórákról ismerhettek, írjátok yes élelmiarányban kell szerepelniük az egyes szertípusoknak az étrendünkben.
91
Óvjuk a környezetünket!
Megtanuljuk • Mik a műanyagok és a szintetikus szálak • Mik a szappanok és a mosószerek • Milyen a kozmetikumok összetétele • Hol használják a peszticideket • Milyen a gyógyszerek összetétele • Mikor használjunk antibiotikumokat • Mik a kábítószerek • Miért veszélyes a kábítószer-fogyasztás • Mely anyagok veszélyesek az ember számára
94 Az orvosi technikában is jelentős a műanyagok alkalmazása – mesterséges szervek készülnek belőlük.
A mesterséges szív többféle műanyagból és titánfémből készült. Az előállítás módja (pl. az alkalmazott katalizátor) alapján különböző tulajdonságú polietilén keletkezhet. Ezért láthatjuk a polietilén-termékeken pl. ezt a megjelölést:
Szerves anyagok a mindennapokban 7.1 Műanyagok és szintetikus szálak
Keressük az összefüggéseket A kémiai tanulmányaitok kezdetén megtudtátok, hogy a műanyagok sok anyagot helyettesíthetnek, pl. a fát, a vasat, az üveget, a porcelánt, a gyapjút. A műanyagból készült termékek viszonylag olcsók, a vízzel és a rozsdásodással szemben ellenállók és nem rothadnak. Tudjátok azt is, hogy napjainkban komoly gondot okoz a műanyaghulladék. Ebben a tanévben bővítettétek ismereteiteket a műanyagokról – tanultatok arról a kémiai reakcióról, amely alapján a műanyagokat (makromolekuláris anyagok) készítik – a polimerizációról. Ismételjétek át, mi keletkezik az etén polimerizációjakor. Hogyan megy végbe a polimerizáció? Az etén polimerizációjakor polietilén keletkezik. A nagyszámú eténmolekulából egy nagy molekula – a polietilén makromolekulája jön létre.
... ...
2 sok kis molekula
HDPE Hide density – nagy sűrűség (szénláncai csak kevéssé elágazók).
4
A polimerizáció olyan kémiai reakció, amely során az egyszerű molekulákból makromolekulák keletkeznek. A makromolekulákból épülnek fel a makromolekuláris anyagok – a műanyagok (plasztok). Műanyagok PE
LDPE Low density – kis sűrűség (szénláncai nagyon elágazók). A polietilén kémiai ellenálló-képessége éppen a sűrűségével függ össze.
3 V A PVC-t a vinil-klorid (klór-etén) polimerizációjával állítják elő:
nCH2 CH Cl CH2 CH Cl n
egy nagy molekula – makromolekula
PVC
– polietilén a leggyakrabban alkalmazott műanyag. S Szilárd, a vízzel, a savakkal, a hidroxidokkal és számos vegyszerrel szemben ellenálló, fagyálló is. Hevítésre megpuhul, alakítható és hegeszthető. Gyúlékony. Hátránya, hogy csak 80 C hőmérsékletig használható és könnyen karcolható. Zacskókat, táskákat, műanyag palackokat, csöveket, csővezetékeket, csomagolóanyagokat, különböző edényeket készítenek belőle.
– polivinil-klorid ugyancsak a gyakran alkalmazott m műanyagok közé tartozik. Hasonló tulajdonságai vannak, mint a PE-nek. Kemény, ellenáll a karcolásnak, a vegyszereknek, jó elektromos szigetelő, könnyen alakítható, hegeszthető. Gyúlékony, égése során egészségkárosító termékek keletkeznek. Csak 75 C hőmérsékletig hőellenálló. Padlóburkolatok, fóliák, edények (élelmiszerek tárolására nem alkalmasak), csővezetékek, műanyag-ablakrámák készülnek belőle.
Szerves anyagok a mindennapokban PS
– polisztirol szintén nagyon fontos műanyag. Szilárd, ke kemény, szerves oldószerekben (pl. az acetonban) oldódik, jó hang- és hőszigetelő. Szobahőmérsékleten nem káros az egészségre. Sárga kormozó lánggal ég, az égéstermékek az egészségre károsak. Játékokat, alátéteket, műanyag evőeszközöket, tejtermékek tárolására szolgáló edényeket, polisztirolhabot – a hűtőiparban és az építészetben használatos szigetelőanyagot gyártanak belőle.
Szintetikus szálak olyan anyagok, amelyeket a természetes szálak (gyapot, len, selyem, gyapjú) helyett használnak. Szilárdak, rugalmasak, nem gyűrődnek, a molyokkal szemben ellenállók, gyorsan száradnak. Hátrányuk, hogy csekély mértékben képesek felszívni az izzadtságot, nem szellősek, gyúlékonyak és súrlódáskor könnyen feltöltődnek sztatikus elektromossággal. A leggyakrabban a poliészter- és a poliamidszálakat alkalmazzák. Terilén (Tesil) a poliészter anyagú szálak közé tartozik. Díszítő anyagok, ruhák készülnek belőle. A szilon és a nejlon a poliamid szálak közé tartozik. Harisnyák, ruhák, függönyök, szőnyegek, kötelek, csövek készülnek belőlük. 32 % polietilén 18 % polivinil-klorid 12 % polipropilén 9 % polisztirol
6 % műszaki műanyagok 2 % nagyteljesítményű műanyagok 21 % egyéb (ABS, reakto-műanyagok)
A műanyagok felhasználásának áttekintése
Gondolkodunk és felfedezünk A PET lehet félkemény (rugalmas) vagy szilárd, a vastagságától függően. Rugalmasságának köszönhetően szintetikus szálak gyártására is használják. Előnye, hogy teljesen újrahasznosítható. Más műanyagoktól eltérően a stabilitásának köszönhetően az újrafeldolgozást követően sokféle célra lehet használni (becsült élettartama több, mint 1 000 év). Leggyakrabban a PET-palackokkal találkozunk (ásványvizet, gyümölcsleveket, üdítőitalokat, olajat töltenek bele). Állapítsátok meg ennek a műanyagnak a kémiai, valamint az újrahasznosítási jelét. A műanyagok mesterségesen előállított makromolekuláris anyagok. A legjelentősebb műanyagok közé tartozik a polietilén (PE), a polivinil-klorid (PVC) és a polisztirol (PS). Az emberi tevékenység számos területén alkalmazzák ezeket. A szintetikus szálak a természetes szálakat pótolják. Leggyakrabban a poliészter (pl. terilén) és a poliamid (pl. szilon, nejlon) szálakat használják.
95
6 PS A polisztirolt a sztirol (vinil-benzol) polimerizációjával állítják elő. A polisztirolhab illékony szénhidrogénekből készül. A szénhidrogén a meglágyult polisztirolban kis üregeket alakít ki, ezáltal megnöveli a polisztirol térfogatát. A műanyag megszilárdulásakor a szénhidrogén fokozatosan elillan és levegő tölti ki a helyét.
5 PP A polipropilén (PP) gyakran alkalmazott műanyag. Szőnyegek, zacskók, élelmiszertároló edények készülnek belőle. Az ABS (akrilnitril-butadién-sztirol) műanyagot pl. a polisztirol helyett alkalmazzák. A reakto-műanyagok (hőre keményedő műanyagok) olyan műanyagok, amelyek magas hőmérsékleteken nem alakíthatók, gumiszerű tulajdonságaik vannak. Ide soroljuk az epoxigyantákat, a poliésztereket és a fenol-formaldehid gyantákat (bakelit).
A tetrafluoroetilénből készül a teflon nevű műanyag, amely pl. a serpenyők belső falát borítja, 200 C hőmérsékletig süthetünk bennük. A teflon 360 C hőmérséklet fölött bomlani kezd, ezért veszélyes túlhevíteni a serpenyőt.
kísérlet
96
Szerves anyagok a mindennapokban Mit vizsgálunk? A polietilén tulajdonságait.
1. 2. 3. 4.
Végrehajtás: Levágunk két csík polietilén fóliát. Az első polietilén csíkot a spirituszégő lángjában hevítjük. A másik polietilén csíkot feltekerjük egy felforrósított fémcsőre. Két fóliát két üveglap között egymás mellé helyezünk úgy, hogy a szélükön kilógjanak. A kilógó részeket a lángban hevítjük.
Eszközök és vegyszerek: 1. porcelán tálka 2. tégelyfogó 3. 2 üveglapocska 4. fémcső 5. spirituszégő, gyufa 6. olló 7. polietilén fóliák
Megjegyzés: A kísérletet a tanár végzi a vegyifülkében vagy nyitott ablak mellett.
Megfigyelés: Az égő lángjában a polietilén megolvad, kékes lánggal égni kezd, lecsepeg és a szaga a paraffinra emlékeztet. A polietilén megváltoztatta az alakját. Felvette annak a tárgynak az alakját, amelyre feltekerték. A polietilén fóliák összeolvadtak. Magyarázat: A polietilén gyúlékony. Égéskor a paraffinra emlékeztető szagot áraszt, amely szénől és hidrogénből áll. A polietilén szén-dioxiddá és vízzé ég el. A polietilén megváltoztatta az alakját – hőre lágyulva alakítható. A polietilén fóliák összeolvadtak – hegeszthetők.
Szerves anyagok a mindennapokban A műanyagok és a környezet A háztartásokban naponta nagy mennyiségű műanyaghulladék keletkezik. Más háztartási hulladékkal együtt (kommunális hulladék) a műanyagok a hulladéklerakókra kerülnek.
43 % PET
5 % PS
30 % PE
3 % PVC
15 % PP
4 % egyéb
A műanyagok aránya a kommunális hulladékban
A műanyaghulladék megsemmisítésének a módja
lerakat
energetikai értékelés
újrahasznosítás
A műanyaghulladék megsemmisítését megnehezíti a műanyagok kémiai állandósága. A műanyagok nem rothadnak, a természetben nem bomlanak el, emiatt felhalmozódnak. A műanyaghulladékot szemétégetőkben égetik el, így energia nyerhető, de szennyeződik a légkör. A polietilén, amely csak szén- és hidrogénatomokból áll, szén-dioxiddá és vízzé ég el. A polivinil-klorid elégetése során káros hidrogén-klorid keletkezik, amely a levegő nedvességével sósavat képez. Ezért a PVC-tartalmú hulladék égetése során keletkező gázokat meg kell tisztítani. Hatékonyabb módja a környezetvédelemnek a PVC helyettesítése más anyagokkal. A műanyagok más adalékanyagokat is tartalmaznak, amelyek elégetésekor sok káros anyag keletkezik. Ezek nehezen távolíthatók el a gáznemű égéstermékekből, de még a tisztítóberendezés szűrőjéből is. A legjobb megoldás a műanyaghulladék újrahasznosítása. A műanyaghulladékot az újrahasznosítás előtt még osztályozni kell (szeparálni). Gyűjtésükre sárgaszínű konténereket alkalmaznak. A műanyagok újrahasznosításával védjük a Földet a hulladékhalmoktól, amelyekkel maga a természet nem tud mit kezdeni, kíméljük a természeti forrásokat (a műanyagok kőolajból készülnek), a természetet és az egészségünket is. A tudósok új műanyagokat fejlesztenek ki, amelyek könnyen elbomlanak (ezekből pl. bevásárló szatyrokat gyártanak). Ez is egy módja, hogyan csökkentsük a műanyaghulladék mennyiségét. A műanyaghulladék megsemmisítésének legelőnyösebb módja az újrahasznosítás. Kíméli a természeti forrásokat, csökkenti az energiafogyasztást, a hulladék menynyiségét és a környezetszennyezést. Az újrahasznosítást reciklálásnak is nevezik.
97 A kommunális hulladékban található anyagok lebomlási ideje a szabad természetben eltérő: almacsutka: néhány hét, újságok és folyóiratok: néhány hónap, alumínium dobozok: 20 – 100 év, elem (akkumulátor): 200 – 500 év, gumiabroncs: 265 év, PET-palack, polietilén zacskók: 500 év, polisztirol: 1000 év, üveg: 4000 év. Azzal, hogy úgy szabadulunk meg a felesleges dolgoktól, hogy kidobjuk a szabad természetbe, nemcsak az embereket, hanem az állatokat is veszélyeztetjük. Szennyezzük a természetet, amely az egyes anyagok lebontásával éveken, évtizedeken, évszázadokon át birkózik! Negatívan befolyásoljuk nemcsak a mai nemzedékek, hanem az utánunk jövő nemzedékek életét is.
A sárga konténerbe dobálhatjuk a műanyag-fóliákat, zacskókat, táskákat, a PET-palackokat, a jogurthos és a tejszínes dobozokat, az élelmiszerek műanyag-csomagolását és a kozmetikumok (samponok, krémek, folyékony szappanok) flakonjait stb. A műanyagokat nem kell lemosni, osztályozni, sőt a címkéket vagy a kupakokat sem kell eltávolítani a palackokról. Csak a lehető legkisebb térfogatúra kell összenyomni őket. Nem dobhatjuk ide: azokat a műanyagburkoló anyagokat, amelyeket más anyagokkal kombináltak, az erősen szennyezett burkoló anyagokat és termékeket, a vegyszerek, az ásványi olajok, a gyógyszerek csomagolását.
kísérlet
98
Eszközök és vegyszerek: 1. szűk nyakú lombik 2. főzőpohár 3. víz 4. olaj 5. őrölt fűszerpaprika 6. szaponát
Szerves anyagok a mindennapokban 7.2 Tisztító- és mosószerek
Keressük az összefüggéseket A víz tulajdonságainak a vizsgálatakor megfigyelhettétek, hogy a tű vagy az érem azonnal elmerül a vízben, ha szaponát oldatot cseppentünk a víz színére. Miért sülylyedt el a tű azonnal, amikor a szaponátot a vízbe cseppentettük? A szaponát behatolt a vízmolekulák közé a víz színén és megbontotta a felületen kialakult molekularéteget. A tűhöz hasonlóan pénzérmét is elhelyezhetünk a víz felszínén. A kis tárgyak és bizonyos vízi állatok is képesek a víz színén maradni. Ezt a víz színén kialakult molekularéteg teszi lehetővé, amely egy vékony, rugalmas hártyaként viselkedik. Ez a jelenség a víz felületi feszültségének a következménye. Mit vizsgálunk? Két folyadék – az olaj és a víz – határának felületi feszültségét. Végrehajtás: 1. Az olajat őrölt piros fűszerpaprikával festjük meg és megtöltjük vele a lombikot. 2. A főzőpohárba vizet öntünk úgy, hogy a víz szintje kb. 4 cm-rel magasabb legyen, mint a lombik nyílása. Az olajjal töltött lombikot a vízzel töltött főzőpohárba helyezzük. Megfigyeljük a következményeket. 3. A víz felszínére szaponát oldatot csepegtetünk. Megfigyeljük a változásokat.
A tisztító- és a mosószereket együtt detergenseknek is nevezik.
Megfigyelés: Az olaj csak azt követően kezdett emelkedni a víz színére, amikor hozzáadtuk a szaponátot. Magyarázat: Az olaj emelkedését kezdetben az olaj–víz határán ható felületi feszültség akadályozta meg. A szaponát a felületi feszültséget csökkentette, ezért az olaj felemelkedhetett a víz felszínére.
Szerves anyagok a mindennapokban A víz volt az első tisztítószer, amelyet az emberek használtak. A víz felületi feszültsége azonban megakadályozza, hogy mosakodáskor a szennyeződés a vízbe kerüljön. A víz tisztító hatását tisztító- és mosószerek hozzáadásával fokozzák. A szappanok a nagyobb szénatomszámú karbonsavak (zsírsavak) nátrium- vagy káliumsói. A szappan tisztító hatása a víz felületi feszültségének a csökkentésében nyilvánul meg. Ez megkönnyíti a szennyeződés felületének az átnedvesedését és eloszlását a vízben (emulgeálás). A felületi feszültséget csökkentő anyagok a tenzidek. A szappan is tenzid, amely ionokból áll (anionos tenzid). A negatív töltésű vége vonzza a vizet (hidrofil rész), a másik vége viszont taszítja (hidrofób rész). A hidrofób rész hozzátapad a szennyeződéshez, a hidrofil rész pedig behúzza a vízbe. A szennyrészecskék elválasztását segítik a mechanikai hatások (pl. a fehérnemű mozgása) és a magasabb hőmérséklet.
