Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

ÁLTALÁNOS KÉMIA I. Földtudományi BSc

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "ÁLTALÁNOS KÉMIA I. Földtudományi BSc"— 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, 2003. 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 NaCl E 621: Nátrium­glutamát

5 Látványos

6 Hangos

7 Illatos vagy büdös… CH3CH2CH2CH2SH feromonok

8 Kellemes Fontos Hasznos

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

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

11 A kőzetek, barlangok érdekelnek…
H2O + CO2 → H2CO3 H2O + H2CO3 HCO3 + H3O+ SZERVETLEN KÉMIA FIZIKAI KÉMIA pH ≈ 5, mészkő, vízkő képződése: H2CO3 + CaCO HCO3 + Ca2+(aq)

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

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 * mértékegység x = {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: Mértékegység neve: Hosszúság
méter m Tömeg kilogramm kg Idő t másodperc s Elektromos áramerősség I amper A Termodinamikai hőmérséklet T kelvin K Anyagmennyiség n mól mol Fényerősség Iv kandela Cd

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 (109, G) mega (106, M) kilo (103, 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…
1999-ben becsapódott a Marsba Mars Climate Orbiter és Mars Polar Lander 125 millió $ Lockheed Martin (gyártó): angolszász mértékegység NASA: metrikus mértékegység

24 2. Alapfogalmak

25 2. Alapfogalmak 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 12C-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 12C. (Avogadro állandó: Na = (6,02252 0,00028)*1023 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. tömegszám rendszám 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, /CaCO3, H2O, N2, C2H6O (C6H12O6  CH2O)!/ 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.: CH3-CH2-OH, CH3-O-CH3, K4[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 H2(g) + O2 = 2 H2O (f) Jelentése: 1 mol; együtthatók egész számok  Tömegmegmaradás Töltésmegmaradás Energiamegmaradás (Einstein óta: E=mc2, c= 3*108 km/s): Energia semmilyen folyamatnál nem keletkezik v. semmisül meg, hanem csak átalakul.

31 !MINDIG A RENDSZER A VISZONYÍTÁS KÖZPONTJA!
3. Kémiai reakciók Kémiai reakció: E  500 kJ/mol  m=(5*105 km m2/s-2)/[(3*108)2*m2*s-2]= =5,5*10-19kg = 5,5*10-13mg 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: CH3-CH(CH3)-CH=CH2  CH3-C(CH3)=CH-CH3 Egyesülés (addíció): Egyszerű kapcsolódás útján két anyagból, vegyületből egyetlen reakciótermék keletkezik. (Di-, tri-, poli-merizáció) (4 Al + 3 O2 2 Al2O3) Bomlás (disszociáció, elimináció): Bomlás alatt olyan folyamatot értünk, melynek során egy anyagból több jön létre. CaCO3 CaO + CO2

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: CH3COOCH3 + H2O  CH3COOH + CH3OH (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): Br2 HCCH + Br2  HC(Br)=CH(Br)  HBr2C – CBr2H párhuzamos (nem adható össze): CaO(sz) + CO2(g)  CaCO3(sz) CaO(sz) + H2O(f) = Ca(OH)2(sz) CaO(sz) + 2 H2CO3(aq) = Ca(HCO3)2(aq) + H2O(e) Reakcióextenzitás: ni/i i: sztöchiometriai szám Def.: Egy sztöchiometriai együtthatónak megfelelő reakció „előrehaladása” jellemezhető bármely komponens mólszámváltozásával.

35 Egy elem: homogén v. heterogén (több fázis)
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 aragonit kalcit

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”
Geológiai mintázatképződés Légköri folyamatok Diffúzió és hőtranszport Diffúzió és csapadékképződés


Letölteni ppt "ÁLTALÁNOS KÉMIA I. Földtudományi BSc"

Hasonló előadás


Google Hirdetések