Követelményrendszer Alapfogalmak SI rendszer
Kémiai alapismeretek 1. hét
Prefixumok Anyagok osztályozása Anyagok osztályozása Fizikai állapot
Horváth Attila
Rendszerállapotok Folyadékállapot Szilárdállapot
Pécsi Tudományegyetem, Természettudományi Kar, Kémia Intézet, Szervetlen Kémiai Tanszék
2012. február 7.
1/14
c 2011/2012 II. félév, Horváth Attila
Összetétel komponensek
I I I I I I I I
Előadás látogatás NEM kötelező! Előadásanyagok letöltése: http://www.ttk.pte.hu/szervetlen/HA/hallgat-fold.htm A vizsgára bocsáthatóság feltétele: ZH-k összteljesítménye az elérhető pontszám 40%-a!!! Ha az összteljesítmény ≥ 90% → megajánlott jeles! Ha az összteljesítmény 90%-nál gyengébb, de 75%-nál jobb → megajánlott jó! (Bónuszpontok!) Zh. időpontok: 2012. március 27. és 2012. május 8. A Zh.-k pótlására a tanszéken előre meghirdetett időpontjaiban van lehetőség ZH-nként 1–1 alkalommal!!!! A vizsga során 2 tételt húznak, sikeres a vizsga, ha mindkét tételre kapott jegy legalább elégséges.
Segédanyagok: 1 D. D. Ebbing: Általános kémia 2 Veszprémi Tamás: Általános kémia 3 Gergely Pál, Erdődi Ferenc, Vereb György: Általános és bioszervetlen kémia 2/14
c 2011/2012 II. félév, Horváth Attila
Követelményrendszer Alapfogalmak SI rendszer Prefixumok Anyagok osztályozása Anyagok osztályozása Fizikai állapot Rendszerállapotok Folyadékállapot Szilárdállapot Összetétel komponensek
Kémia az anyag és annak változásaival foglalkozó (kísérleti vagy elméleti) tudomány. Jelenségek megfigyelése: kvalitatív és/vagy kvantitatív kísérletek alapján Mennyiségi leírás: I
mérleg használata (Lavoisier, 1743-1794)
I
tömegmegmaradás törvényének kimutatása kémiai reakció közben (1773):
Követelményrendszer Alapfogalmak SI rendszer Prefixumok Anyagok osztályozása Anyagok osztályozása Fizikai állapot Rendszerállapotok Folyadékállapot Szilárdállapot Összetétel
1 Hg + O2 = HgO 2
3/14
I
mennyiség = mérőszám · mértékegység
I
egységes mértékrendszer: SI, 1960 elfogadás, 1972 bevezetés
c 2011/2012 II. félév, Horváth Attila
komponensek
Alapegységek: egység tömeg hosszúság idő hőmérséklet áramerősség fényerősség anyagmennyiség
jele m l t T I Id n
mértékegység neve kilogramm méter másodperc kelvin amper kandela mól
jele kg m s K A cd mol
Követelményrendszer Alapfogalmak SI rendszer Prefixumok Anyagok osztályozása Anyagok osztályozása Fizikai állapot Rendszerállapotok Folyadékállapot Szilárdállapot
Anyagmennyiség az a mennyiség, amely annyi egységet tartalmaz, mint amennyi atom van 12g 12 C nuklidban. Kiegészítő egységek: síkszög (radián) és térszög (szteradián). kgm kg Származtatott egységek: N , ρ ... s2 m3
4/14
c 2011/2012 II. félév, Horváth Attila
Összetétel komponensek
Prefixum: Túl nagy- vagy túl kis mennyiségek leírásához használjuk. hatvány 1018 1015 1012 109 106 103 102 101 10−1 10−2 10−3 10−6 10−9 10−12 10−15 10−18
prefixum neve exa peta tera giga mega kilo hekto deka deci centi milli mikro nano piko femto atto
jele E P T G M k h dk d c m µ n p f a
Pl.: 1 inch = 2,54 cm = 2,54×10−2 m (MHSZ tizedesvessző!!) 5/14
c 2011/2012 II. félév, Horváth Attila
Követelményrendszer Alapfogalmak SI rendszer Prefixumok Anyagok osztályozása Anyagok osztályozása Fizikai állapot Rendszerállapotok Folyadékállapot Szilárdállapot Összetétel komponensek
Követelményrendszer
Rendszer: Vizsgálódásunk tárgya. Környezet: Minden egyéb. Fal: A környezetet és a rendszert szeparálja. Rendszer csoportosítása: anyagátmenet energiaátmenet nyílt + + zárt + elszigetelt -
Alapfogalmak SI rendszer Prefixumok Anyagok osztályozása Anyagok osztályozása Fizikai állapot Rendszerállapotok Folyadékállapot Szilárdállapot Összetétel
Rendszer leírása: állapothatározók segítségével történik. tulajdonság
6/14
részrendszerek
példa
extenzív
kiterjedés függő
additív
tömeg, anyagmennyiség
intenzív
kiterjedés független
kiegyenlítődés
nyomás, hőmérséklet
c 2011/2012 II. félév, Horváth Attila
komponensek
Követelményrendszer
Anyagok felosztása: Fizikai állapot vagy kémiai összetétel szerint.
