Kémiai alapfogalmak megoldás

Ksztette: Garas Bence, Szab Kristf s Szcs Levente Lszl

Kmiai alapfogalmak (megoldsok)

Feladatok/1

1. Mit fejez ki a rendszm? a) Milyen sszefggs van egy atom rendszma s elektronszma kztt? b) Milyen sszefggs van ugyanazon atomban a protonszm, a neutronszm s a tmegszm kztt? 1. Rendszm (Z): az adott atomban tallhat protonok szma a) A rendszm megegyezik az atom magjban lv protonok illetve az atom elektronburkt alkot elektronok szmval. b) A proton s a neutron alkotja az atommagot, s az atommag tmege kzeltleg meghatrozza az egsz atom tmegt. Tmegszm = protonszm + neutronszm 2. Hogyan tjkoztat az atomot felpt rszecskk szmrl az albbi jells?

24Mg 27Al 12 13

a) Mit jelent az als s a fels szmjegy? b) Hogyan lehet megadni a fenti adatokbl a neutronok szmt? 2. a) Az als szm a rendszm, a proton, ill. elektronszmot, adja meg a fels szm az atomtmeg, a proton s a neutronszmnak tmegt adja meg. b) A tmegszmbl kell kivonni a protonszmot (rendszmot), gy megkaphatjuk a neutronok szmt. Pl.: 1224Mg 24-12=12 darab neutron 3. Milyen elemi rszecskkbl pl fel az atom? 3. Proton, elektron, neutron. 4. Jellemezzk az atomot felpt rszecskket tmegk s tltsk szerint! 4. Elektron-> jele: e-, tmege: 1/1840, tltse: - Proton-> jele: p+, tmege: 1 (egysgnyi), tltse: + Neutron-> jele n0, tmege: 1 (egysgnyi), tltse: 0 (semleges)


5. Mit fejez ki a tmegszm s a protonszm? Jellemezzk az izotpokat! 5. A tmegszm (A) az atommagban tallhat protonok s neutronok szmt fejezi ki. A protonok szma adja az atom rendszmt, amely semleges atom esetn megegyezik a mag krl kering elektronok szmval. Az izotpok olyan atomok, melyek rendszma azonos, de eltr szm neutront tartalmaznak. -> tmegszmuk eltr, kmiai tulajdonsgaik megegyeznek, arnyuk lland 6. Mi hatrozza meg az atomok, illetve a kmiai elemek minsgt? 6. A protonok szma kzvetlenl szolgltatja a rendszmot, amely az atom minsgt megszabja. A kmiai elemek rendszma megmutatja az elem helyt a peridusos rendszerben, s egyenl az adott elem atomjaiban lev protonok szmval. gy egyrtelmen meghatrozza a kmiai elem minsgt.

Feladatok/2

1. Miben klnbznek: az atomok az ionoktl? az atomok a molekulktl? 1. Az ion olyan atom, vagy molekula (atomcsoport), mely elektromos tltssel rendelkezik. Az atom (Mivel pozitv protonokbl s semleges neutronokbl ll) ezzel szemben semleges tlts, mert a protonok pozitv tltst azonos szm elektron negatv tltse semlegesti.

A kmiban a molekulk kt, vagy tbb atombl ll semleges anyagi rszecskk, melyekben az atomokat ers kovalens kts kapcsolja ssze. A molekulkat alkothatjk egyetlen kmiai elem atomjai ilyen pldul az oxignmolekula (O2) , vagy llhat tbbfle elem atomjaibl is, mint pldul a vzmolekula (H2O). A molekulk kristlyrcsba szervezdhetnek, ekkor jn ltre a molekularcs.

2. Mi az anyagmennyisg mrtkegysge s mit fejez ki?

2. Az anyagmennyisg mrtkegysge a ml, jele: mol Egy ml azaz anyagmennyisg, amely 6x1023 db rszecskt (atomot, ionokat, molekult) tartalmaz.


