Kémiai alapok Általános kémia
Fontos tudnivalók - körny.tan • • • • • • • •
Tárgy neve: Kémiai alapok I. Neptun kód: SBANKN1050 Előadó: Borzsák István C121 szerda 11-12 e-mail:
[email protected] http://www.bdf.hu/ttk/fldi/iborzsak/Dokumentumok/ Vizsga feltétele a labor teljesítése Vizsga: írásbeli vizsga feladatsor + tételsor Szintfelmérő a 2. előadáson
• Aláírás feltétele: Max. 3 hiányzás (orvosi igazolás csak krónikus betegségnél) 2 késés=1 hiányzás
Fontos tudnivalók - biológia • • • • • • • • • •
Tárgy neve: Kémia alapjai I. Neptun kód: SBANKE1050 Előadó: Borzsák István C121 szerda 11-12 e-mail:
[email protected] http://www.bdf.hu/ttk/fldi/iborzsak/Dokumentumok/ Vizsga feltétele a labor teljesítése Vizsga: írásbeli vizsga feladatsor + tételsor Szintfelmérő a 2. előadáson Kémia emeltszintű érettségi feladatsor teljesítése Aláírás feltétele: Max. 3 hiányzás (orvosi igazolás csak krónikus betegségnél) 2 késés=1 hiányzás
Fontos tudnivalók - levelező • • • • • • •
Tárgy neve: Kémia alapjai I. Neptun kód: SBALKE1050 Előadó: Borzsák István C121 szerda 11-12 e-mail:
[email protected] http://www.bdf.hu/ttk/fldi/iborzsak/Dokumentumok/ Vizsga feltétele a labor teljesítése Vizsga: írásbeli vizsga feladatsor + tételsor
• Aláírás feltétele: Max. 1 hiányzás (orvosi igazolás csak krónikus betegségnél) 2 késés=1 hiányzás
Ajánlott irodalom Lázár I.: Általános és szervetlen kémia, Debrecen, 2003 Nyilasi J.: Általános kémia, Gondolat, Budapest, 1975 Nyilasi J.: Szervetlen kémia, Gondolat, Budapest, 1980 Bodor E.: Szervetlen kémia I., Tankönyvkiadó, Budapest, 1983 Csányi L. - Rauscher Á.: Általános kémia, JATEPress, Szeged, 1999 Veszprémi T.: Általános kémia, Akadémiai Kiadó, Budapest, 2008 Greenwood – Earnshow: Az elemek kémiája, Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest, 1999
Megismerhető világ • tudományos módszer • reprodukálható kísérletek, mérések
• Világegyetem építőkövei – anyagi testek (korpuszkulák) » nem fednek át, véges a sebességük, tömegük
– fizikai mezők (terek) – hullámjelleg » átfedhetnek, fénysebességgel terjednek, tömeg 0
Hullámok • Közegben terjed (pl. hang) • Közeg nélkül is terjed, pl. elektromágneses (EM) hullámok • Transzverzális (pl. fény) • Longitudinális (pl. hang) Hullámhossz, frekvencia, terjedési sebesség E=hν c=λν
EM sugárzás fajtái (spektruma) – Rádió (TV, mobil) – mikro – Infravörös (IR) – Látható (VIS) – Ultraibolya (UV) – Röntgen – Gamma – Kozmikus
Ismert kölcsönhatások • Gravitáció (tömegvonzás) » gyenge, de nagyon messze hat
• Elektromágneses kölcsönhatás » közepes erősségű, mikrovilágban és emberi léptékben – kémiában ez a MEGHATÁROZÓ!
• Magerők (erős és gyenge kölcsönhatás) » nagyon erős, de nagyon rövidtávú
Az atom felépítése • • • •
atommag + elektronburok elemi részek: proton, neutron, elektron méret- és tömegarányok 1: 10000 és 1840:1
Az atommag • • • •
Rendszám Z Tömegszám A=Z+N Neutronszám N Izotópok • (nyomjelzés – Hevesy György)
• Atommagok stabilitása
Radioaktív bomlások • Alfa bomlás X -> n-4Y + 4He
n
Radioaktív bomlások • Béta bomlás – negatív n -> p+ + e-
Radioaktív bomlások • Béta bomlás – pozitív
p+ -> n + e+
Radioaktív bomlások • Béta bomlás – elektronbefogás
p+ + e- -> n
Radioaktív sugárzások • Alfa • Béta • Gamma
Radioaktív bomlás Bomlási sebesség • Felezési idő • izotópok életkora • kormeghatározás – Radiokarbon módszer • 14C izotóp felezési ideje 5568 év
• Sugárvédelem • idő csökkentése, távolság növelése
Atommagok átalakítása • Nukleonok kötési energiája • Atommaghasadás és fúzió (magreakciók)
Atomok elektronszerkezete • Elektron különleges viselkedése • Hullámtermészet • Atomi színképek – vonalasak
• Bohr atommodellje • Kvantummechanika 1926 • Erwin Schrödinger és Werner Heisenberg
• Hullámfüggvény és értelmezése • Heisenberg-féle határozatlansági reláció
Kvantumszámok • Főkvantumszám: n=1, 2, 3, … • Mellékkvantumszám: l=0,1, …n-1 • Mágneses kvantumszám: m=-l,..0,1,..l-1,l • Spin kvantumszám: ms=-1/2, +1/2 • Pauli-elv: Egy atomban bármely két elektronnak legalább egy kvantumszámban különböznie kell.
