K miai alapismeretek
Sponsored Links
This presentation is the property of its rightful owner.
1 / 73

K miai BSc PowerPoint PPT Presentation


  • 137 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

A k

Download Presentation

K miai BSc

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Kmiai alapismeretek

Kmiai BSc


A kmiai alapismeretek trgy ismeretanyaga szervesen bepl a trs termszettudomnyokba.

Kmia nlkl nem rthetnnk meg az elemi lettani, geolgiai, meteorolgiai folyamatokat, nem gygyulhatnnk fel sok-sok betegsgnkbl. Kmiai talaktsokkal tudunk ellltani j hasznlati anyagokat, trgyakat, vagy fel tudjuk ismerni az egszsgnket, krnyezetnket krost anyagokat.

A kmia az atomok, molekulk tudomnya. Ezekbl a parnyi rszecskkbl pl fel a minket krlvev vilg, a mindennapjainkat meghatroz legtbb anyag.


Az alapvet kmiai fogalomrendszer hasznlata az anyagok tulajdonsgainak megismersnl s a kzttk lejtszd folyamatok lersnl nlklzhetetlen.

/pl.: vegyjel, kplet, ml, molris trfogat, anyag-, energia-, s tltsmegmaradsi trvnyek,vltozzokat ler egyenletek, peridusos rendszer, szerkezet, fzisok, stb./

A kmia az anyag felptsnak, tulajdonsgainak, az anyagfajtk egymsba alakulsainak tudomnya.


Csillagszat

Matematika

Fizika

Kmia

Biolgia

BSc

Biolgia

(Fizika)

Fldrajz

Kmia

Krnyezettudomny

Informatika

Matematika

Termszettudomnyok

EKF TTK


Technoszfra BioszfraEmberi tevkenysg-Termszeti krnyezet produktuma

  • Krnyezetvdelem, krnyezeti kmia

  • Tpllkozs. Gygyszerek hatsa

  • Energiaellts


Az ember tevkenysge rvn termszeti krnyezett llandan alaktja, vltoztatja. A Fld, mint e tevkenysg szntere vezredeken t gyakorlatilag korltlan kapacits puffernek bizonyult, azaz az emberi tevkenysget gy trte el, hogy ekzben alapvet vltozst nem szenvedett. m az elmlt nhny vtizedben nyilvnvalv vlt, hogy az emberisg ltszmnak s ezzel egytt az ipari termelsnek ugrsszer nvekedse, az lvilg egyes fajtinak visszaszorulsa, illetve kihalsa maradandan megvltoztatja a krnyezetet. A leveg, a vz, a talaj egyre tbb idegen anyagot, olyan kemiklikat tartalmaz, amelyeket mg 100 vvel ezeltt sem ismert az emberisg.


  • A civilizcis fejlds eredmnyeknt a kt globlis rendszer: a technoszfra s a bioszfra egyenslya megbomlott. Technoszfrn azoknak az objektumoknak az sszessgt rtjk, amelyek emberi tevkenysggel jttek ltre, s nem a termszetben keletkeztek. Bioszfrnak a termszeti krnyezetet, vagyis a Fld biolgiai s geolgiai rendszereinek egyttest nevezzk. Hossz ideig a technikai fejlds nyersanyag- s energiaignynek kielgtse szinte korltlannak ltszott, msrszt a technoszfrbl szrmaz hulladkot a bioszfra kpes volt maradktalanul befogadni.


Ez a kp jelenleg kedveztlen vltozst mutat: 1950 s 1990 kztt a vilg npessge megktszerezdtt, a vilggazdasgi termels pedig kzel ngyszeresre ntt. Ezrt a nyersanyag- s energiaforrsok vgessge s a krnyezet hulladktr kpessge egyre hatrozottabban kirajzoldott az utbbi vtizedekben.


A kutatsok eredmnyeknt eddig tbb, mint tmilli kmiai vegyletet lltottak el. A vilg vegyipara vente mintegy szztven milli tonna vegyi anyagot termel. Ezek jelents rsze n. termszetidegen vegylet. Msknt fogalmazva, az emberisg ma az addig csak a termszetben elfordul vegyletek sort technikai mretekben lltja el, tovbb olyan termszettl idegen anyagok milliit szintetizlja, amelyek specilis tulajdonsgokkal s alkalmazsi terlettel rendelkeznek.


Mindez termszetesen nem maradhatott hats nlkl a termszeti krnyezetre, hanem elvezetett a kmiai elemek krforgsnak felgyorsulshoz, a legknnyebben kitermelhet nyersanyagtelepek kimerlshez. Kzben a hulladkok hatalmas mennyisge keletkezik, amelyek elhelyezst s hatst a biolgiai rendszerekre nem tudjuk egyrtelmen megoldani, illetve megtlni.


