Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

ÁLTALÁNOS KÉMIA I. Földtudományi BSc Előadó: Tarczay György Az eredeti tananyagot összeállította: Kotschy András Letölthető:

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "ÁLTALÁNOS KÉMIA I. Földtudományi BSc Előadó: Tarczay György Az eredeti tananyagot összeállította: Kotschy András Letölthető:"— Előadás másolata:

1 ÁLTALÁNOS KÉMIA I. Földtudományi BSc Előadó: Tarczay György Az eredeti tananyagot összeállította: Kotschy András Letölthető: vagy Az átdolgozott változat:

2 Jegyzet, tankönyv Órai jegyzet (!!!) + fóliák Torkos Kornél: Általános kémia; ELTE, Nyilasi János: Általános kémia, Gondolat kiadó, 1980 Ajánlott irodalom: Boksay Zoltán: Általános kémia, ELTE 1985; Náray-Szabó Gábor (szerk.): Kémia, Akadémiai Kiadó 2006

3 Miért szerethetjük a kémiát?

4 Ízes E 621: Nátrium­glutamát NaCl

5 Látványos

6 Hangos

7 Illatos vagy büdös… CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 SH feromonok

8 Kellemes Hasznos Fontos

9 És miért tanul kémiát a „szerencsétlen” első éves földtudomány BSc-s hallgató (péntek délután) ???

10 Minerológus leszek… SZERVETLEN KÉMIA ANALÍTIKAI KÉMIA Mi az összetétele? Tulajdonságai? Miért eltérő a színük?

11 A kőzetek, barlangok érdekelnek… H 2 O + CO 2 → H 2 CO 3 H 2 O + H 2 CO 3 HCO 3  + H 3 O + pH ≈ 5, mészkő, vízkő képződése: H 2 CO 3 + CaCO 3 2HCO 3  + Ca 2+ (aq) SZERVETLEN KÉMIA FIZIKAI KÉMIA

12 Limnológus leszek… Miért ilyen a tó színe? Tyndall-effektus (fényszóródás) FIZIKAI KÉMIA KOLLOIDIKA

13 Paleontológus leszek… Mikor éltek? MAGKÉMIA ANALÍTIKAI KÉMIA

14 Meteorológus vagy klímakutató leszek… SPEKTROSZKÓPIA REAKCIÓKINETIKA

15 A nyersanyagok, energiahordozók érdekelnek… SZERVES KÉMIA TERMOKÉMIA IPARI KÉMIA – KÉMIAI TECHNOLÓGIA ZÖLD KÉMIA

16 Gazdaságföldrajz érdekel… Bauxitja nincs… Alumíniumtermelése mégis jelentős ELEKTROKÉMIA

17 Nem is a Föld érdekel… SPEKTROSZKÓPIA MAGKÉMIA ANALÍTIKAI KÉMIA

18 Bevezetés ÁLTALÁNOS KÉMIA: Nem önálló tudományterület, cél a kémia részterületein használatos alapfogalmak, összefüggések bemutatása.

19 1. Tulajdonságok, mennyiségek, mértékegységek Fizikai mennyiségek: Anyagot, állapotot, változást leíró minőségi és mennyiségi jelentéssel egyaránt bíró fogalmak. Mennyiség:mérőszám * mértékegységx = {x}[x] Összehasonlíthatóság: (egyneműség): van értelme a „melyik?” és „hányszor nagyobb?” kérdéseknek. Mértékegység: Fizikai mennyiség megállapodásszerűen rögzített értéke. Első mértékegységrendszer: metrikus( Franciaország) SI (1960, Mo-n: 1976-tól)

20 Alapmértékegységek: Mennyiség neve: Jele:Mértékegysé g neve: Jele: Hosszúságlméterm Tömegmkilogrammkg Időtmásodpercs Elektromos áramerősség IamperA Termodinamikai hőmérséklet TkelvinK Anyagmennyiségnmólmol FényerősségIvIv kandelaCd

21 Mértékegységek: Kiegészítő mértékegységek: síkszög (rad), térszög (sr) Származtatott mértékegységek: pl: Frekvencia (Hz, s -1 ); Erő (N, kg*m*s -2 ); Nyomás (Pa, N*m -2 ); Energia (J, N*m); Teljesítmény (W, J*s -1 ); Feszültség (V, W*A -1 ) Fontosabb előtagok: giga (10 9, G)mega (10 6, M)kilo (10 3, k) deka (10, da)deci (10 -1, d)centi(10 -2, c) milli (10 -3, m)mikro (10 -6,  )nano (10 -9, n) piko (10 -12, p)

22 Alapmértékegységek etalonjai és definíciói 1799: 1 platina méter etalon és 1 platina tömegetalon 1983: 1 m az a távolság, amit a fény 1/ másodperc alatt tesz meg azaz ma a távolságmérés időmérésre van visszavezetve!

