Halmazállapotok, állapotváltozások Anyagi halmazok Halmazállapotok, állapotváltozások

Tulajdonságaikat (szín, halmazállapot, …) befolyásolja: Anyagi halmazok: Sok részecskéből álló rendszerek. Tulajdonságaikat (szín, halmazállapot, …) befolyásolja: A halmazt alkotó részecskék sajátságai A halmazt alkotó részecskék közötti kölcsönhatások

Az anyagi halmaz lehet: VEGYÜLET KEVERÉK ELEM Összetett anyag: két, vagy több kémiailag tiszta anyagot (elem, vegyület) tartalmaz Összetevőinek (komponenseinek) aránya változó Fizikai módszerekkel komponensei szétválaszthatók Keverék pl. sóoldat, levegő, kőolaj, … Azonos rendszámú atomok halmaza Kémiailag tiszta, egyszerü anyag (nem bontható egyszerübb anyagokra) A periódusos rendszer tartalmazza a létező elemeket Jelölés: vegyjellel pl. Fe, Cu, Si, C…, képlettel: O2, N2 Kémiailag tiszta, összetett anyag, két, vagy több elem alkotja Benne az alkotóelemek aránya állandó Fizikai változással nem, de kémiai folyamattal elemeire bontható Jelölése: képlettel (tapasztalati pl. NaCl ill. molekulaképlettel pl: C6H12O6)

Keverékek szétválasztásának módszerei pl. Szürés Ülepités, dekantálás Bepárlás Desztilláció Mágnes segitségével történő szétválasztás Kromatográfia szerves festékekből (metilkék, metilnarancs, kongóvörös) álló elegy vizsgálata, szétválasztása

fázis Az anyagi halmazon belül az a térrész, amelynek minden pontjában megegyeznek a fizikai és kémiai tulajdonságok. Pl. olaj a víz felett, vagy vízzel összerázva apró cseppekben egy fázist alkot, míg a víz egy másik fázist. Heterogén rendszerekben a különböző fázisok határát szabad szemmel, vagy mikroszkóppal megfigyelhető felületek választják el Homogén az anyagi rendszer, ha benne sem szabad szemmel, sem mikroszkóppal semmiféle határfelület nem figyelhető meg.

Szilárd Folyékony Gáz Halmazállapotok Benne a részecskék mozgása Helyhez kötött rezgőmozgás Elgördülhetnek egymáson Szabadon röpködnek, ütköznek egymással és az edény falával A halmaz alakja állandó változó, a tároló edény alakját veszi fel változó, kitölti a teret Benne a kémiai részecskék kölcsönhatása nagyon erős erős Gyakorlatilag elhanyagolható (ideális gáz) A halmaz térfogata Határozott, saját térfogat (összenyomhatatlanok) Változó (könnyen összenyomhatóak)

Állapotjelzők Nyomás (p) Hőmérséklet (T) Térfogat (V) Anyagmennyiség (n) Standard légköri nyomás: p=1,013*105Pa Standard állapot: st. nyomás és 25oC T= 298K Normál állapot: st. Nyomás és 0oC T= 273K

Gázok állapotváltozásai Izoterm állapotváltozás Izochor állapotváltozás Izobár állapotváltozás P1 ・V1 = P 2・V2 p・V = n・R・T Az ideális gáz állapotegyenlete: R: egyetemes gázállandó R = 8,314 J/K·mol

Halmazállapot-változások Olvadás Fagyás Párolgás Forrás Szublimáció Lecsapódás A víz halmazállapot-változásai standard (légköri) nyomáson

Keverékek csoportositása a diszpergált részecskék mérete szerint Homogén rendszer Kolloid rendszer Heterogén, (v. durva diszperz) rendszer Részecske-méret Jellemző tulajdonságok * Példák

Kolloid rendszerek tulajdonságai Tyndall jelenség: A kolloid rendszeren átbocsátott fény a nagyméretű diszpergált (szétoszlatott) részecskék felületén szóródik, úgy látjuk, hogy a részecskék világítani kezdenek a beeső fény hatására. A nagy fajlagos felület miatt a kolloid rendszerek adszorpciós készsége nagy, a kolloidok jó adszorbensek Brown-mozgás: a részecskék rendezetlen mozgása

Kolloid rendszerek típusai 1. A diszpergált részecskék típusa szerint - Mikrofázis: pl. nagyon híg oldatokból leválasztott csapadék, a köd, a füst, az emulzió, a szuszpenzió… - Makromolekulás kolloid: pl. fehérje-oldat, ragasztók, lakkok, zselatin, polimerek oldata - Asszociációs kolloid: pl. szappanoldat (micellák!)

