ANYAGI HALMAZOK Sok kémiai részecskét tartalmaznak (nagy számú atomból, ionból, molekulából állnak)

Az előadások a következő témára: "ANYAGI HALMAZOK Sok kémiai részecskét tartalmaznak (nagy számú atomból, ionból, molekulából állnak)"— Előadás másolata:

1 ANYAGI HALMAZOK Sok kémiai részecskét tartalmaznak (nagy számú atomból, ionból, molekulából állnak)

2 Halmazok kémiai felosztása Elemek: csak azonos protonszámú részecskéket tartalmaznak Vegyületek: eltérő protonszámú részecskéket tartalmaznak, ezek aránya meghatározott a közöttük ható elsőrendű kötés miatt Keverékek: az előző anyagokból (elemek, vegyületek) álló összetett anyagok, a részeik között legfeljebb másodrendű kötések jönnek létre, amik az alkotórészek arányát nem rögzítik

3

4 Halmazállapotok Halmazok fizikai felosztása légneműcseppfolyósszilárd alakedényé önálló térkitöltésegyenletes nem egyenletes térfogatváltozóállandó

5 Állapothatározók Hőmérséklet:t [° C], T [°K] Nyomás: p [N/m 2 =Pa], Térfogat: V [m 3 ] Standard állapot: Hőmérséklet: t = 25 °C [ T= 298°K] Nyomás: p =101325 N/m²  0,1MPa

6 Légnemű anyagok (gázok, gőzök) Elemi gázok: –nemesgázok (He, Ne, Ar,…) –H 2, N 2, O 2, F 2, Cl 2 Gázvegyületek: CO, CO 2, NO, NO 2, SO 2, NH 3, CH 4, HCl Gőzök: H 2 O Előzőek keverékei: pl.: levegő, földgáz, durranógáz Részecskéik: nemesgáz-atomok, vagy kicsi és többségében apoláris molekulák

7 Gázrészecskék jellemzői kicsik közöttük számottevő kölcsönhatás nincs távolságuk nagy forgó, rezgő és haladó mozgást is végeznek mozgásuk rendezetlen: változó irányú és sebességű

8 (Ideális) gázok törvényszerűségei A gázok nyomása (p) az anyagmennyiséggel (n) és az abszolút hőmérséklettel (T) egyenesen, a térfogattal (V) fordítottan arányos: p = R n T / V ahol az egyetemes gázállandó : R= 8,314 m 3 Pa / K˙mol Avogadro törvénye: Azonos nyomású és hőmérsékletű, egyenlő térfogatú gázok anyagmennyisége és részecskéinek száma megegyezik (a fordítottja is igaz ) 1 mol gáz térfogata csak a hőmérséklettől és a nyomástól függő állandó: V m = V / n

9 p 1 ? p 2 ? p 3 ? p 4 Az alábbi gázok hőmérséklete: T 1 < T 2 = T 3 = T 4 Milyen a nyomás az edényekben? (, = ) p 1 p 3 > p 4

10 Az alábbi gázok hőmérséklete és nyomása azonos: 1.oxigén, 2.hidrogén, 3.hélium, 4.szén-dioxid 1. 2. H 2 H 2 3. 4. Add meg megfelelő vegyjel/képlet beírásával, milyen részecskékből, mennyit tartalmaznak a 1.,3.,4. edények! 1. O 2 O 2 O 2 O 2 3. He He He 4. CO 2 CO 2

11 Az alábbi gázok hőmérséklete 25°C, és nyomásuk 0,1 Mpa. 1.oxigén, 2.hidrogén, 3.hélium, 4.szén-dioxid 1. 2 mol O 2 2. 2. 3. 4. Milyen részecskékből, mennyit tartalmaznak a 2.,3.,4. edények! Mekkora a térfogatuk? Mennyi a tömegük? 1.2 mol oxigén, 49 dm 3, 64 g 2.1 mol hidrogén, 24,5 dm 3, 2 g 3.1 mol hélium, 24,5 dm 3, 4 g 4.0,5 mol szén-dioxid, 12,25 dm 3, 22 g 2. 1 mol H 2 3. 1 mol He 4. 0,5 mol CO 2

12 Mekkora anyagmennyiségű, hány részecskét tartalmaz, mekkora tömegű standard állapotban a.1 m 3 hidrogén gáz, b.1 m 3 oxigén gáz? Mekkora anyagmennyiségű, hány részecskét tartalmaz, mekkora tömegű standard állapotban a.1 m 3 hidrogén gáz, b.1 m 3 oxigén gáz? 1 m 3 = 1000dm 3 ez 1000dm 3 / 24,5 dm 3 /mol ≈40,8 mol gáz, benne: 40,8 *6*10 23 ≈ 245*10 23 molekula van (mindkét gázban) 1 mol gáz: 6*10 23 részecske, ez 24,5 dm 3 térfogatú 1 mol gáz: 6*10 23 részecske, ez 24,5 dm 3 térfogatú 1 m 3 = 1000dm 3 1.40,8 mol hidrogén: 40,8 * 2 = 81,6g 2.40,8 mol oxigén: 40,8 * 32 = 1306g tömegű 1.1mol hidrogén: 2 g 2.1 mol oxigén: 32 g tömegű