99 A szappanok vizes oldatai hosszúszénláncú savak anionjait és Na+ vagy K+ kationokat tartalmaznak. A szappan általános képlete: CH3[CH2]nCOO–Na+ A szénhidrogénes rész oldja a zsírszennyeződést, az ionos rész pedig segíti az oldódást a vízben. A görögöknek saját történetük van a szappan keletkezéséről. Ez az Égei-tengerben, Leszbosz szigetén játszódik. A sziget szikláján egy
szénhidrogénes anionos rész rész (hidrofób) (hidrofil)
nedvesedés
a szennyrészecskék elválasztása
a szennyrészecskék szétszóródása
A szappan hátrányai: zsírtalanítja a bőrt, égeti a szemet, a filcesíti a gyapjút, a kemény vízben elveszti a hatékonyságát. Kemény vízben mosva a szappan kicsapódik – a „mész-szappan” fehér, pelyhes csapadéka képződik. Minél keményebb a víz, annál nagyobb a szappanfogyasztás. A lágy vízben gazdagabb a habképződés mint a kemény vízben. A szappan hagyományos tisztító- és mosószer. Új tisztító- és mosószerek váltják fel – a szaponátok. A szaponátok különböző anyagok keverékei. A szövetek áztatását segítő anyagok (tenzidek) mellett tartalmaznak pl. vízlágyítókat, fehérítő és színélénkítő adalékokat, enzimeket is. Vízlágyító anyagként a foszforsav sóit – foszfátokat adtak a vízhez. Ha a foszfátok a folyókba kerülnek, megbontják a biológiai egyensúlyukat, ezért az alkalmazásukat már beszüntették. A leggyakrabban használt vízlágyító a nátrium-karbonát (szóda). A fehérítő és színélénkítő adalékok többnyire oxigént tartalmaznak, amely felszabadul és fehérítő hatása van. Az enzimek a fehérje eredetű szennyeződéseket (vért, ételmaradékokat) bontják el. Az enzimeket tartalmazó bioaktív mosóporok 60 C-ig hatásosak, mert az enzimekben található fehérjék magasabb hőmérsékleten tönkremennek. A szappanoktól eltérően a szaponátok nehezebben bomlanak el, így szennyezik a természetet. Ezért az előírt mennyiséget és foszfátmentes szaponátokat kell használni, és ügyelni kell arra, hogy ne jussanak a patakokba, folyókba és a tavakba. Tisztító- és mosószerekként szappanokat és szaponátokat használnak. A szappanoktól eltérően a szaponátok nehezebben bomlanak le, ezért jobban szennyezik a természetet.
templom állt, amelyben elhamvasztották az isteneknek szánt áldozati állatokat A sárgászöld keverék, amely az állatok zsírjából és az égett fa maradványaiból állt, egy heves eső következtében lemosódott a hegy lábához, ahová az asszonyok mosni jártak. Nekik tűnt fel, hogy a ruha jobban mosható, ha a víz sárgás színű. A növényi hamu kalcium-karbonátot és nátrium-karbonátot tartalmaz. A fürdőkád oldalán a fürdés után visszamaradó piszkos csíkot a kemény vízben található sók alkotják, amelyek reagáltak a szappannal. A szappan mosó hatását csökkentik azok a sók is, amelyek az átizzadt fehérneműben vannak, de a verejtékben található savak is. A szappan reagál a savakkal és pelyhes csapadék képződik.
100
Szerves anyagok a mindennapokban 7.3 Kozmetikumok Az ember már ősidők óta védte a bőrét az éghajlati hatásoktól és a rovaroktól. Erre a célra az elejtett állatok zsírját és a növényi kivonatokat használta. Már az ókori egyiptomiak erőteljesen használták a „természetes kozmetikumokat”, hennával festették a körmüket. Kleopátra egyiptomi királynőt tekinthetjük az arcfestés és átalakítás úttörőjének – festette a szemhéját, a szempilláit, a szemöldökét. Nagy megértéssel voltak a kozmetikai művészet iránt az ókori görögök és rómaiak is. Arcukat „fehér ólommal” fehérítették, cinóberből készült szerekkel hangsúlyozták ki az ajkukat. Kiváló illatszerészek voltak az arabok, mivel ismerték az alkoholt, annak bódító és konzerváló tulajdonságait. A kozmetikai készítmények elsősorban a mindennapok higiéniai eszközei, mint a toalett-szappanok, a fogkrémek, testápoló krémek, borotválkozási készítmények vagy a samponok. Funkciójuk szerint a kozmetikumokat a következő csoportokba oszthatjuk: • higiéniai (testápoló) készítmények (az arc, a test, a haj, a fogak, a szájüreg és a körmök tisztítása és fertőtlenítése, az emberi szagok ellensúlyozása vagy a nemkívánatos szőrzet eltávolítása), • bőrvédő készítmények (a bőr és tartozékainak védelme a környezeti hatások, pl. a hideg, a meleg, a nedvesség, a szárazság, a napsugárzás, a káros anyagok ellen), • regeneráló szerek (hidratáló, ránctalanító, narancsbőr elleni és egyéb készítmények, amelyek célja, hogy a bőr, a haj és a körmök jó állapotban legyenek és lassítsák az öregedés látható megnyilvánulásait), • dekorkozmetikumok (színeffektus kialakítása vagy a bőr, a szemhéj, a szemöldök, az ajkak, a körmök, a haj apró hiányosságainak az elfedése, a haj göndörítése, kiegyenesítése, rögzítése), • illatszerek (parfümök, illatosító, testápoló és kölnivizek). A krém összetételének példáján látható, hogy a leggyakrabban alkalmazott kozmetikai nyersanyagok: a víz, az alkohol, a zsírok, a viasz és az olajok.
Regeneráló bőrápoló krém fitoceramidokkal, vitaminokkal és Q 10 koenzimmel Anyag Víz (aqua) Glicerin (glycerin) Emolliens (caprylic/capric triglyceride) Jojoba olaj (Simondsia chinensis) Szilikonolaj-származék (dimethicone) Shea vaj (Butyrospermum parkii) Emulgátor (sorbitan oleate) Alfa-tokoferil-acetát (alpha tocoferylacetate) Fitoceramidok (ceramide 3) Illatkompozíció (parfum) Szkvalén (squalene) Aszkorbil-palmitát (ascorbylpalmitate) Q 10 koenzim (ubiquinone) Konzerváló anyag (chloracetamide and sodium benzoate)
Tartalom (tömeg %) 64,4 10 6 5 4 3 3 3 0,5 0,3 0,2 0,2 0,2 0,2
Hogy a kozmetikai készítmény milyen célt fog szolgálni, függ a specifikus adalékanyagoktól. Például bizonyos anyagok – abrazívumok, peelingek – a testfelszín vagy a fogak mechanikus tisztítására, a körmök csiszolására szolgálnak. Az izzadásgátló (antiperspiráns) szerek összehúzzák a verejtékmirigyeket, ezzel csökkentik az izzadást. A dezodorok lelassítják a verejték lebomlását, ezáltal csökkentik a kellemetlen testszagokat. A hidratáló és regeneráló készítményekbe olyan anyagokat kevernek, amelyek visszatartják a természetes vizet a bőrben.
Szerves anyagok a mindennapokban Szöveggel dolgozunk Olvassatok el egy szakszöveget a fogkrémről és válaszoljatok a kérdésekre. Csoportokban dolgozzatok. a) Készítsetek címeket az I. és II. szövegrészhez. b) Röviden beszéljétek meg mindkét rész tartalmát (az I. részre legfeljebb három mondatot és a II. részre legfeljebb hat mondatot szánjatok). c) A szövegben található információk alapján magyarázzátok meg, mik az abrazívumok, a demineralizáció és a remineralizáció. d) Írjátok le, mi a profilaxis, szuszpenzió, hidrofil anyag és a kémiai szintézis (keressetek az interneten vagy a szakirodalomban). e) A szorbitolt a fogkrémekben, továbbá az infúziós oldatok készítésénél, a C-vitamin és a gyógyszerek gyártásánál is használják. Csak félig olyan édes mint a közönséges cukor, a szervezetben fruktózzá alakul át, ezért a cukorbetegek számára alkalmas édesítőszer. Keressétek meg az interneten vagy a szakirodalomban p a kémiai képletét. I Kozmetikai feladat – a fogak felületének tisztítása és csiszolása, a légzés frissítése. Profilaktikus (megelőzési) feladat – eltávolítani a foglepedéket és alkalmazni a pprofilaktikus anyagokat y g g egészségének g a fogak megőrzése céljából. II A fogkrém szilárd oldhatatlan anyagok, víz és egyéb, természetes jellegű vagy szintetikusan előállított, esetleg átalakított hidrofil anyagok szuszpenziója. Tartalmaz: Abrazívumokat: a fogkrémek legfontosabb összetevői. A finomtól a normálisig terjedő csiszoló részecskék, amelyek tisztítják és csiszolják a fogak felszínét, eltávolítják a színes foglepedéket. A leggyakrabban használt abrazív anyag (dörzsanyag) a kalcium-karbonát. Egyebek mellett megállítja a savképződést a foglepedékben, ezáltal segíti a fogzománc remineralizációját („vissza-ásványosodását”). A fogzománcot támadó bakteriális eredetű savak kalciumot is elvonnak közvetlenül a fogfelszín alól. Ezt a folyamatot nevezik demineralizációnak („ásványtalanításnak”). Korai fázisban a demineralizálódott részek képesek természetes módon regenerálódni. Ha a demineralizáció folytatódik, kialakul egy lyuk, amelyet már csak a fogorvos képes megjavítani – betömni. Víz: a fogkrém hidrofil alkotórészeinek oldószereként hat és szuszpenziós közeget alakít ki az abrazív anyagok számára. A fogkrém kb. 40 – 60 %-át alkotja. Egyéb anyagok: detergensek (habzást kiváló anyagok – nátrium-laurilszulfát), a krém kiszáradását lassító anyagok (szorbitol), a fogkrémet besűrítő anyagok (hidroxil-etil-cellulóz), ízanyagok, illat- és színanyagok (szacharin, mentol, mentaolaj, szegfűolaj, eperaroma), profilaktikus anyagok (fluoridok), gyulladásgátlók (orvosi zsálya), fehérítő anyagok (peroxidok).
A kozmetikumok elsősorban a mindennapokban használt higiéniai készítmények, tehát a pipereszappan, a fogkrémek, a testápoló krémek, a borotválkozási szerek vagy a samponok.
101
102
Szerves anyagok a mindennapokban 7.4 Peszticidek
Keressük az összefüggéseket A kerti kártevőket pusztítva gyakran használnak olyan készítményeket, amelyek méregként vannak megjelölve. Hogyan dolgoznátok ezekkel az anyagokkal? A mérgekkel dolgozva be kell tartani a személyi higiéniát, munkavédelmi eszközöket kell használni és be kell tartani a munkabiztonságot is.
Az egerek és a rágcsálok pusztítására rágcsálóirtó szereket (rodenticideket) használnak. Ezek között mérgezett csalétek formájában kihelyezett készítmények, és a rágcsálók odújába szórt mérgek is vannak.
Napjainkban a rovarirtószerek mellett feromonokat is használnak. A feromonok különböző összetételű vegyületek, amelyeket egy állatfaj valamelyik nemű egyede termel. Pl. a lombos erdők veszélyes kártevőjének számító gyapjaslepke nősténye olyan feromont bocsát ki, amelynek már kis mennyiségét is képesek a hímek nagy távolságból megérezni.
A mezőgazdaságban a növények kártevői ellen használt anyagokat peszticideknek (növényvédőszereknek) nevezik. Alkalmazásuk révén növekednek a terméshozamok, csökkenek a veszteségek a raktározásnál. Biológiai hatásuk alapján a peszticideket néhány csoportba oszthatjuk. Herbicidek – gyomirtók. Többnyire a leveleken át jutnak be a növénybe és onnan haladnak tovább a szárba és a gyökerekbe. A gyomok leállnak a növésben és a fejlődésben. Fungicidek – gombaölő szerek. Ide sorolják a csávázó szereket is, amelyekkel a vetőmagot védik. Inszekticidek – állati kártevők, elsősorban a rovarok ellen használt szerek. Hátrányuk, hogy gyakran a hasznos rovarokat (méheket, dongókat) és állatokat is elpusztítják.
A peszticidek mérgek. Mielőtt dolgozni kezdenénk velük, meg kell nézni a csomagolásukon található adatokat: alkalmazhatóságot, adagolást, mennyire mérgezőek az élőlényekre és a kihelyezést követő időtartamot, amíg a kezelt növény nem fogyasztható. Munka közben munkavédelmi eszközöket kell használni. A peszticidek túlzott alkalmazása az ökológiai egyensúly megbomlásával jár. Hatásuknak ki van téve a víz, a talaj, a levegő és az élőlények is. Bekerülnek a táplálékláncokba, felhalmozódnak az állatok testében és veszélyesek az emberre is (allergiát, daganatos betegségeket okoznak). A peszticideket a mezőgazdaságban és az erdőgazdálkodásban alkalmazzák a növényi betegségek, az állati kártevők és a gyomok ellen.
Szerves anyagok a mindennapokban 7.5 Gyógyszerek Az emberek már nagyon régóta gyógyszerekkel igyekeztek segíteni a beteg emberen vagy állaton. Bizonyos növények és ásványok gyógyhatásával már az ókori herbáriumok (növényleírások) is foglalkoztak.
103 A farmakológia (pharmakon – gyógyszer, drog, méreg) a hatóanyagoknak az élő szervezetre kifejtett hatását vizsgáló tudomány.
A gyógyhatású anyagok olyan anyagok vagy anyagkeverékek, amelyek gyógyításra, a diagnózis felállítására vagy a betegségek megelőzésére szolgálnak. A gyógyszerek (orvosságok) olyan készítmények, amelyek hatóanyagokból és adalékanyagokból állnak. Véglegesített formában kerülnek a betegekhez. Gyógyszergyárak állítják elő őket. A gyógyszereket különböző formában gyártják: • folyékony (injekciók és infúziós készítmények, szörpök, cseppek, tinktúrák), • szilárd (porok, tabletták, pirulák, teakeverékek, pasztillák, kapszulák), • egyéb (kúpok, zsírok, krémek, paszták, zselék, sprayek, tapaszok). A gyógyszerek hatásuk alapján több csoportba oszthatók. Analgetikumok fájdalomcsillapítók, pl. sérülés után. Antipiretikumok – lázcsillapítók. Antibiotikumok baktériumok okozta fertőző betegségek gyógyítása. A kezelés során be kell tartani az előírt adagolást és minden alkalommal be kell szedni a teljes mennyiséget. Ellenkező esetben a kórokozók túlélik és ellenállókká válnak az antibiotikumokkal szemben (rezisztencia). Ugyanez történik az antibiotikumok gyakori használatakor is. Kialakulhatnak olyan életveszélyes fertőzések, amelyekre már semmilyen antibiotikum nincs hatással. Az antibiotikumok felszívódása függ a tápláléktól is, ezért a betegség ideje alatt könnyebb étkezés ajánlatos. Az antibiotikumos kezelés során és azt követően is az orvosok a probiotikumok használatát javasolják. A probiotikumok mikroorganizmusokat tartalmaznak, amelyek segítik a bélflóra megújulását. A vírusfertőzések ellen az antibiotikumok hatástalanok, ezért felesleges őket szedni pl. influenza esetén.
Gondolkodunk és felfedezünk Mely élelmiszerekben vannak probiotikus baktériumok? A hatóanyagok gyógyításra, a diagnózis felállítására vagy a betegségek megelőzésére szolgáló anyagok.
Paracelsus (1493 – 1541) svájci orvos elindította az alkímia új irányát – az iatrokémiát. Lerakta az orvostudomány és a farmakológia közös alapjait. Kijelentette: „Minden anyag méreg. Csak az adag nagyságától függ, hogy az anyag mérgező-e.” Felkereste a mai Szlovákia területét is. Erre emlékeztet a pozsonyi Prímás téren egy emléktábla is.
Az antibiotikumok története 1928-ban Alexander Fleming (1881 – 1955) angol orvossal kezdődött, aki a Penicillium notatum penészből izolálta az első és mindmáig használt antibiotikumot, a penicillint. A nemkívánatos mellékhatások szempontjából a penicillinek a legbiztonságosabb antibiotikumok közé tartoznak, bár vannak, akik allergiásak rájuk. A gyógyszer csomagolásán fel van tüntetve az ún. lejárati idő, ennek leteltével a gyógyszert már nem szabad használni.
104
Szerves anyagok a mindennapokban 7.6 Az emberre veszélyes anyagok 7.6.1 Drogok A drogokat (kábítószereket) az emberek régóta ismerik. Már az ókorban használtak olyan növényeket, amelyek bódult állapotot idéztek elő, ugyanakkor károsan is hathattak. A drogokat a varázslás és a mágia eszközeként használták, de bizonyos betegségeket is gyógyítottak velük.
Keressük az összefüggéseket
A természetes drogok rendszerint növényi eredetűek. A szintetikus drogok mesterségesen előállított anyagok. A függőség a fiataloknál általában próbálkozással alakul ki. Ennek az oka pl. a kíváncsiság, az unalom, a kalandvágy, a kikapcsolódás, a problémák előli menekülés, a bandához való tartozás vágya, egy életérzés kifejezése lehet. Hogyan tárjuk fel a drogfogyasztás tényét: iskolai problémák, megszűnik a korábbi érdeklődés, más barátok és bandák tűnnek fel, megváltozik a viselkedés, gyengeség, nappali álmosság, étvágytalanság, fogyás, bőrelváltozások, pénz tűnik el a környezetben, fecskendő, fecskendőtűk, drogok kerülnek elő, injekciózás nyomai a végtagokon.
Minden anyag, amely a szervezetbe kerül, a javunkra szolgálhat, de árthat is. A biológiából már tudtok a függőséget okozó anyagok egészségre ártalmas hatásáról. A függőséget okozó anyagok – drogok, kábítószerek, narkotikumok – már kis adagban is nemkívánatos hatással vannak a szervezetre. Soroljátok fel, miért. A drogok kihatnak az ember pszichéjére, a viselkedésére, arra, hogy képes-e megőrizni az önuralmát és odafigyelni a körülötte zajló eseményekre. A drog olyan anyag, amely a szervezetbe jutva képes befolyásolni annak egy vagy több funkcióját is. Pszichikai (lelki) és fizikai (testi) változásokat okoz. Kihat a központi idegrendszerre és képes függőséget előidézni. A drogfüggőség (toxikománia) betegség. Jellemző rá, hogy a kábítószerfüggő személy ellenállhatatlan vágyat érez a drog iránt és minden lehetséges eszközzel hozzá akar jutni. A drogfüggőség fokozatosan alakul ki. Bizonyos kábítószerek esetén az érzékeny személyeknél már az első alkalommal függőség alakulhat ki (pl. a heroinnál). Először a pszichikai függőség alakul ki. Ez azt jelenti, hogy a személy vágyat érez arra, hogy ismét használja a drogot, amely elégedettséget kelt benne. A következménye pedig az, hogy minden egyéb kedvtelés a háttérbe szorul, az ember teljesen a drog uralma alá kerül. Fizikai függőségről akkor beszélünk, amikor a szervezet rászokik a drogra és beépíti az anyagcseréjébe. A kábítószer kiiktatása elvonási tüneteket okoz. Ez lehet ásítás, izzadás, testhőmérséklet-változás, ízületi fájdalmak, emésztési zavarok, étvágytalanság, nyugtalanság, álmatlanság, görcsök, epilepsziás rohamok stb. Egy idő után a drogfüggő kénytelen növelni az adagot, hogy ugyanolyan hatást váltson ki nála a kábítószer. Ilyenkor következhet be a túladagolás, amely halált is okozhat.
