Jelen a tankönyv az Oktatási Minisztérium tulajdona.
Jelen tankönyv az Oktatási és Kutatási miniszter 3393/28.02.2017. számú rendeletével jóváhagyott iskolai program alapján készült.
119 - egységes nemzeti segélyvonal gyermekbántalmazási ügyekben 116.111 - segélyvonal gyermekek számára
Kémia
Camelia Beșleagă
Mariana Moga
Mariana Roiniță
Anca Tăbăcariu
Elisabeta Merinde
Mira Pruneș
Daniela-Marilena Tudor
A tankönyvet a Oktatási Minisztérium 5420/04.07.2024 számú rendelete hagyta jóvá.
A diákok számára a tankönyv juttatása ingyenes, úgy nyomtatott, mint digitális formátumban, és továbbadható négy tanéven keresztül, kezdve a 2024–2025 tanévtől.
Tanfelügyelőség
Iskola / Főgimnázium / Líceum
Év Diák neve
A TANKÖNYVET HASZNÁLTA:
Osztály Tanév
Tankönyv állapota* tanév elején tanév végén
* A tankönyv állapotára vonatkoztatható megjegyzések : új, jó, megkímélt, nem megkímélt, megrongált.
• A tanárnak ellenőriznie kell a táblázatban jelöltek valóságtartalmát.
• A diákok semmilyen jegyzetet nem készítenek a tankönyvbe.
Kémia. Tankönyv a VII. osztály számára
Camelia Beșleagă, Mariana Moga, Mariana Roiniță, Anca Tăbăcariu, Elisabeta Merinde, Mira Pruneș, Daniela-Marilena Tudor
Tudományos értékelés: Iulia Gabriela David, egyetemi docens, Bukaresti Egyetem, Kémia Kar Monica Dumitru, Mircea cel Bătrân Főgimnázium, Konstanca
Tördelőszerkesztés és nyomdai előkészítés: Dorel Melinte
A TANKÖNYV SZERKEZETE .......................................................... 4
1. FEJEZET – A KÉMIA ÉS AZ ÉLET ......................................... 7
1.1. A KÉMIA MINT TERMÉSZETTUDOMÁNY ........................ 8
1.1.1. MI A KÉMIA? ....................................................................... 8
1.1.2. 1.1.1............................................................................................. A KÉMIAI LABORATÓRIUM. LABORATÓRIUMI ESZKÖZÖK ÉS FELSZERELÉSEK ................................... 9
1.1.3. HOGYAN VISELKEDÜNK A KÉMIAI LABORATÓRIUMBAN? (MUNKAVÉDELMI SZABÁLYOK) ............ 11
A VII. osztályos kémia tankönyv öt fejezetet tartalmaz, amelyek a kompetencia-központú tervezést és a tantervi tartalmakat követik. A leckékhez interaktív, gyakorlatban alkalmazható tanulási-értékelési tevékenységek kapcsolódnak, amelyek az általuk érintett konkrét kompetenciák kialakításához járulnak hozzá.
Tájékoztató A kíváncsiaknak
A FEJEZETET BEMUTATÓ OLDAL
Szuggesztív Képek
A fejezet bemutatása
Cím: Jegyezd meg!
Portfólió Megoldott feladatok Felmérő
Alkalmazd a tanultakat!
DIGITÁLIS VÁLTOZAT
A digitális változat tartalmazza a tankönyv nyomtatott változatának teljes tartalmát, valamint egy sor interaktív multimédiás tevékenységet (IMT): animált, statikus, interaktív tevékenységeket.
A tankönyv oldalai megtekinthetők különböző eszközökön (asztali számítógép, laptop, táblagép, mobiltelefon), ez kiváló böngészési élményt nyújt.
IMT animált filmecskék vagy animációk
IMT statikus
képgalériák, kiegészítő információk, diagrammok
IMT interaktív
játékok vagy feladatok, amelyek végén a tanuló ellenőrizheti a válaszok helyességét.
Periódusos rendszer
Az interaktív multimédiás tevékenységek arra ösztönzik a tanulókat, hogy fejlesszék kritikus gondolkodásukat, valamint, hogy fejlesszék érdeklődésüket és tudásukat.
A digitális változat böngészése lehetővé teszi a tankönyv átnézését és az előző tanulási tevékenységhez való visszatérést.
BEVEZETŐ
„Körülbelül 13,5 milliárd évvel ezelőtt az anyag, az energia, az idő és a tér az úgynevezett ősrobbanással jött létre. Világegyetemünk ezen alapvető jellemzőinek történetét fizikának nevezzük.
Mintegy 300 000 évvel a keletkezésük után az anyag és az energia elkezdett összetett struktúrákba, úgynevezett atomokba tömörülni, amelyek aztán molekulákká egyesültek. Az atomok, molekulák és kölcsönhatásaik történetét kémiának nevezzük.
Körülbelül 3,8 milliárd évvel ezelőtt, a Föld nevű bolygón néhány molekula egyesült, és nagyon nagy és bonyolult szerkezeteket, úgynevezett szervezeteket alkotott. Az organizmusok történetét biológiának nevezzük.”
Yuval Noah Harari, Sapiens. Az emberiség rövid története
Általános és sajátos kompetenciák az általános tantervnek megfelelően, KÉMIA tantárgyra vonatkozóan,
1. A hétköznapi életben előforduló jelenségek és anyagok tulajdonságainak tanulmányozása
1.2. Az anyagok jelenségeinek és tulajdonságainak leírása ismerős kontextusokban, konkrét kémiai szakkifejezések használatával
1.3. Kémiai szimbólumok használata elemek, egyszerű vagy összetett anyagok és anyagok átalakulásainak ábrázolására
2. A kutatás során szerzett adatok és információk értelmezése
2.1. Hipotézisek megfogalmazása az anyagok tulajdonságairól és a közöttük fennálló összefüggésekről
2.2. Laboratóriumi berendezések és számítógépes technológiák használata a tulajdonságok/jelenségek tanulmányozásához
2.3. Folyamatok és jelenségek vizsgálata a lényeges fogalmak és összefüggések felismerése érdekében
3. Problémamegoldás konkrét helyzetekben a kémiára jellemző algoritmusok és eszközök alkalmazásával
3.1. A probléma megoldásához szükséges információk és adatok azonosítása különböző összefüggésekben
3.2. Minőségi és mennyiségi problémák megoldása a tanult fogalmak alapján
4. A kémiai folyamatok és tevékenységek saját magunkra és a környezetre gyakorolt következményeinek elemzése
4.1. A kémiai folyamatoknak a szervezetre és a környezetre gyakorolt következményeinek azonosítása
4.2. A vegyi anyagok szervezetre és környezetre gyakorolt hatásának megítélése
A KÉMIA ÉS AZ ÉLET
Amikor befejezted az adott fejezet tanulmányozását, értékeld az elvégzett munkát, és azt hogy hogyan érezted magad a leckék során!
◗ A kémiai laboratórium
◗ Anyag. Vegyület
◗ Tiszta anyagok
◗ Anyagkeverékek
A minket körülvevő testek anyagokból állnak. Az anyagok tanulmányozásához tudnunk kell, hogyan válasszuk szét őket, majd elemezzük tulajdonságaikat. A tulajdonságok ismeretében megtudhatod, hogyan lehet az anyagokat felhasználni. Ezt a természetben vagy a laboratóriumban teszed, speciális eszközökkel, amelyeket meg kell tanulnod helyesen használni.
Sajátos kompetenciák: 1.1, 1.2, 2.1, 2.2,
Polimerből készült védőfólia
1.1. A KÉMIA, MINT TERMÉSZETTUDOMÁNY 1.1.1. MI A KÉMIA?
Fedezd fel!
Sokáig úgy gondolták, hogy az Univerzumban minden anyag apró részecskékből, úgynevezett atomokból áll. Albert Einstein azonban csak 1905-ben bizonyította be matematikailag a létezésüket. Ezek az apró, csillagokban született atomok mindenütt léteznek, és alkotják azt, amit ma anyagnak nevezünk. Az Univerzumtól a Föld bolygóig, Európában, Romániában, ebben a könyvben és a te testedben mindannyian „csillagporból” állunk. Hogy ezek az atomok hogyan kerültek belénk, és hová fognak utazni a jövőben, az továbbra is rejtély. De tanulmányozásukkal az emberiség figyelemre méltó dolgokat hozott létre.
Figyeld meg az alábbi képeket. Állapítsd meg, mit ábrázolnak!
Alumínium-szilikátokat és szilícium-dioxidot tartalmazó üveg képernyő
Magnézium- vagy polimer alapú tok
A telefon belsejében elektronikus áramkörök (rézből, nikkelből, ezüstből, szilíciumból, ónból) és egy akkumulátor (lítiumból, kobaltból, szénből vagy mangánból) található.
A magnézium, lítium, kobalt, polimerek, szén, üveg, réz, nikkel, ezüst, szilícium, alumínium-szilikátok, alumínium-szilikát, ón, szilícium-dioxid mind vegyi anyagok.
A kémia a vegyi anyagokat tanulmányozó tudomány.
Hogyan tanulmányozzuk a vegyi anyagokat?
Ahogy a tudomány mindig is tette, a kémia a tudományos kutatás részeként, a kísérletezésen alapul, amelyet egy probléma megfogalmazása és egy hipotézis felállítása előz meg.
A kísérlet elvégzése után ismerteted az eredményeket és levonod a következtetéseket.
Az anyagokat tulajdonságaik és átalakulásaik megfigyelésével tanulmányozod. Hogyan lesz a jégből víz, és hogyan lesz a fából hamu?
Fokozatosan meg fogod érteni, hogy mi történik körülötted, és képes leszel tudományos nyelven megmagyarázni a megfigyelt átalakulásokat. Képes leszel felismerni, megnevezni és használni az anyagokat, összefüggések felállításával: Összetétel Tulajdonságok
Ez a kölcsönös függőség minden vegyi anyag tanulmányozásának alapját képezi.
Ezért a VII. osztályban meg fogjátok tanulni:
1. Hogyan különböznek az anyagok a keverékektől?
2. Miből állnak az anyagok (atomokból, ionokból vagy molekulákból)?
3. Milyen tulajdonságokkal rendelkeznek az anyagok az összetételüktől függően?
4. Mi egy anyag, és milyen annak rövidített jelölése (vegyi képlet)?
Ahogy az első oldalon már olvashattad, „a kémia az atomok, molekulák és kölcsönhatásaik története”. Rá fogsz jönni, hogy amit most tanulni kezdesz, az valóban egy olyan történet, amely egy lenyűgöző univerzumra nyit ajtót. Mi a kémia? A választ önállóan fogod tudni megfogalmazni, ha megfigyeled a környezetedben lévő testeket, kérdéseket teszel fel, keresel válaszokat, összefüggést teremtesz az ismereteid és az új információk közt és alkalmazod az ismereteidet.
1.1.2. A KÉMIAI LABORATÓRIUM. LABORATÓRIUMI
ESZKÖZÖK ÉS FELSZERELÉSEK
A környező valóság vizsgálatához a természetben végbemenő átalakulásokat más léptékben reprodukálják a laboratóriumban. Ennek céljából eszközökre, felszerelésekre, berendezésekre van szükség. Ismerkedj meg velük, és figyeld meg a magyarázatok alapján olyan kifejezések létezését, amelyek fokozatosan bekerülnek a szókincsedbe, és kialakítják a kémia tudományos nyelvezetét.
A kémiai laboratórium egy olyan helyiség, amely fel van szerelve: speciális bútorzattal, elektromos berendezésekkel, folyóvízzel és a mérgező gázokat eltávolító elszívófülkével. A laboratóriumban sajátos üvegeszközök és felszerelések, illetve vegyszerek (reagensek) is találhatóak.
Elemezd a következő oldalak képeit, és osztályozd a füzetedben az eszközöket az alapanyaguk szerint.
Azonosítsd a szövegben az új kifejezéseket, és keresd meg a szótárban a jelentésüket.
Rajzolj le a füzetbe három, üvegből készült eszközt!
A laboratóriumban a vegyi anyagokat speciális edényekben tárolják. Ezek címkéin figyelmeztető piktogrammok vannak:
Maró hatású, a bőr és a szem súlyos égését okozhatja
Oxidatív anyag, amely tüzet okozhat vagy táplálja azt
Robbanó Irritáló, káros
Gyúlékony Súlyosan mérgező, halálos lehet
Környezetre veszélyes
Mérgező a szervezet számára
Kémcsőállvány és kémcsövek
Berzelius pohár
Pipetták Kristályosító tál
Erlenmeyer lombik, üvegbot Mérőhengerek
Porcelán és üvegtál Mozsár és mozsártörő
Porcelántégelyek Fa- és fémfogók Égetőkanál Spatula
Mérleg Óraüveg
Talpaslombik Vasháromláb szitával, borszeszégő
Vegyszeres üvegek Üvegtölcsér
Hűtő
Választótölcsér, állvány és fogó
1.1.3. HOGYAN VISELKEDÜNK A KÉMIAI LABORATÓRIUMBAN (MUNKAVÉDELMI SZABÁLYOK)
A kísérlet megkezdése előtt figyelmesen elolvassuk a leírását.
A vegyszereket NEM kóstoljuk meg.
Csak a tanár/ munkalap által leírt vegyszerekkel és eszközökkel dolgozunk.
Az üvegbottal körkörös mozdulatokkal kavarunk.
A borszeszégőt óvatosan használd: gyújtsd meg gyufával, és oltsd el a lángot a kupakkal letakarva.
Az üvegpoharakat vagy edényeket fémrácson melegítik, nem közvetlenül a lángban.
Kis mennyiségű vegyszert használunk. A szilárd vegyszerekhez csak spatulával nyúlunk, kézzel nem.
A cseppfolyós anyagokat a kémcsövek/ poharak falán folyatjuk le.
A vegyszereket közvetve szagoljuk meg, a légáramot/ illatokat az orr felé terelve.
Közvetlen melegítésekor a kémcsövet fafogóba fogjuk a felső részén, ferdén tartjuk, és enyhén forgatjuk az egységes melegedés érdekében.
Forró üvegedényeket szigetelőanyagokra helyezzük.
Amikor a kísérletek befejeződtek, tegyél rendet a munkaasztalon. Moss kezet szappannal és vízzel. A maradékokat gyűjtsd össze speciális edényekbe.
MIT TUDOK?
• A testek megkülönböztethetőek tulajdonságaik (jellemzőik) alapján.
MIT FOGOK TUDNI?
• Mi alkotja a testeket?
• Mik az anyagok?
• Milyen típusú anyagok léteznek a természetben?
1.1.4. ANYAG. TEST. VEGYÜLET
Fedezd fel!
Nézz körbe!
Nevezd meg egyetlen szóval azt, amit látsz!
Válassz ki négy testet, melyet ma használtál! Hogyan választottál? Miben különböznek a testek?
Minden, aminek tömege van, és helyet foglal, anyag.
A test az anyag egy meghatározott alakú és térfogatú része. A testek összetételükben (szerkezetükben) és tulajdonságaikban (jellemzők) különböznek egymástól.
Elemezd a mellékelt képet!
Azonosíts három különböző halmazállapotú testet, és nevezz meg más összehasonlítási szempontokat is ezek esetében!
Következtetés A testek: 1 – a kocka; 2 – a folyadék a pohárban; 3 – a gáz a léggömbben.
A következők szerint különböztethetők meg:
• alak és térfogat;
• szín;
• optikai tulajdonságok;
• összetétel: a részecskék és a közöttük lévő távolságok eltérőek.
A képen látható testek abban hasonlítanak egymásra, hogy mindegyiknek a teljes tömegében azonos (homogén) az összetétele.
Az anyagnak különböző összetétele és tulajdonságai lehetnek. Az anyag lehet szilárd, folyékony vagy gáznemű. A homogén összetételű és állandó tulajdonságokkal rendelkező anyagot vegyi anyagnak nevezzük.
Egy vegyület tulajdonságait az alkotói (összetétele) határozzák meg.
Példák vegyi anyagokra: víz, só, cukor, hélium, réz, vas stb.
Példák ezen vegyi anyagokból készült testekre: jégkocka, sókristály, kockacukor, héliumos léggömb, rézcső, vasszög.
Alkalmazd a tanultakat!
1. A következő feladatnál írd a helyes válasz betűjelét a füzetedbe. A csak testeket tartalmazó felsorolás: a) szén-dioxid, vonalzó, jegyzetfüzet, levegő. c) vonalzó, jegyzetfüzet, osztályterem levegője, füst. b) vonalzó, levegő, szén-dioxid, kréta. d) füzet, vonalzó, osztályterem levegője, kréta.
2. Sorolj fel három olyan testet, amely az arany nevezetű vegyi anyagból készült!
3. Nevezz meg öt testet és öt anyagot az alábbi szövegben!
Mara a nagyszülei faházában megcsodálja a meszelt kályhát, a vasajtókat és a vizes kancsót. A tűzhelyen a nagymamájának van egy sárgaréz vízforralója és egy rézdarálója. A nagymamája elmondta neki, hogy azért tartotta meg őket, mert a szülei régen cukrot vagy sót daráltak vele.
Elemezd az alábbi képeket, és nevezd meg, melyeken ismersz fel testeket, amelyeket:
• különböző vegyi anyagok alkotnak;
• azonos vegyi anyagok alkotnak;
• vegyi anyagok keverékei alkotnak.
Következtetés A testek állhatnak egy vegyi anyagból vagy különböző vegyi anyagok keverékéből. Az egyes vegyi anyagok megtalálhatók a természetben (víz, oxigén, mészkő), vagy kémiai szintézissel nyerhetők (gyógyszerek, mosószerek, műtrágyák, kénsav stb.).
A legtöbb vegyi anyag a természetben keverékek formájában létezik.
Példák:
a) A levegő nitrogén, oxigén, szén-dioxid és más gázok keveréke.
b ) A meszes kőzetekben vannak szilárd anyagok, amelyek közül a legfontosabb a kalcium-karbonát nevű anyag.
c) A folyóvíz nagyrészt víz, de kis mennyiségben más anyagok (só, oxigén, szén-dioxid stb.) keveréke.
d) A kőolaj több vegyület, az úgynevezett szénhidrogének keveréke.
e) Az emberi szervezetben számos keverék (vér, gyomornedv stb.) található, amelyek különböző vegyületekből (szénhidrátok, zsírok, fehérjék, hemoglobin, oxigén, sósav stb.) állnak .
Eredetük szerint a vegyi anyagok lehetnek szervesek vagy szervetlenek.
1. Szerves vegyületek:
• keményítő, cellulóz, alkohol, természetes gumi, cukor, zsírok, zsírok, vitaminok, fehérjék, citromsav, metán, naftalin, bután stb.
Liszt (tartalmaz keményítőt) Könyv (a papír tartalmaz cellulózt) Műszálak
2. Szervetlen (ásványi) anyagok. Az osztályozásukat az 5. fejezetben fogod megismerni, miután megtanultad, hogy miből állnak a vegyületek. Vizsgálj meg az alábbi képeken néhány szervetlen anyagot!
Konyhasó
Mágnessel vonzott vaspor
Sztalaktitok és sztalagmitok
Gyémánt
További példák a szervetlen anyagokra vagy szervetlen anyagok keverékeire, amelyeket a következő leckékben fogsz felfedezni: víz, homok, mészkő, oltott mész, kén, vas, hidrogén, oxigén stb.
Kíváncsiaknak
A komposzt (szerves és szervetlen anyagok keveréke) növényi hulladékok és állati termékek lassú erjedésével jön létre. Természetes trágyaként használják.
A testek vegyi anyagokból vagy azok keverékeiből állnak.
Az anyagok lehetnek szervesek vagy szervetlenek. Jegyezd meg!
Alkalmazd a tanultakat!
1. Határozz meg öt szerves és öt szervetlen anyagból álló testet a környezetedben! Mit veszel észre?
2. Írd be a füzetedbe az A oszlopba a test sorszámát, a B oszlopba pedig a testet alkotó anyag betűjelét! Az A oszlop minden egyes számához csak egy betű tartozik a B oszlopból.
A B
1. acélpenge a. oxigén
2. víz a pohárban b. vas
3. metángáz a palackban c. víz
4. elektromos huzalok d. metángáz e. réz
3. Képzeld el, mennyire más lenne az életed mobiltelefon és más okoseszközök nélkül. Számos, a természetben megtalálható anyag megtalálható a mobiltelefonban. Olvasd el az alábbi szöveget, és töltsd ki az üres helyeket a zárójelben lévő helyes kifejezéssel:
A telefon burkolata ... (szerves/szervetlen) anyagból készült polimer, amelyet kőolaj feldolgozásával nyernek.
A burkolat tartalmazhat alumíniumot vagy magnéziumot is, amelyek olyan anyagok, amelyek... (szerves/ szervetlen) anyagok. A kijelző képernyő speciális üvegből készül, amely szilíciumot, alumíniumot, nátriumot és káliumot tartalmaz, olyan anyagokat, amelyek a ... (növényi/ ásványi) eredetűek. Az alaplemez tartalmaz: szilíciumot, rezet, ónt, ezüstöt, aranyat stb. Az akkumulátor lítiumot és számos más szervetlen anyagot tartalmaz: vasat, kobaltot, rezet, de szerves anyagokat is, például egy polimert, az úgynevezett ... (polietilén/ gyémánt).
1.1.5. FIZIKAI JELENSÉGEK ÉS KÉMIAI JELENSÉGEK
Fedezd fel!
Környezetünkben naponta történnek átalakulások, melyeket többé vagy kevésbé megfigyelünk .
Korábban tanultál a víz körforgásáról a természetben.
Elemezd az alábbi ábrát! Halmazállapot változásokat fogsz észrevenni: olvadás, szublimálás, lecsapódás, fagyás, deszublimáció, párolgás.
MIT TUDOK?
• A testeket vegyi anyagok alkotják.
• Egy vegyi anyag összetétele mindig azonos.
• A testek átalakulásokon mehetnek keresztül, ezeket jelenségeknek nevezzük.
MIT FOGOK TUDNI?
• Milyen átalakulásokon mennek keresztül a testek?
• Hogyan különböztetjük meg a fizikai és a kémiai jelenségeket egymástól?
Fizikai ismereteidet felhasználva, ismerd fel, és írd le a fenti ábra valamennyi átalakulását! A felsorolt átalakulások közül melyek azonosíthatóak a víz körforgása során a természetben?
• Elemezd az alábbi képeket, töltsd ki a táblázatot a füzetedben!
Test Vegyület Átalakulás
A táblázatba lejegyzett mindkét átalakulás során az anyag összetétele változatlan maradt.
A fizikai jelenségek olyan átalakulások, amelyek során az anyag összetétele nem változik meg.
Az alábbi képeken bemutatott átalakulások valamilyen környezeti hatás következtében zajlanak le: levegő, víz, fény. Mi a közös bennük?
KÍSÉRLET
A vizsgált jelenség
Kémiai jelenségek felismerése
Anyagok és eszközök Eljárás
1. A cukor elszenesedése cukor, porcelántégely,fémszita, fémháromláb, gyufa, borszeszégő, spatula
2. A fa égése faforgács, fogó, borszeszégő
3. Ecet hatása a krétára krétapor és ecet, kémcső, spatula, pipetta
A cukrot a tégelybe tesszük és melegítjük.
Megfogjuk a faforgácsot a fémfogóval, és a lángba tartjuk.
Megfigyelések Következtetések
Enyhe melegítés hatására a cukor megolvad. Folytatva a melegítést szilárd, fekete anyagot kapunk.
A fa égése során egy szürke anyag keletkezik, és hő szabadul fel.
Az olvadás fizikai jelenség.
Tartós melegítés hatására a cukor más anyaggá alakul át.
Égése során a fa más vegyületté alakul át.
Tegyünk krétaport a kémcsőbe egy spatula segítségével. Pipettázzunk bele 2 mL ecetet. Gáz keletkezését figyelhetjük meg. A kréta és az ecet más vegyületté alakult.
Az összes elvégzett kísérlet során az átalakuló anyagokból más anyagokat nyernek.
A kémiai jelenségek olyan átalakulások, amelyek során az anyag összetétele megváltozik, új anyagok keletkeznek. A kémiai jelenségeket kémiai reakcióknak nevezzük.
A növények rothadása, a fotoszintézis, a szén- és olajképződés természetes kémiai jelenségek.
Jegyezd meg!
Az anyagok átalakulása lehet fizikai vagy kémiai jellegű.
A fizikai jelenségek olyan átalakulások, amelyek nem változtatják meg az anyag összetételét.
A kémiai jelenségek olyan átalakulások, amelyek során új vegyületek keletkeznek (eltérő összetétellel).
Alkalmazd a tanultakat!
1. Az A-D képeken a cukor átalakulásait láthatjuk: aprítás, oldódás, olvadás, elszenesedés. Ezen átalakulások közül melyik fizikai jelenség és melyik kémiai jelenség?
2. Olvasd el az alábbi kijelentéseket, és állapítsd meg minden esetben a leírt jelenség típusát! (fizikai/kémiai)
a) A növények fény jelenlétében a széndioxidot oxigénné alakítják át.
b) Világméretű problémát jelent a globális felmelegedés és a sarki jégtömbök olvadása.
c) Ősszel az alacsony hőmérséklet hatására a vízcseppek jégkristályokká (dér) alakulnak át.
d) Ha a tojást ecetbe helyezzük, a tojáshéj felszínén gázbuborékok keletkezését figyelhetjük meg.
1.1.6. FIZIKAI ÉS KÉMIAI TULAJDONSÁGOK
Fedezd fel!
A minket körülvevő testek különböző vegyi anyagokból állnak. Honnan tudjuk, hogy az anyagok különbözőek?
Figyeld meg az alábbi képeken látható testeket! Hogyan különböztetjük meg az őket alkotó négy vegyi anyagot egymástól?
MIT TUDOK?
• A jelenségek átalakulások.
• A tulajdonságok jellemzők vagy sajátságok.
MIT FOGOK TUDNI?
• Hogyan különböztethetők meg a vegyi anyagok?
• Hány típusa van a tulajdonságoknak?
Következtetés Az anyagok tulajdonságaik (sajátosságok vagy jellemzők) alapján különböztethetők meg egymástól.
Azok a tulajdonságok, amelyek alapján az anyagokat a képeken fel lehetett ismerni: szín, halmazállapot, sűrűség.
KÍSÉRLET
Kísérleti tevékenység
Bizonyos anyagok fizikai tulajdonságainak elemzése
Figyeld meg a ceruzagrafitot, és jegyezz fel néhány fizikai tulajdonságot! Tedd a ceruzahegyet vízbe, és keverd meg!
Készíts egy elektromos áramkört, amely egy 1,5 V-os akkumulátorból, egy izzóból, áramvezető vezetékekből és a ceruzagrafitból áll!
Figyeld meg a víz halmazállapotát, színét és szagát!
Ellenőrizd a víz konyhasó oldó képességét!
Tegyél 100 mL vizet az Erlenmeyer-lombikba! Fedd le az Erlenmeyer-lombik száját a dugóval! Helyezd a Berzelius poharat a hálóra, és melegítsd fel a vizet a borszeszégő lángja fölött! Olvasd le a hőmérsékletet 2 percenként! Hagyd a vizet kihűlni, és állapítsd meg, hogy a kísérlet elején felsorolt jellemzők közül melyek változtak meg!
Megfigyelések
A ceruzagrafit tömör, fekete, átlátszatlan, zsíros tapintású, és nyomot hagy a papíron.
A grafit vízben oldhatatlan. Az égő felgyullad, mikor a grafit az áramkörben van.
A víz színtelen, szagtalan folyadék.
A só feloldódik a pohárban található vízben.
Az Erlenmeyer-lombikban a hőmérséklet emelkedik, és néhány perc múlva a víz forrni kezd. Forrás közben a hőmérséklet állandó marad.
A vízgőzök lecsapódnak az üveg oldalfalain.
KÖVETKEZTETÉS Az átalakulások során a grafit és a víz nem változtatta meg tulajdonságait, így összetételük sem változott.
A halmazállapot, a szín, a szag, az oldódási tulajdonságok fizikai tulajdonságok.
Alumínium Víz és olaj Réz
A fizikai tulajdonságok az anyagok jellemzőire és azok átalakulására utal, amelyek az anyag összetételének megváltozása nélkül mennek végbe.
Általánosan megfigyelheted, hogy az anyagok valamennyi fizikai tulajdonsága csoportosítható érzékelhető (érzékszervekkel észlelhető) és mérhető (eszközökkel, berendezésekkel mérhető) tulajdonságokra, ahogyan az alábbi vázlat is bemutatja:
megjelenés
halmazállapot
szín
ÉRZÉKELHETŐ
Forráspont (f.p.) = az a hőmérséklet, amelyen egy anyag cseppfolyós halmazállapotból gáz halmazállapotba megy át
Fizikai tulajdonság
Olvadáspont (o.p.) = az a hőmérséklet, amelyen egy anyag szilárd halmazállapotből cseppfolyós halmazállapotba megy át
MÉRHETŐ
Sűrűség ρ = m/V
Oldékonyság = egy anyag egy másik anyagban való oldódási képessége
A mérhető fizikai tulajdonságok valamennyi tiszta vegyi anyag állandó jellemzői.
Ahhoz, hogy más tulajdonság-típusokat is felfedezhess, keress példákat saját környezetedben, és válaszolj az alábbi kérdésekre:
• Mi történik, ha a sütőporra citromlevet vagy ecetet csepegtetünk?
• Mivel magyarázható, hogy a csövek nátrium-karbonát (sütőpor) és ecet hatására könnyen kidugulnak?
KÍSÉRLET
Bizonyos anyagok néhány kémiai tulajdonságának elemzése
Anyagok és eszközök Eljárás Megfigyelések magnéziumszalag, borszeszégő, vasfogó, gyufa
A magnéziumszalagot a fogó segítségével a nyílt lángba tartjuk. Ne nézz a lángba!
Tegyük a magnéziumot egy kémcsőbe, és pipettázzunk rá 3 mL ecetet!
Egy spatula segítségével tegyünk néhány kristályt a kékkőből egy kristályosító tálba, adjunk hozzá vizet, és keverjük össze! Tegyünk egy vasszöget a keverékbe!
KÖVETKEZTETÉS A vizsgált jelenségek során a kiinduló vegyi anyagok más
A magnézium vakító lánggal ég. Fehér, darabos anyag keletkezik.
A magnézium az ecettel érintkezve megváltozik, és ennek hatására gáz és folyadék keveréke keletkezik.
A vasat vöröses réteg borítja, és az oldat színe kékről világos zöldre változik.
A kémiai tulajdonságok olyan átalakulások, amelyek megváltoztatják a vegyi anyag összetételét.
Példák kémiai tulajdonságokra:
√ a vas rozsdásodása;
√ a réz patinásodása;
√ a mustban levő szőlőcukor erjedése;
Jegyezd meg!
√ a bor ecetesedése;
√ a tej savanyodása;
√ a földgáz égése.
A vegyi anyagok fizikai és kémiai tulajdonságokkal rendelkeznek.
A fizikai tulajdonságok érzékelhetőek és mérhetőek.
A vegyi anyagok kémiai tulajdonságai új anyagok keletkezéséhez vezetnek.
Alkalmazd a tanultakat!
1. Válassz egy bizonyos vegyi anyagból készült testet, és nevezd meg egy fizikai és egy kémiai tulajdonságát!
2. Az alábbi kijelentések közül melyik vonatkozik fizikai és melyik kémiai tulajdonságra?
a) A kékkő színe kék.
b) A szén ég.
c) Az esszenciáknak kellemes illatuk van.
d) A fa a vízben állva megrothad.
MIT TUDOK?
• Egy vegyület (vegyi anyag) tulajdonságai állandóak.
MIT FOGOK TUDNI?
• Hogyan különböztetjük meg a tiszta vegyületeket a keverékektől?
• Milyen típusú keverékekkel találkozunk a hétköznapi életben?
1.2. VEGYI ANYAGOK. VEGYI ANYAGOK
KEVERÉKEI
1.2.1. TISZTA ANYAGOK
Az előző leckékben megtanultad, hogy a vegyületeknek olyan tulajdonságaik vannak, amelyek megkülönböztetik őket egymástól.
A fizikai tulajdonságok érzékelhetők és mérhetők. A mérhető fizikai tulajdonságok az egyes vegyületekre jellemző fizikai állandók.
Következtetés a tiszta vegyületek (vegyi anyagok) fizikai tulajdonságai állandóak. Hogyan különböztetjük meg a tiszta vegyületeket a keverékektől?
KÍSÉRLET A testeket egyetlen vegyi anyag alkotja?
Anyagok és eszközök:
50 banis érmék, rézcső/ huzal, vasszögek, víz, különböző méretű mérőhengerek, mérleg.
