Kémia diákoknak

KÉMIA DIAKOKNAK Ez a kézikönyv bárkinek hasznos lehet, aki kémiát tanul, kémiából vizsgázik vagy csak egyszerűen érdekli ez a tudomány. Világosan és egyszerűen ismerteti a kémia törvényeit és alapfogalmait - az USBORNE-hagyományoknak megfelelően gazdagon illusztrált színes ábrákkal, grafikonokkal segítve a megértést.

A KÉMIA DIÁKOKNAK megvilágítja a kémia alapfogalmait, a környezetünk védelméhez is hasznos ismereteket nyújt, A sorozatban megjelent:

FIZIKA DIÁKOKNAK

ISBN

963-346-K2-1

9 "789633"46H26"

AN-TARS KÖNYVEK

KÉMIA DIAKOKNAK

HOLNAP KIADÓ

KÉMIA DIAKOKNAK Cl ive Gifford Rajzok: Sean Wilkinson és Róbert Walster Szerkesztette: Sharon Bennet és John Russell, valamint Diane Thistlethwaite Szaktanácsadók: Mlchael White, dr, Andrew Rudge Sorozatszerkesztő: Jane Chisholm Köszönettel Steve Mersereau-nak

2

A könyv használatáról ......................................................

3 Elemek, keverékek és vegyületek.......................................

4 Az atom szerkezete............ ; ............................................

6 A periódusos rendszer......................................................

8 A levegő ......................................................................... 10 Kémiai kötések ............................................................... 12 Fémek ........................................................................... 14 Kémiai reakciók .............................................................. 16 Az oxidáció és a redukció ................................................. 18 Természeti kincseink ........................................................ 19 Az elektrolízis ................................................................... 22 A korrózió ....................................................................... 24 Savak, bázisok és sók ....................................................... 25 A sók előállítása .............................................................. 27 A mól ............................................................................. 28 A víz ................................................................................ 30 Energiaváltozások............................................................ 32 A reakciók sebessége ...................................................... 34 A nitrogén ....................................................................... 36 A kén és a klór................................................................. 38 Szerves kémia ................................................................. 40 Alkánok és alkének .......................................................... 42 Polimer vegyületek........................................................... 44 Alkoholok........................................................................ 45 A vegyipar árnyoldalai ...................................................... 46 Az atomenergia és a radioaktivitás ..................................... 48 A fémek reakcióképessége ............................................... 49 Az oldhatóság és a szétválasztás ...................................... 50 Gyakorlatok, kísérletek ..................................................... 52 Gázok előállítása laboratóriumban..................................... 53 Az elemek felsorolása ...................................................... 55 Ki kicsoda a kémiában? ................................................... 56 Kislexikon........................................................................ 58 Laboratóriumi eszközök .................................................... 60 Tárgymutató .................................................................... 61

Ebben a kis könyvben a kémiai alapfogalmak és a legfontosabb törvények világos, egyszerű összefoglalását találod.

Elkészítésével az volt a célunk, hogy megkönnyítsük az eligazodásodat ebben a hatalmas tudományágban.

Az egyes fejezetek a kémia főbb fogalomköreire világítanak rá, az ezekhez tartozó alaptörvényeket és legfontosabb tudnivalókat tartalmazzák. Az új kulcsszavakat köv érebb betűkkel emeltük ki a szövegkörnyezetből. Ha egy fogalom részletesebb magyarázata valahol másutt található, a szót dőlt betűkkel és csillaggal jelöltük, így: kémiai kötés'.

A

A lap alján lévő lábjegyzet Igazít el, hogy hányadik oldalon van a magyarázat.

A könyv végén levő fekete-fehér függelék különféle segédanyagokat, táblázatokat, egyes eszközök és eljárások tömör leírását, valamint egy kémiai kislexikont tartalmaz. Végül részletes betűrendes tárgymutató segít, hogy a kívánt részt gyorsan megtaláld.

Könyvünk - reméljük - megszeretteti veled ezt a tantárgyat, és megkönnyíti a tanulását. Dolgozatra, vizsgára persze mindig abból a tankönyvből kell készülnőd, amit az adott osztályban használtok.

kémia építőkövei: az atomok

A vegyészek az anyagok viselkedését és jellemzőit vizsgálják. Ezeket nevezzük egy anyag tulaj donságainak. Minden anyag parányi részecskékből, atomokból épül föl. Egy gombostű-fejnyl anyagban is sok milliárd atom van. Az atomok az anyagoknak azok a legkisebb részecskéi, amik még rendelkeznek az adott anyag tulajdonságai-

val. Jelenleg több, mint 100 különféle atomot ismerünk, ezek alkotják az azonos tulajdonságú atomokból fölépülő elemeket*. Minden elemnek neve és „kémiai monogramja", azaz v egyj ele van, a hidrogéné például H. Az elemek elnevezése latin vagy görög eredetű. Az arany neve például latinul aurum, vegyjele: Au.

Molekulák A természetben az atomok sohasem önmagukban, hanem mindig csoportosan, halmazban fordulnak el ő.

Több atom együtt molekulának nevezett részecskét alkot. A molekulák olyan anyagrészecskék, melyeknek atomjai kapcsolatban, kémiai kötésben* vannak egymással. A két atomból álló molekulát kétatomos molekulának nevezzük. A hidrogén, az oxigén és a klór Is kétatomos molekulákból álló elemek.

hozzák létre. A kémiában a molekulákat képletekkel jelöljük.

Az összegképlet azt mondja meg, hogy milyen atomokból tevődik össze egy molekula, és hogy melyik atom milyen arányban van benne jelen.

A szerkezeti képlet azt is bemutatja, hogy hogyan kötődnek egymáshoz az atomok. Végül, amint az ábrán látható, le is rajzolhatjuk a molekula modelljét.

így vízmolekula

így hidrogónmolekula_ 2 hidrogénatom A kémiában ezt így jelöljük: H2.

A különféle atomok és molekulák más atomokkal és molekulákkal vegyülve az anyagok igen változatos sokaságát * Eleinek: 4; kémiai kötés: 12.

képlet: H2O. Szerkezeti képlet '

'lemek, keverékek és vegyületek A kémiában az anyagokat elemek, keverékek és vegyületek csoportiába sorolhatjuk.

Az elemek azonos tulajdonságú egymással kém/al kötésben* lévő atomok halmazai. Nem bonthatók további, egyszerűbb anyagokra.

A keverékek két vagy több anyag egymással összekevert részecskéi, atomjaik azonban nincsenek egym ással kémiai kötésben. Fizikai úton könnyen szétválaszthatok egymástól.

A vasport mágnessel kiemelhetjük a keverékből.

^^^

Keverek

Vaspor és kénpor kev eréke

Vas-szulfid

A vegyületek két vagy több különböző tulajdonságú elem kémiai kötésben levő atomjainak a halmazai. A kötés valamilyen kémia/reakció'sorá n jön létre. A vegyületet fizikai úton nem lehet alkotóelemeire bontani.

Vaspor és kénpor keverékéből melegítéskor vasszulfid keletkezik .

S^ Vegyület^

Halmazállapotok Az anyagokat feloszthatjuk szilárd-folyadék-vagy gázállapot ban levő halmazokra. Ezeket nevezzük halmazállapotoknak.

Ugyanaz az anyag többféle halm azállapotban Is el őfordulhat, és a küls ő körülmények, (nyomás, hőmérséklet) hatására át Is mehet egyik álla-

potából a másikba. Ezt az energiaváltozással Járó folyamatot nevezzük halmazá llapot-vá ltozá snak.

A halmazállapot okat az anyag neve mellett Jelöljük: (sz) szilárd, (I) folyadék, (g) gáz. A víz Ily módon H 2 0 (I), a Jég H30 (sz).

A kinetikus elmélet

Szilárd anyag részecskéi

Minden anyag anyagi részecskékből áll. A kinetikus elmélet az anyag állapotváltozásalt a részecskék helyzetével és mozgási energiájával magyarázza. A szilárd anyag részecskéi szorosan egymás mellett vannak, nem tudnak szomszédaiktól elszakadni, csupán rezgőmozgást végeznek.

1)1

'dékrészocskék

Melegítés hatására a részecskék rezgőmozgása felgyorsul, Olykor már egy kicsit el Is tudnak szabadulni, és át is gördülnek egymáson, mindezt azonban csupán a folyadékot tartó edény falai között tehetik meg.

Ha tovább hevítjük az anyagot, a részecskék elszabadulhatnak a folyadék felszínétől, és gázállapotba mennek át. A gázoknak nincs meghatározott térfogatuk; kiterjedhetnek és összesűríthetők. A részecskéket Igen kicsi erő tartja össze, így azok bármilyen irányban elkószálhatnak.

Gáz részocskéí({ * Kémiai kötés: 12; kémiai reakció: ló.

Érzékelhető molekulák A folyadékok és gázok molekulái állandó, véletlenszerű mozgásban vannak. Ez láthatóvá is válik, ha a füstmolekulákat mikroszkóp alatt nézzük meg. A parányi szemcsék összevissza cikcakkban mozognak, mert minduntalan l áthatatlan levegőmolekulákkal ütköznek össze. Ezt a mozgást nevezik Brown-féle mozgásnak.

Két vagy több különféle folyadék vagy gáz fokozatos összekeveredése a diffúzió jelensége. Az egymásba keveredés a molekulák szabad mozgásának, ütközéseinek, helycserélnek a következménye.

Brómgáz

Levegő 15 perc múlva Gáz és levegő elegye

Olvadás és forrás A folyamatot, melynek során egy szilárd anyag folyékonnyá válik, olv adásnak nevezzük, azt a hőmérsékletet pedig, amelyen ez bekövetkezik, az anyag olv adáspontjának. A folyékony halmazállapotú anyag gáz-halmazállapotúvá válása forrás következménye, az a

hőmérséklet pedig, amelyen ez bekövetkezik, az anyag forrásponfja. Az anya' gokat aszerint soroljuk a szilárd, folyadék-, vagy gázállapotú anyagok csoportjába, hogy szobahőmérsékleten, vagyis +25 °C-on milyenek. Állapotukat a nyomás és a tisztaság Is befolyásolhatja.

Nyomás A légkörben levő levegő a növekvő magassággal csökkenő nyomást gyakorol a Földre. A magas hegyeken (ahol ritkább a levegő és kisebb a nyomás) a víz alacsonyabb hőmérA Mount [verest 8840 m-f s csúcsa

sékleten forr föl, mint a tengerszinten, hiszen minél kisebb a nyomás, annál könnyebben szöknek a levegőbe a részecskék a folyadék felszínéről. A normál 5 légköri nyomás értéke 1,01 x 10 Pa.

Tisztaság Egy anyag tiszta (vegytiszta), ha nyomokban sem tartalmaz semmilyen más anyagot. A szennyezett anyagnak nem lesz ugyanaz az olvadás- vagy forráspontja. Ezért, ha egy anyagból mintát veszünk, forrás- és olvadáspontjának megmérésével jól meghatározható a tisztasága Is.

Fogyás és lecsapódás Lecsapódás Vannak halmazállapot-változások, melyek a forrással és olvadással ellentétben energiacsökkenés hatására mennek végbe. Fogyáskor a folyadék megszilárdul. Egy anyag fagyáspontj a és olvadáspontja azonos.

Hideg Lecsapódásnak nevezzük azt a lev egő folyamatot, amikor egy gáz-halmazállapotú anyag lehűl, és folyékony lesz. A meleg levegőben eloszló pára a hideg hatására csapódik le, és válik folyadékká.

Kint

Bent A hideg ablakon a pára lecsapódik.

Meleg lev egő

Vízcseppek képződnek

Az atom szerkezete Az atom kicsi, úgynevezett elemi része pedig „üres tér". Az atommag részecskékből áll. A legfontosabb protonokból és (a hidrogénatom részecskék a protonok, az elektronok és kivételével) neutronokból áll. Az a neutronok. Az atom tömegét csaknem elektronok a mag körüli elektronburokban teljes egészében a középpontjában levő helyezkednek el, és Igen gyorsan mag alkotja, legnagyobb mozognak.

Az elektronok negatív töltésű részecskék. A pozitív töltésű protonok tartják a mag körüli pály án. Ez a hatás tartja össze az atomot. Az elektron tömege a protonok és neutronok tömegének csupán 1840-ed része.

A protonok pozitív töltésű részecskék. A

Az atomok azonos számú pozitív töltésű protont és negatív töltésű elektront tartalmaznak. Emiatt semlegesek.

neutronoknak nincs elektromos töltésük.

A rendszám és a tömegszám Az atommagban levő protonok számát rendszámnak nevezzük. Ez a szám meghatározza azt Is, hogy melyik elem atomiáról van szó. A magban levő protonok és neutronok számának összege az atomtömeg vagy tömegszám Jobbra láthatod, hogyan jelöljük egy elem vegyjele mellett a tömegszámot és a rendszámot.

Elektronok és az elektronburok

15 proton + 16 neutron: a tömegszám = 31.

A f oszforatomban 15 proton és 16 neutron v an.

15 proton: a rendszám = 15.

Egy atom kémiai viselkedését az elektronok határozzák meg. Egyes esetekben az atomokat közös elektronpárok kötik össze mozognak (fémes kötés). Az elektronok a (kovalens kötés), máskor az egyesülő mag körüli, különböző energiájú pályáatomok elektronjai szabadon kon, úgynevezett héjakon mozognak,

A magon kív üli első héjon két elektron lehet.

A második héjon ny olc elektron mozoghat.

A harmadik héjon maximum tizenny olc elektron lehet.

Ha egy héj f eltöltődött, új héj kezdődik.

Az elem rendszáma azt is megmondja, hány elektronja van egy atomjának. Az elektronburok annyi héjból áll, ahány elegendő az elektronok elhelyezkedéséhez. A legkülső héjon levő elektronok száma határozza meg egy atom reakció-

* Reakcióképesség: 14.

ezek alkotják a réteges elektronburkot.

Az elektronok a héjakon bizonyos szabályok szerint helyezkednek el. képességét*. Az atomok arra törekednek, hogy minden héjuk betöltött legyen. A leg-stabllabbak azok az atomok (mint a hélium), melyeknek külső elektronhéjuk Is telített.

Más atomok elektron(ok) leadásával vagy felvételével érik ezt el.

Az elektronszerkezet

Izotópok

A 6. oldalon leírt szabályt alkalmazva meghatározhatjuk, hogyan oszlanakel egy atom elektronjai a különböző héjakon. A kalciumnak (Ca) például 20 elektronja van. Kettő a legbelső héjon, nyolc-nyolc a második és harmadik, végül kettő a külső héjon. Ezt leírhatjuk így is: 2,8,8,2. Ez a kalciumatom elektronburkának a szerkezete.

Az izotópok ugyanannak az elemnek azonos protonszámú, de különböző neutronszámú rendelkező atomjai. Egy elem összes Izotópjának rendszáma azonos tömegszámuk azonban különbözik. A hidrogénnek három izotópja:

20 elektron

3 f eltöltött héj

Kalciumatom A negy edik héjon 2 elektron mozog.

H l proton 0 neutron Az Izotópok kémiailag azonosaknak tekinthető atomok, fizika/ tula/donsá-galk* azonban különbözőek.

Ha egy elemből mintát veszünk, a minta zöme a legközönségesebb Izotópot tartalmazza, és csak Igen csekély arányban fordulnak elő benne más Izotópok. Egy jellegzetes hidrogénminta 99,9%-a !H , kevesebb, mint 0,l %- a i H, és elenyésző mennyiségben fordul elő benne i H. A kisebb mennyiségben előforduló Izotópok az izotópszennyeződések.

Az elektronszerkezet: 2,8,8,2.

A relatív atomtömeg Egyetlen atomot megmérni lehetetlen, tömegét azonban össze lehet hasonlítani egy, a vegyészek által kiválasztott atom tömegével. A relatív atomtömeg (Jete;XI,) tehát egy viszonyszám, ami azt mondja meg, hogy egy adott elem egy atomja hányszor nagyobb tömegű a 12-es tömegszámú szénatom f'-'C v.

C-12J* tömegének 1/12 részénél. A szám nagyon hasonló a tömegszámhoz, az A t

Átlagos atom

azonban egy elem „átlagos" atomjának a tömegét méri, mivel számításba veszi az elem különböző izotópjainak arányát is. A klórnak például két Izotópja van. Az * Fizikai tulajdonságok: ló: C-12:58.

egyik klórizotóp relatív atomtömege 35, egy jellegzetes klórmlntában ilyen az atomok 75%-a. A másik Izotóp relatív tömege 37, ebből áll az átlagos minta 25%-a. A klór relatív atomtömegét tehát így számíthatjuk ki: A(C\)= =35,5

(0,75x35j +(0,25x37)

A klór kivételével a többi elem relatív atomtömegét általában kerekítve adják meg. A relatív atomtömeg segítségével számítják ki egy molekula relatív tömegét.

A relatív molekulatömeget (/W) úgy számítjuk ki, hogy összeadjuk a molekulában levő atomok relatív atomtömegeit.

Egy magnézium-klorid-molekula (MgCI2) relatív tömege például: A, (Mg) = 2x At (Cl) =2x35.5 M t (MgCI 2) =

24,3

7 95,3

A periódusos rendszer A periódusos rendszer az összes ismert elem rendszámok* szerinti elrendezését tartalmazza. Az orosz Mengyelejev 1869-ben közzétett munkáján alapul, aki a hasonló tulajdonságú elemeket írta egymás alá anélkül, hogy atomszerkezetükről ismerete lett volna.

Minden elem vegyjele fölött balra a relatív atomtömeg*, alatta pedig a rendszám* szerepel. (Az elemek teljes felsorolását az 55. oldalon találod.)

A táblázat elemeit feloszthatjuk még fémekre, nemfémekre és félfémekre Is. A fémeket számos tulajdonságuk megkülönbözteti a nemfémektől.

Olvadáspontjuk általában magas, fémesen csillognak, jól alakíthatók, nyújthatók, hajlékonyakés jól vezetik az elektromosságot és a hőt. Egyes elemek, mint a szilícium (SÍ), mind a fémek, mind a nemfémek tulajdonságaival rendelkeznek. Ezeket félfémeknek nevezzük.

Relatív atomtömeg

Rendszám

Na A periódusok A vízszintes sorokat periódusoknak nevezzük. A periódusszám az elektronhéjak számát mutatja. Ha eggyel lejjebb i haladunk, a következő sor (periódus) tagjainak már eggyel több héjból álló elektronburka van, mint az előzőnek.

Ha balról jobbra haladunk egy peri ódus mentén, azt látjuk, hogy minden elemnek eggyel több elektron van a külső' héján, mint az előzőén. A lítiumnak (Li) például egy külső elektronja van, szomszédjának, a berilliumnak (Be) kettő, l A külső elektronok számának változásával megváltoznak az elemek tulajdonságai, i Ha például balról jobbra haladunk a 2. periódusban, azt találjuk, hogy a szilárd [ elemek (lítium, berlllium, bor és szén) olvadás- és forráspontja növekvő értéket l mutat. Egy elem helyzete a periódusos táblázatban útbaigazítást ad bizonyos tulajdonságairól is.

A csoportok A táblázat függőleges oszlopait csoportoknak nevezzük. Az egyes csoportokba tartozó elemek külső héján azonos számú elektron van, így kémiai tulajdonságaik is hasonlóak. Például az I. csoport elemelnek, melyeknek l külső elektronjuk van, igen nagy a reakcióképessége *.

8

Mg

39

40

K

Ca Sc

45

A hidrogén a táblázat első eleme. Az I. periódusba tartozó nemfém.

12

48

51

52

20

21

22

v

88

93

37

38

89 Y 39

91

Rb Sr

Zr

Nb Mo

40

41

42

133

137

139

178,5

181

184

Cs Ba La

Hf

Ta

W

19 85

55

56

57

223

226

227

Fr

Rá Ac

87

88

89

Ti

72

23

73

Cr 24

96

74

••/

J[ Az I. csoport az alkálifémek csoportja. Tagjai lágyak, puhák, vízzel reakcióra lépve erősen lúgos*oldatot képeznek. Lágyságukés reakcióképességük lefelé haladva növekszik. Az I. csoportba tarozó nátrium (Na) számos vegyület, igya nátrium-klorid (konyhasó) egyik összetevője.

* Rendszám: 6; relatív atomtömeg: 7; reakcióképesség: 14; lúgos: 25,

Az átmenetifémek a"T. és III. csoport között helyezkednek el. Kemények, ridegek és fényesen csillogóak. Reakciókészségük kisebb, sűrűségük nagyobb, mint az I. vagy a II. csoport elemeié. A volfrámot (W), a rezet (Cu) és a vasat (Fe) sokféleképpen föl lehet használni. A világítótestek izzószála és számos szerszám például volfrámból készül.

•v. '

l F ém ek

i —i i — i r— i l —i i — III i IV V VI

D

Félf émek Nemf émek

y 55

56

1 _ 1

59

Mn Fe Co Ni 25

26

27

28

99

101

103

106

Tc

Ru Rh

43

186

44

45

190

192

Re Os ír 75 76 77

VII V 11 V B 5 27

Átmenetif émek

59

A 0. (korábban Vlll.-ként Ismert) cső-port elemel a nemesgázok. Külső elektronhéjuk betöltött, ezért ezek az elemek szinte tel|esen reakcióképtelenek. A hélium (He) Igen könnyű nemesgáz, és mivel nem éghető*, ezt használják a hőlégballonok töltésére.

Az argon (Ár) védőgázként használatos.

64

A! 13 70

65

29

108

30

31

112

115

Cd ín

195

201

78

V

V

4

H 1 \\ < 2

12

14

16

19

20

c 6

N 7

o 8

F 9

Ni 10

35.5

40

28

32

Si

31 P

S

14

15

16

Cl 17

73

75

79

80

Ár 18 84

Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr

Pd Ág 46 47 Pt

V

V

197

48

Au Hg 79 80

49

204 TI 81

A II. csoport elemeinek eggyel több külső elektronja van, mint az I. csoport elemelnek. Bár ezek is könnyen lépnek reakcióba, az elektrontöbblet miatt kevésbé reakcióképesek, mint az előbbiek. A berllllum kivételével a csoport minden eleme hasonló kémiai tulajdonságú. Reakcióképességük a csoportban lefelé haladva növekszik. A csoport elemeit megtaláljuk a földkéreg fontos kőzeteit alkotó vegyületekben, ezért ezeket alkáliföldfémeknek Is nevezik. ' Éghető: 58; sók: 26; etil-alkohol: 45.

32

119

33

34

35

36

122"

128

127 1

131

Sn Sb Te 50

207

51

209

52

210

53 210

X 54 e222

Át

P 85 Rr 86 o A VII. csoport elemei a halogének.

Pb 82

Bi 83

84

Nemfémek, és reakciókészségük túl nagy ahhoz, hogy a természetben elemi formában előfordulhassanak. Általában más elemekkel vegyülve sókat* alkotnak. A csoportban lefel é haladva az olvadáspont nő, a reakcióképesség pedig csökken. A fluor (F) például szobahőmérsékleten halványsárga színű gáz, míg a bróm (Br) folyékony, a Jód (I) pedig fekete és szilárd. A Jód etil-alkoholos*oldata fertőtlenítőszer.

A levegő A levegő gázok keveréke (lásd jobbra), a legtöbb benne a nitrogén. A levegőt alkotó gázokból hűtés és nagy nyomás alatt folyékony levegőt lehet előállítani, ma]d a különböző gázokat a frakclonált desztílláclónak* nevezett eljárással el Is lehet különíteni egymástól. A levegőben előforduló nemesgázokat*a világítástechnikában hasznosítják. A közönséges Izzólámpákat argonnal, egyes világítótornyok izzóit xenonnal, az erős fényű bányászlámpákat pedig kriptonnal szokták tölteni.

A levegőben levő víz mennyiségének kifejezésére a páratartalom arányát adják meg a meteorológusok.

Oxigén Oxigénpróba

A parázs f ellobban.