Gondolkodunk és felfedezünk A kellő önbizalommal és önbecsüléssel rendelkező embernek nincs szüksége arra, hogy a saját jelentőségét mások előtt kábítószerekkel is kiemelje. A drogok eleinte talán kínálhatnak rendkívüli élményeket, de a használatukért mindig drágán kell fizetni. Gondolkodjatok el erről és közösen beszéljétek meg, hogyan védekezhettek a drogok ellen.
Szerves anyagok a mindennapokban Attól függően, hogy a törvényi szabályozás megengedi-e vagy tiltja a droghasználatot, feloszthatjuk a drogokat legális és illegális drogokra. A legális drogok hozzáférhetők, megvásárolhatók az üzletekben, a társadalom elfogadta azokat (alkohol, nikotin, koffein, bizonyos gyógyszerek). Az alkoholos italok fogyasztása és a dohányzás a Szlovák Köztársaságban 18 éves kortól engedélyezett. Az illegális drogok használata a kábítószer-törvény értelmében tilos (pl. a vadkenderből készült drogok, serkentő drogok, hallucinogének, ópiumszármazékok). Alkohol és alkoholizmus Szlovákiában az első számú legális drog az alkohol. Az alkoholtartalmú italokban etanol található. A gyártásukhoz szolgáló mezőgazdasági termékek feldolgozási módja alapján megkülönböztetjük a sört, a bort és az alkoholpárlatokat (égetett szeszt). Az alkohol hatása függ pl. az elfogyasztott mennyiségtől, az ital alkoholtartalmától és a fogyasztó testtömegétől. Az alkohol a gyermekek és a fiatalkorúak számára veszélyesebb, mint a felnőttek számára. Fogyasztása a májbetegség kialakulásának kockázatával jár (a máj nem képes olyan mértékben lebontani az alkoholt, mint a felnőtteknél), de az idegrendszer is károsodhat. Alkoholista az az ember, akinek az alkoholfogyasztás társadalmi, szociális és egészségi problémákat okoz. Az alkohol károsító hatására a központi idegrendszer a legérzékenyebb, ezért az alkoholizmus káros tünetei először az ember pszichikájában és viselkedésében jelentkeznek. Konfliktushelyzetek alakulnak ki a munkahelyen és a családban is. Az alkoholizmus egészségi következménye a máj megbetegedése, az agysejtek megbénulása, sőt az idő előtti halál.
105 Nagyobb mennyiségű alkohol tompítja a központi idegrendszert és fáradtságot okoz. Gyakran jelentkezik a fokozott agresszivitásra és az erőszakoskodásra való hajlam, nem ritka a veszekedés vagy a verekedés sem. Fokozatosan csökken a reakcióképesség, az ember egyre nehezebben mozog, bizonytalanná válik a járása és a beszéde is. Ködbe borul az agya és egy bizonyos pillanatban kiesik az emlékezete is: a kijózanodást követően az ember egyszerűen képtelen visszaemlékezni arra, hogy mit csinált és hogyan viselkedett.. Az alkoholisták várható élettartama 51 – 53 év, ami az átlagnál kb. 25 %-kal kevesebb. Az alkoholizmus világméretű súlyos probléma.
A nikotin a dohány egyik összetevője.
Dohány és dohányzás A nikotin a dohány egyik összetevője, amely az ismétlődő fogyasztás következtében erős függőséget alakít ki. A dohányzás nem befolyásolja lényegesen a pszichikai funkciókat, a viselkedést, a személyiségi szintet vagy a szociális kapcsolatok minőségét. Káros hatása elsősorban az egészségi állapotban nyilvánul meg (tüdőrák, bronchitisz, szív- és keringési megbetegedések, a magzat károsodása Egy szál cigaretta 8–9 mg terhesség idején és vetélés a nőknél). nikotint tartalmaz A dohányfüggőség gyakran halálos következményekkel jár. Igen veszélyes a passzív dohányzás is – ha a nem dohányzó személy egy füstös helyiségben tartózkodik, ugyanolyan kockázatoknak van kitéve, mint a dohányos. Leginkább a dohányos szülők gyermekei vannak kitéve a veszélynek. A cigarettafüst több mint 4 000 veszélyes anyagot tartalmaz. Ezek az anyagok a dohány izzása közben keletkeznek vagy szabadulnak fel (pl. nikotin, szén-monoxid, kátrány).
A nikotin színtelen, olajszerű anyag, amely a levegőn megbarnul. Szúrós, égető íze van és a dohánynövénynek jellegzetes illatot kölcsönöz. A növényi mérgek, az ún. alkaloidok közé tartozik, az agyban speciális receptorokhoz kapcsolódik. Az agyra gyakorolt hatása mellett növeli a szív frekvenciáját, a vérnyomást, ingerli a légutak nyálkahártyáját és a kezdő dohányosoknál rosszullétet és hányingert okoz. Évente a dohányzás következtében kb. három millió ember hal meg, ami azt jelenti, hogy 10 másodpercenként meghal a világban egy dohányos. A kutatások bizonyítják, hogy a dohányosok 8–16 évvel rövidebb ideig élnek, mint a nem dohányzók.
106
Szerves anyagok a mindennapokban A drogok felosztása hatásuk alapján A kender anyagai (kannabinoidok) A kenderben található drog napjaink legelterjedtebb növényi kábítószere. A marihuána könnyű drog, amelyet a kender szárított és apróra zúzott leveleiből, terméseiből vagy virágaiból nyernek. A hasis a kenderből nyert gyanta. Leggyakrabban cigaretta formájában szívják, de rágják is, esetleg teaként fogyasztják. Hatás Kockázat szárazságérzet a szájban, éhség, enyhe hidegérzet, emlékezet- és a koncentrációképesség zavarai, az az időérzékelés torzulása, kellemes hangulat, sőt ember azt képzeli, hogy megfigyelik, depresszió alanevetési rohamok. kul ki – önmagának akar ártani vagy a környezettel szemben agresszívvá válik, hosszabb távon cigarettában szívva a marihuánát tüdőrák alakulhat ki.
Pszichostimulánsok Igen erős pszichés függőséget alakítanak ki. A kokaint a kokacserje leveleiből nyerik. Különböző neveken ismert – koksz, hó, crack (szokták sütőporba és alkoholba keverni a port), cukor, koktél (a heroinnal összekeverve), és különböző módon szokták használni. A kokain fogyasztását még az inkákra vezetik vissza, akik vallási szertartásaik során használták a kokacserjét. A drog hagyományos fogyasztási módja a kokalevelek rágása, de gyakrabban szokták a kokaint felszippantani vagy befecskendezni. A pervitin (metamfetamin) az extasy tablettával együtt az ún. partidrogok közé tartozik. Hatása azonban erősebb az extasy tablettánál és jóval nagyobb a függőség kialakulásának a kockázata is. Hatás Kockázat hangulatjavító, eufória érzése, felgyorsuló pszichi- a hatás lecsengését követően kimerültség, depreszkai folyamatok, hallucinációk. szió, ízületi fájdalmak, öngyilkossági hajlam, gyakori a túladagolás, szívroham és agyi erek katasztrófája. Hallucinogének Erős tudatmódosító hatásuk van és pszichés elváltozásokat okoznak. Az LSD-t az anyarozsból – egy gabonán élősködő gombafajból állítják elő. A hallucinogének csoportjában az LSD a legerősebb drog – már egyszeri alkalmazása is súlyos következményekkel járhat (öngyilkosság). Az extasy hatása alapján a hallucinogének és a pszichostimulánsok közé is besorolható. Az extasyt olykor a partidrogok (partik, klubrendezvények, diszkók) között is számon tartják: a táncos a drog hatására nem érez fáradtságot, a teljes kimerülésig képes fizikai aktivitásra. Hatás Kockázat optikai hallucináció, a „színek hallásának” és a pszichés elváltozások, az idegsejtek károsodása, az „zene látásának” az érzése, a mozgáskoordináció LSD esetében a drog hatása még jóval később is képtelensége, szédülések, rosszullétek. jelentkezhet és sérülés, baleset, öngyilkosság is bekövetkezhet. Ópiumszármazékok A csoport elnevezése az ópiumból ered, amely az éretlen mákfejekben található. Az ópiumszármazékokat a gyógyászatban is alkalmazzák (narkotikumok). Az illóanyagokkal együtt az ópiumszármazékok a legveszélyesebb pszichotróp hatású anyagok közé tartoznak. Az ópiumszármazékoknak mint gyógyszereknek és narkotikumoknak régi múltjuk van. Az ópiumot előkelően „a kábítószerek királyának” nevezik. Az ópiumból készül a morfium, amelyet a gyógyászatban erős fájdalomcsillapítóként használnak. Gyorsan kialakul a pszichés és a fizikai morfin-függőség. A heroin a legveszedelmesebb ópiumszármazéknak minősül, a heroin-függőség a legrosszabb és társadalmi szempontból a legkárosabb. A heroint felszippantják, szívják, belélegzik vagy az érbe fecskendezik. Hatása az ópiuméra emlékeztet, de sokkal erősebb. Hatás Kockázat érzékelési zavarok, álmosság, a légzés és a szívve- a túladagolás nagy kockázata, a sárgaság és az rés lelassulása. AIDS-fertőzés kockázata a közösen használt fecskendő miatt.
Szerves anyagok a mindennapokban
107
Nyugtatók Olyan gyógyszerek, amelyek megszüntetik a betegek félelmét és a hallucinációit, ellazítják, megnyugtatják őket és mérsékelik az agresszivitásukat – pl. a barbiturátok. Napjainkban viszont gyakran visszaélnek velük (az italokba keverik, hogy az elkábult áldozatba drogot fecskendezhessenek, megerőszakolják a lányt stb.). Veszedelmesek, súlyos pszichés és fizikai függőséget okozhatnak. Hatás Kockázat tompítják a központi idegrendszer működését. az érzékelés zavarai, lelassult reakciók, emlékezetkiesés, depresszió, vese- és májkárosodás.
Illóanyagok A szipózás nem mai keletű, az illóanyagok csoport első anyaga a dinitrogén-oxid – kéjgáz volt. Angliában a 19. században a gázt léggömbökbe töltötték és az esti társas összejöveteleken inhalálták. A 20. század elején a gyógyászatban is alkalmazásra talált mint altatószer. Fokozatosan azonban más anesztetikumok (altatók) kiszorították. Az illó anyagokkal történő drogozás főleg a 20. század 50-es éveiben kezdett elterjedni, amikor illékony oldószereket tartalmazó tisztítószereket és ragasztókat kezdtek gyártani és árusítani. Ilyen oldószer a benzin, a toluol, az aceton és sok más anyag, amelyeket szagolgatnak, belélegeznek (szipózás) és kivételesen meg is isznak. Erős kábító (tompító) hatásuk van és gyakran kerül sor halálos kimenetelű túladagolásra. Hatás Kockázat tompítja a központi idegrendszer működését, tomrosszullét, hányinger, az érzékelés és a figyelés pítja a fájdalomérzetet, befolyásolja az érzéki észle- zavarai, depresszió, agy-, máj-, vese- és csontvelést. lő-károsodás.
Gondolkodunk és felfedezünk A dopping a tiltott serkentőanyagok használata a sportverseny előtt vagy alatt. Pozitív doppingteszt esetén a sportolót kizárják a versenyből. Magyarázzátok meg, hogyan állapítják meg a tiltott szerek esetleges használatát a sportolónál, és mi a dopping egészségi kockázata.
A drog (pszichoaktív szer) olyan anyag, amely a szervezetbe kerülve képes megváltoztatni egy vagy több szerv funkcióját is. Pszichikai (lelki) és fizikai (testi) változásokat okoz. Hat a központi idegrendszerre és képes függőséget előidézni. A drogfüggőség (toxikománia) betegség. A drogtól való pszichikai és fizikai függőségben nyilvánul meg, gyakran halállal végződik.
108
Szerves anyagok a mindennapokban 7.6.2 A környezetet és az embert veszélyeztető anyagok Az emberi tevékenység során olyan anyagok keletkeznek, amelyek szennyezik a levegőt, a vizet és a talajt. Az ember ráadásul mérgező kémiai anyagokat is bevetett mások ellen. Az emberi tudatlanság, közöny és felelőtlenség gyakran vezet környezetszennyezéshez és az emberi egészség károsításához is.
Keressük az összefüggéseket A kémiaórákon tanultak alapján már tudjátok, hogy nem a vegyipar szennyezi a legnagyobb arányban a környezetet. Nevezzétek meg a légkör, a víz és a talaj legfőbb szennyezőit. A levegőt a gépjárművek kipufogógázai, a hőerőművek füstgázai, az ipar, a bomló szemétlerakók szennyezik. A vizet és a talajt elsősorban a kőolajszármazékok, a nehéz fémek vegyületei, a peszticidek és a műtrágyák szennyezik. Ezek az anyagok főleg az ipari és a mezőgazdasági termelés során, a hulladéklerakókból, de a háztartási hulladékból is bekerülnek a vízbe és a talajba. Az emberi tevékenység folytán olyan anyagok is bekerülnek a környezetbe, amelyek a természetben nem fordulnak elő (pl. a műanyagok, a peszticidek, a műtrágyák). Sok anyag kedvezőtlenül befolyásolhatja az emberek egészségét és az ökológiai egyensúlyt. A legveszélyesebb káros anyagok a peszticidek, a nehéz fémek, az ipari anyagok és a fogyasztási vegyszerek. Ezek az anyagok súlyos betegségeket okozhatnak, mint pl. a rák és az allergia. A levegő, a víz és a talaj szennyeződését korszerű ökológiai („környezetbarát”) technológiák alkalmazásával csökkenteni lehetne (csak tisztított gázokat engedni a légkörbe, tisztítani a szennyvizeket, betiltani a veszélyes anyagok gyártását). Növelni kellene az alternatív energiaforrások és a másodlagos nyersanyagforrások alkalmazását. Az ember a háborúk során több kémiai anyagot is bevetett az ellenség egészségének a megkárosítására vagy elpusztítására (pl. szarin, yperit). Toxikus (mérgező) anyagok szabadulhatnak ki a környezetbe a vegyi üzemekben vagy a toxikus anyagok szállítása során bekövetkező baleseteknél vagy a tűzeseteknél. A toxikus anyagok szivárgásakor szükség van a kémiai védelmi eszközök alkalmazására (védőálarc, gumikesztyű, csizma, köpeny) és amennyiben lehetséges, elhagyni a szennyezett területet. Az emberi tevékenység során olyan anyagok keletkeznek, amelyek szennyezik a levegőt, a vizet és a talajt is. Ezek az anyagok kedvezőtlenül hathatnak az ökológiai egyensúlyra és az emberek egészségére (rák, allergia). A toxikus anyagok kiszabadulásakor kémiai védelmi eszközöket kell használni (védőálarcot, gumikesztyűt, csizmát, köpenyt) és lehetőleg el kell hagyni a szennyezett területet.
Szerves anyagok a mindennapokban 7.7 A tananyag összefoglalása A műanyagok szintetikusan előállított makromolekuláris anyagok. A legjelentősebb műanyagok közé tartozik a polietilén (PE), a polivinil-klorid (PVC) és a polisztirol (PS). Az emberi tevékenység sok területén alkalmazzák ezeket. A szintetikus szálak a természetes szálakat pótolják. Leggyakrabban a poliészterből (terilén) és a poliamidokból (szilon, nejlon) készült szálakat használják. A műanyaghulladék megsemmisítésének a legmegfelelőbb módja az újrahasznosítás (recycling). Kíméli a természetes forrásokat, csökkenti az energiafelhasználást, a hulladék mennyiségét és a környezetszennyezést. Az újrahasznosítás a hulladék ismételt felhasználása. Tisztító- és mosószerekként szappanokat és szaponátokat alkalmaznak. A szappanoktól eltérően a szaponátok nehezebben bomlanak le, ezért jobban szennyezik a természetet. A kozmetikumok elsősorban a mindennapokban használt higiéniai (tisztálkodási) szerek, tehát pipereszappanok, fogkrémek, testápoló krémek, borotválkozási szerek vagy a samponok. A peszticideket (növényvédőszereket) a mezőgazdaságban és az erdőgazdálkodásban a növények kórokozói, az állati kártevők és a gyomok ellen alkalmazzák. A gyógyhatású anyagok a gyógyításra, a diagnózis felállítására vagy a betegségek megelőzésére szolgálnak. A drog olyan anyag, amely a szervezetbe jutva képes megváltoztatni egy vagy több funkcióját. Pszichikai (lelki) és fizikai (testi) változásokat okoz. Kihat a központi idegrendszerre és képes függőséget előidézni. A drogfüggőség (toxikománia) betegség. A drogtól való pszichikai és fizikai függőségben nyilvánul meg, gyakran halállal végződik. Az emberi tevékenység során olyan anyagok is keletkeznek, amelyek szennyezik a levegőt, a vizet és a talajt is. Ezek az anyagok kedvezőtlenül befolyásolhatják az ökológiai egyensúlyt és az emberek egészségét (rák, allergia). A toxikus anyagok kiszabadulásakor kémiai védőeszközöket kell használni (védőálarcot, gumikesztyűt, csizmát, köpenyt) és ha lehetséges, el kell hagyni a szennyezett (kontaminált) területet. Oldalak a világhálón Műanyagok
Kozmetikumok
Mosószerek Drogok
http://www.matnet.sav.sk/index.php?ID=504 [cit. 2012-02-21] http://www.triedenieodpadu.sk/index.php?id=triedenieodpadu/druhyodpadu/plasty#2 [cit. 2012-02-21] http://www.elmhurst.edu/~chm/vchembook/400polymers.html [cit. 2012-02-21] http://www.sjf.tuke.sk/transferinovacii/pages/archiv/transfer/11-2008/pdf/144-146. pdf [cit. 2012-02-21] http://www.chem-web.info/Study/3/Synteticke_makromolekularni_latky.pdf [cit. 2012-02-21] http://www.matnet.sav.sk/index.php?ID=483 [cit. 2012-02-21] http://www.fpv.umb.sk/kat/kch/projekty/tempus/KOZMET/kozmet.htm [cit. 2012-02-21] http://kekule.science.upjs.sk/chemia/kuch/CHBZ3.html [cit. 2012-02-21] http://www.hschickor.de/animat.htm [cit. 2012-02-21] http://www.infovek.sk/predmety/chemia/materialy/legalne_a_nelegalne_drogy. ppt#282,17 [cit. 2012-02-21]
109
110
Szerves anyagok a mindennapokban 7.8 Kérdések és feladatok 7.8.1 Műanyagok és szintetikus szálak (7.1. rész). Szappanok és mosószerek (7.2. rész). Kozmetikumok (7.3. rész) 1. Mik a műanyagok? Mondj néhány példát az alkalmazásukról. 2. Mire szolgálnak a szintetikus szálak? Mondj néhány példát. 3. Mi az újrahasznosítás és a mi a jelentősége? 4. Rendeljetek anyagokat az állításokhoz: műanyagok és szintetikus szálak, PE, PVC, PS, terilén: a) elégetése során ártalmas hidrogén-klorid keletkezik, b) a leggyakrabban használt műanyag elégetésekor szén-dioxid és víz keletkezik, ami nem jelent túlzott ökológiai problémát, c) a poliészter szálak közé tartozik, d) sárgás kormozó lánggal ég, az égéstermékek egészségre ártalmasak. 5.