Kísérleti adatok táblázata:
A munka menete:
1. Mérd meg sorban az egyes testeket, és jegyezd fel a tömegüket: m (g)!
2. Töltsd a vizet egy mérőhengerbe, és mérd meg a kezdeti térfogatot Vk (cm3)!
3. Helyezd a testeket egyenként a vízbe, és mérd meg a végső térfogatot Vv (cm3)!
4. Számítsd ki a testek térfogatát : Vt (cm3) a (Vv – Vk) különbség alapján!
5. Számítsd ki az egyes testek térfogatát a ρ = m V összefüggés révén!
6. Egészítsd ki az adatokkal a táblázatot , majd hasonlítsd össze az általad mért adatokat a tankönyv végén található Melléklet adataival! Mit veszel észre?
Test m (g) Vk (cm3) Vv (cm3) Vt (cm3) ρ ( g cm3 )
50 banis pénzérme
Rézcső/ Rézhuzal
Vasszög
Megfigyelések:
Az 50 banis érmék sűrűsége ..., megközelítő/egyenlő a ... sűrűséggel, a rézcső sűrűsége pedig..., megközelítő/ egyenlő a ... sűrűséggel, míg a vasszögek sűrűsége megközelítő/egyenlő a ... sűrűséggel.
KÖVETKEZTETÉS A vizsgált három test sűrűsége eltér a Mellékletben található vas és réz sűrűségének értékeitől. A vizsgált testeket nem egyetlen vegyi anyag alkotja.
Minden tiszta anyag:
• fizikai állandói jellemzőek;
• nem változtatja meg összetételét a fizikai átalakulások során.
Tiszta vegyület az az anyag, amely megőrzi összetételét a fizikai jelenségek során, és állandó fizikai tulajdonságokkal rendelkezik.
Önálló tevékenység
A tankönyv végén található Melléklet segítségével keresd meg a következő anyagok/keverékek fizikai állandóinak értékeit: vas, víz, réz, konyhasó, és töltse ki az alábbi táblázat rovatait!
Fizikai
állandó
Anyag
Olvadáspont (°C)
Forráspont (°C)
KÍSÉRLET A durva szemcsés konyhasó tiszta anyag?
Anyagok és eszközök: durva szemcsés konyhasó, finom konyhasó, víz, 2 Berzelius pohár, spatula.
A munka menete:
Tegyük egy Berzelius pohárba só szemcséket (A) és egy másik főzőpohárba (B)! Öntsünk hozzá vizet, és keverjük meg egy üvegbottal! Hagyjuk a poharakat néhány percig állni!
Megfigyelések:
A durva konyhasó feloldódott a vízben, és a főzőpohárban különböző szilárd, vízben nem oldódó részecskék láthatóak, amelyek sűrűsége kisebb, megközelítőleg egyenlő vagy nagyobb, mint a vízé.
Sűrűség ρ (g/cm3)
A finom szemcséjű konyhasó feloldódik a vízben, és nem maradnak egyéb szennyeződések.
KÖVETKEZTETÉS A durva szemcsés konyhasó nem tiszta anyag (szennyeződéseket tartalmaz).
Egy anyag „tisztaságát” százalékos tisztaságban fejezzük ki.
A százalékos tisztaság megmutatja mennyi (g) tiszta anyag található 100 szennyezett anyagban.
p 100 = mtiszta anyag mszennyezett anyag , ahol: p – tisztaság, mszennyezett anyag = mtiszta anyag + mszennyeződések
MEGOLDOTT FELADAT
Egy bányából 2000 kg 90%-os tisztaságú szenet termelnek ki. Számítsd ki a szénlelőhelyen lévő tiszta szén tömegét!
Megoldás:
100 kg kőszén .......................... 90 kg tiszta szén
2000 kg · 90 kg
2000 kg kőszén ....................... x x = = 1800 kg tiszta szén
100 kg
Alkalmazd a tanultakat!
1. 500 kg szennyezett konyhasóból 300 kg tiszta konyhasót kapunk. Számítsd ki a só tisztaságát és a szennyeződések százalékos mennyiségét!
2. A mészkövet (kalcium-karbonát) az építésben használt oltatlan mész (kalcium-oxid) előállítására használják. Egy bányából 80%-os tisztaságú mészkövet termeltek ki, amelyből 1300 kg tiszta kalcium-karbonátot nyertek. Határozd meg a kitermelt szennyezett mészkő tömegét és a szennyeződések tömegét!
3. 7 g vasat és ként tartalmazó keverékben 5% szennyeződés van. Tudva azt, hogy a vas tömege fele a kén tömegének, számítsd ki a szennyeződések és a két komponens tömegét!
1.2.2. VEGYI ANYAGOK KEVERÉKEI
Naponta különböző formában használsz keverékeket. Megtalálhatók a különféle konyhai készítményekben, fogkrémekben, mosószerekben, kozmetikumokban, gyógyszerekben stb.
Megtanultad, hogy egy tiszta anyagnak meghatározott tulajdonságai vannak.
Megőrzik-e az anyagok tulajdonságaikat a keverékekben is?
KÍSÉRLET Vas és kén keverékének vizsgálata
Anyagok és eszközök: vasreszelék, kén, tégely, mágnes, égetőkanál, spatula, borszeszégő
A munka menete: Figyeld meg a képeket! 3
Keverj össze 2 g ként és 3,5 g vasat egy tégelyben! Oszd a keveréket két részre!
Közelítsd a mágnest a keverék egyik részéhez!
Megfigyelés: A keverékben levő vasat vonzza a mágnes, tehát megőrizte tulajdonságát. 1 2
Hevítsd fel az égetőkanálban a keverék másik felét!
KÖVETKEZTETÉSEK:
Közelítsd a mágnest az égetőkanál tartalmához!
• A keverékek fizikai műveletek eredményeként keletkeznek.
Megfigyelés: A melegítés hatására az égetőkanálban egy új, fekete színű vegyület keletkezik, melyet nem vonz a mágnes.
• A vasból és kénből álló keverékben az alkotók megőrzik tulajdonságaikat és szétválaszthatóak.
• Melegítés hatására a vas és a kén kémiai átalakuláson megy keresztül, új vegyület jön létre, mely más tulajdonságokkal rendelkezik.
KÍSÉRLET A vaj olvadáspontjának meghatározása
Anyagok és eszközök: vaj, tégely, spatula, vasháromláb hálóval, borszeszégő, állvány fogóval és hőmérővel
KÖVETKEZTETÉS:
A munka menete: Tegyük a vajat a tégelyben a szitára! A hőmérőt helyezzük a vajba, és tartsuk a helyén az állvánnyal és a fogóval! Melegítsük fel a tégelyt az égő lángja fölött! (Figyeld a hőmérő beosztását!)
Megfigyelés: A hőmérséklet változik az olvadás folyamata alatt.
• A vaj nem rendelkezik egy adott olvadási ponttal (egy bizonyos hőmérsékleti tartományban olvad).
• A vaj nem tiszta anyag, hanem anyagok keveréke.
A keverék két vagy több olyan anyagból jön létre, amelyek között nem mennek végbe kémiai jelenségek.
Készítsd el a laboratóriumban az alábbi képeken látható keverékeket! Figyeld meg és hasonlítsd össze ezek jellegzetességeit!
Teremts összefüggést a mellékelt képek információi közt, és állapítsd meg melyik keverék homogén és melyik heterogén!
Homogén (az alkotók nem különböztethetők meg)
Homogén keverékek teljes tömegükben azonos összetételűek és tulajdonságúak.
Jegyezd meg!
Példák keverékekre:
√ a talaj
√ jég és víz
Heterogén (alkotói megkülönböztethetőek)
√ üdítőitalok
√ víz és olaj
√ ecet
√ folyóvíz
√ egészségügyi szesz
√ sóoldat
√ tésztaalap
√ cukros víz
√ marószódás víz
√ tiszta levegő
Heterogén keverékek nem rendelkeznek azonos összetétellel és tulajdonságokkal a teljes tömegükben.
A tiszta vegyi anyagot fizikai állandók jellemzik, és összetételét fizikai jelenségek eredményeként megőrzi.
A tisztaság a 100 g (vagy 100 kg) szennyezett anyagban található tiszta anyag tömegét jelenti.
Ha két vagy több olyan vegyi anyagot egyesítünk, amelyek között nem játszódnak le kémiai jelenségek, akkor keveréket kapunk. A keverék összetevői szétválaszthatók. A keverékek lehetnek homogének és heterogének.
homok
Alkalmazd a tanultakat!
1. Olvasd el figyelmesen az alábbi állításokat! Ha úgy gondolod, hogy az állítás igaz, írd be az I betűt a füzetedbe! Ha úgy gondolod, hogy az állítás hamis, írd a H betűt!
a) Az ásványvíz tiszta vegyi anyag. (I/H)
b) A sóoldat egy heterogén keverék. (I/H)
c) Az alkohol és a víz homogén cseppfolyós keveréket képez. (I/H)
d) Az olaj sűrűsége kisebb, mint a víz sűrűsége. (I/H)
e) A levegő azonos halmazállapotú alkotókat tartalmaz. (I/H)
f) A víz és a krétapor homogén keveréket képez. (I/H)
2. Azonosítsd és írd a füzetedbe az a, b és c képeken látható keverékek típusát!
3. Olvasd el az alábbi receptet, és megtudod, hogyan készítheted el az uborka tartósítására használt keveréket!
Készítsünk egy keveréket, amely a következőkből áll: 2,5 liter víz; 0,5 liter ecet; 3 evőkanál só; 6 evőkanál cukor; fűszerek (bors; mustármag, babérlevél)! Melegítsük fel a keveréket, és forrón öntsük az üvegekbe helyezett uborkára!
Válaszolj a következő kérdésre, oldd meg a feladatot!
a) Milyen típusú keverék jött létre?
b) Nevezd meg a keverék minden alkotójának két fizikai tulajdonságát!
4. A zöldség fűszerkeverék a következőket tartalmazza: só, petrezselyem, fokhagyma, bors, hagyma, rozmaring. Ha tudod, hogy a keverék 49% sót tartalmaz, számítsd ki a só tömegét 80 g fűszerkeverékben!
5. Azonosítsd a következő szövegben megemlített keverékeket:
„Az öregasszony sietségében a kertből szedett mentacsokorral törölte meg az asztalt, és az asztalra savanyított olajbogyót, cikóriát, fehérrépát, túrót és meleg fűszerekben sült tojást tett. És egy széles tálba tette az, egészen régi és ízes bort, minden isten előtt egy-egy kis , fehér méhviasszal zománcolt, bükkfa csésze állt. A kóstoló után megosztoztak a forró főzeléken”.
(Alexandru Mitru, Filemon és Baucis, Az Olümposz legendái, Az istenek kötet)
6. Határozd meg az egyes keverékek típusát, és add meg az összetevőket:
Keverék Keverék típusa Keverék alkotói
egészségügyi szesz
sóoldat
köd
jódoldat
salátaöntet
1.2.3. KEVERÉKEK ELVÁLASZTÁSI MÓDSZEREI
A konyhában gyakran végzünk olyan műveleteket, amelyek különböző összetevők elválasztását jelentik: kávé a cukortól, bab a víztől, rizs a víztől stb. A keverék összetevői különböző tulajdonságokkal rendelkeznek (halmazállapot, oldhatóság, forráspont, sűrűség). Ezektől a tulajdonságoktól függően választjuk ki az elválasztási módszereket.
• A keverékek az alkotóanyagok tulajdonságaitól függően lehetnek homogének vagy heterogének.
• A keveréket alkotó vegyi anyagok megőrzik tulajdonságaikat.
MIT FOGOK TUDNI?
• Milyen módszereket használnak a komponensek elkülönítésére egy keverékből?
• Mi a gyakorlati jelentősége ezeknek az elválasztási módszereknek?
Sós tó
Hogyan választhatjuk szét egy homogén szilárd-folyadék keverék alkotóit?
A munka menete:
Egy Berzelius pohárban készítsünk homogén keveréket vízből és kékkő kristályokból! Az elegy egy részét tegyük egy tégelybe, és helyezzük az állványon lévő azbeszthálóra!
Melegítsük fel a tégelyt az oldattal együtt egy borszeszégővel!
A kékkő feloldódik a vízben, és homogén keveréket képez. Melegítés hatására a víz elpárolog, és a szilárd anyag kristályok formájában visszamarad a tégelyben.
KÖVETKEZTETÉS Egy homogén szilárd-folyadék keverékből a szilárd anyagot a folyadék párologtatásával választják el.
A kristályosítás egy szilárd komponens kristályok formájában történő elválasztásának módszere egy homogén folyadék-szilárd keverékből a folyékony komponens elpárologtatásával.
A kristály egy tömör, poliéder alakú test (vannak felületei, élei és sarkai), ahogy a mellékelt képen látható.
Só kristályosítása tengervízből
DESZTILLÁCIÓ
A kristályosítás gyakorlati jelentőségét a mellékelt fényképeken láthatjuk
Vannak olyan esetek, amikor egy homogén keverékből két folyékony anyagot kell szétválasztani.
A matematikából tudod, hogy egy tömeg elemeinek csoportosításához/elválasztásához egy kritériumot kell választanod.
Ha víz és alkohol keverékéről van szó, a kritériumnak egy mérhető fizikai tulajdonságnak kell lennie. Tanulmányozd a Mellékletet és azonosítsd azt a tulajdonságot, amely alapján elválaszthatnád a vizet az alkoholtól!
Az elválasztáshoz olyan speciális berendezésre van szükség, mint amilyet az alábbi ábra szemléltet:
Hőmérő
Gömblombik a homogén cseppfolyós keverékkel
Hőforrás
hideg víz
Hűtő
Párlatgyűjtő edény
A lombik víz és alkohol keverékét tartalmazza. Melegítéssel a hőmérséklet 78 °C-ig emelkedik. Ez az alkohol forráshőmérséklete.
A hőmérséklet az alkohol forralása során végig állandó marad. Az alkoholgőzök felszállnak, és a lombik oldalcsövén keresztül a hűtőbe jutnak. A hűtőben a gőzök lecsapódnak, és a képződött folyadék a gyűjtőedénybe folyik.
Amikor a hőmérséklet 78 °C fölé kezd emelkedni, az alkohol elvált, és a melegítés leáll.
A desztilláció a folyadékkomponensek szétválasztása egy homogén keverékből eltérő forráspontjaik alapján.
A desztilláció során két fizikai jelenség játszódik le: a párolgás és a lecsapódás. A desztillációt olyan keverékeknél alkalmazzák, ahol az anyagok forráspontjai nem állnak közel egymáshoz.
A desztilláció révén mindkét alkotót visszakapjuk.
Desztillált víz (tiszta víz) előállítása laboratóriumok, ipar, gyógyszerészet számára
A desztilláció gyakorlati jelentőségét a mellékelt képek ábrázolják
√ A kőolajtermékek kőolajból frakcionált desztillációval nyerhetők. A dízel, a benzin, a gázolaj (anyagkeverékek) kőolajból a finomítókban desztillációs eljárással nyerhető.
25
propán, bután
• Finomítás – a kőolaj alkotóira való elválasztása, hasznosítható termékek keletkezésekor (benzin, gázolaj stb.).
220
240 °C–500 °C pakura Kőolajfinomító berendezés
Alkalmazd a tanultakat!
√ Lazăr Edeleanu (1862-1941) román vegyész, aki a kőolajfinomítással kapcsolatos kutatásairól vált világhírűvé. Edeleanu eljárása a kén-dioxidot szelektív oldószerként használja a szénhidrogének (szerves anyagok) osztályainak szétválasztására, a folyékony kén-dioxidban való eltérő oldhatóságuk alapján. A kén-dioxidot mára más szerves szelektív oldószerekkel helyettesítették ebben az eljárásban.
1. Az alábbi grafikon két folyékony anyag (1) és (2) homogén keverékének forralásakor a hőmérséklet változását mutatja. Elemezd a grafikont, nézd meg a tankönyv végén található függeléket, azonosítsd az (1) és (2) anyagokat, és töltsd ki az alábbi táblázatot!
hőm. (°C)
100 78 20 5 7 9 11
Hőmérséklet (°C)
1. anyag megnevezése
1. anyag halmazállapota
2. anyag megnevezése
2. anyag halmazállapota 20 78 cseppfolyós 100 – –
(min.)
2. Mária egy üveg tengervízzel tért vissza a nyaralásból, és az iskolai laboratóriumban be akarja bizonyítani, hogy a tengervíz keverék. Mit gondolsz, mit kellene Máriának tennie? Írj egy legfeljebb egyoldalas tudományos vizsgálati jelentést, amely tartalmazza a következőket: hipotézis, szükséges eszközök és anyagok, munkamódszer, a kapott eredmények elemzése, következtetések levonása, a hipotézis igazolása.
Figyeld meg, és hasonlítsd össze az alábbi képeken a keverékek összetevőinek halmazállapotát, oldhatóságát és sűrűségét!
Következtetés A keverékek heterogének. Minden keverék tartalmaz egy szilárd összetevőt, amely nem oldódik abban a folyadékban, amelyben található. A komponensek különböző sűrűségűek.
A heterogén keverékekből történő komponensek elválasztásának módszereiként a dekantálást és a szűrést fogja megtanulni.
A módszer kiválasztása a komponensek sűrűségétől függ.
DEKANTÁLÁS
KÍSÉRLET
Anyagok és eszközök: víz, olaj, homok, spatula, Berzelius pohár, mérőhenger, üvegbot, választótölcsér
Hogyan választhatod szét egy heterogén keverék alkotóit?
A munka menete:
1. Egy Berzelius pohárba helyezzünk két homokkal teli spatulát, amelyre öntsünk 50 mL vizet és 50 mL olajat!
2. Egy üvegbot segítségével válasszuk szét a folyékony keveréket egy elválasztótölcsérbe, amelynek csapját elzártuk!
3. Nyissuk ki az elválasztó tölcsér elzárócsapját úgy, hogy a víz egy másik Berzelius főzőpohárba folyjon le!
Megfigyelések:
A homokból, vízből és olajból álló keverék heterogén.
Az összetevők nem oldódnak egymásban és különböző sűrűségűek.
A homok a főzőpohárban marad, a folyadékok pedig átkerülnek az elválasztótölcsérbe.
KÖVETKEZTETÉS A keverék összetevőit eltérő sűrűségük alapján választottuk szét.
A dekantálás egy heterogén, szilárd-folyadék vagy folyadék-folyadék keverék összetevőinek elválasztására szolgáló módszer, amely a sűrűségük közötti különbség alapján történik.
A dekantálás gyakorlati jelentősége
Vízdekantáló medence
SZŰRÉS
Figyeld meg a képet és válaszolj a kérdésekre:
• Mit gondolsz, mire való a kanna a képen?
• Milyen a pohárban levő víz minősége?
A dekantáló egy olyan medence, amelyet a vízminőség javítására terveztek a nagyon kis lebegő szilárd anyagok (nagyon finom cseppek, iszap, különböző ásványi vagy szerves eredetű szuszpenziók) visszatartására. A dekantálóban a víz nagyon alacsony sebességgel kering, ami elősegíti a szilárd anyagok leülepedését. A dekantert mind a tisztítás, mind a szennyvíztisztítás egyik szakaszaként használják.
Szótár
• Szuszpenzió – olyan keverék, amelyben szilárd részecskék eloszlanak egy folyadékban anélkül, hogy abban feloldódnának. Példa: tej.
• Elegyedő folyadékok – homogén keveréket alkotó anyagok.
Következtetés A kannának szűrő szerepe van, és megszűri a szilárd szennyeződéseket.
Hogyan lehet egy heterogén keverék összetevőit szétválasztani, ha hasonló sűrűségűek?
A munka menete:
Tegyél 100 mL vizet egy Berzelius-féle főzőpohárba, és adj hozzá egy csipetnyi szénport! A szűrőpapírt helyezd egy tölcsérbe! Helyezd a tölcsért egy fémgyűrűre, amelyet egy állványhoz szorítasz, hogy a folyadék a tölcsér alatt lévő tiszta Erlenmeyer-lombikba folyjon! Öntsd a keveréket a tölcsérbe, apránként, az üvegbot segítségével.
Megfigyelések:
A víz és a szénpor keveréke heterogén. A szénpor oldhatatlan a vízben.
A szűrőpapíron fennmarad a szénpor, míg a víz összegyűlik a Berzelius-pohárban.
KÖVETKEZTETÉS A heterogén keverék hasonló sűrűségű komponenseit egy szűrő anyag segítségével választottuk szét.
A szűres egy szilárd anyagnak heterogén szilárd-folyadék keverékből való elválasztásának módszere egy szűrőközeg segítségével.
A szűrés gyakorlati jelentőségét az alábbi képek illusztrálják.
Egy heterogén keverék összetevői elválaszthatók: – dekantálással, ha a komponensek sűrűségei között nagy a különbség; – szűréssel, ha a komponensek sűrűségei közel vannak egymáshoz.
Az elválasztási módszer megválasztása a keverék összetevőinek tulajdonságaitól (sűrűség) függ.
Alkalmazd a tanultakat!
1. Töltsd ki az alábbi szövegben található üres helyeket a zárójelben szereplő helyes kifejezésekkel!
a) Két... (keveredő/nem keveredő) folyadék elválasztását választótölcsér segítségével... (dekantálásnak/szűrésnek) nevezzük.
b) A cukor a cukorrépa nedvének ... (kristályosításával/desztillációjával) állítható elő.
c) Az etil-alkohol és a víz két ... (elegyedő/nem elegyedő) folyadék, ... (azonos/különböző) forrásponttal, amelyek ... (desztillálással/dekantálással) választhatók szét.
d) A ... (homogén/heterogén) keverékek esetén alkalmazott elválasztási módszer, melyet egy szűrőanyag segítségével végzünk a ... (dekantálás/szűrés).
2. Válaszd ki az alábbi keverékek közül azt, amelyik a szomszédos képen látható eszközökkel szétválasztható:
a) só és víz; c) víz és oxigén; b) őrölt bors és víz; d) víz és benzin.
3. Válaszd ki az alábbiak közül a megfelelőt a vízből, zúzott márványból és parafadarabokból álló keverék összetevőinek szétválasztásához: a) kristályosítás, dekantálás; c) szűrés, kristályosítás; b) kristályosítás, desztilláció; d) dekantálás, szűrés.
4. Anya gyorsan szeretne házi sajtot készíteni. Egy liter tehéntejet felmelegít. Amikor a tej forró, de nem forr, hozzáad 8 porított tejkálcium tablettát. Addig hagyja a tűzhelyen, amíg a sajt és a savó heterogén keveréke nem képződik. Hogyan választja el anya a sajtot a savótól?
szilárd és cseppfolyós keverék
leszűrt részecskék
tiszta (szűrlet)folyadék
5. Javasolj egy sémát a következő keverékek összetevőinek szétválasztására: a) víz, kékkő, krétapor; b) cukor, olaj.
6. Keverj el 120 g kősót vízzel! Az eredmény egy heterogén keverék, amelyet szűrni kell. Ha tudod, hogy 20 g vízben nem oldódó anyag marad a szűrőpapíron, határozd meg a kősó tisztaságát! Magyarázd meg, hogyan történik a szűrés! Sorolj fel három laboratóriumi eszközt, amelyek szükségesek az elválasztási művelet elvégzéséhez!
7. Csoportmunka: Hogyan választhatjuk el a kékkövet a kéntől? Egy tanuló véletlenül összekeverte a tégelyben lévő kékkövet az óraüvegen lévő kénnel. A laboratóriumban a tanulók csoportokban dolgozzanak azon, hogy a keverékben lévő két anyagot szétválasszák! Fogalmazzatok meg egy hipotézist a problémafelvetésre válaszul, majd jelezzétek a szükséges eszközöket és anyagokat, a munkamenetet, a megfigyeléseiteket, bemutatva a keverék fizikai tulajdonságait, az alkotó anyagokat az elválasztás előtt és után! Hivatkozzatok a hipotézis érvényesítésére/érvénytelenségére, és vonjátok le a következtetéseket! Írjátok le a kísérlet minden fázisát a füzetetekbe egy kísérleti munkalap formájában!
A végén olvassátok el az alábbi ellenőrző listát, és válaszoljatok igennel/nemmel az alábbi kijelentésekre!
• Követtem a szövegben megadott lépéseket. Igen/Nem
• Segítséget kértem, amikor szükségem volt rá. Igen/Nem
• Együttműködtem más diákokkal. Igen/Nem
• Befejeztem a munkát. Igen/Nem
• Rendet tettem a munkaasztalon. Igen/Nem
8. Rajzolj egy vázlatot a füzetedbe a víz, az olaj, a kősó és a homok keverékének alkotóelemekre való szétválasztásához! Töltsd ki a helyeket a megadott színkódot követve:
– köztes keverék alkotói;
– elválasztási módszerek;
– az elválasztás után nyert anyagok!
Hivatalból 1 pont jár.
FELMÉRŐ
Másold be a feladatokat a füzetedbe, és oldd meg őket!
I Egészítsd ki a kijelentéseket a helyes kifejezésekkel:
a) Azt az anyagot melynek összetétele … és tulajdonságai állandóak … nevezzük.
b) Azok az átalakulások, melyek nem változtatják meg az anyag összetételét, … jelenségek.
c) A kén éghetősége egy … tulajdonság.
d) Két vagy több … elegyítése, amelyek között nem játszódik le … keverék kialakulásához vezet.
e) Homogén keverékek alkotóit … vagy … választhatjuk szét. (1p)
II Olvasd el figyelmesen az alábbi kijelentéseket! Ha úgy gondolod, hogy az állítás igaz, karikázd be az I-t! Ha úgy gondolod, hogy az állítás hamis, karikázd be az H betűt!
a) A víz és a jég homogén keveréket alkot. I/H
b) A vas rozsdásodása egy fizikai jelenség. I/H
c) A fehér, finomított asztali só 99%-ban tiszta. 200 g só 2 g szennyeződést tartalmaz. I/H
d) A hűtőt a víz és az olaj keverékének szétválasztására használják. I/H
e) A tégelyt a cukor és víz keverékének szétválasztására használják. I/H (2p)
III Társítsd az A oszlop kijelentéseit a B oszlopban levő jelenséggel/tulajdonsággal! A
1. A jód alkoholban oldódik.
2. Az ásványvíz egy homogén keverék.
3. A hidrogén éghető.
4. Nyáron a vasúti sínek kitágulnak.
5. Nedves levegőn a vas rozsdásodik . B ___ a. Fizikai jelenség ___ b. Kémiai tulajdonság ___ c. Kémiai jelenség ___ d. Fizikai tulajdonság (1p)
IV A himalájai só figyelemre méltó tulajdonságokkal rendelkezik. Azért nevezik így, mert a Himalája lábánál fekvő pakisztáni Khewra bányából nyerik ki. A himalájai só nátrium-kloridból és más ásványi anyagokból, többek között magnéziumból, kalciumból, vasból, káliumból áll. Számítsd ki a nátrium-klorid tömegét 5 g himalájai sóban, ha annak tisztasága 87%! (2p)
V Egy keverék sóoldatból, krétaporból és etil-alkoholból áll.
a) Valósítsd meg a komponensek szétválasztási sémáját, és indokold meg az alkalmazott módszereket!
b) Nevezd meg a keverék összetevőinek szétválasztásához szükséges laboratóriumi eszközöket!
c) Számítsd ki a kréta tisztaságát, tudva azt, hogy 50 g krétapor 8,5 g szennyeződést tartalmaz! (2p)
VI Az alábbi táblázat az X, Y, Z, T tiszta anyagok néhány tulajdonságát mutatja be, melyek közül kettő szilárd anyag.
Sűrűség (g/cm3) tfagyás (°C) tforrás (°C) Elektromos vezetőképesség
X 7,86 1528 3070 igen
Y 0,0014 –218 –183 nem
Z 8,98 1083 2310 igen
T 1 0 100 nem
X és Y vegyi anyagokra nézve melyik állítás valószínűleg igaz?
a) X vegyi anyag a vas, míg az Y az oxigén.
b) X vegyi anyag az oxigén, míg az Y a vas.
c) X vegy anyag a réz, míg az Y a víz.
d) X vegyi anyag a víz, míg az Y a réz. (1p)
ANYAGOK KEVERÉKEI A TERMÉSZETBEN
Amikor befejezted az adott fejezet tanulmányozását, értékeld az elvégzett munkát, és azt, hogy hogyan érezted magad a leckék során!
◗ A talaj
◗ A levegő
◗ A víz
◗ Vizes oldatok
A Föld minden egyes darabkájában több milliárd apró élőlény él, amelyek nem tudnak levegő és víz nélkül élni. A levegő és a víz az élet lényege. Megtudod, hogy a víz a leggyakoribb oldószer, amelyet oldatok készítéséhez használnak. Megtanulod, hogyan azonosíthatod egy oldat összetevőit, és hogyan készíthetsz bizonyos koncentrációjú oldatokat.
Sajátos kompetenciák:
MIT TUDOK?
• A Föld szilárd burkát litoszférának nevezzük. A litoszféra legfelső rétegét, amelyen a növények nőnek, talajnak nevezzük.
• A természetben a vegyületek nagy része keverékek formájában létezik.
MIT FOGOK TUDNI?
• Milyen talajtípusok léteznek?
• Milyen a talajok összetétele?
A talaj összetétele
2.1. A TALAJ – HETEROGÉN KEVERÉK
A talaj a földkéreg felszíni rétege
atmoszféra hidroszféra litoszféra
Talaj – a litoszféra felső rétege
– szerves anyagból és ásványi anyagból álló heterogén keverék
A talaj vegyi összetétele változatos, és szinte minden ismert, a természetben előforduló (szervetlen és szerves) vegyi anyagot tartalmaz. A talaj rétegezett. A felső talajtakaró fontos az élet szempontjából.
növényzet
biológiai jelentőséggel bíró felső talajtakaró
altalaj
elbomlott elsődleges kőzetek
kőzetréteg
1 víz gyökér talajszemcsék levegő
A talaj szerkezete
2
A talajtakaró szerkezete
vízzel telített talaj talajvíz elvezetése
A főbb talajtípusok megismerésének érdekében figyeld meg és elemezd a képeket:
HOMOKOS TALAJ
• nagy homokdarabokat tartalmaz;
• levegős és vízáteresztő (a víz könnyen áthatol rajta).
AGYAGOS TALAJ
• barna homokra hasonlít;
• szárazon rögöket képez;
• tápláló ásványokban gazdag (termő).
A talaj számos szerves eredetű anyagot tartalmaz (nitrogén, foszfor stb.).
MESZES TALAJ
• fehéres elszíneződésű;
• sok követ tartalmaz;
• hajlamos a kiszáradásra;
• megakadályozza a vas- és a magnéziumfelvételt.
Az alábbi képek a különböző talajtípusok felhasználását ábrázolják, tulajdonságaik függvényében.
Homokos talaj – üveggyártás
Agyagos talaj – kerámiaedények készítése
A talaj összetétele befolyásolja a növények növekedését.
Meszes talaj – mész előállítása
A normális növénynövekedéshez a talajnak megfelelő mennyiségű nitrogént, foszfort, káliumot, kalciumot, magnéziumot, cinket stb. kell tartalmaznia, olyan kémiai elemeket, amelyekről a következő leckékben fogsz tanulni. Ezek jelenléte a talajban hozzájárul a növények növekedéséhez. A talaj termékenysége a talajban lévő humusz minőségétől és mennyiségétől függ. A humusz minősége meghatározza a növények általános állapotát és a termés minőségét.
A talaj szükséges tápanyagokkal való ellátására természetes trágyákat (trágya - rothadó trágya, komposzt - rothadó növényi maradványok, hamu stb. keveréke) vagy műtrágyákat (nitrátokat és foszfátokat) használunk. Figyelem! A műtrágyák túlzott használata nem tesz jót a talajnak és az élőlényeknek.
Kutatás
Milyen talaj található a kertünkben?
A talajok különböző alakú és méretű részecskékből állnak. A talaj pórusaiban víz és oxigén található. A megfelelően levegőztetett talaj hasznos a növények növekedéséhez.
Állíts fel hipotézist a kerted talajának típusáról.
Szükséges anyagok: négy Berzelius-pohár, legalább 200 cm3 űrtartalmúak, egy mérőhenger, víz, homokos, agyagos, meszes talajminták illetve egy minta a kertünkből.
A munka menete: Tegyünk talajmintákat a négy Berzelius-pohárba a 200 cm3 -es felosztásig, és jegyezzük fel a térfogatot Vminta néven! Öntsünk vizet az egyes Berzelius-poharakba helyezett talajmintákra, amíg a tartalmukat el nem fedik, és jegyezzük fel a hozzáadott víz mennyiségét (Vvíz)!
Számítsuk ki a porozitást, és rögzítsük az adatokat az alábbi táblázatban:
Talajtípus Vminta (cm3) Vvíz (cm3) Porozitás (%)
Homokos
200
Agyagos 200
Meszes 200
Kerti talaj
Porozitás = Vvíz Vminta · 100 Hasonlítsd össze a talajok porozitását! Írj egy következtetést a kert talajának típusára vonatkozóan, a hipotézisre is hivatkozva!