Oxigén a kémcsőben

A levegő összetétele

Egy éb (szén-dioxid, pára, nemesgázok) 1%

Az oxigén nélkül nincs élet. Az oxigén a legelterjedtebb elem a Földön. Forráspontja -l 86 °C. Sokféle felhasználási módja van, például oxigénnel égetik ki a szennyeződéseket az acélgyártás során, és oxigént használnak a kórházak lélegeztetőberendezésel.

A levegőben levő gázok gyengén oldhatók*. A nitrogén a vízben kevésbé oldható, mint az oxigén. A vízben levő levegőnek csupán 33%-a nitrogén, a többi oxigén. Minél melegebb a víz, annál kevesebb levegő van benne. Jól látható, amint a forrásban levő vízből a levegő buborékok formájában távozik.

Izzó hurkapálca

Az égés, a tüzelőanyagok energiája Az égés kémiai átalakulás, ami oxigén Jutunk hőenergiához. Az alábbi egyenlet Jelenlétében következik be. Ha egy a metán égését mutatja be. Energia is anyag ég, ehhez oxigént használ föl, és keletkezik a reakció során, de ez az a folyamatban oxidok* keletkeznek. egyenletben nem szerepel.

Közben pedig - általában hő vagy fény 20, CO, formájában - energia szabadul fel.

Többek között a légzésünk* Is egy lassú CH, égési folyamat. Fűtéskor tüzelőanyagok, • 2H„0 például szén vagy földgáz elégetésével metán

Tűzoltás

+

oxigén -»

szén-dioxid + v íz

Ahhoz hogy valami meggyulladjon, három dolog kell: valamilyen éghető anyag, oxigén és hő. Ezeket látod a fűzháromszögben. A hő általában szikra formájában van jelen.

A tűzoltók a munkájuk során a három dolog közül legalább az egyiket igyekeznek megszüntetni. A tűz eloltásának egyik módszere például az, hogy az égő anyagot elzárják az oxigén-utánpótlástól. Az erdőtüzeket úgy állítják meg, hogy egy sávban kivágják a fákat, így nincs anyag, ami táplálná a tüzet. Ha a tűzoltók nem a megfelelő módszert alkalmazzák a tűzoltásnál, még nagyobb kár keletkezhet.

Ha például éghető* folyadékot vízzel próbálnának oltani, a tűz csak még jobban elterjedne.

A tűzháromszög

10

Frakclonált desztilládó: 41; nemesgázok: 9; oldhatóság: 50; oxidok: 59; légzés: 40; éghető: 58.

A légszennyeződés A lég fzennyeződés lő okai Mit tehet Hatásaik ellene az emberiség?

Korom és f üst Szenny ezett épületek Füstmentesen tüzeljünk, Ne égessünk nedves szemetet.

Szén-monoxid Mérgező Mérgező Gondozzuk a gépkocsinkat. Használjunk katalizátotort. Ólomadalékok Üvegházhatás* Járjunk ólommentes benzinnel. Minél kev esebb Szén-dioxid Ózonlyuk* fosszilis energiahordozót* égessünk. Ne használjunk Halogénezett Üv egházhatás Savas klór- és f luortartalmú vivőgázokat. szénhidrogének* esők* Égessünk kevesebb szenet és olajat. Az ipari Sav as esők Kén-dioxid égéstermékekből szűrjük ki a kén-dioxidot. Lássuk el Nitrogén-oxid jól karbantartott járműveinket katalizátorral Szennyezők

Az ózonlyukról, a savas esőkről és az üvegházhatásról a 46-47. oldalon olvashatsz bővebben.

Ha az égéshez elegendő oxigén áll rendelkezésre, tökéletes égésről beszélhetünk. Ha az égéshez nincs elegendő oxigén az éghető anyag környezetében, tökéletlen égés zajlik. A szénhidrogén* (HCj-atapú tüzelőanyagok vagy üzemanyagok

szén-monoxid (CO) a tökéletlen égés termékei.

A szén-monoxid megakadályozza a vér oxigénfelvételét, ezért Igen veszélyes, mérgező gáz.

Az ólom azonban erősen mérgező any ag, a lev egőből gy erekek szerv ezetébe kerülve

égetésekor az égés tökéletlen lehet.

A füst és a korom (mindkettő el nem égett szén), valamint a keletkező A nagy v árosok levegője erősen szennyezett.

A szén-monoxid a kipuf ogógázokkal jut a lev egőbe. A jármüv ek bocsátják ki a sav as esőket okozó nitrogén-oxid (NO,) legnagyobb részét is. Az ólomadalék a gázolaj égését tökéletesebbé teszi.

eny he agy károsodást, a tanulási képesség romlását okozza. Az ólom fölhalmozódó (kumulatív) méreg, mert nem ürül ki, hanem beépül a szerv ezetünkbe.

A levegőtisztaságának vecíelme A légszennyező anyagok zöme a

származik. Ha segíteni akarunk a bajon,

járművek üzemanyagának elégetéséből csökkentenünk kell a gépkocslhasz-nálatot.

Az újabb autótípusok ólommentes Gépkocsi katalizátora benzinnel járnak, és úgynevezett Tisztább kipuf ogógáz katalizátorral* is fölszerelik őket. A katalizátor erősen csökkenti a szénmonoxid-kibocsátást, és meg tudja szüntetni a korom, a füst és a nitrogénoxidok képződését, A katalizátor csak ólommentes benzinnel működik, mivel az ólom meggátolja, . keletkezik.

A méhsejtes csőrendszer hatalmasra növeli az érintkező felületet. Üvegházhatás: 47; fosszilis energiahordozók: 40; halogénezett

szénhidrogének: 47; savas esők: 46; szénhidrogének: 40; katalizátorok: 35.

77 hogy a katalizátorban levő fémek (palládium, platina és ródlum) megfelelően kifejtsék jótékony hatásukat.

Kémiai kötések Azok az atomok, melyeknek külső elektronhéja betöltött, stabilabbak, mint azok, amelyeké nem. Ezek arra tőrekednek, hogy kémiai kapcsolatra lépjenek más atomokkal. Ezt a kapcsolatot nevezzük kémiai kötésnek. A kémiai kötésnek három fő fajtája van, ezek: az lonkötés (fémek és nemfémek egyesülésekor!, a fémes kötés (amikor egy fém atomjai egyesülnek] és a kovalens kötés (ha két nemfémes elem kapcsolódik össze). Az atomok a kémiai reakció során úgy létesíthetnek kapcso-

latot más atomokkal, hogy felvesznek vagy leadnak elektronokat, vagy egymás közt megosztják külső elektronjaikat. A kötésben részt vevő elektronok számát az atom v egyértékének nevezzük. A nátriumnak például le kell adnia egy elektront ahhoz, hogy külső héja telített legyen, a klórnak meg éppen föl kell egyet vennie ugyanehhez. Mindkét elem vegyértéke egy. Az elemek vegyértéke összefügg a periódusos rendszerben elfoglalt helyükkel.

Az ionkötés Ha egy atom lead vagy fölvesz egy elektront, elektromos semlegességét elveszti, és pozitív vagy negatív töltésű ion lesz belőle. A pozitív Ionokat kationoknak, a negatív ionokat pedig anionoknak nevezzük. Az ellentétes töltésű ionok közötti elektrosztatikus vonzóhatás révén ionkötés jön létre. Ezt mutatja a jobb oldali ábra.

A nátriumatom például leadhat egy elektront, s így pozitív töltésű ionná (Na*) alakulhat. A klóratom fölvehet egy elektront, hogy negatív Ionná váljon (Cl~).

Most már mindkét Ion külső hé)a

Kation, 4 pozitív * töltésű ion

Anion, negatív töltésű ion

betöltött. A nátriumion elektronhéj-szerkezete 2, 8; a kloridioné 2, 8, 8 lett. Az Ionok összekapcsolódnak, és nátrium-kloridot (NaCI) alkotnak. Ezt látod az alábbi ábrán.

Telített külső héj

2 ion kölcsönös v onzása

Ionrácsok

lonegyenletek

Az ionv együletek pozitív fémionokból és negatív nemfémionokból állnak. Ha sok Ion lép kölcsönhatásba, ionrács keletkezik. Az Ionrácsot nagyon nagy erő tartja össze.

Az ionegyenlet az elektronátadást írja le (e-). Az iontöltést az ionképletben adjuk meg.

Ha például a magnézium két elektront ad le (Ionizálódik), a jelölése: Mg J+.

Az alábbi egyenlet a magnézium-oxid képződésének ionegyenlete.

2+

2

tehát: Mg + O - = MgO

Sziláid ionrács

A kovalens kötés két kötő elektronpárt alkot a szénatommal.

Ezt nevezzük kettős kötésnek.

A periódusos rendszer közepe táján elhelyezkedő elemek nem egykönnyen adnak le vagy vesznek föl elektronokat.

Atomjaik úgy kapcsolódnak egymáshoz, hogy egy vagy több közös elektronpárt hoznak létre. Ez a kovalens kötés.

Például egy hidrogénmolekula két hidrogénatomból áll, melyek mindegyike egy-egy elektronnal vesz részt a kötő elektronpár kialakításában. A széndioxid-molekulák atomjai is kovalens kötést létesítenek. Mindkét oxigénatom

Hidrogénmolekula, H.

_

j hidrogénatom

_

r

^-/-

Két

Szén-dioxidmolekula, CO3

^_ _ ^~^_ _ _ /

S z én

-

O x igé n

-

Közös elektronpár Oxigén Kettős kötés

Az ionos- és kovalens vegyületek tulajdonságai Ionos

Elektronátadással keletkeznek Olvadás- és f orráspontjuk magas Rácsot alkotnak Vízben oldódnak Szerv es oldószerekben nem oldódnak Vizes oldatban v ezetik az elektromosságot Az ionhalmazt nagy erők tartják össze

Kovalens Közős elektronpárok létrehozásával keletkeznek Általában alacsony abb olv adás- és f orráspontjuk van A gy émánt és a graf it kiv ételével szobahőmérsékleten általában nem alkotnak rácsot Vízben nem oldódnak Szenes oldószerekben oldódnak Nem vezetik az elektromosságot (kivétel: a grafit) A molekula atomjai között a kötés erős, de a molekulák közötti összertartó erő gyenge

A fémes kötés A fématomok is rácsokat alkotnak, hasonlókat az lonvegyületekélhez. Fémes kötés a külső héjukon kevés elektront tartalmazó fémek között jön létre. A lazán kötött, delokalizált elektronok az összes atomhoz tartoznak, az egész halmazt közös elektronfelhő tartja össze. Ezek az elektronok szabadon mozognak a rácsban, ezért vezetik jól a fémek a hőt és az elektromos-

ságot. A fémrácsot összetartó erő nagy, ezért a fémek olvadás- és forráspontja magas.

fémrács Fémkationok Delokalizált elektronok, amely ek szabadon mo zognak a rácson belül

Atomrácsok Grafit

A halszögű rétegek könny en elcsúsznak l egy más f ölött Nagy on erős ' Rétegeket kötéseket alkot

Gyémánt

Egyes nemfémek olyan rácsot alkotnak, melyben az azonos atomok kovalens kötéssel kapcsolódnak össze. Ezt nevezzük atomrácsnak.

Jó példa a szén, ami kétféle rácsot is alkot, az egyik a gyémánté (ami igen kemény és rideg], a másik a grafité (ez lágy és törékeny).

Az elemek több, mint háromnegyede fém. Egyes fémek, például az arany, a természetben tiszta állapotban Is megtalálható. A nemesfémek viszonylag kevéssé reakcióképesek, és más elemekkel nem egykönnyen alkotnak vegyületet. A legtöbb fém azonban érc formájában fordul elő a természetben. Az érceket kibányásszák, majd kinyerik belőle a fémet, amit még tisztítani Is kell.

A fémek tulajdonságai A hőmérőkben használatos higany az egyetlen fém, ami szobahőmérsékleten folyékony állapotú, a többi mind szilárd.

A sajátos fémes kötésnek* köszönhetően jól vezetik a hőt és az elektromosságot. A keményebb fémek ütésre csengő hangot adnak. Az alábbiakban a fémek néhány tulajdonságát soroljuk föl.

A legtöbb f ém csillogó és ezüstszürke. A vegyészek úgy mondják: fémes fényük v an.

A leggyakoribb

alumíniumérc a bauxit (AI2O3)

A reakcióképesség'! sor Számos fém reakcióba lép a vízzel, hígított savakkal és levegőn az oxigénnel is. A fémeket sorba rendezhetjük aszerint, hogy mennyire reakci óképesek. Ezt nevezzük reakcióképesség! sornak. (A teljes sorozatot a 49. oldalon találod.] A fémnek a sorozatban elfoglalt helye mutatja, hogy milyen könnyű kinyerni az adott fémet az ércből.

Nagyobb reakcióképesség esetén nehezebb a szétválasztás. Ezen a nyílon a leggyakoribb fémeket helyeztük el, valamint a hidrogént, ami nemfém ugyan, de fém módjára is viselkedhet.

A réz narancsv örös .színév el eltér a többitől.

A legreakclóképesebb fémeket (nátrium, kálium) petróleum alatt tárolják.

(Vízzel és a levegővel azonnal reagálnának.)

A f émekből drótot lehet húzni. Ez a tulajdonságuk' a nyújthatóság.

Nátriu m

A vörösréz a legkevésl reakcióképes fém, ami még elfogadható áron elő lehet állítani.

Víztartályokat, csapokat és elektromos huzalokat készítenek belőle.

A f émeket lapokká lehet hengerelni. Ez a tulajdonságuk a káplékanyság vagy alakíthatóság.

Átmenetifémek A leggyakrabban használt fémek (vas, ezüst) a periódusos rendszer közepén található átmenetifémek csoportjához tartoznak. Az átmenetifémek Ionjainak töltésszáma* különböző lehet, például a réz esetén +1 vagy +2. Vegyületeik gyakran ragyogóan színesek, mint a kállum-dikromát (K2Cr20;), a króm (Cr) narancs színű vegyülete. Az átmenetifémek Jó katalizátorok*.

14

Réz Az ezüst, az arany és a platina a legkevésbé reakcióképes fémek. Mivel L«gk»v»sb Igen ritkán fordulnak elő a 'akciókép természetben, drága, megbecsült anyagok.

* Kötések: 12: töltésszám: 12; katalizátorok: 35.

Ötvözetek A fémeket elegyíthetjük úgy, hogy olvadásig hevítjük, A sárgaréz 20%cKl< majd összekeverjük őket. A két vagy több fémet tartalmazó réz-cink ötvötartalmazó megszilárdult olvadék neve ötvözet. Igen fontos ötvözet az acél*, ami fémek (vas és más fémek) és zet. Keményebb, mint a nemfém (szén) elegye. A fémötvözetet úgy lehet össze- vörösréz, nem rozsdásodik állítani, hogy bizonyos célra jobban megfeleljen, mint a és könnyen megmunkáltiszta fém. Az ónból és ólomból ötvözött forrasztóónnak ható. Dísztárgyakat, képkereteket készítenek ilőle. például nagyon alacsony az olvadáspontja, ezért alkalmas elektromos készülékek forrasztására.

Fémek reakciói vízzel Az I. csoport férnél vízzel kölcsönhatásban hidrogént és egy fém-hidroxidot* képeznek.

Ha a fém hidroxidja vízben oldódik, lúgos* oldat keletkezik. Az I. csoporton belül lefelé haladva a fémek egyre hevesebben reagálnak a vízzel. A csoport közepén levő nátrium például már nagyon heves és gyors reakciót mutat: Na + H2O -> NaOH + 1/2 H2 nátrium + víz -» nátrium- + hidrogén hidroxid A csoport utolsó tagja, a cézium, hideg vízben is robbanásszerűen reagál. AII. csoportba tartozó fémek már jóval kevésbé heves reakciót mutatnak víz

jelenlétében. A magnézium például hideg vízben Igen lassan reagál, hevített gőzben viszont Jóval gyorsabban. Mindkét reakció során hidrogén és magnézium-oxid keletkezik: Mg + H20 -> MgO + 1/2 H2. A cink a magnéziumhoz hasonlóan reagál, a keletkező cink-oxidot bőrápoló krémek készítéséhez használják. Egyes átmenetifémek, mint az arany és az ezüst, még hosszú Idő alatt sem lépnek reakcióba a vízzel.

A tengerből f elhozott 1 antik aranypénz még ma is újnak látszik:

Fémek reakciója levegővel

A kalcium ragyogó vörös fényt bocsát ki égéskor. Ezt látjuk a tűzilátékokon.

Az arany és az ezüst nem lép reakcióba a levegő gázaival, és nem Is égnek el. A vörösréz igen lassan reagál. Évekig tart, míg a vörösen fénylő felületen kialakul a zöld oxidréteg*, a tornyok és kupolák kedvelt dísze. A vörösréz erősen hevítve azonban fekete rézoxidot (CuO) képez.

Számos más fém Is fém-oxidot alkot, ha levegőn hevítik, így a magnézium és a nátrium Is.

Fémek reakciója savoldatokkal A fémek savoldatokkal (kivéve a salétromsavat) hidrogén felszabadulása mellett fémsókat* képeznek. Például: Zn + 2 HCI -> ZnCI2 + H2 cink + sósav -> cink-klorid + hidrogén

Ha kénsavoldatfémmel reagál, hidrogén és fém-szulfát keletkezik. A reakcló-képességl sorban lefelé haladva egyre lassúbb a reakció, a vörösréz pedig már egyáltalán nem reagál.

Acél: 20; hdroxidok: 58; lúgos: 25; oxidréteg: 59; sók: 26.

15

Kémiai reakciók Fizikai változás során egy anyag alakja vagy halmazállapota* megváltozhat, de ettől az még ugyanaz az anyag marad. Ha a víz felforr és gőzzé válik, ez fizikai változás. Kémiai változás

vagy kémiai reakció folyamán azonban új, más anyag jön létre. Ha a nátrium és a klór reakcióba lép, kémiai reakció megy végbe, és nátrium-klorid keletkezik.

Kémiai egyenletek Bármely kémiai átalakulás, folyamat, reakció leírható rövidített formában, reakcióegyenletekkel. Az egyenlet a folyamatban részt vevő anyagok változásalt kémiai jelekkel (vegyjelekkel és képletekkel) írja le. Szerepelnek Az egyenítt olvasása

benne a kiindulási anyagok é s a kelet kezett termékek. A minősé gi változás irányát nyíl jelzi. Ha katalizátor'^ jelen van a változás folyamán, ezt a nyíl fölé szokás írni. A reakcióegyenletet a részt vevő anyagok megnevezésével olvassuk. szén-dioxid + ólom

szén + ólom(ll)-oxid

Keletkezeti any agok a jobb oldalon

Kiindulási any agok a bal oldalon

A tömegmegmaradás törvénye A kémia alaptörvénye, hogy kémiai reakció során anyag nem keletkezik és nem semmisül meg. A kiindulási és a keletkezett anyagok együttes tömege azonos. Ez a tömegmegmaradás törvénye. Ez azt jelenti, hogy bár a reakció során egyes anyagokból más tulajdonságú anyagok lesznek, az atomok szánna ugyanannyi marad. A reakció lezajlása után a keletkezett anyag ugyanannyi atomból fog állni,

mint amennyi a kiindulási anyagban volt.

Például:

Mindkét oldalon két atom Kötés

Vas-szulfid

Egyenletek rendezése Az Iskolai munkában találkozhatsz a következő egyenlettel:

3 atom

H„0

Ez az egyenlet nem helyes, nincs egyensúlyban a két oldali A kiindulási anyagok oldalán 4, a keletkezett anyagok oldalán meg csak 3 atom van!

Ahhoz, hogy a két oldal egyenlő legyen, minthogy a kémiai képletükön nem ÍLHJkH;

n

4 atom változtathatunk, meg kell többszörözni, vagy tört alakra kell hozni a reakcióban részt vevő anyagokat.

Í°J^!_wf

(0

w\ 2H2 Végül jelöljük az anyagok halmazállapotát* is.

6 atom atom Halmazállapot 4; katalizátorok: 35.

6

A kémiai reakciók fajtái Más felosztás Is lehetséges, ml az alábbi három reakciófajtát tárgyaljuk, melyekbe csaknem minden kémiai reakció

besorolható. Ezek: a hőbomlás, a helyettesítési és a redoxlreakciók (1.18. oldal).

Hőbomlás Hőbomlásnak nevezzük azt a reakciót, melynek során egy anyag hevítés hatására bomlik, és hiába hűtjük le, nem alakul vissza. A kevéssé reakcióképes elemekből álló vegyületek atomjai között gyengébb a kötés, így ezek könnyebben bomlanak hő hatására, mint a reakcióképes elemekből álló vegyületek.

A hőbomlás két példájául a nátrium-és a kalcium-nitrát reakcióját írjuk le (lásd jobbra).

Megfordítható reakciók

|NaNO,

NaNO,

nátrium-nitrát nátrlum-nitrit

|cfb|1/20 oxigén

Az oxigén jelenlétéről Izzó hurkapálcával győződhetsz meg. Ha fellobban, oxigén szabadult föl.

Ca[NOJ |

kalciumnitrát

i O , | O | 4NO, kalcium- oxigén oxid nitrogén-dioxid

A nitrogén-dioxid vörösbarna, könnyen azonosítható, mérgező gáz.

Helyettesítési reakciók Ha egy elem egy másiknak a helyébe lép egy Vasszeg vegyületben, helyettesítési reakcióról Az oldatból réz v álik ki. beszélünk. Minden elem csak a A réz a szeg körül gyűlik össze. reakclóképes-ségl sorban nálánál kevésbé reakcióképes elem helyébe léphet. A lerajzolt Réz-szulfátoldat + Cu(sz) reakció akkor^, jön létre, ha réz-szulfát-oldatbaCuSO, (I) + Fe(sz| FeSO,(l) v as-szulfát réz vasat teszünk. A vas előbb áll a -réz-szulf át v as reakciokepessegl sorban, így a rezet kiválasztja A helyettesítési az oldatból. reakció felhasználható Ismeretlen fém Helyettesítési reakció meghatározására Is úgy, >gy megtaláljuk a Reakcióba lépnek? helyét az reakcióképes-igi sorban. A fémet egy sor ismert fémion* oldatába helyezzük.

Annak alapján, hogy végbemegy-e reakció, azonosíthatjuk a fémet. sál reakcióba lépve ammónlum-klorldot alkotnak. A folyamat oda-vissza egyidejűleg megy végbe.

Ha a reakcióban keletkező anyagok visszaalakulnak kiindulási anyagokká, akkor a folyamat megfordítható, reverzibilis. Az ammónlum-klorld hőbomlása például megfordítható reakció. Ha hevítjük, az anyag két gázra: ammóniára (NH3)és hldrogén-klorid-gázra (HCI) bomlik. Ezek egymás-

íon: 12.

17 A megf ordítható reakció jele

Az oxidáció és a redukció olyan kémiai folyamatok, amelyekben elektronátmenet megy végbe egyik atomból a másikba.

Jobboldalt látod összefoglalva, hogy mi történik Ilyenkor.

Az oxidáció és a redukció egyidejűleg végbemenő folyamatok, ezért redoxi-reakcióknak nevezzük őket. Ha az egyik anyag elektronokat vagy oxigénatomokat, vagy hidrogénatomokat ad le, a másik anyagnak föl kell azt vennie, ahogyan azt a Jobb oldali egyenlet is mutatja.

Oxidáció

Redukció A szén oxigént Elektronfelvétel v esz föl Hidrogénfelvétel Oxigénleadás

Elektronleadás Hldrogénleadás Oxigénfelvétel

A réz-(ll)oxid oxigént ad le V

A szén a réz(ll)-oxidot redukáljál

A réz(ll)-oxid oxidálja a szenet

Elektronátmenet

Oxidációs szám

A redoxlreakclók mindig elektronátmenettel Járnak. Amelyik atom elektront ad át, az oxidálódik, amelyik elektront vesz fel, az redukálódik. Az elektronátmenet lehet részleges vagy teljes. A redukció és az oxidáció ionegyenlettel' is felírható.

