Kémia, műszaki menedzser hallgatóknak

Az előadások a következő témára: "Kémia, műszaki menedzser hallgatóknak"— Előadás másolata:

1 Kémia, műszaki menedzser hallgatóknak
Vezetés, a vezető feladata (Merre?, ‘direction’) Irányítás, a célok szem előtt tartásával, járható útra (Hasonlattal: felmászni a dzsungel legmagasabb fájára, ahonnan szétlátni, s megmondani a földön dolgozó ösvényvágóknak, hogy merre vágjanak utat, merre haladjanak, hogy a megfelelő irányban mindnyájan kijussunk a dzsungelből, vagy átkeljünk a dzsungelen.) Menedzselés, a menedzser feladata (Hogyan?, ‘manage’) Elősegíteni egy-egy kitűzött feladat minél optimálisabb elvégzését. (Az előző hasonlattal: Segíteni a dzsungelvágókat a munkájukban, hogy pl. hogyan élesítsék jól a késüket, vagy megszervezni a műszakokat köztük, hogy felváltva dolgozzanak, ill. pihenjenek, azaz, hogy minél optimálisabban haladjon a csapatunk kifelé a dzsungelből, ill. át a dzsungelen, sít. Mindkét esetben a valóságot reálisan kell látni, jó térképekre, pontos és sokrétű tudásra van szükség sokféle területen a valóságban való jó eligazodáshoz, ill. az optimális megoldások megtalálásához, azok megtárgyalásához, tanácsolásához és alkalmazásához. A világ, a valóság változásai megkövetelik az egyéni személyes tudás, hozzáértés állandó fejlesztését, a változásokhoz való hatékony alkalmazkodás, azaz saját „boldogulásunk” végett, mind az egyének, mind az egyének társas szerveződései (család, cég, szervezet, stb.) esetén.

2 Kémia, műszaki menedzser hallgatóknak
A „hatásos” (boldoguló) emberek hét szokása (Stephen R. Covey: The Seven Habits of Highly Effective People, Simon & Schuster, 1999) Ön-vezetés és ön-menedzsment: A saját magunkra vonatkozó elhatározásaink és másoknak tett igéreteink megtartásán mérve => ‘Private victory’) 1. Felelős válaszokat adj! Tudatosan fontold meg mit válaszolsz a kihívásokra = ‘Be Proactive!’ (A személyes látásmód alapelve) 2. A gondolkodást a céloddal kezdd! (Legyenek jó elveid és jó céljaid!)= ‘Begin with the End in Mind!’ (A személyes önvezetés alapelve) 3. A fontos dolgokkal foglalkozz időben! = ‘Put First Things First!’ (A személyes önmenedzsment alapelve) Együttműködés másokkal (családban, ill., egyéb szervezetben = ‘Interdependence’). Együtt olyat is képesek vagyunk alkotni, amelyet külön-külön egyenként összevéve nem tudnánk=> ‘Public victory’) 4. A veled együttműködők is nyerjenek! = ‘Think Win/Win!’ (Az interperszonális vezetés alapelve) 5. Értsd meg először a partnere(i)d céljait, hogy aztán az(ok) hasonlóan megértsé(k) a tiéidet! = ‘Seek First to Understand, Then to Be Understood!’. (Az empatikus kommunikáció alapelve) 6. Működj aktívan, alkotóan közre, hogy a partnere(i)d is kedvet kapjanak a munkához! = ‘Synergize!’. (A kreatív együttműködés alapelve) 7. Állandóan fejleszd magad (fizikailag, szellemileg tudásban, lelkileg és szociálisan/érzelmileg) = „Élesítsd a fűrészt” = ‘Sharpen the Saw!’). (A kiegyensúlyozott önmegújítás alapelve) Fejleszd magad az előző hat szokásod kialakításában való előrehaladásod érdekében. Tartsd kiegyensúlyozottan a „termelésedet” és a „termelő képességedet” (‘Balancing Production and Production Capability’). (Járjon eszedben Aiszopusz meséje az aranytojást tojó libáról és gazdájáról.)