A polimerizáció olyan reakció, amellyel fontos műanyagokat gyártanak. a) Írjátok le a polivinil-klorid (PVC) keletkezésének a reakcióját vinil-kloridból. b) A politetrafluoretilént (PTFE) – a teflont 1939-ben Roy Plunkett (1910 – 1994) amerikai vegyész szabadalmaztatta. Ezt a műanyagot először az amerikai hadseregben alkalmazták. Csak 1960-tól kezdtek teflonedényeket gyártani. Készítenek belőle a gyógyászatban szélsőséges körülmények között használt eszközöket is. Írjátok le a teflon gyártásának alapjául szolgáló tetrafluoretén (CF2=CF2) polimerizációjának egyenletét.
6. Miért nehezebb kemény vízben szappannal mosni? 7.
A BIO jelzésű mosóporral végzett kézi mosásnál védőkesztyűt kell használni és ezeket a szereket nem szabad a természetes selyem és gyapjú mosásánál alkalmazni. Magyarázzátok meg az okát.
8. Miért veszítik el az enzimeket tartalmazó mosóporok a hatásukat 60 C felett? 9. Mik a tenzidek (felületaktív anyagok)? 10. Hogyan hatnak a szappanok és a szaponátok a környezetre? 11. Mik a kozmetikumok? Milyen nyersanyagokból gyártják őket?
Gondolkodunk és felfedezünk A vízbe került foszfátok a vízi növények, elsősorban a moszatok gyors növekedését okozzák. A növények egymástól rabolják el az életteret, ezért elpusztulnak és a fenékre süllyednek. Oxigén hiányában egy rothadási folyamat indul el, amely során mérgező anyagok keletkeznek. A halak és más vízi állatok elpusztulnak – a víz „meghal”. Állapítsátok meg, hogyan nevezik ezt a folyamatot.
Szerves anyagok a mindennapokban 7.8.2 Peszticidek (7.4. rész). Gyógyszerek (7.5. rész). Az emberre veszélyes anyagok (7.6. rész) 1. Mik a peszticidek? Mi a hasznuk és milyen veszélyt jelentenek? 2. Válasszátok ki a helyes állításokat: a) a peszticidek túlzott mértékű alkalmazása megbontja az ökológiai egyensúlyt a természetben, b) az inszekticidek pusztítják az állati kártevőket, de nem hatnak a hasznos rovarokra, c) a rovarok elleni szerként gyakran alkalmaznak halogénszármazékokat, d) bizonyos peszticidek előnye, hogy bekerülnek a táplálékláncba és a hatásukat sok évig megőrzik. 3. Mik a gyógyhatású anyagok? Soroljátok fel a gyógyhatású anyagok három csoportját és mondjátok el, mikor alkalmazzák ezeket. 4. Mik a gyógyszerek? Milyen formájú gyógyszereket ismertek? 5. Magyarázzátok meg, hogyan kell használni az antibiotikumokat. Mi történhet a gyakori alkalmazásuk során? 6.
Bizonyos gyógyszerek kombinált hatóanyagokat tartalmaznak, amelyeknek lázcsillapító és fájdalomcsillapító hatásuk van. Válasszátok ki a megfelelő állításokat: a) valamennyi csak orvosi vényre kapható, b) ezek antibiotikumok, c) csökkentik a lázat és enyhítik a fájdalmat, d) a hasmenés ellen használják ezeket.
7. Mik a drogok? Magyarázzátok meg, hogyan alakul ki a drogfüggőség és miért veszélyes? 8. Válasszátok ki a helytelen állításokat a drogokról: a) a drogfüggőség fokozatosan alakul ki, b) a dohányzás nem okoz függőséget, c) a dohány a függőséget okozó anyagok közé tartozik, d) a toxikománia betegség. 9. Magyarázd meg, mi a passzív dohányzás. 10.
Válaszd ki a többi közé nem tartozó anyagot és indokold meg: a) inszekticid, tenzid, herbicid, fungicid, b) antipiretikum, analgetikum, arzén, antibiotikum, c) inzulin, heroin, kokain, pervitin.
11. Soroljátok fel a leggyakoribb levegő, víz és talajszennyező forrásokat. Miért veszélyes az ember számára a természet egyensúlyának a megbomlása? 12. Hogyan védekeznétek, ha a környéketeken mérgező anyag szabadulna ki a vegyi üzemből?
111
kémcső
főzőpohár
Erlenmeyer-lombik
állólombik
Petri-csésze
óraüveg
kristályosító-csésze
bepárló-csésze
mérőhenger
osztott pipetta
Liebig-hűtő
spirituszégő
tölcsér
azbesztes drótháló
vasháromláb
szűrőkarika
Bunsen-állvány
kémcsőfogó
szorító
szorítódió
kémcsőállvány
dörzscsésze törővel
Bunsen-égő
tégelyfogó
Laboratóriumi eszközök
Megpróbáljuk • Hogyan kell különböző összetételű oldatokat készíteni • Hogyan különböztetjük meg a szervetlen és a szerves anyagot • Milyen reakciókkal mutatjuk ki a szénhidrátokat • Milyen csapadékos reakciókat váltanak ki a fehérjék • Hogyan nyerünk fehérjéket a tejből • Milyen reakciókkal mutatjuk ki a fehérjéket • Hogyan nyerünk zsírokat a növényi magvakból • Milyen reakciókkal mutatjuk ki a C-vitamin jelenlétét • Milyen mosóhatása van a szappannak
114
Laboratóriumi gyakorlatok
A gyakorlat megnevezése
8.1 Oldatok készítése I
Feladat
Készítsetek oldatot a végrehajtás alapján és számítsátok ki az összetételét.
Eszközök
2 főzőpohár, mérőhenger, mérőlombik (100 cm3) dugóval, óraüveg, mérleg, üvegbot, fecskendő, spatula.
Vegyszerek Végrehajtás
Feladatok
Nátrium-klorid, víz. 1. Mérjetek be kétszer 2 – 2 g sót. 2. A mérőhengerrel mérjetek be a főzőpohárba 98 cm3 vizet. 3. A vízzel töltött főzőpohárba a bemért sót és keverés közben oldjátok fel (elkészítettétek az A oldatot). 4. A másik lemért sóadagot oldjátok fel kb. 50 cm3 vízben egy másik főzőpohárban. 5. A főzőpohárban lévő oldatot kvantitatívan öntsétek a mérőlombikba és töltsétek fel vízzel a vonalig. A lombikot dugóval zárjátok le és a lombikot fel-le forgatva keverjétek össze (elkészítettétek a B oldatot). 1. Számítsátok ki a só tömegtörtjét az A oldatban és fejezzétek ki százalékokban.
2. Számítsátok ki a só koncentrációját a B oldatban.
Összefoglalás
Az előírás szerint elkészítettük a nátrium-klorid oldatait: az A oldatot, amelyben a NaCl tömegtörtje ..................................... a B oldatot, amelyben a NaCl koncentrációja .....................................
115
Laboratóriumi gyakorlatok 8.2 Oldatok készítése II Javasoljatok végrehajtási módot és készítsetek adott összetételű oldatot. 2 főzőpohár, mérőhenger, mérőlombik (100 cm3) dugóval, óraüveg, mérleg, üvegbot, fecskendő, spatula Nátrium-klorid, víz. 1. Javasoljatok végrehajtási módot, hogyan kell nátrium-klorid oldatokat készíteni: 100 g oldatot, amelynek tömegtörtje 2 % (A oldat), 100 cm3 oldatot, amelynek koncentrációja 2 mol/dm3 (B oldat).
A gyakorlat megnevezése Feladat Eszközök
Vegyszerek Feladatok
2. Miután a tanár jóváhagyta, végrehajtjuk a műveletet. Az A oldat elkészítése a) Számítás:
Javasolt végrehajtási mód
b) A végrehajtás módja:
A B oldat elkészítése a) Számítás:
b) A végrehajtás módja:
Melyik mennyiség értékét kell megkeresnetek a fizikai-kémiai táblázatokban, hogy az A oldat tömegéből kiszámítsátok a térfogatát?
A 2 %-os tömegtörtű A oldat 100 grammjának előállításához be kell mérni ............................... g NaCl-t. A 2 mol/dm3 koncentrációjú B oldat 100 cm3-nek előállításához be kell mérni ............................... g NaCl-t.
Kiegészítő feladat
Összefoglalás
116
Laboratóriumi gyakorlatok
A gyakorlat megnevezése
8.3 Szervetlen és szerves anyagok
Feladat
Tulajdonságaik alapján különböztessétek meg a szervetlen és a szerves anyagot.
Eszközök
4 Petri-csésze, 8 kémcső, 4 kémcsődugó, kémcsőállvány, kémcsőfogó, spatula, spirituszégő, gyufa.
Vegyszerek Végrehajtás
Megfigyelés
Feladatok
Konyhasó, szódabikarbóna, keményítő, paraffin (gyertyareszelék), víz 1. Négy Petri-csészébe szórjatok egy kiskanál konyhasót, szódabikarbónát, keményítőt, paraffint. Jellemezzétek az anyagok halmazállapotát, színét és külalakját. 2. A kémcső közepéig öntsetek vizet és fél kiskanál konyhasót szórjatok bele. A kémcsövet dugóval zárjátok le és jól rázzátok össze. Ismételjétek meg ugyanilyen mennyiségű szódabikarbónával, keményítővel és paraffinnal. 3. A kémcsőbe szórjatok egy kiskanál konyhasót és hevítsétek a spirituszégő lángjában. Ismételjétek meg ugyanilyen mennyiségű szódabikarbónával, keményítővel és paraffinnal. anyag konyhasó tulajdonság halmazállapot szín külalak vízoldékonyság viselkedés a hevítés közben
szódabikarbóna
keményítő
paraffin
A táblázatból írjátok ki: A tulajdonságokat, amelyekben a szervetlen és a szerves anyagok nem különböznek:
A szerves anyagokra jellemző tulajdonságokat:
Összefoglalás
A konyhasó, a szódabikarbóna, a keményítő, a paraffin a szervetlen anyagok közé tartozik: ......................................................................... a szerves anyagok közé tartozik: .............................................................................
117
Laboratóriumi gyakorlatok 8.4 Szénhidrátok I Mutassátok ki a glükózt és a fruktózt a mézben és a gyümölcsből.
A gyakorlat megnevezése Feladat
Főzőpohár, 3 kémcső, 3 kémcsődugó, kémcsőfogó, pipetták vagy cseppentők, mérőhenger, kés, kémcsőállvány, spirituszégő, gyufa.
Eszközök
Méz oldata (egy kiskanál méz 100 cm3 vízben), narancs, nátrium-hidroxid oldata (10 %), réz(II)-szulfát oldata (5 %), víz.
Vegyszerek
1. Kémcsőbe öntsetek kb. 3 cm3 mézoldatot. Öntsetek hozzá 3 cm3 NaOH oldatot és 1 cm CuSO4 oldatot. A kémcsövet dugóval zárjátok le, keverjétek meg. A dugót távolítsátok el és a kémcsövet hevítsétek. 2. A narancs levét facsarjátok egy főzőpohárba és ugyanolyan mennyiségű vízzel hígítsátok. A továbbiakban ugyanúgy járjatok el, mint a méz esetében. 3. Összehasonlításul végezzetek el egy vakpróbát: a minta helyett vizet használjatok.
Végrehajtás
1. Írjátok le a keverékek hevítése során lejátszódott változásokat (1. és 2. pont).
Megfigyelés
2. Írjátok le a vakpróba során lejátszódott változásokat (3. pont).
A CuSO4 és a NaOH oldatával kimutattuk a mézben és a narancsban
Mutassátok ki a keményítőt a burgonyában, a rizsben és a lisztben.
Összefoglalás
Feladat
2 kémcső, főzőpohár, kés, kémcsőállvány, Petri-csésze, pipetta vagy cseppentő, kiskanál, spirituszégő, gyufa.
Eszközök
Közepes nagyságú burgonya, rizs, liszt, jódoldat (Lugol-oldat – 5 g jód, 10 g kálium-jodid és 85 cm3 víz).
Vegyszerek
1. A héjában főtt burgonyát kihűlve vágjátok fel és a vágási felületre cseppentsek 3–4 csepp jód oldatot. 2. Az egyik kémcsőbe szórjatok 1 kiskanál rizst, a másikba 1 kiskanál lisztet. Mindkettőbe cseppentsetek 3–4 csepp jódoldatot.
Végrehajtás
Írjátok le a burgonyán, illetve a rizst és a lisztet tartalmazó kémcsőben a színváltozást.
Megfigyelés
A jód oldatával a burgonyán, a lisztben és a rizsben kimutattuk a
Összefoglalás
118
Laboratóriumi gyakorlatok
A gyakorlat megnevezése Feladat
8.5 Szénhidrátok II Különböztessétek meg a glükózt, a szacharózt és a keményítőt
Eszközök
6 kémcső, kémcsőállvány, kémcsőfogó, pipetták vagy cseppentők, spirituszégő, gyufa.
Vegyszerek
Nátrium-hidroxid oldata (10 %), réz(II)-szulfát oldata (5 %), jódoldat (Lugol-oldat – 5 g jód, 10 g kálium-jodid és 85 cm3 víz), glükóz, szacharóz, keményítő és ismeretlen minta oldata.
Feladat
Három kémcsőben ismert oldatokat találtok – a glükóz, a szacharóz és a keményítő oldatát, a negyedik kémcsőben ismeretlen oldat van. A tanár jóváhagyásával javasoljatok és hajtsatok végre egy kísérletet, amellyel kimutatjátok a glükóz, a szacharóz vagy a keményítő jelenlétét az ismeretlen mintában.
Végrehajtás
Megfigyelés
reakció reakciók a CuSO4 és a NaOH oldatával
reakció a jód oldatával
minta glükóz szacharóz keményítő ismeretlen szénhidrát Összefoglalás
Az ismeretlen szénhidrát a ............................................................................... volt. A ......................................................................................... reakcióval mutattuk ki.
119
Laboratóriumi gyakorlatok 8.6 Fehérjék I Mutassátok ki a fehérjéket a tojásfehérjében.
A gyakorlat megnevezése Feladat
4 kémcső, 3 kémcsődugó, kémcsőfogó, kémcsőállvány, pipetták vagy cseppentők, spirituszégő, gyufa.
Eszközök
Tojásfehérje oldat (fehérje 100 cm3 vízben), salétromsav oldat (5 %), nátrium-hidroxid oldat (5 %), réz(II) szulfát oldat (5 %).
Vegyszerek
1. 2. 3. 4.
Végrehajtás
Négy kémcsőbe öntsetek 3 – 3 cm3 tojásfehérje oldatot. Az első kémcsőben lévő oldatot dugaszoljátok be és erősen rázzátok fel. A második kémcsőben lévő oldatot hevítsétek az égő lángjában. A harmadik kémcsőben lévő oldathoz öntsetek 2 cm3 HNO3 oldatot. A kémcsőt dugaszoljátok be és rázzátok össze. 5. A negyedik kémcsőben lévő oldathoz öntsetek 3 cm3 NaOH oldatot és 4 – 5 csepp CuSO4 oldatot. A kémcsövet dugaszoljátok be, tartalmát rázzátok össze, tegyétek félre a kémcsőállványba és figyeljétek. Mit észleltetek az első kémcsőben a tartalmát felrázva?
Megfigyelés
Mit észleltetek a második kémcsőben a hevítés során?
Mit észleltetek a harmadik kémcsőben a HNO3 oldat hozzáadása után?
Mit észleltetek a negyedik kémcsőben a NaOH és a CuSO4 oldat hozzáadása után?
A fizikai hatások (erős rázás, magas hőmérséklet) és a kémiai hatások (a savak hatása) következtében az első három kémcsőben ............................. csapadék vált ki. A NaOH és a CuSO4 oldat hozzáadása után a negyedik kémcsőben megfigyeltük a .......................................................... változását. Ez a ............................................ jelenlétének a bizonyítéka a tojásfehérjében
Összefoglalás
120
Laboratóriumi gyakorlatok
A gyakorlat megnevezése
8.7 Fehérjék II Vonjátok ki a fehérjét a tejből és mutassátok ki
Feladat Eszközök
2 főzőpohár, mérőhenger, pipetták vagy cseppentők, szűrőtölcsér, szűrőkarika, szűrőpapír. Bunsen-állvány, kémcső, kémcsőállvány, üvegbot. Tej, ecet, víz, nátrium-hidroxid oldat (5 %), réz(II)-szulfát oldat (5 %).