A vilggazdasg mai szintje azt kvnja meg, hogy a Fld rvid id alatt nem regenerld erforrsaibl vente mintegy 105 Mt = 1011 tonna = 1014 kg anyagot hasznljunk fel. Ennek a roppant anyagmennyisgnek egy rsze hulladkknt jelenik meg. Felmerlt az a veszly, hogy ha a biokmiai krfolyamatokban mkd ellenrz s talakt mechanizmusok kapacitst ezzel a krfolyamatok kompenzl kpessgt tllpjk, az kolgiai rendszerek mkdse irreverzibilisen is megvltozhat. A krnyezetszennyezst teht gy is definilhatjuk, mint az kolgiai rendszerek dinamikus egyenslynak megzavarst vagy megszntetst.


A lgkr kmijhoz

Az, hogy a Fldn kialakulhatott az let, a Naptl val kedvez tvolsgnak, a hliumnl nehezebb elemek kpzdsnek, valamint a vzburok s a lgkr kialakulsnak ksznhet. Hiszen gondoljuk arra, hogy az ember tpllk nlkl t htig is lhet, de vz nlkl kb. t napot, leveg nlkl pedig kevesebb, mint t percet br ki. A felntt ember normlis letmkdshez naponta 15 kg (kb. 13 m3) leveg szksges. Az anyagcsere-folyamatokon kvl a leveg alapvet felttele a ltsnak, a hallsnak s a szaglsnak is.


Hogyan vltozik a tengerszint feletti magassggal a lgnyoms? A tengerszintnek megfelel magassgban kis ingadozsoktl eltekintve amit a vltoz pratartalom okoz j kzeltssel 101 kPa a lgnyoms. 1000 mter magassgban (pl. Kkestetn) mr csak 89 kPa, 2000 mteren 79 kPa, 3000 mter magassgban 70 kPa, 4000 mter magas hegycscson 61 kPa, 5000 mter magassgban (kzel ennyi a Monc Blanc cscsa) csak 54 kPa a lgnyoms, ami igen nagy megterhelst okozhat az ilyen krlmnyekhez nem szokott hegymszknak.

A lgkr fbb kmiai alkoti:

  • 78% N2

  • 21% O2

  • Kb. 1% Ar

  • 0,035% CO2 (35ppm)

  • vzgz


Szn- dioxid (CO2)

C + O2 CO2 CO2 + H2O H2CO3

Szn s szntartalm anyagok tkletes gsekor keletkezik. Hossz ideig egyenslyban volt a Fld szn-dioxid-hztartsa, mert a nvnyek fotoszintzisk sorn jelents mennyisg szn-dioxidot ktnek meg s oxignt bocstanak ki. Szz vvel ezeltt a lgkri szn-dioxid-koncentrci mg csak 290 ppm volt, jelenleg 350 ppm. Az utbbi vtizedekben viszont a trpusi erdk terletnek cskkensvel a szn-dioxid megktse jelentsen cskkent, az iparosods s a kzlekeds fejldse viszont azt eredmnyezte, hogy a kibocsts llandan s gyors temben ntt. A szn-dioxid-molekula stabilis, tlagos tartzkodsa a lgkrben mintegy 1015 v. Ez a hromfle hats egyttesen okozza azt a tnyt, hogy az egyensly megbomlott, s vrl vre rohamosan n az n. nett kibocsts. Ez Magyarorszgra vonatkoztatva vi 3035 milli tonna. A teljes kibocsts a Fldn jelenleg 25 millird tonna/v.


Szn-monoxid (CO)

  • Szntelen, szagtalan, vzben kevsb oldd gz. Szntartalm anyagok tkletlen gsekor keletkezik. Rendkvl mrgez emberre, llatra egyarnt. A vr hemoglobinjval stabilisabb komplexet kpez, mint az oxign, gy megakadlyozza annak a megktst s szlltst, azaz a gzcsert, ezrt fulladsos hallt okoz.

  • Jelljk az oxignnel kpzett komplexet Hem.O2-nel, a szn-monoxid-komplexet pedig Hem.CO-dal. Felrhatjuk a kvetkez egyenslyi folyamatot:

  • CO + Hem.O2 O2 + Hem.CO

  • A folyamat egyenslyi llandjnak rtke: 200.


  • A folyamat egyenslyi llandjnak rtke: 200.

  • K =

  • Az egyenslyi lland nagy rtke azt jelenti, hogy mr kis szn-monoxid-koncentrci is lekti a hemoglobint.

  • Ha pl. a [CO] elri az [O2] 200-ad rszt, akkor

  • Ez azt jelenti, hogy a hemoglobin fele a szn-monoxiddal kpez komplexet az oxign helyett. gy kevs Hem. O2 komplex marad ahhoz, hogy ellssa a szervezetet oxignnel. Ha 20%-ban talakul a Hem. O2 Hem.CO-d, az mr vgzetes lehet.