Kolloid rendszerek típusai 2. A részecskék között fellépő kölcsönhatás alapján Szol állapotú kolloidok folyékonyak, bennük a kolloid részecskék önálló oldószerburokban mozognak. aerosol: a köd, füst… lioszol: hab, emulzió, szuszpenzió xerosol: szilárd hab pl. horzsakő, habkő, szivacs; szilárd emulzió pl vaj, hidratáló krémek; zárvány Gél állapotban a kolloid részecskék oldószerburkai részben átfedik egymást, térhálóssá válik a szerkezet Pl. kocsonya, zselé, joghurt…

Szol-gél átalakulások (reverzibilis) hűtés, vagy oldószer-elvonás Gél Szol melegítés, vagy oldószer hozzáadás Pl. a szilárd zselatin (xerogél) oldás (duzzadt xerogél), majd (liogél),mele-gítés (lioszol), majd lehűtés (liogél)

Kolloidok irreverzibilis átalakulásai oldószer eltávozása a szuszpenziókból és makromolekuláris oldatokból - koherens rendszer - xerogél alakul ki Pl.(ragasztók, lakkok száradása,kerámia és agyag kiégetése, műgyanták, gumi, szilikagél, koaguláció, denaturálódás, ) Két kémcsőbe önts 2–2 cm3 tojásfehérje-oldatot! Egyikhez adj réz-szulfát kristályt! A másikat enyhén melegítsd! Milyen változást tapasztalsz a kémcsövekben? Mi a változás neve? Mi a változás szerkezeti oka?

adszorpció deszorpció Anyagoknak más anyagok felületén való megkötődése Az adszorpcióval ellentétes folyamat Jelentősége pl. gyógyászatban aktív szén gyomor és bélbántalmak esetén; víztisztítás aktív szenes szűrővel, levegőtisztítás aktív szenes gázelszívó betéttel, gázálarc; levegő nedvességtől cipő, műszaki cikkek védelme pl. szilikagél (higroszkópos anyag) tasakokkal, kromatográfia is adszorpción alapul, festés…

Másodrendű kötések (molekulák között) Kémiai kötések Elsőrendű kötések (102-103kJ/mol) Másodrendű kötések (molekulák között) (10-2-100kJ/mol) Van der Waals kötések H-kötés Fémes kötés Ionkötés pl. vízmolekulák között Dipólus-dipólus pl. aceton molekulák között Kovalens kötés pl. NaCl MgO halmazában pl. Fe halmazában Diszperziós pl. cseppfolyós N2 molekulái között pl. H2O molekulán belül

Kristályrács típusok Atomrács Molekularács Fémrács Ionrács Rácsponti részecskék atomok molekulák fém- atomtörzsek ellentétes töltésű ionok váltakoznak Rácsösszetartó erő/kötés kovalens másodrendű fémes ionos Op. , keménység nagyon magas op, rendkívül nagy keménység alacsony op, kis keménység különböző op., különböző keménység magas op., nagy keménység Oldhatóság, vezető-képesség nincs fizikai oldószerük, szigetelők v. félvezetők polárisak poláris oldószerben, apolárisak apoláris oldószerben oldódnak jól szigetelők, de vizes oldatban elektrolitos disszociáció miatt vezethet pl. HCl-oldat egymásban oldódnak; jó vezetők szilárd állapotban nem vezetnek, de olvadékuk és vizes oldatuk vezet! Pl. gyémánt, SiO2, vörös foszfor… kén,jég,szacharóz, fenol Cu, Fe, Au, Al…, fémötvözetek NaCl, KNO3, MgSO4, glicin…,

A grafit szerkezete: rétegrács átmenet az atomrács a molekularács és a fémrács között