A vizsgálat értékelési szempontjai:
• A stratégia azonosítása.
• Az adatok összegyűjtése és rendszerezése.
200
• Fogalmazd meg, és teszteld a hipotézist!
• A vizsgálat eredményeinek jelentése.
MIT TUDOK?
• Az atmoszféra (légkör, a Föld gáznemű burka, levegőből áll. A levegő gáznemű anyagok homogén keveréke.
MIT FOGOK TUDNI?
• Mi alkotja a levegőt?
• Melyek a levegő főbb tulajdonságai?
• Mi a szennyezett levegő?
Kíváncsiaknak
√ A levegő 1% térfogatszázalékában megtalálhatók: – nemesgázok: argon, neon, hélium; – széndioxid; – metán, hidrogén; – vízgőzök.
2.2. A LEVEGŐ – HOMOGÉN KEVERÉK
A Földet körülvevő gázréteg neve atmoszféra. Mi az atmoszféra jelentősége Bolygónk számára? Milyen vegyületeket tartalmaz az atmoszféra?
A levegő összetétele
Miért kék? Mit figyelhetsz meg?
Az emberek a kék eget a légkörben lévő gáznemű anyagok, például az oxigén és a nitrogén miatt látják kéknek. A napfény fehér. A fehér fény több színből áll: vörös, narancs, sárga, zöld, kék, indigó, lila (ibolyalila) (betűszó ROGVAIV). Az oxigén és a nitrogén visszaveri a kék színt, ezért érzékeli a szemünk az eget kéknek.
Figyeld meg az alábbi diagrammot, és felfedezheted a levegő össztételét.
Földi atmoszféra
KÍSÉRLET
Anyagok és eszközök: mérőhenger, kristályosítótál, gyertya, gyufa, víz, vízfestékek
Egyéb gázok 1%
Oxigén 21%
Nitrogén 78%
A levegő gázok homogén keveréke: oxigén (21%), nitrogén (78%) és 1% egyéb gázállapotú vegyületek. Az oxigén tartja fenn az életet.
A levegő összetétele nem változik a magassággal. Minél magasabbra mászunk fel a hegyre, annál ritkább lesz a levegő.
3000 méteres tengerszint feletti magasságban a levegő sűrűsége a tengerszint feletti érték 30%-ára csökken (ρ = 1 kg/m3).
A levegő szerepe az égés során
A munka menete:
1. Helyezz egy gyertyát a tálba, és adj hozzá színes vizet ( vízalapú vízfestékeket használva)!
2. Gyújtsd meg a gyertyát, és helyezd rá a hengert (lásd a képet)! Figyeld meg a jelenséget! Miért alszik el egy idő után a láng?
Megfigyelések: A gyertya egy ideig ég, majd elalszik.
A henger belső falán színtelen folyadékcseppek jelennek meg.
A kristályosítótálban a vízszint csökken, de nő a henger belsejében.
KÖVETKEZTETÉS A levegő az oxigén jelenléte miatt fenntartja az égést. A gyertya ég (kémiai jelenség) amíg a henger oxigéntartalma el nem fogy.
Figyeld meg az alábbi képeken a levegő jelentőségét:
Tüzelőanyagok égése Az élet fenntartása
A levegőszennyezés
Elemezd a mellékelt képeket!
Válaszolj a következő kérdésekre:
• Miért nem lélegzik rendesen a 1. képen látható kislány?
• Milyen a levegő minősége a 2. képen?
A Bolygó hőmérsékletének fenntartása, napsugarak elleni védelme
Következtetés A levegő az élet szempontjából káros anyagokkal szennyezett.
A szennyezett levegő összetétele megváltozik. A szennyezett levegőben vannak: finom szilárd részecskék, gáznemű nitrogén- és kénvegyületek, valamint megnövekedett a szén-dioxid koncentráció.
• növényi és állati maradványok bomlása (nitrogénvegyületek, szén-dioxid).
Mesterséges anyagok
• a tüzelőanyagok égéséből származó gázok (szén-, nitrogén- vagy kénvegyületek);
• ipari folyamatokból származó gázok;
• rovarírtók, gyomírtók.
A levegőszennyezés következményei
A savas esőt a levegőben lévő nitrogénés kénvegyületek okozzák.
Az üvegházhatás a talajszintű átlaghőmérséklet emelkedése, amely a levegőben lévő szén-dioxid koncentrációjának növekedése miatt következik be.
Savas esők hatása Üvegházhatás
Jegyezd meg!
A vegyi anyagok égése olyan kémiai jelenség, amely levegő jelenlétében megy végbe (az oxigén fenntartja az égést).
A levegőszennyezés a levegőnek az életet károsító anyagokkal való szennyezése.
MIT TUDOK?
• A víz mindhárom halmazállapotában megtalálható a természetben: szilárd, cseppfolyós, gáz.
MIT FOGOK TUDNI?
• Honnan ered a víz?
• Milyen minőségi feltételei vannak az ivóvíznek?
• Hogyan használjuk fel a desztillált vizet?
• Mi a víz szerepe a szervezetben?
• Milyen hatásai vannak a vízszennyezésnek?
2.3. A VÍZ
2.3.1. A VÍZ A TERMÉSZETBEN
Miért nevezik a Földet „kék bolygónak” is?
A kék színt a víz jelenléte okozza a hidroszférában, a légkörben stb. A víz elnyeli a fehér fény narancssárga és vörös színeit, és a visszavert fény e színek nélkül kékebbnek tűnik.
A hidroszférát (a Föld vízburkát) az óceánok, tengerek, tavak, folyók, talajvíz, gleccserek alkotják, és bolygónk teljes felszínének 70,8%-át teszi ki.
A Földön található összes víznek, csupán 3%-a édesvíz. A bolygó édesvízkészletét gleccserek, talajvíz és egyéb források (tavak, légkör, talaj) alkotják, ahogy az alábbi képen is látható. A légkör a Föld teljes vízkészletének 0,001%-át tartalmazza.
Vizsgáld meg a képet, és azonosítsd a víz halmazállapotait a természetben!
2.3.2. IVÓVÍZ
A víz természetes, megújuló erőforrás, amely nélkül nem létezhetne élet a Földön. A jó minőségű vizet ivóvíznek nevezzük.
Az ivóvíznek a következő tulajdonságokkal kell rendelkeznie: kellemes ízű, csípősségtől mentes, színtelen, káros anyagoktól, baktériumoktól és parazitáktól mentes. A kellemes íz a kis mennyiségű ásványi sók jelenlétének köszönhető.
2.3.3. DESZTILLÁLT VÍZ
A laboratóriumokban tiszta vizet használnak. Kémiai szempontból a tiszta vizet desztillált víznek nevezzük. Olvass utána, és sorold fel egyéb felhasználását is:
• a laboratóriumban anyagok oldására (jó oldószer);
• fiziológiás szérum (gyógyszer) előállításához;
• gőzölős vasaló tartályának feltöltésekor.
2.3.4. A VÍZ SZEREPE A SZERVEZETBEN
Növeli az agy teljesítőképességét. Javítja a koncentrációkészséget és a memóriát
Nedvesíti a légutakat
A szervezet vegyi folyamatai számára teret biztosít
Védi az izületeket, állandó testhőmérsékletet biztosít
75%
80%
2.3.5. A VÍZ SZENNYEZÉSE
A könny egyik alkotója
Biztosítja a normál vérnyomást és szabályozza a szívritmust. A vesék a víz révén választják ki a salakanyagokat és a mérgeket.
Segíti a tápanyagok szállítását.
Hidratálja a bőrt, javítja a vér keringését a hajszálerekben.
Az ipari, mezőgazdasági, háztartási, emberi stb. tevékenységek vagy természeti folyamatok (vulkánkitörések, cunamik, földcsuszamlások, árvizek) következtében a víz megváltoztatja összetételét, és szennyezetté válik. Figyeld meg az alábbi képeken a szennyezés főbb típusait:
Fizikai szennyezés (műanyagok, háztartási hulladék)
Biológiai szennyezés (baktériumok, paraziták)
1. A víz szennyezésének okai világszinten az alábbi vázlatban vannak összefoglalva. Elemezzétek a kockákba írt okokat, és válasszátok ki azt az ötöt, amely szerintetek a legsúlyosabb hatású!
A hulladék lerakása, amelyet az áradások a folyókba és patakokba hordanak.
A bányászatból származó vegyi anyagok, amelyek a folyókba és patakokba jutnak.
Szemetelés a tavakba vagy az óceánokba.
Az özönvízszerű felhőszakadások által kimosott, és a heves esőzések után a folyókba és patakokba ömlött talaj.
A folyókba és patakokba lerakott hulladék és vegyi anyagok.
Az óceánokba és tengerekbe a hajókból kiömlő kőolaj.
Ipari melegvízkibocsátás a folyókba és patakokba.
Káros vegyi anyagok tárolása a talajban, amelyek szivárognak a vízforrásokba.
A levegőben lévő káros részecskék összekeverednek az esővel, és a vízbe és a talajba kerülnek.
A textilipari festékek a folyókba ömlenek.
Az eldobott műanyag zacskók, melyek végül az óceánokba kerülnek.
A WC-kből származó tisztítatlan és kezeletlen szennyvíz keveredik a tiszta vízforrásokkal.
A főzésből származó zsír és olaj, amelyet a mosogatóba dobnak.
Az emberek által használt vízzel keveredő állati ürülék.
A lakások takarításából és a ruhák mosásából származó vegyi anyagok a talajba és a folyókba kerülnek.
2. A levegő minőségének vizsgálata
Böngéssz az interneten a https://www.accuweather.com/ro címen! Ez az oldal a nyilvánosság valós idejű tájékoztatását szolgálja a Romániában több mint 100 állomáson megfigyelt levegőminőségi paraméterekről. Az egyedi levegőminőségi index egy 1-től 6-ig terjedő, különböző színekkel jelölt kódrendszer, amely a különböző szennyező anyagok esetében mért koncentrációkat jelzi. Minden egyes 1-től 6-ig terjedő minőségi index esetében azonosíts egy romániai települést, és töltsd ki a táblázatot!
Minőségjelzés 1 Jó 2 Elfogadható 3 Mérsékelt 4 Rossz 5 Nagyon rossz 6 Kiemelkedően rossz
Település ...
Egy héten át kísérd figyelemmel a levegő minőségét ezeken a településeken, és naponta jegyezd fel a minőségindexet! Mit veszel észre?
PROJEKT • A SZENNYEZÉS OKAI (VÍZ, LEVEGŐ, TALAJ)
Minden emberi tevékenység egyre gyorsuló ütemben befolyásolja a környezetet. Látogassatok el osztálytársaitokkal és a kémiatanárral az iskola/település környékére, ahol tanultok! Határozzátok meg a levegő, a talaj vagy a víz szennyezésének forrásait! Készítsetek egy projektet az alábbi irányelvek alapján:
1. Megvalósítás és bemutatás:
Alakítsatok 3-5 fős csapatokat; minden csapat válaszon egy, a projekt témájához illő nevet!
Nézzétek meg az alábbi forrásokat, készítsetek tervet, és határozzátok meg az egyes csapattagok szerepét!
Állítsatok össze saját kollázsokat/maketteket/mappákat/plakátokat/posztereket vagy PowerPoint-bemutatót!
Válasszatok a témához illeszkedő, sokatmondó képeket!
A bemutatás 7-10 perc alatt történik.
Szervezhettek iskolai tevékenységet, hogy felhívjátok a figyelmet a környezetszennyezés okaira. Tegyetek javaslatokat a környezetszennyezés csökkentésére és megelőzésére az általatok készített anyagok felhasználásával!
Öt kémcsőbe, amelyeket az 1, 2, 3, 4, 5 felirattal jelöltünk, tegyél egy csipet konyhasót, cukrot, krétát, kékkövet és 2 mL olajat! Mindegyik kémcsőbe önts egyenlő mennyiségű vizet! Rázd össze, és nézd meg, hogy mi lesz az eredmény!
Minden kémcsőben különböző keverékek jöttek létre: 1–homogén; 2–homogén; 3–heterogén; 4–homogén; 5–heterogén.
KÖVETKEZTETÉS A só, a cukor és a kékkő egyenletesen eloszlik a vízben, homogén keveréket alkotva. A kréta és az olaj heterogén keveréket alkot a vízzel.
Az oldódás az a fizikai jelenség, amelynek során egy szilárd, folyékony vagy gáznemű anyag egyenletesen szétoszlik egy másik anyag részecskéi között, és egy homogén keveréket, úgynevezett oldatot eredményez.
Oldandó anyagból (oldott anyag) – az az anyag, amelyik oldódik. Pl.: cukor, só, kékkő
Az oldat áll:
Oldószerből (oldó anyag) – az az anyag, amelyben megtörténik az oldódás. Pl. víz
Az oldat
ECET
A legismertebb oldószerek (oldó anyagok): a víz, az alkohol, az éter, a benzin, az aceton.
A leggyakoribb oldószer a víz. Az így keletkezett oldatokat vizes oldatoknak nevezzük.
Alkalmazd a tanultakat!
Ahogy a példákból megfigyelheted, a hétköznapi életben számos ilyen keveréket használunk:
Fiziológiás oldat
Limonádé Egészségügyi szesz
Figyeld meg a képeket, olvass utána, és azonosítsd a vizes oldatokat! Tölts ki egy táblázatot a mellékelt minta alapján a füzetedbe!
Oldat Oldószer (oldó anyag) Oldott anyag (oldandó anyag)
KÍSÉRLET Változik-e az anyagok tömege az oldódás révén?
Mérj ki 50 mL desztillált vizet a mérőhengerrel, és öntsd a Berzelius-pohárba! Helyezd a kristályosító tálat a sóval, a Berzelius-poharat a vízzel és az üvegbottal ugyanarra a mérlegre! Olvasd le az össztömeget!
5 g só oldat só 55 55 g g
A só feloldódik a vízben és homogén keveréket képez.
Tedd a sót a Berzelius-pohárba, majd keverd össze az üvegbottal!
Helyezd a só nélküli kristályosítót a mérlegre az oldatos főzőpohárral együtt, és olvasd le a tömeget!
Hasonlítsd össze a kapott keverék tömegét a felhasznált anyagok tömegével!
KÖVETKEZTETÉS Oldódás során az anyagok tömege nem változik.
Alkalmazd a tanultakat!
1. Mi történik az anyagok tömegével, ha az előző kísérlet során az oldatot főzöd? Milyen jelenség játszódik le?
2. Milyen tömegű oldatot kapunk, ha feloldunk:
a) 20 g sót 80 g vízben;
b) 20 g sót és 40 g cukrot 240 g vízben;
c) 8 g kékkövet 82 mL vízben (ρvíz = 1g/mL)?
A só és a víz tömege oldódás előtt megegyezik a kapott oldat tömegével.
Sóoldat
Körömlakk
AZ OLDÓDÁST BEFOLYÁSOLÓ TÉNYEZŐK
KÍSÉRLET Hogyan lehet felgyorsítani egy szilárd anyag vízben való oldódását?
Anyagok és eszközök: desztillált víz, kristálycukor, porcukor, Berzelius-poharak, spatula, üvegbot, borszeszégő, vasháromláb, fémháló, állvány, mérőhenger, mérleg, hőmérő, stopperóra.
A munka menete:
1. Tevékenység
Tölts két Berzelius-pohárba 100 mL desztillált vizet, és egyenként 5 g porcukrot!
Az első főzőpohárban keverd a tartalmat egy üvegbottal, amíg teljesen fel nem oldódik! Hasonlítsd össze a cukor oldó -
dási idejét a két pohárban! Hogyan befolyásolja az oldódást az összetevők keverése? Befolyásolja-e az összetevők keverése az oldódást?
2. Tevékenység
Tölts 100 mL szobahőmérsékletű desztillált vizet két Berzelius-pohárba!
Az első főzőpoharat melegítsd 50 °C-ra egy borszeszégő lángja fölött! Ezzel egyidejűleg adj mindkét pohárba 5 g cukrot, és keverd össze őket!
Hasonlítsd össze a két pohárban a cukor oldódásának időtartamát! Hogyan befolyásolja a hőmérséklet növelése az oldódást?
3. Tevékenység
Adj két Berzelius-pohárba egyenként 100 mL desztillált vizet!
Egy spatula segítségével adj az első pohárba 5 g kristálycukrot, a másodikba pedig 5 g porcukrot!
Használj üvegbotot a keveréshez!
Hasonlítsd össze a két pohárban a cukor oldódásának időtartamát! Hogyan befolyásolja az oldódást, ha a részecskék mérete megváltozik?
Megfigyelések:
Az oldódás gyorsabb/lassúbb a keverés hatására.
Egy szilárd anyag oldódását gyorsítja a hőmérséklet növekedése/ csökkenése. Az oldódás folyamata gyorsabb, ha a részecskék nagyobb/kisebb szemcséjűek.
KÖVETKEZTETÉS A szilárd anyagok vízben való oldódását befolyásoló tényezők a részecskeméret, a hőmérséklet és az összetevők keverése.
Jegyezd meg!
Az oldódás olyan fizikai jelenség, amely során oldatok keletkeznek.
A szilárd anyagok hamarabb oldódnak, ha: – apróbb szemcséjűek;
– a komponenseket keverjük;
– nő a hőmérséklet.
Egy oldat komponensei: oldószer (oldó anyag) és oldott anyag (oldandó anyag).
Az oldódás során az alkotó komponensek tömege nem változik meg.
Az oldatok komponensei megőrzik fizikai tulajdonságaikat, és elválaszthatóak egymástól.
Alkalmazd ismereteidet!
1. Olvasd el figyelmesen az alábbi állításokat! Ha úgy gondolod, hogy az állítás igaz, jelöld őket az I betűvel, ha pedig hamis, H betűvel!
a) A mosószóda kristályai hamarabb oldódnak a vízben, ha kavarjuk a keveréket.
b) A cukor a hideg teában gyorsabban oldódik.
c) Egy oldatban a komponensek nem őrzik meg tulajdonságaikat.
d) Az egészségügyi szesz vizet és etanolt tartalmaz.
2. Az alábbi oldatok esetén melyik komponens az oldószer és melyik az oldott anyag? Töltsd ki a füzetben az alábbi táblázatot:
Oldat Oldószer Oldott anyag 35 g alkohol és 65 g víz
Víz és kékkő
Mosószóda és víz
Jód és alkohol
Marószóda és víz
3. Adott három mérleg a, b és c felirattal, amelyek az anyagok tömegét mutatják az oldódás előtt és után. Egészítsd ki a b mérleg kijelzését úgy, hogy a tömegmegmaradás érvényesüljön!
só víz sóoldat
6. Az Önkéntesség Hete során adománygyűjtő tevékenységet szerveztetek. Úgy döntöttetek, hogy a 150 lejes személyes költségvetésetekből limonádét készítetek, amelyet szeretnétek eladni az iskolatársaitoknak. A 250 mL limonádéhoz vízre, 50 mL citromlére és 60 g cukorra van szükséged. Két citromból 100 mL levet nyerünk. Számítsd ki, hogy hány citrom, és mennyi cukor szükséges 20 liter limonádé elkészítéséhez! Számold ki, hogy menynyiért kell eladnod egy pohár limonádét, hogy 10%-os nyereséget érj el.
7. Az alábbiakban megadott szótagok segítségével alkoss olyan kifejezéseket, amelyek az a)–e) leírásoknak megfelelnek:
ol mér ol rás sze hő let ecs ka any va ke ol ér ré do ag dat tt sz r sé k tás aprí
a) oldódás során kapott homogén keverék; b) fizikai jelenség, amely során homogén keverék keletkezik;
c) az anyag, amelyik oldódik; d) az anyag, amelyben az oldódás lezajlik; e) az oldódást befolyásoló tényezők.
90 18 g g g
a b c
4. Azonosíts öt, a háztartásban haszálatos oldatot, és töltsd ki az alábbi táblázatot:
Sorszám
Oldat Oldószer Oldott anyag
5. Tegyél 280 g mézet (ρméz = 1,4 g/mL) egy 800 mL térfogatú üvegbe, majd töltsd fel a maradék térfogatot vízzel (ρvíz = 1 g/mL)! Mekkora az így kapott oldat tömege?
8. Johanna egy teáskanál piros ételfestéket tett két egyforma edénybe, és megtöltötte őket vízzel. Az egyik edényt a hűtőbe tette, a másikat pedig a szobájában hagyta. Egy nappal később egymás mellé helyezte az edényeket, és lefényképezte őket. Melyik edény volt a hűtőben? Magyarázd meg a válaszodat!
9. Anna a következő kísérletet végezte el: négy pohárban 100 mL különböző hőmérsékletű vizet és 5 g kockacukrot/porcukrot tett négy pohárba, folyamatosan kevergetve. Ezután kitöltötte az alábbi táblázatot: Pohár száma Hőmérséklet (°C) Cukor típusa
1 20 por 2 20 kocka
3
80 por 4
80 kocka
A kísérlet után Anna a cukrok feloldódásának sebessége szerint növekvő sorrendbe állította a poharakat. Elemezd a sorrendet, és indokold meg a válaszodat!
2.4.1.1.
2.4.1. OLDATOK KONCENTRÁCIÓJA
VIZES OLDATOK OSZTÁLYOZÁSA
A pólódat üdítővel illetve zsírral piszkítottad be. Hogyan távolíthatod el a foltokat a textíliákról ha víz és benzin áll rendelkezésedre?
Következtetés Nem minden anyag oldódik vízben. Az üdítőfoltot vízzel, míg a zsírfoltot benzinnel távolíthajuk el.
KÍSÉRLET
Anyagok és eszközök: cukor, kékkő, vasreszelék, aszpirin, kréta, víz, kémcsövek, spatula
Minden anyag oldódik vízben?
A munka menete:
Tégy öt kémcsőbe: cukrot, krétát, kékkövet, vasreszeléket és aszpirint.
Mindhez önts ugyanolyan térfogatú vizet, majd rázd össze őket. Figyeld meg a jelenséget.
Megfigyelés: A cukor és a kékkő jól oldódik a vízben, az aszpirin, a kréta és a vas nem oldódnak vízben.
KÖVETKEZTETÉS A vízben nem oldódik bármilyen anyag.
MIT TUDOK?
• A vizes oldat olyan homogén keverék, amelyet egy anyag (az úgynevezett oldott anyag) vízben (az úgynevezett oldószerben vagy oldóanyagban) történő oldásával kapunk.
MIT FOGOK TUDNI?
• Hogyan válasszuk ki az oldott anyagot vizes oldat készítésekor?
• Mi az oldékonyság?
• Miben különböznek az oldatok?
• Mit jelent a tömegszázalékos koncentráció?
• Hogyan számítható ki a tömegszázalékos koncentráció különböző oldatok esetén?
• Hogyan készítek el egy bizonyos koncentrációjú oldatot?
• Milyen módszerekkel hígítjuk vagy töményítjük az oldatokat?
Egy anyagnak azt a tulajdonságát, hogy bizonyos oldószerben oldódik, oldékonyságnak nevezzük. Az oldhatóság az oldószer és az oldott anyag természetétől függ.
Vízben való oldékonyságuk alapján az anyagok lehetnek:
• oldódóak (például: konyhasó, cukor, kékkő);
• gyengén oldódóak (például: oltott mész);
• oldhatatlanok (például: olaj, vas, kréta, szén, benzin stb.).
Az előző kísérletben észrevetted, hogy a vas vagy a kréta nem oldódik vízben. Milyen más anyagok nem oldódnak még vízben a környezetedben?
a) Fogalmazz meg becsléseket a következő vegyületek vagy anyagok vízben való oldódásáról: 1 lejes bankjegy, sebészi maszk, sminklemosó korong, képernyővédő fólia, egy teáskanál szódabikarbóna! Ellenőrizd a vízben való oldhatóságot!
b) Tervezz egy táblázatot az előző kísérlet mintájára, amelybe írd be a felhasznált anyagokat, a munkamódszert és a megfigyeléseidet!
c) Fogalmazz meg egy következtetést, amely tartalmaz egy állítást az előrejelzéseid megerősítésére!
Feloldható-e bármilyen tömegű só 100 g vízben szobahőmérsékleten?
A munka menete:
Készítsünk konyhasó és víz keverékeket négy Erlenmeyer-lombikban, az oldószer és az oldódó anyagok tömegének felhasználásával a táblázat szerint! Használjunk szobahőmérsékletű vizet! Milyen típusú keverékeket kaptatok?
keverék típusa
KÖVETKEZTETÉS 100 g vízben, bizonyos hőmérsékleten, nem oldódik bármilyen mennyiségű anyag.
Mennyiségileg, az oldékonyság egy adott hőmérsékleten 100 g oldószerben oldott anyag maximális tömege. Az így kapott oldat telített oldat.
Tanulmányozd a 111. oldalon található Mellékletet, és állapítsd meg, hogy az elkészített oldatok közül melyik a telített oldat. Az oldott anyag tömegétől függően az oldatok lehetnek:
oldatok
Jegyezd meg!
telítettek – tartalmazzák a maximális oldott anyag tömegét egy adott hőmérsékleten (egyenlő az oldékonysággal).
híg – kis tömegű oldott anyagot tartalmaznak.
telítetlenek
tömény – nagy tömegű oldott anyagot tartalmaznak.
A vizes oldat elkészítéséhez vízoldékony anyagokat választanak oldott anyagként.
Egy anyag azon tulajdonságát, hogy egy adott oldószerben oldódik, oldékonyságnak nevezzük.
Az oldandó anyag tömege nem haladhatja meg az oldhatóságát egy adott hőmérsékleten. Ellenkező esetben heterogén elegyet kapunk.
A tömény oldatok nagy mennyiségű szolvátot tartalmaznak egy adott oldattömegben.
A híg oldatok kis tömegű oldott anyagot és sokkal nagyobb tömegű vizet tartalmaznak.
Alkalmazd a tanultakat!
1. Olvasd el figyelmesen az alábbi állításokat! Ha úgy gondolod, hogy az állítás igaz, írd a füzetedbe az I betűt! Ha úgy gondolod, hogy az állítás hamis, írd a füzetébe az H betűt!
a) A cukor a vízben elolvad.
b) Az oldékonyság függ a hőmérséklettől.
c) A tömény oldatban nagy mennyiségű oldott anyag van.
d) A vas a rozsdásodása során feloldódik a vízben.
2. Hunor 2 pohárba 2 kockacukrot tesz. Az a pohárban 50 mL víz van, a b pohárban pedig 150 mL víz. Melyik oldat hígabb? Magyarázd meg a válaszodat!
Keverék
2.4.1.2. TÖMEGSZÁZALÉKOS KONCENTRÁCIÓ
Az azonos komponensű híg vagy tömény oldatok megkülönböztetésére egy oldatra jellemző mennyiséget, a koncentrációt használjuk. Ez egy mennyiségi viszony az oldott anyag és az oldat között. Többféleképpen is kifejezhető.
A tömegszázalékban kifejezett koncentrációt tömegszázalékos- vagy tömegkoncentrációnak nevezzük.
Példa:
A 25%-os sóoldat azt jelenti, hogy 100 g oldatban 25 g só található.
A 100 g oldatot úgy kapjuk, hogy 25 g sót 75 g vízben feloldunk.
Elemezd a fenti példát, és állapítsd meg:
a. Mekkora tömegű cukrot és vizet kell összekeverni, hogy 100 g 15%-os oldatot kapjunk?
b. Mekkora tömegű oldott anyagra és oldószerre van szükség 100 g 8%-os oldat előállításához?
A tömegszázalékos koncentráció (c%) a 100 g oldatban oldott anyag tömegének felel meg.
A százalékos koncentráció kiszámításához szükséges matematikai összefüggés felállításához a következő jelöléseket használjuk:
mo.a. – oldott anyag tömege (oldandó anyag) (g); de mo = mo.a. + mvíz;
mo – oldat tömege (g); c% – tömegszázalékos koncentráció. Kiszámítjuk egy oldat koncentrációját, amely 18 g oldott sót tartalmaz 72 g vízben.
mo.a. = 18 g;
mvíz = 72 g;
ms = 18 + 72 = 90 g oldat;
ha 90 g oldatban ................. van 18 g só
în 100 g oldatban ..................................... c
c = 18 90 · 100 = 20%
KÍSÉRLET
Anyagok és eszközök: cukor, víz, mérleg, mérőhenger, Berzelius-pohár, óraüveg, spatula, üvegbot
Általánosíts és fedezd fel a tömegszázalékos koncentrációt kifejező matematikai összefüggést:
Ha mo g oldatban ......... van mc.o. g oldott anyag în 100 g oldatban .................. c
c = mo.a. mo · 100 c = mo.a. mo.a.
Hogyan készíthetek 80 g tömegű, 15%-os koncentrációjú cukoroldatot?
A munka menete:
1. Határozd meg a szükséges eszközöket és anyagokat!
2. Számítsd ki a cukor és a víz tömegét!
100 g oldat ......... 15 g cukor
80 g oldat ............ x g cukor, x = 12 g cukor
mvíz = 80 – 12 = 68 g
ρvíz =1g/mL Vvíz = 68 mL
3. Mérj ki 12 g cukrot az óraüvegre, és mérj ki 68 mL vizet a mérőhengerrel!
4. Tedd a 12 g cukrot egy Berzelius- pohárba, adj hozzá 68 mL vizet, és keverd meg!
Megfigyelések:
A cukor feloldódik a vízben és színtelen oldat keletkezik.
KÖVETKEZTETÉS Egy adott koncentrációjú oldat elkészítésekor ki kell számítani az oldott anyag tömegét és az oldószer térfogatát, ki kell mérni a számított tömeget, ki kell mérni a számított térfogatot, majd össze kell keverni a komponenseket.
Az egyszerűbb feladatoknál három esettel találkozunk, amelyeket a következő táblázat mutat be: I. eset II. eset III. eset
Ismert adatok mo.a. és mo c és mo.a. c és mo
Ismeretlen adatok c mo mo.a.
Az ismeretlen értékének kiszámítása c = · 100 mo.a. mo mo = · 100 mo.a. c mo.a. = mo · c 100
A százalékos koncentrációs feladatok megoldásához kövesd az alábbi lépéseket:
1. Olvasd el figyelmesen a feladatot!
2. Ne téveszd össze az mo.a.-t az mo-val!
3. Alkalmazz matematikai összefüggéseket vagy egyszerű hármas szabályt a követelmény megoldásához!
4. Végezd el a számítást, és értelmezd az eredményt!
A tömegszázalékos koncentrációs feladatok minél jobb megértéséért megoldunk három feladatot, bemutatva a három esetet.
1. Egy oldat tömegszázalékos koncentrációjának meghatározása, ha az oldott anyag tömege és a víz tömege ismert.
A feladat szövege Adatok és kérdés
Mária 30 g sót old fel 90 g vízben.
Milyen koncentrációjú lesz a keletkezett oldat?
mo.a. = 30 g
mvíz = 90 g
c =?
30 g só 90 g víz
A feladat megoldása
mo = mo.a. + mvíz = 30 g + 90 g = 120 g oldat
120 g oldat ...................... 30 g só
100 g oldat ...................... c g só
120 100 = 30 x ; x = 30 · 100 120 = 25 g só
c = 25%
? %
Más megoldás:
c = mo.a. mo · 100;
c = 30 120 · 100 = 25%
2. Az oldat tömegének meghatározása, ha az oldott anyag tömege és a koncentráció ismert.
A feladat szövege Adatok és kérdés
Viktor 15%-os alkoholos oldatot szeretne készíteni. 30 g alkohollal valamint vízzel rendelkezik. Mekkora tömegű oldatot kaphat? Milyen mennyiségű vizet használ?
c = 15%
mo.a. = 30 g alkohol
mo =?
mvíz =?
30 g alkohol ? g víz
A feladat megoldása
ha 100 g oldat ...................... 15 g alkohol x g oldat ......................... 30 g alkohol
100 x = 15 30 ; x = 30 · 100 15 = 200 g oldat
mvíz = mo – mo.a. = 200 – 30 = 170 g víz
15%
? g alkoholos oldat
Más megoldás: mo = mo.a. c · 100; mo = 30 15 ·100;
mo = 200 g oldat
mvíz = mo – mo.a. = 200 – 30 = 170 g víz
3. Az oldott anyag tömegének meghatározása, ha az oldat tömege és koncentrációja ismert.
A feladat szövege Adatok és kérdés A feladat megoldása
Szilvia
500 g tömegű 25%-os koncentrációjú cukoroldatot készített.
Mennyi cukrot használt?
Mennyi vízre volt szükség?
mo = 500 g
c = 25%
mo.a. =?
mvíz =?
? g cukor ? g víz
500 g cukoroldat
25%
Ha 100 g sol ...................... 25 g cukor
500 g sol ....................... x g cukor
100
500 = 25 x ; x = 25 · 500 100 = 125 g cukor
mvíz = mo – mo.a. = 500 – 125 = 375 g víz
Más megoldás:
c = mo.a. mo · 100; mo.a. = c · mo 100 ;
mo.a. = 25 · 500 100 = 125 g cukor
mvíz = mo – mo.a. = 500 – 125 = 375 g víz
Kíváncsiaknak
√ Gyakori a térfogatszázalék alkalmazása. Egy oldat tömegének kiszámításához szükséges a sűrűségét ismernünk (ρ).