Alapfogalmak
Fizikai állapot szerint:
Anyagok osztályozása
halmazállapot szilárd folyadék gáz
saját alak + -
kompresszibilitás nagyon kicsi kicsi nagy
sűrűség nagy nagy kicsi
SI rendszer Prefixumok
Anyagok osztályozása Fizikai állapot Rendszerállapotok Folyadékállapot Szilárdállapot Összetétel komponensek
Plazma: Gázoktól eltérő tulajdonságúak, magas hőmérsékleten az atomok alkotórészeikre esnek szét (T>106 K).
7/14
c 2011/2012 II. félév, Horváth Attila
Követelményrendszer
Gáz
Alapfogalmak
párolgás
kondenzáció
szublimáció
SI rendszer Prefixumok Anyagok osztályozása
olvadás folyadék
szilárd fagyás
Anyagok osztályozása Fizikai állapot Rendszerállapotok Folyadékállapot Szilárdállapot
Példák: Párolgás: benzin Kondenzáció: vízgőz olvadás: sütéshez zsír fagyás: jég szublimáció: jód, naftalin
8/14
c 2011/2012 II. félév, Horváth Attila
Összetétel komponensek
Követelményrendszer Alapfogalmak SI rendszer
Gázállapot
Prefixumok Anyagok osztályozása
I
Legfontosabb állapothatározók: p, V, T, n I I I
Charles törvény (V arányos T, ha p=áll.) Boyle törvény (pV állandó, ha T=áll.) Gay-Lussac törvény (V arányos n, ha p,T=áll.)
Anyagok osztályozása Fizikai állapot Rendszerállapotok Folyadékállapot Szilárdállapot Összetétel
9/14
I
ideális gáztörvény: pV=nRT
I
reális gáztörvény (későbbi tanulmányok)
c 2011/2012 II. félév, Horváth Attila
komponensek
Folyadékállapot Molekulák közti jelentősebb kölcsönhatás I
I
felületi feszültség(γ): a folyadékfelület 1m-én fellépő összehúzó erő. Kapilláris jelenségek. tenzió/gőznyomás: A folyadék felett kifejtett nyomás. Zárt rendszerben dinamikus egyensúly a gáz és a folyadék részecskék közt, nyílt rendszerben az összes molekula elpárologhat!
I
ptenzió ∼ T
I
Forráspont: Az a hőmérséklet, ahol tenzió eléri a külső nyomást.
I
viszkozitás(η): A folyadék belső súrlódása.
I
Nagy viszkozitás → lassú folyadékmozgás (méz).
I
T nő → csökken η (általában!)
10/14
c 2011/2012 II. félév, Horváth Attila
Követelményrendszer Alapfogalmak SI rendszer Prefixumok Anyagok osztályozása Anyagok osztályozása Fizikai állapot Rendszerállapotok Folyadékállapot Szilárdállapot Összetétel komponensek
Követelményrendszer Alapfogalmak
Szilárd állapot
SI rendszer Prefixumok
I
kristályos: határozott op.