Az alábbi példa a magnézium és a klór redoxireakcióját mutatja be, amint a két elemből magnézium-klorid keletkezik.

Az oxidációs szám az atom jellemzője egy adott molekulában. Azt mondja meg, hogy az atom hány elektront adott le vagy vett fel, amikor kémiai kötést létesített. Az Ionok oxidációs száma az ion töltésével egyező. Elektronok leadásakor (oxidáció) nő az oxidációs szám, elektronok felvételekor (redukció) viszont csökken. A vegyérték* \\<Z\YQ\\ helyesebb ezt a fogalmat használni. (Az 55. oldalon megtalálod az elemek felsorolását és az oxidációs számokat.) A semleges atomban és az azonos atomok kapcsolatában az oxidációs szám nulla, mint például a réz vagy a fluorgáz esetén. Egy molekulában a molekulát alkotó atomok oxidációs számának összege nulla.

12 elektron 12 proton Nincs töltése

.

_

__

Az oxidációs =0

17 elektron l 7 proton Két elektont ad le / p i Maanéziumion ná v áltozik >^\ \j£ Nincs 1öltése 10 elektron 18 elektron 12 proton 17 proton Töltése +2 Töltése -l

Oxidáló- és redukaloszerek A klóratomok mindegyike felvesz egy / it, hogy kloridionná v áljék.)

Azokat az anyagokat, amelyek m ás anyagokat oxidálnak, oxidálószereknek nevezzük. A leggyakoribb oxldálószerek a hldrogén-peroxid, az oxigén és a klór. A redukaloszerek olyan anyagok, amelyek Jő

* lonegyenlet: 12; vegyérték:12.

^

l

^^

s zá m -

ÁM Az alumínium Az oxigén töltése = +3 töltése = - 2

Töltés = 0

más anyagokat redukálnak. A redukáló-szereket az Iparban használják fém-oxidok tiszta fémmé való redukciójára. A szenet például koksz formájában cink- és vasoxid redukciójára használják, hogy a fémeket tiszta formában tudják kinyerni.

irmészeti kincseink Azokat a természetben található anyagokat, melyeket az életünkhöz szükséges dolgokhoz föl tudunk használni, vagy enerVízből (a hidroszf érából)

L e v egő ből l (az atmoszf érából)

giát tudunk nyerni, természeti kincseknek vagy energiaforrásoknak nevezzük. Természeti kincseink négy fő forrásból származnak.

Sziklából (a litoszf érából)

Élőlény ekből (a bioszf érából!

Megújuló és meg nem újuló természeti erőforrások Megúj ítható v agy megúj uló erőforrásoknak nevezzük azokat, melyek maguktól (mint a tenger hullámainak energiája) vagy emberi beavatkozásra (mint a. növényzet) újra termelődnek, ha fel Is használtuk őket. Persze a pótlásról - például az erdők esetében - gyorsan kell gondoskodni.

Meg nem újuló, kimerülő természeti kincs például az arany vagy az ón, amit nem lehet pótolni, és előbb-utóbb elfogy. Egy természeti kincs kitermelése vagy felhasználása attól függ, hogy megfelelő nagyságú készlet áll-e rendelkezésre belőle, s hogy a kitermelés megérl-e a ráfordított összeget.

Takarékos felhasználás

Újrafelhasználás„visszaforgatás'

Nagyon fontos, hogy takarékosan gazdálkodjunk minden természeti kincsünkkel, íme néhány példa: Minél kevesebb a hulladék és minél kevesebb anyagot használunk föl egy gyártmányhoz, annál jobb. Ma már okos számítógépek segítik az embert a tervezésben. A gépkocsikat Is úgy tervezik, hogy minél kevesebb üzemanyagot

Sok anyag felhasználás után még hasznosítható. Ilyen a papír, az üveg, a vas, az alumínium. Egyre hatékonyabban forgatják vissza az iparba ezeket a hulladékokat.

Újra feldolgozott papírtermékek A használt papírt összegyűjtik, és a legkülönbö zőbb papíráruk készítik belőle.

egy autó motorjának alkatrészét terv ezik, hogy minél kev esebb legy en a f ogyasztás.

A képerny őn

A természeti kincsekkel takarékoskodhatunk úgy Is, ha az értékes fémeket mással helyettesítjük, mint például a vízvezetékcsövek esetében, amelyek ma már vörösréz és ólom helyett műanyagból készülnek.

A visszaforgatás azt jelenti, l új anyagot kell felhasználni, így kevesebb a hulladék, amit el kell helyezni. Ez energiatakarékosság is, hiszen becslések szerint minden tonna újra fölhasznált üveg 136,5 l gázolajnak megfelelő energia megtakarítását jelenti.

A szelektív szemétgyűjtést egyre több országban v ezetik be. Az összegyűlt üv eget osztályozzák, megőrlik és újra f elhasználják.

rmészeti kincseink (folytatás) Vas és acél

A nagyolvasztó

Az iparban a vas a legfontosabb fém.

Redukcióját* szénnel végzik, így nyerik az ércből. A reakció a nagyolv asztókban zajlik le. A folyamathoz vasércet, kokszot és mészkövet (kalcium-karbonátot, CaC0 3) használnak fel.

A vasat vas-oxi d formájában bányásszák ki, az érc neve hematit Képlete: Fe2 O3 .

Nyersany agok betöltése A kohó téglabél el ése Égő torokgázzal (általában

A vasgyártás menete:

1. A koksz szén-dioxiddá ég el: C(sz) + 0 2(g) -> C0 2(g) 2. A szén-dioxid szén-monoxiddá redukálódik: C0 2(g) + C(sz] -> 2 C0(g) 3. A szén-monoxid redukálja a vas-oxidot: Fe 20 3(sz) + 3 C0(g) -> 2 Fe(sz) + 3 CO ;(g) 4. A kalcium-karbonát a kohóban a hő hatására felbomlik: CaCO3(sz) -* CaO(sz) + CO 2(g] 5. A kalcium-oxid az ércben lévő homokkal és agyagszennyeződéssel reakcióba lépve kalclum-szlllkátot képez.

CaO(sz) + SIO 2(sz) -> CaSiCysz) A reakció során a szennyeződés nagy része eltávozik a vasból, ez a hulladékanyag

szén-monoxi ddal ) hevítik a kohót.

Olvadt salak Forró levegő befúvás d Olvadt vas A salak és a vas más-más helyekről folyik ki. salak formájában kerül ki a kohóból.

A nagyolvasztóból kokillákba öntött nyersv as még sokféle szennyeződést, például szenet, ként és szilíciumot tartalmaz.

Az acél

A rozsdamentes acél nikkelt és krómot tartalmazó ötvözet.

Az acél a vas és a szén ötvözete*, ez az Ipar leggyakrabban felhasznált ötvözete. Acél úgy készül a nyersvasból, hogy a szén egy részét kiégetik belőle. Nagy nyomáson oxigént fúvatnak a nyersvas és ócskavas olvadékába. Az acélt még más fémekkel Is ötvözik, hogy különböző célra különböző acélt állítsanak elő. A 0,3% szenet tartalmazó acél például Igen |ól alakítható*, a járművek karosszériája Is ebből készül.

Az alumínium

20

Az alumínium a leggyakoribb fém a Földön, tiszta állapotban azonban sehol sem fordul elő, mindig más elemekkel együtt alkot ércet*. Kinyerése egyszerű redukcióval nem is lehetséges.

Ennek az az oka, hogy az alumínium igen erősen reakcióképes. A fém kinyerésének módszere az elektrolízis*.

Az alumínium meglehetősen elöl van a Redukció: 18; ötvözetet 15; alakíthatóság: 14; érc: 14; elektrolízis: 22.

reakcióképesség! sorban, de mivel kevéssé hajlamos a korrózióra*, elég stabil ahhoz, hogy az élelmiszeriparban Is felhasználják.

Az üdítőt és a sört világszerte valumíni umdoboz okban is árulják.

A mészkő A mészkő főként kalcium-karbonátból (CaCO3) áll. A természetben szilárd kőzet

formálóban fordul elő, melyet többek között az alábbi módokon használunk föl:

^ sóder, Vasgyártás f íornok és víz hozzáadásával habarcs készül.

Építőipar

A mészkőpor agy aggal keverve cementet

A c élgyártás A CaO az acélban lévő égetett mész szennyeződéseket eltávolítja

Kalcium- oxid Labora tóri u m i vizsgál a to k (CaO) A kalcium-hidroxid telített oldatát

Mezőgazdaság Egy traktor .meszesiti' a

mészvíznek nevezzük, és a laboratóriumi vizsgálatoknál a Ha az égetett mészhez vizet szén-dioxid kimutatására használják.

A gázt adunk, oltott | Oltott mész mész lesz. átára-méltatják Kalcium-hidroxid a mészvízen.

Ca(OH)2 Az oldat zavaros lesz CO, hatására.

Az égetett mészcíőkkenti a talaj sav asságát. Számos növény ^ csak a semleges*talajt kedv eli!

Szennyvízkezelés

<

A vegyület százalékos összetételének kiszámítása Az értékes, felhasználható fémeket érceikből Ez a példa azt mutatja be, hogy mennyi kell kinyerni. Az Iparban nagyon fontos tudni, vasércre (Fe203) van szükség 150 tonna hogy mennyi ércre van szükség ahhoz, hogy vas előállításához. A vas relatív bizonyos mennyiségű tiszta fémhez jussunk. atomtömege 56, az oxigéné 16.

Ennek kiszámításához tudnunk kell, hogy - 2 vasatom AFe 20, az érc milyen arányban tartalmazza a vegyület - 3 oxigénatom fémet. A számítás módszere háromlépcsős: 1. Meghatározzuk a kinyerni kívánt fém relatív atom- vagy molekulatömegét.

2. Meghatározzuk az érc relatív molekulatömegét' és azt, hogy az érc milyen arányban tartalmazza a fémet.

3. Százat osztjuk a fém százalékos arányával, s ezt a számot szorozzuk a kinyerni kívánt fémmennyiséggel.

* Semleges: 25; relatív molekulatömeg: 7,

(2x56) + (3x16) = 160 A relatív molekulatömeg = 160 112/160 x 100 = 70% A vasérc (hematlt) 70%-a vas.

150 tonna vasra van szükségünk.

100/70x150 = 214,29 tonna ércet kell feldolgozni.

21

Az elektrolízis Minden fém vezeti az elektromosságot, mivel szerkezetükben szabadon mozgó elektronsokaság; elektronfelhő*van. Ha a fémekre feszültséget kapcsolunk, az elektronok mozgása rendeződik anélkül, hogy kémiai változás következne be.

Egyes anyagok szilárd halmazállapotban nem vezetik az elektromosságot, olvadékként vagy oldatban azonban igen. Ezeket az

anyagokat elektrolitoknak nevezzük. Ha az elektrolitokon elektromos áram halad át, kémiai változás áll be: az elektrolit Ion/álra* bomlik, a az Ionok vezetik az áramot. A folyamatot, amikor a kémiai reakció elektromos áram hatására megy végbe, elektrolízisnek nevezzük. A kovalens kötésű' anyagok csak akkor vezetik az elektromos áramot, ha oldatban ionokra képesek bomlani.

Elektrolizálócella Az eszközt, amiben az elektrolízis végbemegy, elektrollzálócellának nevezzük. Ez egy elektrolittal töltött edényből, az áramforrásból és két fém- vagy grafit-darabból: az elektródákból áll. Az elektródákat összekötik az áramforrással, és az elektrolitba merítik. Az Iparban használnak olyan elektródákat (I. 23. old.), melyek kémiai változásokban vesznek részt. A nem változó elektródákat inditferens elektródáknak nevezzük.

Nemelektrolit Anód Gy enge elektrolit Katód Erős elektrolit

A réz-klorid elektrolízise Ha réz-klorld-oldatba (CuCI,) áramot vezetünk, klórgáz és réz keletkezik. A réz az egyik elektródán rakódik le. A folyamat azért megy végbe így, mert a réz-klorid mint elektrolit rézionokra (Cu 2+) és kloridionokra (Cl*) bomlik. A pozitív töltésű Cu 2+-lon a negatív töltésű katód, a negatív töltésű CMon pedig a pozitív töltésű anód felé vándorol. Ha egy Cl'-lon az anódhoz érkezik, lead egy elektront; és minden Cu 5+-ion a katódon két elektront vesz föl.

* Elektronfelhő: 13; Ionok, 12; 22 kovalens kötés: 13; /onegyen/et: 12.

Pozitív elektróda Elektrolitoldat

llektfolizálócella

Az áramkör zárt, ha az Izzó az áramforráshoz érintve felvillan. Az anód és a katód között feszültségkülönbség van, a folyadék vezeti az áramot, tehát elektrolit.

Ezt a folyamatot írják le az lonegyenletek*, példánkban: Cu 2*(aq) + 2e- -> Cu(sz) 2C|-(aq) -> 2CI(g) + 2e~ A klóratomok klórgázmolekulát (CI2) képeznek. Az egyenletben (aq) jelentése: vizes oldat.

Cu"-ionok a katód v onzásában

Anód

CNon az anód vonzásában

Vizes oldatok elektrolízise A víz mindig tartalmaz valamennyi hidrogén- (H*) és hldroxldlont'\Q\\-}. Ezek az ionok a vizes oldat* elektrolízise során változáson mennek át. A H+-ionok a kálódhoz vándorolnak, ahol hidrogéngáz fejlődik. Az OH~-ionok

az anódhoz vándorolnak, ahol oxigén szabadul föl.

A folyamatot a következő egyenlet írja le: 2H*(l) + 2e- -» H2(g) 20H-(I) ->H20(I)+ l/20 2(g] + 2e-A képződő gázok az elektrolízis termékei.

Az elektrolízis és végtermékei Az elektrolizált anyag

Az a nádon

A kálódon

Sósav Nátrium-klorid Ólom-bromid-olv adék Kálium-jodid v izes oldata Réz(ll)-szulfá1 (indif ferens elektródák] Réz(ll)-szultát (rézelektródák] Aluminium-oxid

klór klór

Hidrogén Hidrogén Ólom Hidrogén Réz

Bróm Jód Oxigén Azanód oldódik Oxigén

Réz Alumínium

A táblázat egyes vegyületek elektrolízise során képződő anyagokat tünteti föl. Általános szabály, hogy a fémek és/vagya hidrogén a katódon, a nemfémek és/vagy az oxigén az anódon válnak ki.

Az elektrolízis ipari felhasználása Az elektrolízisnek a fémfeldolgozó Iparban számos fölhasználása Ismeretes. Sok fémet csak ezzel a módszerrel lehet ércéből' kinyerni. Az alumínium érce, a bauxit, főként alumínium-oxidot tartalmaz. Az alumínium kinyerése nagy mennyiségű elektromos áramot igényel, ezért a feldolgozóüzemek általában olcsó áramforrások, pl. vízi erőművek mellé települnek.

Az alumínium-oxid (timföld) olvadáspontja Igen magas (több, mint 2000 °C), de krlollt" olvadékában Jóval alacsonyabb hőmérsékleten Is cseppfolyósodé. Az elektrollzálókád szénből készült fala a katód, az anód pedig grafit. A katódon : Ál 34 + 3 e- -> Ál A za n ód on: 2 0 2 --4e~ -> 0 „

Az elektrolízist fémek tisztítására*'Is használják. Ha például a réz-szulfát-(CuS04) oldatba merített anód nem tiszta réz, a rézanód feloldódik és a katódon válik ki, a szennyeződés pedig az oldatban marad.

Réz tisztítása

___________

Szennyezódés

Réz-szuif át-oldat

A galvanizálás során elektromos úton fémmel vonnak be egyes tárgyakat. A tárgyat elektródaként használva vékony réteg rakódik rá az elekrolitban oldott fémből. Ha például egy szöget réz-szulfát-oldatba merítünk, az rézzel vonódlk be. Az Iparban leggyakrabban Hidroxidok: 58; vizes oldat: 59; érc: 14; krlollt: 58, vasat vonnak be krómmal, így készülnek a kerékpár- és autóalkatrészek,

Alumíniumgyártás Graf itanódok Szénnel bélelt kád mint katód Az alumínium a katód körül v álik ki Kif olyó alumínium-«•"" olv adék

23

Ha egy fém (általában nedvesség jelenlétében] reakcióba lép az oxigénnel, korrózió következik be. A fém elveszíti csillogását vagy fényét, majd a szerkezete Is megváltozik.

A korrózió lassú folyamat. A reakclóképességi sorban elöl álló fémek, mint a nátrium, a magnézium és a kalcium könnyebben korrodálnak. A sorban csaknem leghátrább álló ólom ellenáll a korróziónak, ezért ebből készültek régen a vízcsövek. A reakclóképességi sor végén álló fémek alig vagy egyáltalán nem korrodálnak.

i korrózió veszélyes, mert tönkreteszi a fémtárgyakat.

Vizes

Csak víz

A vas és az acél rozsdásodása

Csak száraz lev eg Vízmentes kalcium-klorid Vízzáró v atta-tö mítés

A vas és az acél korrózióját rozsdá' j?Az olaj nem' sodásnak nevezzük. A rozsdásodás enge di b e a lev egőt. feltétele, hogy fém, oxigén, levegő és víz legyen jelen. Egy kísérlettel bemutatható a folyamat, ha három vasszeget három kémcsőbe teszünk. Az elsőben víz és levegő A víz nem legyen, a másodikban csak víz, a tartalmaz A szög nem harmadikban csak száraz levegő. lev egőt A szög rozsdásodik

rozsdásodik

A szög nem rozsdásodik

A vas és az acél védelme A vasat és az acélt többféleképpen Is meg lehet óvni a rozsdásodástól.

A konzerv dobozokat elnézéssel v édik, az ón Zsírozással a mozgó részeket. azonban kev ésbé reakcióv édeni lehet, de a zsírt képes, mint az acél, és ha a rendszeresen pótolni kell. f elület megsérül, alatta az acél már rozsdásodik.

Nagy felületek festése is Krómozással, elektrolízis hasznos, de ha a f esték útján csillogó, f ény es f elpattogzik v agy kopik, f elületeket hoznak létre. f el kell újítani.

Ez a v édelmet is szolgálja, és díszít is.

Galvanizálással az acélra A hajók v asburkolatát úgy védik, hogy aktívabb cinkréteget vonnak, így ez a f émeket, például cinkrudakat illesztenek a vashoz.

Ez a f ém előbb korrodál. Áldozati fámnak is nevezik. reakcióképesebb réteg károsodik az acél hely ett.

Cinkrudak

Az alumínium korróziója Az alumínium levegőn az oxigénnel gyorsan alumínium-oxidot képez. Ez stabil, tömör réteget alkot a fém felületén, és a vízzel vagy levegővel minden további reakciót megakadályoz.

Ezért készítenek számos háztartási eszközt

24

* Elektrolízis, anód: 22.

(lábast, reszelőket) is alumíniumból. Eloxálás: az alumínium-oxid-réteget megvastagítják elektrolízissel*úgy, hogy az alumíniumot ónodként*kapcsolják. Ez tovább védi és díszíthetővé, festhetővé is teszi a tárgyak felületét.

Savak, bázisok és sók A savak vízben oldódó, hldrogén/o^'IH 4 ] tartalmazó vegyületek. Ilyen a sósav (HCI), a kénsav (H 2 SOJ vagy az ecetsav (CH 3 COOH|. A savak elektrolitok'. Az élelmiszerekben előforduló savak íze Is savanyú (például citromsav). Számos sav erősen maró hatású, (korrózlóveszély*]\atiá\\/uY.or\ figyelmeztető címke is szokott lenni. A 47. oldalon láthatsz néhány veszélyt Jelző címkét.

Maró any agra f igy elmeztető címke.

Bázisok és lúgok A bázisok olyan anyagok, melyek a savak hldrogénionjait föl tudják venni. A fém-oxidok oxidionja (0 2 -| és a fémhidroxidok hldroxldlonja (OH') Is k ötődhet a HNonhoz. Ezért minden fém-oxid és -hidroxid, mint pl. a nátrium-hidroxid (NaOH| vagy a magnézium-oxid (MgO): bázis. Számos bázis síkos, mint a szappan.

A vízben oldódó bázisokat lúgoknak nevezzük.

Három gyakori bázis: nátrium-hidroxid INaOH) | | kálium-hidroxid (KOH) |ammonlaoldat [NH,(aq|] Ha ammóniagáztvízbe vezetünk, pozitív ammónium- és negatív hidroxidionok keletkeznek.

NH 3 (g| + H 3 0(l) -> NH;[aq)+OH-(aq)

Protonleadók és -felvevők

Bázisok

Savak

Egv hidrogénion olyan hidrogénatom, ami elveszítte elektronját és már csak Ecet egy protonból áll. Egy sav több protont Gyümöl Is tartalmazhat, és képes ezeket a reakcióban leadni. A savakat ezért prolonleadóknak Is nevezik. A bázisok ezzel szemben képesek fölvenni a hldrogénlonokat. A bázisokat ezért protonfalvev őknek Is nevezik.

A pH-érté kés az indikátorok A pH-érték az oldatok savasságának vagy lúgosságának mértékét fejezi ki, amely szoros összefüggésben van az oldatban levő hldrogénionok koncentrációjával. A pH-értékek általában a 0-tól 14-ig terjedő skálán helyezkednek el. Minél kisebb a pH érték, annál nagyobb a hldrogénionok koncentrációja és annál savasabb az oldat. A 7 pH semleges. 7 felett az oldat lúgos. A citromlé pH-értéke például pH-skála

Savas

* Ion: 12: elektrolitok: 22: korrózió: 24.

Háztartási tisztítószer.

Szódabikarbóna Emésztést segítő tabletta

2, l (savas), míg a vizes ammóniaoldaté (szalmiákszesz) 11,9 (lúgos).

A pH-értéket indikátorokkal határozzák meg, olyan anyagokkal, melyek színük változásával reagálnak a pH-érték változására. Többféle indikátor van, legáltalánosabb a lakmuszpapír, ami sav hatására vörös, lúgba mártva pedig kék lesz. Az univerzális indikátorok színe a pH-skála szerint az alábbi módon változik:

Semleges

Lúgos

Savak, bázisok és sók (folytatás)

Erős és gyenge savak és bázisok Egy savas vagy bázlkus oldat koncentrációja különböző lehet, de magának a savnak vagy bázisnak az erőssége állandó. A sav vagy bázis erőssége attól függ, hogy milyen mértékben képes az oldatban Ionjaira*szétválni (dlsszoclálódnl). Az erős savak és bázisok (példáu a sósav és a nátrium-hidroxid)

teljes mértékben szétválnak Ionjaikra, így sok hidrogéniont, Illetve hldroxidiont küldenek oldatba. A gyenge savakés bázisok (mint az ecetsav és a kalcium-hidroxid) molekuláinak csak egy része válik szét, így kevés hidrogén-, Illetve hidroxidion kerül az oldatba.

Erős sav

Gy enge sav

Cl-(aq)

CH 3 COOH(aq| CH 3COO-(aq) + H + (aq)

A megfordítható reakció*\e\s

*

CH,COOH-

/^^E

H*

gy es A v astagabb ny íl: a reakció HCI(aq) Cl-

+

; H (aqj

H

általában ebben az irány ban megy v égbe.

o

molekulák v álnak szét

Semlegesítés Ha egy sav és egy bázis hat egymásra, só elnevezésű lonvegyületet képeznek.

Ha még több savat vagy bázist adunk hozzá, végül az oldat vizet, sót és valamennyi többlet savat vagy bázist fog tartalmazni. Azt a sav és bázis között lezajló kémiai reakciót, melyben mind a sav, mind a bázis maradéktalanul felhasználódik, semleges íté snek ne-

Savak és bázisok reakciói k A reakcióképesség!sorban*a réz előtti fé-h\ mekkel reakcióra lépve a savak sókat ké-P^ peznek, és hidrogén szabadul fel.

Például:

vezzük. Ekkor só és víz képződik, és az oldat kémhatása általában semleges.