3. Mekkora az albbi vegyletek molris tmege? a) N2, H2O, H2SO4 b) O2 , HCl, NaOH A kerektett relatv atomtmegek az albbiak: Ar (N) =14 Ar(H) = 1 Ar(O) = 16 Ar(Cl) = 35,5 Ar (S) = 32 Ar (Na) = 23

3. A molris tmeg megadja, hogy 1 ml anyagnak mekkora a tmege. Pl.: 6x1023 db H atom -> 1,008g 2 hidrogn kapcsoldik molekulv -> H2 (hidrogn- gz) 6x1023 db H2 -> 2x 1,008g= 2,016g A tbbit ugyangy kell megoldani!

Feladatok/3

1. Milyen elv rvnyesl a peridusos rendszer felptsben? Hol tallhatk a peridusos rendszerben egy adott elem izotpjai?

1. A peridusos rendszerben a vegyjelek nvekv rendszm szerint helyezkednek el. Ngy nagy mezrszre oszlik: Smez (alkli- s alklifldfmek), Pmez(nemfmek esetleg flfmek), Dmez (tmenetifm), Fmez (aktinoidk) A peridusos rendszer peridusaiban az egymst kvet elemek atomjai rendre eggyel tbb elektront tartalmaznak. Az egy peridusba tartoz elemek alapllapot atomjainak ugyanannyi hjn vannak elektronok. Egy kmiai elem valamely izotpjt a vegyjel eltti fels indexbe tett tmegszmmal (A) azonostjuk. A vegyjel egyrtelmen meghatrozza a rendszmot (Z). Ha csak ltalban beszlnk klnbz elemek klnbz izotpjairl, akkor leegyszerstett nuklidos jellsmdot hasznlunk, vagyis a vegyjelet ptl szimblum (legtbbszr: X) eltti als indexbe tett rendszmot is meg kell adnunk pl.: 2. Mivel magyarzhat az elemek kmiai tulajdonsgnak periodikus vltozsa? Milyen sszefggs van az egy csoportban lv elemek atomjainak elektronszerkezete s kmiai tulajdonsga kztt? 2. A peridusos rendszerben az egymst kvet elemek tulajdonsgainak periodikus vltozst elektronszerkezetk ismeretben magyarzhatjuk meg. Az elemek atomjainak elektronhj-szerkezetre a kls hj periodikusan trtn kiplse jellemz.


Az elektronszerkezet az elektronok elhelyezkedst jelenti az atomokban, a molekulkban vagy ms testekben. Az elektronszerkezet hatrozza meg az atomok s molekulk kmiai viselkedst is. 3. Sorolja fel az elsrend kmiai ktsek tpusait. 3.

Ionkts (anionok/ kationok kialakulsa) (Az ionos kts elsrend kmiai kts, mely ellenttes tlts ionokat tartalmaz anyagokban fordul el. Az ionok kztti elektrosztatikus vonzs s taszts szablyos szerkezetbe, ionrcsba rendezi az anyagot alkot ionokat, melynek a rcspontjain szablyosan vltakozva kationok s anionok tallhatk.)

Kovalens kts (A kovalens kts olyan elsrend kmiai kts, amelyben az atomok kzs vegyrtkkel rendelkeznek. Kmiai jellegkben azonos vagy klnbz elemek atomjai kztt jn ltre vegyrtkelektronjaik kzss ttelvel.)

Fmes kts (A fmes kts az egsz kristlyra kiterjed kzs elektronfelh ltal ltrehozott kmiai kapcsolat, mely fmek szerkezetben jelentkezik. A fmekben az elektronok delokalizltan helyezkednek el, gy az egyes pozitvan tlttt fmionok (atomtrzsek) kztt oszlanak meg.)

4. Ismertesse a kationok s az anionok kpzdst egy-egy vlasztott plda alapjn!

4.