3 Kémia, műszaki menedzser hallgatóknak
Műszaki ismeretek – természettudományok ismeretek - kémia. (Madách Imre: Az ember tragédiája, XII.szín, U alakra épült nagyszerű falanszter udvara....) Ádám: „ Mi a tudvágyat szakhoz nem kötők, Átpillantását vágyjuk az egésznek.” ..... Tudós: „Azt jól tevétek, méltányolni tudlak. A tudománynak gazdag ágai Egy organizmus sok külön vonása, Együtt igéző csak.” Lucifer: „Szép hölgy gyanánt.” Tudós: „De mindamellett a vegytan csupán” – Lucifer: „Az a közép, hol élete lakik. -” Tudós: „Találtad!” Lucifer: „Ezt mondá a matézisről Előttem már egy matematikus.” Tudós: „Hiúságból mindenki önmagát Tekinti látkörében a középnek. –” Lucifer: „Te jól választád kedvenc tárgyadúl A kémiát.” Tudós: „Abban nyugodt vagyok. - De hát nézzük meg ....” Kémia: Általános kémia. (Alapfogalmak, alapismeretek, összefüggések, törvényszerűségek átismétlése az eligazodás, és majdani alkalmazás elősegítésére) Középiskolás anyag, „de nem középiskolás fokon” Egyetemi szintű kiegészítésekkel (fizikai kémiai, termodinamikai elvekkel) Kémiai számítási feladatokban való alkalmazási készség elérése érdekében Kísérletek és gyakorlati foglalkozások nélkül

4 Kémia, műszaki menedzser hallgatóknak
Erőforrások a Kémia c. tárgy teljesítéséhez Heti 2x45 perc előadás: Ch.ép. C.14. terem Szerdánként között. Előadókkal konzultáció a Szervetlen (régebben Általános) és Analitikai Kémia Tanszéken: (Ch.ép. I. emelet, a Max. Terem bejáratától balra föl) Dr. Novák Csaba (Ch.I. em. 15, tel: , Dr. Madarász János (Ch.I.em. 17, tel: , Jegyzet intranetről nyomtatható: (írta Dr. Horváth Viola) ftp:// vagy oktatas.ch.bme.hu/ /oktatas/konyvek/anal/Muszaki-Menedzser-Kemia/Kémiai_I_jegyzet (+ előadási fóliák másolatai is ott lelhetők fel) Saját középiskolai tankönyveik Könyvtári könyvek (BME-OMIKK könyvtára, Aleph-OPAC-katalógus, helyben és weben is) „Általános Kémia” c. könyvek (pl. Nyilasi Jánostól) „General Chemistry” c. könyvek (pl. D.D. Ebbing) „Kémiai számítások”, könyvek, egyetemi jegyzetek

5 Kémia, műszaki menedzser hallgatóknak
Követelmények a Kémia c. tárgy félévközi jegyes teljesítéséhez: Három (még kettő), előadási időben megírandó zárthelyi dolgozat Időpontjai és helyei: 2. ZH: április 28, szerda , Ch. C.14.. és a Ch. Max, Helyszín: A-tól Gy-ig bezárólag (ca.66 fő) Ch.C.14; többiek (133 fő) Ch. Max. 2. Pót ZH: május 5, szerda , csupán a Aud. Max. 3. ZH: május 12, szerda , Ch. C.14.. és a Ch. Max, Helyszín: A-tól Gy-ig bezárólag (-66 fő) Ch.C.14; többiek (133 fő) Ch. Max. 3. Pót ZH: május 18, kedd de , Ch. Max.? Végső pótlás csak egy ZH-ból: május 20, csütörtök , Ch. C.14.? Kémia írásbeli zárthelyi dolgozatai (számítási feladatok és kifejtős kérdések)