Semlegesítés megy végbe akkor Is, amikor a talajt meszelik*, vagy ha gyomorsavtúltengés ellen szódabikarbónát veszünk be.

A méhcsípés savas. Lúg ál zásával a sav at semleges!' és a csípést eny híteni lehet.

2HCI + Mg MgCI 2 + H,

->

sósav magnézium magnézium-klorid

Fém-hidroxidok és fém-oxidok, mint a rézCuO 2HCI -> CuCI 2 H20 oxid, ugyanúgy reagálnak, mint a fémek, egy só és víz képződik. + réz-oxid -sósav + réz-klorid víz A fém-karbonátok és Na2 C03 + 2HN03 -> 2NaN03 + C02 +H 3 0 fém-hldrogén-karbonátok hasonlóak a bázisokhoz. Savakkal reakcióba lépve nátrium- salétrom- nátrium- szén- víz sókat és vizet alkotnak, de szén-dioxid is k arbon á t s av nit r á t diox id keletkezik.

26

Egyes fémek, pl. a magnézium sói oldatban gyakran reakcióba lépnek egy

lúg hldroxidlonjalval (OH.-), és oldhatatlan fém-hidroxidot képeznek.

Ha egy bázist ammónlumvegyülettel hevítünk, ammóniagáz fejlődik.

Ammónium-kloridból és kalcium-hld-roxldból például kalcium-klorid és

ammónia keletkezik. Ezt a reakciót ammóniagáz előállítására használják, és annak a vizsgálatára, hogy egy anyag ammóniumvegyület-e, vagy sem.

* Ionok: 12; megfordítható reakc/ók: 17; reakcióképesség!sor: 14, mész: 21.

A sók ha a só két elemből áll. Vas-szulfidot például úgy lehet közvetlenül előállítani, hogy vasat és ként együtt hevítünk.

A sók laboratóriumi előállításának sokféle módja van.

A közvetlen egyesítés az egyik módszer, de ez csak akkor alkalmazható,

Oldható só előállítása Oldható só képződik, ha egy sav és egy oldhatatlan fém vagy bázis lép T?

A kénsavoldat reakcióba x lép a rézzel.

reakcióba. Réz-szulfátotpéldául az alábbi módon készíthetünk:

Tov ábbi rezet adunk hozzá, hogy az ösz-szes sav el-

Melegítéssel eltáv olítjuk a víz egy részét a szűrletből.

A szűrlet besűrűsödik.

Az oldat rézszulf áttá (CuSOJ kristályosodik Forró víz

használódjon.

Gőzf ürdő

Titrálás

Oldhatatlan sók előállítása

A lúg semlegesíti a savat, de mivel a keletkező só vízben oldódik, azt szűréssel nem lehet elválasztani. A fffrá/ás'nevű eljárással Indikátor jelenlétében meghatározhatjuk a pontos mennyiséget, ami a semlegesítéshez szükséges. A folyamat megismételhető, s a sót végül bepárlás-sal el tudjuk különíteni. Ha például a nátrium-hidroxid és a sósav megfelelő mennyiségét reagáltatjuk, nátrium-klorid (só) keletkezik.

Oldhatatlan sók előállításához két oldható anyagra van szükségünk. Ahhoz, hogy old hatatlan ólom-kloridot állítsunk elő, egy old ható ólomvegyületre és egy oldható klorid ra (pl. nátrium-kloridra) van szükségünk.

Pb(N0 3)2 + 2 NaCI -> PbCI 2 + 2 NaN03 ólomnátriumólomnátriumnitrát klorid klorid nitrát Az ólom-klorid az egyik oldhatatlan termék.

Ez csapadékot* képez, amit szűréssel" lehet elkülöníteni.

A sóelőállítás módszerének kiválasztása Fontos, hogy tudjuk, melyik só előállításához melylka megfelelő módszer. Ahelyett, hogy a sók és a hozzájuk tartozó eljárások hosszú listáját megtanulnánk, egyszerűbb, ha egy sor kérdést teszünk föl a sókra és összetevőikre vonatkozóan.

Ezeket a kérdéseket láthatod a szomszédos ábrán. A sók analíziséről az 52.oldalon olvashatsz.

, Csak két elemből áll a só?

* Titrálás: 51; csapadék: 59; szűrés: 50.

Módszer Közveti egy esíti :özv etlen egyesítés nem megy Csapadék (oldhatatlan só) Titrálás Reakció egy oldott és egy oldhatatlan f ém Igen v agy bázis között.

27

mo Az atomok túl parányiak ahhoz, hogy megszámlálhatnánk őket, a vegyészeknek azonban tudniuk kell, hogy egy mintában hány van belőlük. Az anyagmennyiség mértékegysége a mól. Egy mól (l mól) annyi részecskét (ami lehet atom, molekula, ion) tartalmaz, ahány atom van 12 g 1!

C-ben, vagyis 6-10" darab részecskét.

Ezt nevezzük Avogadro-szá m-nak.

Bármely elem egy mólnyl mennylsé-

gének tömege számszerűleg megegyezik az illető elem relatív atomtömegének* grammokban kifejezett értékével. Egy vegyület egy mólnyi mennyiségének a tömege a vegyület relatív molekulatömege*, grammokban kifejezve. Különböző anyagok egy mólnyi mennyisége, noha a benne jelen levő részecskék száma azonos, a különböző atomtömegek következtében különböző tömegű is lesz. l mól magnézium: 24 g

ll Ez a 6-os után 23 nullát jelent.

,60O.OOO.OOO,000 B

OOO.OOO,OOO,OOO A reakcióban részt vevő anyagok tömegének kiszámítása

Egy reakcióban az anyagok meghatározott mennyiségei lépnek reakcióba egymással. A helyesen felírt reakcióegyenlet tükrözi a kiindulási anyagok és a keletkező termékek arányalt.

l mól szén: 12 g

Az egyik részt vevő anyag mennyiségének ismeretében az összes többi résztvevő mennyiségét meghatározhatjuk. Az aiáb-bl példában 10 g nátrium-hidrox idot használtunk fel.

Kiindulási anyagok arány a: 2:1

nátrium-hidr oxid

,2 mól

l mól

1 mól

Anyag molekulatömeg Nátrium-hidroxid Kénsav Nátrium-szulfát Víz

Számítsuk ki, hogy az Ismert tömegű anyag hány mólnyi mennyisége használódik föl a reakcióban. A példában egy mól nátrlum-Jdroxid tömege 40 g, vagyis 10 g 1/4 mólnak felel meg. Ha a keletkező és a kiin-

1/4 mól

1/8 mól

A felhasznált mólok számát szorozzuk meg mindegyik anyag egy mólnyi mennyiségének tömegével.

1/8 mól nátrium-szulfát (l 42 g) = 17,75 g 28

2 mól'

nátrium-szulfát

kénsav Annak meghatározására, hogy az any agok egy mólny i mennyisége hány gramm, állapítsuk meg mindegy iknek a molekulatömegét!

Ez a szám egy enlő az 1 mól menny iségben lev ő grammok számával.

Keletkezett any agok arány a: 1:2

Rtlatív 40 98 142 18

dulási anyagok arányát figyelembe vesszük, kiszámíthatjuk, hogy hány mólnyi egyéb anyag vett részt a reakcióban.

Példánkban a többi anyag mennyisége az alábblak szerint alakult:

1/8 mól

1/4 mól

1/4 mól víz (l 8 g) = 4,5 g Az egyenlet mindkét oldalán azonos tömegű anyagnak kell lennie. A keletkező anyagok tömege 22,25 g.

* Relatív atomtömeg, relatív molekulatömeg: 7.

1/8 mól kénsav (98 g) = 12,25 g példában mind a kiinduló, mind a

Egy vegyület képletének megállapítása A vegyészek megállapíthatják bármely vegyület képletét, ha tudják, hogy az előállításakor mely anyagokból mennyit használtak föl. Az alábbi példában az ismeretlen anyag 2,34 g káliumból (K) és 0,96 g kénből (S) keletkezett. Képletét

mennyiségének tömegét meghatározzuk, majd megállapítjuk, hogy egy-egy anyagból hány mólnyi van a vegyületben. a minta tömege l mól K tömege a minta tömege

Relatív atomtömeg A (K) = 39 g Rendszám

l mól S tömege

2,34 39 0.06 0,96 = 32 0,03 °'°<*: 0,03,

Kétszer annyi kálium, rnint kén '

Relatív atomtömeg A (S) = 32 g

kálium-szulfid

Hé \ Rendszám , , . ,.

Nitrogén-dioxid-

., ,

.

A gazok és a moláris térfogat

ga2 (NOj)

Az a térfogat, amekkorát egy anyag egy mólnyl mennyisége betölt, a moláris térfogat. Ezt köbdecl-méterekben fejezzük ki (1000 cm 3). Egy köbdeclméter egy liternek felel meg. A szilárd és folyékony anyagok moláris térfogata változó. Ellenben Mindkettő moláris minden gáznak, ha a hőmérsékletük és a nyomásuk térf ogata: 24,5 dm C azonos, azonos a moláris térfogata Is. 25 C hőmérsékleten*és légköri nyomáson* bármely gáz 3 moláris térfogata 24,5 dmelem . Ez mólnyl Avogadro-törvénye. fölírhathatjuk, ha mindkét

Avogadro törvényének alkalmazása Avogadro törvényét akkor hasznosíthatjuk, ha például arra vagyunk kíváncsiak, hogy egy reakció során mennyi gáz keletkezik.

Az alábbi reakció a kálium-hidrogénkarbonát bomlása, melynek során szén-

dioxid szabadul föl. Ha tudjuk, hogy hány gramm kállum-hldrogén-karbonátot használtunk föl (ebben az esetben 20 g-ot), akkor kiszámíthatjuk, hogy mekkora térfogatú szén-dioxid keletkezett.

1. Határozzuk meg egy mól kálium-hldrogén-karbonát tömegéti (Ez a relatív molekulatömeggel egyenlő, vagyis 100 g.)

Ez után számítsuk ki a reakcióban részt vevő anyagok arányát mólokban.

2 KHC0 3 2 mól

o

K2C03

0

H20

hidrogén-karbonátból egy mól szén-dioxid keletkezik.

1 mól

2. Számítsuk ki, hogy 20 g kállum-hldro-gén-karbonátból hány mól szén-dioxid keletkezik: 20 g/200 g = 1/10.

Ez azt jelenti, hogy 20 g kálium-hldrogén-karbonát bomHőmérséklet légkör/nyomás: 5.

O C03

lásakor 1/10 mól szén-dioxid keletkezik.

Minthogy l mól C0 2 légköri nyomáson 24,5 l térfogatot foglal el, ebben a reakcióban 2,45 l szén-dioxid keletkezik.

29

Víz nélkül élet sincsen. A szerv ezetünknek naponta mintegy két literny i f oly adékra v an szüksége, de mindenki ennek a többszörösét használja el. Egy etlen v ízöblítés a v écén ] 0 l v izet f ogy aszt, egy f ürdő pedig akár 70 l-t is.

Az iparban hűtésre, mosásra és o/dószerkénf több millió liter v izet használnak. Egy liter üdítőhöz 10 l, egy etlen autó gy ártásához 50.000 l és egy

A víz körforgása

erőmű hűtéséhez naponta 5 millió liter v ízre v an szükség. A vizet általános oldószerként Is szoktuk emlegetni. Ez azért v an így , mert Igen sok any ag legalábbis részben oldódik a v ízben. E miatt a tulajdonsága miatt a természetes v izekben rengeteg oldott any ag: szenny eződés v an. A v egy tiszta, szenny eződéstől és oldott any agoktól mentes v izet desztillált víznek nev ezzük.

Víztisztítás

A légkörben lev ő pára a hideg lev egőben lecsapódik*, és eső v agy hó f ormájában leesik. Itt a nap f elmelegíti, ismét elpárolog, és v isszakerül a légkörbe. Ezt a f oly a-

matot nev ezzük a víz körforgásának.

JlVOeszlill áci ó JW Szűrés és Háztartási és ipari felhasználás klórozás

A tiszta v íz az egészséges élet f eltétele.

Bizony os v ízszenny eződések ártalmasak az emberre és állatok szerv ezetére (például kolerát terjeszthetnek). Hogy ez ne történhessen meg, azt a v izet, ami a csapból f oly ik, kétféleképpen is tisztítják. Szűréssel a v ízből a szilárd szenny eződést táv olítják el. A szemetet szitákkal szűrik ki, a kisebb lebegő részecskéket pedig hatalmas tározókban ülepítik. A tisztítás második lépcsője a klórozás, amikorls a v ízhez klórt adagolnak, hogy a baktériumokat elpusztítsák. Vannak országok, ahol a Úlfpítőfartály f ogszuv asodás ellen A szilárd f luort is tesznek az iv ó- szennyeződés v ízhez. Az elhasznált v íz leülepedi k . nev e szennyvíz. Volt Idő, amikor a szenny v izet csöv eken visszav ezették a f oly ókba és tengerekbe, "a"m ez" számos baj és betegség f orrása lett. Ma már az országok többsége a szenny v íz nagy részét előbb kezelésnek v eti alá.

Zsíroldó szerek Zsíroldó szerek v agy más név en deter-gensek azok az any agok, mely ek a v ízhez adagolv a lehetőv é teszik a szenny eződések eltáv olítását. Ennek három mozzanata v an. Először is csökkentik a v íz felületi feszültségét*, majd úgy rendezik a zsírmolekulákat, hogy azok oldódjanak

a v ízben, és v égül az eltáv olított szenny ező d é s t í /wp e n z/o 'fo rm áj á b an a vízb e n tartják. A szappanok is detergensek, de számos más tisztítószer és mosópor is v an.

A zsíroldó molekula f eje a v ízre hat; azt mondjuk: hidrolil (.v ízkedv elő"), míg a molekula „f arka" hidrofób (.v íztaszító"),

VÍZ

A fej 0 vízre hat.

A zsírt kivonták az anyagból, és oldatban tartják.

A mol ekul a farka beágyazódi k a „zsírba.

Oldószer: 50; lecsapódás: 5; felületi feszültség: 58; szuszpenzió: 50.

A vízszennyeződés A szennyezett víz vagy túl kevés oxigént, vagy túl sok mérgező anyagot tartalmaz,

alkalmas többé az élet fenntartására.

Leggyakorlb vízszennyezők: a kezeletlen szennyvíz, a műtrágyák, az ola|.

Az eső a f öldekről a folyókba és tavakba mossa a műtrágy át.

A biológiai öntisztulásnak*'ellenálló tisztítószerhabok megakadályozzák,

A műtrágy a nitrátokat* és foszfátokat* tartalmaz. Ezek serkentik a vízben élő baktériumok, algák és növények szapo-rodását. A túlszaporodott élőlény ek elhasználják az oxigént a v ízből, és elpusztulnak. Ha elfogy az oxigén, kihalnak a halak is és minden más élőlény . Ezt a f olyamatot nevezik autrofizációnak.

és Igen kevéssé, vagy egyáltalán nem

JL^OIajszennyeződés a vízen A |A

Az összef üggő olajf oltot detergensekkel látják szét.

Az olaj összefüggő réteget alkot a víz felszínén, ami megakadályozza, hogy a napsugarak a mélybe hatoljanak és az ott élő mikroorganizmusok és baktériumok éljenek és szaporodjanak. Ezeknek a pusztulása viszont megszakítja a táplálékláncot". A legtöbb olajszennyeződés a tengereket éri, ami részben a tankhajók baleseteiből, főként azonban a tankhajókból és finomítókból kiengedett fáradtolajból származik. Ez az olaj elszennyezi a partokat, és kipusztítja a halakat és vízimadarakat.

A kemény víz lerakódást,

A kemény víz

v ízkóvet hagy

A kalcium- és magnézium.sáíóa/7* gazdag vizet kemény v íznek nevezzük. A kloridok, szulfátok stb. állandó keménységet, a hidrogén-karbonátok változó keménységet okoznak.

A kemény víznek vannak előnyel, például ezek a sók |ót tesznek a fogaknak, általában azonban a kemény víz kellemetlen. Nehezen habzik benne a szappan, mert a benne levő kalciumlonok a szappannal reakci óba lépve oldhatatlan, szilárd csapadékot képeznek.

a után.

A v ízkő eltömíti a' csöv eket, és tönkreteszi az edényeke'

A vízlágyítás

Nátriumionokra cserélődött kalciuminonok

oxidáció: 18;

Ioncserélő A változó keménységű vizet forralással lágyítha" Kemény víz keménység négyféleképpen távolítható el. Az első módszer a La ított deszílllacl0*' aml '9 en sok energiát igényel, drága. A 9 Y második, víz a 'k° ha annyi szappant használunk, amennyi az összes kalcium- és cserélő- magnéziumionnal reakcióba lép, ez azonban szappanpocsé-dótt nát- kolás, ráadásul sok csapadék keletkezik.

Van azonban két megfelelőbb módszer is. Az egyik a nátrium-karbonát (vagy mosószóda) használata, amit a vízben oldunk, így a keménységet okozó ionokból karbonátok keletkeznek: 24 !

Ca (aq)+C03 -(aq) -> CaCO3(sz). A másik módszerrel kicserélhetjük a kellemetlen kalclumlonokat nátriumionokra, amelyek nem képeznek csapadékot. Ezt az ioncserélés módszere. "ézfémek: 58; biológiai öntisztulás: 44; nitrátok: 37; foszfátok: 59; 31 tápláléklánc: 58; sók: 26; Ionok: 12; desztilláció: 50.

Energiaváltozások A munkav égző képességet energiának nev ezzük. A hő, a f ény , az elektromosság és a kémiai energia az energia különböző f ajtái. A legtöbb kémiai reakció energia (általában hőenergia) f elszabadulásáv al v agy elny elésév el jár. Ha egy kémiai reakció hőt termel, exoterm reakciónak, ha pedig hőt v on el a körny ezetétől, endoterm reakciónak nev ezzük.

Exoterm reakciók A légzés", semlegesítés*és számos más f oly amat, mely ek során az atomok és molekulák között kötések létesülnek, az any agok (any agi rendszerek) belső energiája csökken, körny ezetük belső energiája pedig nő: exoterm reakciók. Az égés* Is exoterm f oly amat. Erről a

Borszeszégő

köv etkező kísérlet segítségév el Is meggy őződhetsz. Egy borszeszégőben etil-alkoholt égetünk, és egy háromlábon v izet teszünk f ölé egy hőálló pohárban. Megf igy elhetjük, amint a v íz hőmérséklete emelkedik. Ez az égési reakció során leadott hőnek köszönhető.

Endoterm reakciók A legtöbb oly an f oly amat, ami kémiai kötések f elbomlásáv al jár, hőt v on el a körny ezetből: endoterm reakciók. Ily en a fotoszintézis*vagy az elektrolízis*.

Az endoterm reakciók másik típusa jön létre, amikor ammónium-klorid-kristály okat v ízben oldunk. Ezt mutatja az alábbi kísérlet. . Hőmérő

A meggy újtott etilalkohol

Az energiaváltozás mérése Az energia mértékegy sége a joule.

1000 joule =1 kilojoule Röv idítése: kJ. Fontos lehet, hogy tudjuk, menny i energia szükséges ahhoz, hogy egy adott any ag hőmérsékletét növ eljük. Egy ségny i tömegű any ag hőmérsékletének egy kelv/nnel\ia\ó emeléséhez szükséges energia joulokban kif ejezv e a fajlagos hőkapacitás (régebben: f ajhő). Ez a szám az any agtól f üggően v áltozik. A v íz f ajlagos hőkapacif ása 4,2 J/(g • K). A T= l K = l °C A kiindulási'anyagok*'és a keletkezett termékek* energiav áltozásait mutató graf ikont energia-diagramnak nev ezzük.

A kiinduláslés keletkező any agok energiájában mutatkozó különbséget reakcióhőnek nev ezzük. Mértékegy sége a kilojoule/mol (kJ/mól), a jele

pe di g A// (d elt a H). A z al áb bi p él da a metán gá z kép ződés én ek ene rgi adiagrammját mutatja:

Cnergíadiagram -2 H, L<«^anv Energia-l l v eszteség C

Kiindulási 3gok A / / =- 7 4 , 5 k J / m o l Ha a A// negatív szám, akkor a reakció exoterm.

Keletkező CH. rM anv aa t Idő Minden mólny i mennyiségű metán keletkezésekor 74,5 kJ energia szabadul f öl. r

Növ ekvő T energia

Légzés: 40; semlegesítés: 26; égés: 10; fotoszintézis: 40; elektrolízis: 22; kelvin: 58; kiindulási-anyagok és keletkezett termékek: 16; mól: 28.

A ny íl lef elé mutat

Az energiaváltozás iránya

c + o. A reakció exoterm

Ha egy kémiai reakció az egyik Irányban exoterm, az ellentétes Irányban endoterm a folyamat. Ezt látod az energiadiagramon, ahol Árváltozását a nyíl jelzi. Ha például szénből szén-dioxid lesz (C + 0 2 -» C0 3|, az energiaszint csökken. Az ellentétes Irányú reakció esetében az energiaszint növekszik.

-40ókJ/mol CO,

t Idő A ny íl felfelé mutat A reakció endoterm AW= +406kJ/mol

co; Idő

Az energiaváltozások számítása Egy reakció energiaváltozást kiszámít-

Ha 50 g víznek l K-nel való felmelegíté-

séhez 210 J hőmennyiség kell, akkor 11 hatjuk, ha tudjuk a részt vevő anyagok mennyiségét és a hőmérsékletük növeke- K-nel való felmelegedéshez: 210 x 11 = 2310 J vagy 2,31 kJ. dését vagy csökkenését.

Az energiaváltozás egysége: kJ/mól, A 32. oldalon levő kísérletből kitűnik, hogy 0, l g etil-alkohol elégetése 50 g víz ezért tudnunk kell, hogy 0,1 g etil-alkohol hány mólnak felel meg. Egy mól tömege hőmérsékletét 11 K-nel növeli. 50 g víz felmelegítéséhez szükséges hőmennyiség: 46 g, tehát 0, l g (0, l /46) 0,0022 mólnak felel meg.

Ha 0,0022 mól etil-alkohol 2,31 kJ hőenergiát termel, akkor egy mól a víz menny isége

l x 2,31 kJ 0,0022 joule energiát.

fajlagos hőkapacitás

= 1050kJ/mol

Az aktiválási energia Ahhoz, hogy egy reakci ó létrejöjjön, az Ennek hiányában a folyamat nem indu abban részt vevő molekuláknak ütközniük meg. Égés esetén például egy szikra s kell egymással. Miközben pedig így vagy láng szolgáltatja ezt az energiátj tesznek, elegendő energiával kell A Bunsen-égőt is így gyújtjuk meg. rendelkezniük ahhoz, hogy a folyamat Ha az égés megkezdéséhez nem meginduljon. Azt az energiamennyiséget, lenne szükség aktiválási energiára, a ami egy folyamat megindulásához kiáramló gáz azonnal meggyulladna, | szükséges, aktiv álási energiának amint a gázcsapot kinyitjuk. nevezzük.

Az aktiválási energia diagramja A kiindulási anyagok energiája és a görbe csúcspontja közötti különbség az aktiválási energia.

Energiagát Kiindulási any agok

Idő Kiindulási any agok j

^" " ^ • j |

á

^

Vlfele Keletkezett termékek

A reakciók sebessége A reakciósebesség azt fejezi ki, hogy Időegység alatt és egységnyi térfogatban mekkora anyagmennyiség alakul át. A reakciók sebessége nagyon változó. Vannak kémiai reakciók, mint például a robbanás, amik Igen gyorsan, mások, minta lozsdásodás* nagyon lassan mennek végbe. Egy folyamat sebességét befolyásollak: a hőmérséklet, az anyagok koncentrációja, nyomás, katalizátorok" Jelenléte, a részecskék felületének nagysága és a fény. Vegyük

Számos reakció sebességét ezzel a képlettel számítjuk: átalakult anyagmennyiség ' sebesség : az eltelt idő Az egyes részidőkben mérve az anyagmennyiségeket, sebességgrafikont rajzolhatunk. A görbe a pillanatnyi sebességekből tevődik össze. Az alábbi kísérletben kalcium-karbonát (mész) és sósav lép reakcióba, melynek során kalcium-klorid, víz és szén-dioxid keletkezik.