Kationok kpzdsekor elektron(ok) szakadnak le az atomrl. Ahhoz, hogy a pozitv elektromos tlts atommagtl eltvoltsuk a negatv tlts elektront, energit kell befektetni.

Kation kpzdskor a kmiai reakcik sorn mindig a legkisebb energival eltvolthat elektron szakad le.

pl.: (NH3) kpzd NH4+

Anionok kpzdsekor az atom elektron(oka)t vesz fel. Az els elektron felvtele az elemek tbbsgnl energia felszabadulssal jr, de a msodik elektronhoz mr mindenkppen energia befektetse szksges.

pl.: (Cl) kpzd Cl- (kloridion)


5.

Mit rtnk ionizcis energin? A peridusos rendszerben mely elemcsoportba tartoz atomoknak a legnagyobb, illetve a legkisebb az els ionizcis energija? 5. Az egyatomos gzokbl 1 ml pozitv tlts gzhalmazllapot ion kpzdshez szksges energit rtjk ionizcis energia alatt. Az ionizcis energia a szabad atomrl a legknnyebben eltvolthat elektron leszaktst ksr molris energiavltozs. Az els ionizcis energit vizsglva az alklifmek a legkisebb, a nemesgzok a

legnagyobb.

6.

Mi az elektronaffinits?

Mit fejez ki az atomok elektonegativitsa?

6. Az az energia, mely egy mlnyi gzllapot atom vagy molekula esetn egy elektron felvtelhez szksges, hogy egyszeres tlts negatv iont hozzunk ltre: X + e- X-

Az elektronegativits (EN) a kovalens ktsben rszt vev atomoknak az a kpessge, hogy a molekuln bell vonzzk a kovalens ktst ltrehoz elektronprt (elektronvonz kpessg). 7. Hogyan vltozik az elektronegativits a peridusos rendszerben? Melyek a legnagyobb s melyek a legkisebb elektronegativits atomok? 7. Az elektronegativits a fcsoportokban gyakorlatilag az atomsugrral ellenttesen vltozik: egy peridusban a rendszm nvekedsvel n, egy-egy csoportban pedig lefel cskken. A mellkcsoportokban - mivel ott a legkls hj gyakorlatilag vltozatlan - nem ilyen egyrtelm a vltozs. (pl. az arany s a higany) Alklifmek (legkisebb) pl.: Klium Halognek (legnagyobb) pl.: Fluor 8. Milyen kapcsolat van az elektronegativits s a kmiai kts kialakulsa, jellege kztt?

8. Az elektronegativits kt atom kztt kialakul kapcsolat. A tapasztalat szerint azonos elektronegativits kmiai elemek kztt kovalens, ersen klnbz elektronegativits elemek kztt ionos kts jn ltre. A molekulk kztti gynevezett intermolekulris erk msodrend ktseket hozhatnak ltre.


Feladatok/4

1. Mi a kovalens kts kialakulsnak lnyege?

1. A kovalens kts olyan elsrend kmiai kts, amelyben az atomok kzs vegyrtkkel rendelkeznek (ko: kzs, valens: vegyrtk). Kmiai jellegkben azonos vagy klnbz elemek atomjai kztt jn ltre vegyrtkelektronjaik kzss ttelvel.

2. Mutassa be pldkkal, milyen fajti vannak a kovalens ktsnek!

2.

Szigma-kts

Olyan tengely-szimmetrikus molekulaplya, melynek szimmetriatengelye a kt atommagon tmen egyenes. Ez a legersebb kovalens kts. A szigma-ktsek mentn lehetsg van az atomok rotcijra (forgsra). Az elektronpr elektronsrsgnek maximuma a kt atomot sszekt egyenesen tallhat.

