(összefoglalás) a dőlt betűvel szedett dolgok csak kiegészítő jellegűek, de azért jó, ha tudjuk őket

KÉMIAI REAKCIÓK (összefoglalás)

„HASZNÁLATI UTASÍTÁS” a vastag betűvel szedett dolgokat fontos tudni! a kémiai reakciók és egyenletek így lesznek felírva:

a dőlt betűvel szedett dolgok csak kiegészítő jellegűek, de azért jó, ha tudjuk őket ⇒ Ez a következtető nyíl. Arra utal, hogy valamiből következik valami.  Ez az utaló nyíl. Olyasmi, mint egy függvényhozzárendelés. * Az egyenletekben ez a szorzásjel.

Általánosságban  mindig új anyagok keletkeznek  a kémiai kötések felbomlanak, majd új kötések jönnek létre  különbözőképpen csoportosíthatjuk őket  1. szempont  egyesülés:  szintézis (elemeiből keletkező vegyület):  bomlás:  cserebomlás:  2. szempont  sav-bázis (protolitikus reakció):  redoxireakció (e--átmenet):

Termokémia  az energiaváltozás lehet  hőenergia  exoterm (hőtermelő)  endoterm (hőelnyelő)  fényenergia  térfogati munka  elektromos energia  reakcióhő (∆rH)  mértékegysége: [∆rH] = kJ  Egyenlő a felvett vagy leadott hőmennyiséggel, ha a kémiai reakció a reakcióegyenlet szerint megy végbe a megadott sztöchiometriai számokkal és halmazállapotokkal.  ha ∆rH < 0  a reakció exoterm  ha ∆rH > 0  a reakció endoterm

 Hess-tétel: Ha egy reakció többféle módon is végbemehet, a reakciót kísérő hőváltozások összege (a reakcióhő) független a részfolyamatok minőségétől és sorrendjétől, csak attól függ, hogy milyen kiindulási termékekből milyenek keletkeztek és milyen azok állapota.  képződéshő (∆fH): Egyenlő azon reakció reakcióhőjével, melyben egy mol vegyület stabil módosulatú elemeiből keletkezik. 

Reakciósebesség   a reakció feltétele  a részecskék ütközése  kétféle reakció  homogén (gáz és folyadék)  a részecskék bárhol ütközhetnek  heterogén (különböző halmazállapotok)  a részecskék csak a határfelületen ütközhetnek  reakciósebesség  gyors  csapadékképzés, robbanás  közepes  a beton megkötése  lassú  rozsdásodás  a sebesség függ  a hőmérséklettől  az anyagok koncentrációjától  az anyagi minőségtől  aktivált komplexum  a létrejövő és megszűnő kötések egyött vannak jelen  Ea  aktiválási energia: Megadja, hogy mennyi energia szükséges 1 mol aktivált komplexum keletkezéséhez.  [Ea] = kJ/mol  magasabb hőmérséklet  nő a molekulák energiája  nagyobb esély, hogy létrejöjjön  katalizátorok  gyorsítják a reakciót (lecsökkentik az Ea-t)  átmeneti terméket képeznek  új reakcióutat nyitnak meg  nem okoznak maradandó változást  nem befolyásolják a termékeket  nem okoznak reakcióhő-változást

A dinamikus egyensúly  egyirányú reakciók  stabilabb végtermék; csak oda alakul  megfordítható reakciók (disszociáció)  oda-vissza alakul  a termékek is reagálnak egymással ⇒ a kiindulási anyag újraképződik  ammóniaképződés: visszafelé is! ⇒ írjhatjuk így:  egyensúlyi állapot   

(oda-vissza végbemegy) (az oda- és a visszaalakulás sebessége =)

az előbbi egyenletet levezetve:

  egyensúlyi állandó (az egyensúlyi koncentrációk arányát adja meg)  A tömeghatás törvénye: Egyensúlyban a termékek koncentrációjának megfelelő hatványon vett szorzata osztva a kiindulási anyagok koncentrációjának megfelelő hatványon vett szorzata állandó érték.

Az egyensúlyi állapot befolyásolása  dinamikus egyensúly  mindaddig nincs változás, amíg a körülmények ugyanazok  hogyan lehet változtatni?  koncentráció  a termékek iránya  a kiindulási anyagok iránya [kiindulási anyagok] + [kiindulási anyagok] [termékek] [termékek] +  hőmérséklet  a termékek iránya  a kiindulási anyagok iránya endoterm + endoterm exoterm exoterm +  nyomás  a termékek iránya  a kiindulási anyagok iránya térf. csökk. reakciók + térf. csökk. reakciók térf. növ. reakciók térf. növ. reakciók +  A legkisebb kényszer elve (Le Chatelier–Braun elv): A dinamikus egyensúlyban lévő kémiai rendszer megzavarásakor azon folyamatnak nagyobb a sebessége, amelyik a zavaró hatást csökkenteni igyekszik.