Kvantumszámok
Atomi elektronpályák Orbital Viewer program
2s pálya
2p pálya
3p m=1 pálya
3d m=0 pálya
3d m=1 pálya
4f m=2 pálya
Elektronpályák betöltése • Elektronpályák, elektronhéjak, alhéjak • Betöltés: Pauli-elv + energiaminimum elve • Aufbau-elv – 1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p
• Hund szabály: Adott alhéjra az azonos spinű elektronok épülnek be először. (Minél több párosítatlan elektron legyen.) Maximális multiplicitás elve
• Kvantumkémia
• Spektroszkópia
A periódusos rendszer • Mengyelejev 1869 • Sorok (periódusok) • Oszlopok (fő- ill. mellékcsoportok) • Ionizációs energia • Elektronaffinitás • Atomok mérete (kovalens és nemkötő sugár) • Elektronegativitás
A kémiai kötés • Elsőrendű – Ionos (szilárd) – Kovalens – Fémes (szilárd)
• Másodrendű – dipólus-dipólus – diszperziós – Hidrogén-kötés
A kovalens kötés • Molekulák elektronszerkezete LCAO-MO – kötő – lazító – nemkötő elektronpárok
• • • • •
Homo- és heteronukleáris kötések Datív kötés Hibridpályák - VSEPR Delokalizált kötések Kötésrend
http://www.metasynthesis.com/webbook/39_diatomics/diatomics.html
LCAO - MO
Kétatomos molekulák
Hidrogén molekula
Kétatomos molekulák
Homo- és heteronukleáris kötések
Datív kötés
Hibridpályák s+p+p+p
→
sp3 + sp3 +sp3 +sp3
"sp3 hybridized"
tetrahedral
s+p+p+p
→
sp2 + sp2 + sp2 + p
"sp2 hybridized"
trigonal planar
s+p+p+p
→
sp + sp + p + p
"sp hybridized"
linear
Molekula geometria
Molekulák geometriája • AX2 • AX3 • AX2E • AX4 • AX3E • AX2E2
Kovalens kötések • • • • •
Kötéstávolság Kötési energia Kötésrend Polaritás (poláris-apoláris) Izoméria – konstitúciós izoméria – térizoméria (sztereoizoméria) • cisz-transz • kiralitás
• Konformáció
Halmazszerkezet • Halmazállapotok – gáz – folyékony – szilárd – (plazma)
Gázok • Jellemzőik (rendezetlenség) • Ideális gáz modellje • Gáztörvények – Boyle-Mariotte: pV= áll. – Gay-Lussac: p/T = áll. – Egyesített gáztörvény: pV=nRT
Folyadékok • • • •
Rövidtávú rend Hosszútávú rendezetlenség Viszkozitás (belső súrlódás) Felületi feszültség
Szilárd testek • Kristályos rend • Amorf anyagok (üvegek) • Kristályrácsok • • • • • • •
Triklin Monoklin Rombos Tetragonális (négyzetes) Romboéderes (trigonális) Hexagonális Köbös (szabályos)
• Bravais rácsok elemi cellái
Fázisátalakulások • Olvadás, párolgás • Fázisdiagramm – Kritikus pont – Hármaspont
Oldatok • Oldat, oldószer fogalma • Összetétel megadási módjai – móltört, százalékok, molaritás (koncentráció)
• Kolligatív tulajdonságok – Forráspont emelkedés – Fagyáspontcsökkenés – Ozmózis
Elektromos vezetés • Fémes vezetők • Szigetelők • Félvezetők – sávelmélet (vezetési sáv, tiltott sáv)
Kémiai reakciók • Definíció • Csoportosítás – Fázis – Aktiválás – Reakciópartnerek száma
• Reakciósebesség – Megfordítható reakciók – egyensúly, K
• Reakcióhő – exoterm – endoterm
• Termokémia - Hess-tétel
Termodinamika (Hőtan) • 1. főtétel – munka, hő, belső energia – energiamegmaradás – ΔU=Q+W – entalpia: H=U+pV
• 2. főtétel – entrópia – spontán folyamatok iránya – S=Q/T – szabadenergia, szabadentalpia – F=U-TS G=H-TS
Sav-bázis reakciók • Brönsted-féle – sav – protont ad le – bázis – protont vesz föl
• • • • • • •
Sav-bázis párok (konjugált) Víz öndisszociációja (autoprotolízis) pH, pOH, kémhatás Erős és gyenge savak, bázisok Hidrolízis Sav-bázis indikátorok Pufferoldatok
Redoxi reakciók • Redukció – elektronfelvétel • Oxidáció – elektronleadás • Oxidációs számok (fiktív töltés előjeles!) – csökkenés – redukció – növekedés – oxidáció
• Egyenletrendezés
Elektrokémia
• Galvánelemek
– Daniell-elem (Zn, Cu)
• Elektródok – Anód – oxidáció – Katód – redukció
• • • • •
Elektromotoros erő, elektródpotenciál Nernst-egyenlet Elektrolízis Akkumulátorok Korrózió
