1.) Írja le az atom definícióját ! (2 pont) Kémiai úton tovább nem bontható, pozitív töltésű atommagból és azzal kölcsönhatásban álló egy vagy több negatív töltésű elektronból felépülő részecske, elektromosan semleges. 2.) Mennyi a 8638Sr izotóp (2 pont) a.) atommagjában a protonok száma 38 b.) atommagjában a neutronok száma 86-38= 48 c.) tömegszáma 86 d.) egy semleges atomjában az elektronok száma 38 3.) Definiálja a relatív atomtömeget ! (2 pont) A természetes nuklid-összetételű elem egy atomja átlagos tömegének viszonya a 12C-nuklid tömegének 1/12 részéhez. 4.) Mit mond ki a Hund szabály ? (2 pont) Azonos energiájú szintek közül a különböző mágneses kvantumszámúak töltődnek be először egy-egy azonos spínű elektronnal, majd ezután kerül sor az ellentétes spínű elektronok beépülésére.
5.) A következő kérdések kvantumszámokra vonatkoznak. (3 pont) Mekkora értéket vehet fel: a.) l, ha n=2 ? 0,1 b.) m, ha l=3 ? -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3 c.) ms, ha m=4 ? +1/2, -1/2 6.) Adja meg egy semleges oxigénatom alapállapotának és egy tetszőleges gerjesztett állapotának elektronkonfigurációját ! (2 pont) ALAPÁLLAPOT GERJESZTETT ÁLLAPOT 1s2, 2s2, 2p4 pl. 1s2, 2s2, 2p3, 4s1 7.) Definiálja az elektron affinitást ! (2 pont) Az az energia, amely akkor szabadul fel, amikor egy atom egy elektront felvesz és alapállapotú ion keletkezik.
8.) Tegye ki a relációjeleket (<, =, > ! (4 pont) a) Li atomsugara > Ne atomsugara b) Li atomsugara < Na atomsugara c) Li első ionizációs energiája < Be első ionizációs energiája d) Be első ionizációs energiája > B első ionizációs energiája e) H első ionizációs energiája > Li első ionizációs energiája f) Ne első ionizációs energiája > Ar első ionizációs energiája g) B elektronegativitása < F elektronegativitása h) K elektronegativitása < Li elektronegativitása 9.) Sorolja fel, hogy milyen másodlagos kémiai kölcsönhatásokat ismer ! Ezek közül melyik a legerősebb ? (4 pont) hidrogénkötés, ion – dipol, dipol – dipol, indukált dipol – ind. dipol (diszperziós), ion – indukált dipol 10.) Milyen alakja van az SF4 molekulának ? Rajzolja le és indokolja ! (2 pont) libikóka; indoklás: 1 nemkötő és 4 kötő elektronpár
Gázok – folyadékok – szilárd anyagok Molekulák: másodrendű kölcsönhatás növekszik →
Gázok → Folyadékok → Szilárd anyagok Elsőrendű kölcsönhatás az atomok között:
Atomrácsos szilárd anyagok Ionrácsos szilárd anyagok Fémek
Folyadékok és elegyek
Folyadékok • • • •
Másodlagos kötőerők szerepe domináns az alkotórészek között Térfogat nem (ill. nehezen) változtatható Alak könnyen változtatható Mozgó részecskék.
befele húzó erõ az eredõ, a felület csökkenése felé hat gömb!
Folyadékok három fő jellemzője: 1. Képesek alakváltásra (folynak) --- viszkozitás
2. Élesen meghatározott felület --- felületi feszültség
3. Párolognak --- gőznyomás, vagy tenzió
Gőznyomás, vagy tenzió fo ly a d é k
gáz
[g á z ] [fo ly a d é k ]
Tiszta folyadék gőznyomása csak a hőmérséklettől függ. Kis hőmérséklet tartományra: Clausius – Clapeyron egyenlet
1. 2.
A folyadék móltérfogata elhanyagolható a gőzéhez képest A gőzt ideális gáznak tekintjük.
= K
á lla n d ó
nyomás/Hgmm
Gőznyomás
hőmérséklet / ºC
Számítási feladat: Egy 4 literes tartályban 3 liter folyadék van, melynek gőznyomása 20 ºC-on 15 kPa. a.) Mennyi a nyomás a tartályban ? b.) Mennyi lesz, ha 1 liter folyadékot kiengedünk ? c.) Mennyi lesz, ha 2,8 g nitrogén gázt nyomunk a tartályba ? d.) Mennyi lesz, ha ezután a meglévő folyadék felét az alsó csapon kiengedjük ?
Relatív és abszolút nedvességtartalom Egy gáz maximális víztartalmát a víz tenziója megszabja.
Relatív: % Abszolút: g víz/m3
= (pvíz/pvíz0)100 %
pV= nRT → c = n/V = p/RT mol/m3 n=m/M → c’ = m/V = pM/RT g/m3
Feladat: Egy téli napon teljesen kiszellőztetjük a szobánkat. A kinti hőmérséklet 0 ºC és a csapadékos időjárás következtében a levegő vízgőzre telített. Mikor eszünkbe jut becsukni az ablakokat, a szoba hőmérséklete is 0 ºC. Rémülten bekapcsoljuk a fűtést és a szobát 20 ºC-ra melegítjük. Mennyi a szoba levegőjének relatív és abszolút nedvességtartalma 20 ºC-on ? A víz tenziója 0 ºC-on 0,613 kPa 20 ºC-on 2,333 kPa Mennyi lenne, ha vízet párologtatva a levegőt telítenénk vízgőzzel ?
a.) 26 %, 4,5 g/m3; b. ) 100 %, 17,2 g/m3
Forráspont- gőznyomás Forráspont: azon hőmérséklet, amelynél a gőznyomás értéke eléri a külső nyomást
pl.