ρ = oldat tömege oldat térfogata (g/cm3)
Jegyezd meg!
A tömegszázalékos koncentráció megmutatja 100 g oldatban található oldott anyag tömegét.
Alkalmazd a tanultakat!
Voldat = oldat tömege oldat sűrűsége (cm3)
mo.a. – oldott anyag tömeg; mo –oldat tömege (g);
mo = mo.a. + mvíz
ρvíz = 1g/cm3 = 1000 kg/dm3
c = mo.a. mo · 100
1. Melyik oldat koncentrációja a legnagyobb? a) 10 g cukor + 150 g víz; b) 20 g cukor + 300 g víz; c) 30 g cukor + 450 g víz.
2. Végezd el a szükséges számításokat, és egészítsd ki a táblázatot:
Sorszám mo (g) mo.a. (g) mvíz (g) Az oldat tömegszázalékos koncentrációja
3. Az orvostudományban c = 0,9%-os sóoldatot használnak, amelyet fiziológiás sóoldatnak neveznek. Milyen térfogatú desztillált víz (ρvíz = 1g/mL) és mennyi só szükséges egy liter (ρ = 1g/mL) sóoldat előállításához?
4. Anya sóoldatot akar készíteni egy recept szerint. Egy liter vízben 25 g sót old fel. A sóoldat elkészítéséhez 98%-os tisztaságú durva sót használ. Mekkora az így kapott sóslé százalékos koncentrációja, és mennyi kősót használ fel anya?
5. Határozd meg a 120 g 90%-os tisztaságú konyhasó 392 g vízben való feloldásával kapott oldat koncentrációját, ha a szennyeződések nem oldódnak!
6. Egyes szilárd anyagok vizet tartalmaznak. A timsó vízben oldódó ásványi anyag, amit egyes dezodorok készítésére használnak. Ha tudjuk, hogy a timsó 45,56% vizet tartalmaz, mekkora a 100 g vízben 2 g timsó feloldásával kapott oldat százalékos koncentrációja?
2.4.1.3. KÜLÖNBÖZŐ KONCENTRÁCIÓJÚ OLDATOK KÉSZÍTÉSE
KÍSÉRLET Hogyan hígíthatunk vagy töményíthetünk egy oldatot?
Anyagok és eszközök: víz, konyhasó, Berzelius-pohár, mérőhenger, mérleg, üvegbot
A munka menete:
1. Készíts 300 g tömegű 20%-os koncentrációjú konyhasóoldatot!
2. Három pohár segítségével oszd el az oldatot három egyenlő részre!
Adagolj: az A pohárba – 14 g konyhasót a B pohárba – 150 mL vizet a C pohárba – 150 g 40%-os koncentrációjú (elkészített)oldatot Számítsd ki mindhárom keletkezett oldat koncentrációját (végső oldat)!
240 g víz
60 g só
14 g só
300 g sóoldat c = 20%
150 g víz
mo.a.1 = 20 g só
mo1 = 100 g old.
c1 = 20%
mo.a.1 = 20 g só
mo1 = 100 g old.
c1 = 20%
150 g old. 40 %
mo.a.1 = 20 g só
mo1 = 100 g old.
c1 = 20% cv =?
Egészítsd ki a táblázatot a füzetedben, és hasonlítsd össze a kapott értékeket a táblázat értékeivel! A pohár B pohár C pohár
KÖVETKEZTESEK:
• Az A és C poharakban az eredeti oldathoz képest nagyobb koncentrációjú oldatokat nyertek.
• A B pohárban az eredeti oldathoz képest kisebb koncentrációjú oldat keletkezett.
(A)
(B)
(C)
MEGOLDOTT FELADAT
Számítsd ki, mennyi vizet kell elpárologtatni 400 g tömegű 25%-os koncentrációjú oldatból, hogy a koncentráció megduplázódjon!
5) mvízv = mov – mo.a.1 = 200 – 100 = 100 g víz a végső oldatban;
6) melpárolgott víz = mvíz1 – mvízv = = 300 – 100 = 200 g.
Jegyezd meg!
200 g víz
mo1 = 400 g old. c1 = 25%
Következtetés Az oldószer egy részének elpárologtatásával töményebb oldat keletkezik.
Az oldat töményíthető: – oldott anyag hozzáadásával; – az oldatból vízmennyiséget távolítunk el párologtatással; – egy ugyanolyan típusú, koncentráltabb oldat hozzáadásával.
Megoldás: Alkalmazd a tanultakat!
Egy oldat hígítható: – víz hozzáadásával; – egy ugyanolyan típusú, hígabb oldat hozzáadásával.
1. Írd a füzetedbe a zárójelben levő kifejezések közül azt, amelyik helyesen egészíti ki az alábbi állításokat:
a) A tömegszázalékos koncentráció megmutatja (100 g vízben/100 g oldatban) oldott anyag tömegét.
b) Egy oldat hígítható oldószer (hozzáadásával/eltávolításával).
c) 200 g tömegű és c = 10% koncentrációjú oldat készítéséhez szükséges (180 g/20 g) víz.
d) Mária édesen szereti a teát. Ezért (mézet/vizet) kell hozzáadnia.
e) 6 g jód 80 g alkoholban való oldásakor kapott jódoldat koncentrációja (8,82%/7,5%).
2. A friss foltokat egy szövetből olyan oldattal kell eltávolítani, amely 20 g konyhasót tartalmaz 1000 mL desztillált vízben oldva. Sorold fel a keverék elkészítéséhez szükséges eszközöket!
3. Az O1 oldatot 6 g só 94 g vízben való feloldásával, az O2 oldatot pedig 16 g só 94 g vízben való feloldásával állítjuk elő. Melyik oldat a töményebb? Indokold a választ!
4. Hígítsd az A sóoldatot desztillált vízzel állandó hőmérsékleten, és készítsd el a B oldatot! Töltsd ki a táblázat üres rovatait az egyes anyagokat/oldatokat jellemző fizikai mennyiségek értékeivel!
Anyag/Keverék m (g) ρ (g/cm3) V (cm3) c%
FELMÉRŐ
Hivatalból 1p jár.
I Olvasd el figyelmesen az alábbi állításokat! Ha úgy gondolod, hogy az állítás igaz, karikázd be az I betűt a füzetedben, ha pedig hamis, karikázd be az H betűt!
a) Az oldat olyan anyagokól álló homogén keverék, amelyek közt nem játszódnak le kémiai jelenségek. I/H
b) A medence vizében klórt oldottunk. A víz az oldott anyag és a klór az oldószer. I/H
c) Mária porcukrot használ, ha gyorsabban akarja a teáját elkészíteni. I/H
d) A c = 0,9% koncentrációjú fiziológiás sóoldat elkészítéséhez 0,9 g sót oldunk100 g vízben. I/H
e) A jód az alkohollal homogén keveréket képez. I/H (1p)
II Állapítsd meg az A oszlop oldatai és a B oszlop oldott anyagai közti összefüggéseket! A
Egészségügyi szesz
Levegő
Fiziológiás sóoldat
Szirup
B
Oxigén
Cukor
Só
Víz
Nitrogén (1p)
III 1. Válaszd ki az alábbi keverékek közül azt, amelyik oldat! a) víz és krétapor; b) víz és homok; c) víz és alkohol; d) víz és olaj.
2. Mária 100 g c1-es erősségű szirupot akar hígítani. Segíts neki kiválasztani a megfelelő módszert az alábbiak közül: a) Adjon hozzá egy c2 < c1 másik szirupot. b) Tegyen bele egy kiskanál cukrot. c) Főzze a szörpot néhány percig. d) Adjon hozzá c2 > c1 másik szirupot.
3. 100 g oldatban 5 g oldott anyag, 200 g oldatban pedig 6 g oldott anyag van feloldva. Melyik állítás helyes?
a) Az első oldat hígabb. b) A második oldat koncentrációja c = 5%. c) Az oldatok különböző koncentrációjúak. d) Az oldatok koncentrációja c = 10%.
4. Melyik anyag szükséges az égéshez?
a) víz; b) nitrogén; c) széndioxid; d) oxigén. (2p)
IV Az iskolai kémiai laboratóriumban a 7. osztályos tanulóknak 50 g A anyag 68%-os vizes oldatát kell elkészíteniük 20 °C-on. Határozd meg a szükséges só tömegét és víz térfogatát! (2p)
V Számítsd ki az oldott anyag tömegét egy liter 9%-os koncentrációjú és1,08 g/mL sűrűségű ecetben! (1p)
VI a) Jegyezd le a réz-szulfát oldékonyságát 50 °C-on!
A réz-szulfát oldékonyságának változása a hőmérséklet függvényében
b) Számítsd ki egy réz-szulfát oldat koncentrációját 50 °C-on! (2p)
AZ ATOM. A KÉMIAI ELEMEK PERIÓDUSOS RENDSZERE
értékeld az elvégzett munkát, és azt,
◗ Az atom
◗ Kémiai elem
◗ A kémiai elemek periódusos rendszere
Ahhoz, hogy megértsd, hogyan hatnak az anyagok rád és a környezetedre, először is tudnod kell, miből állnak, és milyen tulajdonságokkal rendelkeznek.
Megtudhatod, hogy mi az atom, mi a kémiai elem, és hogy az első tudós, aki rendszerezte a kémiai elemeket, D. I. Mendelejev orosz kémikus volt, aki összeállította az első periódusos rendszert.
Megtudod, hogy milyen részecskék találhatók az atomban, és így megérted az elektromosság jelenségét, amelyet fizikából tanultál.
Amikor befejezted az adott fejezet tanulmányozását,
hogy hogyan érezted magad a leckék során!
MIT TUDOK?
• A testek anyagokból vagy anyagok keverékeiből állnak.
• Egy test elektromos szempontból semleges.
MIT FOGOK TUDNI?
• Mik az atomok?
• Miből áll egy atom?
3.1. AZ ATOM
3.1.1. AZ ATOM SZERKEZETE
Az ókori Görögországban 2400 évvel ezelőtt Démokritosz, a filozófus, az atom kifejezést használta a test legkisebb részeinek megnevezésére.
Atomos görögül azt jelenti, hogy oszthatatlan.
Abban az időben úgy gondolták, hogy a testeket a föld, a víz, a levegő, a tűz atomjai vagy ezek keverékei alkotják.
John Dalton angol fizikust és vegyészt tartják a modern atomelmélet megalapítójának. Ő 1808-ban bebizonyította, hogy az anyagok oszthatatlan, semleges, különböző tömegű részecskékből állnak.
Figyelj meg egy darab grafitot (azt az anyagot, amelyből a ceruzahegyek készülnek)!
Az alábbi képeken a grafit különböző mértékben felaprózott változatai láthatóak.
Elemezd a képeket, hogy megértsd az anyag szerkezetét!
Annak érdekében, hogy fogalmat alkoss az atom méretéről, hasonlítsd össze az Univerzum néhány méretét:
Tejútrendszer 1021 m (átmérő) A Föld 107 m (átmérő)
Kíváncsiaknak
Naprendszer 1013 m (átmérő)
√ Bár az atomokat sokáig oszthatatlannak tartották, 1909ben E. Rutherford fizikus egy egyszerű kísérletben kimutatta, hogy az atomokban pozitív töltéskoncentrálódás van. Azt a térrészt, ahol a pozitív töltéseket találták, atommagnak nevezték el.
Az ember 1–2 m (magasság)
Az atom 10–10 m (átmérő)
Az atom az anyag legkisebb részecskéje, amely hagyományos kémiai módszerekkel tovább nem osztható.
Az atommodellek kronológiája
Grafit
Grafitpor
Szénatom
Aprított grafit
Grafén
Tömör gömbmodell (Dalton, 1803)
Nukleáris modell (Rutherford, 1911)
Bolygómodell (Bohr, 1913)
Kvantummodell (Schrödinger, 1926)
Mazsolás kalács modell (Thomson, 1897)
Az elektromos töltés, q az a fizikai mennyiség, amely a testek elektromossági állapotát jellemzi. [q]S.I. = C (Coulomb). Az elektromos töltés lehet pozitív (+) vagy negatív (–).
Figyeld meg a mellékelt képet, és azonosítsd az atom alkotórészeit!
Hogy felfedezhesd az atom részecskéit, hozd összefüggésbe a vázlat információit a mellékelt képpel!
Az atom
Atom Átmérő = 10–10 m
Atommag Átmérő = 10–15 m
Atommag – az atom központi része, amely nukleonoknak nevezett részecskékből áll.
Protonok Neutronok
Pozitív részecskék p+
Semleges részecskék n0
A protonok, neutronok és elektronok szubatomi részecskék (kisebbek az atomnál).
Részecske
Elektronburok – a magot körülvevő tér
Elektronok
Negatív részecskék e –
Reális elektromos töltés (C)
Relatív elektromos töltés
Reális tömeg (kg) Relatív tömeg (a.t.e.) Jelölés Proton +1,6 · 10–19 +1 1,67 · 10–27
0 0 1,67 ·
Egy atomtömeg egység (1 a.t.e.) = 1,67 · 10–27 kg.
1/1835 (elhanyagolhatónak tekintjük) e –
Az atommagban lévő protonok számát Z-vel jelöljük, és rendszámnak (atomszámnak) nevezzük.
Az atommagban lévő protonok és neutronok számának összegét A-val jelöljük és tömegszámnak nevezzük.
Az A atomtömeg nem tévesztendő össze az atom tényleges tömegével.
Elemezve a fenti vázlatot, megfigyelheted, az atom egyaránt áll pozitív részecskékből (protonok) és negatív részecskékből (elektronok).
Az atom azonban elektromos szempontból semleges.
Ebből következik , hogy az atommagban található protonok száma megegyezik az elektronburokban levő elektronok számával.
A protonok és a neutronok azért vannak együtt egy térben (annak ellenére, hogy csak pozitív és semleges részecskék, és a pozitív részecskéknek taszítaniuk kellene egymást), mert a nukleonok között különleges erők, az úgynevezett magerők hatnak.
Az atommag és az elektronok között sokkal gyengébbek a vonzóerők.
Proton Neutron Elektron
Jegyezd meg!
Az atom egy anyag legkisebb részecskéje.
Az atomot atommag és elektronburok alkotja. Az atommagban találhatók a protonok és neutronok.
A Z rendszám (atomszám) megegyezik egy atom protonjainak számával.
Az A atomtömeg (tömegszám) egyenlő az atom protonjainak és neutronjainak számával.
Az atommag elektromos szempontból pozitív. Egy atom magtöltése egyenlő +Z.
A neutronok számát az (A – Z) összefüggéssel számítjuk ki.
Az atom elektromos szempontból semleges.
Alkalmazd a tanultakat!
1. Keresd meg az interneten A proton felfedezése című filmet! Egészítsd ki az alábbi kijelentéseket a zárójelből a megfelelő kifejezéssel, hogy azok tudományos szempontból helyesek legyenek!
A pozitív részecskék létezését igazoló bizonyítékok az atomban, melyeket ... (protonoknak/neutronoknak) nevezünk, olyan csőkísérletekkel együtt jelentek meg, amelyekben a cső közepén egy pozitív elektródát helyeztek el, a másik végén pedig a ... (pozitív/negatív) elektródát.
A csövet hidrogéngázzal töltötték meg, majd a két elektróda között elektromos feszültséget alkalmaztak, így a pozitív elektróda negatív töltések, úgynevezett ... (elektronok/protonok) áramát bocsátotta ki, amelyek kölcsönhatásba léptek a hidrogénatomokkal, és ezáltal ... (elektronok/neutronok) szabadultak fel a szerkezetükből.
A hidrogénatomokból megmaradtak a ... (pozitív/negatív) töltésű nukleonok, ... (protonok/neutronok) által biztosított töltés.
2. A nukleonok mérete jóval kisebb, mint az atomoké. A hidrogénatomban levő proton átmérője megközelítőleg 10–13 cm, míg a hidrogénatom sugara 5 · 10–9 cm. Számítsd ki , hányszor nagyobb az atom sugara a proton sugarához viszonyítva!
3.1.2. KÉMIAI ELEM
MIT TUDOK?
• Az atomot atommag és elektronburok alkotja. Az atommagban találhatók a protonok és a neutronok.
• Egy atom reális tömege rendkívül kicsi.
MIT FOGOK TUDNI?
• Mi egy kémiai elem?
• Mik az izotópok?
• Mi az atomtömeg?
• Mi az atommól?
3.1.2.1. KÉMIAI ELEM. VEGYJEL.
IZOTÓPOK
Vizsgáld meg a következő atomok szerkezetét, és jegyezd le a füzetedbe mindegyik esetben a nukleonok számát! Mit veszel észre?
Mindhárom atomban a protonok száma azonos (ugyanaz a rendszám, Z), de eltérő a neutronok száma (eltérő A atomtömeg). neutron proton elektron p+ ..... n0 p+ ..... n0 p+ ..... n0
A kémiai elem mindazon atomok összességét jelenti, melyek Z rendszáma megegyezik.
Jelenleg 118 kémiai elemet ismerünk. Mindegyik kémiai elem rendelkezik elnevezéssel és rövidített jelöléssel. Íme néhány példa a kémiai elemek magyar, illetve latin nevével. Fedezd fel rövidített jelölésüket! Mit veszel észre?
Kalcium (Calcium)
Kobalt (Cobaltum)
Klór (Chlorum)
Szilicium (Silicium)
KÖVETKEZTETÉS
Szelén (Selenium)
Cézium (Caesium)
Króm (Chromium)
Stroncium
Szén (Carbon)
Réz (Cuprum)
Kén (Sulphur)
Ón (Stanium)
A rövidített jelölés egy vagy két betűből áll (a fenti példák esetében pirossal jelölve).
A vegyjel az a betű vagy betűcsoport, amellyel egyezményesen jelölik az adott kémiai elemet.
A vegyjelek memorizálhatók, ha gyakoroljuk az írásmódjukat. A tankönyv hátsó borítóján található egy táblázat az eddig felfedezett kémiai elemek nevével és vegyjelével.
Néhány elem esetében a vegyjel nem hasonlít a magyar névre. Ezen elemek esetében a jelölés az elem latin nyelvű megnevezéséből származik.
Higany Hg Hydrargirum
Nátrium Na Natrium
Kálium K Kalium
Nitrogén N Nitrogenium
Foszfor P Phosphorus
Az E kémiai elem rövidített jelölése:
Z – rendszám
A – tömegszám
A klórt így jelöljük: 17 35 Cl
Mennyi a Z rendszáma?
Hát az A tömegszáma?
Kadmium (Cadmium)
Antimon (Stibium)
Kémiai elem Vegyjel
Alumínium Al Ezüst Ag Argon Ar Arany Au Nitrogén N
Kémiai elem Vegyjel
Fluor F
Vas Fe
Francium Fr Foszfor P
A vegyjelnek kettős jelentése van:
a) Minőségi – egy adott kémiai elemet jelöl.
b) Mennyiségi – atomi szinten, az adott kémiai elem egy atomját jelöli.
Példák:
Mg a) magnézium kémiai elem
b) egy magnézium atom
3Cl a) klór kémiai elem
b) három klór atom
Egészítsd ki a szabadon hagyott helyeket:
5K a) ...
b) ... 2Cu a) ... b) ...
Az oxigén a természetben három formában található meg: 8 16 O, 8 17 O, 8 18 O. Írd fel az egyes oxigénatomok atommagjában lévő protonok és neutronok számát!
Milyen hasonlóságokat és különbségeket figyelsz meg ezen atommagok között?
Következtetés: A három atomnak azonos a Z rendszáma, de különböző az A tömegszáma.
Az izotópok olyan atomfajták, amelyek azonos számú protonnal, de különböző számú neutronnal rendelkeznek.
Kíváncsiaknak
√ Bizonyos elemek izotópjai, elsősorban a nagyobb rendszámú elemeké, instabilak. Ezeket radioaktív izotópoknak nevezzük.
√ A 14C izotóp radioaktív. A szerves anyagokban való jelenlétén alapszik a 75 000 éves korig terjedő fosszíliák hozzávetőleges korának meghatározása.
√ Marie Curie lengyel tudós volt, Franciaországban élt, és kétszeres Nobel-díjas. Ő volt az egyetlen tudós, aki két Nobel-díjat kapott két különböző tudományterületen (fizika és kémia). Ő vezette be a radioaktivitás fogalmát a fizikába. A radioaktív elemeknek, a természetes radioaktivitásnak, valamint ezeknek az orvostudomány területén való alkalmazásukkal kapcsolatos kutatásairól ismert.
PORTFÓLIÓ
Írjatok csoportmunkában egy tanulmányt Az izotópok gyakorlati jelentősége címmel az alábbi vázlat alapján:
• Címlap (téma, tanuló neve).
• Bevezetés (az izotóp, radioaktivitás fogalmak jelentése).
• Tartalomjegyzék (az izotópok alkalmazása a különböző területeken).
• Irodalomjegyzék.
Az értékelés a következők szerint történik: a kidolgozott terv követése (1p), dokumentáció (2p), a tanulmány megszerkesztése (2p), prezentáció (2p), csoportos együttműködés (1p), az irodalomjegyzék pontosítása (1p).
Jegyezd meg!
A kémiai elem az azonos magtöltésű, tehát azonos Z rendszámú atomok összessége.
A vegyjel a kémiai elem jelölésére hagyományosan használt betű vagy betűcsoport.
Az izotópok ugyanannak a kémiai elemnek az atomfajtái, amelyeknek azonos számú protonjuk (és ezért azonos magtöltésük), de különböző számú neutronjuk van.
Alkalmazd a tanultakat!
1. Jegyezd le:
a) a vegyjeleket: kálium, nitrogén, foszfor, arzén, fluor, vas, kalcium; b) 4 nitrogénatom, 9 neonatom, 3 alumíniumatom; c) az elemek nevét: K, Rn, Hg, At, P, C, Cl, Cu, Cr, Cs, Co.
2. Egészítsd ki a táblázatot a füzetedben:
Részecske típusa/ Kémiai elem 6 12 C
3.1.2.2. RELATÍV ATOMTÖMEG. ATOMMÓL
A különböző atomok tömegének összehasonlításához adott két mérleg, amelyeken többféle atom látható. Elemezd és magyarázd a képeket!
A két hidrogénatom tömege megegyezik és kiegyenlíti a mérleget, az oxigénatom tömege pedig nagyobb, mint a hidrogénatomé.
Az atom szerkezete című leckében bemutatott szubatomi részecskék jellemzőinek felhasználásával, számítsd ki a következő részecskék tömegét: egy 8 16 O atom és egy 1 1H atom tömegét!
Az oxigénatomban 8p+, 8n0 és 8e – található. Tömegét az alkotórészecskék tömegének összegzésével határozzuk meg.
mO = 8 · (1,67 · 10–27 + 1,67 · 10–27 + 9,1 · 10–31) ≈ 26,72 · 10–27 kg.
A hidrogénatomban 1p+ és 1e – található.
mH = 1,67 · 10–27 + 9,1 · 10–31 ≈ 1,67 · 10–27 kg
Mit veszel észre? Mit tudsz mondani a kapott értékekről?
Mivel az atomok tényleges tömege nagyon kicsi, a kémiai számítások során nehezen alkalmazható. Ehelyett használjuk a a relatív atomtömegeket, vagyis az atomtömegegységre (a.t.e.) vonatkoztatott atomtömegeket. Egy atomtömegegység (a.t.e.) a 612C szénizotóp tömegének egy tizenketted részét jelenti, tömege megközelítőleg 1,67 · 10–27 kg.
A relatív atomtömeg, A, az a szám, amely megmutatja, hogy egy adott atom tömege hányszor nagyobb, mint egy atomtömegegység.
Példák: A relatív atomtömegek megtalálhatók a tankönyv borítóján található táblázatban.
A táblázat adatait elmezve figyeld meg az atomtömegek értékét:
Elem Vegyjel
Relatív atomtömeg A Kerekített atom-tömeg
Nátrium Na 22,99 23
Kén S 32,06 32
Klór Cl 35,492 35,5
Mivel egy anyag rendkívül kis mennyiségében többmillió atom van, az anyag mennyiségének kifejezésére az S.I. alapmértékegységét, a mólt használjuk.
Pontos kísérleti mérésekkel megállapították, hogy bármely kémiai elem egy mólja 6,022·1023 atomot tartalmaz. Ez a szám az Avogadro-féle szám (NA).
m = 56 g Fe
n = 1 mól Fe, amely 6,022 · 1023
Fe atomot tartalmaz
Egy kémiai elem relatív atomtömege a következőktől függ:
– izotópjainak relatív atomtömegétől; – az elem összetételében található izotópok arányától a természetben.
A klór elem relatív atomtömegét a képlet szerint számítják ki:
A = 75,4 100 · 35 + 24,6 100 · 37 = 35,492 a.t.e.
Az atommól az az anyagmennyiség, amely 6,022 · 1023 atomot tartalmaz. Ezt n-nel vagy a görög ν betűvel (niu) jelölik. Egy atommól tömege egyenlő az atomtömeggel, grammban kifejezve.
Figyelem! Ne téveszd össze az anyag tömegét és mennyiségét! Ezek különböző fizikai mennyiségek. Fizikai mennyiség
Jele Mértékegység (S.I.) Jele
tömeg m kilogramm kg anyagmennyiség n vagy ν (niu) mol mol
MEGOLDOTT FELADATOK
1. Milyen mennyiséget jelent (mól) 11,2 g Fe? (AFe = 56)
ha 1 mol Fe .... megfelel 56 g -nak
x mol Fe ............... 11,2 g-nak x = 11,2 56 = 0,2 mol Fe
2. Számítsd ki 2 mol Cu mennyiségét! (ACu = 64)
ha 1 mol Cu ..... megfelel 64 g-nak
2 mol Cu .............. x g fog megfelelni x = 2 · 64 1 = 128 g Cu
3. Hány atom található16 g S-ben?
Mit tudunk?
1. 1 mol S mennyisége 32 g S (AS = 32).
2. Egy mól S-ben 6,022 · 1023 atom van.
Figyelem! A mellékelt alkalmazások eredményei tartalmaznak: – számértéket (0,2 az 1.-nél és 128 2. példánál);
– mértékegységet (mol az 1. és g a 2. példánál); – vegyi anyagot (Fe az 1. és Cu a 2. példánál).
A kapott tömegértékből kiszámítjuk a kén mennyiségét (mol), majd meghatározzuk a részecskék (atomok) számát.
32 g S ................. 1 mol
16 g S ................. x mol x = 0,5 mol S
1 mol S .............. tartalmaz 6,022 · 1023 atom S-t
0,5 mol S .......... tartalmaz y atom S-t y = 3,011 · 1023 S atom
Jegyezd meg!
A relatív atomtömeg, A, az a szám, amely megmutatja, hogy az atom tömege hányszor nagyobb, mint az atomtömegegység. A számítások során az atomtömeget kerekítik.
Az atommól az az anyagmennyiség, amely 6,022 · 1023 atomot tartalmaz, és tömege egyenlő az atom relatív atomtömegével, grammban kifejezve.
Alkalmazd a tanultakat!
1. Számítsd ki a hiányzó értékeket, és egészítsd ki velük a táblázatot: p+ szám e – szám n0 szám Z A
2. Az A elem rendszáma 3-nal kisebb, mint a B elemé. A B elem tömegszáma 27, és a neutronok száma 1-gyel nagyobb, mint az elektronok száma. Határozd meg az A és B elem rendszámát, írd fel a jelét és a nevét!
3. Egy tanuló ceruzával rajzol. A ceruzabél csak szénatomokat tartalmaz. Tudva azt, hogy a ceruzahegyből 0,75 mg fogyott el, határozd meg a lapon maradt szénatomok számát!
4. Egy 2 g tömegű bronzérme 20% ónt és 20% rezet tartalmaz. Számítsd ki az érmében lévő ón és réz menynyiségét (mólban)!
3.1.3. AZ ELEKTRONBUROK
Az alábbi képek az atom bolygómodelljét és a Naprendszert ábrázolják. Milyen hasonlóságokat veszel észre a két rendszer között? Milyen tanult szubatomi részecskéket ismersz fel?
A Naprendszer középpontjában a Nap áll, az atom középpontjában pedig az atommag.
Az atom bolygómodellje
Az atommagban láthatjuk a szorosan összekapcsolt nukleonokat. Az atommag körül más részecskék is láthatók, amelyek a bolygók Nap körüli mozgásához hasonló pályán mozognak. Ezeket a részecskéket elektronoknak nevezzük (szimbóluma e –).
Az elektronburok jelenti mindazon elektronok összességét, amelyek egy atom magja körül keringenek.
Tudva azt, hogy egy atom elektromos szempontból semleges, következtethető, hogy egy atomban a protonok száma egyenlő az elektronok számával
Az atom elektronburka réteges szerkezetű. Legtöbb 7 elektronhéjat tartalmaz, amelyeket az atommagtól kifelé haladva az 1, 2, ..., 7 számjegyekkel vagy a K, L, M, N, O, P, Q betűkkel jelölnek.
MIT TUDOK?
• Az atomot atommag és elektronburok alkotja.
• Az atom elektromos szempontból semleges.
MIT FOGOK TUDNI?
• Milyen az elektronburok szerkezete?
Az elektronok két fajta forgómozgást végeznek:
– az atommag körül;
– saját tengelyük körül.
Az elektronok jellemzői:
• Elektromos töltés q = –1,6 · 10–19 C
• Tömeg m = 9,1 · 10–31 kg (vagyis 1835-ször kisebb, mint egy hidrogénatom tömege)
Az atomban az elektronok a legstabilabb, a legalacsonyabb energiával rendelkező helyeket foglalják el. Az elektronhéjak energiája (E) az atommagtól kifelé haladva növekszik. Ez az a sorrend is, ahogyan az elektronok az elektronhéjakon eloszlanak, amit elektronszerkezetnek vagy elektronkonfigurációnak nevezünk.
A maximális elektronszám (Nmax), egy n elektronhéjon (n = 1, 2, 3, 4), összefüggéssel számítható ki: Nmax = 2 · n2
Tehát:
– 1.(K) héj – 2 × 12= maximum 2 e –
– 2.(L) héj – 2 × 22 = maximum 8 e –
– 3.(M) héj – 2 × 32 = maximum 18 e –
Az elektronok eloszlása a héjakon
8 16 O elektron atommag héj E 6e – 2(L) 1(K) 2e –+ vagy
Elektronszerkezete: 10Ne
Az alábbi példákban az elektronoknak az elektronhéjakon való eloszlásának két modellje látható: E 8e
Elektronszerkezete: 12Mg
Elektronszerkezete: 19K
+ Ne vagy
Önálló tevékenység
• 2He, 18Ar, 11Na elemek esetén ábrázold az elektronok eloszlását az elektronhéjakon a fenti példák mintájára!
Figyeld meg, hány elektronnal rendelkeznek az adott elemek!
Az 1(K) héjon lévő két elektron stabil konfigurációt (dublett) képvisel.
A többi elektronhéjon (L-Q) a stabil konfiguráció nyolc elektront jelent (oktett).
Az az atom, amely az utolsó héjon stabil konfigurációval rendelkezik, stabil atom.
Azok az elemek, amelyek atomjai az utolsó héjon stabil konfigurációval rendelkeznek, nemesgázok.
Ábrázold a Mg 24 12 és Al 27 13 elemek elektronszerkezetét!
Van-e különbség a két szerkezet között?
Miután az elektronokat a különböző héjakra elosztjuk, észrevehetjük, hogy az egymást követő két elem (Z = 12, Z = 13) atomjainak szerkezete az utolsó héjban különbözik egymástól. Ezt az elektront nevezzük megkülönböztető elektronnak. Az atom és az elektronburok szerkezetének megértéséhez böngészd: http://lectii-virtuale.ro/http:// www.ptable.com/.
Jegyezd meg!
Az atom elektromos szempontból semleges, mivel az atommagban lévő protonok száma megegyezik az elektronburokban lévő elektronok számával.
Az elektronburok az atommag körül keringő elektronok összessége.
Az elektronok maximális számát (Nmax) az n elektronhéjon (n = 1, 2, 3, 4) a következő összefüggés adja: Nmax = 2 – n2.
Az 1(K) héjban két elektronból és a többi héjban nyolc elektronból álló szerkezetek stabilak (stabil dublett szerkezet és stabil oktett szerkezet).
Alkalmazd a tanultakat!
Az 1, 2 és 3 feladatoknál válaszd ki a helyes választ!
1. Igaz, a E 11 5 kémiai elem esetén:
a) 6 neutronja van a magban;
b) 16 elektron van a héjakon; c) 11 elektron van a magban;
d) 5 elektron van az L héjon.