Pi-kts

A pi-kts (-kts) olyan kovalens kmiai kts, amelyet prhuzamos tengely p-plyk kpeznek. Abban az esetben beszlhetnk pi-ktsrl, ha a kts skszimmetrikus s a szigma-kts tengelye a pi-kts szimmetriaskjn fekszik. A -ktsnl gyengbb a ktereje. A pi-kts nem teszi lehetv a ktsben rszt vev atomok szabad forgst. Az elektronpr elektronsrsgnek maximuma a kts alatt, fltt s mellett tallhat.

Datv kts

A kt elektronprt csak az egyik atom adja egy nemkt elektronprjval (pl. szn-monoxid).

Delta-kts

A delta-kts olyan kovalens kmiai kts, amelyben az egyik rsztvev elektronplya ngy lebenye a msik elektronplya ngy lebenyvel kerl tfedsbe.

A kzs elektronprok szma szerint

A kovalens kts lehet:

egyszeres kovalens kts (1 kzs elektronpr) mindig szigma-kts

ktszeres kovalens kts (2 kzs elektronpr) 1 szigma- s 1 pi-kts

hromszoros kovalens kts (3 kzs elektronpr) 1 szigma- s 2 pi-kts3.


3. Mikor alakul ki apolris, illetve polris kovalens kts kt atom kztt?

3. Apolris kovalens kts esetben a ktskialakt elektronfelh, az atommagokat sszekt kpzeletbeli szakasz felezpontjra emelt merleges skhoz viszonytva szimmetrikus (a srsg egyforma). Az apolris kovalens kts olyan atomok kztt jn ltre, amelyek elektronegativitsa kzel azonos. A tiszta kovalens kts teljesen apolris jelleg. Ilyen pldul az elemek atomjai kztti kts (hidrogn, kn).

Vegyletek esetn az elektronfelh srsge a kpzeletbeli skhoz viszonytva nem lesz szimmetrikus, a srsg nagyobb lesz a nagyobb elektronegativits atom kzelben. Ennek a szlssges formja az ionos kts.

A klnbz atomok kztti kts polarizltsga eltr, ennek megfelelen polros (pl. vz), illetve apolros (pl. hexn) vegyletekrl beszlnk, az tmenet nem les kzttk. A polros kts a kovalens s az ionos kts kztti tmenet.

4. Jellemezze a fmes rcs felptst!

4. Rcspontjaiban pozitv tlts, fmatomtrzsek vannak, amelyeket a hozzjuk kzsen tartoz delokalizlt elektronok ktnek ssze.

A fmes kts nem irnytott, az elektronok a rcspontok kztt viszonylag szabadon mozognak.

A fmek jl vezetik az elektromos ramot s a ht.

A fmrcs delokalizlt elektronjai brmilyen hullmhossz sugrzssal gerjeszthetk, ezrt a fmek tltszatlanok s ltalban szrke sznek (kivve a rz s az arany).

A fizikai tulajdonsgok fggnek:

a rcsban lv tmegpontok mrettl, kzttk mkd erk nagysgtl, az illeszkeds szorossgtl

Rcstpusok:

lapon kzppontos kockarcs (pl.: Au, Ag, Cu) (legjobban megmunklhatak) trben kzppontos kockarcs (Pl.: Na, K, Cr) (egy rsze lgy Na, egy rsze kemny

Cr) hatszges rcs (Pl.: Mg, Ni, Zn) (ridegek, nehezen megmunklhatak) A fmek ltalban rugalmasak, megmunklhatak, hzsra a rcspontok

elcsszhatnak.

A fmelegyek megszilrdulsval keletkeznek az tvzetek.

Srsgk alapjn


knnyfmek

(5 g/cm alatt) Na, Al

nehzfmek

(5 g/cm felett) Fe, Cu, Pb

5. Csoportostsuk az albbi molekulkat aszerint, hogy melyikben tallhat apolris illetve polris kovalens kts!

HBr, H2, Cl2, HI, O2, NH3, H2O, CCl4

5. Apolris: H2, Cl2, O2, CCl4

Polris: HBr, HI, NH3, H2O

Feladatok/5

1.