Vegyszerek Végrehajtás
1. 2. 3. 4.
A főzőpohárba öntsetek 50 cm3 tejet. Öntsetek hozzá 5 cm3 ecetet és keverjétek meg. Állítsatok össze egy szűrőberendezést és a keletkezett csapadékot szűrjétek le. Vegyetek ki egy kevés csapadékot és üvegbottal helyezzétek a kémcsőbe. Öntsetek hozzá 3 cm3 NaOH oldatot és 5 – 6 csepp CuSO4 oldatot. A keveréket a kémcsőben keverjétek meg és figyeljétek meg (biuret-próba).
Megfigyelés
1. Figyeljétek meg az ecet hozzáadásakor bekövetkezett változásokat a tejben.
2. A szűrőpapírt vegyétek ki a szűrőtölcsérből és bontsátok szét. Írjátok le a szűrőpapíron lévő csapadék tulajdonságait.
3. Írjátok le a változásokat, amelyek a NaOH és a CuSO4 oldatot a csapadékhoz hozzáöntve bekövetkeztek.
Kiegészítő feladat
Összefoglalás
Tüntessétek fel az ecet összetételét.
A tejből csapadékképző reakcióval ................................... kaptunk. A NaOH és a CuSO4 oldat hozzáadásával a csapadékhoz (biuret-próba) ............................... színt figyeltünk meg. Ez a .......................... jelenlétének a bizonyítéka.
121
Laboratóriumi gyakorlatok 8.8 Fehérjék III Mutassátok ki a fehérjéket a hüvelyesekben Dörzscsésze törővel, spatula, 3 kémcső, 3 kémcsődugó, kémcsőállvány, pipetták vagy cseppentők, spirituszégő, gyufa.
A gyakorlat megnevezése Feladat Eszközök
Borsó, szója, bab, nátrium-hidroxid oldat (5 %), réz(II)-szulfát oldat (5 %), víz.
Vegyszerek
1. A dörzscsészében külön-külön törjetek össze száraz borsó-, bab- és szójaszemeket (ha nagyon kemények, főzzétek meg őket). Az egyes liszteket szórjátok kémcsövekbe kb. 2 cm magasságig. 2. Mind a három kémcsőbe öntsetek 3 cm3 NaOH oldatot és 4 – 5 csepp CuSO4 oldatot. A kémcsöveket rázzátok fel, állítsátok őket kémcsőállványba és figyeljétek meg (biuret-próba).
Végrehajtás
Írjátok le a NaOH és a CuSO4 oldat hozzáadása után bekövetkezett változásokat
Megfigyelés
az 1. sz. kémcsőben .......................................................................................... az 2. sz. kémcsőben .......................................................................................... az 3. sz. kémcsőben .......................................................................................... A borsó, a bab és a szójaszemekben jelen vannak a ......................................... A ............................................................................................ mutattuk ki őket.
Összefoglalás
122
Laboratóriumi gyakorlatok
A gyakorlat megnevezése
Feladat
Eszközök Vegyszerek Végrehajtás
Megfigyelés
Összefoglalás
8.9 Zsírok Vonjatok ki zsírokat a növényi magvakból és a zsírfolttal bizonyítsátok be a jelenlétüket. Dörzscsésze törővel, szűrőpapírok. Dió, napraforgó magvak, esetleg más olajos termések. 1. A dörzscsészében törjetek szét 3–4 szem diót. 2. A széttört diót szórjátok szűrőpapírra, amelyet többször hajtsatok össze és néhányszor jó erősen nyomjátok össze. 3. A kísérletet ismételjétek meg a napraforgó magvaival, esetleg más termésekkel. Írjátok le, mit figyeltetek meg a szűrőpapíron.
A dióban, a ............................................................................................. találhatók Ezt a ............................................................... kialakulása igazolja a szűrőpapíron.
123
Laboratóriumi gyakorlatok 8.10 Vitaminok Mutassátok ki a C-vitamin jelenlétét a gyümölcsben.
A gyakorlat megnevezése Feladat
Óraüveg, főzőpohár, mérőhenger, üvegbot, 4 kémcső, kémcsőállvány, pipetták vagy cseppentők, kés.
Eszközök
Kálium-permanganát oldata (1 %), kálium-ferricianid (vörös vérlúgsó) oldata (1 %), vas(III)-klorid oldata (1 %), univerzális indikátorpapír, aszkorbinsav (C-vitamin), citromszeletek, víz.
Vegyszerek
1. 2. 3. 4. 5.
A főzőpohárban. 50 cm3 vízben feloldotok egy C-vitamin tablettát (100 mg). A kémcsőbe öntsetek 5 cm3-t ebből az oldatból. Univerzális indikátorpapírral mérjétek meg az oldat pH-ját. Két kémcsőbe öntsetek 5–5 cm3 kálium-permanganát oldatot. Az első kémcsőbe öntsetek kb. 5 cm3 C-vitamin oldatot és a második kémcsőbe öntsetek 1 cm3 citromlevet. 6. Keverjetek össze azonos térfogatú (2–2 cm3) kálium-ferricianid és vas(III)-klorid oldatot. A keverékből 5–6 cseppnyit adjatok a citromszelethez és a C-vitamin oldatához.
Végrehajtás
1. Hogyan festődött meg az univerzális indikátorpapír a C-vitamin oldatában és a citromszeleten?
Megfigyelés
2. Írjátok le a kálium-permanganát oldatot tartalmazó kémcsövekben lejátszódott változásokat a C-vitamin és a citromlé hozzáadása után. 3. Írjátok le a C-vitamin oldatot tartalmazó kémcsőben és a citromszeleten lejátszódott változást a kálium-ferricianid és a vas(III)-klorid oldatának olajzöld színű keverékét hozzáöntve.
Mit állapítottatok meg az univerzális indikátorpapír színváltozásából?
Feladat
Mit igazolnak a hasonló változások a C-vitamin oldatában és a citromlében a kálium-permanganáttal reagálva? Mit igazolnak a hasonló változások a C-vitamin oldatában és a citromszeleten a kálium-ferricianiddal és a vas(III)-kloriddal reagálva?
Az univerzális indikátorpapír ................................ színe alapján megállapítottuk, hogy a C-vitaminnak savas tulajdonságai vannak. A C-vitamin megtalálható a......................................................................................
Összefoglalás
124
Laboratóriumi gyakorlatok
A gyakorlat megnevezése
8.11 Szappanok Vizsgáljátok meg a szappan mosóhatását.
Feladat
3 kémcső, 3 kémcsődugó, kémcsőállvány, pipetta, spatula, kés.
Eszközök
Szappan, desztillált víz, csapvíz, ásványvíz.
Vegyszerek Végrehajtás
1. Az első kémcsőbe öntsetek 5 cm3 desztillált vizet, a másodikba 5 cm3 csapvizet, a harmadikba 5 cm3 ásványvizet. 2. Valamennyi kémcsőbe szórjatok fél kiskanál szappanreszeléket. 3. A kémcsöveket dugaszoljátok be és jól rázzátok fel. Figyeljétek a szappanhab képződését az egyes kémcsövekben.
Megfigyelés
Melyik kémcsőben keletkezett a legtöbb hab? ..................................................
Feladat
Indokoljátok meg, miért volt eltérő a habképződés az egyes kémcsövekben (döntsétek el, melyik vízmintában volt a legtöbb oldott ásványi anyag).
Összefoglalás
A legtöbb hab a ................................. vizet tartalmazó kémcsőben képződött, a legkevesebb a ..................................... vizet tartalmazó kémcsőben. A mosásra tehát a legalkalmasabb a ................................... víz.
Győződjetek meg a szappan emulgeáló hatásáról.
Feladat
2 kémcső dugóval, kémcsőállvány, pipetta, mérőhenger, spatula
Eszközök
Szappan, növényi olaj, víz.
Vegyszerek
Két kémcsőbe öntsetek kb. 1 – 1 cm3 növényi olajat. Az első kémcsőbe öntsetek 10 cm3 vizet. A másik kémcsőbe öntsetek 10 cm3 vizet és fél kiskanál szappanreszeléket. A kémcsöveket dugaszoljátok be és jól rázzátok össze. A kémcsöveket helyezzétek a kémcsőállványba és figyeljétek meg.
Végrehajtás
1. 2. 3. 4.
Megfigyelés
Írjátok le a változásokat a kémcsőben közvetlenül a felrázást követően és 5 perc elteltével.
Feladat Összefoglalás
Indokoljátok meg a kémcsőben megfigyelt változásokat. Meggyőződtünk róla, hogy a szappannak ............................................. hatása van.
125
Laboratóriumi gyakorlatok Állapítsátok meg szappanoldat pH-ját
Feladat
Kémcsövek, kémcsődugók, kémcsőállvány, pipetta, spatula.
Eszközök
Szappan (különböző típusok), víz, univerzális indikátorpapír, fenolftalein oldat.
Vegyszerek
1. Kémcsőbe öntsetek 5 cm3 csapvizet és szórjatok bele fél kiskanál szappanreszeléket. 2. A kémcsövet dugaszoljátok be és oldjátok fel a szappant. 3. Indikátorpapírral állapítsátok meg a szappanoldat pH-értékét. 4. A szappanoldathoz a kémcsőben adjatok 3 – 4 csepp fenolftalein oldatot. 5. A kísérletet ismételjétek meg más típusú szappannal is. szappanminta
az univerzális indikátorpapír színe
pH-érték
a fenolftalein színe
Végrehajtás
Megfigyelés
Mit ad meg a pH-érték?
Feladat
A szappanoldatok savasak vagy lúgos kémhatásúak? Állításotokat indokoljátok meg.
Összefoglalás
126
Közlekedés és üvegházhatás Az Eurobarométer felmérés eredményeiből, amelyeket az Európai Bizottság 2011-ben hozott nyilvánosságra kitűnik, hogy az európaiak több mint kétharmada nagyon súlyos problémának tartja a klímaváltozást. Állapítsátok meg, milyen hatással van a közlekedés az üvegházhatás kialakulására. Javasoljatok módszert a kipufogógázok kibocsátásának csökkentésére.
A kőolaj és a kőolajból készült termékek Állapítsátok meg, milyen termékeket gyártanak a kőolajból. Miért hasznosak az ember számára? Hogyan szennyezheti a kőolaj bányászata, feldolgozása és szállítása, valamint a belőle készült termékek alkalmazása a környezetet? Hogyan lehetne megelőzni ezeket a nemkívánatos folyamatokat?
Az ózonréteg és az ózonlyuk Magyarázzátok meg az ózonlyuk keletkezésének az okait, soroljátok fel, milyen következményei lehetnek a földi életre. Környéketeken melyek azok az üzemek, amelyek hozzájárulnak az ózonréteg megbontásához és milyen módon? Javasoljatok módszereket ezek megakadályozására. A környéketeken működő üzemek is hozzájárulhatnának ehhez? Miképpen? Ti miként mérsékelhetnétek az ózonréteg vékonyodását?
Az alkohol – az emberiség átka Az alkohol függőséget okozó anyag, veszélyes méreg. Az ember könnyen, szinte észrevétlenül alkoholistává válhat. Először megszokásból iszik, később a test rászokik az alkoholra, szüksége van rá. Ez drog – ha az alkohol fogyasztása nem marad abba – az ember rászokik. Az alkoholfüggőség gyógyítása nehéz – az alkoholelvonó-kúra sikeressége csak 20 % körüli. Állapítsátok meg az alkohol tulajdonságait. Miért kerülnek az emberek az alkohol hatása alá? Mit okozhat az alkohol nemcsak az alkoholistának, hanem a családjának is? Milyen tényezőktől függ az alkoholelvonó-kúra sikeressége?
Cukor Szlovákiában A mindennapi életben a „cukor” megnevezéssel illetjük a jellegzetesen édes ízű, vízben jól oldódó fehér kristályos anyagot. A cukrot nálunk már régóta a cukorrépából gyártják, ezért répacukornak nevezik. A trópusi országokban a cukrot a cukornádból készítik, ezért nádcukornak nevezik. A nádcukor és a répacukor összetétele megegyezik, ezért a kémiában mind a két cukorféleséget – függetlenül a származási helyüktől – szacharóznak nevezik.
Projektjavaslatok Állapítsátok meg, Szlovákia mely városaiban gyártanak cukrot és írjátok le a gyártási folyamatot. Mi a helyzet a cukorfogyasztással Szlovákiában és a világban? Vizsgáljátok meg a cukor szerepét az ember táplálkozásában és a túlzott cukorfogyasztás következményeit is.
A zsírok és helyük a táplálkozásunkban Az emberi szervezet nem lehet meg zsírok nélkül, mivel sok fontos feladatot látnak el. A zsírok és olajok fogyasztásának hosszan tartó korlátozása az egészségünk szempontjából fontos zsíroldékony vitaminok – A, D, E, K – hiányában, a hormonszint ingadozásában és az általános ellenálló-képesség gyengülésében mutatkozik meg. a) Koleszterin az emberi szervezetben A koleszterin egy viszonylag bonyolult felépítésű, néhány széngyűrűt tartalmazó zsírmolekula. A sejtfalak (sejtmembránok) fontos építő anyaga, a szervezetnek szüksége van rá pl. a nemi hormonok és az epesavak képzéséhez. Nagyon leegyszerűsítve azt mondhatjuk, hogy megkülönböztetünk „jó” (HDL) koleszterint és „rossz” (LDL) koleszterint. A „rossz” koleszterin megszaporodott mennyisége következtében lerakódik az érfalakon, a „jó” koleszterinnek ellenkezőleg, védő szerepe van. Az ember vérében egyaránt mérik az LDL és a HDL koleszterin koncentrációját, és az teljes koleszterin mennyiséget is, amit a kétfajta koleszterin mennyiségéből számítanak ki. Az ajánlott koleszterin-koncentráció az ember vérében legfeljebb 5,20 mmol/l. Állapítsátok meg a koleszterin hatását az ember egészségére és írjátok le, hogyan lehetne csökkenteni a koncentrációját a vérben. b) Margarinok az étrendünkben 1869-ben III. Napóleon felszólította a francia vegyészeket, hogy készítsenek a drága vaj helyett olcsóbb, kenhető étkezési zsírt. Az előállított zsírnak gyöngyház fényű, gyöngyszerű cseppjei voltak, ezért elnevezték margarinnak (görögül a margaritesz gyöngyöt jelent). Állapítsátok meg, hogyan gyártják jelenleg a margarint. Mi a szerepük a margarinoknak a táplálkozásunkban? Hasonlítsd össze a vaj és a margarin fogyasztásával kapcsolatos nézeteket.
Helyesen táplálkozunk? A táplálkozás során leggyakrabban a következő hibákat követjük el: sokat eszünk, sok zsíros ételt fogyasztunk, sok édeset eszünk, sokat sózunk, kevés rostos anyagot és vitamint fogyasztunk. Egy héten át jegyezzétek fel, milyen ételt és italt fogyasztotok. Állapítsátok meg, milyennek kell lennie a zsírok, a cukrok és a fehérjék arányának a táplálékban. Keressetek a szakirodalomban vagy az interneten élelmiszerpiramist és hasonlítsátok össze a ti heti étrendetekkel. Hasonlítsátok össze a táplálkozási szokásokat az osztályban a helyes táplálkozás elveivel. Véleményetek szerint milyen ételekből kellene többet, illetve kevesebbet fogyasztanotok. Indokoljátok meg. Ki a „vegetáriánus” és ki a „vegán”?
Egészséges napozás A bőr az emberi test legnagyobb szerve. Védelméről elsősorban a napon való tartózkodás és mozgás idején kell gondoskodnunk. Miért mondjuk, hogy a napfény orvos? Mit ad a szervezetünknek és mikor ártalmas? Milyen típusú készítményeket használunk a napozással kapcsolatban? Mit jelent a védőfaktor száma? Miért fontos helyesen megválasztani a védőfaktort? Foglaljátok össze azokat az elveket, amelyeket be kell tartanunk, ha azt szeretnénk, hogy a napozás a javunkra váljon.
127
128
Projektjavaslatok Ne adjunk esélyt a drogoknak A drog fogalma alatt minden olyan anyagot értünk, amely a szervezetbe jutva egy vagy több életfunkciót is megváltoztathat. A drog tehát nemcsak a heroin, a kokain, hanem a kávé, az alkohol és különböző más természetes anyag is. Emellett ide tartozik néhány szintetikus anyag és szerves oldószer is. Vannak fiatalok, akik azt mondják: csak egyszer vagy kétszer kipróbálom a drogot… Sokuk számára ez a vég kezdetét jelenti. A drogfogyasztás veszélye a függőség kialakulásában van. Adjatok tanácsokat, milyen tevékenységgel, vesszőparipákkal lehet elejét venni az unalomnak. Mutassátok meg, miért nincs semmi keresnivalója a drognak az ember életében. Mik a legális és az illegális drogok? Ismertek valakit a környezetetekben, aki rendszeresen drogozik? Ha igen, milyen drogot fogyaszt? Legálisat vagy illegálisat is? Mit gondoltok a drogfogyasztókról?