2. A hidrogén azon izotópjának jele, melynek magjában 1 proton és 2 neutron van:
a) H 1 2 ; b) H 1 1 ; c) H 3 1 ; d) H 2 3 .
3. Számítsd ki, és állapítsd meg, melyik állítás igaz!
a) 7 g Fe jelent 0,125 mólt.
c) 2 mól Fe jelent 52 g-ot.
b) A Fe atom magjában 56 proton van.
d) 5,6 g Fe-ban NA számú Fe atom van.
4. Teremts összefüggést az A oszlopban szereplő kifejezések és a B oszlopban szereplő információk közt úgy, hogy a B oszlopban szereplő megfelelő betűket az A oszlopban szereplő számok mellé helyezed! A B
… 1. Nátrium
… 2. Hélium
… 3. Kálium
… 4. Neon
a. Utolsó héján 8 elektronja van b. Stabil dublett konfiguráció
c. Az atom magtöltése +11
d. Megkülönböztető elektronja a K héjon van e. 1 elektronja van az N héjon
5. Fedezd fel az alábbi szavakban elrejtett vegyjeleket! Írd le helyesen őket, és add meg a megfelelő elemek nevét!
a) ȘCOALA ALTFEL; b) SĂPTAMÂNA VERDE; c) NICOLAE TECLU.
6. A levegőben az E elem atomjai vannak túlnyomórészt jelen. Az E elem az A és B izotópok keveréke formájában fordul elő 99,6%-os, illetve 0,4%-os gyakorisággal, amelyek szerkezetét a mellékelt ábrák mutatják. Mi az E elem? Számítsd ki az E elem relatív atomtömegét!
7. A foszfor a fény és az élet hordozója, jelen van a szervezet szinte minden kémiai és élettani folyamatában. Milyen szerkezetű a P 31 15 foszforatom? Hány elektron található az utolsó elektronhéjon 3,1 g P-ban?
8. A csalán 100 mg vasat tartalmaz 100 g növényben. Ha egy felnőtt napi vasszükséglete 10 mg, akkor menynyi csalánt kell megennie a napi vasszükséglet kielégítéséhez? Hány atommól és hány atom van 10 mg vasban?
9. Egy összetett vegyület A, B és C elemekből áll. Határozd meg az elemek rendszámát, és írd fel a vegyjeleket, a nevüket és az elektronburok szerkezetét, tudva azt, hogy ezek között az alábbi összefüggések léteznek: ZA – ZB = 2;
ZB – ZC = 9; ZB + ZC – ZA = 6.
MIT TUDOK?
• Mi az atom, és hogyan épül fel?
• Mindazon atomok összessége, amelyek Z rendszáma megegyezik, egy kémiai elemet alkotnak.
MIT FOGOK TUDNI?
• Hogyan csoportosíthatóak akémiai elemek?
• Mi a Periódusos Rendszer?
Dimitri Ivanovici Mendeleev (1834-1907)
3.2. A KÉMIAI ELEMEK PERIÓDUSOS RENDSZERE
3.2.1. A PERIÓDUSOS RENDSZER SZERKEZETE
A nagy számú elem felfedezése miatt szükségessé vált azok rendszerezése. Dmitrij Ivanovics Mendelejev volt az első kémikus, akinek hosszas tanulmányozás után sikerült az ismert elemeket atomtömegük szerint növekvő sorrendbe rendezni egy táblázatba, amelyben a hasonló tulajdonságú elemek egymás alá kerültek.
Az atomtömegek és az elemek tulajdonságai közötti kapcsolatot alaposan megvizsgálva arra a következtetésre jutott, hogy a fizikai és kémiai tulajdonságok periodikusan ismétlődnek. Így fedezte fel Mendelejev a periodicitás törvényét.
Az atom szerkezetének felfedezése után megállapította, hogy az elemek tulajdonságai a Z atomszámtól függnek.
A periodicitás törvénye: Az elemek kémiai és fizikai tulajdonságai periódikusan ismétlődnek, a Z rendszámuk függvényében.
A Periódusos Rendszer felépítése
A periódusos rendszerben az elemek elrendezését figyelve a mellékelt képen láthatjuk, hogy az elemek vízszintes sorokba, az úgynevezett periódusokba, és függőleges oszlopokba, az úgynevezett csoportokba vannak elhelyezve.
Csoportok/ oszlopok
Periódusok/ sorok
Figyeld meg és azonosítsd!
Minden periódus jól meghatározott számú elemet tartalmaz. Elemezd a Periódusos Rendszert, és töltsd ki az egyes periódusokban található elemek számát!
A periódusok, 1-től 7-ig tartó számozással jelölt, 2, 8, 18 vagy 32 elemet tartalmazó vízszintes sorok. Minden periódus egy nemesgázzal végződik.
A Periódusos Rendszerben az elemek hét sorát periódusoknak nevezzük.
Tanulmányozd a Periódusos Rendszert! Állapítsd meg, hány elem található a Peródusos Rendszer csoportjaiban! A csoportok 1-től 18-ig tartó számozással jelölt oszlopok.
Állítsd sorba a csoportokat a bennük található elemek száma szerint!
• nyolc oszlop, melyek 5-nél több elemet tartalmaznak. Ezeket főcsoportoknak (1, 2, 13, 14, 15, 16, 17, 18) nevezzük. Római számok használata esetén az A betűnek kell követnie a csoport számát (pl. IA, IIA, IIIA, IVA, VA, ..., VIIIA).
• tíz oszlop mely kevesebb elemet tartalmaz. Ezeket mellékcsoportoknak (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12) nevezzük. Római számok használata esetén a csoport száma után a B betűt kell írni.
A periódusos rendszer függőleges oszlopait csoportoknak nevezzük. A periódusos rendszer 18 csoportot tartalmaz, amelyeket arab számokkal jelölünk.
A csoportok és a periódusok közötti vonalak keresztezésével olyan négyzetek jönnek létre, amelyekbe a kémiai elemek vegyjeleit írjuk. Minden egyes négyzetbe a vegyjelet, a Z rendszámot és az atomtömeget írjuk. Példa: a bróm négyzete.
Egy kémiai elemnek a periódusos rendszerben elfoglalt helyét a periódus és a csoport jelöli, amelyben az elem található.
A Br a 17. csoport, 4. periódus eleme.
Ge As Br
Sb Te 6 Po At 7 Halogének Alkáli földfémek
Átmeneti fémek
Alkáli fémek Nemesgázok nemfémek fémek
Az 1-12. csoportok csak fémeket, a 17. és 18. csoportok csak nemfémeket, a 13,14,15,16. csoportok pedig fémeket és nemfémeket egyaránt tartalmaznak. A hidrogén nemfém, de az 1. csoportba van írva. A hélium a 18. csoportba tartozik, mivel nemesgáz. (Lásd még: http://www.ptable.com/.)
Jegyezd meg!
Az elemek Periódusos Rendszere tartalmazza az összes ismert elem vegyjelét, 18 csoportból és 7 periódusból áll. A csoport a hasonló tulajdonságokkal rendelkező elemek vegyjeleit tartalmazó oszlop. A periódus két egymást követő nemesgáz között elhelyezkedő elemek sora (kivéve az 1. periódust).
Az elemek besorolása a Periódusos Rendszerbe figyelembe veszi a periodicitás törvényét.
Egy elemnek a Periódusos Rendszerben elfoglalt helyét az a periódus és csoport jelöli, amelyben az elem található.
A periódusos rendszer elemei kémiai jellegük alapján fémekre és nemfémekre oszthatók.
Alkalmazd a tanultakat!
1. Adottak : F, K, Ca, O, Ne, Li elemek. Melyek találhatóak a 2. periódusoban?
2. Nevezd meg a 13. csoport elemeit!
3. Figyeld meg a Periódusos Rendszer felépítését, és válaszolj a következő kérdésekre:
• Hogyan változik a Z atomszám a periódusokban? És a csoportokban?
• Hány nemesgáz létezik, és melyik csoportban találhatóak?
• Melyik nemfémnek van a legalacsonyabb rendszáma?
• Hol helyezkednek el a fémek a Periódusos Rendszerben?
• Melyik elem található a 17. csoport 5. periódusában?
MIT TUDOK?
• Az elemek a Periódusos
Rendszerben a Z rendszám szerint növekvő sorrendben helyezkednek el.
• Az elemek Periódusos
Rendszerét csoportok és periódusok alkotják.
MIT FOGOK TUDNI?
• Mi az összefüggés az atom elektronszerkezete és a kémiai elemnek a periódusos rendszerben elfoglalt helye között?
3.2.2. AZ ELEKTRONBUROK SZERKEZETE ÉS AZ
ELEM PERIÓDUSOS RENDSZERBEN ELFOGLALT
HELYE KÖZÖTTI ÖSSZEFÜGGÉS
Összefüggésbe tudod hozni egy elem elektronburkának szerkezetét a csoporttal és a periódussal, amelyben található?
Önálló tevékenység
1. Töltsd ki a füzetedben az alábbi táblázatot. Nézd meg a periódusos rendszert, és hasonlítsd össze az utolsó héjon lévő elektronok számát a csoportszámmal!
Kémiai elem Vegyjel Z Elektronszám 1. héj (K) 2. héj (L) 3. héj (M) 4. héj (N) Cso -
Lítium 3
Nátrium 11
Magnézium 19
Kálcium 20
Következtetés Az 1. és 2. csoportba tartozó elemek atomjainak az utolsó héján található elektronok száma megegyezik a csoportszámmal.
2. Az Al, O, Si, F, F, P, Ar elemek atomjai esetében az alábbi példa segítségével határozd meg az utolsó héjon található elektronok számát, és hasonlítsd össze annak a csoportnak a számával, amelyben az elem található: Ar: Z = 18 elektronszerkezet: O : Z = 8 elektronszerkezet: E 8e –8e – csoport 18
2(L)
3(M) 1(K) 2e –+ E 6e – 2(L) 1(K) 2e –+ csoport 16
Következtetés A 13,14,15,16,17,18 csoportba tartozó elemek atomjainak utolsó héján az elektronok száma megegyezik a csoportszám egységszámával.
3. Egészítsd ki azalábbi táblázatot a füzetedben, és hasonlítsd össze az adott elemek atomjainak elektronszerkezetét!
Kémiai elem Vegyjel Z Elektronszám 1.héj (K) 2.héj (L) 3.héj (M) Csoport Periódus
Nátrium 11
Magnézium 12
Alumínium 13
Tanulmányozd a Peródusos Rendszert, és állapítsd meg, hogy melyik periódusban találhatóak a fenti elemek! Látni fogod, hogy minden elem ugyanannak a periódusnak a tagja.
Következtetés: Azok az elemek, amelyek atomszerkezetében azonos számú, elektronok által elfoglalt héj van, ugyanabba a periódusba tartoznak. A periódus száma megegyezik az utolsó héj számával.
Ha ismered az elem helyét a Periódusos Rendszerben, információkat kapsz:
1. Az atom szerkezetével kapcsolatban
Példa:
Az elemnek a periódusos rendszerben elfoglalt helyének ismeretében meg lehet állapítani az elektronkonfigurációt és a Z rendszámot.
A kén a 16. csoportban, és a 3. periódusban van.
6 elektron van az utolsó héjon 3 héj
3(M)
Elektronszerkezete tehát: E 8e –
6e – összes 16 e – Z = 16
2(L)
1(K) 2e –+
2. Az atom jellegzetességeiről és a kémiai elem bizonyos tulajdonságairól
Példa:
A szén esetén Z = 6 és A = 12. Az atomról tanult fogalmak felhasználásával, megállapíthatod:
– a magban 6 proton van (Z) és (12 – 6) = 6 neutron (A – Z); – az elektronburokban 6 elektron van (Z) , héjakra való eloszlásuk a következő: E
Az utolsó héj szerkezetét megvizsgálva megállapíthatod:
a C helye: 2. periódus (a 2. héj töltődik fel ) 14. csoport (a C atomnak 4 elektronja van az utolsó héjon)
Jegyezd meg!
Egy elem helyét a periódusos rendszerben az adott elem atomjainak elektronszerkezete adja meg.
Az 1. és 2. csoportba tartozó elemek esetében az utolsó héjon lévő elektronok száma megegyezik a csoport számával.
A 13-18. csoportba tartozó elemek esetében az utolsó héjon lévő elektronok száma megegyezik a csoportszámban szereplő egységek számával.
A periódus száma megegyezik az utolsó (a feltöltődésben levő) héj számával.
Alkalmazd a tanultakat!
1. Egy elemnek a 3(M)-héjon van 7 elektronja. Állapítsd meg az elem atomjainak elektronszerkezetét, és helyét a periódusos rendszerben!
2. Egy X elem esetén Z = 14. Határozd meg a protonok számát, az elektronok számát, az elektronok eloszlását a héjakon és az elem helyét a Periódusos Rendszerben!
3. A Periódusos Rendszer segítségével húzd alá egy vonallal a fémeket és két vonallal a nemfémeket a következő elemlistában: Cu, S, Al, Br, O, K, N, Fe, Ne, C, Au, Zn, P, Ag, Ar, H!
4. Egy X elem rendszáma Z = 15. Határozd meg az elektronszerkezet alapján az elem helyét a periódusos rendszerben! Nézd meg a periódusos rendszert, és azonosítsd az elemet!
5. Egy elem atomjainak elektronkonfigurációja: 1(K) – 2e –; 2(L) – 8e –; 3(M) – 8e –; 4(N) – 2e –. Határozd meg az elem helyét a periódusos rendszerben!
6. X, Y, T, W elemek atomjairól tudjuk, hogy:
a) X-nek 3 protonja és 4 neutronja van;
b) Y-nak 5 protonja és 6 neutronja van;
c) T-nek 9 protonja és 10 neutronja van;
d) W-nek 4 protonja és 5 neutronja van.
Ezeket az információkat és a tanult fogalmakat felhasználva határozd meg minden egyes elem esetében a következőket: Z, A, az elektronburok szerkezetét, az elem helyét a periódusos rendszerben!
7. Egészítsd ki az üres helyeket a zárójelben lévő kifejezések valamelyikével úgy, hogy az alábbi állítások helyesek legyenek:
a) Egy atommagban, a … (nukleonok/elektronok) számát A-val jelöljük és tömegszámnak nevezzük.
b) A kálium kémiai elem vegyjele … (Po/K).
c) A … (Z = 13/Z = 23) kémiai elemnek 3e – -ja van az M héjon.
d) Mólnak nevezzük a … (tömeg/anyagmennyiség) mértékegységét.
e) A Z=16 rendszámú kémiai elem a … (6/16) csoportban és a … (3/2) periódusban van.
8. Olvasd el az egyes állításokat! Ha az állítás igaz, jelöld I betűvel, ha pedig hamis, jelöld H betűvel!
a) A Z = 5 és A = 11 elem atomjai 5p+, 5n0, 6e – -t tartalmaznak.
b) Az azonos elektronhéjhoz tartozó elektronok energiája megegyezik.
c) Egy mól hidrogénben lévő atomok száma különbözik egy mól oxigénben lévő atomok számától.
d) A periódus vízszintes sor két egymást követő nemesgáz között.
e) Az az elem, amelynek atomjai a harmadik héjon 1e – -nal kevesebbet tartalmaznak, mint az utolsó előtti héjon, a 16. csoportba és a 3. periódusba tartozik.
9. A. A klór rendszáma Z = 17, tömegszáma A = 35. Melyik állítás helyes?
a) az atommagban 17 nukleon van; b) az atommagban 18 neutron van; c) az elektronburokban 18 elektron található; d) az elektronburokban 35 elektron található.
B. Az X 4 2 atom:
a) szerkezete stabil oktett; b) 4 elektronja van az elektronburokban; c) az 1. csoportban és az 1. periódusban van; d) nemesgáz.
C. Az M héjon maximálisan elhelyezkedő elektronok száma:
a) 8; b) 18; c) 2; d) 32.
D. A nemesgázok csoportjának száma:
a) 2; b) 6; c) 18; d) 8.
10. 1991-ben Észak-Olaszországban megtalálták egy őskori ember fagyott, tökéletes állapotban fennmaradt testét. A csontjaiból, hajából, csizmájából és ruházatából vett mintákat szénizotóppal kormeghatározással keltezték, és kimutatták, hogy Ötzi körülbelül 5500 évvel ezelőtt élt. Írd le a használt izotóp jelét tudva azt, hogy az atommagjában két neutronnal több van, mint a szomszédos képen látható izotópéban.
11. A káliumnak két természetes izotópja van, a 39K és a 41K, relatív atomtömege pedig 39,0983. Számítsd ki az izotópok megoszlását a természetben, tömegszázalékban kifejezve!
12. Írd le az alábbi jellemzőkkel rendelkező elemek elektronkonfigurációját:
a) X egy 2. periódusban található alkálifém.
b) Y-nak 3 elektronja van a 3. héjon.
c) Z egy 2. periódusban található nemesgáz!
13. Határozd meg az anyagmennyiséget atommólban kifejezve: a) 4 g Cu; b) 0,3 g Ag; c) 8 g Br!
14. A műtrágyák olyan anyagok, amelyek nitrogénnel, káliummal és foszforral látják el a talajt, amelyek szükségesek a növények növekedéséhez és fejlődéséhez. Írd le:
a) A kálium-, nitrogén- és foszforatomok elektronszerkezetét.
b) Az elemek helyét a Periódusos Rendszerben.
c) Az egyes kémiai elemek típusát (fém/nemfém)!
Atom
ÖSSZEFOGLALÓ TÁBLÁZAT
Atommag
Kémiai elem
118 elem a Periódusos Rendszerbe rendszerezve
Elektronburok (e –)
Z protonok (p+)
(A–Z) neutronok (n0)
Nemfémek
Fémek
18 csoport
Ze –X A Z 16 8 O
7 periódus
A feltöltődő elektronhéj száma = a periódus száma
• szilárdak, kivéve a higanyt, amely folyékony
• fémes fényűek
• jó áram- és hővezetők
• képlékenyek és alakíthatóak
• más fémek olvadékában ötvözetekké oldódnak (lásd a 91. oldalt)
7 elektronhéjonhéjon oszlanak el : K, L, M, N, O, P, Q
Az elektronok száma az utolsó héjon = a csoport számegységeinek száma Pl.: 1(K) – 2e –2(L) – 6e –
2. periódus 16. csoport
• minden halmazállapotban megtalálhatók
• hő- és elektromos szigetelők, kivéve a grafitot.
• a szilárd anyagok törékenyek (lásd 91. oldal)
FELMÉRŐ
Hivatalból 1p jár.
I Töltsd ki az üres helyeket a zárójelben lévő kifejezések valamelyikével úgy, hogy az alábbi állítások helyesek legyenek:
a) Egy atomban a protonok száma egyenlő a … számával. (neutronok/elektronok).
b) A Z = 12 rendszámú elem a … (1224Mg/612C).
c) Az … (612E/147E ) és 614E izotópok ugyanazon kémiai elemhez tartoznak.
d) A 2. csoportban és 3. periódusban található elem rendszáma … (Z = 5/Z = 12).
e) 2 mól mennyiségű Na tartalmaz … (6,022 ⋅ 1023 atomot/12,044 ⋅ 1023) atomot. (1,5p)
II Olvasd el az egyes állításokat! Ha úgy gondolod, hogy az állítás igaz, írd be a füzetedbe az I betűt! Ha úgy gondolod, hogy az állítás hamis, írd be a füzetedbe az H betűt!
a) Az 3580X atomjában van 35p+, 45n0, 35e –
b) 18 g Be- ban (ABe = 9) 6,022 ⋅ 1023 atom található.
c) A Z = 9 rendszámú elem szerkezete stabil oktett.
d) A Z = 13 rendszámú elem atomjainak utolsó héján 3e – van.
e) Az N héjon maximum 18e – tartózkodhat. (1,5p)
III A jód alapvető fontosságú elem a táplálkozásunkban. A jódhiány a pajzsmirigy megnagyobbodásához vezethet. Az egészségügyi problémák elkerülése érdekében az étkezési sóhoz kis mennyiségű jódot (jódozott só) adnak. A jódnak 53 protonja és 74 neutronja van az atommagjában.
a) Írd le a jód jelét, add meg az atomszámot és a tömegszámot!
b) Számítsd ki, hány elektron van 2,54 g jódban!
c) Mekkora 1 jódatom tömege? (1,5p)
IV A C-vitamint már a XVIII. század óta használják gyógyászati célokra, különösen a skorbut kezelésére és megelőzésére. Tömegszázalékban kifejezve 40,92% szenet tartalmaz. Mennyi szén és hány szénatom van egy 1 g C-vitamint tartalmazó tablettában? (1,5p)
V Az átlagos emberi szervezet 25 gramm magnéziumot tartalmaz. Az ásványi anyag napi szükségletét 0,0125 mólra becsülik. A magnézium egy olyan ásványi anyag, amely növekedési faktorként és általános tonizálóként működik, a sejtek számára nélkülözhetetlen. Elemezd egy ásványvizes palack címkéjén található információkat, és állapítsd meg, hogy napi 2 liter víz elegendő-e a szervezet magnéziumszükségletének fedezésére! Indokold válaszod! (1,5p)
Kémiai összetétel (mg/l)
Kalcium 41,20
Magnéziu 11,40
Nátrium 1,39
Bikarbonátok 171,00
pH: 8,01
Össz oldott szilárd anyag 199,00
Mikrobiológiailag tiszta termék
VI A „vihar az üvegben" nevű díszítőeszköz rejtélyes módon reagál az időjárásra. Az 1750-es évek óta használta a hajókon az időjárás előrejelzésére Charles Darwin a Galapagos-szigetekre vezető útja során. Ez a műszer szervetlen és szerves anyagok keverékét tartalmazza. Az egyik szervetlen anyagot az X, Y, Z elemek alkotják.
Ha az X elem atomjai elveszítenék az elektront a 4(N) héjról, akkor stabilak lennének. Az Y elem atomjainak 7 proton van az atommagjában, és ők alkotják a levegő többségi anyagát, a Z elemnek pedig 6 elektronja van a 2. héjon. Írd fel az X, Y, Z elemek atomjainak elektronszerkezetét, és állapítsd meg a helyüket a periódusos rendszerben! (1,5p)
IONOS VEGYÜLETEK. MOLEKULÁK
Amikor befejezted a fejezet tanulmányozását, értékeld az elvégzett munkát és azt, hogy hogyan érezted magad a leckék során!
◗ Ionos vegyületek
◗ Molekulák
◗ Vegyérték
◗ A vegyi képlet
Az anyagok atomokból, ionokból vagy molekulákból állnak. Meg fogod tanulni, hogy az atomok a stabil konfiguráció kialakításához a felső rétegből elektronokat adhatnak le, vehetnek fel, lletve tehetnek közössé. Az atomoknak ez a tulajdonsága, amelyet vegyértéknek nevezünk, egyszerű vagy ös zszetett anyagok kialakulásához ve zet. Minden anyagnak van egy rövidített, egyedi jelölése, az úgynevezett vegyi képlet, amelyet ebben a fejezetben megtanulsz megállapítani.
Sajátos kompetenciák: 1.1,
MIT TUDOK?
• Az atom elektromosan semleges részecske.
• A dublett és oktett konfigurációk a legstabilabbak.
MIT FOGOK TUDNI?
• Mik az ionok?
• Hogyan képződnek az ionos vegyületek?
• Melyek az ionos vegyületek főbb fizikai tulajdonságai?
4.1. IONOK. IONOS VEGYÜLETEK
A tűzijátékok színét az ionok jelenléte adja az égő anyagokban. Mik az ionok? Hogyan keletkezik egy ion?
4.1.1. IONOK KÉPZŐDÉSE
Elemezd az alábbi elektronszerkezeteket! Melyik ezek közül nemesgáz?
Mg Al Ne F O
Hasonlítsd össze a képeken látható elemek atomjainak elektronszerkezetét a nemesgás elektronszerkezetével! Hogyan tehetnek szert ezek az atomok a nemesgáz stabil elektronszerkezetére?
Következtetés
Azok az atomok, melyek legkülső héja nem stabil szerkezetű, az alábbi módokon alakíthatnak ki stabil szerkezetet:
• elektronok leadásával a legkülső héjról, ha ezek száma négynél kisebb;
• elektronok felvételével a legkülső héjra, az oktett kialakításáig, ha az elektronok száma nagyobb, mint négy.
Az atomokból elektronok leadásával vagy felvételével származó, stabil konfigurációjú kémiai anyagokat ionoknak nevezzük.
Töltsd ki a táblázatot és különböztetsd meg a jelölt atomok és ionok elektromos töltését az elektronok leadása/felvétele után!
Az atom jele
Az elektronburok elektromos töltése az elektronok leadása/ felvétele előtt –11
magtöltés
(Z = 12) Al (Z = 13) F (Z = 9) O (Z = 8)
Az elektronburok elektromos töltése az elektronok leadása/ felvétele után –10 –10 Az
Következtetés
Az ionok olyan kémiai részecskék, amelyek töltéssel rendelkeznek: – pozitív elektromos töltéssel rendelkeznek, ha az elektronok száma kisebb, mint a protonok száma; – negatív elektromos töltéssel, ha több elektronjuk van, mint protonjuk.
Egy ion elektromos töltésértéke megegyezik a pozitív elektromos töltések számának (a protonok száma az atommagban) és a negatív elektromos töltések számának (az elektronhéjban lévő elektronok száma) különbségével.
A pozitív elektromos töltéssel rendelkező ionokat kationoknak, a negatív elektromos töltéssel rendelkező ionokat pedig anionoknak nevezzük.
Az ion jelölése tartalmazza a kémiai elem vegyjelét és az elektromos töltést.
A Mg és O atomok esetében az ionizációs folyamatot (az atom ionná alakulását) a következőképpen modellezzük:
Mg – 2e – Mg2+ atom pozitív ion O + 2e – O 2–atom negatív ion
Önálló tevékenység
Ábrázold a Na, Al, Cl és S atomok ionizációs folyamatait! Hasonlítsd össze a pozitív ionokat képező elemek kémiai jellegét a negatív ionokat képező elemek kémiai jellegével!
Következtetés
Pozitív ionok képződése (kationok)
M – n e – M n+ kation
M – fém és n – leadott elektronok száma
A pozitív ionokat képző elemek fémes jellegűek.
A negatív ionokat képző elemek nemfémes jellegűek.
Negatív ionok képződése (anionok)
E + n e – E n–anion
E – nemfém és n – felvett elektronok száma
Az azonos számú elektronnal rendelkező ionokat és atomokat izoelektronosnak nevezzük.
Alkalmazd a tanultakat!
1. Töltsd ki a füzetedben az alábbi mondatokban kihagyott helyeket a megfelelő kifejezésekkel úgy, hogy a kijelentés tudományos szempontból helyes legyen:
• Az anionokat képező elemek … jellegűek.
• Oktett szerkezet kialakítása érdekében, a kálciumatomok elektronokat … és … ionokat képeznek.
• A… atomok 2– töltésű anionokat képeznek, melyek izoelektronosak a Ne atommal.
• Az az elem, melynek atomjai 2+ töltésű ionokat képeznek azáltal, hogy az L héjról elektronokat adnak le, a … periódusban és a … csoportban található.
2. Osztályozd a következő kémiai részecskéket különböző szempontok szerint: N, K+, S2–, Ca, Cl–, Al3+, Na+.
3. Az X elem nélkülözhetetlen az étrendünkben, és szükséges a pajzsmirigyhormon termeléséhez. Az X elemet anionok formájában adják az étkezési sóhoz, mindegyiknek töltése (1-) és tömegszáma 127. Határozd meg a protonok, neutronok és elektronok számát az X elem egy anionjában, tudva azt, hogy a rendszáma 53.
Kíváncsiaknak
√ A sót a föld alatti lelőhelyekről gépi úton vagy oldott formában (fúrással) nyerik ki. Az oldatból a sót nyitott vagy zárt lepárlókban történő kristályosítással választják külön.
Szótár
• Lewis-féle szerkezet – egy anyag kialakulásának modellezése az atomok vegyjeleinek és az utolsó héjon lévő elektronok jelzésére szolgáló pontok segítségével.
4.1.2. IONOS VEGYÜLETEK KÉPZŐDÉSE
Romániában hagyománya van a konyhasó kitermelésének. Ma a régi sóbányákat turisztikai célpontokká alakították át, vagy légúti betegségek kezelésére használják.
A konyhasó tudományos neve nátrium-klorid.
A nátrium-klorid képződése
Elemezd az alábbi modellben a Na és Cl atomok külső elektronszerkezetét:
Magyarázd meg!
Milyen kémiai jelleggel rendelkeznek az elemek?
Hogyan érik el az atomok a stabil konfigurációjukat?
Milyen részecskék keletkeznek?
A konyhasó képződését Lewis-féle jelölésekkel modellezhetjük.
Önálló tevékenység NaCl nátrium-klorid
Na + Cl fém nemfém
+ Cl
A Na atom (fém) leadja elektronját a Cl klóratomnak (nemfém), Na+ és Cl– ionokat képezve.
A képződött Na+ és Cl– ionok, amelyek ellentétes elektromos töltéssel rendelkeznek, vonzzák egymást, és a nátrium-klorid stabil vegyületét alkotják, amelyet a gyakorlatban só, kősó, asztali só vagy konyhasó néven ismerünk.
A képződött vegyület elektromosan semleges, mivel a negatív töltések száma megegyezik a pozitív töltések számával.
A tiszta só (nátrium-klorid) egy ionos vegyület, amely pozitív ionokból (Na+) és negatív ionokból (Cl–) áll.
A magnézium-kloridot jégtelenítő (jégeltávolító) és csúszásgátló anyagként használják. Ez az anyag ionos vegyület?
Figyeld meg, a következő modellezésben, hogyan keletkezik a magnézium-klorid.
Egy Mg-atom által leadott két elektront két Cl-atom veszi fel. Egy Mg2+ ion és két Cl–-ion keletkezik, amelyek ellentétes előjelűek lévén vonzzák egymást, ionos vegyületet alkotva.
+
A magnézium-kloridot MgCl2-vel jelöljük. Ebben a jelölésben a vegyületet alkotó elemek vegyjelei és az egyes vegyjelek melletti számjegyek mutatják a Mg2+ és Cl– ionok számának arányát.
Figyelem: az 1-es indexet nem írjuk ki.
A pozitív ionok (kationok) és a negatív ionok (anionok) egy fém és egy nemfém atomjai közötti elektroncserével jönnek létre.
A képződő ionok vonzzák egymást, mivel ellentétes elektromos töltéssel rendelkeznek, és stabil vegyületet alkotnak, az úgynevezett ionos vegyületet.
Az ionos vegyület elektromosan semleges, mivel a leadott elektronok száma megegyezik a felvett elektronok számával. Így a pozitív töltések száma megegyezik a negatív töltések számával.
Önálló tevékenység
Ismerd fel az alábbi táblázatban az anionokat és a kationokat! Hasonlítsd össze az ionos vegyületeket az őket alkotó anionok és kationok alapján!
MgCl2
Kálium-klorid
S2– K2S
Kálium-szulfid
O2– K2O
Kálium-oxid
Nátrium-klorid
Na2S
Nátrium-szulfid
Na2O
Magnézium-klorid CaCl2
Kálcium-klorid
MgS
Magnézium-szulfid CaS Kálcium-szulfid
Nátrium-oxid MgO
Magnézium-oxid CaO Kálcium-oxid
Következtetés A táblázat az ionos vegyületek sokféleségét szemlélteti, ugyanis megfigyelhetjünk, hogy három olyan ionos vegyület létezik, amely azonos kationt tartalmaz, és négy olyan ionos vegyület, amely ugyanazt az aniont tartalmazza.
A kationok jelenlétét egy ionos vegyületben lángfestéssel tudjuk kimutatni, ugynis különböző színűre festik a lángot, ahogyan azt a következő táblázat képein is láthatjuk:
Sötétsárga Ibolya Világos vörös Sárgás-zöld Sötétzöld
Lángfestés
Önálló tevékenység
Figyelj oda a tanár által elvégzett bemutató kísérletre, az 1-től 5-ig számozott minták ionos vegyületeinek azonosítása céljából!
A minták a következő anyagok egyikét tartalmazzák: réz-klorid (CuCl2), nátrium-klorid (NaCl), kálium-klorid (KCl), kalcium-klorid (CaCl2) és bárium-klorid (BaCl2).
A munka menete: Az öt mintát egyenként tartsuk a gázégő lángjába előzőleg megtisztított ceruzabelet használva.
Jegyezd le a láng színét a táblázatba és azonosítsd a mintában levő anyagot!
Minta száma Láng színe Azonosított kation Mintában levő ionos vegyület
Következtetés
A lángfestés alkalmas a mintákban található vegyületek azonosítására.
Alkalmazd a tanultakat!