Protolitikus reakciók; savi- és bázisállandók  sav, bázis  csak a reakcióban betöltött szerepet jellemzi  amfoter  savként és bázisként is viselkedhet  savi disszociációs állandó  jellemzi a sav erősségét  ([H2O] állandónak tekinthető)  bázisállandó   ugyanúgy kell levezetni, mint a savi állandót

Indikátorok, Kémhatás, pH-érték indikátorok/ oldatok HCl-oldat NaOH-oldat

pH-papír

fenolftalein

metilnarancs

univerzális

piros zöld

színtelen lila

vörös narancs

hagyma sötétlila

sárga kék

bróm-timolkék citromsárga kék

 autoprotolízis  két azonos molekula sav-bázis reakcióba lép egymással  egyensúlyra vezet  tömeghatás-törvény  a víz autoprotolízise ( ) 

⇒

 a kémhatás  savas  -többlet  lúgos  -többlet  semleges oldat (pl. tiszta víz)   elég az egyik ion koncentrációját megadni, a másik kiszámolható  pH-érték  az oldat -koncentrációjának tizes alapú hatványkitevő-ellentettje  a koncentrációt mol/dm3-ben kell megadni hozzá  kémhatás pH alapján  0-7  savas  7-14  lúgos  7  semleges  (akkor lehet felírni, ha

)

Közömbösítés, hidrolízis  a savak és bázisok egymással való reakciója  pl.:  ha a keletkezett anyag semleges, semlegesítésnek hívjuk  sav + bázis = só + víz  a keletkezett sók  ionvegyületek  vízben oldódnak  ionjaik hidratálódhatnak  hidrolízis  a vízmolekula -t ad át a só anionjának vagy -t vesz fel a só kationjától  NaCl  erős bázis, erős sav  semleges kémhatás    NH4Cl gyenge bázis, erős sav  savas kémhatás    Na2CO3  erős bázis, gyenge sav  lúgos kémhatás    (NH4)2CO3  gyenge bázis, gyenge sav  semleges kémhatás  

Redoxireakciók  kétféle részreakció  oxidáció  elektronleadás (oxidálószer  eletront vesz fel)  redukció  elektronfelvétel (redukálószer  elektront ad le)  oxidációs szám  megmutatja, hogy egy elem atomja milyen mértékben oxidálódott vagy redukálódott az elemi állapothoz képest.  szabályok  az elemeknek mindig 0 (függetlenül a molekulában lévő atomok számától) H2, Na, O2, P4  ezeknek mind 0  az egyszerű ionoknál az oxidációs szám megegyezik a töltésszámmal Na+, Ca2+, Al3+, Cl-, O2- egyenlő a töltésszámukkal  molekulák, összetett ionok  a kötést a nagyobb EN-ú atomhoz rendeljük -3 +1 +1 -2 +1 -1

NH3, H2O, HCl   néhány szabály  alkálifémek  +1  alkáliföldfémek  +2  oxigén  -2 (kivéve a peroxidokat, ahol -1)  hidrogén  +1 (kivéve a hidridekben)  fluor  -1  azok a redoxireakciók, ahol oxidációsszám-változás történik

Gyakorlófeladatok 1.) Melyik NEM redoxireakció az alábbiak közül? (sulinet.hu) a) b) c) d) e)

Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 2FeCl2 + Cl2 = FeCl3 FeCl2 + 2NaOH = Fe(OH)2 + 2NaCl Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

2.) Írjuk fel az alábbi, reakciók sztöchiometriai egyenletét! (sulinet.hu) a) b) c) d) e) f) g)

magnézium-oxid + sósavoldat nátrium-karbonát-oldat + kénsavoldat vas(II)-szulfát-oldat + nátrium-hidroxid-oldat alumínium-szulfát-oldat + nátrium-hidroxid-oldat kalcium-klorid-oldat + trinátrium-foszfát-oldat réz(II)-szulfát + nátrium-szulfid kalcium-klorid + ezüst-nitrát

3.) Rendezzük az alábbi egyenleteket oxidációsszám-változás alapján! (sulinet.hu) a) b) c) d)

Ag + HNO3 = AgNO3 + NO2 + H2O HCl + KMnO4 = Cl2 + MnCl2 + KCl + H2O Na2S2O3 + HCl = SO2 + S + NaCl + H2O MnO2 + KNO3 + KOH = K2MnO4 + KNO2 + H2O