6 A kémia (vegyészet) az anyagok mérésen alapuló (kísérleti, méréses, mennyiségi) tudomány
Megérteni, megtanulni 1.) A kémiai anyagmennyiség és egysége, a mol 2.) A kémiai reakciók sztöchiometriája (kémiai egyenlet, anyagmérleg, anyagmegmaradás) 3.) Molfogalom a gázok körében, gáztörvények 4.) Reakciók hőeffektusa, entalpia(hő)mérleg, Hess-törvénye, standard képződési entalpiák 5.) Kémiai reakciók kinetikája (sebessége, mechanizmusa, rendűsége) 6.) A reakciók egyensúlyi leírása (egyensúlyi állandó, tömeghatás törvénye, reakciós hányados) 7.) Sav-bázis reakciók egyensúlya, elektrolitikus disszociáció 8.) Redox-reakciók, oxidációs fok(szám), galvánelemek, elektrolízis 9.) Reakciók termodinamikai hajtóereje (Gibbs-féle szabadentalpia, entrópia, entalpia, belső energia) és számítási feladatokban alkalmazni! 1.) Tömeg – mol átszámítás, a kémiai képlet felírása 2.) A kémiai egyenletek kiegyensúlyozása az anyagmegmaradás törvénye szerint 3.) Gázok hiányzó, vagy kiadódó állapotjellemzőinek számítása 4.) Reakcióhők számítása, entalpia(hő)mérleg felállítása 5.) Reakciósebesség és reakciórendűség számítása 6.) Egyensúlyi koncentrációk, egyensúlyi állandók számítása 7.) pH, disszociációs fok számítása 8.) Redox-egyenletek kiegyensúlyozása, elektromotoros erő, elektródpotenciálok, elektrolízis számítása 9.) Egyszerű és kombinált termodinamikai számítások

7 Kémiai anyagok csoportosítása összetettségük szerint
Egynemű tiszta anyagok Keverékek (Fizikai módszerekkel összetevőire szétválaszthatók) Elemek Vegyületek (Csak kémiai reakciókkal, ill. elektrolízissel választhatók szét elemeikre) Homogén keverékek Heterogén (oldatok, elegyek) keverékek

8 Elemek (azonos atomokból)
Összetételük jelölése: elemi vegyjel (+alsó index =összetételi mutató): (Egy)atomos gázok (=nemes gázok): He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn (radon); (erős, ún. elsőrendű kémiai kötések nélküliek; az 1-es alsó indexet nem írjuk ki) Két vagy több (de véges számú) azonos atomból álló, lokalizált közös elektronpárral létesülő kovalens kötésű molekulák: pl. O2, N2, H2, Cl2, P4, S8, C60, …. Megszámlálhatatlanul sokatomosak (szintén nem kapnak indexet) irányított kovalens kötésű atomrács: C (gyémánt, grafit), Si, Ge, Sn,... ill. delokalizált közös elektronokkal létesülő fémes kovalens kötésű fémesrács : Al, Fe, Cu, Zn, Pb, Sn, ...,

9 Vegyületek Eltérő atomokból meghatározott arányban (sztöchiometriában) erős kémiai kötéssel összekapcsolva létrejövő képződmények, melyek csak kémiai módszerekkel választhatók szét elemeikre. Összetételük jelölésére képlet/formula szolgál: elemeik vegyjele + összetételi aránymutatók (sztöchiometriai indexek) Összetételi egységük Vagy a molekulájuk (elkülönült közös elektronpárokkal, kovalens kötéssel összetartott egységek)  a molekulaképlet tükrözi az atomi arányokat a molekulán belül, pl. H2O, NH3, CH4 sít. Vagy nincs is, mivel kiterjedt ionos rácsú, esetleg atom- vagy fémes rácsú anyagok  ekkor az ún. tapasztalati formula(képlet)-egység általában a legkisebb egész számokat tartalmazó elemi arányt mutatja: NaCl, CaCl2, AlCl3, sít. Sztöchiometria az, hogy milyen meghatározott arányban épülnek össze: Állandó súlyviszonyok törvénye Többszörös súlyviszonyok törvénye

10 A kémiai (vagy ekvivalens) anyagmennyiség mértékegysége a mol
Tömegmérés mérlegen (mg - g - kg – t), de ....! Az összetételi egységek tömegének kifejezésére új mértékegységek: Szubmikroszkópos (atomi) szinten: 1 atomi tömegegység (1 ate): 1 ate:= 1/12 m(12C) = 1/12 m(6p+6n) Makroszkópikus szinten (az anyagmennyiség egysége g-nyi szinten mérhető legyen, azaz sok-sok („tucatnyi!?”) részecske együttesen): 1 mol: (Definició:) valamely tiszta anyag 1 mol-ja éppen ugyanannyi (közelítőleg NA=6•1023 db) egyazon részecskét (atomot, molekulát, képletegységet, gyököt, sít) tartalmaz, mint ahány szénatomot egy 12 g tömegű, csupáncsak 12C izotópból felépülő szénminta.