Írd a füzetbe az I betűt, ha a kijelentés igaz, és a H betűt, ha a kijelentés hamis!
a) Az ionos vegyületek úgy jönnek létre, hogy a fématomok elektronokat adnak át a nemfémes atomoknak. I/H
b) Az MgX2 – ionos vegyületben az alkotóelemek izoelektronosak, ha X a klór. I/H
c) Egy ionos vegyületben a pozitív töltések száma megegyezik a negatív töltések számával. I/H
d) Az E elem atomjának az L és M elektronhéján ugyanannyi y elektron található, az N héjon pedig (y-4)/2 az elektronok száma. Az atom (y-4) darab elektront ad át az oxigénatomnak, így alakít ki stabil elektronszerkezetet. I/H
4.1.3. IONOS VEGYÜLETEK FIZIKAI TULAJDONSÁGAI
Az egyik legszebb román mese, a Só az ételben szerzője a szerelmet különböző anyagokhoz hasonlítja: a mézhez, a cukorhoz és a sóhoz.
Mennyire fontosak az anyagok tulajdonságai? A só a legismertebb ionos vegyület. Milyen tulajdonságokkal rendelkeznek az ionos anyagok?
Szótár
• Elektródák – elektromos vezetők, amelyek szabad ionokat tartalmazó közegbe (oldatba vagy olvadékba) helyezve elektromos áramkört zárnak.
Ionos vegyület
A nátrium-klorid oldódása vízben
Csoportos tevékenység
Állapítsátok meg a csoporttársaiddal közösen a következő három tevékenységre vonatkozó feladatokat! Minden tevékenység után jegyezzétek le megfigyeléseiteket és következtetéseiteket egy munkalapra.
Anyagok és eszközök: négy óraüveg különböző ionos vegyületeket (KI, BaCl2, NaCl, Na2S), tartalamzó mintákkal, Berzelius-poharak, üvegbotok, spatulák, elektromos áramkör (akkumulátor, kábelek, izzó, kapcsoló, elektródák).
1. Elemezzétek az 1-től 4-ig jelölt minták ionos vegyületeit, és hasonlítsátok össze érzékelhető fizikai tulajdonságaikat! Jegyezzétek le a tulajdonságokat egy táblázatba a munkalapon, az alábbi minta szerint!
Minta száma
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot Oldékonyság Elektromos vezetőképesség
Következtetés: a minták ... anyagokat tartalmaznak ... állapotban.
2. Ellenőrizzétek kísérleti úton a fenti minták ionos vegyületeinek vízben való oldékonyságát, és jegyezzétek le megfigyeléseiteket a fizikai tulajdonságokat tartalmazó táblázatba!
A munka menete: Tegyetek egy kis mennyiséget mindegyik vegyületből egy Berzelius-pohárba. Adjatok hozzá vizet, és kevergessétek.
A jelenség megértése érdekében egyeztessétek a kísérletek során észlelteket a mellékelt képpel.
Következtetés Az 1-4. mintában lévő vegyületek ... vízben. A kristályokban lévő ionok egyenletesen eloszlanak a víz teljes tömegében, és ... képeznek.
Tanulmányozzátok a Mellékletet és figyeljétek meg, hogy léteznek vízben nehezen oldódó vegyületek is. Ezek közé tartozik a kalcium-karbonát, amely a hegyvidéki területeken mészkő formájában (szennyezett anyag) a természetben is megtalálható.
3. Vizsgáljátok meg az ionos vegyületek elektromos vezetőképességét!
Azonosítsátok az áramkör részeit: elektromos tápegység, elektromos vezeték, kapcsoló, izzó, elektródák (1. ábra)!
A munka menete: Adjuk hozzá az áramkörhöz egyenként a szilárd nátrium-kloridot (2. ábra) és az előző tevékenység során kapott oldatokat (3. ábra)!
Kíváncsiaknak
√ Az elektromos áramot olvadt állapotban vagy oldatban vezető anyagokat elektrolitoknak nevezzük. Az elektroliton áthaladó elektromos áram hatására bekövetkező folyamatok összességét elektrolízisnek nevezzük.
Magyarázzátok: Miért világít/nem világít az égő mikor zárjuk az áramkört? Hasonlítsd össze az égő fényerősségét!
Következtetés Az ionos vegyületek szilárd állapotban ... vezetik az elektromos áramot. Az ionos vegyületek oldatai ... az elektromos áramot, mivel a kristályok vízben való oldódása révén, az ionok (elektromos töltéshordozók) mozgékonnyá válnak.
Hasonlóan, a kristályok olvadása révén, az ionok mozgékonnyá válnak. Ebből tehát az következik , hogy olvadt állapotban az ionos vegyületek vezetik az elektromos áramot.
Jegyezd meg!
A pozitív ionok (kationok) általában fématomokból keletkeznek elektronok leadásával.
A negatív ionok (anionok) általában nemfém atomokból keletkeznek elektronok felvételével.
Az ionos vegyületek különböző kémiai jellegű elemekből alakulnak ki elektronleadással-felvétellel, Melynek következtében az ellentétes töltésű ionok között elektrosztatikus vonzóerő jön létre.
Az ionos anyagok szilárdak, kristályosak, vízben oldódnak, oldatban vagy olvadékban vezetik az elektromos áramot. Szilárd állapotban nem vezetik az elektromos áramot.
Kutatás
A munkaasztalodon két ismeretlen szilárd anyag mintája van, amelyek közül az egyik ionos.
Hogyan tudod meghatározni, hogy melyik anyag ionos?
A megszerzett ismereteitek felhasználásával fogalmazzatok meg válaszokat a fenti kérdésre, mint lehetséges hipotéziseket. Alkossatok négy tanulóból álló csoportokat!
Tervezzétek meg közösen, hogy mit fogtok csinálni: milyen eszközökkel, hogyan fogjátok összegyűjteni az adatokat, és hogyan fogjátok bemutatni a következtetéseiteket.
Határozzátok meg a csoporton belüli feladatokat. Például: az egyik tanuló előkészíti a szükséges anyagokat, a második tanuló elvégzi a kísérletet, a harmadik tanuló elkészíti a kísérlet során használt munkalapot, a negyedik tanuló pedig bemutatja a következtetéseket.
A tevékenység végén töltsétek ki a következő követelményeket:
a) A munkafeladat megoldásának lépései: ... .
b) A feladat megoldása során megtanultam, hogy: ... .
c) A nehézségek, amelyekkel találkoztam: ... .
d) Úgy gondolom, hogy javítanék a teljesítményemen, ha ... .
MIT TUDOK?
• Azok az atomok, amelyeknek nincs stabil konfigurációjuk az utolsó héjon, stabil konfigurációt igyekeznek kialakítani.
• Az atom elektromos szempontból semleges részecske.
• Az anyagok tulajdonságait meghatározza, hogy hogyan keletkeznek.
MIT FOGOK TUDNI?
• Mik a molekulák?
• Hogyan keletkeznek a molekulák?
• Mi a molekula mól?
• Milyen fizikai tulajdonságai vannak egyes molekuláris vegyületeknek?
Szótár
• A vegyi képlet – egy vegyület hagyományos jelölési módja, vegyjelek valamint a mögöttük álló számok segítségével.
4.2. MOLEKULÁK
4.2.1. MOLEKULÁK KÉPZŐDÉSE
Fedezd fel!
A különböző kémiai jellegű elemekből álló vegyületek elektronátadással jönnek létre.
Számos olyan vegyület létezik, amely csak nemfémes anyagokból áll, mint például a víz és a szén-dioxid. Hogyan keletkeznek ezek az anyagok?
Önálló tevékenység
1. Tanulmányozd a Periódusos Rendszert, és állapítsd meg az oxigén és a hidrogén kémiai jellegét illetve az utolsó elektronhéjukon levő elektronok számát!
Elemezd a mellékelt képet, és fedezd fel, milyen módon hoz létre a H és O stabil konfigurációt az utolsó héjukon!
Következtetés: A mellékelt kép minden atomja stabil dublett (H) illetve oktett (O) konfigurációt alakít ki utolsó héján,közössé téve elektronokat.
A közössétett elektronok mindkét atomhoz tartoznak. A keletkező részecske stabil és elektromos szempontból semleges, mivel mindkét atom semleges. A víz egy molekuláris vegyület, amelynek kémiai képlete H2O.
Azt a részecskét, amely két vagy több atom között az utolsó héj elektronjainak közössé tételével keletkezik, molekulának nevezzük. A molekula stabil és elektromos szempontból semleges. A molekula egy anyag legkisebb részecskéje, amely szabad állapotban, azonos körülmények között megőrzi annak az anyagnak a tulajdonságait, amelyből származik.
2. Figyeld meg az alábbi képek segítségével, hogyan modellezhetjük egy molekula képződését golyós modellel illetve Lewis-féle szerkezettel (írásban).
Modellezd a gyakorlatban ezen molekulák keletkezését, a modellkészlet segítségével! Jegyezd le a vegyi képletüket!
Hasonlítsd össze a modellezett molekulákat, és osztályozd őket:
• alkótóelemek típusa szerint;
• a felépítő atomok száma szerint! Következtetés
azonos típusú atomokból álló molekulák
kétatomak Cl2, H2
különböző típusú atomokból álló molekulák
kétatomosak HCl
többatomosak H2O, NH3
Idézd fel az előző leckék során tanultakat az atomok tömegét és méretét illetően!
Mivel atomok alkotják, arra következtethetsz, hogy a molekula mérete és tömege nagyon kicsi. A tényleges tömeg helyett használjunk egy relatív mennyiséget, az úgynevezett molekulatömeget, amely a molekula tényleges tömegének és az atomtömegegységnek az összehasonlításából adódik.
A vízmolekulában két H-atom és egy O-atom van.
A molekulatömeg 2AH + AO = 18 a.t.e. lenne.
Tanulmányozd a mellékelt képet, és határozd meg, hány darab molekula van 18 g vízben. Emlékezz, hogy 6,022 · 1023 atom felel meg egy mól atomnak.
Ebből következtetjük, hogy 6,022 · 1023 molekula alkot egy mól molekulát, és hogy egy mól tömege grammban kifejezve egyenlő a molekulatömeggel.
Következtetés
Egy mól víz tömege 18 g. Ezt a tömeget nevezzük molekulatömegnek M-el jelöljük. Tehát MH2O = 18 g/mól.
Alkalmazd a tanultakat!
Modellezd a metán molekula képződését CH4!
Egy mL vízben
334 · 1020 molekula víz van
Egy mól molekula Avogadro-számú (6,022 · 1023) molekulát tartalmaz. Egy mól molekula tömegét, az úgynevezett molekulatömeget (M), g/mólban fejezik ki, és a molekula összes atomjának atomtömegét összeadva számítják ki.
1. Számítsd ki az ammónia molekulatömegét!
Megoldás:
Az ammóniamolekulát (NH3) alkotja: egy N atom és 3H (három H atom).
Atomtömegek: H–1 ; N–14.
MNH3 =AN + 3AH
MNH3 = 14 + 3 · 1=17 g/mól
2. Mennyi a tömege10 mól ammóniának?
Megoldás:
MNH3 = 14 + 3 · 1 = 17 g/mól
1 mól NH3 ........17g NH3
10 mól NH3 ......... x g NH3
x =10 · 17 1 = 170 g NH3
3. Hány molekula van 10 mól ammóniában?
Megoldás:
1 mól NH3 ......... NA molekula NH3
10 mól NH3 .......... y molekula NH3
y = 10 · NA = 10 · 6,022 · 1023
y = 6,022 · 1024 molekula NH3
Metán
6,022 · 1023 molekula H2O 18 g H2O
MEGOLDOTT FELADATOK
Általánosítunk és meghatározzuk a matematikai összefüggést a tömeg (m), anyagmennyiség (n) és molekulatömeg (M) között:
1 mól ................. M g
n mól ................. m g
m = n · M
Alkalmazd a tanultakat!
1. Elemezd a mellékelt képet!
a) Hány molekulát modelleztek?
b) Osztályozd a molekulákat két szempont szerint!
m = n · M
m = anyag tömege (g)
M = anyag molekulatömege (g/mól)
n =anyagmennyiség (mól)
2. A kén-dioxid (SO2) amelyet kénsav (H2SO4) előállítására használnak, a kén elégetésével keletkezik. Számítsd ki a két molekula molekulatömegét!
3. Számítsd ki az anyagmennyiséget: a) 272 g H2S; b) 10,2 kg NH3; c) 100 mL acetonban C3H6O (ρ = 0,8 g/mL).
4. Mekkora a tömegszázaléka annak az oldatnak, amelyet 2 mól sósav 292 g vízben való feloldásával kapunk?
5. Mekkora tömegű ammóniában (NH3) van ugyanannyi molekula, mint 80 g metánban (CH4)?
4.2.2. NÉHÁNY MOLEKULA FIZIKAI TULAJDONSÁGAI
A molekulák az ionokkal ellentétben elektromosan semleges részecskék. A molekuláris vegyületek tulajdonságai várhatóan eltérnek az ionos vegyületekétől. Milyen tulajdonságokkal rendelkeznek a legismertebb molekuláris vegyületek?
A halmazállapotuk szerint a molekuláris vegyületek lehetnek:
Gázok
• ammónia
• hidrogén-klorid
• szén-monoxid
• szén-dioxid
• kén-dioxid
• metán
• víz
• kénsav
• oxigénes víz
• etil-alkohol
Vízben való oldékonyságuk szerint a molekuláris vegyületek:
Oldódó vegyületek
• cukor
• citromsav
• hidrogén-klorid
• kénsav
• ammónia
Nehezen oldódó vegyületek
• szén-monoxid (CO)
• szén-dioxid (CO2)
Oldhatatlan vegyületek
• műanyagok
• szénhidrogének
A vízben nem oldódó vegyületek szerves oldószerekben (kloroform, széntetraklorid, aceton, benzin stb.) oldódnak.
• cukor
• citromsav
• naftalin
Szótár
• Szénhidrogének – szénből és hidrogénből álló kétkomponensű szerves vegyületek. A benzin szénhidrogéneket tartalmaz.
• Műanyagok – makromolekulák, vízben nem oldódnak. Példa: polisztirol, polietilén stb.
Kutatás
Ionos és molekuláris vegyületek vezetőképességének ellenőrzése
Anyagok és eszközök: desztillált víz, szénsavas ásványvíz, cukoroldat, konyhasóoldat, négy Berzelius-pohár, vezetőhuzalok, áramforrás (elem), izzó, milliampermérő és kapcsoló.
A munka menete: Határozzátok meg az egyéni feladatokat a csapatokban, és készítsetek egy soros elektromos áramkört, amely akkumulátorból, vezetékekből, kapcsolóból, égőből és milliampermérőből áll.
A Berzelius-poharakat a mintákkal (desztillált víz, szénsavas ásványvíz, cukoroldat, konyhasóoldat) egyesével helyezzétek az áramkörbe. Zárjátok az áramkört, és figyeljétek meg az izzó fényerejét, vagy olvassátok le a miliampermérő értékeit.
A megfigyeléseitek alapján a füzetetekben töltsétek ki az üres helyeket a zárójelben található helyes kifejezéssel.
1. A desztillált víz ... (vezeti/nem vezeti) az elektromos áramot. Az égő ... (világít/nem világít). A miliampermérő mutatója ... (jelzi/nem jelzi) áram jelenlétét.
2. A szénsavas ásványvíz ... (vezeti/nem vezeti) az elektromos áramot. Az égő ... (világít/nem világít). A miliampermérő mutatója ... (jelzi/nem jelzi) áram jelenlétét.
3. A cukoroldat ... (vezeti/nem vezeti) az elektromos áramot. Az égő ... (világít/nem világít). A miliampermérő mutatója ... (jelzi/nem jelzi) áram jelenlétét.
4. A konyhasóoldat ... (vezeti/nem vezeti) az elektromos áramot. Az égő ... (világít/nem világít) ... (erősebben/ gyengébben) mint az előző méréseknél. A miliampermérő mutatója ... (jelzi/nem jelzi) áram jelenlétét.
Következtetések:
A szénsavas ásványvíz és a konyhasó vizes oldata olyan keverékek, amelyeken a szabadon mozgó ionok jelenléte miatt áthalad az elektromos áram. Ezek a keverékek elektrolitok. A desztillált víz és a vizes cukoroldat nem teszi lehetővé az elektromos áram áthaladását.
Jegyezd meg!
A molekulák semleges, stabil részecskék, amelyek két vagy több atomból állnak, melyek az elektronokat közössé téve az utolsó héjon stabil konfigurációval rendelkeznek.
A molekulák lehetnek egyszerű anyagok, amikor azonos atomokból állnak, vagy összetett anyagok, amikor különböző atomokból állnak.
Egy mól molekula Avogadro-számú molekulát tartalmaz és M gramm tömegű.
M a molekulatömeg, amelyet a molekulában lévő összes atom atomtömegének összeadásával számolnak ki.
MXaYb = aAx + bAy, ahol: X, Y – az elemek vegyjelei
Ax, Ay – az X és Y elemek relatív atomtömege
a – az atomok száma X elemből b – az atomok száma Y elemből
A molekuláris vegyületek az összes halmazállapotban megtalálhatók.
Vízben való oldhatóságuk változó. A víz a legszélesebb körben használt oldószer, molekuláris vegyület. Az ionos vegyületek és bizonyos molekulák is oldódnak vízben. A vízben nem oldódó molekulák más típusú oldószerekben, azaz szerves vegyületekben oldódhatnak.
MIT TUDOK?
• Az atomok képesek stabil konfigurációt kialakítani a következőképpen: elektronok leadásával, felvételével, közössétételével.
• A főcsoportbeli elemek atomjainak utolsó héján az elektronok száma megegyezik a csoport római számokkal jelölt számával.
MIT FOGOK TUDNI?
• Mi a vegyérték?
• Hogyan állapíthatjuk meg egy elem vegyértékét a Periódusos Rendszer segítségével?
4.3. A VEGYÉRTÉK
Az előző leckék során megtanultad, hogy az elemek atomjai ionos vagy molekuláris vegyületek képződésével válnak stabillá. A vegyületek kialakulásában a vegyértékhéjnak nevezett utolsó elektronhéj elektronjai vesznek részt.
Egy atom azon tulajdonságát, hogy más atomokkal vegyületeket képezhet, vegyértéknek nevezzük.
Egy elem vegyértékét az adja meg, hogy az elem atomja hány elektronnal vesz részt a vegyületképzésben. Így egy elem lehet egyértékű (vegyértéke I), kétértékű (vegyértéke II), háromértékű (vegyértéke III) stb..
A nemesgázok vagy inert gázok nullaértékűek, mivel atomjaik az utolsó elektronhéjon stabil konfigurációval rendelkeznek.
KÍSÉRLET Képez-e vegyületet a magnézium az oxigénnel?
Anyagok és eszközök: Mg szalag, borszeszégő, gyufa, fém fogó, védőszemüveg.
A munka menete:
A tanár egy magnéziumszalagot tart az égő lángjába egy fém fogóval, amíg az meggyullad.
Hasonlítsd össze a magnézium és a keletkezett anyag fizikai tulajdonságait!
Megfigyelések: A magnézium vakító lánggal ég. Szilárd, fehér, porszerű anyag képződik.
KÖVETKEZTETÉS A magnézium új vegyületet képezett az oxigénnel.
Hasonlítsd össze a magnézium-oxid és az ammónia képződését!
Derítsd ki alkotóik vegyértékét!
Ammónia
Egy elem vegyértéke ionos vagy molekuláris vegyületben megegyezik az adott elem egy atomja által leadott, felvett vagy közössé tett elektronok számával. Ezeket az elektronokat vegyértékelektronoknak nevezzük. Az ammónia esetében a nitrogénnek III-as vegyértéke van, mert három elektronnal vesz részt a molekula kialakításában, a hidrogénnek pedig I-es vegyértéke van, mert egy elektronnal vesz részt a molekula kialakításában.
A magnézium-oxidban a magnéziumnak II-es vegyértéke van, mivel az utolsó elektronhéjon levő két elektronnal rendelkezik, ezeket adja le. Az oxigénnek II-es vegyértéke van, mert az utolsó elektronhéjon hat elektronja van, és két elektront vesz fel a stabil oktett konfiguráció kialakításához.
Az utolsó héjon lévő elektronok száma határozza meg a kémiai elem vegyértékét.
A pigmentként használt réz-oxidok összetétele és tulajdonságai eltérőek. A két oxidban a réz különböző vegyértékkel rendelkezik.
Az elemek vegyértékei határozzák meg a kémiai képletekben szereplő számjegyeket.
Ezért egy vegyület kémiai képletének felírásához fontos, hogy a kémiai elemek vegyértékeit a lehető legegyszerűbben megtudjuk, anélkül, hogy a vegyület kialakulását leírnánk.
Tudod, hogy a főcsoportba tartozó elemeknél az utolsó héjon lévő elektronok száma megegyezik a csoportszám egységszámával.
Következtetsz ezáltal arra, hogy a főcsoportbeli elemek vegyértékét megtudhatod a Periódusos Rendszer segítségével.
Elemezd az alábbi táblázat segítségével, hogyan tudhatod meg egy főcsoportbeli elem vegyértékét a Periódusos Rendszert alkalmazva! A hidrogén mindig egyértékű, míg az oxigén vegyértéke II.
Csoport Az e – szám az utolsó héjon H és más elemekkel szembeni vegyérték
O szembeni vegyérték Példák Általánosan
1/ I A 1 I I
Na egyértékű
2/ II A 2 II II Mg kétértékű
13/ III A 3 III III Al három értékű
CIV
14/ IV A 4 IV IV, II
15/ V A 5 III V, III
16/VI A 6 II VI, IV, II
17/ VII A 7 I VII ,V, III, I
NIII
Változó vegyérték az O- nel alkotott vegyületekben
SII
Változó vegyérték az O- nel alkotott vegyületekben
ClI
Az első három főcsoport elemei (1, 2 és 13) vegyértéke megegyezik a csoportok egységszámával.
Az egyetlen vegyület, melyben a C kétértékű, a CO A 14., 15., 16. és 17. csoportba tartozó elemek vegyértéke a 18 és a csoportszám közötti különbséggel egyenlő a hidrogénnel vagy fémekkel alkotott vegyületekben. Az oxigénvegyületekben egy elemnek több vegyértéke is lehet. A maximális vegyérték megegyezik a csoport egységszámával.
Változó vegyérték az O- nel alkotott vegyületekben
Következtetés: Egy elem vegyértékét (vegyértékeit) a főcsoportokban a csoportszám ismeretében tudod megállapítani. Vannak kivételek. Példa: Az F (17. csoport) mindig egyértékű.
A mellékcsoportok elemeinek vegyértékét nem lehet ugyanezekkel a szabályokkal megállapítani. Ezeknél az elemeknél az utolsó héjon lévő elektronok száma nem mindig egyenlő a csoportszám egységszámával.
Példa: A Fe lehet kétértékű vagy háromértékű, a Cu lehet egyértékű vagy kétértékű, a Zn kétértékű, az Ag egyértékű.
Cu2O CuO
Jegyezd meg!
Egy főcsoportba tartozó elemnek nem lehet nagyobb a vegyértékértéke, mint annak a csoportnak az egységszáma, amelyben elhelyezkedik.
Az 1. és 2. csoport fémeinek vegyértéke egyenlő a csoport egységszámával.
A nemfémek vegyértéke megegyezik a 18 és a csoportszám közötti különbséggel. Az oxigénvegyületekben a nemfémek változó vegyértékűek.
A mellékcsoportok fémei több vegyértékkel rendelkeznek.
Az oxigén mindig kétértékű.
A hidrogén mindig egyértékű.
Alkalmazd a tanultakat!
1. Válassz ki egy 1 és 20 közötti rendszámú elemet, és töltsd ki a névjegykártyáját:
A … elem névjegye (az elem neve)
A elem vegyjele… Rendszáma …
Relatív atomtömege … … protonok száma (p+) … elektronok száma (e –) → K(1)… e – L(2)…
Helye a Periódusos Rendszerben: csoport … periódus…
Kémiai jellege …
Vegyértéke H-nel szemben … Vegyértéke O - nel szemben …
2. Csak egyértékű elemeket tartalmazó sorozat: a) K, O, H; b) H, Cl, Na; c) K, O, Na; d) Cl, O, H.
3. Három egymás után következő, X, Y és T jelű elem rendszámainak összege 42. Határozd meg mindegyik elem rendszámát, és add meg a hidrogénhez viszonyított vegyértéket, valamint az oxigénhez viszonyított maximális vegyértéket!
4. Oldd meg a keresztrejtvényt a füzetedben! A színes függőleges soron megkapod az atom azon tulajdonságát, hogy más atomokkal vegyületeket alkot.
1 – Szilárd állapotban jégnek nevezzük
2 – Az anion töltése
3 – A 3.periódus nemesgáza
4 – Ez alkot mindent, ami körülvesz bennünket
5 – Négy vegyértekű elem a 2. periódusból
6 – Az első két vegyértékű fém az 5. periódusban
7 – Negatív elektromos töltéssel rendelkező szubatomi részecskék
8 – Két vegyértékű elem a 16. csoportban, az élethez nélkülözhetetlen
9 – Két vegyértékű fém a 3. periódusban, jelen van a csontokban
4.4. VEGYI KÉPLET MEGÁLLAPÍTÁSA A VEGYÉRTÉK ALAPJÁN
A gyakorlatban számos anyagot használnak: víz, nátrium-klorid, mész, műtrágyák, mosószóda, metán, hélium, oxigén, hidrogén-peroxid stb. Ezen anyagok felhasználását összetételük és sajátos tulajdonságaik határozzák meg.
Például nátrium-kloridot (NaCl) használunk az élelmiszeriparban, a nátrium-karbonátot (Na2CO3) pedig az élelmiszeriparban edények tisztítására, ruhák mosására, vízlágyítóként stb. Mindkét anyag szilárd, kristályos, vízben oldódó vegyület. Felhasználásuk eltérő, mivel ezek az anyagok különböző összetételűek. Mindegyik kémiai vegyületnek saját vegyi képlete van.
A vegyi képlet egy anyag rövidített jelölése, amely vegyjeleket és számjegyeket tartalmaz.
A vegyi képlet írása során bizonyos egyezményeket kell követni, az elemek kémiai jellegétől és számától függően.
Egy egyszerű anyag egyetlen kémiai elemből áll.
Az összetett anyag két vagy több kémiai elemből áll.
1. Egy egyszerű anyag kémiai képlete
a. Fémek esetében a kémiai képletet a fém vegyjele adja meg.
b. Nemfémek esetében a kémiai képletet a nemfém vegyjele adja meg. Ha az anyag molekuláris, akkor a kémiai elem vegyjele mellé egy, a molekulában lévő atomok számával megegyező számindexet adunk.
Fémek
Elnevezés Vegyi képlet
Alumínium
Réz
Ezüst
Cink
Arany
Higany
Kálium
Al Cu Ag Zn Au Hg K
Nemfémek
Elnevezés Vegyi képlet
Szén
Hélium
Szilícium
Hidrogén
Oxigén
Nitrogén
Klór
Foszfor
MIT TUDOK?
• Minden kémiai elemet a vegyjelével jelöljük.
• Egy kémiai elem vegyértékét a Periódusos Rendszer segítségével állapíthatjuk meg.
• A tiszta anyag állandó tulajdonságokkal rendelkezik, amelyeket állandó összetétel határoz meg.
MIT FOGOK TUDNI?
• Miért fontosak a vegyi képletek?
• Hogyan határozom meg egy anyag kémiai képletét az alkotóelemek vegyértéke alapján?
Az anyagokat nem szabad összetéveszteni!
Minden vegyi anyagot tartalmazó tárolóedényt fel kell címkézni az anyag képletével/ nevével.
Réz
Bizmut Szén Kén
Oxigénezett víz
2. Összetett anyag vegyi képlete.
a. Két kémiai elemből álló vegyületek (binér vegyületek)
A vegyi képlet írásához a következő lépéseket követjük:
– írd fel a két elem vegyjelét (mindig a fémet írd előre); Al O
– azonosítsd a kémiai elemek vegyértékét; AlIII OII
– szorozd keresztbe az arab számokkal jelölt számjegyeket úgy, hogy az egyik elem vegyértéke a másik elem kitevőjévé váljon; AlIII OII
– az 1-es indexet nem írjuk le. Al2O3 Alumínium-oxid
Ha az indexekben levő számoknak van közös osztója, elosztjuk azokat vele, hogy leegyszerűsödjenek.
MgII OII Mg2O2 MgO magnézium-oxid
Önálló tevékenység
OII C2O4 CO2 szén-dioxid
• Állapítsd meg a következő atomokból képződött vegyületek képleteit: a) Al és S; b) H és S; c) N és H; d) Si és O; e) C és Cl; f) Ca és F; g) P és O; h) Ba és Cl; i) Li és O; j) C és S.
b. Három kémiai elemből álló vegyületek (háromtagú vegyületek) Elemezd az alábbi háromtagú vegyületek vegyi képleteit! Állapíts meg összefüggést a vegyértékek (római számokkal jelölve) és az azonos színű számindexek között!
Molekuláris vegyületek Vegyi képletek és elnevezés
I I
HNO3 salétromsav
I II
H2SO4 kénsav
Következtetés:
I I
NaNO3 nátrium-nitrát
Na+NO3–
I II
Na2SO4 nátrium-szulfát
Ionos vegyületek Vegyi képletek és elnevezés
II I
Ca(NO3)2 kalcium-nitrát
Ca2+(NO3)2–
II II
CaSO4 kalcium-szulfát
III I
Al(NO3)3 alumínium-nitrát
Al3+(NO3)3–
III II
Al2(SO4)3 alumínium-szulfát
• A háromtagú vegyületekben előfordulnak bizonyos csoportok (NO3– – vegyértéke I; SO42– – vegyértéke II).
• Megjegyezzük, hogy az első elem vegyértéke az atomcsoporthoz tartozó számjegyet, az atomcsoport vegyértéke pedig az első elemhez tartozó számjegyet adja át.
• A molekuláris vegyületeket nemfémek atomjai képezik.
• Az ionos vegyületek kationokból (fémionokból) és anionokból (negatív töltésű atomok csoportjaiból, úgynevezett többatomos ionokból) állnak. A többatomos ion vegyértéke megegyezik az elektromos töltések számával.
Alkalmazd a tanultakat!
• Írd le a következőkből álló háromtagú vegyületek vegyi képletét: a) Cu2+ és (NO3)– ionok; b) Ca2+ és (CO3)2– ionok; c) K+ és (SO4)2– ionok; d) két hidrogénatom, egy szénatom és három oxigénatom.
CIV
Mennyiségileg a vegyi képlet a következőképpen értelmezhető:
– Mikroszkopikusan egy atomot, molekulát vagy ionpárt jelöl;
– Makroszkópikusan egy mólnyi anyagot jelöl.
Példák:
Mikroszkópikusan
Makroszkópikusan
Al egy Al atom egy mól Al atom
H2SO4
egy molekula kénsav összetevői: – 2 atom H – 1 atom S – 4 atom O egy mól kénsav
Na2CO3 két kation (2Na+), egy anion (CO32–) egy mól nátrium-karbonát
3HNO3 3 molekula salétromsav 3 mól salétromsav
Jegyezd meg!
Minden vegyület saját elnevezéssel és vegyi képlettel rendelkezik.
Egy vegyület vegyi képlete tartalmazza az alkotó elemek vegyjelét és számindexeket, melyek az alkotók vegyértékétől függenek.
Alkalmazd a tanultakat!
1. Írd fel az alábbiaknak megfelelő vegyjelet/vegyi képletet: a) három hidrogén molekula; d) négy metán molekula; b) három hidrogén atom; e) Ba2+ és Cl– álló vegyület; c) két oxigén ion; f) Mg2+ és SO42– álló vegyület.
2. Modellezd le a következő kémiai anyagok képződését: Cl2, K+, NH3, O2–.
3. Írd fel a következőkből álló vegyületek vegyi képletét: a) Si és O; d) H és F; g) Fe(III) és Cl; b) Ba és O; e) Na és Br; h) H és S; c) P és H; f) Fe(II) és S; i) Al és S.
4. Az alumínium-szulfát egy olyan anyag, amelyet a víztisztító telepeken használnak ivóvíz előállítására. Ez az anyag Al3+ kationokat és (SO4)2– anionokat tartalmaz. Írd fel a vegyi képletet, és add meg az ionarányt ebben a vegyületben!
5. A klór egy zöldes-sárga színű gáz, amelyet a víz fertőtlenítésére használnak. A vizes klóroldatok majdnem színtelenek. A jód fémesen szürke szilárd anyag. A jód alkoholos oldatait a gyógyászatban fertőtlenítőszerként használják (jódtinktúra).
Írd le a klór és a jód három, a szövegben említett fizikai tulajdonságát!
6. A kalcium-nitrát a növényi táplálkozásban kalciumforrásként használt háromtagú vegyület, amelynek képlete Ca(NO3)2. Ha tudod, hogy egy zsák műtrágyában 12,5 mól van a vegyületből, számítsd ki, hogy hány kg kalcium-nitrát van a zsákban.