23 Az USA-ban nem tértek át az SI-re… Mars Climate Orbiter és Mars Polar Lander 125 millió $ Lockheed Martin (gyártó): angolszász mértékegység NASA: metrikus mértékegység 1999-ben becsapódott a Marsba

24 2. Alapfogalmak

25 Atom: Kémiai úton tovább nem bontható, pozitív töltésű atommagból és azzal kölcsönhatásban álló egy vagy több negatív töltésű elektronburokból felépülő részecske, elektromosan semleges. Atommag: Proton(ok)ból és neutron(ok)ból áll, kémiai reakciók és halmazállapot-változások alkalmával változatlan marad. Elem: Olyan atomok rendszere, melyek magjában meghatározott számú proton van. Nuklidok: Egy elem olyan atomjai, melynek a rendszámán kívül a tömegszáma is meghatározott.

26 2. Alapfogalmak Rendszám: Az atommagban található protonok száma. Tömegszám: Az atommagban található protonok és a neutronok számának összege. Természetes izotóparány (nuklidösszetétel) – relatív gyakoriság Relatív atomtömeg: Külön megjelölés nélkül, a természetes nuklid-összetételű elem egy atomja átlagos tömegének viszonya a 12 C-nuklid tömegének 1/12 részéhez. Anyagmennyiség: 1 mol annak a rendszernek az anyagmennyisége, amely annyi entitást (atomot, atomcsoportot, iont, molekulát, stb.) tartalmaz, mint amennyi atomot 0,012 kg 12 C. (Avogadro állandó: Na = (6,02252  0,00028)*10 23 mol -1 Átlagos moláris tömeg: Természetes nuklid-összetételű anyagnak a tömege 1 moljának a tömege. Vegyjel: Az elem latin nevéből származó 1−2(−3) betűs jelölés. rendszám tömegszám vegyjel

27 2. Alapfogalmak Molekulák: (Kovalens) kémiai kötéssel összetartott atomok véges halmaza. Gyökök: Párosítatlan elektront tartalmazó atomcsoport. Rendszerint nagy reaktivitás jellemző rá! Ionok: Olyan entitások (atomok, molekulák, atomcsoportok, …), melyek elektromos töltést hordoznak.

28 2. Alapfogalmak Vegyület: Különböző rendszámú, kötött állapotú atomok halmaza. Tapasztalati (összeg) képlet: valamely vegyületet alkotó elemek arányát írja le tömegarányokból. (Molekuláris vegyületeknél a molekula összetételét is megadja /molekula- tömeg!/) 39,26% Na, 60,74% Cl  NaCl, /CaCO 3, H 2 O, N 2, C 2 H 6 O (C 6 H 12 O 6  CH 2 O)!/ Szerkezeti képlet: A szerkezeti képlet kifejezi az atomoknak a vegyértékükből adódó elrendeződését is a molekulában, egyszerű, kettős-, vagy hármas-kötést kifejező vonalak, láncok, gyűrűk stb. alakjában. Sztereo képlet: A sztereo képlet kifejezi az atomhoz kapcsolódó csoportok térbeli elrendeződését is. (Konfiguráció) (Gyök)csoportos képlet: Egyszerűsített szerkezeti képlet Pl.: CH 3 -CH 2 -OH, CH 3 -O-CH 3, K 4 [Fe(CN) 6 ]

29 3. Kémiai reakció Kémiai folyamat, melynek során atomok között kötés szakad fel, esetleg új kötés alakul ki.

30 3. Kémiai reakciók A reakció: Anyagi változással járó folyamatok. Megfordítható (reverzibilis), vagy egyirányú (irreverzibilis)   = Az egyenlet: A folyamat leírása: 2 H 2(g) + O 2 = 2 H 2 O (f) Jelentése: 1 mol; együtthatók egész számok Tömegmegmaradás Töltésmegmaradás Energiamegmaradás (Einstein óta: E=mc 2, c= 3*10 8 km/s): Energia semmilyen folyamatnál nem keletkezik v. semmisül meg, hanem csak átalakul.

31 3. Kémiai reakciók Kémiai reakció:  E  500 kJ/mol   m=(5*10 5 km m 2 /s -2 )/[(3*10 8 ) 2 *m 2 *s -2 ]= =5,5* kg = 5,5* mg Atom (anyag), töltés-megmaradás (oxidációs szám változás) Kiindulási anyagok, termékek, együtthatók. Mindig egy irányban. Energetikai jelentés: reakció hő (endoterm, exoterm) !MINDIG A RENDSZER A VISZONYÍTÁS KÖZPONTJA!