A tömeg változását és az időt jelöljük a koordinátákon.

Vatta dugó

Sebességi grafikon A kiindulási any agok tömege csökken.

8>

' v i sebességek

•

Mészkődarabkák Elektroniki mérleg

pillana n

A reakció v égén a görbe ellaposodik.

A legmeredekebb a görbe, amikor a reakció a leggy orsabb.

Kezdeti sebesség = amikor a reakció megindul

Sósav Idő

ezeket szemügyrel

A reakció sebessége és a hőmérséklet A reakció sebességét a hőmérséklet is befolyásolja. Ha például a fenti reakciót megismételjük úgy, hogy a kiindulási anyagokat hevítjük, más görbét kapunk, mint az imént. Magasabb hőmérsékleten a legtöbb reakció sebessége is megnő. Minél magasabb a hőmérséklet, annál gyorsabb a részecskék mozgása; gyak

rabban és nagyobb energiával ütköznek. A hatékony ütközések aránya is nagyobb lesz, mivel több részecske rendelkezik a szükséges aktiválási

A keletkező any agok tömege

energiával.

A hev ített anyagok A görbe meredekebb, miv el a sebesség nagy obb.

Ke szecskák egy reakcióban Hev ítéskor A gy orsabban, mozgó

reakciósebessége eredeti

Idő reakciósebesség

részecskék nagy obb energiáv al ütköznek, így a reakció gy orsabban megy v égbe.

A hőmérséklet csökkenésével a reakciók lelassulnak. Ezért tároljuk hűtve az élelmiszereket. A hideg lev egő lassítja az élelmiszereket károsító folyamatokat.

34

* Rozsdásodás: 24; katalizátorok: 35.

A koncentráció és a nyomás Egy oldat koncentrációja azt mondja meg, hogy az oldószerben*milyen mennyiségű oldott részecske található.

Minél nagyobb a koncentráció, annál töményebb az oldat és annál nagyobb a reakció sebessége.

A részecskék ugyanis közelebb vannak egymáshoz, így gyakrabban ütköznek.

A gázok esetében ugyanúgy hat a nyomás a reakció sebességére, mint a koncentráció a folyadékoknál. Nagyobb nyomás esetén a gáz részecskéi közelebb vannak egymáshoz, tehát többször ütköznek. A gázok koncentrációját összenyomással (komprlmá-lással) növelik. Az egyik ilyen módszer a Haber-e/]árás*, amit az ammóniagyártásban alkalmaznak.

Katalizárorok A katalizátorok olyan adalékanyagok, melyek megváltoztatják a reakció sebességét, de ők maguk a reakció végén változatlanul maradnak vissza.

Számos katalizátort használnak az iparban a reakciók sebességének fokozására, hogy a termékek költségét csökkentsék. A kénsavgyártásban például egy vanádiumvegyületet használnak katalizátorként.

Azokat a katalizátorokat, melyek a reakciót lassítják, inhibitoroknak nevezzük. Az élelmiszerek oxidáció/át*például úgynevezett antloxidáns katalizátorokkal lassítják.

A felület nagysága (a darabok mérete) A szilárd anyagok fizikai és kémiai reakciója gyorsabb, ha apróra őrlik őket. Ennek oka az, hogy a reakciók csak a szilárd anyag felületén tudnak lezajlani. Apróra törve az anyag felülete megnő, és így a többi kiindulási anyaggal több ütközés válik lehetővé. A sósav Is gyorsabban reagál a porított mészkővel, mint a zúzalékkal. A kristály- vagy a porcukor is hamarabb oldódik a teában, mint a kockacukor.

Laboratóriumban hidrogén-peroxid bomlásából állítanak elő hidrogént.

Ez a bomlás a mangán(IV|-oxld (Mn02) katalizátor nélkül nagyon lassú lenne.

MnO,

A katalizátor gy orsítja a reakciót.

Az antioxidáns tartósítószerek megakadály ozzál hogy a chips megav asodjon.

A fény Bizonyos reakciók végbemenetelét és sebességét a fény Is befolyásolja. Ezeket fényérzékeny reakcióknak nevezzük. A leggyakoribb ilyen folyamat a növények fotoszintézise", melynek során a széndioxid glukózzá, oxigénné és energiává alakul.

A fényképezés Is fényérzékeny reakciókon alapul. Fény hatására sötétedik az ezüst-bromid, ami a kamerában levő filmet vonja be, így készül a kép negatj

Másodpercen ként több ütközés lesz f orró v ízben.

Oldószer: 50; Haber eljárás: 36; oxidáció: 18; fotoszintézis: 40; bomlás: 17.

10 g kristálycukornak nagy obb a f elülete, mintegy 10 g-os kockacukornak.

A nitrogén színtelen, szagtalan gáz, a levegő 78%-át alkotja. A levegő többi összetevőjétől frakdonált deszt/lláclóva/* választható el. A nitrogént mint közömbös közeget csomagolt élelmiszerek tartósítására Is alkalmazzák. A levegőn az élelmiszerek oxidálódnak, és hamar

megromlanak. A nitrogén általában nem ég, ezért olajtárolók és csövek kiürítésére Is nitrogént használnak.

A folyékony nitrogén forráspontja igen alacsony; -196 °C, ebben tárolják az átültetésre váró emberi szerveket Is. Élelmiszerek fagyasztására Is alkalmazzák.

A nitrogén körforgása fehér/éknek* Is. A nitrogén állandó körforgása a természetben:

A nitrogén a természetben igen sok vegyületben fordul elő. Alapeleme a növekedéshez nélkülözhetetlen

Ammónia és v egy ületei

Ipari eljárások (Ostwald)

A baktériumok a nitrogént a növ ény ek által f elhasználhatóvá teszik.

A széklet és a vizelet is tártai máz nitrogént

Baktériumok elbontják

baktériuma elbontják

Elhalt növ ények állatok

A gy ökerek f elszívják

A baktériumok lebontják és v isszajuttatják a nitrátokat a légkörbe.

Nitrogén a légkörben

Az ammónia Nitrogénből és hidrogénből ammóniát (NH3), egy mérgező, színtelen, szúrás szagú gázt lehet előállítani. Az ammóniagyártás Ipari módszere a Haber-eljárás, amelyet Friti Haber német vegyész 1909-ben dolgozott ki. A folyamat magas hőmérsékleten (kb. 450 °C) és nagy nyomáson (kb. 300-400 bar) vaskatallzátor-ral megy végbe.

N2(g) + 3H2(g) ±=; 2 NH3(g) nitrogén hidrogén ammónia A Haber-eljárás megfordítható reakció*. A gázok lehűlnek, az ammónia elkülönül.

36 !8.

* Frakciónál! desztíllácló: 41; oxidáció:

A keveréknek csupán 15%-ából lesz ammónia, a maradék anyagok újra felhasználhatók.

Az ammónia vizes oldata az ammó-nlum-hidroxld vagy szalmiákszesz.

A szalmiákszesz zsíroldó szer.

Háztartási tisztítószerként is használják.

A salétromsav A salétromsavat (HN0 3) az Ostw ald-eljárással, háromlépcsős folyamat során állítják elő. Az ammóniát először nitrogén -monoxlddá oxidállak nagy hőmérsékleten (900 °C), fémkatalizátorok jelenlétében: 4NH3(g) + 50 2(g) -* 4 N0(g) + 6 H?0(l) A nitrogén-monoxid lehűl, és reakcióba lép az oxigénnel, így nitrogén-dioxid keletkezik:

A salétromsavat műtrágya (például ammónlum-nitrát) előállítására, műanyagok és festékek gyártásában használják. Igen hatékony oxldálószer. A salétromsavnak azokat a sóit, melyek N0 3~-iont tartalmaznak, nitrátoknak nevezzük. A nitrátokat főként a műtrágyagyártásban használják.

2NO5(g) 2NO(g) + 02(

Végül a nitrogén-dioxid reakcióba lép a vízzel és az oxigénnel, és salétromsav keletkezik:

2H0f) -> 4HNO(I]

Műtrágyák Századunkban a népesség állandó növekedése szükségessé tette a fokozott élelmiszertermelést, hogy az emberek A told népessége 1992 5,5 billió 1950 2,5 billió

A műtrágyák túlzott h Káros hatás

A tömény salétromsav mély sárgára színezi a bőrt.

életben maradhassanak. Ez felborította a talajban a nitrogén és más elemek egyensúlyát, ami pedig évezredekig fennállt.

A talaj kimerül, a hiányzó nitrogén nem tud pótlódni, ezért a gazdák nitrogéntartalmú műtrágyával teszik termékenyebbé a földeket. Más elemeket Is lehet mesterségesen pótolni, de a túlzott műtrágyázásnak káros hatása Is lehet.

isználatának kártételei Kő vetkfzményok

Megv áltozik a talaj pH-értéke A talajban káros elemek gy űlnek f el Műtrágy av együletek mosódnak a folyókba Károsodik a talaj élőv ilága

NPK-értékek A legtöbb műtrágya nitrogén-, foszfor- és káliumvegyületeket tartalmaz (ezt a hármat kell leginkább pótolni), s hogy az egyes elemek vegyületeit milyen arányban, azt az NPK-érték mutatja.

Ebben a zsákban nitrogén, foszfor(V)-oxid és kálium-oxid van. Az arányszám az NPK-értéket jelzi.

* Tápláléklánc: 59; eutroflzácló: 31,

A növ ény zet pusztul, a tápláléklánc* sérül A talaj mérgeződik, a növ ények kipuszulnak A v íz eutrofízálódík* Megszakad a tápláléklánc

NPK-műtrágya 18% N

A kén és a klór A kén vulkanikus réglók föld alatti rétegeiben, úgynevezett kénágyakban fordul elő. Megtalálható a fosszilis energiahordozókPan és ércekben Is a vegyület részeként, például mint réz-szulfid (CuS). A kén nemfém, törékeny szilárd elem, porítható. Az elektromosságot nem vezeti, vízben nem oldódik.

Színe vllágossárga.

LegfontosaPb felhasználási területe a kénsavgyártás (I. alább). Használják a v ulkanizálás nevű eljárásban is, ami a /

gumit keményePPé és tartósabPó teszi, például öntözőcsövek vagy gumlabron-csok gyártásakor.

A kén kék lánggal ég, és kén-dioxiddá (SO2), mérgező gázzá alakul át. Ez Igen gyakori légszennyező, hiszen a tisztátalan üzemanyag is tartalmaz ként. A kéndioxidnak Is van azonban fontos felhasználási területe. Reduka lőszerként* mint fehérítőt", valamint gyümölcsök jó tartósítószeretént használják.

Kénkristály A kén-dioxidot rov arok, pl. svábbogarak irtására is használjuk. Ez a füstölés.

A kénsav A kénsav (H2SOt) gyártásának folyamata a kontakt eljárás. A ként először kén-dioxiddá oxidállak*.

Ezután a kontakt kemecéPen továPP-oxidálják kén-trloxiddá. Hő (450 °C) és vanádlum-oxid-(V,0 5| katalizátor* hatására a folyamat felgyorsul:

Végül a kén-trloxld koncentrált kénsawal füstölgő kénsavat vagy óleumot képe;

so.,(g) A füstölgő kénsavat koncentrált kénsawal hígítják.

A kén sav vízelvonó hatása A tömény kénsav kiváló vízelvonó, vagyis számos anyagból elvonja a nedvességet.

Ha nyitott edényben tartjuk, a tömege

A kénsav kétértékű sav, mivel vizes oldatban kéthldrogénlont küld oldatba.

A kénsav nagyon reakci óképes anyag, erős korrodáló hatása Is van. Nagyon óvatosan kell kezelni, szállítani és raktározni.

A kénsav vízzel hígítva sok hőt termel.

Mindig a kénsavat adjuk a vízhez, sohasem fordítván így a kénsav kevergetés közben gyorsan oldódik, és a fejlődő hőt a víz elnyeli.

A kénsav at különleg tartály okban tárolják.

Figy elmezVészé-tető jelek ly es Korróziót okoz

megnő, mert a levegőPőI is megköti a vizet. A cukrot a kénsav elszenesíti, forró fekete halom marad csak bel őle,

l CuH220„(sz|

cukor ^

38

.

^ ^ '

a kénsav mint katalizátor katc

Fosszilis energiahordozók: 40; redukáloszerek: 18; fehérítő: 58; oxidáció: 18.

A kénsav felhasználása

Akkumulátor

A kénsav az ipar Igen fontos nyersanyaga. Számos termék készül belőle, néhányat Itt láthatsz.

Mosószer /

A klór A klór a periódusos rendszer VII. csoportjához, a halogének* közé tartozik.

Szobahőmérsékleten Igen mérgező szürkéssárga gáz. A klórt a vízműveknél a ivóvízbe keverik, mert elpusztítja a baktériumokat. A festékipar használja, de aeroszolos hajtóanyag, fehérítő, fertőtlenítő, rovarölő és műanyagok alapanyaga Is.

A sósav A sósavat az iparban fémek tisztítására, lemaratására, az elektronlkában nyomtatott áramkörök készítésére használják. A laboratóriumokban sósawal és bárium-kloriddal mutatják ki a szulfátionok Jelenlétét.

Szulfátionok kimutatása sósavval Adj hozzá hígított sósavat,

A klór elpusztítja az uszoda v izében a baktériumokat és ombákat.

A legtöbb vegyületet, ami klórt Is tartalmaz, kloridnak nevezzük. A nemfémek kloridjai, mint például a hidrogén-klorid, általában kovalens kötésű' vegyületek. A fémek kloridjai, mint például a magnézium-klorid, általában vízben oldható lonkötésű* vegyületek.

A hidrogén-klorid színtelen gáz, ami hidrogén és klór égésekor keletkezik.

Reakcióba lép az ammóniával Is. Vízben oldódva sósavat (HCI) alkot.

A nátrium-klorid A nátrium-klorid (NaCI) vagy konyhasó vízben könnyen oldódó lonvegyület.

Kivonható a tengervízből, szilárd alakban sólelőhelyeken bányásszák. Élelmiszerek ízesítésére és tartósítására használják. A szarvasmarha Is nagyon kedveli. A túl sós étrend káros lehet. Télen sóval hintjük föl

Ismeretlen oldat

hoa

V

savas

Lakmuszpapír \ legy en!, Adj hozzá bárium-klorid oldatot!

Fehér csapa-dáir'IBa SOJ jelzi, hogy az any ag oldható szulf átionokat tartalmaz.

az utcát, hogy a víz fagyáspont/át* csökkentsük és gátoljuk a jegesedést.

Más fontos anyagok Is készülnek nátrium-kloridból. Telített sóoldat elektrolízisével* klór, hidrogén és nátriumhidroxid (a szappanok, tisztító- és fehérítőszerek alapanyaga) állítható elő.

Halogének: 9; kovalens kötés: 13; lonkötes: 12; csapadék: 58, fagyáspont: 5; 3 9 elektrolízis: 22.

Szerves kémia A szerv es kémia a szenet tartalmazó vegyületekkel foglalkozik. Azért nevezik szervesnek, mert a vegyészek úgy vélték, ezek a vegyületek csak élő szervezetekben fordulnak elő. Ma már tudjuk, hogy ezek ember készítette műanyagokban *\$ jelen lehetnek. Szerves molekulák találhatók gyógyszerekben, az üzemanyagokban és az élelmiszerekben Is. A növényi és

állati szerves anyagok (biomassza) kiaknázását segítő biotechnológia Is számos új, hasznos anyagot állít elő. A szerves anyagok egymással kovalens kötésben* levő szénatomot tartalmaznak.

A legegyszerűbb szerves molekulákban csak hidrogén- és szénatomok vannak, ezeket szénhidrogéneknek (HC) nevezzük.

A szén körforgása Fotoszintézis Szén a korhadó maradv ány okban

Széna növ ény ekben

Égés, rothadás

A szén körforgást végez az állatokon, a növényeken, a talajon és a levegőn át.

Az állatok oxigént lélegeznek be, és szén-dioxidot lélegeznek ki; a növények szén-dioxidot építenek be, és oxigént termelnek.

Az élő szervezetek táplálékukból nyernek energiát a lassú égés'egy formája, a légzés révén. A légzés során

oxigént használunk a táplálék (például cukrok) lebontására, hogy energiát nyerjünk. Például: C6H)2O6 +60, -> 6CO, + 6H,0 glukóz oxigén szén-dioxid víz A növények szén-dioxidot vesznek föl, és alakítják cukorrá a napfény energiájával. Ez a légzés fordítottja, a fotoszintézis. 6C0 2 +6H20 -* C6H,20 6 + 60 2

Fosszilis energiahordozók A gázt, a szenet és az olajat fosszilis energiahordozóknak nevezzük. Évmilliók során keletkeztek az elpusztult növényi és állati maradványokból a föld nyomása alatt, ugyanúgy, mint a fosszíliák. Ha ezeket az energiahordozókat elégetjük, Járműveket hajthatunk, elektromosságot fejleszthetünk vagy fűlhetünk a felszabaduló hőenergiával. Égéstermékeik emellett a környezetet szennyezik (I. 10-11. old.).

Ezek a fűtőanyagok a világ energiaigényének nagy részét fedezik, azonban ezek a készletek egyszer kimerülnek (meg nem újuló erőforrások)*. Becslések szerint a szénkészlet még 200-300 évre, az olaj és a gáz azonban már csupán 50-60

évre elegendő. Ennek megelőzése érdekében úgynevezett alternatív energiaforrásokat próbálnak kihasználni.

Ilyen a víz-, a szél- és napenergia.

A szélmalmok a szél erejét aknázzák ki.

A napelemek a nap hőenergiáját alakítják elektromossággá.

A tengeri gátak a hullámok és az árapály által gerjeszteti energiát hasznosítják.

* Műanyagok: 44; kovalens kötés: 13; égés: 10; meg nem újuló erőforrások: 19.

Az olaj A nyersolaj különböző szerves vegyületek, többnyire szénhidrogének keveréke. A szénhidrogén-molekulák mérete különböző. A kisebbek könnyebbek, és alacsonyabb a forráspontjuk, mint a nagyobb molekulájúaké, Ennek az az oka, hogy a kicsik (a kis szénatomszámúak) közötti kötőerők gyengébbek, mint a nagyobbak között.

A szénhidrogéneket lepárlással választják el egymástól, éspedig forráspontjuk szerint úgynevezett frakciókba

gyűjtve. A növekvő forrásponthatárok közé eső szénhidrogének a szakaszos vagy (rakcionált lepárlás (desztilláció) folyamán válnak el egymástól.

A nyersolajat 350 °C feletti hőmérsékletre hevítik, a képződő gőzöket pedig a lepárlótoronyba vezetik, ahol felfelé haladva fokozatosan vesztenek hőjükből.

A különböző frakciók forráspontjuk szerint a torony különböző helyein csapódnak le.

Minden frakciót elkülönítenek, majd újabb lepárlással tovább finomítanak.

Oldott gázok Minden molekulában 1-4 szénatom v an.

Főként metánból áll. Üzemany agokhoz és oldószerekhez használják.

Nyersbenzin Minden molekulában 5-10 szénatom v an.

Ebből a f rakcióból a legnagy obb a kereslet. A v egyiparban, zsíróidéként és a járműv ek üzemany agául használják.

Kerozin (petróleum) Minden molekulában 11-14 szénatom v an.

Háztartásokban világításra használják, s ez a repülőgépek üzemany aga is.

Dízel- vagy gázolaj Minden molekulában 15-19 szénatom v an.

Dízelmotorok, teherautók üzemany aga, háztartási f űtőolaj.

Pakura Minden molekulában 20-40 szénatom v an.

Ez a szakaszos lepárlás maradéka. További f eldolgozás után fűtésre, viasz (paraffin) készítésére, kenőolajok és bitumen (ebből útburkoló aszf alt) előállítására hasznosítható.

Szakaszos lepárlótorony A buborék-sapkák v agy gőzkú pok terelik a f elszálló olajgőzt az elv ezetőcsö-vek f elé.

X" A buboréksapkák f okozzák a deszlillá-ció hatékony ságát.

Fűtő- és nyersanyagok Az olaj égése exoterm* reakció, hőenergia termelődik. A nyersolaj A hev ített ny ersolaj gőz alakjában érkezik a torony ba.

mintegy 90%-át fűtőolajként, Illetve üzemanyagként használják föl. A maradék 10%-ot, főként az oldott gázokat és a könnyűbenzlnt, ami a nyersbenzinfrakció része, a vegyiparban mint nyersanyagot dolgozzák föl. * Exoterm: 32; katalizátorok: 35.

Krak kói ás vagy flotton f ás Az olaj könnyebb frakciói Iránt jóval nagyobb a kereslet, mint a nehezebbek Iránt. Hogy a nagyobb molekul ájú olajok se menjenek kárba, nagyon magas hőmérsékleten, katalizátorok' jelenlétében, egy krakkolás (hőbontás) nevű eljárással kisebb molekulájú szénhidrogéneket állítanak elő belőlük.

A szerves molekuláknak négy kovalens kötés? tartalmazó szénatomjuk van. Ezek teszik lehetővé, hogy a molekulák további szénatomokkal hosszú láncokat képezzenek.

Azok a szerves molekulák, amelyek azonos típusúak és egymástól csak egy-CH3- csoporttal különböznek, homológ sort alkotnak. Az alkánok, az alkének és az alkoholok Is homológ sorba rendezhetők.

A sorozatokon belül egyetlen különbség van a molekulák szerkezete között: a szénatomok száma. A homológ sorozat tagjainak kémiai tulajdonságai azonosak, fizikai

tulajdonságaik azonban fokozatosan, a növekvő szénatomszámmal változnak. A szerves molekulákat aszerint nevezték el, hogy melyik homológ sorba tartoznak és hány szénatomjuk van.

A szénatomok

Homológ s alkén örök alkoh ol •án •öl

alkán

száma

•an

1

CH 4

CH,OH

metán

metanol C

2

CA otán

A elán

CH3CH2 OH •t a n o l

3

C3H8

C

CH3CH2C H; OH

propá n

propá n

A

propanol

Az alkánok

Az etánmolekula

Az alkánok a legegyszerűbb szénhidrogének. Mindegyik szénatom másik négy atomhoz kötődik. A metán szénatomja például négy hidrogénatomhoz. A sorozat tagjai eggyel több szén- és kettővel több hidrogénatomot tartalmaznak, mint az előző alkán. Az alkánok általános képiele* tehát: CnH,nt2.

Kémiai képlete: n = 2. tehát 2/1 + 2

Az első három alkánmolekula

Név

metán

etán

Szerkezeti képlet* H H-C- H H H H H -C -C -H 1

H H

propán

1

H H

Összeg- A* képlet

Forrás- Sgéshő, pont, °C kJ/mól

CH,

16

1

-161

-890

CA

30

2

-89

-1560

C3H8

44

3

-42

-2220

H

H -C -C -C - H H H H

Az alkánokat telített molekuláknak nevezzük, mert nem lehet több atomot kötni hozzájuk, ezért a reakcióképességük Is kicsi. Vízben nem oldódnak, csak szerves oldószerekben", például benzolban.

Fontos energiahordozók, tisztán, nagy hőleadással égnek. Az alkánok úgy lépÍ3n metán

A szénatomok száma

A .s M niuroy tínuiuni hidrogénat f* klóratomra om cserélődik

nek reakcióba, hogy egy hidrogénatomjuk más atomra vagy atomcsoportra cserélődik. Ezt helyettesítő vagy szubsztiúciós reakciónak nevezzük.

Például a metán reakciója klórgázzal: hidrogénklorid

H

©

klór-metán /di

ír

Az alkének

ha etll-alkohol-gőzt \iete\unk át egy Az alkének az alkánokhoz hasonlóan dehldratáló* anyagon, például szén- és hidrogénatomokból állnak. alumínium-oxidon (AI 203).