7. A magnézium-kloridot és a magnézium-szulfátot fürdősóként használják, ami segíti a test ellazulását. Ha tudod, hogy e két anyag 43 grammnyi ekvimoláris keverékét vízben feloldottuk, számítsd ki, hogy az egyes sókból mennyi szükséges a keverékhez.
Megjegyzés: Az anyagok ekvimoláris keveréke mindegyik anyagból ugyanannyi mólt tartalmaz.
8. A sósav oldatát a sav vízben való feloldásával állítjuk elő. Hány molekula sósavat (HCl) oldottunk fel V mL vízben, ha tudjuk, hogy 730 g 10%-os koncentrációjú oldatot kaptunk? Mekkora a V értéke? (A víz sűrűségét a 111. oldalon található mellékletben találjuk.)
FELMÉRŐ
Hivatalból 1p jár.
I Olvasd el az egyes állításokat! Ha az állítás igaz, jelöld az I betűvel, ha az állítás hamis, akkor H betűvel.
a) A fématomok ionokat képeznek elektron leadással. I/H
b) Az ionok elektromos szempontból semleges részecskék. I/H
c) A molekulák lehetnek egyszerű vagy összetett vegyületek. I/H
d) A víz molekulatömege (H2O) 10 g/mól. I/H
e) A 2. periódus és az 1(IA) csoport eleme egyértékű ( vegyértéke I). I/H (2p)
II Jelöld nyilakkal az A oszlopban levő részecskék típusa és a B oszlopban található képletek közötti megfelelést! Az A oszlop valamennyi részecske típusának egyetlen képlet felel meg a B oszlopban.
1. Ionos vegyület
2. Molekula
3. Kation
4. Anion
a) Ca2+
b) (HCO3)–
c) Cl2
d) Al
e) Na+Cl–(1p)
III Irénkének az asztalon a laboratóriumban van cukoroldat, narancslé és egy egyszerű elektromos áramkör elkészítéséhez szükséges elemek: akkumulátor, vezetőhuzalok, multiméter. Ha a cukoroldatot bevezetjük az áramkörbe, a multiméter nem jelzi az elektromos áram jelenlétét. Ha a cukoroldatot narancslével helyettesítjük, a multiméter gyenge elektromos áramot mutat. Milyen következtetéseket tudsz levonni a cukoroldatban és a narancslében található kémiai vegyületek típusára vonatkozóan? (1p)
IV Az 1-4. pontoknál válaszd ki azt a választ, amelyik szerinted helyes.
1. Az izoelektronos ionokat tartalmazó sorozat a következő: a) Na+ , S2–; b) P3– , O2–. c) Ca2+, Cl– ; d) S2–, Al3+.
2. A kalcium-klorid(CaCl2) fizikai tulajdonságait illetően igaz, hogy: a) vízben oldhatatlan; c) kristályos állapotban található; b) szilárd állapotban vezeti az elektromos áramot; d) normál hőmérsékleten gáz állapotú.
3. A H2, HCl, KI, NH3, MgO, vegyületek sorozata közül válaszd ki, amely csak molekulákat tartalmaz: a) H2, KI, NH3; b) H2, KI, MgO; c) HCl, KI, NH3; d) H2, HCl, NH3.
4. Válaszd ki a kéttagú (binér) vegyületetből álló sorozatot: a) Be, S, Cl; b) Mg, Ca, O; c) Cl, Ca, Mg; d) Ba, K, Al! (1p) V Az egyértékű X elem a fogzománc része, amely védi a fogakat (az X elem lecsökkent mennyisége vagy hiánya a fogszuvasodásnak kedvez). 100 g fogkrém körülbelül 0,1425% X-et tartalmaz (tömegszázalékban).
a) Határozd meg a fogkrémben található X elem tömegét.
b) Azonosítsd az X elemet, tudva hogy a 2. héján 7 elektronja van.
c) Modellezd az X elem atomjai és a 3. periódusban lévő alkálifém atomjai közötti vegyület kialakulását. (2p) VI Az oxigén után a szilícium a második leggyakoribb elem a Földön, és az ásványi anyagokat éppúgy jellemzi, mint a szén az élőlényeket.
a) Ábrázold a szilíciumatomokból és hidrogénatomokból álló molekula képződését. Az utolsó elektronhéjon található elektronok ábrázolásához használd a kémiai elemek vegyjelét és pontokat.
b) Számítsd ki az a) pontban ábrázolt molekulákból álló anyag 3 molnyi tömegét. (2p)
VEGYI ANYAGOK. SZÁMÍTÁSOK
VEGYI KÉPLETEK ALAPJÁN
◗ Egyszerű anyagok (fémek és nemfémek)
◗ Összetett anyagok: – oxidok – bázisok
– savak – sók
◗ Vegyi képleten alapuló számítások
A mindennapi életben számos anyagot használsz. Már tudod, hogy mi a kémiai anyag, és hogyan határozhatod meg a képletét a vegyérték alapján. Megtanulod osztályozni az anyagokat összetételük alapján, és felfedezed, hogy mik az oxidok, bázisok, savak és sók. Megtanulod az egyes vegyületosztályok elnevezési szabályait, és megtudod a jellegzetes képviselőik felhasználási módjait.
Megtanulsz kémiai képleteken alapuló számításokat végezni.
„A számolás célja a lényeget megérteni, nem pedig a számokat.”
R. Wesley Hamming (matematikus 1915-1998)
Sajátos kompetenciák: 1.1, 1.2, 1.3, 2.1, 2.2, 2.3, 3.1,
Amikor befejezted a fejezet tanulmányozását, értékeld az elvégzett munkát és azt, hogy hogyan érezted magad a leckék során.
MIT TUDOK?
• A vegyi anyagok az anyag állandó, homogén összetételű részei.
• Meghatározni egy vegyület képletét az algoritmus segítségével, a vegyérték alapján.
• A vegyi képlet kifejezés jelentését.
• A molekulatömeget kiszámítani.
MIT FOGOK TUDNI?
• Hogyan osztályozzuk a vegyi anyagokat az összetételük alapján?
• Hogyan nevezzük el az oxidokat, bázisokat, savakat, sókat?
5.1.VEGYI ANYAGOK OSZTÁLYOZÁSA
A vegyi anyagok az anyag konkrét megjelenési formái. Állandó összetétel jellemzi őket, amelyet a kémiai képletük tükröz. A kémiai képlet minden egyes anyag esetében egyedi. Eredetük szerint az anyagok lehetnek:
I. Szerves anyagok: keményítő, cellulóz, természetes gumi, etanol, ecetsav, vitaminok, fehérjék, műanyagok, gyógyszerek, mosószerek stb.
II. Szervetlenek;
A szervetlen anyagok lehetnek:
1. Egyszerű, azonos típusú atomokból álló anyagok: a. Fémek b. Nemfémek
2. Összetett anyagok, amelyek két vagy több különböző elem atomjaiból vagy ionjaiból állnak: a. oxidok; b. bázisok; c. savak; d. sók.
5.2. EGYSZERŰ ANYAGOK
A legtöbb egyszerű anyag fém. A fémek tulajdonságai különböznek a nemfémek tulajdonságaitól, ami meghatározza eltérő felhasználásukat is. Figyeld meg az alábbi képeket, hogy megállapítsd néhány egyszerű anyag fizikai tulajdonságát és felhasználását.
Alumínium (Al) vezető anyagként, a hajóépítésben és a repülőgépiparban, csomagolásként stb. használják.
Réz (Cu) elektromos vezetékek, fűtőberendezésekhez használt csövek, főzőedények gyártásához használják.
Klór (Cl2) használják vízfertőtlenítésre, műanyagok, gumiabroncsok, rovarirtók stb. gyártásához.
Kén (S) kénsav, lőpor, gyufa, tűzijátékok stb. előállítására használják.
Oxigén (O2) az életet fenntartó gáz.
Jód (I2), alkoholban feloldva, fertőtlenítőszerként (tinktúra) használják. A szervezetben a pajzsmirigy megfelelő működésében játszik szerepet.
Vas (Fe) szénnel alkotott ötvözetek formájában használják (öntöttvas és acél).
Arany (Au) az elektronikában alkalmazzák, a mobiltelefonok áramköreiben található. Az orvostudományban az ízületi gyulladás és egyes rákos megbetegedések kezelésére használják.
Fémek és nemfémek általános fizikai tulajdonságai
Grafit (C) ceruzák gyártásánál, a kohászatban, az elektromos gépek akkumulátorainak anódjaként használják. A grafitból grafént állítanak elő, amely erősebb, mint az acél.
FÉMEK NEMFÉMEK
Szilárdak, kivéve a Hg, amely cseppfolyós.
A legtöbb fém ezüstös, a réz vöröses, az arany pedig sárga. Minden fémnek fémes csillogása van.
Vezetik a hőt és az elektromos áramot.
Változó.
W: 3422 °C
Na: 97,79 °C.
Lapokká alakíthatóak (alakíthatóak).
Feldolgozhatók huzalokká (képlékenyek).
Nem oldódik semmilyen oldószerben.
A fémek feloldódnak, olvadékként egy másikban, és így ötvözeteket alkotnak.
Halmazállapot
Szín, megjelenés
Hő és elektromos vezetőképesség
Olvadáspont
Egyéb tulajdonságok
Oldékonyság
Szilárdak: C, S, Si, I2 cseppfolyós: Br2
Gázok: H2, ritka gázok, N2, O2, F2, Cl2
Br2 – barna; I2 – fémesszürke; S – sárga
A gáz halmazállapotú nemfémek színtelenek, kivéve F2 – zöldes; Cl2 – sárgás-zöldes;
A grafit az egyetlen nemfém, amely vezeti az elektromos áramot.
Mivel a nemfémek az összes halmazállapotban léteznek, az olvadási hőmérsékletük változó.
Törékenyek (kivéve a gyémántot).
A grafit hasítható.
Az oxigén és a klór részben oldódik a vízben.
A többi nemfém oldhatatlan (szén) vagy bizonyos szerves oldószerekben oldódik.
Az ötvözetek olyan szilárd keverékek, amelyeket olvasztott fémek keverékéből állítanak elő. Az ötvözetek tulajdonságai jobbak, mint a fémeké, amelyekből származnak.
A legismertebb ötvözetek:
Ötvözet Összetétel Felhasználás
Öntöttvas Fe és 1,7-5%C
Fűtőtestek, főzőlapok, edények
Acél Fe és 0,3 – 2%C Fémszerkezetek
Sárgaréz Cu és Zn
Apró alkatrészek: anyacsavarok, gyűrűk
Bronz Cu és Sn Szobrok, táblák
Forrasztóón Pb és Sn Elektrotechnika
Duralumínium Al, Cu, Mg, Mn Repülők, gépjárművek
Kíváncsiaknak
√ Vannak olyan anyagok, amelyek ugyanolyan atomokból épülnek fel, de különböző tulajdonságokkal rendelkeznek. A szén például gyémánt, grafit vagy fullerén formájában létezik a természetben. Egy elem azon tulajdonságát, hogy a természetben több, különböző tulajdonságokkal rendelkező formában létezik, allotrópiának nevezzük. A különböző tulajdonságok az atomok különböző kapcsolódási módjának köszönhetőek.
Alkalmazd a tanultakat!
1. Tanulmányozd a tankönyv végén található Mellékletet!
Sárgaréz
a) Állapítsd meg a fémek hővezető képességének növekvő sorrendjét: Fe, Au, Ag, Zn, Cu, Al.
b) Határozd meg a könnyűfémeket (ρ < 5 g/cm3).
c) Hasonlítsd össze a főcsoportokba tartozó fémek olvadáspontjait a periódusos rendszer mellékcsoportjaiba tartozó fémek olvadáspontjaival. Melyik fémnek van a legmagasabb olvadáspontja? Milyen felhasználási módjai vannak ennek a fémnek?
d) Nevezd meg a legnehezebb fémet. Hogyan használják fel?
2. A Monteoru-kultúra egyike a Romániában feltárt régészeti kultúráknak, amelyek a bronzkorból (Kr. e. 3000 és 1600 között) származnak. A felfedezésének helyszínéül szolgáló település, a Buzău megyei Sărata-Monteoru nevét viseli. A bronzot főleg fegyvergyártásra használták, az ékszereket pedig aranyból és ezüstből készítették. A bronz a réz (több mint 80%) és az ón szilárd keveréke. Ismerve az olvadási hőmérsékleteket tréz = 1083 °C, tón = 232 °C, tbronz = 520 °C, magyarázd meg, hogy miért a bronzot és nem a rezet használták akkoriban fegyverek és háztartási tárgyak készítésére.
3. Vizsgáld meg és hasonlítsd össze a fizikai tulajdonságait:
a) a vasnak és a grafitnak; b) az ólomnak és a forrasztóónnak. Ezután egészítsd ki a mellékelt diagrammokat a füzetedbe.
ólom forrasztóón vas grafit
Grafit Gyémánt Fullerének
5.3. ÖSSZETETT ANYAGOK
5.3.1. OXIDOK
A legtöbb légszennyező anyag nitrogén- és kénvegyületekből áll. E vegyületek képletei: NO2, SO2, NO stb. Egyéb szennyező anyagok a CO2 (feleslegben) és a CO. Elemezd a felsorolt képleteket, és azonosítsd a közös elemet!
KÍSÉRLET Egy oxid előállítása
Anyagok és eszközök: rézhuzal, fémfogó, borszeszégő
A munka menete:
A rézdrótot a fémcsipeszbe szorítjuk, és az égő lángjába tartjuk.
Töltsd ki az üres helyeket a megjegyzéseiddel.
Égetés előtt a réz színe ... (sárga/vöröses-sárga) színű.
A láng színe ... (zöld/kék).
Az anyag színe ... (fehér/fekete).
KÖVETKEZTETÉS A réz a levegő oxigénjében elég, és egy másik anyaggá alakul. A keletkező anyag egy rézből és oxigénből álló vegyület lesz.
A tankönyv 83. oldalán képek vannak a két réz-oxidról. Azonosítsd, hogy a kísérlet során melyik réz-oxid keletkezett!
Az alábbi képeken néhány, a gyakorlatban használt oxidot és e vegyületek kémiai képletét láthatod. Elemezd ezeknek az oxidoknak a kémiai képletét.
Al2O3
Alumínium előállítására használt timföld CaO
Az építőiparban használt égetett mész
Pigmentként használt oxidok (Fe-, Pb-, Cr-, Co-, Cr-, Cr-oxidok stb.)
Következtetés Az oxidok két elemet tartalmaznak, a közös elem az oxigén. A másik elem lehet fém vagy nemfém.
Az oxidok az oxigén és más elemek (E), fémek vagy nemfémek bináris vegyületei. Általános képletük: En OII E2On n – az E elem vegyértéke
Alkalmazd a vegyi képletek vegyérték alapján történő meghatározására szolgáló algoritmust a 94. oldalon található táblázatban szereplő elemeket tartalmazó egyéb oxidok képleteinek meghatározására. A periódusos rendszer segítségével keresd meg az elemek vegyértékét, és írd le a megfelelő kémiai képleteket.
E Elem Vegyi képlet
Elnevezés
Ca CaO Kalcium-oxid
Al Al2O3 Alumíniu-oxid
K Kálium-oxid
C CO Szén-monoxid
C Szén- dioxid
S Kén-trioxid
S Kén-dioxid
P Difosfor-pentaoxid
P Difosfor-trioxid
N NO2 Nitrogén-dioxid
Fe FeO Vas(II)-oxid (ferro-oxid)
Fe Fe2O3 Vas(III)-oxid (ferri-oxid)
Cu Réz(II)-oxid (kupri-oxid)
Cu Réz(I)-oxid (kupro-oxid)
Elemezd a mellékelt táblázatban az oxidok neveit, és fedezd fel az alkalmazott szabályokat! Következtetés Az oxidok nevére a következő szabályok vonatkoznak:
................................. (az elem neve) + oxid (az elem neve)
Ha az E elem nemfémes, változó vegyértékű, akkor az előtagokat ugyanazon elem oxidjainak megkülönböztetésére használják. Az előtag az O és az E elem atomjainak számát jelzi a molekulában.
CO szén-monoxid
CO2 szén-dioxid
N2O3 dinitrogén-trioxid
Cl2O5 diklór-pentaoxid
Ha az E elem többértékű fém, a fém neve után a fém vegyértéke is szerepel.
Cr2O3 króm(III)-oxid
CrO3 króm(VI)-oxid
Normál körülmények között a legtöbb nemfém-oxid gáz halmazállapotban található (CO, CO2, NO2, SO2). Kevés oxid van folyékony halmazállapotban (SO3, Cl2O7) és nagyon kevés szilárd halmazállapotban (SiO2, P2O5). Általában a nemfém- oxidok színtelenek, kivéve a nitrogén-dioxidot (hipoazotid), NO2, amely vörösesbarna.
A fémoxidok szilárd halmazállapotúak.
A szén-dioxidot (CO2) a tüzek oltására használják, mivel nem táplálja az égést, és szénsavas italok készítésére. A légkörbe kerülő szén-dioxidot a növények a fotoszintézis során használják fel. A kén-dioxidot (SO2) a szövetek fehérítésére használják, élelmiszer tartósítására, borkészítésre. A szilícium-dioxid (SiO2) az üveggyártás nyersanyaga.
Egyes fémoxidokat pigmentként használnak a festékekben, az üveg- és zománciparban, mivel különböző színűek: fehér (TiO2 és ZnO), zöld (Cr2O3), vörös (Cu2O és Fe2O3), kék-zöld (CoO és NiO).
Alkalmazd a tanultakat!
1. Írd fel a következő elnevezések képleteit: szilícium-dioxid, difoszfor-trioxid, kálium-oxid, magnézium-oxid, szén-monoxid, kén-dioxid, kén-trioxid.
2. Add meg a következő oxidok képleteit: Na2O, MgO, P2O5, Cl2O5, P2O3, CuO. Írd az oxidok képleteit és neveit táblázatba az alábbi minta szerint: Fém-oxidok Nemfém-oxidok
Képlet Elnevezés Képlet Elnevezés
3. Válaszd ki a helyes választ!
A) A szén-dioxid vegyi képlete: a) CO; b) NO2; c) CO2; d) CaO.
B) A kén vegyértéke a kén-trioxidban: a) II; b) III; c) IV; d) VI.
C) Az oltatlan mész: a) nemfém-oxid; c) 2. csoport egyik fémének oxidja; b) a szén oxidja; d) 2 O atomot tartalmaz.
4. Számítsd ki a 3,06 g vegyületben található alumínium-oxid mennyiségét!
5. Hány molekula nitrogén-dioxid található 2,5 mól vegyületben?
6. Egy keverék 3 mól nitrogén-monoxidot és 3,011.1023 mól szén-monoxidot tartalmaz. Számítsd ki a keverék tömegét!
7. A vulkánkitörések különböző anyagokat juttatnak a Föld felszínére gáznemű kigőzölgések, folyékony és szilárd vulkáni termékek formájában. A gáznemű kigőzölgések vízgőzt és túlhevült gázokat tartalmaznak, például szén-dioxidot, sósavat, kén-dioxidot, kénhidrogént, nitrogént, salétromsavat stb. Azonosítsd a felsorolt anyagok közül az oxidokat, írd fel kémiai képleteiket, és számítsd ki az azonosított oxidok molekulatömegét!
8. A mínium, más néven ólomvörös, egy élénkvörös-narancs színű pigment, amelynek kémiai képlete 2PbO · PbO2. Határozd meg a két ólom-oxid mólarányát, és számítsd ki a mínium molekulatömegét!
9. A közönséges üveg képlete xA · yB · zC, ahol A, B, C szilícium-dioxid, kalcium-oxid és nátrium-oxid. Írd fel az üveg kémiai képletét, ismerve az x : y : z = 6 : 1 : 1 moláris arányt. Számítsd ki az üvegben lévő oxidok tömegarányát!
5.3.2. BÁZISOK
Tavasszal az emberek lemeszelik a fatörzseket. Tudod miért? A meszeléskor kalcium-hidroxidot (Ca(OH)2) használnak, mint fertőtlenítő kezelést, hogy távol tartsák a kártevőket, de esztétikai szerepe is van, mivel a gyümölcsösnek rendezett megjelenést kölcsönöz.
A kalcium-hidroxid (oltott mész) egy kémiai folyamat során képződik. Akkor keletkezik, ha vizet adunk a kalcium-oxidhoz („oltatlan mész” vagy „égetett mész”).
Hasonlítsd össze a kalcium-oxid és a kalcium-hidroxid vegyi képletét! Határozd meg az alkotók számát mindkét vegyi képletben! Észreveszed, hogy a (CaO) kéttagú, binér vegyület, míg a kalcium-hidroxid (Ca(OH)2) háromtagú vegyület.
A kalcium-hidroxid egy másik vegyületcsoportba, a bázisok közé tartozik.
Elemezd az alábbi képeket, hogy megismerd néhány bázis kinézetelét és vegyi képletét:
Ha elemezzük a NaOH, KOH, Ca(OH)2 képletét, láthatjuk, hogy ezek egy fémből (Na, K, Ca), oxigénből és hidrogénből állnak.
A bázisok (hidroxidok) olyan anyagok, amelyek egy fémionból és a fém vegyértékével megegyező számú hidroxid (OH)-ionból állnak. Általános képlet: Men (OH)In , ahol: Me – fém, n – a fém vegyértéke
Töltsd ki az alábbi táblázatban szereplő elnevezéseknek megfelelő bázisok képleteit:
Vegyi képlet
Elnevezés
... nátrium – hidroxid
Mg(OH)2 magnéziu – hidroxid
... alumínium – hidroxid
... vas (II) – hidroxid
... réz (II) – hidroxid
... cink – hidroxid
... bárium – hidroxid
... lítium – hidroxid
Bázisok elnevezése:
• a fém neve – hidroxid
Példa: NaOH – nátrium – hidroxid
• Ha a fém változó vegyértékű, tegyük hozzá a vegyértéket római számokkal zárójelben, vagy használjuk az -o/-i, utótagokat, attól függően, hogy a vegyérték értéke alacsonyabb vagy magasabb.
Példa: Fe(OH)2 – vas (II) – hidroxid vagy ferro – hidroxid
Fe(OH)3 – vas (III) – hidroxid vagy ferri – hidroxid
! A Fe kémiai elem neve VAS, latin neve FERRUM.
A bázisok ionos vegyületek, tehát szilárdak. Az 1. csoportba tartozó fémek bázisai fehér, vízben oldódó, maró hatású anyagok.
Az átmeneti fémek bázisai oldhatatlanok, fehérek vagy színesek (Fe(OH)2 – zöld, Cu(OH)2 – kék).
Tegyél 3 mL vizet az állványon lévő négy kémcső mindegyikébe.
A 2. és 4. kémcsőbe adj néhány kristály NaOH-t, és rázd össze.
Az 1. és 2. kémcsőbe adj egyenként 2 csepp lakmuszcseppet.
A 3. és 4. kémcsőbe adj 2-2 csepp fenolftaleint.
Az 1. kémcsőben a lakmusz lila, a 2. kémcsőben a lakmusz kék, a 3. kémcsőben a fenolftalein színtelen, a 4. kémcsőben a fenolftalein kárminvörösre színeződik.
KÖVETKEZTETÉS Egy bázis oldatában a lakmusz ibolyaszínűből kékre, a fenolftalein pedig színtelenből kárminvörösre változik.
A lakmusz, bázikus közegben kék színű lesz.
A fenolftalein, bázikus közegben elszíneződik kárminvörösre.
Az indikátorok olyan szerves anyagok, amelyek savas vagy bázikus környezetben megváltoztatják a színüket. A leggyakrabban használt indikátorok a fenolftalein és a lakmusz.
Az általunk használt elemek (alkáli elemek) bázikusak.
A nátrium-hidroxidot (nátronlúgot vagy marószódát) szilárd szappanok, mesterséges selyem előállítására vagy bizonyos gyógyszerek szintéziséhez használják. A kálium-hidroxidot (KOH) folyékony szappanok készítésére használják.
A kalcium-hidroxidot (oltott mész) az építőiparban, a talajok savasságának csökkentésére és az élelmiszeriparban használják.
Alkalmazd a tanultakat!
1. Az alábbi képletsorozatból ismerd fel, hogy melyek felelnek meg bázisoknak. Indokold meg a választásodat!
HOH, NaOH, HONO2, Al(OH)3, HOCl, Fe(OH)2.
2. Írd fel a vegyi képleteket, és nevezd meg az alábbi fémek bázisait: Cu(I), Ni(II), Ag(I), Mg.
3. Válaszd az I betűt,ha a kijelentés igaz, és a H betűt, ha a kijelentés hamis:
a) A nátrium-hidroxidot, más néven nátronlúgot a mezőgazdaságban műtrágyaként használják. I/H b) A kálilúgot a folyékony szappanok gyártásánál használják. I/H c) Az oltott mész az építkezéshez használt alapanyag. I/H d) A réz(II)-hidroxid vízzel heterogén elegyet alkot, ezért vízben oldódik. I/H
4. 180 g vízben feloldunk 0,5 mól nátrium-hidroxidot. Számítsd ki az oldat százalékos koncentrációját!
5. 2,4 g alkálifém-hidroxidban 6,022 · 1022 kation van, amely szén-dioxid-abszorbensként használható tengeralattjáró berendezésekben. Határozd meg a hidroxid kémiai képletét.
6. Tegyél néhány kristályos nátronlúgot és néhány csepp fenolftaleint egy vizes kristályosító tálba. Milyen színű lesz az oldat? Milyen jelenség ment végbe a kristályosító tálban?
PORTFÓLIÓ
2 fős csoportokba szerveződve digitális prezentációt fogtok készíteni A bázisok alkalmazása címmel. Elolvassátok minél több élelmiszer, tisztító- és ápolószer, valamint gyógyszer címkéjét, hogy felfedezzétek a bázisok jelenlétét az összetételükben. (3p) Lefényképezitek ezeket a termékeket, és elkészítitek a digitális prezentációhoz szükséges címkéket. Minden egyes felfedezett bázis esetében dokumentáljátok és írjátok le ezeknek az anyagoknak a szervezetre gyakorolt hatását (3p) és a környezetre gyakorolt hatását (3p).
A feladat végén egyénileg kitöltitek az alábbi kérdőívet. Összpontszám: 10 p. (Hivatalból 1 p jár)
Szeretek együttműködni.
Felelősséget vállalok a közös feladatok megoldásáért.
Tiszteletben tartom a többi csoporttárs megalapozott véleményét.
A saját véleményemet érvekkel támasztom alá.
A csoporttársaimnak tudok segíteni.
IGEN NEM
Alkáli elemek
5.3.3.
SAVAK
Nap mint nap fogyasztunk savakat tartalmazó élelmiszereket. Ezek jelen vannak a gyümölcsökben, zöldségekben, szénsavas vízben, ecetben és egyebekben.
Elemezd a savak vegyi képletét: szénsav (H2CO3), sósav (HCl), kénsav (H2S) és azonosítsd bennük a közös elemet!
Következtetés A hidrogén mindegyikük vegyi képletében jelen van.
A savak molekuláris vegyületek. Minden sav molekulájában legalább egy hidrogénatom van.
A szervetlen savak kémiai képletében a H elemet írjuk előre.
A savak molekuláris , két- vagy háromtagú vegyületek, amelyeket hidrogén és nemfémek alkotnak.
Elemezd a felfedezett savak képleteit és azonosítsd az őket alkotó elemeket.
Osztályozd a savakat az őket alkotó elemek száma alapján, és egészítsd ki az alábbi táblázatot a füzetedbe:
Két elemből álló savak
KÖVETKEZTETÉS
Az elemek száma szerint a sav molekulája lehet:
Három elemből álló savak
– kéttagú, azaz binér (két elemből áll), HnX, alakú, ahol X a nemfém vegyjele és n a nemfém vegyértéke. Ezeket a savakat hidrosavaknak nevezzük.
– háromtagú (három elemből áll), HnA, alakú, ahol A egy atomcsoport, amelyet gyöknek nevezünk, és amely egy nemfématomból és több oxigénatomból áll, n pedig a gyök vegyértéke. Ezeket a savakat oxosavaknak nevezzük (oxigént tartalmaznak).
Savak elnevezése:
HIDROSAVAK
OXOSAVAK
hidrogén + nemfém neve + -id végződés
HF – hidrogén-fluorid
HCl – hidrogén-klorid
HBr – hidrogén-bromid
HI – hidrogén-jodid
H2S – hidrogén-szulfid
H2CO3 – szénsav
HNO3 – salétromsav
H2SO4 – kénsav
H3PO3 – foszforos sav nemfém neve + sav nemfém neve + es/ os végződés + sav
HNO2 – salétromos sav
H2SO3 – kénes sav
H3PO4 – foszforsav
A savak minden halmazállapotban előfordulnak: a hidrosavak gázneműek, a kén- és salétromsav folyékony, a foszforsav szilárd. A savak maró hatásúak, vízben oldódnak, és a képződő oldatok vezetik az elektromos áramot. A kénsav vízben való oldása úgy történik, hogy a vízhez fokozatosan adagoljuk a savat, mert ebben az esetben az oldódás exoterm folyamat.
Az előző leckében megtanultad, hogy az indikátorok olyan anyagok, amelyek savas vagy bázikus környezetben megváltoztatják a színüket.
Hogyan azonosíthatok egy savas oldatot indikátorok segítségével?
A munka menete:
Mind a négy kémcsőbe öntsünk 3 mL vizet.
A 2. és 4. csőbe adjunk néhány csepp HCl-oldatot, és rázzuk össze.
Az 1. és 2. kémcsőbe adjunk 2 csepp lakmuszt.
Adjunk 2 csepp fenolftaleint a 3. és 4. kémcsőbe.
Az 1. kémcsőben a lakmusz lila, a 2. kémcsőben a lakmusz vörös, a 3. és 4. kémcsőben a fenolftalein színtelen.
KÖVETKEZTETÉS Savas oldatban a lakmusz ibolyalilából vörösre változik, a fenolftalein pedig színtelen marad.
A lakmusz savas közegben vörös.
Az utóbbi időben egyre nagyobb figyelmet fordítanak az egészséges táplálkozásra. Az emberi étrend bázikus és savas ételekből áll. A savas ételek bármilyen feleslege a gyomor túlsavasodásához vezet. Ebben az esetben bázikus élelmiszerekben gazdag étrend ajánlott, pl. növényi élelmiszerek, gyümölcsök, gabonafélék.
Honnan lehet tudni, hogy egy élelmiszer savas vagy bázikus?
Az oldat savas vagy bázikus jellegét indikátorok segítségével határozzák meg, és számszerűen a pH-val fejezik ki.
A pH-skála az alábbiakban látható.
SAVAS
SEMLEGES BÁZIKUS
A pH-t híg oldatokban pH-indikátorpapírral vagy pH-mérőnek nevezett elektronikus eszközzel mérik.
A fenolftalein savas közegben szintelen marad.
pH-méter. A pH érték mérésére szolgáló eszköz
pH-indikátor papír
KÍSÉRLET
Anyagok és eszközök: kémcsövek, pipetták; anyagok: sampon, meszes víz, ecet, sütőpor, szappan, mosószóda, citromlé, mosószer, konyhasó, ásványvíz; pH-indikátor papír
Hogyan tudod megkülönböztetni a savas és a bázikus oldatot?
A munka menete:
1. Tegyél kis mennyiségeket az anyagokból/keverékekből a kémcsövekbe, és adj hozzá 3-5 mL desztillált vizet.
2. Pipetta segítségével vegyél egy cseppet mindegyik oldatból, és helyezd a pH-indikátor papírra. A szín alapján határozd meg az egyes oldatok pH-értékét, és töltsd ki a táblázatot.
Oldat pH érték Sav-bázis jelleg
KÖVETKEZTETÉS Ha egy oldat pH-értéke 7-nél kisebb, akkor savas. Ha egy oldat pH-értéke 7 fölött van, akkor bázikus.
A sósav jelen van a gyomornedvben, és részt vesz az emésztési folyamatban. A kénsavat (vitriol) 37-38%-os oldatban használják az autók akkumulátorában, de a papír, a festékek, a gyógyszerek és a robbanóanyagok előállításához is. A salétromsavat robbanóanyagok, festékek és műtrágyák gyártásánál használják.
PORTFÓLIÓ
Elemezd az alábbi képeket, amelyek a savak felhasználását mutatják! Kutassatok különböző információforrások (tankönyvek, illusztrált kémiai szótár, virtuális könyvtár stb.) segítségével, és három társaddal közösen készítsetek plakátot a H2SO4, H3PO4, HF, H2CO3 egyéb felhasználási módjairól!
Kénsavas autóakkumulátorok
Alkalmazd a tanultakat!
Pamutfeldolgozás salétromsavval
Foszforsavas fogászati kezelés
1. Töltsd ki a füzetedben az alábbi táblázatot!
Sav elnevezése Vegyi képlete Sav típusa Molekulatömeg
Hidrogén-bromid
Szénsav
H2SO4
HI
2. Számítsd ki a 3 mól savban lévő sósav tömegét!
3. Hány mól sav van 12,4 g szénsavban?
4. Válaszd ki a helyes választ: 4,1 g kénes savban található: a) 0,02 mól sav; c) 0,3011 · 1023 molekula sav; b) 0,2011 · 1023 molekula sav; d) 0,5 mól sav.