32 3.1. Kémiai reakciók típusai Sav-bázis reakció: (A Brönsted-Lowry elmélet szerint) H + átadással járó reakció Redoxi reakció: Redoxi reakció minden olyan reakció, melynek során legalább egy elemnek megváltozik az oxidációs száma. Az ilyen reakciók során a redukálószer oxidálódik, míg az oxidálószer redukálódik. Izomerizáció: Egy vegyület átalakítása egy másik szerkezeti képletű és molekulasúlyú vegyületté (izomerré). Ekkor vagy szerkezeti átalakulás, vagy egy térbeli eltolódás (sztereoizoméria) megy végbe. pl: CH 3 -CH(CH 3 )-CH=CH 2  CH 3 -C(CH 3 )=CH-CH 3 Egyesülés (addíció): Egyszerű kapcsolódás útján két anyagból, vegyületből egyetlen reakciótermék keletkezik. (Di-, tri-, poli- merizáció)(4 Al + 3 O 2  2 Al 2 O 3 ) Bomlás (disszociáció, elimináció): Bomlás alatt olyan folyamatot értünk, melynek során egy anyagból több jön létre.CaCO 3  CaO + CO 2

33 3.1. Kémiai reakciók típusai Cserebomlás (metatézis): Cserebomlás alatt olyan kémiai átalakulást értünk, amelyben az egymásra ható vegyületek alkotórészei kölcsönösen helyet cserélnek egymással. AB + CD = AC + BD Hidrolízis, ha az egyik partner víz: CH 3 COOCH 3 + H 2 O  CH 3 COOH + CH 3 OH (Szolvolízis, ha tetszés szerinti az oldószer) A cserebomlás lehet teljes vagy részleges.

34 3.1. Kémiai reakciók típusai Elemi reakció: Nem bontható egyszerűbb lépésekre Összetett reakció: konszekutív (összeadható): Br 2 HC  CH + Br 2  HC(Br)=CH(Br)  HBr 2 C – CBr 2 H párhuzamos (nem adható össze): CaO (sz) + CO 2(g)  CaCO 3(sz) CaO (sz) + H 2 O (f) = Ca(OH) 2(sz) CaO (sz) + 2 H 2 CO 3(aq) = Ca(HCO 3 ) 2(aq) + H 2 O (e) Reakcióextenzitás:  n i /  i  i : sztöchiometriai szám Def.: Egy sztöchiometriai együtthatónak megfelelő reakció „előrehaladása” jellemezhető bármely komponens mólszámváltozásával.

35 4.Halmazok Egy elem: homogén v. heterogén (több fázis)

36 4. Halmazok Heterogén rendszer: Olyan rendszer, melyben van olyan makroszkópikus határfelület (megkülönböztethető belső és külső molekula), amely mentén különböző tulajdonságú homogén rendszerek érintkeznek egymással. Ilyen lehet például a folyadék és a vele érintkező gőze. (Makroszkópikus: az alkotóelemek méreténél több nagyságrenddel nagyobb.) Elegy (oldat): Egy homogén rendszer, vagy heterogén rendszernek egy fázisa, melyben két vagy több anyag található. Oldószer: Az oldott anyaggal megegyező halmazállapotú, túlsúlyban lévő anyag. Jellemző szabály: Simila similibus solvuntur. (A hasonlót a hasonló oldja.) Pl: Gyanta jól oldódik alkoholban, míg vízben nem. A zsírt jól oldja a benzin.

37 4. Halmazok Keverék: Olyan heterogén rendszer, melyben az egymással elkevert anyagok külön fázist képeznek. Halmazállapotok: szilárd, folyadék, gáz Halmazállapot-változás: Olyan folyamat, mely elvben kémiai változás nélkül más halmazállapotúvá alakítja az anyagot. (pl.: Ha lehűtik a gázokat, csökken a molekulamozgás irama, megrövidül a közepes úthossz, a molekulák közelebb kerülnek egymáshoz és vonzóerők is érvényesülnek, azaz folyadék keletkezik.)(kivételek: atomrácsos anyagok olvadása, párolgása, ion-rácsos anyagok szublimálása)

38 4. Halmazok Fázis: Az anyagok egynemű, éles elválasztó felületekkel határolt, optikailag megkülönböztethető, mechanikusan elválasztható alakjai. Fázisátalakulás: halmazállapot-változás + polimorf átalakulás. Fázis-diagramm: a zárt rendszer állapotát 2 változó függvényében írja le.

39 4. Halmazok aragonitkalcit

40 4. Halmazok Gibbs-féle fázisszabály: Egyensúlyi rendszerben fázis és szabadsági fok együttvéve kettővel több, mint amennyi a komponens. Azaz képlettel:Sz + F = K + 2 ahol:Sz: Szabadsági fok F:Fázisok száma K:Komponensek száma

41 4. Halmazok Szuperkritikus széndioxid:

42 5. Rendszer és környezet Kölcsönhatás a környezettel: zárt → nyitott rendszer kémia egyensúly nem áll be TRANSZPORTFOLYAMATOK: fizikai „mennyiségek” áramlása inhomogenitás miatt, pl. anyagáram (diffúzió) energia-, hőáram töltésáram (elektromos áram)

43 Transzportfolyamatok és kémiai folyamatok „kölcsönhatása” Légköri folyamatok Diffúzió és hőtranszport Geológiai mintázatképződés Diffúzió és csapadékképződés


Letölteni ppt "ÁLTALÁNOS KÉMIA I. Földtudományi BSc Előadó: Tarczay György Az eredeti tananyagot összeállította: Kotschy András Letölthető:"

Hasonló előadás


Google Hirdetések