13 Az alábbi gázok hőmérséklete 25°C, és tömegük is megegyezik. Melyik edény tartalmazza a legtöbb részecskét?! Mekkora az edényekben a nyomás? 1.16x mol hélium: 16x*4 g 2.4x mol metán: 4x*16g 3.2x mol oxigén: 2x*32g 4.x mol kén-dioxid:x*64g 1. He 2. CH 4 3. O 2 4. SO 2 1. He HeHe He He He He He He HeHeHe HeHeHe He 2. CH 4 3. O 2 1.1mol hélium: 4g 2.1mol metán: 16g 3.1mol oxigén: 32g 4.1mol kén-dioxid: 64g p 1 =2p 2 > p 2 =2p 3 > p 3 = p 4

14 (Ideális) gázok törvényszerűségei A gázok (abszolút) sűrűsége (  ) a tömeg a térfogat (V) hányadosa:  = m / V = M / V m A gázok relatív sűrűsége moláris tömegűk függvénye  r =  1 /  2 = M 1 / M 2 Gázelegyekben egy alkotórész anyagmennyiség-törtje és térfogat-törtje egyenlő V 1 / V e =  1 = x 1 = n 1 / n e

15 Cseppfolyós anyagok: Folyadékok 1.Felépítő részecskék: molekulák Kis méretű erősen poláris molekulák: pl.: víz: H 2 O, alkohol: C 2 H 6 O, kénsav: H 2 SO 4, ecetsav:C 2 H 4 O 2, hangyasav: CH 2 O 2, aceton: C 3 H 6 O Közepes méretű molekulák: (apolárisak vagy polárisak): pl.: oktán (benzinben) : C 8 H 18, gázolaj: C 16 H 34, benzol: C 6 H 6, olajsav C 18 H 34 O 2

16 2. A folyadékrészecskék (molekulák) közötti erőhatások: gyenge, másodrendű kötések: diszperziós kötés (pl.: benzinben, olajokban), dipólus-dipólus kölcsönhatás (pl.: acetonban), H-híd kötés (pl.: vízben, savakban). A részecskéket a gyenge kötőerők összetartják ( távolságuk igen kicsi ), de nem rögzítik, elgördülésüket nem akadályozzák meg. A folyadékrészecskék között kevés üres tér található (lyukak).

17 3.A folyadékrészecskék mozgása: rezgés gördülés jellemző (a lyukak miatt ez a folyadék belsejében is folyamatos) haladó mozgás csak a folyadék felszínén lehetséges, (a folyadék belsejében ehhez a mozgáshoz nincs tér.)

18 4. A folyadékok rendezettsége a hőmérséklet függvénye A folyadékok belsejében csak időlegesen jönnek létre (a folytonos gördülések miatt), kis számban, - viszonylag kevés részecskét tartalmazó- rendezett csoportok. A rendezett csoportok száma, és az ezekben lévő molekulák száma is a hőmérséklet emelésével csökken (rendezetlenebb), a hőmérséklet csökkenésével növekszik (rendezettebb lesz a folyadék).

19 20°C40°C100°C 5.A folyadékok felszínén párolgás zajlik. A folyadék felszinén (bármely hőmérsékleten) haladó mozgás is létrejöhet, ennek eredményeként gőz keletkezik. A párolgás mértéke függ: –a folyadékfelület nagyságától (  ), –a molekulák méretétől (  ), –az összetartó erő nagyságától (  ),, –a nyomástól (  ) –a hőmérséklettől (  ) benzinvízolaj p 1 < p 2

20 6. Folyadékonként más-más (a folyadékra jellemző) hőmérsékleten a folyadék belsejében is gőz keletkezik: a folyadék forrni kezd. Ez a hőmérséklet a forráspont (fp.) A forráspont nagysága függ: –az összetartó erő nagyságától (  ), –a molekulák méretétől (  ), –a nyomástól (  ), A víz forráspontja a nyomás függvényében p (kPa)25101476 °C°C65100150

21 folyadékM(g/mol)forráspont (°C)összetartó erő víz18100H-híd etil-alkohol4678H-híd aceton5856dipól-dipól kh. ecetsav60118H-híd benzol7880diszperziós kh. oktán114125diszperziós kh.