Szerkezetük abban különbözik az alkáno-kétól, hogy két szénatomjuk között f f én laboratóriumi előállítása kettős kötés'van, s ez lehetővé teszi, hogy más atomokkal reakcióba lépjenek.

Ezért az alkéneket telítetlen Etanollal étén molekuláknak nevezzük. Alkének is használhatók enerhlahor-dozókként, oxigén jelenlétében kormozó, sárga lánggal égnek.

Egy fontos álként, az etént (etilént) ktakkolással* állítják elő nagy mennyiségben a nyersolaj nehezebb frakci óiból.

Etént laboratóriumban is előállíthatunk, l

; Az alkének reakciói

alumínium-

\ Alkének reakciója esetén a két szén-! atom közötti kettős kötés felbomlik. A másik anyag atomjai egyesülnek az alkénnel. Ezt nevezzük addíciós i reakciónak. A jobb oldali példában \ a brómmolekula kötődik az eténnel, s j egy igen fontos benzin-adalékanyag i (1,2-dibróm-etán) képződik. A reakció során a bróm elveszíti barna színét.

í Hidrálás és hidratálás

átitatott kőzetgy apot

Minden alkén elszínteleníti a brómot is, és a kálium-permanganát-oldatot Is (ami vízben oldva mélybíbor színű). Ez a szín-telenítőhatás felhasználható az alkánok és alkének megkülönböztetésére. .H H H + Br,

H étén

\ Ha nlkkelto/a/í-áto/* jelenlétében egy s álként hidrogénnel hevítünk, a hidro-| génmolekulában levő atomok az alkénmolekulával alkánt képeznek. l Ez a folyamat a hidrálás vagy ; hidrogénnel

>H

^H - C - C - H Br Br 1,2-dibróm-etán bróm

Kettős kötés nikkel ,H H

H CZ>H-C-C-H

\H

H

H

étén hidrogén etá n

való telítés.

H

H

A víz kénsav-katalizátor jelenlétében az alkénekkel alkoholokat alkot. A vízfelvételt hidratálásnak nevezzük.

Izomer vegyületek Mind az alkánok, mind az alkének képezhetnek izomer vegyületeket, melyeknek ugyanaz az atomkészletük, de más-más módon kötődnek egymáshoz.

Kémiai képletük azonos, szerkezeti képletük azonban különböző. A butánnak (C H ) például két Izomerje van:

H

H

H

H

H-C-C-C-C-H metil^H H H H H H" H ^H bután

H H H H- C - C- C - H H^, C propán

Mindkét izomer négy szén- és tíz hidrogénatomot tartalmaz, csak más elrendezésben.

Kovalens kötés: 13; általános képlet: 58; oldószer: 50; A: 7; szerkezel! képlet: 3.

43

H

}

olimer vegyülete,

A polimerek szerves vegyületek, melyek roppant hosszú atomlánookat tartalmaznak. Ezek a láncok kisebb, ismétlődő molekulaegységekből, monomerekből tevődnek össze. Egyes polimerek, mint például a keményítő, a természetben Is

előfordulnak. Másokat, mint a nejlont, emberek állítják elő, ezeket szintetikus polimereknek nevezzük. A vegyipar a legkülönfé-lébb célokra szintetikus polimerek sokaságát fejlesztette ki.

Polímtrízáció

Műanyagok

Nagy

A műanyagok a szintetikus polimerek nagy csoportját képezik, melynek óriási szerep jut mindennapi életünkben.

Minden műanyagnak számos közös hasznos tulajdonsága van. Erősek, könnyűekés rugalmasak, könnyen színezhetek és alakíthatók, jó hőszigetelők és nem rozsdásodnak.

Számos fontos műanyag alapanyaga az étén. Megfelelő feltételek mellett az eténmolekulák kettős kötéseik révén egyesülnek, és így alkotnak egymással polietilént. Ezt a folyamatot nevezzük polimerizációnak.

ny omás A polietiléntárgy al könny űek, kemények, rugalmasak és olv adékonyak.

Hőre lágyuló és hőálló műanyagok Azokat a műanyagokat, melyek hő hatására meglágyulnak és elfolyósod-nak anélkül, hogy szerkezetük megváltozna, hőre lágyuló műanyagoknak nevezzük.

Ezek rugalmasak, újra önt-hetők és felhasználhatók, de nem túl tartósak.

Ilyen a PVC, a nejlon és a pollsztlrol vagy a plexi Is. Azok a műanyagok ellenben, S4

műanyagok hátrányai

A szemérben lev ő l S műany ag robbanás- *u v eszélyes metángázjj termelhet.

Az esőv íz átszivárog a szeméten, és mérgező iszapot képez.

melyeket csak egyszer lehet hővel felolvasztani és formába önteni, hőálló műanyagok. Molekuláik rendkívül mereven rögzülnek a helyükön, ettől kemények és hőállóak. A bakelit volt az első Ilyen műanyag, s ezt még ma Is használjuk elektromos szigetelésekhez.

Több háztartási eszköz anyaga is hőálló műanyag: melamln.

A legtöbb műanyag alapanyagát a nyersolajból nyerik. Ezeket nagyon nehéz újra feldolgozni, hasznosítani. A legtöbb műanyag füstje mérgező, tehát elégetni sem tanácsos. Természetes, biológiai úton ezek az anyagok nem semmlsíthetők meg. Az Ilyen hulladékokat hatalmas tárolókba, mélyen a föld alá, úgynevezett hulladéktemetőkbe ássák el. Amellett, hogy ezek nagyon sok földet vonnak ki a művelésből, számos más hátrányuk Is van.

A mérgező Iszap átszüremlik a talajvízbe, és elszennyezi az ivóvízkészleteket.

alkoholol Az alkoholok homológ sort' alkotnak. A sor első négy tagja: Név Metanol (v . metil-alko hol) Etanol (etilalkohol) 1-propanol

2-propanol

Képlet

Szerkezeti képlet*

H H-C-OH H H H C3H5OH H-C-C- O H H H H H H C 3H ;OH H- C- C- C- H H H OH H H H C 3H,OH H- C- C- C- H H OH H CH3OH

Az etil-alkohol Az alkoholok Igen fontos szerves vegyületek. Az alkánoktól* és az alkénektől* eltérően nem csupán szenes hidrogénatomokból állnak. A legfontosabb alkohol az etil-alkohol. Átlátszó, édeskés Illatú, vízben oldódó, könnyen párolgó folyadék.

Az Iparban számos anyag, például zsírok, festékek és illatanyagok oldószereként* használják. Tiszta, kék lánggal ég, nagy az égéshőié", s nem ad le szennyező anyagokat, mint a kén vagy a nitrogén-oxidok. Egyes országokban olykor már ma is energiahordozóként használják, s meglehet, hogy a Jövő útja Is ez lesz.

Az 1-propanolés a 2-propanol Izomerek*

Az alkoholos erjedés Egy Idő múlva az erjedés folyamán létA szeszes italok etil-alkoholt tartalmazrejött etil-alkohol elpusztítja az élesztőt. nak. Ez kis mennyiségben élvezeti szer, A fennmaradó keverékből frakclonált mértéktelen fogyasztása azonban desztllláclóval*nyernek tiszta alkoholt. komoly károsodást okoz. (A metil-alkohol mérgező. | Laboratóriumi erjesztés Etil-alkoholt állíthatunk elő, ha cukor- Dugó , hoz élesztőt adunk. A folyamat neve: 4^^M és etil-alkohol alkoholos erj edés vagy fermentálás. Üveg keletkezik. Évezredek óta így készítik a bort és a sört.

Az alábbi egyenletben glukózt használunk cukorként az erjesztéshez: Üv egcső' Pohár élesztő---------------- szénglukóz ------------------------- ^ e t i l -a lkoh ol diox id

Az élesztőben levő anyagokat enzimeknek nevezzük. Ezek katalizátorként* vesmek részt a folyamatban, i melyben a cukor alkoholl á bomlik le.

A f ermentációs keverék: élesztő, cukor és v íz (ideális hőmérséklet: 37°C).

Nem szabad oxigént engedni az erjesztőedénybe, mert az az etil-alkoholt ecetsawá (CH3COOH) oxidálhatja. Az ecet az ecetsav híg oldata,

'

Az etil-alkohol gyártása Az alkohol zömét nem erjesztéssel, hanem gyárilag állítják elő, étén és vízgőz

addídós reakciójával*. Ezt mutatja az alábbi egyenlet: etil-alkohol

Gőz Homológ sor: 42; szerkezeti képlet: 3; Izomerek: 43; alkanok: 42; alkenek: 43.

vegyipar árnyoldalai A vegyipar a megsokszorozott élelmiszertermeléstől a betegségeket legyőző gyógyszerekig számtalan hasznos újdonságot hozott életünkbe. A vegyi üzemek emberek tízezreinek adnak munkát. Az előnyök mellett akadnak

A vegyi üzemek telepítése Hogy hová lehet vegyi üzemet telepíteni, azt a környezetvédelmi szempontokon kívül is sokféle tényező szabja meg. Ezeket két csoportra oszthatjuk: technikai-pénzügyi, és társadalmiökológiai megfontolásokra.

Az előbbiekért az a szervezet felelős, amely az üzemet telepíti és fenntartja.

Figyelembe kell vennie, hogy van-e elegendő hely a területen, milyen a nyersanyagigény, lesz-e munkaerő, szállítási lehetőség stb. Mindennek megfelelő áron kell rendelkezésre állnia, hogy az üzem nyereséges legyen.

A társadalmi és környezetvédelmi szempontok érvényesítése a helyi hatóságok és közösségek feladata. A gyári hulladék, a füst, a vízszennyeződés, a zaj, valamint a termelt anyagok

azonban gondok is. A probl émák zöme a környezetszennyezéssel függ össze.

Erről már volt szó a (levegőszennyezésről a 10-11., a vízszennyezésről a 30-31., a hulladéktemetőkről pedig a 44. oldalon). veszélyessége egyfelől olyan tényező lehet, ami nagyon megterheli a helyi társadalmat, másfelől az üzem esetleg előnyökkel jár, mivel pénzt, munkaalkalmat hoz a térségnek.

Az alábbi példában mindezeket a szempontokat figyelembe vették.

Az üzemet zajv édelmi okból i településtől több kilométerre, építették f el.

A széles'wniton nagy obb menny iségű timf öldet olcsón szállíthatnak.

Az üzem

A savas eső Ha kéntartalmú energiahordozókat égetnek, kén-dioxid képződik. A levegő általában kevéssé reakcióképes nitrogénje nagy hőmérsékleten (például az autó motorjában) nitrogén-oxiddá ég el. A kén-dioxid és a nitrogén-oxidok mérgező savas gázok, melyek mellkasi és tüdőpanaszokat okozhatnak. Esővízzel reakcióba lépve kén- és nitrogéntartalmú savakat képeznek: ez a sav as eső.

nagy re irkoátotT Az energiát a közeli v ízi erőmű —— szolgáltatja.

A savas eső tönkreteszi a fémtárgyakat, az épületek kőrészelt, felszabadít továbbá egyes fémionokat*, melyek addig biztonságosan „rejtőztek" a talaj részecskéiben, de ez után megváltoztatják a folyóvizek és tavak pH-érfékét*. Ettől viszont a vizek élővilága pusztul.

Az esők savasodását csökkenthetjük, ha kén- és nitrogénmentes energia-hordozókat használunk és tökéletesítjük a motorok égését. * Ionok: 12; pH-érfék: 25.

Táv oli v idékek gyárai f üstölnek.

A gy ökerek mérgező sava kát szívnak föl.

Az ózonlyuk A Nap ártalmas ultraibolya sugarai bőrrákot okozhatnak. Ettől a sugárzástól a légkör ózonrétege óvja a Földet. A sprayk vlvőgázal, a halogénezett (klór- és fluortartalmú) szénhidrogének amiket a hűtőgépgyártásban és a műanyagiparban Is használnak, megtámadják és károsítják ezt a réteget. A veszély megelőzésére nemzetközi akció indult.

Teljes ózontérkép Az Antarktisz f ölött ózonhiány vari Ezt 1985-ben. f edezték f el.

A bíbor a legkisebb ózonmenny iséget mutatja.

Az üvegházhatás A szén-dioxid visszatartja a Nap melegét, így nagy szerepe van a Föld felmelegedésében.

Ezt nevezik üv egházhatásnak. A szén körforgása*évmilliókon át egyensúlyban tartotta azokat a folyamatokat, amelyek a l égkör széndioxid-tartalmát meghatározzák.

A szén-dioxid visszatartja a Nap hőjét, melegítv e t.

Az emberiség a robbanómotorok üzemanyagának égetésével felborította ezt az egyensúlyt, a járművek túl sok szén-dioxidot bocsátanak a légkörbe. A trópusi esőerdők nagy részét kivágták, így a növényzet Is kevesebb széndioxidot vesz fel a fotoszintézis* során, így több szén-dioxid kerül, és marad Is a levegőben.

Ennek hatására több hő esik a széndioxid .fogságába", és a Föld felszínének átlaghőmérséklete fokozatosan emelkedik. Meglehet, hogy más gázok, például a metán és az ózont károsító halogénezett szénhidrogének (mint a freon) is úgy viselkednek, mint a szén-dioxid. A kutatók véleménye a felmelegedés mértékéről nem egységes, de abban egyetértenek, hogy komoly klímaváltozás következhet be.

Vegyszerek otthon és a laboratóriumban Egyes háztartási vegyi anyagokat a kisgyerekektől elzárva kell tartani. A laboratóriumokban használt anyagok sokféleképpen lehetnek veszélyesek. Lehetnek például radioaktívak*, belégzéskor károsak, roncsolhatják a bőrt vagy a munkafelületeket. A gondos kezel éshez mindig mérea fUSAI

veszélyes

tudnod kell, hogy milyen kockázattal jár egy anyag felhasz-nálása. A veszélyt jelző szimbólumok (lásd alább) erről adnak információt. Címkék formájában az üvegeken, tartályokon, vagy a veszélyes anyagot tároló helyiség ajtaján találod ezeket. éghető

oxidáló

robbanó

\ Szén körforgása, fotoszintézis: 40; radioaktív: 48.

Az atomenergia és a radioaktivitás Egy kémiai reakcióban csupán a külső hé) elektronjainak száma változik. Egy nukleáris reakció esetén magában az atommagban lesz változás. Egyes atommagok nem eléggé stabilak, ezeknél hasadás következhet be. Ilyenkor hullámokat és részecskéket bocsátanak ki, ezt

sugárzásnak, a folyamatot pedig radioaktív bomlásnak nevezzük.

A radioaktív sugárzás három fajtája: atfa-részecskék (héliummagok), öéfcf-tésiocskék (elektronsugarak) és gamma-sugarak (nagyenergiájú hullámok"). Aszerint osztályozzuk őket, hogy milyen messzire jutnak el.

óé/a-részecskéket éhány miliméteres 'lomlemez elny eli

Az a//tHészecskéket egy iQpírlap is elnyeli, v

gammaugarakat

\

,ak néhány

-3 cm v astag lomlemez y eli el.

entiméternyit tesznek! meg a lev egőben. léhány méternyi lev egőben.

utat

tesznek

meg

a

A kutatók mérik azt a sebességet, A 14-es szénizotópfelezési ideje például 5500 év, míg a 221 -és rádium felezési amivel a radioaktív bomlás végbemegy (bomlási sebesség). A Ideje mindössze 30 másodperc. Minél felezési idő az az Idő, ami alatt a radioaktív hosszabb a felezési idő, annál lassabb anyag (radioaktív izotóp) fele elbomlik. Ez a lebomlás üteme, és annál stabilabb a radioizotóp. a szám anyagonként változik.

A radioaktivitás haszna és árnyoldalai A rák gyógyításában is használnak radioaktív izotópokat. Egyes Izotópokat, mint a 60-as kobaltot a fémek repedéseinek kimutatására, és a papír vagy a műanyag vastagságának mérésére használják.

A 14-es szénizotóp minden élő szervezetben megtalálható. Lebomlása akkor kezdődik, amikor az élőlény neghal. Minthogy a 14-es szénizotóp 'élezési Ideje ismert, egy lelet kora A régészek radiokarbon kormeghatáizással állapítják meg a leletek korát.

Az atomenergia Az atomenergia olcsó elektromosságot termel anélkül, hogy a környezetet az elégetett üzemanyagokhoz hasonl óan szennyezné. Vannak azonban komoly hátrányai. Az atomerőművek meghibásodása (mint az 1986-os csernobili katasztrófa) több száz emberéletet követelhet.

Sokan félnek egy atomerőmű robbaná-

48

Hullámok. 58.

meghatározható abból, hogy mennyi ] 4-es szénizotóp maradt benne. Az eljárás neve: radiokarbon kormeghatározás.

Amilyen hasznos lehet a radioaktivitás, olyan veszélyes és végzetes a nagy dózisú sugárzás. Megtámadja és elroncsolja az élő

A sugárveszély jelzése Ez a speciális „jelv ény " méri, hogy a személy t menny i sugárzás érte.

szöveteket, elégeti a bőrt, betej ségeket, meddőséget és rákot ol< Azoknak az embereknek, akik radl anyagokkal dolgoznak, számos bl2 sági előírást kell betartaniuk. sának lehetőségétől, ami szörnyű pusztulással járna. A kiégett fűtőelemek és a nukleáris hulladék biztonságos elhelyezése is nagy gond. Vannak hulladékok, melyek évszázadokig is radioaktívak maradnak, ezért ezeket hatalmas konténerekben helyezik el, amiket elhagyott bányák mélyére vagy a tengerfenékre eresztenek le.

Fém Kálium

Reakciója levegővel könnyen ég

Nátrium

Reak c i ój a vízz el

hideg víz igen heves H,-fejlódés heves H,-fejlődés lassú Hj-fejlödés nem lép reakci óba

Kalcium Magnézium Alumínium

gőz

Reakciója hígított savakkal

igen heves igen heves H,-fejlődés H,-fejlődés heves H,-fejlődés erős H:-fejlödés lassú H ,• fejlődés

A lém-oxidok* reakciói hi drogénn el

szénnel

nem lép reakci óba

nem lép reakcióba

heves H.-fejlődés erős H,-fejlődé' s normál H2-fejl ődés'

hevítve oxidot képez

Réz Higany Ezüst Arany

nem lép reakci óba

hőboml ás ' során oxidot képez

nem oldható

Vas

Ólom

könnyen oldható gyengébben oldható nehezen oldható

Cink

Ón

A lém- hidroxidok*

Oldhatóság reakciói hőhatásra

megfordítható reakci ó nem lép reakci óba

lassú H2-fejl ődés

megfordítható reakci ó fémmé redukál ódi k* és víz keletkezik

szénné redukálódi k, és szén-di oxi d keletkezi k

az oxidok fémmé csak hevítéssel redukálhatok

az oxidok fémmé csak hevítéssel redukál hatok

nem lép reakci óba megfordítható reakció nem lép reakci óba

nem satbil vagy nem létezik

Az oldhatóság és a szétválasztás Ha egy szilárd anyagot folyadékban feloldunk, oldatot kapunk, s azt mondjuk, az anyag oldható. A folyadékot, amelyben az anyag oldódott, oldószernek nevezzük. A NaCI (konyhasó) például könnyen oldható vízben, az oldat színtelen lesz. A homok oldhatatlan, vízben egyáltalán nem oldódik.

A legtöbb oldhatatlan anyag a folyadék alján gyűlik össze, de vannak olyanok is, melyek parányi részecskéket

képezve lebegnek szerte a folyadékban. Ezt a keverékfajtát szuszpenziónak nevezzük.

A te| is zsírrészecskék vizes szuszpenziója.

Egy szilárd anyag oldhatóságát úgy határozzuk meg, hogy megnézzük: 100 g oldószerben mekkora tömeg oldható belőle. Az oldhatóság a hőmérséklettől Is függ. Ha több anyag már nem oldható fel, az oldat telített.

Az oldhatóság változását a hőmérséklettel az oldhatósági görbe mutatja.

Az anyagok szétválasztásának módszerei Választótölcsér

Számos eljárást ismerünk, melyekkel az anyagok egymástól szétválaszthatok. A legegyszerűbbeket Ismertetjük. Az egyszerű desztilláció (lásd alább) a bepárláshoz hasonló azzal a különbséggel, hogy az elpárolgó folyadékot lehűlés után felfogjuk. Nagyon különböző forráspontú anyagok szétválasztására használatos ez a módszer, vagy ha egy oldatból ki akarjuk nyerni a tiszta oldószert.

A Liebig-hűtő gyorsítja a lehűlést és a lecsapódás folyamatát. A gőz áthalad a belső hűtőcsövön, amit áramló víz hűt.

Egyszerű dosztilláció A gőz táv ozik ' a lombikból LiebigA gőz hűtó kondenzálódik A szűrős az egy ik módszere annak, hogy a szilárd any agokat elv álasszuk a folyadéktól, III. az oldódót a nem oldódótól. A kev e-réket Tölcsér átöntjük a szűrőn; a rajta átjutó f oly adékot szűrletnek nevezzük, a f ennmaradó szilárd rész a Szűrlet szűrt any ag..

Választótölcsér Ha két folyadék tökéletesen összekeveredik egymással, mint a víz és az Két nem etil-alkohol, azt elegy edő mondjuk, elegyít-hetó'k. Mások f oly adék - mint az olaj és a víz nem elegyíthetek. Ezeket Csap csapos v álasztótölcsérrel választhatjuk szét.

A laboratóriumokban az oldószert Z»epá/y<K«r/távolít]ák el az oldatból, hogy kinyerjék az oldott

Párolgás: 58.

szilárd anyagot.

Az oldatot forralják, Így az oldószer gőz formálóban távozik, a szilárd anyag pedig az edényben marad Bepárló-tál f evítés

Centritugáláskor a szuszpenzót nagyon gyorsan pörgetik egy készülékben. Ez a szilárd részecskék a centrifugacső alján tömörödnek, és a folyadékot le lehet Laboratóriumi önteni. A centrifuga gyógyászatban a vérből Is így választják szét a vörös vértesteket.

Frakcionált desztilláció Frakciónál! desztilláció esetén a lepárlást frakcionálófeltéttel valósítják meg (az Iparban toronyban). Ebben üveggolyók vagy gyűrűk vannak, melyek növelik a szétválasztó felületet. A legalacsonyabb forráspontú folyadék éri el leghamarabb a feltét tetejét. A módszerrel a közeli forrás-pontú folyadékokat választják szét.

Kromatográfia Ezzel a módszerrel ugyanazon oldószerben oldott, de különböző anyagokat lehet szétválasztani. A szétválasztandó keverékből egy csöppet egy szűrőpapír aljához közel teszünk, és oldószert cseppentünk rá. Az oldat különböző

A egy ismeretlen any ag, amely két összetevőre válik szét, az ismert C-re és 5-re. A összetevői így azonosíthatók.

összetevői az oldószerrel elindulnak a

,

papíron felfelé, de különböző sebességgel. Végül az anyagok szétválnak, és különböző pontok vagy sávok maradnak apapíron.

Ezt nevezzük kromatogramnak.

Kromatográflával csak Igen kis mennyiségű anyagok választhatók szét. Főleg az anyag tisztaságának kimutatására vagy összetevőinek meghatározására használják. Kromatogram készíthető néhány ismert, tiszta és egy Ismeretlen anyagról.

Az Ismeretlen anyag különböző összetevőinek helyzetét hasonlítják össze az ismert összetevők helyzetével, így meghatározhatók pl. a tintában levő festékanyagok.

,

Titralas

3

hogy 1 dm oldatban hány mór oldott anyag van.

A koncentrációt térfogatos elemzéssel határozzuk meg. (Két oldat között, melyek közül az egyiknek a koncentrációja Ismert, a másiknak nem, kémiai reakció játszódik le.| Ez az eljárás a titrálás. A bürettában levő. Ismert koncentrációjú oldatot fokozatosan adjuk a m ásikhoz, amíg reakciójuk be nem fejeződik. A reakció végpontját Indikátor jelzi. Az elhasznált mérőoldat mennyiségéből kiszámítható az Ismeretlen oldat koncentrációja.