Milyen klnbsgek vannak az elsrend s a msodrend kmiai ktsek kztt?

1.

Msodrend ktsek:

molekulk kztt kialakul .n. intermolekulris erk.

gyengbbek, mint az elsrend ktsek.

2.

Miben klnbzik egymstl a diszperzis klcsnhats s a diplus-diplus

klcsnhats?

2.

London-fle erk (diszperzis klcsnhats)

Apolris molekulk elektronfelhje az e-k vletlenszer mozgsa sorn deformldik,

gy a molekula tmenetileg polris lesz. Nagysga a molekula mrettl, aburkol

elektronfelhtl fgg. Rendkvl gyenge klcsnhats. Tetszs szerinti molekulk kztt,

trben nem irnytottan hat. Diplus-diplus klcsnhats

Permanens vagy induklt diplussal rendelkez molekulk ellenttes tlts rszei

vonzzk egymst.

A molekulk egymshoz kpest irnytottan helyezkednek el.

Szorosabb kapcsolatot jelent, mint a London-fle erk.


3.

Mi a hidrognkts kialakulsnak felttele?

3.

Kialakuls felttele, hogy nagy EN- (pl. N, O, F) s nemkt elektronprt is tartalmaz

atom H-atom(ok)hoz kapcsoldjon a molekulban.

4. Minden esetben diplusos jellegek a polris kovalens ktseket tartalmaz

molekulk?

4. Tippeljtek be ezt passzoltuk, mert nem talltunk r konkrt vlaszt sehol de nem

ezen mlik

Feladatok/6

1.

Rendezze az albbi egyenleteket.

(Amennyiben szksges, rja be a sztchiometriai egytthatkat a _ vonal helyre).

_CaCO3 +2 _HCl _CaCl2 + _H2O + _CO2

_N2 +3 _ H2 2 _NH3

2_SO2 +_O2 2_SO3

_CH4 +2 _O2 _CO2 +2 _H2O

2.

Hogyan lehet csoportostani a kmiai reakcikat

a)a kpzd anyagok halmazllapota szerint?

Csapadkkpzds: az oldatokban lv ionok kzl kettbl rosszul oldd, szilrd

halmazllapot vegylet kpzdik.

AgNO3 + NaCl AgCl + NaNO3

Gzfejldssel jr reakcik: egyirnyak, a gz eltvozik a reakcibl.

2 HCl + Na2CO3 2 NaCl + H2O + CO2

b)a rsztvev anyagok szma szerint?

Addci vagy polimerizci esetben kt vagy tbb reagl anyagbl egyetlen termk

keletkezik:

C (s) + O2 (g) CO2 (g)

H2C=CH2 (g) + H2 (g) H3CCH3 (g)


Bomlsnl a reagl anyag kt vagy tbb molekulra

(atomra, ionra) disszocil (termikus s elektrolitos disszocici, eliminci):

CaCO3 (s) CaO(s) + CO2 (g)

NH4Cl (aq) + Cl H3C-CH2Br H2C=CH2 + HBr

c)rszecsketmenet, valamint htmenet szerint?

Rszecsketmenet szerint

Hidrognion (proton) tmenettel jr: sav-bzis reakcik

Elektrontmenettel jr: redoxireakcik

Htmenet szerint

Hleadssal jr: exoterm reakcik

Hfelvtellel jr: endoterm reakcik

d)fzishatrok hinya s meglte, valamint a reakci irnya szerint?

Fzishatrok hinya vagy meglte szerint

Homogn

Heterogn

Reakci irnya szerint

Egyirny

Megfordthat

Feladatok/7

1.

Mely vegyletek tartoznak a szerves kmia trgykrbe ltalnossgban, valamint az

albbiak kzl?

1.