5. A gyakorlatban a robbanóanyagok (TNT) előállítására használt szulfonitrát-keverék 60%-ban kénsavból, 32%-ban salétromsavból és a maradék vízből áll. Számítsd ki az egyes savak mennyiségét 400 g keverékben.
6. A „királyvíz” (aqua regia) sósav és salétromsav 3 : 1 molarányú keveréke, amely „feloldja” a nemesfémeket, például az aranyat és a platinát. Számítsd ki, hogy a keverék 34,5 g-jában milyen tömegű sav található.
5.3.4. SÓK
A gyakorlatban használt szervetlen anyagok többsége a sóknak nevezett vegyületcsoportba tartozik.
A konyhasót az emberek már az ókor óta ismerik és használják élelmiszerként. A Római Birodalomban a katonák fizetése pénzben történt, de a katonák sóból is kaptak részesedést (zsoldot). Az orvostudományban a só (NaCl) 0,9%-os oldatát, az úgynevezett fiziológiás sóoldatot használják.
A kalcium-karbonát (CaCO3) a természetben mészkő, márvány formájában fordul elő, és az építőiparban használják. A tojáshéjban, a meszes talajokban, a barlangok sztalagtitjaiban és sztalagmitjaiban, valamint a mosógép dobján lévő lerakódásokban is megtalálható.
A háziasszonyok sütemények készítéséhez használják a szódabikarbónát, a nátrium-hidrogén-karbonátot (NaHCO3).
A nátrium-karbonátot (Na2CO3) már az ókori Egyiptom óta ismerik és használják a múmiák tartósítására és az üveggyártásra. A kalcium-kloridot (CaCl2) télen használják a jégképződés megakadályozására.
Az orvostudományban a magnézium-szulfát (MgSO4), intramuszkulárisan beadott oldat formájában nyugtató hatású. A szőlőtőkéket a Plasmapora viticola nevű gomba ellen bordói lével permetezik. A bordói keveréket oltott mészből és kékkőből (hidratált CuSO4) nyerik.
Használd a Periódusos Rendszert, azonosítsd mindegyik vegyi képlet esetében az alkotó elemek számát és típusát.
Az ionos vegyületekben a nemfém csoport elektromos töltéssel rendelkezik, és többatomos ionnak nevezik. Ezeket az ionokat a savmolekulákból a pozitív hidrogénion leadásával nyerik (a savak ezen tulajdonságát a középiskolában fogod tanulni).
A sók olyan összetett anyagok, amelyek tartalmazhatnak:
Mészkő (CaCO3) Törökországban, Pamukale-ban
Bordói lével permetezett
Sótároló üvegcsék
a) egy fémet és egy nemfémet (kéttagú, binér vegyületek): MnXm, ahol: M egy fém, m a fém vegyértéke; X nemfém, n a nemfém vegyértéke; b) egy fém és nemfémek egy csoportja, amelyet gyöknek/többatomos ionnak nevezük (A): MnAm
Fedezd fel az alábbi táblázatban a leggyakoribb többatomos ionokat, nevüket és vegyértéküket. Sav Többatomos ion Elnevezés Vegyérték
HNO3 salétromsav (NO3)– nitrát I
H2CO3 szénsav (CO3)2– karbonát II
H2SO4 kénsav (SO4)2– szulfát II
H3PO4 foszforsav (PO4)3– foszfát III
HNO2 salétromsav (NO2)– nitrit I
A továbbiakban a sók képleteinek egyszerűbb leírása érdekében a gyök kifejezést használjuk, anélkül, hogy hangsúlyoznánk az anyag típusát (ionos vegyület).
Sók elnevezése:
a) Kéttagú sók a fém neve + a nemfém neve az -id végződéssel
b) Oxigént tartalmazó sók a fém neve + a gyök neve az -át/it végződéssel
Írd le a mellékelt táblázatban szerepelő sók kémiai képletét, alkalmazva a a vegyi képleteknek a vegyérték alapján történő meghatározására szolgáló algoritmust!
Egy só vegyi képletének meghatározásához szükséges lépések, ha a neve ismert:
1. alumínium-szulfid az -id végződés kéttagú vegyületre utal, melyben van S és Al
AlIII SII Al2S3
2. bárium-szulfát
az -át a kén oxosavából származó gyökre utal. Leírjuk a kénsav képletét H2SO4.
Azonosítjuk a szulfát csoportot és vegyértékét vegyértéke II BaII SO4II Ba2(SO4)2 BaSO4
A sók fehér vagy színes szilárd anyagok. A vízben oldódó sók oldata vezeti az elektromos áramot. A sók olvadási hőmérséklete magas.
Az ammónium-nitrát (NH4NO3) műtrágyaként használt só. Ebben a vegyületben a kation a többatomos ammóniumion (NH4)+.
Alkalmazd a tanultakat!
1. Írd fel a következő sók vegyi képleteit: kálium-jodid, kalcium-fluorid, nátrium-szulfid, alumínium-foszfát, réz(II)-karbonát, bárium-szulfát, ezüst-nitrát, magnézium-klorid.
2. Írd a füzetbe a helyes válasznak megfelelő betűjelet:
• Az X elemből, mely a 2. csoport 3. periódusában található, keletkező klorid: a) CuCl2; b) CaCl2; c) AlCl3; d) MgCl2
• Az N héjon 1e – -t tartalmazó fém foszfátja: a) Na3PO4; b) K3PO3; c) Na3PO4; d) K3PO4.
Jegyezd meg!
A vegyi a nyagok az anyag konkrét formái, amelyek állandó összetétellel és jól meghatározott tulajdonságokkal rendelkeznek.
1. Az egyszerű anyagok egyetlen elemből állnak
2. Az összetett anyagok két vagy több elemből állnak
c. A savak molekuláris, két- vagy háromtagú vegyületek, amelyekben a hidrogén nemfémekkel van jelen.
A savas oldatok pH-ja 0 és 6,9 között mozog.
d. A sók fémekből és savas gyökökből álló két- vagy háromtagú vegyületek.
Az indikátorok melyek savas vagy bázikus oldatokban megváltoztatják a színüket.
sav bázikus
lakmusz vörös kék fenoftalein színtelen vörös
a. Fémek: Na, Al, Fe
b. Nemfémek: C, S, H2, O2, Cl2, P4
a. Az oxidok az oxigén és más elemek kéttagú (binér) vegyületei.
E2On, E – kémiai elem; n – az elem vegyértéke elem neve + oxid a nemfém-oxidok esetében adjuk hozzá a mono, di, tri, penta előtagot CO2 - szén-dioxid többértékű fémoxidok esetében a fém vegyértékét a név után római számokkal adjuk meg: CuO - Cu(II)-oxid.
b. A bázisok olyan vegyületek, amelyek egy fémiont és a fém vegyértékével megegyező számú (OH)– iont tartalmaznak. fém neve+ hidroxid + változó vegyértékű fémek vegyértéke
NaOH – nátrium-hidroxid Egy bázikus oldat pH értéke 7,1 és 14 között változhat.
Hidrosavak: HnX
X – nemfém; n – nemfém vegyértéke.
Hidrogén+ nemfém neve + id HCl – hidrogén-klorid
Oxosavak: HnA ahol A egy nemfémből és több oxigénatomból álló atomcsoport (savgyök) Nemfém neve + sav illetve es/os végződés H2SO4 – kénsav H2SO3 – kénessav
Kéttagú (binér) sók: MnXm
M – fém; m – fám vegyértéke; X – nemfém; n – nemfém vegyértéke.
Fém neve + nemfém neve + id
NaCl – nátrium-klorid
Háromtagú sók MnAm
M – fém; m – fém vegyértéke; A – savgyök; n – savgyök vegyértéke.
Fém neve + savgyök neve + át/it
CuSO4 – réz-szulfát KNO2 – kálium-nitrit
Alkalmazások
1. Nevezd el a következő vegyületeket: BaCl2, K2O, Mg(NO3)2, H3PO4, Al2(CO3)3, Mg(OH)2, HF. Húzd alá az oxidokat, bázisokat, savakat és sókat különböző színű ceruzákkal.
2. Írd le a következő elnevezésű sók képletét: kálium-bromid, nátrium-fluorid, nátrium-szulfid, kálium-jodid, alumínium-foszfát, vas(II)-karbonát, cink-karbonát, alumínium-szulfid.
3. A laboratóriumi asztalon három üvegben címkézetlen oldatok találhatók: kálium-hidroxid, kalcium-nitrát, sósav és sav-bázis indikátorok. Hogyan tudod azonosítani, hogy melyik palackban melyik anyag van?
4. Csak a következő kémiai elemeket használva: S, O, H, Mg, írd fel a következő kémiai képleteket és elnevezésüket:
a) három oxid; c) három só; b) két sav; d) egy bázis.
5. Egy felnőtt napi nátrium-klorid szükséglete körülbelül 5 g, a kálium-klorid napi szükséglete pedig körülbelül 3 g. Számítsd ki a két halogenid keverékének mólszázalékos összetételét.
6. 0,5 mól kálium-nitrátot 249,5 g 10%-os kálium-nitrát-oldatban oldunk fel.
a) Számítsd ki a kálium-nitrát tömegét az oldott oldatban.
b) Határozd meg a kapott oldat százalékos koncentrációját.
7. A szén-dioxid, a víz és a szénsav ekvimoláris (azonos molszámú) keveréke 248 g tömegű. Számítsd ki:
a) az elegyben található egyes anyagok tömegét;
b) az elegyben található molekulák számát.
8. A jövő zöld munkahelyeinek listáján szerepel a városi gazdálkodó, aki függőlegesen termeszti a növényeket, tetőket, teraszokat vagy erkélyeket használva. Az energiatakarékosság és a biodiverzitás növelése érdekében a városi gazdálkodóknak a lehető legkörnyezetbarátabb természetes műtrágyákat kell használniuk.
A talajba például dolomitot, egy természetes műtrágyát juttatnak a kalcium- és magnéziumszükséglet kielégítésére, illetve a pH-érték szabályozására. A dolomit olyan ásvány, amely 1 : 1 mólarányban tartalmaz kalcium-karbonátot és magnézium-karbonátot.
Számítsd ki a 7,5 kg dolomitot tartalmazó zsákban található kalcium-karbonát és magnézium-karbonát tömegét!
PORTFÓLIÓ
Írj egy beszámolót a konyhasó fontosságáról!
A beszámoló megírása során a következőket kell figyelembe venned:
• különböző forrásokból származó információk a sótelepek kialakulásáról; (1p)
• kiemelni a só egy fizikai tulajdonságát, amely a szervezetben való jelenlétét indokolja; (1p)
• a szervezet napi sószükségletének dokumentálása; (1p)
• a jódozott só legalább két előnyét megemlíteni; (2p)
• a túlzott sófogyasztás legalább két kockázati tényezőjének azonosítása; (2p)
• a helyesírás és a alaposság; (1p)
• a forrásként használt könyvészet megnevezése. (1p)
Tedd a beszámolót a személyes portfóliódba!
Összpontszám: 10 p. Hivatalból 1 p jár.
5.4. SZÁMÍTÁSOK
VEGYI KÉPLETEK ALAPJÁN
Most, hogy megtanultad, hogyan kell a szervetlen vegyületek vegyi képleteit leírni, megtanulod, hogyan használhatod a kémiai képletet különböző információk kiderítésére.
Egy anyag kémiai képletének ismeretében különböző számításokat végezhetsz.
1. Az alkotóelemek atomaránya az adott vegyületben található egyes alkotóelemek atomjainak számaránya.
Példa:
H2O H atomok száma : O atomok száma = 2 : 1
CH4 C atomok száma : H atomok száma = 1 : 4
HNO3 H : N : O atomok aránya = 1 : 1 : 3
Fe2(SO4)3 Fe : S : O atomok aránya = 2 : 3 : 12
Általánosan: XaYbZc vegyület esetében az atomarány = a : b : c.
2. A tömegarány az anyagban található egyes elemek tömegének aránya.
Ha 106 g Na2CO3 ............ van 3 ∙ 16 g oxigén 42,4 g Na2CO3 .................. x g oxigén x = 19,2 g oxigén
Válasz: moxigén = 19,2 g oxigén
AS = 32, AO = 16
1. Számítsd ki a hidrogén tömegét a következőkben: a) 58,8 g H3PO4; b) 38,88 g Ca(HCO3)2; c) 3,4 g NH3-ban; d) 6,4 kg CH4 tömegében.
2. Számítsd ki, mennyi Na2CO3 tartalmaz:
a) 36,8 g nátriumot; b) 30 g szenet; c) 3,6 mólatom oxigént; d) 4 mól Na+iont.
3. Mennyi ként található: a) 5 mól kénsavban; b) 2 mól alumínium-szulfidban; c) 0,5 kmól kén-dioxidban; d) 40 mmól hidrogén-szulfidban.
4. Határozd meg a réz(II)-szulfát tömegét, melyben van: a) 2 mól Cu2+; b) 0,4 mól S; c) 50 mól SO4 2–-ion!
5. Számítsd ki a szén tömegét: a) CO2 és CO 10 mólnyi ekvimoláris keverékében. b) CO2 és H2CO3 21,2 g tömegű ekvimoláris keverékében.
c) 37,4 g keverékben, mely Na2CO3-ot és Ca(HCO3)2-ot tartalmaz 2 : 1 mólarányban. Alkalmazd!
7. Az anyag tömegét, amely egy adott elem meghatározott mennyiségét tartalmazza. Alkalmazd!
Követelmény: Számítsd ki a 0,9 mól de Cl– iont tartalmazó FeCl3 tömegét!
Feladat adatai: nCl– = 0,9 mol
Kérdés: mFeCl3 =?
Megoldás:
• Kiszámítjuk n FeCl3 értékét, hármasszabályt alkalmazva: ha 1 mól FeCl3 van .............. 3 mól Cl–-ion x mól FeCl3 ................. 0,9 mól Cl–-ion x = 0,3 mól FeCl3
• Kiszámítjuk a FeCl3 tömegét: M = AFe + 3ACl = 56 + 3 ∙ 35,5 = 162,5 g/mól m = n ∙ M = 0,3 mól ∙ 162,5 g/mól = 48,75 g
Válasz: mFeCl3 = 48,75 g FeCl3
1. Számítsuk ki a Na2CO3 tömegét, amely ugyanannyi nátriumot tartalmaz, mint
35,1 g tömegű NaCl.
2. Hány mól vízben van ugyanannyi oxigén, mint 4 mólnyi ekvimoláris keverékben, mely NaOH-ot és Na2CO3-ot tartalmaz?
Hasonló gondolatmenettel lehet számítással meghatározni egy anyag vegyi képletét, amennyiben különféle információkat ismerünk.
1. A kémiai képlet meghatározása, ha a tömegszázalékos összetétel és a molekulatömeg ismert
Követelmény: Egy 44 g/mól molekulatömegű nitrogén-oxid 63,63% N-t tartalmaz.
Határozzuk meg a vegyi képletét!
Feladat adatai:
% N = 63,63%
M = 44 g/mól
Kérdés: az oxid vegyi képlete
Megoldás:
• Kiszámítjuk az O tömegszázalékát különbség révén (százalékok összege = 100):
% O = 100 – 63,63 = 36,37%
• Elosztjuk a tömegszázalékokat az adott atomok atomtömegével: 63,63 AN = 4,545 36,37 AO = 2,2725.
• Az eredményeket elosztjuk a legkisebbel, hogy megkapjuk az elemek atomjainak arányát egész számokkal: 4,5454 2,2725 = 2 N atom 2,2725 2,2725 = 1 O atom
Tehát a vegy képlet (N2O)n; 44 = n · (2 · 14 + 16); n = 1 => N2O.
2. A kémiai képlet meghatározása ha az elemek tömegaránya ismert
Követelmény: A kréta fő alkotója egy kalciumsó.
Határozzuk meg a kémiai képletét, tudva azt, hogy a tömegaránya Ca : S : O = 5 : 4 : 8.
Feladat adatai:
Ca : S : O = 5 : 4 : 8
Kérdés: vegyi képlet
Megoldás:
• A tömegarányokat elosztjuk az adott elemek atomtömegével:
Ca: 5 40 = 0,125
S: 4 32 = 0,125
O: 8 16 = 0,5
• Osszuk el a kapott számokat a legkisebb értékkel, így megkapjuk az illető atom számát:
Ca: 0,125 0,125 = 1 Ca atom
S: 0,125 0,125 = 1 S atom S
O: 0,5 0,125 = 4 O atom
A vegyi képlet CaSO4.
vegyi képlet
az alkotóelemek tömegaránya
tömegszázalékos összetétel
Alkalmazások
1. Számítsd ki 6 mól ekvimoláris keverékben levő CaO és MgO tömegét.
2. Mennyi NaCl van 77,4 g , NaCl și CuCl2 ekvimoláris keverékben?
3. Számítsd ki a 200 g 91%-os tisztaságú CaO-ban (oltatlan mész) található tiszta CaO mennyiségét.
4. A mosószóda a természetben egyes sós talajokban és növényi hamuban fordul elő. Az egyiptomiak már ősidők óta használják ruhamosásra. A mosószóda nátrium-karbonát. Számítsd ki a 0,5 mól Na2CO3-t és 20 mól vizet tartalmazó oldat tömegszázalékos koncentrációját.
5. A CuSO4 oldatot a zöldségek és a szőlőfélék kártevők és ragya elleni permetezésére használják. Számítsd ki, hogy 2 kg 10%-os koncentrációjú CuSO4 oldatban hány mól CuSO4 és hány mól víz van.
6. A különböző egészségügyi kezelések során használt sóoldat 0,9%-os koncentrációjú és 1 g/mL sűrűségű NaCl-oldat. Egy ampulla sóoldat 10 mL oldatot tartalmaz. Számítsd ki, hány ampulla infúziós sóoldat készíthető 0,6 mól NaCl-ból.
7. Számítsd ki, mennyi Ca(NO3)2 -ban van: a) 8 mól Ca2+; b) 0,04 mól N atom.
8. Határozd meg egy olyan vegyület képletét, amely H-t, N-t, S-t és O-t tartalmaz 2 : 7 : 8 : 16 tömegarányban tudva, hogy a vegyület egy móljában 32 g kén van jelen.
9. Számítsd ki a NaOH és a KOH keverékének tömegét, amely 3 mól NaOH-t tartalmaz, és a NaOH : KOH mólaránya 1 : 2. Számítsd ki az ebben az elegyben található oxigén tömegét!
10. Számítsd ki a kalcium tömegét 300 mg, egyenlő tömegű Ca(HCO3)2-ot és CaCO3-ot tartalmazó keverékében.
11. A tűzijátékok vagy a lőpor egyik fontos összetevője 38,61% K-t, 13,86% N-t tartalmaz, valamint oxigént. Határozd meg ennek az ionos vegyületnek a kémiai képletét, amely egy mól K+ iont tartalmaz egy mól vegyületben.
12. *Az üveg fő alkotóeleme a nátrium-szilikát. Ennek moláris tömege 122 g/mól, 37,705% Na-t tartalmaz, tömegaránya Si : O = 7 : 12. Határozd meg ennek a vegyületnek a kémiai képletét.
13. Egy tengervízminta 38 g/L Na+Cl–, 5 g/L Mg2+2Cl–, 0,9 g/L K+Cl– tartalmú. Számítsd ki a kloridionok tömegét grammban kifejezve egy liter vízben.
14. Adj 126 g vízhez 40 g 85%-os tisztaságú nátrium-nitrátot. Tudva azt, hogy a szennyeződések nem oldódnak a vízben, számítsd ki:
a) a kapott oldat tömegszázalékos koncentrációját;
b) az oldatban lévő oxigén tömegét.
FELMÉRŐ
Hivatalból 1p jár.
I Olvasd el figyelmesen az alábbi állításokat. Ha úgy gondolod, hogy az állítás igaz, karikázd be az I betűt, ha pedig úgy gondolod, hogy az állítás hamis, karikázd be a H betűt a füzetedben.
a) Az alumíniumot lemezekké és huzalokká lehet feldolgozni. I/H
b) A kén-dioxid és a szén-dioxid szilárd anyagok. I/H
c) A 3. periódusú hidrogén-halogenid a hidrogén-klorid (sósav). I/H
d) A konyhasó tudományos neve kálium-klorid. I/H
e) A klórt víz fertőtlenítésére használják. I/H (2p)
II Írd be a füzetedbe az A oszlopból az összetett anyag sorszámát és a B oszlopból az anyag megfelelő jellemzőjének betűjelét! Az A oszlop minden egyes számához egy betű tartozik a B oszlopban.
1. CaCO3
2. NaHCO3
3. H2CO3
4. SiO2
5. Mg(OH)2 B
a) A 3. periódus egyik fémének oxidja.
b) Az oxigén és egy nemfém által alkotott kéttagú vegyület.
c) Alkálifémet tartalmazó savas só.
d) Egy olyan fém sója, mely a csontokban található.
e) Oxosav.
f) Vizes oldatának pH értéke nagyobb, mint 7. (1p)
III Töltsd ki a táblázat pontozott helyeit a vegyi képleteknek megfelelő elnevezésekkel, valamint írd be a megnevezéseknek megfelelő vegyi képleteket!
Kalcium-klorid (2p)
IV A vöröskáposzta leve természetes pH-indikátor. Ha savas oldathoz adjuk, színe vörösre, bázikus oldatban pedig kékre változik. Semleges oldatban a káposztalé színe lila. Milyen színű lesz ez az indikátor: narancslében, lúgos szappanoldatban, szénsavas ásványvízben? (1p)
V Az E elem oxidjának molekulatömege 44 g/mól és 72,73% O-t tartalmaz.
Az oxid vegyi képlete:
a) SO; b) CO; c) SO2; d) CO2.
Indokold a válaszodat! (1p)
VI Az A, B és C anyagokat a mezőgazdaságban arra használják, hogy a növények számára szükséges fő elemekkel (nitrogén N, foszfor P és kálium K) dúsítsák a talajt.
a) Határozd meg az A anyag képletét, tudva, hogy a tömegarány Ca : N : O = 10 : 7 : 24 és molekulatömege 164 g/mól.
b) Írd fel a B anyag vegyi képletét, ha az atomarány Ca : P : O = 3 : 2 : 8.
c) A C anyag egy egyvegyértékű fém kloridja. Határozd meg a fém atomtömegét, tudva, hogy 149 g C anyag 2 mól fémet tartalmaz, majd írd fel a C anyag képletét.
d) Nevezd meg az A, B, C anyagokat. (2p)
ISMÉTLŐ FELADATOK
Oldd meg a füzetedbe az alábbi feladatokat!
Vízgőzök
3. Elválasztás
3. Keverék oltott mész Ca(OH)2 és víz
J3 Jelenség
Víz
J2 Jelenség + Cukor
Kén-dioxid
Mész vizes oldata Ca(OH)2
+ mész CaO / J5 Jelenség + CO2 / J6 Jelenség
J4 Jelenség + kénpor
1. Keverék (víz + cukor)
1. Elválasztás
2. Keverék (víz + kénpor)
J1 Jelenség + vas J7 Jelenség + kénpor Égés
Fe (II)-szulfid
Sifon H2CO3
2. Elválasztás
Víz
Kén
Víz Cukor
Adott a fenti vázlat. Határozd meg:
1. A vázlatban szereplő 1, 2 és 3 keverékek típusát!
2. Javasolj egy-egy elválasztási módszert az 1, 2 és 3 keverékek esetében.
3. Írd le a J1 – J7 jelenségek típusát!
4. A 16 33 S esetén állapítsd meg:
a) az elemi részecskék számát (p+, n0, e –);
b) az elektronok eloszlását a héjakon;
c) a belőle képződő ionok típusát!
5. A vízmolekula esetében:
a) modellezd a molekula képződését;
b) két fizikai tulajdonságát jegyezd le;
c) számítsd ki az alkotóelemek tömegarányát; d) számítsd ki a tömegszázalékos összetételét;
e) határozd meg 2,4 g hidrogént tartalmazó víz tömegét!
6. Adottak a vázlatban szereplő vegyületek: H2, O2, H2O, kén-dioxid, kén, CO2, Ca(OH)2, cukor, H2CO3, CaO, Fe, vas(II)-szulfid. Írd be valamennyi vegyület képletét a táblázat megfelelő oszlopába!
Nemfémek Fémek Egyszerű anyagok Összetett anyagok
7. Határozd meg a lakmusz színét mészvíz, illetve szódavíz jelenlétében.
8. Ha 20 g cukrot használtunk, és az 1. keverék koncentrációja 40%, akkor mekkora tömegű oldatot kaptunk, és mekkora tömegű vízre volt szükség?
Adottak a relatív atomtömegek: H = 1, C = 12, O = 16.
Oxidok Bázisok Savak Sók Szerves vegyületek
MELLÉKLET
Szervetlen vegyületek
Sorszám Vegyület neve Vegyi képlete Halmazállapot Sűrűség (g/cm3) (gázok esetén n.k.k.)
1. Hidrogén H2 gáz
2. Jód I2 szilárd 4,9 113,7 184,3 0,029
3. Oxigén O2 gáz 0,00142 –218 –183 0,0043
4. Kén S szilárd 2 115,2 444,7 -
5. Víz H2O cseppfolyós
6. Konyhasó
7. Kékkő CuSO4
8. Mészkő CaCO3 szilárd
9.
10. Marószóda NaOH szilárd 2,13
11. Mosószóda
Szerves anyagok
Bizonyos fémek sűrűsége
Bizonyos fémek gyémánthoz (10) viszonyított keménysége
Bizonyos fémek olvadás- és forráspontja
Bizonyos fémek fizikai állandói (kivonat)
Alkalmazd a tanultakat!
MEGOLDÁSOK
22. Old.: 1. 1. 40 %, 2. 1625 kg mészkő, 3,25 kg szennyeződések, 3. 0,35 g szennyeződések, 2,216 g vas, 4,433 g kén.
42. Old.: 2. a) 100 g, b) 300 g, c) 90 g.
49. Old.: 3. 9 g só, 991 mL víz, 4. 2,44 %, 25,5 g só, 5. 21,6 %, 6. 1,067 %.
80. Old.: 3. a) 8 mól H2S, b) 0,6 kmól NH3, c) 1,38 mól aceton; 4. 20 % HCl; 5. 85 g NH3
95. Old.: 4. 0,03 mól Al2O3; 5. 15,055 · 1023 molekula NO2; 6. 104 g NO és CO keverék; 8. Mólarány PbO : PbO2 = 2 : 1, M = 685 g/mól; 9. Tömegarány SiO2 : CaO : Na2O = 180 : 28 : 3.
97. Old.: 4. 10 % NaOH; 5. LiOH.
100. Old.: 2. 109,5 g HCl; 3. 0,2 mól H2CO3.
101. Old.: 4. C; 5. 2,449 mól H2SO4, 2,0317 mól HNO3; 6. 21,9 g HCl, 12,6 g HNO3
105. Old.: 1. a) N : H = 1 : 3, b) Ca : N : O = 1 : 2 : 6, c) Ca : P : O = 3 : 2 : 8; 2. a) S : O = 2 : 3, b) Ca : C : O = 10 : 3 : 12; c) Al : S : O = 9 : 16 : 32; 3. a) 36,036 % Ca, 63,963 % Cl; b) 52,94 % Al, 47,05 % O; c) 23,14 % Fe, 17,35 % N, 59,504 % O.
106. Old.: 1. a) 1,8 g H, b) 0,48 g H, c) 0,6 g H, d) 1,6 kg H; 2. a) 84,8 g Na2CO3, b) 265 g Na2CO3, c) 127,2 g Na2CO3, d) 212 g Na2CO3; 3. a) 160 g S, b) 192 g S, c) 16 kg S, d) 1280 mg S; 4. a) 320 g CuSO4, b) 64 g CuSO4, c) 8000 mg CuSO4; 5. a) 120 g C, b) 4,8 g C, c) 4,8 g C.
104. Old.: 4. A: Ca3(PO4)2, B: K2SO4; 5. 67,98 % NaCl, 32,02% KCl; 6. a) 75,45 g KNO3, b) 25,15 % KNO3; 7. a) 88 g CO2, 36 g H2O, 124 g H2CO3, b) 36,132 · 1023 molekula; 8. 4076 g CaCO3, 3424 g MgCO3.
108. Old.: 1. 288 g keverék, 2. 0,4 mól NaCl; 3. 3,25 mól CaO; 4. 12,83 % Na2CO3; 5. 1,25 mól CuSO4, 100 mól H2O; 6. 390 fiola; 7. a) 1312 g Ca(NO3)2, b) 3,28 g Ca(NO3)2; 8. (NH4)2SO4; 9. 456 g keverék, 144 g O; 10. 84,69 mg Ca; 11. KNO3; 12. Na2SiO3; 13. 27,2285 g Cl–; 14. a) 21,25 %, b) 131,2 g O.
Felmérők
32. Old.: I. a) homogén, vegyület, b) fizikai, c) kémiai, d) vegyületek, kémiai jelenségek. II. a) F, b) F, c) A, d) F, e) A. III. 1a, 3b, 4d, 5c. IV. 4,35 g de nátrium-klorid. V. b) Berzelius-pohár, hűtő, tégely, fémháromláb, háló, állvány a hűtőnek + fogók, üvegbot, gázégő/ hőforrás, c) 83 %. VI. a.
52. Old.: I. a) A, b) F, c) A, d) F, e) A; II. Ecet – ecetsav, levegő – oxigén, fiziológiás sóoldat – só, szirup – cukor. III. 1. c, 2. a, 3. c, 4. d. IV. 34 g só, 16 mL víz. V. md = 97,2 g. VI. a) ~36 g réz-szulfát, b) 26,47 %.
70. Old.: I. a) elektonok, b) 2412Mg, c) 126E, d) Z = 12, e) 12,044 · 1023. II. a) A, b) F, c) F, d) A, e) F. III. a) 12753I, b) 6,38332 · 1023 e –, c) matom jód = 212,09 · 10 – 27 kg. IV. 0,2053 · 1023 atom. V. 0,00095 mól magnézium < 0,0125 mól, nem elégíti ki a napi magnézium szükségletet. VI. X = K, 2 e – , 8 e –, 8 e –, 1 e –, 4. periódus, 1. csoport; Y = N, 2 e –, 5 e –, 2. periódus, 15. csoport; Z = O, 2 e –, 6 e –, 2. periódus, 16. csoport.
88. Old.: I. a) A, b) F, c) A, d) F, e) A. II. Ionos vegyület – Na+Cl– , molekula – CO2, kation – Ca2+, anion – (HCO3)– III. A cukoroldat nem tartalmaz ionokat, a narancslé tartalmaz ionokat. IV. 1. c, 2. c, 3. d, 4. b. V. a) 0,1425 g X, b) X = F, c) Na + F → Na+ + F– → Na+F–VI. b) 96 g SiH4.
109. Old.: I. a) A, b) F, c) A, d) F, e) A. II. 1d, 2c, 3e, 4b, 5f. III. Alumínium-hidroxid, szén-monoxid, réz (II)-oxid, ezüst-nitrát, kénsav, MgO, SO3, Fe(OH)2, H2CO3, CaCl2. IV. narancslé – vörös, alkáli szappan –kék, szénsavas ásványvíz – vörös. V. CO2. VI. a) A: Ca(NO3)2, b) B: Ca3(PO4)2, c) C: KCl, d) kalcium-nitrát, kalcium-foszfát, kálium-klorid.
Bibliográfia
1. Nenițescu, C.D., Chimie generală, EDP, București, 1985
2. Dragoș, Mircea; Șoimița Komives; Aurora Zirbo, Chimie pentru grupele de performanță clasa a VII-a, Editura Studia, Cluj-Napoca, 2008
3. Fătu, Sanda, Didactica chimiei, Editura Corint, 2007
4. Klaus Sommer; Karl-Heinz Wunsch; Manfred Zettler, Compendiu de chimie, Editura All, 2000
5. Lewis, Michael, Chimie – Recapitulări prin diagrame, vol. 1 és 2, Editura All, București, 1999
6. Matei, Cristian; Berger, Daniela; Ruse, Elena, Suport de curs pentru programele Privim spre viitor-e-Chimie, vol.1 – Chimie anorganică, Chimie analitică, Editura Politehnica Press, 2012
7. Seracu, I. Dan, Îndreptar de chimie analitică (tabele, diagrame, programe), Editura Tehnică, București, 1989
8. Wertheim, Jane; Oxlade, Chris; Stockley, Corinne, Dicționar ilustrat de chimie, Editura Aquila, Oradea, 1993
9. https://www.educred.ro/ Suport de curs CRED-Curriculum relevant, educație deschisă pentru toți 10. https://timssandpirls.bc.edu/timss-landing.html