20 C-on
kondenzáció
CO2 (44) CuCl3 (119) H2O (18) Hg (201) glicerin (92)
CH3-O-CH3 ~ 4*105 Pa CO2 ~ 58*105 Pa
760 43000 Hgmm 170 Hgmm 18 Hgmm 0,0012 Hgmm 1,6*10-4 Hgmm
nyomás/Hgmm
párolgás
Et2O HCCl3 CCL4 H2O
CH3CH2OH ~ 0,06*105 Pa SO2 ~ dipól
3,4*105 Pa
-20C
0C
60C
100 C
Magyarázzuk meg az alábbi adatokat a molekulák közötti kölcsönhatások alapján !
Molekula HCl HBr HI
Forráspont -85 ºC -67 ºC -35 ºC
Kritikus hőmérséklet Anyag
Kritikus hőmérséklet ºC ---------------------------------------------Hélium -268 (5.2 K) Neon -229 Argon -123 Kripton -64 Xenon 17 Hidrogén -240 Nitrogén -147 Oxigén -118 Klór 144 HCl 52 H2O 374 NH3 132 CO2 31 C6H6 289
az a hőmérséklet, amely felett a folyadékállapot nem létezik. Kérdés: Az udvaron van két 50 literes gázpalack, az egyikben nitrogén, a másikban klórgáz van. T= 20 ºC. Mindegyiknek megmértük a nyomását: nitrogén: 1200 kPa; klór: 640 kPa (p0). Mennyi N2 ill. Cl2 van a palackokban ?
Felületi feszültség
l F
γ = F/l
A folyadék felületének egységnyi megnöveléséhez szükséges energia.
Felületi feszültség Gyakori folyadékok felületi feszültsége 25 °C-on /N·m-1 Dietil éter
0.0728
Kloroform
0.0271
Benzol
0.0289
CCl4
0.0270
Víz
0.0728
Etanol
0.0228
Higany
0.436
Glicerin
0.0634
Üveg
nagyon nagy
Víz felületi feszültségének hőmérsékletfüggése (°C) -5 0 10 20 30 40 60 80 100
(N·m-1) 0,0764 0,0756 0,0742 0,0727 0,0712 0,0696 0,0662 0,0626 0,0589
Nedvesítés, kapilláris nyomás csepp felület
csepp felület
nedvesít: θ < 90° nem nedvesít: θ > 90° Nehézségi erő:
Fg=r2πρgh
Fg=2rπγ cosθ h=2γ cosθ/ρgr pc=2γ cosθ/r
Adhéziós erő:
pc – kapilláris nyomás γ – felületi feszültség r – a cső sugara θ – határszög
Tenzidek Tenzid: kis mennyiségben is csökkenti a felületi feszültséget (ionos: SDS, amfipatikus: BuOH).
γ 80 -
40 -
micella 5
10
m% BuOH
Viszkozitás Folyással szembeni belső ellenállás extrém: üveg (pl. üveglap vastagodás) belső összetartás, „összeakadás” ~ viszkozitás n-oktán 0,32 cP; izooktán 0,47 cP p1
p2
L
4
∆pR π dV _ dt = 8Lη
η viszkozitás Hagen - Poisenville egyenlet
Viszkozitás Víz viszkozitása °C 20 40 60 80 100
cP 1.002 0.653 0.467 0.355 0.282
1 P = 1 g·cm−1·s−1 1 P = 0,1 Pa·s 1 cP = 1 mPa·s
folyadék Dietil éter Kloroform Benzol
viszkozitás /cP 0.233 0.58 0.652
CCl4
0.969
Víz Etanol Higany Oliva olaj Motorolaj Glicerin üvegek
1.002 1.200 1.554 84 986 1490 nagyon nagy
gőznyomás
Ideális folyadékelegyek A folyadék móltörtje: xA Raoult-törvény szerint pA = xA poA pB = xB poB
T= állandó
folyadék gőz
poA : tiszta A gőznyomása
Az elegy p gőznyomása:
A móltörtje p = pA + pB = xA poA + xB poB = poB + xA (poA - poB)
A gőz móltörtje:
o A o A
xA p yA = o , yB = 1 − y A o pB + x A ( p − pB )
Ha p0A > p0B → yA > xA A gőz mindig a folyadékelegy illékonyabb komponensében gazdagabb!
Fázisdiagram Gőzösszetétel görbe
Hőmérséklet
forrpontdiagram p= állandó
Forráspont görbe
A móltörtje, xA
Nemideális elegyek
Pozitív: különböző molekulák között kisebb a vonzás, mint az azonosak között. Negatív: különböző molekulák között nagyobb a vonzás, mint az azonosak között.
Nemideális elegyek: Azeotrópok
Gőzössze- negatív azeotróp tétel görbe
pozitív azeotróp
Forráspont görbe
Hőmérséklet
Hőmérséklet
Gőzösszetétel görbe Forráspont görbe
A víz móltörtje, xH2O
A víz móltörtje, xH2O
pl. HNO3 – H2O
pl. EtOH – H2O
Nemideális elegyek: Azeotrópok