Minden szerves vegylet egyik alkoteleme a szn. szerves kmia = sznvegyletek

kmija

De! A szn vegyletei kzl nhnyat a szervetlen vegyletek kz sorolunk. A szn

oxidjai: CO, CO2 A sznsav(H2CO3) s si: szda Na2CO3, mszk CaCO3

Hegysgalkot dolomitok: CaMg(CO3)2

CO, CO2, Na2CO3, oxlsav, CaCO3 , karbamid, CaMg(CO3)2


2.

A sznatom mely tulajdonsgai okozzk a sznvegyletek rendkvl nagy szmt?

2.

A sznvegyletek rendkvl nagy szmt a sznatomegyedll tulajdonsgai

magyarzzk.

A sznatomnak ngy vegyrtkelektronja van, melyekkel ngy ers kovalens kts

kialaktsra kpes.

A molekulkban sznatomhoz nem kt elektronpr nem tartozik.

A kapcsold atomok meghatrozott rendben, tetraderesen helyezkednek el.

Az ers kovalens ktsek s az atomok szimmetrikus elrendezdse miatt a

sznvegyletek molekuli stabilisak.54

A sznatomok egymssal is sszekapcsoldhatnak. Az sszekapcsold

sznatomok szmtl fggen klnbz hosszsg nylt lncok vagy zrt

gyrk jnnek ltre. A nylt sznlnc lehet elgazsmentes vagy elgaz.55

A sznatom egy msik sznatommal egyszeres, ktszeres vagy hromszoros

kovalens ktst is kialakthat. A csupn egyszeres ktst tartalmaz

sznvegyletet teltettnek, a ktszeres vagy hromszoros ktst tartalmazt

teltetlennek nevezzk.

3.

Jellemezze a szerves vegyletekben a sznatomok ltal kialaktott ktseket!

3.

Egyszeres kts: -kts A kt elektronpr az atommagok kztt helyezkedik el, ahol a

legnagyobb a magok vonz hatsa.

C C Ktsi energia: 344 kJ/mol.57

Ktszeres kts: -kts, 1-kts A msodik kts a magok vonzsa szempontjbl

kedveztlenebb helyzetben van. A 1-kts a magokon tfektetett sk alatt s fltt

alakul ki. A -kts mindig gyengbb, mint a -kts.

C = C Ktsi energia: 610 kJ/mol (- s -kts egytt).58

Hromszoros kts: -, 1- s 2-kts A harmadik kts a msodik, a 1-kts

skjra merlegesen helyezkedik el.

C C Ktsi energia: 820 kJ/mol (- s 1- s 2-kts egytt).

4.

rja fel egy adott sznvegylet tapasztalati, valamint sszegkplett! Miben klnbzik a

ktfle kplet?


4.

A szervetlen kmiban hasznlt tapasztalati vagy sszegkplet megadsa a

sznvegyletek esetben nem elegend.

Az azonos sszegkplethez eltr szerkezet s tulajdonsg vegyletek tartozhatnak.

pl.: a pentn

sszegkplete: C5H12

Feladatok/8

1.

Rajzolja fel a pentn izomerek szerkezeti kplett! Mi azonos bennk s miben

klnbznek?

1.

Az azonos sszegkplet, de eltr molekulaszerkezet vegyleteket izomereknek

nevezzk.

2. Milyen tulajdonsgaik alapjn csoportosthatk a sznvegyletek?

2.

A csoportosts alapja lehet:

Sznvegyletek sszettele

Sznlnc alakja

Sznatomok kztti kovalens ktsek szma

Molekulban lev jellegzetes csoportok minsge s szma

3. rja fel az albbi funkcis csoportokat:

a) Hidroxil-, ter-, aldehid-, karbonil-csoport.

oxign tartalm funkcis csoport

b) Karboxil-, szter-, amino-, amid-, nitro-csoport.

nitrogn tartalm funkcis csoport


VGE

Kémiai alapfogalmak megoldás

Documents

Transcript of Kémiai alapfogalmak megoldás