Legáltalánosabb a sav-bázis titrálás. Egy ismert koncentrációjú savoldatot adnak az Ismeretlen koncentrációjú lúgoldathoz. A végpont meghatározásához (amikor semlegesítik egymást) indikátort* használnak.

Büretta — ^ Első . leolv asási pont

X '

_

Végpont . --------- •Sav - -----------------Erlenmeyer-l o m b ik \^ Lúg.^/ ^

Tí )

1 M

Mól: 28; indikátor: 25.

Gyakorlatok, kísérletek A sók elemzése Egy sóban jelenlevő katlonf általában lángpróbáv al mutatunk ki. Az ismeretlen sóból egy parányi mintát veszünk, és tömény sósavat cseppentünk rá. Ebbe tiszta, vékony platinaszálat mártunk, és a végét a Bunsen-égő lángjába tartjuk. A különböző kationok más-más színűre festik a lángot.

Vllágossárga - nátrium Lila - kálium Téglavörös - kalcium Kékeszöld - réz Az ammóniumkatlon (NH*) nem festi meg a lángot, de föl lehet Ismerni, mert nátrium-hidroxid hatására ammóniagáz fejlődik. Az ammóniának átható szaga

van, és a benedvesített vörös lakmuszt kékre színezi. A sókban levő anionok* kimutatására Is több módszer van. A karbonátok, melyek C0 32"-iont tartalmaznak, sav hozzáadására szén-dioxidot adnak le. A 1 szulfátok, melyekben SÓ; " -Ion van, bárium-klorid és sósav hatására fehér csapadékot* képeznek. CMonokat tartalmazó oldatok ezüst-nitrát és híg salétromsav jelenlétében képeznek fehér csapadékot. Azokat a vegyületeket, melyek mind a savakkal, mind a bázisokkal reakcióba lépnek, amfoter vegyületeknek nevezzük. Ha például cink-hidroxidhoz nátrium-hidroxidot adunk, reakci óba lépnek, és a csapadék feloldódik.

A tisztaság vizsgálata A tiszta anyagoknak adott nyomások mellett meghatározott olvadás-és forráspontjuk van. Egy nem tiszta szilárd anyagnak alacsonyabb az olvadáspontja, mint a tisztának. A nem tiszta folyadék forráspontja magasabb, mint a tisztáé.

3 Például 10 cm tiszta vízhez egyenlő időközönként l g sót adunk, közben melegítjük, és a forráspontokat egy grafikonon jelöljük. Látható, hogy minél több só van a vízben, annál magasabb az oldat forráspontja.

3

2 g só/10 cm a f orráspontot kb. 103,5°C-raemeli.

104°C

l

103°C 102°C 101 °C A só tömege a v íz 10 cm'-re számítva.

Az olvadáspont mérése Vékony falú kémcső

Az olvadáspont méréséhez több eszközre'van

Szilárd szükségünk, mint a forráspont méréséhez. Az any agminta anyagmintát vékony falú kémcsőbe tesszük, majd a

kémcsövet és egy hőmérőt folyékony paraffinfürdőbe függeszjük. A fürdőt lassan Foly ékony felmelegítjük, és folytonos keveréssel állandó paraf f in hőmérsékleten tartjuk. Ha a minta megolvad (szilárdból folyékony lesz), a hőmérsékletet Pohár feljegyezzük. Ezt az értéket hasonlítjuk össze a tiszta Melegítés anyag olvadáspontjával.

Hőmérő

Kation, anion: 12: csapadék: 58; eszközök: 60.

Gá yzo/c előállítása

laboratóriumban

Nitrogén előállítása Ha a levegőből eltávolítjuk az oxigént és a szén-dioxidot, némi vízgőzzel és nemesgázokká? szennyezett nitrogént nyerünk.

Az oxigént úgy távolítjuk el, hogy a levegőt hevített rézen, a szén-dioxidot pedig úgy, hogy nátrium-hldroxld-oldaton áramoltatjuk át.

Hev ítés Nátrium- Gázf elf ogó hidroxid- nenaer oldat víz Erlenmey er- Belétlombik állv ány

Lev egő

Oxigén előállítása Laboratóriumban hldrogén-peroxid bomlásával állíthatunk elő oxigént, a reakciót mangán-oxid (Mn0 2) katalizálja.

Mn0 2 2H20 2(aq) -> 2HS O(I) + 0 2(g) ildrogén-peroxld víz oxigén

Hidrogén

Hidrogén előállítása Ha cinkdarabkákhoz sósav oldatot (a vizes oldat jele: aq) adunk, hidrogén szabadul fel. A reakció gyorsításához réz szulfát oldatot használhatunk.

Zn(sz) + 2 HCI(aq| -» ZnCI2(aqj + Hs(g) cink sósav cink-klorid hidrogén

Adagolótólcsér Sósav oldat Víz Cinkdarabkák

g _ Ta l p as g o m b - lombik

Klór előállítása Klórt úgy állíthatunk elő, hogy tömény sósavat mangán-oxiddal oxidálunk. A keletkező gáz némi hidrogén-kloridot is tartalmaz, ami vízben oldható, tehát ha vizén átbuborékoltatjuk, eltávolítható.

Ezután a klórgázt tömény kénsawal szárítjuk. Mivel a klór nehezebb, mint a levegő, összegyűjthető egy gázhengerben.

A nehezebb klór az edény aljára gyűlik és kiszorítja a könnyebb levegőt.

Melegítés V

*/

,

MnCX 4 HCI ->

H,0

Választótölcsér

LA lev egőt a •Klór kiszorítja.'

Mangán(IV)oxid

Klór ,, Gázhenger

Nemesgáz ok: 9.

53 MnCI 2 + CL, + mangán-klorid

Gázok előállítása laboratóriumban (folytatás) Az oxigén aránya a levegőben Az alábbi eszközökkel' msQ lehet határozni, hogy a lev egőben menny i az oxigén. A bal oldali gázf ecskendőből meghatározott menny iségű lev egőt ny omunk egy hev ített rezet tartalmazó üv egcsöv ön keresztül. A hev ített réz reakcióba lép a lev egő oxigénjév el, és f ekete réz-oxid keletkezik. A lev egő többi eleme pedig átmegy az addig üres, |otab oldali gázf ecskendőbe.

gázf ecskendőben nem v áltoznak.] Ezt köv etően a rendszert hagy juk lehűlni, majd a lev egő (mínusz oxigén) térf ogatát leolv assuk a f ecskendők egy ikéről, Az oxigén százalékarány át

A lev egő addig Jár Ide-oda a hev ített réz f ölött, amíg a teljes oxigénmenny iség reakcióba nem lép a rézzel. (Ez azért v an így , mert a lev egő más alkotórészel a két

Az alábbi példában a rendszerben 200 cm lev egőt használtunk. A térf ogatcsökkenés 3 42 cm v olt. A képlet szerint a lev egőben az oxigén arány a 21%.

Az üv egosöv ön átvezetett levegő

a köv etkező képlet szerint számítjuk ki: Oxigén a a lev egő térf ogaicsökkenése lev egőben (%)= a | evegő eredeti térf ogata

3

A réz megköti a lev egő oxigénjét.

Mérőskála

Gázok meghatározása Egy reakcióban részt v ev ő any ag menny i- minőségi elemzés. A szén-dioxid megha-ségének mérését menny iségi elemzéstarozásáról a 21 . oldalon, az oxigénről a nek nev ezzük. Ha egy bizony os any agot 1 0. oldalon olv ashatsz. Az alábbi táblá-akarunk meghatározni, akkor minőségi zat néhány tov ábbi gáz meghatározása- elem zést v égzünk. A gázmeghatározás nak módszerét f oglalja össze.

Név Képlet Szín Próba Ammónia Bróm Hidrogén Nltrogénmonoxld Kén-dioxid

NH3 Br2 NO

színtelen v örös/barna színtelen színtelen

A v örös lakmusz kék tesz. Vízben sárga színnel oldódik. Durranással ég, v íz képződik. A lev egőben barna „f üstöt" alkot.

S02

színtelen

Klór Étén

a,

halv ány zöld színtelen

Metán

CH,

színtelen

A kállum-dlkromát színét narancsról zöldre v áltoztatja.

A kék lakmuszt v örösre színezi. A brómot elszíntelenítl, égésekor szén-dioxid és v íz keletkezik.

Kék lánggal ég, szén-dioxid és v íz

Nitrogén

N2

színtelen

Nitrogén-di oxid

N02

barna

keletkezik.

54

Eszközök: 60.

Az égő f orgácsot eloltja, kemény (meszes) v ízzel nem ad reakciót.

Vízzel kev erv e színtelen, sav anyú oldatot képez.

Az elemek felsorolása Ezen az oldalon azoknak az elemeknek a felsorolását találod - néhány fontosabb tulajdonságuk adataival együtt elem

Képlet

Rendszám

melyekkel kémiai tanulmányaid során leggyakrabban fogsz találkozni.

A*

Oxidációs* szám

Forráspont, °C

Olvadáspont, °C

Alumínium

Ál

13

27

3

2470

660

Arany Argon

Au

79 18

197 40

1, 2, 3 1

2970 -186

1063 -189

56 4 5

137 9 11

2 1,2 1,3

1640 2477 3930

714 1280 2300

35 30

80 65

1,5, 7 2

58,8 907

-7,2 420

47 9 15 2 1 80

108 19 31 4 1 201

1 1, 7 3,5 1 1 1,2

2210 -188 280 -269 -252 357

961 -220 44,2 -270 -259 -38,9

Klór Króm

Ca K S Cl Cr

53 20 19 16 17 24

127 40 39 32 35,5 52

1,5, 7 2 1 2, 4, 6 1, 7 , 5 3,6

184 1487 774 444 -34,7 2482

114 850 63,7 119 -101 1890

Lítium Magnézium Mangán Nátrum

Li Mg Mn Ma

3 12 25 11

7 24 55 23

1 2 2 , 3 , 4, 7 1

1330 1110 2100 890

180 650 1240 97,8

Neon Nikkel Nitrogén Ólom

Ne Ni N Pb Sn 0 Pt

10 28 7 82 50 8 78

20 59 14 207 119 16 195

1 2 3,5 2,4 2,4 2 2,4

-246 2730 -196 1744 1730 -183 4530

-249 1453 -210 327 1540 -218 1769

Pú Cu

94 29 6 6

242 64 12 12

3, 4, 5, 6 1,2 4 4

3240 2595 ismeretlen 4830

14 22 92 26

28 48 238 56

4 1,2, 3, 4 3, 4, 5, 6 2,3

2360 3260 3820 3000

1410 1675 1130 1535

74 54

184 131

4,6 1

5930 -108

3410 -112

Bárium Berrilium

Bor Bróm Cink Ezüst Fluor Foszfor (fehér) Hélium Hidrogén Higany

Jód Kalcium Kálium

Kén

Ón Oxigén Platina Plutónium

Réz

Ár Ba Be B Br Zn

Ág F P He H

Hg l

Szén (gy émánt) Szén (grafit)

L

Szilícium Titán Urán

SÍ Ti U

Vas

Fe W Xe

Volf rám Xenon

c c

640 1083 3750 3730*

* A grafit ezen a hőmérsékleten szub/imálódlk* * Rendszám: 8; A: 7: Vegyérték: 12; Szublimál: 59.

55

Ki kicsoda a kémiában?

Ezen a két oldalon a leghíresebb v egy észek röv id életrajzát olv ashatod. A korszerű v egy ipar olyan egyszerű technikákból fejlődött ki, mint a f émmegmunkálás v agy a gy ógy szerek, festékek és más hétköznapi dolgok előállítása. A kémia szó arab eredetű (al-chemi]; ai. alkímia a v egyészet kezdeti f ormája v olt, amit az ókortól a Közel-Keleten, majd később Európában műv eltek.

Az alkimisták többek között azt hitték, hogy közönséges f émekből arany at lehet csinálni.

Tev ékenységük nagy részét titokzatossággal és v arázslatokkal vették körül, de mégis számos hasznos dolgot találtak f el, és módszereik egy része a modern v egy észetben is bev ált. A tudomány nak tekinthető kémia a 17. században indult útjára oly an tudósok munkásságáv al, mint Róbert Boyle.

Avogadro, Amadeo (l 776-1856) Olasz.

Harmincas év eiben pártolt át jogászi pály ájáról a f izikához és a kémiához. Elsőként mutatta ki, hogy azonos térf ogatban, azonos ny omás és hőmérséklet esetén különböző gázok ugy anannyi részecskét tartalmaznak. Ez v ezeteti ahhoz a f elismeréshez, hogy bármely any ag egy mólny i menny iségében ugy ananny i részecske van, ez az Avogadro-szám'.

Carothers, Wallace (1896-1937) Amerikai. Ő v olt az a v egy ész, aki elsőként állított elő szintetikus szálat. A Du Pont társaságnál, ahol dolgozott, 1932-ben műgy antát (Neopren) állított elő. Ebből f ejlesztette ki a nagy sikerű nejlonszálat, amit máig használunk. Carotherst tekintik a műany agipar atyjának. Betegsége, a depresszió köv etkeztében 41 éves korában öngy ilkos lett.

Becquerel, Antoine (1852-1908) Francia.

Kiv áló tudós családból származott, 1895-ben apját köv ette egy párizsi egyetem professzori posztján. Egy év vel később fölfedezte, hogy ha urániumsót tesz egy f ényérzékeny lemezre, az láthatatlan sugarakat bocsát ki, mely ek a lemezt elfeketítik. E sugarakat radioaktív*sugaraknak nev ezte. 1903-ban Marié és Pierre Curie-v el egy ütt vehette át a Nobel-díjat.

Cavendish, Henry (1731-1810) Angol.

Magány os különc, aki hatalmas vagyont örökölt, ebből f edezte kísérletei költségeit. Életét a tudomány nak szentelte, elsők között vizsgálta a gázok reakcióit. Egy ik legfontosabb felfedezése, hogy a v íz nem elem, hanem v egyület.

Bohr, Niels (1885-1962) Dán. Az első atomelmélet f elállítója. Koppenhágában született. Mielőtt szülőv árosa elméleti fizikai intézetének igazgatója lett v olna, Angliában dolgozott. 1922-ben kapott Nobel-díjat.

1943-ban, a nácizmus elől Angliába költözött, és részt v ett az atombombaprogramban.

Idősebb korára a nukleáris kutatás aktív ellenzője lett.

Curie, Marié (1867-1934) Francia. A radioaktív rádium felfedezője. Férjével, Pier-rel úttörő munkát v égzett a radioaktivitás kutatásában. Nő létére elismert vegyész és f izikus v olt egy férfiak által uralt világban. Kétszer ny erte el a Nobel-díjat, 1903-ban és 1911-ben is. 1934-ben, a radioaktív anyagok által okozott f ehérv érűségben halt meg.

Dalton, John (l 766-1844) Angol. Egy kv éker f iaként élete legnagyobb részét egy elszigetelt cumbriai f aluban élte le mint tanító. Az atomelmélet területén v etett f öl új gondo-

Boyle, Róbert (l 627-1691 )(r. ír arisztokrata család szülötte. A gázok térf ogat- és ny omásv iszonyainak kutatásával v ált ismertté. A róla elnev ezett f ontos törv ény illusztrálását lásd jobbra. Köny vében, „A hitetlen v egyész"-ben minden régi elméletet elv et. A kísérletek és a megf igy elések fontossága mellett kardoskodik. Számos kémiai kísérletet végzett.

A ny omás kétszeres, a térfogat f eleződik

A ny omás a f ele, a térf ogat a kétszerese

Boyle törvénye Nyomás x térf ogat = 48 4 x 1 2 = 48 Állandó hőmérsékleten bármely gáz térf ogata f ordítottan arányos a ny omásával. Ez anny it jelent, hogy ha a térf ogat csökken, a nyomás nő, és fordítva.

56

A vogadro-szám: 28; radioaktivitás: 48.

hóm ér / séklet állandó

latokat. Arról vált híressé, hogy ó gondolt először arra: a molekulák atomokból épülnek f öl.

Faraday, Michael (l 791-1867) Angol.

Fizikus is, kémikus is volt. 1825-ben fedezte fel a benzolt, és ő alapozta meg az elektrokémia* tudomány át is. Kutatásai nyomán f ejlesztették ki a mai elemel. Nagy ban hozzájárult az elektromosság és egyes oldatok elektromos tulajdonságainak megértéséhez.

Hív ő ember v olt, hírneve ellenére egy szerű, szerény életet élt.

Gay-Lussac, Joseph (l 778-1850) Francia.

Igaz, hogy a gázokkal f olytatott kísérleteiről vált híressé, ám 6 volt az is, aki elsőként állított elő nátriumot és káliumot v egy i úton, és ő különítette el a brómot is. Mint a hőlégballonosok egy ik úttörője, sokáig ő tartotta a magassági v ilágrekordot.

Haber, Frirz (1868-1934) Német. A nagy ipari ammóniagy ártásban róla elnev ezett un.

Haber-eljárás* kidolgozója. Azt tartják, hogy két év v el hosszabbította meg az I. világháborút, mert munkássága nélkül Németország robbanóany ag-gyártáshoz szükséges természetes ammóniakészlete jóv al előbb kimerült volna. A nácik zsidó származása miatt gy űlölték, noha nagy hazaf i v olt. Már az 1930-as év ek elején Angliába kellett menekülnie.

Hodgkin, Dorothy (1910-| Angol. Elsőként használt röntgensugarat bonyolult molekulák szerkezetének kimutatásához. Sikerei közé sorolható a penicillin, a B^-v ita-min és az inzulin pontos leírása is. Munkásságával nagy ban hozzájárult a gy ógy szeripar f ejlődéséhez.

1964-ben kémiai Nobel-díjjal tüntették ki.

Lavoisier, Antoine (l 743-1794) Francia.

Lav oisier alkalmazta elsőként a tömegmegmaradás törv ény ét kémiai egy enletek leírásánál. Ő vezette be az any agok elnev ezésének máig használatos alapelv eit is. Gázokkal kísérletezett, bizonyította, hogy a v íz oxigénből és hidrogénből áll.

Megbírálta Marat-nak, a f rancia f orradalom egy ik v ezérének tudományos elveit, ezért l 794-ben lef ejezték.

Mengyelejev, Dimitrij (1834-19 07) Oros z.

Tizennégy gyermekes család egyik fia. Szibériában nev elkedett, any ja 15 éves korában

Szentpéterv árra vitte tanulni. Itt igen jeles diák, majd később sikeres tudós és egy etemi tanár lett. 1869-ben dolgozta ki az elemek periódusos rendszerét.

Nobel, Alfréd (1833-1896) Sv éd. Egy f eltaláló f ia. A családja 1842-ben Oroszországba költözött, ahol a fiú tudományos nevelésben részesült. Oroszországi, majd párizsi tartózkodás után 1859-ben hazatelepült Sv édországba. A dinamitot egy igen v eszélyes eljárás során találta f el, mely őt magát súlyosan megcsonkította, öccsét megölte, és egy etlen robbantása őt életet köv etelt. Igen gazdagon halt meg. ő alapította a Nobel-díjat, amit év ente kiosztanak az arra érdemeseknek.

Pauling, Linus (1901-) Amerikai. A kovalens kötés* modern elméletének megalkotója.

Pauling mutatta ki, hogy a sarlósejtek megjelenése az áldozat v érében kóros molekulaszerkezeti v áltozás eredménye.

1954-ben kémiai, 1962-ben pedig béke Nobeldíjat kapott. Ellentmondásos, de igen nagy ra becsült alakja a v ilág tudomány os életének, s kétségtelenül egy ike a 20. század legnagy obb v egyészeinek.

Priestley, Joseph (1733-1804) Angol. Annak ellenére, hogy nem kapott tudomány os képzést, számos kísérletet végzett, l 774-ben f ölf edezte az oxigént, s v égül a legtöbb gy akran előf orduló gázt azonosította, lanár, író és politikus v olt, aki a francia forradalomról v allott radikális nézetei miatt olyan népszerűtlenné v ált, hogy ki kellett vándorolnia az Egy esült Államokba.

Rutherford, Ernest (1871-1937) Új-Zélandi.

Eredetileg a rádióhullámoknak nev ezeti jelenséggel f oglalkozott, s J. J. Thomsonnal dolgozott Cambridge-ben, akit köv etett a prof esszori székben. Rutherford az atom szerkezetét v izsgálta, és elsőként bontotta elemeire az atomot. A különböző sugárzások meghatározásában v égzett munkájáért 1908-ban Nobel-díjjal tüntették ki.

Thomson, J. Joseph (1851-1940) Angol.

Mindössze 28 év es, amikor már professzor Cambridge-ben, úttörő kísérleti munkássága az elektronok f ölfedezéséhez vezetett. Felfedezte, hogy a gázok elektromosan vezetővé tehetők, s így megny itotta az utat a rádió, a telev ízió és a radar számára. Ezért a kutatásáért 1906-ban Nobel-díjat kapott.

Elektrokémia: 58; Haber-e/járás: 36; kovalens kötés: 13.

57

Kislexikon Ezeken az oldalakon néhány fontos fogalom meghatározását találod.

Legtöbbjüket a könyv szövegében nem határoztuk meg, Itt pótoljuk.

Fehérjék Természetes polimer vegyületek, melyek az aminosavaknak nevezett monomer molekulaláncokból épülnek fel.

Az élő sejtek részei.

Allotrop Olyan elem*, ami egynél több formában előfordul. A szén pl. grafit vagy gyémánt Is lehet, a kénnek ötféle allotrop módosulata van.

Felületi feszültség A folyadék felületén levő molekulákat összetartó erő, amitől a felszín olyan lesz, mintha egy hártya vonná be.

Fizikai fogalom,

Általános képlet Egy adott homológ sor (I. 42. old.) valamennyi tagjára érvényes képlet. Az alkének általános képlete pl.

CnH2/l . Az eténben két szénatom és négy hidrogénatom van, ezért a kémiai képlete* C,)\ r

Fosztotok A foszforsav (H3PO„) sói. Főként talajjavításra használják az intenzív növénytermesztés által felhasznált foszfor pótlására.

Geiger-Müller-cső v. számláló Az az eszköz, amivel a radioaktivitást* mérik. Ásv ány Olyan anyag, ami a természetben Valahányszor radioaktív sugár vagy részecske kerül a csőbe, Ionizálódik egy előfordul, de nem állati és nem növényi eredetű. Az ércek, a kőzetek ásványok. argonatom, és kibocsát egy elektront. Az elektronok kisülése csipogó hangokkal jár, Bomlás Valamely vegyület más anyagokra; és egy skálán a radioaktivitás mértéke összetevőire való szétesése. leolvasható. Éghető Olyan anyag, ami megfelelő körülmények között meggyullad, és Csapadék Oldhatatlan szilárd anyag, ami lánggal ég. Ellentéte a nem éghető a kémiai reakció során kiválik az oldatból. A (tűzálló) anyag. csapadék lebeg az oldatban, vagy leülepszik az edény aljára.

Hidroxidok OH'-iont tartalmazó anyagok, Minden lúg* Ilyen negatív Ionokat tartalmaz.

2 Pb(N0 3);) + 2 NaCI -» PbCI3 + NaN0 3 Az ammónlum, a nátrium, a kálium, és a ólom nátrium- ólom- nátrium- lítium-hidroxid kivételével a legtöbb hidroxid nitrát klorid klorid nitrát Oldhatatlan.

2 Pb(N03),(sz) -> 2 PbO(sz) + 4 NO3(g) + 0,(g)

Elektrokémia A kémiának az elektrolízissel és általában az elektromossággal kapcsolatos ága. Égéshő Az az energiamennyiség, ami egy mólnyl anyag tökéletes elégésekor* szabadul föl.

A metán égéshője pl. 890 kJ/mól.

Fehérítő Olyan szer, ami egy anyagból vagy oldatból eltávolítja a színeket. A napfény és az oxigén Is fehérít, színtelenít.

