Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Műszaki kémia Előadó: Dr. Dóró Tünde 201 1 /1 2, I. félév II I. előadás.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Műszaki kémia Előadó: Dr. Dóró Tünde 201 1 /1 2, I. félév II I. előadás."— Előadás másolata:

1 Műszaki kémia Előadó: Dr. Dóró Tünde /1 2, I. félév II I. előadás

2 A kémiai összetétel és a kémiai átalakulások minőségi és mennyiségi alaptörvényei 2011/12 I.félév 2Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde

3 A kémiának a kémiai reakciók tömegviszonyaival foglalkozó ágát nevezzük sztöchiometriának. Sztöchiometria Sztöchiometria 2011/12 I.félév Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde3

4 Anyagi világunk fő alkotói: 50 tömeg % oxigén 25 tömeg %szilícium 7,5 tömeg %alumínium 4,7 tömeg %vas 3,4 tömeg %kalcium 2,4 tömeg %nátrium 1,9 tömeg %magnézium 0,9 tömeg % hidrogén ______ 95,8 tömeg % 2011/12 I.félév 4Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde

5 Oxigén van a levegőben, vízben, kvarcban (S i O 2 ), szilikátokban, az agyagásványokban, oxidokban Szilícium és alumínium van az agyagásványokban, kőzetekben Kalcium van a mészkőben,dolomitban Nátrium van a tengervízben Magnézium van a dolomitban és a tengervízben Hidrogén van a vízben és a szerves vegyületekben 2011/12 I.félév 5Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde

6 Vegyület: két vagy több különböző atomból felépülő molekulák vagy ionok halmaza, saját tulajdonságai eltérnek az alkotóelemekétől. Ion: elektromos töltésű részecske,ami atomból esetleg molekulából elektronleadással vagy elektronfelvétellel keletkezik. 2011/12 I.félév 6Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde

7 Makrovilág Mikrovilág Elem és vegyület Atom, molekula, ion Kapcsolat, átmenet, átalakulás Kémiai kötés,kémiai folyamat 2011/12 I.félév 7Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde

8 Elemek ún. relatív atomtömegének(Ar) egysége: a 12 C-nuklid relatív atomtömegének 1/12 része Relatív molekulatömeg (Mr) = a molekulát alkotó atomok relatív atomtömegeinek a molekulaképlet szerinti összegével (egy dimenzió nélküli szám, mértékegysége nincs) Kémiai anyagmennyiség (n) egysége: mól és arányos az adott anyag megfelelő elemi, ún. sztöchiometriai – egyedeinek (atom, molekula, gyök, ion) számával A kémiai reakciók a felsorolt egyedek sokszorosának arányában mennek végbe. 2011/12 I.félév 8Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde

9 Moláris tömeg(M) = az illető anyag relatív molekulatömegének az SI mértékegységben kg-ban kifejezett tömege. M= Mr · kg/mól M H 2 O = 18,016 · kg/mól = 18,016g/mól 2011/12 I.félév 9Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde

10 Mól: az a kémiai anyagmennyiség,ami annyi elemi, sztöchiometriai egységet tartalmaz, ahány szénatom van a tiszta 12 C-nuklid 12g = 0,012kg-ban Bármely anyag egy móljában 6,023 · db molekula (ill. atomokból álló rendszer esetén atom) van Avogadro-féle állandó Na=6,023 · molekula/mól 2011/12 I.félév 10Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde

11 Vegyjel az elem jele. A vegyületet képlettel jelöljük, mely az elemek vegyjeleiből áll, az egyes vegyjelek után írt alsó index az illető elem mólarányát jelöli. Kémiai képlet : ◦ Tapasztalati képlet(a kötések irányát nem jelöli) ◦ Szerkezeti képlet (a kötések irányát is jelöli) A tapasztalati képlet a vegyületnek igen fontos adata, mely kifejezi az egész vegyület minőségi és mennyiségi összetételét. 2011/12 I.félév 11Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde

12 Pl. CH4 a metán tapasztalati képlete jelenti: 1. A metán C-ből és H-ből áll 2. Egy metán molekula 1 C atom és 4 H atomból áll 3. A metán relativ molekulatömege 1 · 12+4 · 1=16 4. Egy mól metán tömege: 16 · kg 5. Egy mól metánban 12 · kg C és 4 · kg H van 6. Mivel a metán gáz halmazállapotú,16 · kg metán térfogata normál állapotban 22,412 · m 3 7. A metán 12 · 100/16 = 75 tömeg % C-t és 4 · 1 · 100/16 = 25 tömeg % H-t tartalmaz A metán szerkezeti képlete: H I H - C - H I H 2011/12 I.félév 12Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde

13 Kémiai egyenletek vagy reakcióegyenletek: A kémiai reakciókat irják le,a bal oldalon a kiindulási anyagok, a jobb oldalon a végtermékek minőségét és mennyiségét kifejező képletek vannak ◦ A tömegmegmaradás törvénye érvényes a kémiai átalakulásokra Pl.: sósav (HCl vizes oldata) + nátrionlúg (NaOH vizes oldata) reakcióegyenlete: HCl+NaOH=NaCl+H 2 O A molekulákban bekövetkező változást mutatja, de anyagmérleg is, az egyes képletek az egyes vegyületek mólnyi mennyiségeit is jelentik: 36,5gHCl+40gNaOH=58,5gNaCl+18gH 2 O (76,5g) (76,5g) 2011/12 I.félév 13Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde

14 2011/12 I.félév 14Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde Ha a kémiai reakcióban nem egy, hanem több mól vesz részt, úgy ezt a képlet elé írt együtthatóval szokás kifejezni: 2 H 2 +O 2 = 2H 2 O Vagyis 2 · 2g H-ból és 32g O-ből 2 · 18g víz lesz ◦ A jobb oldalon és a bal oldalon szereplő összes tömegek egymással megegyeznek ◦ Az egyenletben csak egész számú sztöchiometriás számok feltüntetésének van értelme (legkisebb közös többszörös) ◦ Algebrai egyenletként kezelhetők

15 Pl.: rezet tömény kénsavban melegítünk Cu +H 2 SO 4 = CuO+SO 2 +H 2 O ◦ Ha a CuO-t több kénsavval tovább melegítjük, feloldódik és vizes rézszulfát oldat keletkezik: CuO+H 2 SO 4 =CuSO 4 +H 2 O ◦ Bruttó reakcióegyenlete: a 2 részfolyamat összegzése Cu +2H 2 SO 4 =CuSO 4 +2H 2 O+SO /12 I.félév 15Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde

16 Izomer vegyületek Azonos tapasztalati képlet,eltérő fizikai és kémiai tulajdonságok Oka:az alkotóelemek egymáshoz kapcsolódásának különböző sorrendje ill. különböző síkbeli vagy térbeli elhelyezkedése Speciális ún. dualisztikus képletek (szilikátok, kerámia anyagok, üvegek) CaO · SiO 2 2CaO · SiO 2 · Al 2 O 3 FeO · SiO 2 MgCl 2 · KCl · H 2 O 2011/12 I.félév 16Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde

17 A kémiai reakciók alaptípusai 2011/12 I.félév17Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde

18 I. A kémiai reakciók osztályozása a külső jegyek alapján 1.Egyesülés (polimerizáció, addíció) 2. Bomlás(disszociáció) 3. Helyettesítés 4. Cserebomlás 2011/12 I.félév 18Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde

19 1. Egyesülés: két vagy több kiinduló elemből vagy vegyületből egyetlen új vegyület keletkezik Pl.: H 2 +Cl 2 =2HCl (kék fény,láncreakció) C+O 2 =CO 2 (égés) N 2 +3H 2 =2NH 3 (katalizátor,nagy p és T) O+O 2 =O 3 (ózon, elektromos kisülés) H 2 C=CHCl (vinil-klorid monomer polimerizációja) (- CH 2 -CHCl -) n n=polimerizációs fok HCl + C 2 H 2 = H 2 C = CH I Cl (hidrogén-klorid + acetilén addíciója vinil-kloriddá, ha nem ugyanazok a molekulák egyesülnek addícióról beszélünk) 2011/12 I.félév 19Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde

20 2. Bomlás: vegyületek lebomlása, többnyire hevítés hatására NH 4 Cl=NH 3 +HCl CaCO 3 =CO 2 +CaO (mészégetés) ◦ A bomlás különleges esete a disszociáció, reverzibilis bomlás: Zárt térben történik a hevítés, a CO 2 nem távozik el, lehüléskor visszaalakul CaCO 3 =CaO+CO /12 I.félév 20Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde

21 3. Helyettesítés: ha a kémiai reakció azáltal megy végbe,hogy egy elem kiűz a vegyületből egy másik elemet és helyére lép, helyettesíti azt. Cu SO 4 +Fe =FeSO 4 +Cu Réz válik ki a vaslemezre. 2011/12 I.félév 21Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde

22 4. Cserebomlás: egyik leggyakoribb kémiai folyamat, főleg a szervetlen vegyületek előállítási módja. AB+CD=AD+CB Pl.: 2NaCl + H 2 SO 4 = 2HCl + Na 2 SO 4 (olvadékban lejátszódó reakció, konverzió) 2011/12 I.félév22Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde

23 II. Osztályozás a kémiai reakcióban átlépő részecskék alapján 1. Protonleadással illetve protonfelvétellel járó sav-bázis (protolitikus) folyamatok 2. Elektronfelvétellel illetve elektronleadással járó redukciós-oxidációs(redox-) folyamatok 2011/12 I.félév 23Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde

24 1. Protonleadással illetve protonfelvétellel járó sav- bázis (protolitikus) folyamatok Sósav disszociációja: HCl +H 2 O = H 3 O + +Cl - HCl sav, mert vizes közegben H + -iont(protont) ad le, a keletkező H 3 O + (oxónium-) ion pedig bázis, ami NaOH jelenlétében nem marad meg szabadon: HCl +NaOH = NaCl +H 2 O H 3 O + + OH - =2H 2 O A sav-bázis reakció: A sav protonleadása és a bázis OH - -nak egyidejü protonfelvétele révén, szükségszerűen együttjáró folyamatok. 2011/12 I.félév 24Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde

25 2. Elektronfelvétellel ill.elektronleadással járó redukciós - oxidációs - (redox-) folyamatok A redox-reakciók a kémiai folyamatok egyik legfontosabb fajtája ◦ Oxidáció: oxigénfelvétel vagy hidrogénleadás ◦ Redukció: oxigénleadás vagy hidrogénfelvétel Szükségszerűen egymás mellett játszódik le a két reakció, egyik reakciókomponens szempontjából oxidációs, a másik komponens számára redukciós a folyamat: FeO + C = Fe + CO A FeO redukálódik, oxigént veszít és fém Fe keletkezik, míg a C oxidálódik, oxigént vesz fel Fe 2 O CO = 2Fe + 3 CO 2 A Fe(III)-oxid redukálódik, oxigént veszít és fém Fe keletkezik, míg a CO oxigént vesz fel és CO 2 –dá oxidálódik. 2011/12 I.félév 25Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde

26 Magas olvadáspontú fémek kinyerése: Cr 2 O Al = Al 2 O Cr Al oxidálódik, a Cr 2 O 3 pedig redukálódik fém-krómmá. OXIDÁCIÓ NÉLKÜL NINCS REDUKCIÓ ÉS VISZONT! 2011/12 I.félév 26Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde

27 Tágabb értelemben a redoxi-folyamatokban : OXIDÁCIÓ= ELEKTRONLEADÁS (oxidációs száma nő - pozitív ion képződés) REDUKCIÓ=ELEKTRONFELVÉTEL(oxidációs száma csökken - negatív ion képződés) Fe + CuSO 4 = Cu + FeSO 4 Fe oxidálódik Fe 2+ -ionná és a Cu 2+ -ion redukálódik fém rézzé. 2011/12 I.félév27Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde

28 Oxidációs szám: A kémiai vegyület elemi összetevőinek töltését ill. annak számát értjük, mintha a molekula minden atomja ionos állapotban lenne jelen Stabilis állapotú semleges elemek, fémek és nemfémek atomjainak oxidációs száma: 0 Vegyületekben az elemek atomjainak oxidációs száma már nem nulla, hanem negatív vagy pozitív értékü. Egyatomos ionok oxidációs száma a vegyületben az ion töltésével egyenlő: Pl.: H: +1, O: -2, alkáli fémek: /12 I.félév 28Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde

29 Semleges vegyületekben az egyes alkotóelemek oxidációs számainak algebrai összege 0. Összetett ionokban az oxidációs szám egyenlő az ion töltésével : KCl CaCl 2 Fe 2 O 3 CO CuSO 4 H 2 O KMnO MnO 2 H 3 PO 4 H 3 PO 3 AZ OXIDÁCIÓS SZÁM MEGMUTATJA AZ ADOTT VEGYÜLETEN BELÜL AZ ADOTT ATOM MILYEN OXIDÁCIÓS ÁLLAPOTBAN VAN: 0 ox. +1 ox +2 Cu ↔ Cu + ↔ Cu ++ red. red. 2011/12 I.félév 29Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde

30 Az oxidációs szám segitséget ad a kémiai reakcióegyenlet rendezésében: FeSO 4 + KMnO 4 + H 2 SO 4 = Fe 2 (SO 4 ) 3 + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O Fe - 2Fe változás: +2 nő Oxidációs szám változás: legkisebb közös többszörös = Mn - Mn változás: -5 csökken Eredmény: 10FeSO 4 + 2KMnO 4 + 8H 2 SO 4 = 5Fe 2 (SO 4 ) 3 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O 2011/12 I.félév 30Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde

31 Az oxidációs szám változással kapcsolatos redox-folyamatok speciális esete a diszproporcionálódás : A végtermékek között egy,a kiindulási anyag eredeti oxidációs számánál kisebb és egy annál nagyobb oxidációs számú gyök jön létre K 2 MnO H 2 O = MnO KMnO KOH A Mn diszproporcionálódik: Mn és Mn +6 red. +4 Mn → Mn +6 ox. +7 Mn → Mn 2011/12 I.félév 31Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde

32 Köszönöm a figyelmet! 2011/12 I.félév 32Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde


Letölteni ppt "Műszaki kémia Előadó: Dr. Dóró Tünde 201 1 /1 2, I. félév II I. előadás."

Hasonló előadás


Google Hirdetések