Tudjuk, hogy mit eszünk? E 100, E 199 – efféle jelölések találhatók a különböző, elsősorban élelmiszeripari termékeken. Ezek élelmiszeripari adalékanyagok, amelyeket tudatosan kevernek az élelmiszerekbe, hogy növeljék az tarthatóságukat, javítsák a külső megjelenésüket, az illatukat, a színüket, az ízüket, esetleg a tápértéküket. Az adalékanyagok nem új keletűek. Az emberek már az ókorban felismerték, hogy az elejtett állat húsa tovább tartósítható, ha besózzák. Valójában mi rejlik a felsorolt anyagok mögött? Minden adalékanyaghoz egy kód van rendelve, amely „E”-betűből és háromjegyű számból áll – EXXX. Ennek a számnak az alapján csoportokba sorolják az adalékanyagokat, amelyeket nagyon sok országban elfogadnak és betartanak, beleértve az EU országait is. Kód E 100 – E 199 E200 – E299 E300 – E321 E322 – E495 E500 – E619 E620 – E637 E900 – E925
Csoport Élelmiszer-festékek Konzerváló anyagok Antioxidánsok
Funkció Helyettesítik, kiegészítik vagy fokozzák az élelmiszerek színét. Növelik az élelmiszerek tartósságát. Meggátolják az oxidációs folyamatokat, pl. a zsírok avasodását, növelik az élelmiszerek tartósságát. Emulgeátorok, stabilizátorok, zselésítő anyagok Hosszabb ideig biztosítják az élelmiszerek kívánt konzisztenciáját. Savak, bázisok Szabályozzák a pH-t, az ízbeli tulajdonságokat és a színt, lazító hatásuk van Aromák, ízfokozók Javítják az élelmiszerek ízét Egyebek
Feladatok: 1. Az interneten és a szakirodalomban keressetek információkat az „E”-betűs anyagokról. Szakszerűen, hogyan nevezik ezeket az anyagokat? 2. Állapítsátok meg az egyes „E”-ket konkrét élelmiszerekben, amelyeket fogyasztotok. Melyik élelmiszerekben van a legtöbb ártalmas „E”? Csoportosítsátok az egyes élelmiszereket a bennük lévő ártalmas „E”-k alapján. 3. Szervezzetek ankétot az iskolában ezzel a címmel: Tudjátok, mit jelentenek az „E”-betűk az élelmiszerekben? 4. Mi történne, ha az „E”-ket nem használnánk? Minden ember megélne a Földön? 5. Szerkesszetek egy faliújságot ezzel a tartalommal: „E”-betűk körülöttünk – szükségszerűség vagy fenyegetés?
Projektjavaslatok A műanyagok újrahasznosítása Keressetek válaszokat a kérdésekre és munkátokat csoportosan prezentáljátok a többiek előtt. Munkaleírás az „Újságíróknak” Képzeljétek magatokat az elszánt újságírók szerepébe, akik mindennek szeretnének utána járni és feltárni a problémák gyökereit. A ti feladatotok lesz behatolni azokba a jelrendszerekbe, amelyekkel manapság szinte minden csomagoláson találkoztok. Kevesen tudják, hogy mit is jelölnek az egyes jelek, és vajon a gyártók a megfelelő jeleket tüntetik-e fel. A ti feladatotok lesz feltárni az igazságot és megismertetni a világgal egy újságcikkben. Feladatok: 1. Nézzétek át a lakásban a különböző élelmiszercsomagolásokat, műanyagpalackokat, dobozokat stb. Figyeljétek meg a különböző háromszögeket és hasonló jeleket. 2. Ezeket a jeleket tépjétek le, esetleg másoljátok át egy papírlapra. 3. Próbáljátok megállapítani, hogy az egyes jelek mit jelölnek és az adott csomagolással mit kellene tennetek. 4. Próbáljátok megállapítani, hogyan kezelik a hulladékot alakhelyeteken. 5. Rajzoljatok egy egyszerű képregényt – A műanyagpalackok életéből. 6. Figyeljetek az osztályozott hulladékra és próbáljatok válaszolni a kérdésre: Mi történik a műanyagpalackkal, amelyet a hulladékosztályozásra kijelölt konténerbe dobtatok. 7. Írjatok újságcikket, amelyben elmesélitek a projekt történetét.
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Munkaleírás a „Detektíveknek” Feladat: Állapítsátok meg az üvegpalackok és a műanyagpalackok előnyeit és hátrányait. A szerzett adatokat dolgozzátok fel egy táblázatban. Hasonlítsátok össze egy műanyagpalack és egy üvegpalack életciklusát és próbáljátok meg ezt a két ciklust grafikailag ábrázolni. Hogyan történik az üvegpalackok és a műanyagpalackok újrahasznosítása? Keressetek a környéketeken egy vállalatot, ahol újrahasznosítják a műanyagokat és állapítsátok meg, hogy milyen termékeket gyártanak ott és milyen módszerrel. Milyen hosszú idő alatt bomlik el a természetben a papír, az üveg és a műanyag? Búvárkodjatok a történelemben és nyomozzátok ki, ki volt az első, aki műanyagot készített és hogyan nevezte el. Hogyan gyártják a műanyagokat? Keressetek legalább két gyártási technológiát.
Munkaleírás az „Átlagpolgároknak” Ez a csoport képviseli az átlagpolgárokat, akik megpróbálják kiismerni magukat a hulladékosztályozásban. A ti feladatotok lesz megállapítani, milyen típusú konténereket használnak országunkban az osztályozott hulladék tárolására, mi tartozik az egyes konténerekbe, illetve mit nem szabad egyáltalán beledobálni. Feladatok: 1. Milyen típusú konténerek vannak az osztályozott hulladék számára? 2. Szerkesszetek egy táblázatot, amelyben lesz egy áttekintés a hulladékokról, melyik tartozik és melyik nem az osztályozott hulladékok közé. Minden tételnél legalább öt példát nevezzetek meg.
129
130
Zárszó helyett
A kémia egy természettudomány, amely az anyagokat, a tulajdonságaikat és más anyagokká történő átalakulásukat (a kémiai reakciókat) vizsgálja.
A kémia megkönnyíti az életünket, minden lépésnél találkozunk vele. A vegyipar termékei nélkül nem tudnánk meglenni, naponta használjuk ezeket.
A kémiai nemcsak körülöttünk van, hanem bennünk is. A természetes szerves anyagok részt vesznek a élőlények felépítésében és életfolyamataiban.
Zárszó helyett
131
Mindnyájunktól függ, hogy milyen környezetben fogunk élni és az utánunk jövő nemzedékek. A természetvédelem időszerű téma, amellyel jobb korábban foglalkozni, mint amikor már késő lesz.
A tanítási órákon sok kémiai ismeretre tettetek szert. Használjátok fel őket, hogy tisztább és szebb legyen a környezetünk. Ezzel hozzájárultok kék bolygónk valamennyi élőlényének jobb életminőségéhez.
Korlátozzuk a hulladék mennyiségét (komposztáljunk, vásároljunk kevesebbet), újrahasznosítsunk, használjuk ki a napenergiát, a szélenergiát, a vízi energiát, a biofűtőanyagokat.
132
2 Kémiai számítások 2.9.1 Anyagmennyiség és moláris tömeg (2.1., 2.2. rész) 1. a) A nagy mennyiségű részecske kifejezésére bevezették az anyagmennyiséget. b) Az anyagmennyiség megadja a részecskék számát (atomokét, molekulákét, ionokét) az anyagban. Jele: n. c) Az anyagmennyiség egysége a mól, jele mol. 2. a) A moláris tömeg egy mennyiség, amelynek jele: M. b) A vegytiszta A anyag moláris tömegét úgy számítjuk ki, hogy elosztjuk az A anyag tömegét az anyagmennyiségével. c) A moláris tömeg egysége a gramm per mól, jele: g/mol. d) A moláris tömeg megadja a vegytiszta anyag részecskéinek egy mólnyi tömegét. 3. a) A kémiai elemek atomjainak moláris tömege az elemek periódusos táblázatában és a kémiai táblázatokban találhatók. b) A vegyületek moláris tömegét megkapjuk, ha összeadjuk a vegyületet alkotó elemek atomjainak moláris tömegeit megszorozva az atomok számával a képletben. 2AlCl3 4. a) 2Al + 3Cl2 b) 2 alumíniumatom reagál 3 klórmolekulával, miközben 2 molekula alumínium-klorid keletkezik. 2 mól alumíniumatom reagál 3 mól klórmolekulával, miközben 2 mól alumínium-klorid molekula keletkezik. c) 1,5 mól. 5. a) 22,99 g/mol, b) 28,09 g/mol, c) 30,97 g/mol, d) 65,38 g/mol. 6. a) 48,00 g/mol, b) 108,02 g/mol, c) 98,09 g/mol, d) 106,88 g/mol. 7. 2-szer. Az oxigénmolekula (O2) két oxigénatomból (O) áll. 8. A mól az anyagmennyiség egységének a neve, a mol pedig a jele. 9. a) 28,02 g, b) 1,01 g, c) 220,05 g, d) 14,01 g. 10. 333,2 g. 11. a) 0,62 mól, b) 5,0 mól 12. a) 2,5 mól, b) 0,25 mól 13. a) 1,204 · 1024 O-atom, b) 6,022 · 1023 O2-molekula. 14. a) 1,204 · 1024 O-atom, b) 6,022 · 1023 C-atom, c) 6,022 · 1023 CO2-molekula. 15. 3,21 · 1021. 16. M = 207,2 g/mol, ólom.
Kérdések és feladatok megoldása 2.9.2 Az oldatok összetételének a jellemzése. Tömegtört (2.4. rész) 1. a) Az oldatban található oldott anyag mennyiségének (az oldat összetételének) a jellemzésére a tömegtört mennyiséget használják. b) A tömegtört egy mennyiség, jele w. c) Az A oldott anyag tömegtörtjét az oldatban úgy számítják ki, hogy elosztják az A oldott anyag tömegét az oldat tömegével. Ezt dimenzió nélküli számként adják meg vagy százalékokban. d) A tömegtört százalékokban megadott értéke számszerűleg megegyezik az oldott anyag tömegével (grammokban) 100 g oldatban.
2.
c)
b)
3. w = 0,025 = 2,5 % 4. w = 0,1 = 10 % 5. Az oldott anyag tömegtörtje 0,13 = 13 % 0,05 0,05 = 5 % 0,12 = 12 % 20 %
Az oldott anyag tömege 15 g 2,5 g 25 g 12 g 10 g
Az oldószer tömege 100 g 47,5 g 475 g 88 g 40 g
Az oldat tömege 115 g 50 g 500 g 100 g 50 g
6. 200 g 7. 90 g só a 1910 g víz. 8. w = 0,4 = 40 %. 9. 0,6 kg cukor a 900 cm3 víz. 10. 65 g só a 1235 cm3 víz. 11. 50 nap. 12. 64,8 g.
2.9.3 Az oldatok összetételének jellemzése. Az anyagmennyiség-koncentráció (2.6. rész) 1. a) Az anyagmennyiség-koncentráció (anyagkoncentráció, koncentráció) egy mennyiség, jele c. b) Az A oldott anyag koncentrációját úgy számítjuk ki, hogy elosztjuk az A anyag anyagmennyiségét az oldat térfogatával. c) A koncentráció egység a mól per dm3, jele mol/dm3. d) A koncentráció megadja az oldott anyag anyagmennyiségét 1 dm3 oldatban. 2. 0,14 mol/dm3. 3. 13,8 g. 4. 4 g. 5. 0,2 mol/dm3.
133
134
Kérdések és feladatok megoldása 3 Az egyszerű szerves anyagok tulajdonságai 3.6.1 Szén és szervetlen vegyületei (3.1. rész). Szén és szerves vegyületei (3.2. rész) 1. a) A szén fontos kémiai elem. Különböző módosulatokban fordul elő: grafit, gyémánt, fullerén. A leggyakrabban a kőszénben található. b) A szén jelentős szervetlen vegyületei: szén-dioxid, karbonátok, hidrogén-karbonátok. c) A szerves vegyületek azok, amelyekben kötött szénatomok és hidrogénatomok találhatók, tartalmazhatnak oxigén-, nitrogén-, foszfor-, kén-, halogénatomokat (fluort, klórt, brómot, jódot) is. d) A szerves anyagok jellemző tulajdonsága a gyúlékonyság. 2. 2. periódus, 14. csoport (IV. A csoport). 3. A szénatom vegyjele, rendszáma 6. 4. A gyémánt – vágásra és fúrásra, az ékszeriparban, a grafit – ceruzák, tűzálló anyagok gyártására, a fullerén – elektrotechnikai alkatrészek, nagyon könnyű és szilárd anyagok előállítására. 5. Állati (aktív) szén. 6. A szén-dioxidot tartalmazó tűzoltó készülék „hóval” vonja be az égő felületet. Nem gyúlékony, nagyobb a sűrűsége a levegőnél és megakadályozza, hogy a levegő oxigénje eljusson az égő anyaghoz. Na2CO3 + CO2 + H2O 7. 2NaHCO3 „A tészta felemelkedését” az egyik bomlástermék – a szén-dioxid okozza. 8. Például homokkal. 9. Korom (szén).
3.6.2 Szerves vegyületek és szerves kémia (3.3. rész). A szénatom különlegessége. Kémiai kötések a szerves vegyületekben (3.4. rész) 1. a) A szerves kémia a szénvegyületek kémiája. b) Az anyagok történelmi felosztása szervetlen és szerves vegyületekre annak ellenére fennmaradt, hogy mindkét csoportra ugyanazok a kémiai törvények érvényesek. c) A szén vegyületei mindig négy vegyértékű. d) A szénatomok láncokat alkothatnak, amelyek lehetnek: nyíltak, zártak, lineárisak, elágazók. e) A szénatomok között lehetnek: egyes, kettős, hármas kovalens kötések. 2. Mert a szerves anyagok száma óriási. 3. b), c). 4. a) Víz és szén-dioxid. b) H és C. c) Felbomlott szénre és vízre. 5. Szervetlen anyagok: só, szódabikarbóna, ásványvíz. Szerves anyagok: cukor, tojás, olaj. 6. Egyetlen elem sem alkot annyi vegyületet, mint a szén. 7. A szénatom utolsó héján 4 elektron található, amelyet a 4 kötés kialakítására használ. 8. Nem képes, mert 4-nél több kötéssel kellene kapcsolódnia.
Kérdések és feladatok megoldása
9. a) C C C C
c) C C C C C C
b) C C C C C d) C C C
4 Szénhidrogének 4.9.1 Kőszén, kőolaj és földgáz – szénhidrogénforrások (4.1. rész). Kőszén, kőolaj, földgáz és a környezet (4.2. rész). Mik a szénhidrogének? (4.3. rész) A kőszén, a kőolaj és a földgáz a szénhidrogének természetes forrásai. A kőszén, a kőolaj és a földgáz nem megújuló energiaforrások. A szénhidrogének a szén és a hidrogén biner vegyületei. A metánt, az etánt, a propánt, a butánt a földgázból és a kőolaj feldolgozása során nyerik. Mint nagy fűtőerejű ökológiai fűtőanyagokat alkalmazzák őket. 2. Az SZK-ban nincsenek feketeszénkészletek. A barnaszéntelepek – pl. Nováky, Cígeľ. Handlová. 3. a), d). 4. Az Arab-félszigeten. Csővezetékeken (kőolajvezetékeken) szállítják vagy eljuttatják a kikötőkbe, ahonnan tankerekkel biztosítják a szállítást. 5. Oroszországból. Pozsonyban (Bratislava) – Slovnaft. 6. Kb. 159 l. 7. A gáz égésekor, ha nincs elegendő oxigén, mérgező szén-monoxid gáz képződhet. 8. Nem gyújthatjuk meg a gyufát. A metán és a levegő elegye robbanékony. 9. Meg nem újuló források – kőszén, kőolaj és a földgáz, megújuló források – Nap, víz, szél. 10. A metán fő alkotórésze a földgáznak, a bányalégnek (sújtólégnek) és a biogáznak. A szerves anyagok rothadásakor is képződik a mocsarakban, a nagyon szennyezett vízben és a hulladéklerakókban. Fűtőanyagként használják a háztartásokban és az iparban, tiszta szenet és egyéb anyagokat állítanak elő belőle. A kellemetlen szagú anyagokat azért adják hozzá, hogy érezni lehessen az esetleg szivárgó földgázt. 11. CO2. 12. A telített szénhidrogének molekuláiban csak egyes kötések vannak, a telítetlen szénhidrogéneknek többszörös kötései is vannak. H H CH3 CH3 C2H6 13. H C C H H H 14. Szén és hidrogén. 1. a) b) c) d)
4.9.2 Alkánok (4.4. rész). Alkének (4.5. rész). Alkinek (4.6. rész). Arének (4.7. rész) 1. a) Az alkánok szénhidrogének, amelyek nyílt szénláncaiban csak egyszeres kötések találhatók. A legegyszerűbb alkán a metán. b) Az alkének szénhidrogének, amelyek nyílt szénláncaiban kettős kötés van. A legegyszerűbb alkén az etén. c) Az alkinek szénhidrogének, amelyek nyílt szénláncaiban hármas kötés van. A legegyszerűbb alkin az etin (acetilén). d) Az arének aromás gyűrűjű szénhidrogének.
135
136
Kérdések és feladatok megoldása 2. CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O 3. Telített szénhidrogének: alkánok (metán, etán, propán, bután). Telítetlen szénhidrogének: alkének (etén), alkinek (etin). 4. A benzin szénhidrogének keveréke. A kőolaj lepárlásával állítják elő. Minél nagyobb a benzin oktánszáma, annál jobb minőségű. 5. a), d). 6. Metán – gáz – CH4 – alkán – fűtőanyag; etén – gáz – C2H4 – alkén – műanyaggyártás; etin – acetilén – gáz – C2H2 – alkin – hegesztés – műanyaggyártás; benzol – folyadék C6H6 – arén – oldószer – műanyaggyártás. 7. Etén. 8. Polimerizáció. 9. c), d). 10. A színt a reakció másik terméke – a kalcium-hidroxid okozta. 11. A metánmolekulában csak egy szénatom van, ahhoz, hogy kettős kötéssel kapcsolódjon, egy másik szénatomnak is jelen kellene lennie. 12. A következő alkánnak eggyel több CH2 csoportja van.