A háztartási fehérítők általában klórt tartalmaznak.

58

Hullámok Ha egy tárgy megzavarja közvetlen környezetét, a zavar hullámok formájában halad tova a forrásától. A <7<7/w7)a-sugárzás Is egy fajtája a hullámnak, akárcsak a fényes a rádióhullámok.

Kelv in A hőmérséklet Sl-egysége, melyet a tudós Lord Kelvinről neveztek el. Jele: K. (0°C = 273 K).

Kristály Szilárd anyag, melynek részecskéi meghatározott geometriai alakzat szerint rendeződnek el. A kristályok élei egyenesek, lapjaik felszíne sima.

* Elemek: 4; kémia! képlet; 5; égés: W: radioaktivitás: 48; lúg: 25.

Lecsapódás vagy cseppfolyósodás Halmazállapot-változás, melynek során egy szobahőmérsékleten gáznemű anyag lehűlés vagy nyomásfokozódás hatására folyadékká válik.

Nehézfémek Nagy sűrűségű fémek, mint az ólom, a higany vagy a volfrám.

Nyersanyagok Ipari feldolgozáshoz szükséges alapanyagok, melyek fizikai és/vagy kémiai átalakulások sora révén válnak termékké.

Szén-12 vagy C-l2 A szén egyik izotópja, ezt használjuk mértékegységül a relatív atomtömeg* és az anyagmennyiség (a mólok*száma) kiszámításakor.

Szintézis Folyamat, melynek során egyszerű anyagokból új anyag keletkezik.

A szintetikus anyagok mesterségesek.

Szublimáció Halmazállapot-változás, melynek során egy szilárd anyag - anélkül, hogy előzőleg folyadékká alakult volna át - gázneművé válik. (A grafit pl.

3730°C-on.)

Oxidok Olyan vegyületek, melyekben csak egy elem és oxigén van jelen. Ilyen a Tápláléklánc Természetes folyamat, kalcium-oxid (CaO). melynek során az élőlények (növények, állatok, mikroorganizmusok stb.)

Oxidréteg Főként fémeken Jelenik - gyakorlatilag egymás elfogyasztásával meg, amitől a fém elveszíti felületi az életükhöz szükséges energiához csillogását. A hosszú ideig levegőnek jutnak. Bárhol megszakad a lánc (pl. kiszárad egy tó), az a láncban részt kitett fémek oxidálódnak. vevő többi élőlény számára is végzetes Párolgás Halmazállapot-változás, lehet. melynek során a forráspont* alatti hőmérsékleten egy folyadékból gőz vagy Térfogat Annak a helynek a méretét gáz lesz. A párolgás mindig a folyadék fejezi ki, amit egy adott anyagmennyiség a térben elfoglal. Sl-egysége a m 3. A felszínén za|lik, hő hatására. gázok azonos mennyiségei azonos PVC Egy Igen elterjedt műanyag*, a hőmérsékleten és nyomáson azonos poli(vinil-klorld) rövidítése. Előnyös fizikai térfogatot töltenek be. tulajdonságai és viszonylagos olcsósága Tömeg Az anyagoknak a térfogat miatt számos használati eszköz készül belőle. melletti másik mennyiségi jellemzője.

Sl-egysége a kg.

Rugalmas (elasztikus) az a szilárd anyag, amely külső erő hatására elveszíti alakját, Vizes oldat Olyan oldat, melyben az majd az erő megszűnése után újra oldószer víz. Például a szalmlákszesz az ammóniagáz vizes oldata. Egyenletben visszanyeri azt. így jelöljük: (aq), a latin aqua = víz szóból.

Sűrűség Az anyag sűrűségét kiszámíthatjuk, ha egy anyag tömegét osztjuk a Vulkanizálás Ipari eljárás, melynek során térfogatával. Mértékegysége a kg/dm 3, a természetes nyersgumlt kénnel hevítik.

Ha egy anyag kis térfogatban nagytöme- Az így kezelt gumi tartósabb, keményebb gű, akkor sűrű, III. nagy a sűrűsége. Ilyen az és kevésbé érzékeny a hőmérséklet] változásokra. ólom. Minden anyag sűrűsége más, ez segít az anyagok meghatározásában is.

Forráspont: 5; műanyagok: 44: relatív atomtömeg: 7: mól: 28.

59

Laboratóriumi eszköztár A vegyi laboratóriumokban használatos eszközöket és eljárásokat speciális, kétdimenziós rajzokon mutatják be.

Főzőpohár-j Betétállvány-

Ezen az oldalon néhány gyakorta használt eszközzel és jelöléssel Ismerkedhetsz meg.

-.

------------------------------------------------\ V^ \ / \

Foly adétartunk / kokat h=nn° ' \

Büchner-lombikj Folyadékok szivató

szűrésénél Y Gáztartálv alátámasztására használják (1. 43. old.).

Büchner-tölcsér

Büretta

Erlenmeyer-

A Büchner-lom- 1

Folyadékok

lombik

bikkal egy ütt használat os.

A kily uggatott alapra hely ezik [~Lr a szűrőpapírt.

LP

pontos adagolását teszi lehetőv é.

\~ ~ "/ \ f \/

Gázhenger Drótháló. _ Gázok

Talpas

a

"1

Kis menny iségű "i f oly adék pontos adagolására f használják. j

(5(7

ily en

[~

/

l

/

\

/

\

/

\

Szűrőtölcsér

^^ \ ) _^/

_

"\

any agokat v álasztanak el

f \

/

\

/

f oly adékoktól az eszköz segítségével.

Hevítőkészülék Általában

.

Hev ítéskor a láng szétosztására, f elületének növ elésére használják.

Mérőhenger

|

Agyaggal bevont háromszög

Foly adékok

i— J

megközelítően pontos mérésére v aló.

t

Ezzel lehet a tárgy akat rögzíteni v agy megtámasztani a háromlábon.

_

S p a t u la__ ___ ------------

M

)(.

W

Foly adékok hev ítésekor f állv ány ra \^ erősítv e ] alkalmazzák.

V J menny iséV_ adagolásánál

Adagolótölcsér) < Akkor használják/ J / \ ha egy szűk /nyakú lombikba \

Választó. i tölcsér Foly adékrétegek s zó t v á la szn S / teszi tását lehetőv é.

.

_ _

—f

\

r J

Foly adékok tárolására használják.

tartható.

f elf ogására Bunsen-égó és tárolására v agy borszeszv aló (1. 27. old.) égő jelzése.

Pipetta Gömblombik

-i

Szilárd Ha nem kell hev íteni

Líebig-hűtó _ Pára, gőz leelapadásának elősegítésére használatos. l SO.oldal) (1.

/ niMmmfo

1L ( __________________________ _J

Kristályosítótál ,Például kristályosítás. gömblombik 1 xpárologtatás f v égezhető benne. f oly adékokat, l lombikban V

1 /

kell folyadékot CLZ]

* Lecsapódás: 5.

Porok, szil árd anyagok parány i gének használják.

Háromláb-. - _ \S / /

\ \

t ölteni.

Hev ítéskor erre állítják a poharat

Tárgymutató A//32-33 l ,2-dibróm-etán 43 A,Á acél 15,20-21,24 -gy ártása 20, 21 adagolótölcsér 53 addíciós reakció 43, 45 aktiv álási energia 33 - diagramja 33 alakíthatóság 14 áldozati f ém 24 a/tó-részecskék 48 alkálif émek 8 alkálif öldf émek 9 alkánok 42. 45 alkének 42, 43. 45 alkoholok 42, 45 alkoholos erjedés 45 állandó kemény ség 31 allotrop 58 általános képlet 58 alternatív energiaforrások 40 alumínium (Ál) 14, 18, 20,

23,24 - gy ártása 23 alumínium-oxid (Al; 0j) 23, 24,43 amf oter v együletek 52 ammónia (NH S) l 7, 36. 37 - kimutatása 54 - gy ártása 35 ammóniaoldal 25 ammónium-hidroxid (NH^OMj 36 ammónium-klorid (NH,CI) 17 ammónium-nitrát (NHjNO ) 37 ammóniumion (NH*|.25, 52 anionok 12 - kimutatása 52 anód 22, 23, 24 antioxidáns 35 any agmennyiség 28 A, 7. 55 arany (Au) 14, 15 ásv ány 58 aszfalt 41 átmenetif émek 9, 14 atom szerkezete 6-7 atomenergia 48 atommag 6 atomok 3 atomrács 13 Av ogadro, Amadeo 56 - törv ény e 29 Av ogadro-szám 28

l bauxit 23 bázisok £5-26 Becquerel, Antoine 56 benzin 11 - ólommentes 11 bepárlás 27, 50 bepárlótál 50 öé/a-részecskék 48 betétállv ány 60 biológiai öntisztulás 31 biomassza 40 biotechnológia 40 bitumen 41 Bohr, Niels 56 bomlás 58 bomlási sebesség 48 Boy le, Róbert 56 - törv ény e 56 bróm (Br; ) 5, 23, 35, 43 - kimutatása 54 Brown-f éle mozgás 5 buboréksapkák 41 Bunsen-égő 60 bután (C.H,„) 43 Büchner-lombik 60 Büchner-tölcsér 60 büretta 51, 60 12

C-12 v . C 7, 48, 59 Carothers, Wallace 56 Cav endish, Henry 56 centrif uga 50 centrif ugálás 50 cinezés 24 cink(Zn) 14, 15,24 citromsav 25 cukor 38, 45 Curie, Marié 56 Ct csapadék 2 7, 52, 58 cseppf oly ósodás 59 csoportok 8

Dalion, John 56 delokalizált elektronok 13 desztilláció 31 - egy szerű 50 -f rakcionált 10,36,41, 45, 51 desztillált víz 30 detergens30, 31 disszociáció 26 dízelolaj 41 drótháló 60

ecetsav 25, 26, 45 égés 10, 32, 40 égéshő 42, 45.

58 égetett mész (CaO) 21 éghető any ag 10, 58 egyesítés 2 7 elegy íthető 50 elektródák 22 - indif f erens 22 elektrokémia 58 elektrolitok 22, 25 elektrolizálócella 22 elektrolízis 20, 22, 24, 39 elektronátmenet 18 elektronburok 6 elektronf elhő 13, 22 elektronok 6 elektronszerkezet 7 elemek 4 - f elsorolása 55 - periódusos rendszere 8-9 elemi részecskék 6 elemzés - menny iségi 54 - minőségi 54 endoterm reakciók 32-33 energia 32 energiadiagram 32 energiaf orrások - alternatív 40 - meg nem újuló 40 - megújuló 40 energiav áltozások 32-33 - irány a 33 enzimek 45 építőipar 21 érc 14,20,23 erjesztés 45 Erlenmey er-lombik 51, 60 erős - bázisok 26 - sav ak 26 etán (C,H 6) 42 etanol (C,H,OH) 45 étén (C ; HJ '43, 45 - kimutatása 54 etil-alkohol (C2H6OH) 45 eutrof izáció 31 exoterm reakciók 32-33 ezüst (Ág) 14, 15, 35 ezüst-bromid (AgBr) 35 F f agy ás 5 f agy áspont 5, 39 f ajhő 32 f ajlagos hőkapacitás 32

61

Faraday , Michael 57 f ehérítő 38, 58 f ehérjék 36, 58 f elezési idő 48 f élf émek 8 f elületi feszültség 30, 58 f ém-hidroxidok 26 - reakciói hőhatásra 49 f ém-oxidok 26 - reakciói 49 f émek 8, 13, 74-15, 26 - reakciói 15, 49 - reakcióképessége 49 f émes kötés 13 f émrács 13 f ény 35 f ény érzékeny reakció 35 f ény képezés 35 f ermentáció 45 f estés 24 f izikai tulajdonságok 7 f oly adék 4 forrás 5 f orráspont 5, 55 f orrasztóón 15 f oszfátok 31, 58 foszfor(V)-oxid (P20S| 37 f osszilis energiahordozók 40 f otoszintézis 32, 35, 40 f őzőpohár 60 f rakcionálóf eltét 51 f rakciónál) desztilláció 10, 36,41, 45, 51 füst 11 f üstölés 38 f űtőany agok 40

galv anizálás 23, 4 gamma-sugarak 48 Gay -Lussac, Joseph 57 gázhenger 60 gázok 4, 29 - előállítása 53 - meghatározása 54 gázolaj 41 Geiger-Müller-csó 58 glukóz 40, 45 gömblombik 60 - talpas 60 gőzkúpok 41 graf it 13

«y gy émánt 13 gy enge - bázisok 26 - sav ak 26

62

Haber, Fritz 36, 57 Haber-eljárás 35, 36 halmazállapot-v áltozások 4 halmazállapotok 4 halogének 9, 39 halogénezett szénhidrogének 11 háromláb 60 háromszög 60 héj 6 hely ettesítés 17 hely ettesítő reakció 42 I. szubsztitúció hematit 20 hev ítőkészülék 60 hidrálás 43 hidratálás 43 hidrof il 30 hidrof ób 30 hidrogén (H 2| 3, 14, 23, 36 - előállítása 53 - kimutatása 54 hidrogén-karbonátok 26, 31 hidrogén-klorid (HCI) l 7, 39 hidrogén-peroxid (H2O2) 53 f hidrogénion (H ) 23, 25, 26 hidroxidion (OH') 23, 25, 26 hidroxidok 58 Hodkin, Dorothy 57 homológ sor 42 hóálló 44 höbomlás 17 hőbontás 41 hőkapacitás, f ajlagos 32 hőmérséklet 34 hőre lágy uló 44 hullámok 48, 58 l idő 34 indikátorok 25, 51 - univ erzális 25 inhibitorok 35 ioncserélés 31 ionegy enletek 12, 18, 22 ionkötés 12, 39 ionok 12, 17, 22, 26, 31

ionrácsok 12 izomer v egy ületek 43 izotópok 7 izotópszennyeződés 7 J jód (I) 23 joule (J) 32-33

kalcium (Ca) 7, 14, 15,52 kalcium-hidroxid [Ca(OH2)j 26 kalcium-klorid (CaCI2| 24 kalcium-nitrát |Ca(N03)2] l 7 kalcium-oxid (CaO| 17 kálium (K) 14, 52 kálium-hidrogén-karbonát (KHCCy 29 kálium-hidroxid (KOH) 25 kálium-jodid (KI) 23 kálium-karbonát (K2C03) 29 kálium-oxid (K20) 37 kálium-szulfid (K2S) 29 karbonátok 26, 31 katalizátorok 11, 16, 35, 38, 41,43 kationok 12 - kimutatása 52 katód 22, 23 keletkezett termékek 32 kelv in (K) 32-33, 58 kemény ség 31 - állandó 31 - v á l t o zá si kémia 3 kémiai - egy enletek 16 - képlet 3 - kötések 12 - reakciók 16-17 - v iselkedés 6 kén |S) ,30-39 kén-dioxid (S0;) 11,38 - kimutatása 54 kén-trioxid (SÓ,] 38 kénsav (H2SOJ 25, 28, 38, 39 - gy ártása 35, 38 képlékeny ség 14 képletek 3, 29, 55 - általános 58 kerozin 41 kettős kötés 13, 43 kev erékek 4 kiindulási any agok 32 kinetikus elmélet 4 klór (CI 2) 22.

23, 39 - előállítása 53 - kimutatása 54 kloridion (Cl-| 12, 52 kloridok 39 klórozás 30 kokilla 20 koncentráció 35, 51 kontakt eljárás 38 kony hasó (NaCI) 39 korom 11

korrózió 24, 25 kov alens nagy olv asztó 20 nátrium (Na) 12, 14, 15, 52 kötés 13, 22, 39 kötő nátrium-hidrogén-karbon át eleklronpár 13 krakkolás (NaHCO3) 25, 26 41, 43 kriolit (Na3AIF s) 23, nátrium-hidroxid (NaOH) 25, 58 kristály 58 28 nátrium-karbonát (Na2CO3) kristályosítótál 60 26,31 nátrium-klorid (NaCI) 23, kromatográf ia 51 27, kromatogram 51 krómozás 39 nátrium-nitrát (NaN0 ) l 7, 3 24 kumulatív méreg 11 26,27 L lakmuszpapír 25 lángpróba 52 Lav oisier, Antoine 57 lecsapódás 5, 59 légköri ny omás 5 légszenny eződés 11 légzés 10, 32, 40 lepárlás 41 lepárlótorony, szakaszos 41 lev egő 10, 36 Liebig-hűtő 50, 60 lúgok 25 lúgos 25

nátrium-nitrit (NaN02)l 7 nátrium-szulfát (Na,S04] 28 negatív töltés 6 nehézf émek 31, 59 nemesgázok 9, 10 nemf émek 8, 13 neutronok 6 nitráton (NO;) 37 nitrátok 31, 37 nitrogén (N,) 10, 36-37

M

magnézium (Mg) 14, 15, 18,26 magnézium-klorid (MgCI,) 26 magnézium-oxid (MgO) 25 mangán(IV)-oxid (MnO,) 35, 53 meg nem újuló erőf orrások 19,40 megf ordítható reakciók 17, 26,36 megújuló erőf orrások 1 9, 40 Mengy elejev, Dimitrij 57 menny iségi elemzés 54 mérőhenger 60 meszezés 26 mészkő (CaCO,) 21 metán (CHJ 32, 42 - kimutatása 54 metanol (CH3OH) 45 metil-alkohol (CH 3OH) 45 mezőgazdaság 21 minőségi elemzés 54 mól (mól) 28. 29, 32 moláris térf ogat 29 molekulák 3 monomer 44 mosószóda 31 Ml műany agok 40, 44 műtrágy ák 31, 37

53 - kimutatása 54 - körf orgása 36 nitrogén-dioxid (NO2) 17 - kimutatása 54 nitrogén-monoxid (NO) 54 NKP-értékek 37 Nobel, Alf réd 57 nukleáris reakció 48

Ny ny ersanyagok 41, 59 ny ersbenzin 41 ny ersvas 20 ny omás 35, 56 ny újthatóság 14 0,0 olaj 31, 41 oldat 50 - v izes 59 oldhatóság 2 7, 49, 50 oldószer 30, 45, 50 ólom (Pb) 15 ólom-bromid (PbBr2) 23 ólom-klorid (PbClj) 27 ólom-nitrát [Pb(N03)2] 27, 58 ólomadalékok 1 1 ólommentes benzin 1 1 oltott mész |Ca(OH)2) 21 olv adás 5 olv adáspont 5, 55 - mérése 52 ón (Sn) 1 5 Ostwald-eljárás 37

oxidáció 31, 35, 4 oxidációs szám 18, 55 oxidálószerek !

18 oxidion (0 1 25 oxidok 10, 59 oxidréteg 15, 59 oxigén (Oj) W, 23 - arány a a lev egőben 54 - előállítása 53 oxigénpróba 10 ózonly uk 11, 47 ózontérkép 47

ó, ő ősszegképlet 3, 42 ötv özetek 15 P pakura 41 párolgás 59 - e Pauling, Linus 57 periódusok l 8 periódusos rendszer 8-9 ő petróleum 41 pH-érték 25. á 46 pH-skála 25 l pillanatny i sebesség 34 l pipetta 60 platina 14 í poli(v inil-klorid) 59 polietilén t 44 polimer v egy ületek 44 á polimerizáció 44 pozitív s töltés 6 Priestly, Joseph 57 a propán (C3H8) 42 propanol (C 3H,OH) 45 protonfelvevők 25 protonleadók 25 protonok 6 PVC 59

radioaktivitás 48 radiokarbon kormeghatározás 48 reakcióegy enletek 16 - rendezése 16 reakcióhó 32 reakcióképesség 6 reakcióképességi sor 14. 24, 26,49 reakciósebesség 34 redoxireakciók 18 redukálószerek 18, 38 redukció 18, 20 relatív atomtömeg 7, 8, 28, 29,55

63

relatív molekulatömeg 7, 21,

szennyvízkezelés 21

28, 29 rendszám ő, 8, 52, 55 réz(Cu) 14, 15. 17, 22,23 - tisztítása 23 réz(ll)-szulfát (CuSOJ 1 7. 23, 27 réz-klorid (CuCI ;) 26 - elektrolízise 22 réz-oxid (CuO) 26 réz-szulfid (CuS) 38 rozsdásodás 24, 34 Rutherford, Ernest 57

szerkezeti képlet 3, 42, 45 szerv es kémia 40 szétv álasztási módszerek 50 szilárd 4 szintetikus 59 - polimer 44 szintézis 59 szublimáció 59 szubsztitúció 42 szulfátion (SOJ-) 52 - kimutatása 39 szuszpenzió 30, 50 szűrés 2 7, 30 szűrőtölcsér 60

S salak 20 salétromsav (HNO3) 26, 37 sárgaréz 1 5 sav -bázis titrálás 51 sav ak .?5-26 sav as 25 - esők \ \ . 4 6 semleges 6, 25 semlegesítés 26, 32 sók 26-27 - elemzése 52 -előállítása 2 7 spatula 60 sugárzás 48 sűrűség 59 Sz szakaszos lepárlás 41 szalmiátezesz 36 szappanok 30, 31 százalékos össztetétel 2 1 szén (C) 1 3, 40 - körf orgása 40, 47 szén- 12 v. U C 59 szén-dioxid (C0;) 11.21, 26, 29, 33. 45 szén-monoxid (CO) 1 1 szénhidrogének 40, 42-45 szennyvíz 30

T talpas gömblombik 60 tápláléklánc 31, 59 telítetlen - molekula 43 - oldat 50 telített - molekula 42 - oldat 50 térf ogat 56, 59 térf ogatos elemzés 51 természeti kincseink 19-21 Thomson, J. Joseph 57 timf öld (Al,0,) 23 tisztaság vizsgálata 52 tisztítás 23 titrálás 27, 57 -sav -bázis 51 töltésszám 14 tömeg 59 tömegmegmaradás törv énye 16 tömegszám 6 tömegszámítás 28 tüzelőany agok 1 0 tűzháromszóg 10 tűzoltás 1 0

u, ú

újraf elhasználás 18

M

ülepítőtartály 30 ütközések 34 üv egházhatás 1 1 , 47 üv eggyártás 21 V v álasztótölcsér 50, 60 v áltozó keménység 31 v anádium(V)-oxid 38 v as(Fe)14, 17, .20,24 - gy ártása 20. 21 v as-szulfát (FeSOJ 1 7 v as-szulfid (FeS| 16 v égpont 51 v egyérték 1 2. 18 v egy i üzemek 46 v egy ipar 46 v egy jelek 3 v egyszerek 47 v egy ületek 4 v eszélyt jelző szimbólumok 47 v isszaforgatás 18 v íz(H 2O)3, JO-31 - desztillált 30 - körf orgása 30 v ízelvonó szer 38 v izes oldat 22, 59 - elektrolízise 23 v ízkeménység 31 v fzkő31 v ízlágyítás 31 v íztisztítás 30 v ízszennyeződés 31 v örösréz 14, 15 v ulkanizálás 38, 59 Zs zsíroldó szerek 30 zsírozás 24

Minden jog f enntartv a!

Jelen kiadv ány t v agy ennek részleteit tilos bármily en eljárással (elektronikus, mechanikus, f ény másolás útján] sokszorosítani, a kiadó írásbeli engedély e nélkül. A mű eredeti címe: Essential Chemistry Copy right c by Usborne Publishing Ltd. Hungárián translation © Holnap Kiadó, 1996 HOLNAP KIADÓ Kft., Budapest, 1996 / Felelős kiadó a Holnap Kiadó Kft. ügyvezető igazgatója Fordította: Karcag Judit / Felelős szerkesztő: Sík Júlia / Szakmailag ellenőrizte: Nagyné Ficsor Mária / Műszaki vezető: Szántai Ágnes / Műszaki szerkesztő: Ágoston Katalin / Megjelent 3,6 (A/5) ív terjedelemben, HÓ 166 / ISBN 963 346 142 l / Dürer Ny omda, 1996 / Felelős v ezető: Beregszászi László