Anyagok osztályozása
I
amorf: fokozatos olvadás, nincs határozott op.
Anyagok osztályozása Fizikai állapot
Alkotórészek szabályosan helyezkednek el:
Rendszerállapotok Folyadékállapot
szerkezeti egység semleges molekula fématomtörzs ionok atom (primer kötőerő)
11/14
c 2011/2012 II. félév, Horváth Attila
típus molekuláris szilárd fémesen szilárd ionos szilárd kovalens szilárd
példa CO2 Fe NaCl gyémánt, grafit
Szilárdállapot Összetétel komponensek
Összetétel szerinti osztályozás akkor lehetséges, ha tudjuk miből áll az anyag. Daltoni atomelmélet alapjai (1803): I Atom: Az anyag oszthatatlan kis része. I Elem: Olyan anyag, amely csakis egyfajta atomokból áll. (Kémia viselkedés szempontjából!) I Vegyület: 2 vagy több atomból fix arányban keletkezett egység. Példa: H2 O I Kémiai reakció: Olyan folyamat, amely során az atomok egymáshoz való kapcsolódási sorrendje megváltozik. Atomok a semmiből nem keletkeznek, nem semmisülnek meg és nem eshetnek kisebb részekre kémiai reakció során. A XXI. században tudjuk, hogy ezek csak részben igazak. Mindezekből → többszörös súlyviszonyok törvénye: Ha két elem több vegyületet is képez egymással, akkor az egyik elem tömegei a másik elem tömegéhez úgy aránylanak egymáshoz, mint kis egész számok. Pl.: CO2 , CO. 12/14
c 2011/2012 II. félév, Horváth Attila
Követelményrendszer Alapfogalmak SI rendszer Prefixumok Anyagok osztályozása Anyagok osztályozása Fizikai állapot Rendszerállapotok Folyadékállapot Szilárdállapot Összetétel komponensek
Követelményrendszer
Vegyjel: Az elemek jelölésére használt formalizmus. Általában a latin elnevezésből származó egy-, két- vagy hárombetűs rövidítés. (Pl.: C, Cl, Unp) Tapasztalati képlet: Megadja a vegyületet felépítő elemek egymáshoz viszonyított arányát. (Pl.: (CH2 O)x ) Molekulaképlet: Megadja a vegyületet felépítő elemek pontos számát. (Pl.: CH2 O, C2 H4 O2 , stb.)
Alapfogalmak SI rendszer Prefixumok Anyagok osztályozása Anyagok osztályozása Fizikai állapot Rendszerállapotok Folyadékállapot Szilárdállapot Összetétel komponensek
Szerkezeti képlet: Az elemek pontos számán kívül megadja azok kapcsolódási sorrendjét is. (Pl.: CH3 CH2 COH vagy CH3 COCH3 )
13/14
c 2011/2012 II. félév, Horváth Attila
Komponensek: a rendszert felépítő egymástól független részek. Egy komponensű rendszerek: tiszta elemek (Na, S, P, stb.), vegyületek (H2 O, NaCl, stb.) Több komponensű rendszerek: Pl.: (limonádé, salátalé, stb.) Homogén rendszer: Nincs makroszkopikus határfelület. (Pl.: sóoldat) Heterogén rendszer: Makroszkopikus határfelülettel rendelkezik, és valamely intenzív tulajdonság ugrásszerű változást mutat. (Pl.: víz+jég) Inhomogén rendszer: Nincs makroszkopikus határfelület, és valamely intenzív tulajdonság változik helyről helyre. (Pl.: Föld légköre) Keverék: Többkomponensű heterogén rendszer. (Pl.:mészkő+homok+só) Elegy: Többkomponensű homogén rendszer. (Pl.: fagyálló folyadék) 14/14
c 2011/2012 II. félév, Horváth Attila
Követelményrendszer Alapfogalmak SI rendszer Prefixumok Anyagok osztályozása Anyagok osztályozása Fizikai állapot Rendszerállapotok Folyadékállapot Szilárdállapot Összetétel komponensek