5 Szénhidrogén-származékok 5.4.1 Mik a szénhidrogén-származékok? Halogénszármazékok (5.1. rész) 1. a) A szénhidrogén-származékok olyan vegyületek, amelyek a szénhidrogénekből vezethetők le, ha egy vagy több hidrogénatomjukat más atommal vagy atomcsoporttal helyettesítjük. b) A szénhidrogén-származékok a legelterjedtebb szerves vegyületek közé tartoznak. c) A halogénszármazékok molekulájában halogénatom található. d) A kloroform (triklór-metán) a halogénszármazékok közé tartozik. Cl funkciós csoportot tartalmaz. e) A freonok halogénszármazékok, amelyekben legalább két halogénatom található, miközben az egyik atom fluor. 2. A szénhidrogéncsoport (szénhidrogéngyök) a szénhidrogén-molekulának az a része, amely visszamarad egy hidrogénatom elszakítása után. A funkciós csoport egy atom vagy atomcsoport, amely rákapcsolódik a szénhidrogéncsoportra. 3. CH3Cl, klórmetán. 4. Az etán szénhidrogénből halogénszármazék úgy keletkezik, hogy az egyik hidrogénatomot klóratommal helyettesítik. 5. b), c). 6. A halogénszármazékok a természetben nem képesek természetes úton lebomlani. Szennyezhetik a felszín alatti vizet és az ivóvizet. Bekerülnek a táplálékláncba és sok évig megőrzik hatásukat. 7. A freonok halogénszármazékok, amelyek legalább két különböző halogénatomot tartalmaznak, ezek közül az egyik mindig fluor. A freonok is felelősek az ózonpajzs elvékonyodásáért és az ózonlyuk kialakulásáért. 8. b). 9. a), b), d).
Kérdések és feladatok megoldása 5.4.2 Oxigénszármazékok (5.2. rész) 1. a) Az oxigénszármazékok molekulájában oxigénatom van. b) A metanol, az etanol, az aceton, az ecetsav és a hangyasav az oxigénszármazékok közé tartozik. c) Azokat az oxigénszármazékokat, amelyek OH (hidroxil) funkciós csoportot tartalmaznak, alkoholoknak nevezik (pl. metanol, etanol). d) A COOH (karboxil) funkciós csoportot tartalmazó oxigénszármazékokat karbonsavaknak nevezik (pl. ecetsav, hangyasav). e) A C O (karbonil) funkciós csoportot tartalmazó oxigénszármazékokat karbonil vegyületeknek nevezik (pl. aceton). 2. a) Szén-dioxid. CaCO3 + H2O b) CO2 + Ca(OH)2 Fehér kalcium-karbonát csapadék keletkezett. c) Felszabadul. 3. a) Színtelen gyúlékony folyadékok, vízben oldódnak, mérgezőek. Oldószerként és vegyszerek előállítására használják őket. b) Színtelen, illékony és nagyon gyúlékony, jellegzetes szagú, mérgező folyadék, kiszárítja a bőrt és kábítóan hat. A festékek hígítására, oldószerként, festékek, lakkok, oldószerek előállítására használják. c) Színtelen, gyúlékony folyadékok, maró hatásúak. A hangyasavat a vízkő eltávolítására, a bőrök feldolgozására, konzerválásra (pl. a siló készítésére) használják. Az ecetsavat oldószerként, a műanyaggyártásnál mint nyersanyagot, valamint a bőrök feldolgozásánál használják. Az ecetsav 8 %-os oldata az étkezési ecet. 4. A metanol – CH3OH – alkohol – folyadék – vakságot okoz; etanol – CH3CH2OH – alkohol – folyadék – előfordul pl. a sörben; aceton – CH3COCH3 – karbonil-vegyület – folyadék – a testben képződik a szervezet dehidratációjakor; hangyasav – HCOOH – metánsav – karbonsav – folyadék – a hangya méreganyagának a része; ecetsav – CH3COOH – etánsav – karbonsav – folyadék – híg oldata az ecet. 5. a) CH3–OH, metanol, b) CH3–COOH, etánsav, c) CH3Br, brómmetán. 6. Szénhidrogén név metán etán propán bután
képlet CH4 CH3CH3 CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3
Oxigénszármazék Alkohol név képlet metanol CH3OH etanol CH3CH2OH propanol CH3CH2CH2OH butanol CH3CH2CH2CH2OH
Karbonsav név metánsav etánsav propánsav butánsav
képlet HCOOH CH3COOH CH3CH2COOH CH3CH2CH2COOH
7. Szerves, szénhidrogén-származékok, alkánok, alkének, alkinek, halogénszármazékok. 8. Az alkohol fogyasztása károsítja az ember pszichikai és fizikai egészségét is. 9. Metanol, CH3–OH. 10. Az alkohol meghosszabbítja a reakcióidőt. 11. A szövegben fel voltak sorolva a fizikai betegségek, hiányoznak a pszichikai betegségek. 12. Nitroglicerin. 13. Karamell.
137
138
Kérdések és feladatok megoldása 14. 80 g ecetsav és 992 g víz. 15. Butánsav, CH3 CH2 CH2 COOH .
6 Szerves anyagok az élőlényekben 6.8.1 Mik a természetes anyagok? (6.1. rész) Szénhidrátok (6.2. rész). Zsírok (6.3. rész) 1. a) A természetes anyagok szerves anyagok, amelyek részt vesznek az élőlények felépítésében és életfolyamataiban. A legjelentősebb természetes szerves anyagok a szénhidrátok, a zsírok, a fehérjék, a nukleinsavak. b) A szénhidrátok a szén, a hidrogén és az oxigén vegyületei. c) A szénhidrátok a szervezet egyik fő energiaforrásai és energia tartalékai, a sejtek építőkövei. d) A glükóz és a fruktóz egyszerű szénhidrátok (monoszacharidok). Az összetett szénhidrátok közé tartozik a szacharóz (oligoszacharid) és a poliszacharidok – a keményítő, glikogén és a cellulóz. e) A zsírok a szén, a hidrogén és az oxigén vegyületei. f) A zsírok a szervezet számára energiaforrást jelentenek, a sejtek építőkövei, hőszigetelő réteget képeznek, fontos biológiai anyagok oldódnak bennük (pl. bizonyos vitaminok, hatóanyagok). 2. A természetes anyagok szerves vegyületek, amelyek részt vesznek az élőlények felépítésében és életfolyamataiban. Közéjük tartoznak a szénhidrátok, a zsírok, a fehérjék, a nukleinsavak. 3. Ahhoz, hogy a reakció végbemenjen, szükség van a napfény hatására és a klorofill zöld levélfesték jelenlétére. Fotoszintézis. 4. A szénhidrátok szénből, hidrogénből és oxigénből felépülő szerves vegyületek. Az élőlények számára az egyik fő energiaforrást és tartalékenergiát jelentik, a sejtek építőanyagai. 5. A trópusi őserdőben a növények gyorsabban nőnek, mint hidegebb térségekben. Hőmérséklet. 6. Gyors energiaforrásként szolgál. 7. Inzulin. 8. A ragasztók gyártásában, az élelmiszeriparban pl. mint sűrítő és töltelékanyag, a mártások, instant keverékek, tejipari termékek gyártásában. 9. A glükózra. Nem. Kérődzők – pl. a szarvasmarhák. 10. b), d). 11. A zsírok szénből, hidrogénből és oxigénből álló szerves vegyületek. Az élőlények számára energiaforrást jelentenek, a sejtek építőanyagai, hőszigetelő réteget képeznek, fontos biológiai anyagok oldódnak bennük (pl. bizonyos vitaminok, hatóanyagok). A többszörös kötések jelenlététől.
6.8.2 Fehérjék (6.4. rész). Biokatalizátorok (6.5. rész). Egészséges táplálkozás (6.6. rész) 1. A fehérjék szénből, hidrogénből, oxigénből és nitrogénből álló vegyületek, olykor ként is tartalmaznak. A fehérjék minden sejt alapvető építőanyagai, részei az enzimeknek, a hormonoknak, az ellenanyagoknak és a hemoglobinnak. 2. Növényi eredetűek – a borsóban, a lencsében, a babban; állati eredetűek – a húsban, a tejben, a tojásban. 3. a), b), d).
Kérdések és feladatok megoldása 4. A biokatalizátorok olyan anyagok, amelyek befolyásolják az anyagcserét az élőlényekben. Ezek enzimek, vitaminok és hormonok. 5. Az enzimek makromolekuláris anyagok, amelyek alapvető összetevői a fehérjék. Befolyásolják a legtöbb kémiai reakciót a szervezetben. 6. Magasabb hőmérsékleten a fehérjék kicsapódnak – megváltozik a fehérjék szerkezete. A fehérjék elveszítik biológiai aktivitásukat, ami anyagcserezavarokhoz és végül akár halálhoz is vezet. 7. A jódot a konyhasóba adagolják, a tengeri halakban is előfordul. 8. Zsíroldékonyak – A, D, E, K és vízoldékonyak – C, B. 9. Zöldség (pl. paprika, káposzta, burgonya) és gyümölcs (pl. csipkebogyó, fekete ribizli). Hiány – csökkent ellenálló-képesség, fáradtság, vérképzés zavara, nehezen gyógyuló sebek, skorbut – az íny vérzése és gyulladása. 10. Kis darabokra harapva megnövekszik a felszín, jobban hasznosíthatók a táplálék tápanyagai és a kémiai reakciók (emésztés) gyorsabban végbemennek. 11. a) Banán, szőlő, burgonya, rizs, b) disznózsír, olaj, c) tojás, sovány hús, tej.
7 Szerves anyagok a mindennapokban 7.8.1 Műanyagok és szintetikus szálak (7.1. rész). Tisztító- és mosószerek (7.2. rész). Kozmetikumok (7.3. rész) 1. A műanyagok mesterségesen előállított makromolekuláris anyagok. A legjelentősebb műanyagok közé tartozik a polietilén (PE), a polivinil-klorid (PVC) és a polisztirol (PS). Az emberi tevékenység számos ágában alkalmazzák ezeket – pl. edények, csomagolóanyagok, zsákok, padlóburkoló anyagok, műanyagablakok készülnek belőlük. 2. A szintetikus szálakat a természetes szálak helyett alkalmazzák. Leggyakrabban a poliészteralapú (terilén) és a poliamidalapú (pl. szilon, nejlon) szálakat alkalmazzák. 3. Az újrahasznosítás (recycling) a hulladék ismételt felhasználása. Kíméli a természeti forrásokat, csökkenti az energiafogyasztást, a hulladék mennyiségét és a környezetszennyezést. 4. a) PVC, b) PE, c) terilén, d) PS. 5. a) nCH2 CH Cl CH2 CH Cl n F F b) nCF2 CF2 C C F F n 6. A kemény vízben a szappan reakcióba lép a jelen lévő sókkal és kicsapódik, ez kellemetlenül hat a szövetre, növekszik a szappanfogyasztás. 7. A BIO mosóporban lévő enzimek elbontják a fehérjéket – tehát kedvezőtlenül hatnak a bőrre, a selyemre és a gyapjúra is. 8. Alkotórészük a fehérjék is, amelyek lebomlanak. 9. Olyan anyagok, amelyek csökkentik a víz felületi feszültségét. 10. A szappanoktól eltérően a szaponátok nehezen bomlanak el és szennyezik a természetet. 11. A kozmetikumok elsősorban a mindennapok higiéniai kellékei, tehát a pipereszappanok, fogkrémek, testápoló krémek, borotválkozó szerek vagy samponok. Víz, alkohol, zsírok, viaszok és olajok.
139
140
Kérdések és feladatok megoldása 7.8.2 Peszticidek (7.4. rész). Gyógyszerek (7.5. rész). Emberre veszélyes anyagok (7.6. rész) 1. A peszticidek a mezőgazdaságban és az erdőgazdálkodásban a növényi betegségek, az állati kártevők és a gyomok ellen alkalmazott növényvédő szerek. Használatuk révén növekednek a terméshozamok, csökkennek a tárolási veszteségek. A peszticidek használata azonban az ökológiai egyensúly felbomlását vonja maga után. Hatásuknak ki van téve a víz, a talaj, a levegő és az élőlények is. Bekerülnek az élelmiszerláncokba, felhalmozódnak az állatok szervezetében és veszélyesek az ember számára is (allergiát, rákot okozhatnak). 2. a), c). 3. A gyógyhatású anyagok a gyógyítást, a diagnózis felállítását vagy a betegségek megelőzését szolgálják. Az analgetikumok – fájdalomcsillapítók, az antipiretikumok – lázcsillapítók, az antibiotikumok – a bakteriális betegségek ellen használatosak. 4. A gyógyszerek gyógyhatású anyagokból és adalékanyagokból állnak. Készülnek folyékony (injekciók és infúziók, szörpök, cseppek), szilárd (porok, tabletták, pasztillák, kapszulák) vagy más formában (zsírok, krémek, sprayek, tapaszok). 5. Az antibiotikumokat orvos írja fel, és a baktériumok okozta betegségek ellen használják azokat. Fontos betartani az előírt adagolást és minden esetben be kell szedni a teljes adagot. Az antibiotikumok gyakori alkalmazása baktériumrezisztenciát okoz – a kórokozók ellenállókká válnak az antibiotikumokkal szemben. 6. c). 7. A drog olyan anyag, amely a szervezetbe kerülve egy vagy több funkcióját is képes megváltoztatni. Pszichikai (lelki) és fizikai (testi) változásokat okoz. Kihat a központi idegrendszerre és képes függőséget kiváltani. A drogfüggőség fokozatosan alakul ki. Először a pszichikai függőség alakul ki, amely arra készteti az embert, hogy drogozzon. Amikor a szervezet megszokja a drogot és bevonja az anyagcseréjébe is, kialakul a fizikai függőség. Ez elvonási tünetekkel is jár, ha nem kerül a szervezetbe drog. Gyakran halállal végződik. 8. b). 9. Ha egy nem dohányzó füstös helyiségben tartózkodik, ugyanolyan kockázatnak van kitéve, mint a dohányos. 10. a) Tenzid – felületaktív anyag, a többi peszticid. b) Arzén – kémiai elem, a többi gyógyszercsoport. c) Inzulin – hormon, a többi drog. 11. A levegőt a gépjárművek kipufogógázai, a hőerőművek füstgázai, az ipar, a bomló hulladéklerakók szennyezik. A vizet és a talajt főleg a kőolaj termékek, a nehéz fémek vegyületei, a peszticidek és a műtrágyák szennyezik. Ezek az anyagok elsősorban az ipari és a mezőgazdasági termelés során, a hulladéklerakókból, de a háztartási hulladékból is bekerülhetnek a vízbe és a talajba. Bizonyos idegen anyagok kedvezőtlenül hatnak az emberek egészségére és az ökológiai egyensúlyra. Súlyos emberi betegségek okozói lehetnek, mint pl. az allergia, rák. 12. Ha mérgező anyagokkal érintkezünk, azonnal kémiai védőeszközöket kell használnunk (védő álarcot, gumikesztyűt, csizmát, köpenyt) és ha lehet, el kell hagyni a szennyezett területet.