11 Az átlagos kémiai (mol-ekvivalens, moláris) atom-, ill
Az átlagos kémiai (mol-ekvivalens, moláris) atom-, ill. képlettömegek definiciói Szubmikroszkópos (atomi) szinten: (az átlagos izotóp eloszlást képviselő) Átlagos atomi tömeg (ate):= (A számértéke a periodusos rendszer táblázatából kiolvasható!) Makroszkópikus (moláris) szinten, a mol definiciója miatt, 1 mol azaz 6•1023 db atom tömege számértékileg az előzővel azonos g-nyi, azaz Átlagos moláris atomtömeg (A, g/mol) 1 molnyi (NA = 6•1023 db) atom mérhető tömege, átlagos, természetes izotópeloszlás mellett, mértékegysége 1 g/mol Átlagos moláris molekulatömeg (M, g/mol):= vagy Átlagos moláris képlet(formula)egység-tömeg (M, g/mol):= Általánosítás: Tehát bármely egymenű „tiszta” anyag grammokban kifejezett „moltömege, M”, azaz 1 mol-nyi mennyisége ugyanannyi (éppen 6•1023 db) egyazon részecskét (atomot, molekulát, képletegységet, gyököt, sít) tartalmaz, mint amennyi szénatomot egy 12 g tömegű csupáncsak 12C izotópból felépülő szénminta.

12 Alapvetően fontos számítások
Moltömeg számítása a vegyületek sztöchiometriai képletéből Az elemek súlyszázalékos előfordulásának kiszámítása megadott, ismert képletű vegyület esetén Elemanalízis eredményeiből a vegyület tapasztalati képletének felállítása Tömeg-, ill. mol-arányok, -hányadok(-törtek) és -százalékok tetszőleges irányú (oda-vissza) átszámítása

13 Kémiai reakciók, kémiai reakcióegyenletek
Kémiai reakció: változások az atomok kapcsolódásában, új összekapcsolódási rend, új típusú új tulajdonság együttessel bíró anyagok, újabb vegyületek előállása, ill. előállítása. Egyfajta „mágia, varázslat”, de az anyagmegmaradás törvénye érvényesül: atomok nem vesznek el, s nem is alakulnak át, emiatt a reakciótermékek össztömege megegyezik a kiindulási anyagok össztömegével. Meghatározott mol-, ill. súlyarányokban történnek a változások! Leírása reakcióegyenlettel, amely az ún. reakció-sztöchiometriai együtthatók segítségével tükrözi az adott arányú változásokat, s amely értelmezhető egyaránt molekuláris szinten (atomok, képletegységek, molekulák darab száma szerint) molnyi mennyiségek (molarányok) szintjén makroszkópikus tömegű anyagmennyiségek szintjén (az egyenértékű tömegeket a molokból a moltömegek ismeretében kiszámíthatjuk) Lehetőség az ekvivalens reagáló anyagmennyiségek számbavételére! (Atomok, molok száma és tömegeik szerint!)

14 Moláris atomtömegek: Moláris molekulatömegek:
Vegyjel, képlet, mol, moltömeg, molszám reakció, anyagmegmaradás törvénye Kémiai reakció: Reakcióegyenlet: Reagáló mólok száma: 1 mol CH4 + 2 mol O2  1 mol CO2 + 2 mol H2O Moláris atomtömegek: Moláris molekulatömegek: Ekvivalens tömegek: 1 mol•16 g/mol = 16 g CH4, 2 mol•32 g/mol = 64 g O2, 1 mol•44 g/mol = 44 g CO2 és 2 mol•18 g/mol = 36 g H2O Anyagmegmaradás: Molszámok: [Korlátozó „minor” komponens, kitermelési fok (%)]