141
1. Daučík, K., Lisá, M., Kordík, D., Daučík, P.: Chemické laboratórne tabuľky pre stredné odborné školy a stredné odborné učilištia chemické a gymnáziá. 1. vyd. Bratislava : Alfa, 1984, 328 o. 2. Ganajová, M., Kalafutová, J., Müllerová, V., Siváková, M.: Projektové vyučovanie v chémii. 1. vyd. Bratislava : ŠPÚ, 2010, 144 o. ISBN 978-80-8118-058-3 3. Greb, E., Kemper, A., Quinzler, G.: Chémia pre základné školy. 1. vyd. Bratislava : SPN, 1995, 240 o. ISBN 80-08-02291-4 4. Held, Ľ. a kol.: Teória a prax výchovy k zdravej výžive v školách. 1. vyd. Bratislava : VEDA, 2006, 170 o. ISBN 80-8082-077-5 5. Hojerová, J.: Kozmetická chémia na prahu tretieho tisícročia. Dostupné na internete: http://www2.statpedu.sk/buxus/spu/Chemia/Zubna_pasta/Chemia_a_biologia_v_kozmetike_.doc [cit. 2011-12-29] 6. ISCED 2. Štátny vzdelávací program, chémia. Bratislava : ŠPÚ, 2009 7. Melicherčík, M., Melicherčíková, D.: Vplyv prostredia a účinky látok na ľudský organizmus. 1. vyd. Banská Bystrica : Fakulta prírodných vied UMB, 2010, 346 o. ISBN 978-80-557-0005-2 8. Šulcová, R., Pisková, D.: Přírodovědné projekty pro gymnáziá a střední školy. 1. vyd. Praha : Univerzita Karlova, 2008, 146 o. ISBN 978-8086561-66-0 9. Vicenová, H.: Chémia pre 8. ročník základnej školy a 3. ročník gymnázia s osemročným štúdiom. 1. vyd. Bratislava : EXPOL PEDAGOGIKA, 2011, 120 o. ISBN 978-80-8091-223-9 10. Vicenová, H., Zvončeková, V., Adamkovič, E., Romanová, D.: Chémia pre 7. ročník základných škôl a 2. ročník gymnázií s osemročným štúdiom. 1. vyd. Bratislava : EXPOL PEDAGOGIKA, 2010, 80 o. ISBN 978-80-8091-218-5 11. http://www.alkoholizmus.info/deti-a-alkohol.html [cit. 2011-12-30] 12. http://www.ateam.zcu.cz/plasty.pdf [cit. 2011-12-29] 13. http://www.kardioklub.biznisweb.sk/o-zivotosprave/o-vitaminoch/co-su-vitaminy/ [cit. 2011-12-29] 14. http://www.medicus.sk/FAQ/drogy.htm#3 [cit. 2011-12-30] 15. http://www.separujodpad.sk/index.php/samosprava/udalosti/267-vedeli-ste-ze. html [cit. 2012-02-21]
142
A aceton – acetón 66 alkánok – alkány 54 alkének – alkény 56 alkinek – alkíny 57 alkoholizmus – alkoholizmus 105 alkoholok – alkoholy 66, 68 antibiotikumok – antibiotiká 103 anyagmennyiség – látkové množstvo 16 anyagmennyiség-koncentráció – koncentrácia látkového množstva 28 anyagok – látky anyagok (ásványi) – minerálne 88 anyagok (természetes) – prírodné 76 arének – arény 58 B benzin – benzín 55 benzol – benzén 58 biokatalizátorok – biokatalyzátory 86 bután – bután 52, 55 C cellulóz – celulóza 79 D dohány – tabak 105 dohányzás – fajčenie 105 drogok – drogy 104 drogok (illegális) – nelegálne 105 drogok (legális) – legálne 105 E ecetsav – kys. octová (etánová) 66, 59 enzimek – enzýmy 84 etán – etán 52 etanol – etanol 66, 68 etén – etén 56 etin – etín (acetylén) 57
F fájdalomcsillapítók – analgetiká 103 fehérjék – bielkoviny 76, 84, 88 fotoszintézis – fotosyntéza 77 földgáz – zemný plyn 50 freonok – freóny 65 fruktóz (gyümölcscukor) – fruktóza 78 fullerén – fulerén 38 G glikogén – glykogén 79 glükóz (szőlőcukor) – glukóza 78 gombaölő szerek – fungicídy 102 grafit – grafit 38 gyémánt – diamant 38 gyógyszerek – lieky 103 gyomirtók – herbicídy 102 H halogénszármazékok – halogénderiváty 54 hangyasav – kyselina mravčia (metánová) 66, 69 hatóanyagok – liečivá 103 hormonok – hormóny 86 K karbonil-vegyületek – karbonylové zlúčeniny 66, 68 karbonsavak – karboxylové kyseliny 66, 69 keményítő – škrob 79 kémiai egyenletek – chemické rovnice 12, 13 kémiai reakciók – chemické reakcie 12, 13 kiindulási anyagok – reaktanty 12, 13 kloroform – chloroform 65 koleszterin – cholesterol 82
kozmetikumok – kozmetické prípravky 100 kőolaj – ropa 50 kőszén – uhlie 38, 50 L lázcsillapítók – antipyretiká 103 M metán – metán 52 metanol – metanol 66 moláris tömeg – molárna hmotnosť 18 műanyagok – plasty 56, 95 N nejlon – nylon 95 nikotin – nikotín 105 növényvédő szerek – pesticídy 102 nukleinsavak – nukleové kyseliny 76 O oldat – roztok 10 oldékonyság – rozpustnosť 11 oxigénszármazékok – kyslíkaté deriváty 66 P polietilén – polyetylén 94 polimerizáció – polymerizácia 56 polisztirol – polystyrén 95 polivinil-klorid – polyvinylchlorid 94 propán – propán 52 R répacukor – sacharóza 78 rovarölőszerek – insekticídy 102
Sz szaponátok – saponáty 99 szappanok – mydlá 99 szén – uhlík 38 szén-dioxid – oxid uhličitý 39 szénhidrátok – sacharidy (cukry) 76, 77, 88 szénhidrogének – uhľovodíky 52 szénhidrogén-származékok – deriváty uhľovodíkov 54 szénláncok – uhlíkové reťazce 44 szerves kémia – organická chémia 42 szilon – silon 95 szintetikus szálak – syntetické vlákna 95 T táplálék – výživa 88 terilén – tesil 95 termékek – produkty 12, 13 tömegtört – hmotnostný zlomok 23 U újrahasznosítás – recyklácia 97 V vegyjel – chemická značka 18, 19 vegyületek – zlúčeniny vegyületek (szerves) – organické zlúčeniny vegyületek (szervetlen) – anorganické z. 39 vitaminok – vitamíny 86, 88 víz – voda 88 Zs zsírok – tuky 76, 82, 88
PERIÓDUS
VODÍK
HIDROGÉN
0,9
Be
1,2
K
Rb
0,8
0,8
Sr
0,9
Ra
II
RÁDIUM (RADIUM)
88
226,02
II
BÁRIUM (BARYUM)
0,9
Ba
BÁRIUM
56
137,34
II
STRONCIUM (STRONTIUM)
RÁDIUM
I
1,0
STRONCIUM
38
87,62
II
VÁPNIK (CALCIUM)
FRANCIUM (FRANCIUM)
Fr
Ca
1,0
KALCIUM
20
40,08
FRANCIUM
87
223
I
CÉZIUM (CESIUM)
0,7
Cs
0,75
CÉZIUM
55
132,91
I
RUBÍDIUM (RUBIDIUM)
RUBÍDIUM
37
85,47
I
DRASLÍK (KALIUM)
KÁLIUM
19
39,1
II
HORČÍK (MAGNESIUM)
I
MAGNÉZIUM
SODÍK (NATRIUM)
12
Na Mg
24,31
II
NÁTRIUM
11
I
BERÝLIUM (BERYLLIUM)
1,5
BERILLIUM
4
9,01
I. A
IV. B
V. B
VII. B
Sc
1,3
Y
1,2
La
1,2
Ac
1,1
III
AKTÍNIUM (ACTINIUM)
AKTÍNIUM
89
227,03
III
LANTÁN (LANTHANUM)
LANTÁN
57
138,91
III
YTRIUM (YTTRIUM)
ITTRIUM
39
88,91
III
SKANDIUM (SCANDIUM)
SZKANDIUM
21
44,96
UNBINILIUM
UNUNENNIUM
UNBIUNIUM
UNBIUNIUM
1,9
Zr
Hf
1,4
104
Ce
III, IV
CÉR (CERIUM)
CÉRIUM
TÓRIUM
Th
III, IV
TÓRIUM (THORIUM)
90
232,04
58
140,12
RUTHERFORDIUM (RUTHERFORDIUM)
RADZERFORDIUM
IV
HAFNIUM (HAFNIUM)
HAFNIUM
72
178,49
IV
ZIRKÓNIUM (ZIRCONIUM)
CIRKÓNIUM
40
91,22
II,III,IV
52,00
V
Pr
91 IV, V
PROTAKTÍNIUM (PROTACTINIUM)
PROTAKTÍNIUM
Pa
III, IV
231,01
PRAZEODÝM (PRASEODYMIUM)
PRAZEODÍMIUM
59
140,91
DUBNIUM (DUBNIUM)
DUBNIUM
105
1,7
Ta
TANTAL (TANTALUM)
TANTÁL
180,95
III, IV,V
NIÓB (NIOBIUM)
73
Cr 2,1
W
2,0
Nd
IV, IV, V, VI
URÁN
U
III
URÁN (URANIUM)
92
238,03
NEODÝM (NEODYMIUM)
NEODÍMIUM
60
144,24
SEABORGIUM (SEABORGIUM)
SZIBORGIUM
106
II,III,IV,VI,VI
VOLFRÁM (WOLFRAMIUM)
VOLFRÁM
74
183,85
II,III,IV,V,VI
MOLYBDÉN (MOLYBDENUM)
MOLIBDÉN
42
95,94
II,III,IV,V,VI
KRÓM
CHRÓM (CHROMIUM)
24
2,4
Mn
2,5
2,3
III
IV, IV, VI, VII
NEPTÚNIUM (NEPTUNIUM)
NEPTÚNIUM
93
237,05
PROMÉTIUM (PROMETHIUM)
PROMÉTIUM
61
145
BOHRIUM (BOHRIUM)
BORIUM
107
III,IV,V,VI,VIII
2,2
Re
RÉNIUM (RHENIUM)
RÉNIUM
75
186,21
IV,VI,VII
TECHNÉCIUM (TECHNETIUM)
TECHNÉCIUM
43
97,00
II,III,IV,VI,VII
MANGÁN (MANGANUM)
MANGÁN
25
54,94
VIII. B
Ru
2,0
II, III
239,05
III, IV, VI
PLUTÓNIUM (PLUTONIUM)
PLUTÓNIUM
94
Ir
2,1
II, III
III, IV
AMERÍCIUM (AMERICIUM)
AMERÍCIUM
95
241,06
EURÓPIUM (EUROPIUM)
EURÓPIUM
63
151,96
MEITNERIUM (MEITNERIUM )
MEITNERIUM
109
II,III,IV
IRÍDIUM (IRIDIUM )
IRÍDIUM
192,22
II,III,IV
RÓDIUM (RHODIUM)
RÓDIUM
77
2,1
Rh
II,III
102,91
45
1,7
Co
KOBALT (COBALTUM)
KOBALT
27
58,93
Sm Eu
SAMÁRIUM (SAMARIUM)
SZAMÁRIUM
62
150,4
HASSIUM (HASSIUM)
HASSZIUM
108
II,III,IV,VI,VIII
2,1
Os
OSMIUM (OSMIUM)
OZMIUM
76
190,20
II,III,IV,VI,VII,VIII
RUTÉNIUM (RUTHENIUM)
RUTÉNIUM
44
101,07
II,III,VI
VAS
Fe
1,6
RADIOAKTÍVNE PRVKY
RADIOAKTÍV ELEMEK
SLOVENSKÝ NÁZOV PRVKU
AZ ELEM SZLOVÁK NEVE
MAĎARSKÝ NÁZOV PRVKU
AZ ELEM MAGYAR NEVE
PROTONOVÉ ČÍSLO
RENDSZÁM
RELATÍVNA ATÓMOVÁ HMOTNOSŤ
RELATÍV ATOMTÖMEG
ŽELEZO (FERRUM)
26
55,85
NEMESGÁZOK (VZÁCNE PLYNY)
HALOGÉNEK (HALOGÉNY)
FÉLFÉMEK (POLOKOVY)
Nb Mo
1,7
NIÓBIUM
41
92,91
II,III,IV,V
VANÁD (VANADIUM)
1,5
V
VANÁDIUM
23
50,94
TITÁN (TITANIUM)
Ti
1,6
TITÁN
22
47,88
KALKOGÉNEK (CHALKOGÉNY)
PLATINA-CSOPORT (PLATINOVÉ KOVY)
A VASTRIÁD (TRIÁDA ŽELEZA)
LANTANOIDÁK (LANTANOIDY)
ÁTMENETI FÉMEK (PRECHODNÉ KOVY)
ALKÁLI FÖLDFÉMEK (KOVY ALKALICKÝCH ZEMÍN)
AKTINOIDÁK (AKTINOIDY) MÁSODFAJÚ FÉMEK (KOVY)
NEMFÉMEK (NEKOVY)
ALKÁLI FÉMEK (ALKALICKÉ KOVY)
A KÉK VEGYJELŰ ELEMEK NORMÁLIS KÖRÜLMÉNYEK KÖZÖTT (20 ºC) CSEPPFOLYÓSAK (KVAPALNÉ). A PIROS VEGYJELŰ ELEMEK NORMÁLIS KÖRÜLMÉNYEK KÖZÖTT (20 ºC) GÁZOK (PLYNNÉ). A FEKETE VEGYJELŰ ELEMEK NORMÁLIS KÖRÜLMÉNYEK KÖZÖTT (20 ºC) SZILÁRD HALMAZÁLLAPOTÚAK (PEVNÉ). A FEHÉR VEGYJELŰ ELEMEK MESTERSÉGESEK, A TERMÉSZETBEN NEM TALÁLHATÓK, ÉS NORMÁLIS KÖRÜLMÉNYEK KÖZÖTT SZILÁRD HALMAZÁLLAPOTÚAK.
UNBINILIUM
UNUNENNIUM
120
III. B
I. B
ASTÁT
Pd
2,1
1,8
Pt
2,2
Gd
96 III
CURIUM (CURIUM)
III
KŰRIUM
244,06
GADOLÍNIUM (GADOLINIUM)
GADOLÍNIUM
64
157,25
DARMSTADTIUM (DARMSTADTIUM )
DARMSTADTIUM
110
II,IV
PLATINA (PLATINIUM)
PLATINA
78
195,08
II,IV
PALÁDIUM (PALLADIUM)
PALLÁDIUM
46
106,42
NIKEL (NICCOLUM)
NIKKEL
II,III, IV
LATINSKÝ NÁZOV PRVKU
AZ ELEM LATIN NEVE
ZNAČKA
VEGYJEL
ELEKTRONEGATIVITA
EZÜST
2,3
Au
III, IV
TERBIUM (TERBIUM)
TERBIUM
Tb
III
BERKÉLIUM (BERKELIUM)
BERKÉLIUM
97
249,09
65
158,93
ROENTGENIUM (ROENTGENIUM)
RÖNTGENIUM
I,III
ZLATO (AURUM)
ARANY
111
79
196,97
I,II,III
STRIEBRO (ARGENTUM)
47
1,9
Ag
I,II,III
MEĎ (CUPRUM)
RÉZ
2,0
Cu
107,87
29
63,55
Cd
1,7
1,6
Dy
III
III
KALIFORNIUM (CALIFORNIUM)
KALIFORNIUM
98
252,08
DYSPRÓZIUM (DYSPROSIUM)
DISZPRÓZIUM
66
162,50
KOPERNIKIUM (COPERNICIUM)
KOPERNÍCIUM
112
II,III
HIGANY
1,8
ORTUŤ (HYDRARGYRUM)
80
200,59
II
KADMIUM (CADMIUM)
KADMIUM
48
II
ZINOK (ZINCUM)
CINK
Zn
112,41
30
65,39
OXIDÁCIÓS SZÁMOK OXIDAČNÉ ČÍSLA (A LEGGYAKORIBB OXIDÁCIÓS SZÁMOK KÖVÉR BETŰKKEL VANNAK JELÖLVE)
(ASTATIUM) -I,I,III,V,VII
Ni
58,70
28
2,2
ASZTÁCIUM
85
At
210,00
III. A
IV. A
V. A
VI. A
B
Al
1,5
2,0
Ga
1,6
In
1,9
1,7
Ho
EINSTEINIUM (EINSTEINIUM)
EINSTEINIUM
99
III
HOLMIUM (HOLMIUM)
HOLMIUM
253,09
67
164,93
UNUNTRIUM
UNUNTRIUM
113
I,III
TÁLIUM (THALLIUM)
TALLIUM
81
Tl
I,III
INDIUM (INDIUM)
INDIUM
204,37
49
114,82
I, III
GÁLIUM (GALLIUM)
GALLIUM
31
69,72
III
HLINÍK (ALUMINIUM)
ALUMÍNIUM
13
III
BÓR (BORUM)
BÓR
26,98
5
10,81
C 1,8
Ge
2,0
1,8
Er
FERMIUM (FERMIUM)
FERMIUM
100
III
ERBIUM (ERBIUM)
ERBIUM
257,10
68
167,26
UNUNKVADIUM
UNUNKVADIUM
114
II,IV
OLOVO (PLUMBUM)
ÓLOM
Pb
-IV,II,IV
ÓN
207,20
82
1,9
Sn CÍN (STANNUM)
50
118,69
-IV, II, IV
GERMÁNIUM (GERMANIUM)
GERMÁNIUM
32
72,59
-IV,IV
KREMÍK (SILICIUM)
SZILÍCIUM
14
Si
-IV,II,IV
2,5
UHLÍK (CARBONEUM)
SZÉN
28,086
6
12,01
P
2,1
As
Sb
2,1
Bi
S
Te
Po
II, III
TÚLIUM (THULIUM)
TÚLIUM
MENDELEVIUM (MENDELÉVIUM )
MENDELÉVIUM
101
258,09
69
2,0
II, III
NOBELIUM (NOBELIUM)
NOBÉLIUM
102
255,09
YTERBIUM (YTTERBIUM)
ITTERBIUM
70
173,04
UNUNHEXIUM
UNUNHEXIUM
116
-II,II,IV,VI
POLÓNIUM (POLONIUM)
POLÓNIUM
84
209,00
-II,IV,VI
TELLÚR
2,1
TELÚR (TELLURIUM)
52
127,60
SELÉN
(SELENIUM) -II,IV,VI
SZELÉN
34
2,4
2,5
Se
-II,IV,VI
SÍRA (SULFUR)
KÉN
78,960
16
-II,-I
3,5
KYSLÍK (OXYGENIUM)
OXIGÉN
32,06
8
16,00
Tm Yb
168,93
UNUNPENTIUM
UNUNPENTIUM
115
III,V
BIZMUT
1,8
BIZMUT (BISMUTHUM)
83
208,98
-II,III,IV, V
ANTIMÓN (STIBIUM)
ANTIMON
51
121,75
-III,III,V
ARZÉN
2,0
ARZÉN (ARSENICUM)
33
74,92
-III,I,III,IV,V
FOSFOR (PHOSPHORUS)
FOSZFOR
15
30,97
DUSÍK (NITROGENIUM)
NITROGÉN
3,0
-III,I,II,III,IV,V
7
14,01
KLÓR
I
At
2,2
Uus Lu
II
LAWRENCIUM (LAURENCIUM)
LAURENCIUM
103
256,10
LUTÉCIUM (LUTETIUM)
LUTÉCIUM
71
174,97
UNUNSEPTIUM
UNUNSZEPTIUM
117
-I,I,III,V,VII
ASTÁT (ASTATIUM)
ASZTÁCIUM
85
210,00
JÓD (IODIUM)
JÓD
2,5
-I,I,III,V,VII
53
126,90
BRÓM
BRÓM
2,8
(BROMUM) -I,I,III,IV,V, VII
35
79,90
CHLÓR (CHLORUM)
3,1
-I,I,III,IV,V,VI,VII
17
-I
FLUÓR (FLUORUM)
FLUOR
35,45
9
19,00
3,9
VII. A
PERIODICKÁ SÚSTAVA CHEMICKÝCH PRVKOV
II. B
ELEKTRONEGATIVITÁS
AZ ELEMEK PERIÓDUSOS RENDSZERE
LÍTIUM (LITIUM)
Li
0,95
II. A
LÍTIUM
22,99
3
6,94
(HYDROGENIUM) -I,I
1
2,15
Ubu 8 119Uue Ubn 121
7
6
5
4
3
2
1
1,008
I. A
CSOPORT VIII. A
(HELIUM)
HÉLIUM
HÉLIUM
NEÓN
(NEON)
NEON
XENÓN
(XENON)
XENON
RADÓN
(RADON)
RADON
UNUNOKTIUM
UNUNOKTIUM
118
86
222,00
54
131,30
KRYPTÓN (KRYPTON)
KRIPTON
36
83,80
ARGÓN
ARGON
(ARGONUM)
18
39,95
10
20,18
2
4,00