Benzin gse

  • Ttelezzk fel, hogy a benzin fleg C8H18 sszettel oktnbl ll, a leveg 1 molja pedig 0,21 mol O2-bl s 0,79 mol N2-bl, tlagos molris tmege 29 g/mol. Ha a benzin gse nem tkletes a robbanmotorban, akkor a kvetkez folyamat megy vgbe:

    C8H18 + 8,5 O2 = 8 CO + 9 H2O

  • A benzin tkletes gsnek reakciegyenlete:

    C8H18 + 12,5 O2 = 8 CO2 + 9 H2O

  • 12,5 mol O2 mellett a leveg sszettelnek megfelelen 47,0 mol N2 is jelen van. A reakciegyenlet alapjn kiszmthatjuk, hogy 1 mol, azaz 114 g (8*12 + 18) benzin elgshez 1725 g (59,5*29) leveg szksges. Teht az elmleti leveg: zemanyag tmegarny =


Sznhidrognek

  • A legegyszerbb sznhidrognbl, a metnbl (CH4) 67 millird tonna van a lgkrben. Ennek jelents rsze termszetes forrsokbl, a szerves anyagok anaerob bomlsa rvn kerl a levegbe.

  • Nagy mennyisg metn keletkezik pl. a vzzel elrasztott rizsfldeken. Az llatok, klnsen a szarvasmarhk emsztse is jelents metnforrs. A kzetekbl is szmottev mennyisg metn szabadul ki a bnyamvels s a fldgzkitermels sorn. vente globlisan kb. 1 millird tonna metn jut a levegbe, ennek 70%-a antropogn eredet. A magyarorszgi kibocsts 700800 ezer tonnra becslhet.

  • Az utols 100 vben a metnkoncentrci is jelents nvekedst mutat: a tbbszz vig lland 0,77 ppm rtkrl hirtelen 1,7 ppm-re ntt. (1ppm=1cm3/m3)


Lgkri tlagos tartzkodsi ideje 510 v. A teljes troposzfrban elkeveredik, ahol rvidebb-hosszabb id alatt szn-monoxidd, majd szn-dioxidd oxidldik, s gy visszatr a lgkrbl a bioszfrba s az cenokba.

s: halognezett sznhidrognek

aroms sznhidrognek

policiklusos sznhidrognek

Metn (CH4)


A vz krforgsa (1000 km3/v)


O2


CO2


Az veghzhats

4


Az veghzhatst szemlltet ksrlet


Az lelmiszerek s a szervezet sav-lg egyenslya

  • Az anyagcsere-folyamat sorn a felvett tpllk szmos kmiai vltozson megy keresztl, s vagy bepl a szervezetbe, vagy energiaknt hasznldik fel. Megfelel kzegben ezek a folyamatok optimlisan mkdnek. A vrplazmban enyhn lgos kmhatsnak (pH~7,1) kell lennie az egszsg fenntartsa s a betegsgek megelzse rdekben. A savas kmhats fel val eltolds szmos betegsg elidzje lehet, klnsen izleti s reumatikus problmk jelentkezse vrhat.


Az anyagcsere folyamn rengeteg savas kmhatst okoz anyag keletkezik. A szervezetben foly lass gs, az exoterm oxidci sorn keletkez szn-dioxid a vrben sznsavknt nyeldik el. A sejtanyagcsere kapcsn szmos sav, pl. piroszlsav, tejsav stb. keletkezik. Mindezek az elsavasodshoz vezetnnek, ha a szervezet nem tenne vintzkedseket ennek megakadlyozsra. Pldul a vrben felszaporod sznsav ingerknt hat a lgzkzpontra, gyakoribb s mlyebb vlik a lgzs, gy tbb szn-dioxid tvozik (lgzsi pufferls). A vizelet pH-ja is szles skln mozog, gy a vese is jelents kiegyenlt szerepet jtszik. Fontos a vr n. pufferkapacitsa, amely megkti az ersebb savakat. Ha a pufferkapacitsnak tbb, mint a fele elfogy, az egyensly felbomlik, savasods jn ltre, amely fradkonysgot, lmatlansgot, nyugtalansgot okoz.


A szervezet sav-lg egyenslynak megvsa rdekben igen fontos tpllkunk sszettelnek megvlasztsa. Az telek egy rszbl savas, ms rszbl lgos s igen kis rszbl semleges kmhatst okoz anyagcseretermkek keletkeznek. Nagyon fontos a megfelel arny a lg- s a savkpz telek kztt. Egyes kutatsok szerint a termszetes arny 4 : 1, azaz 80% lgos, 20% savas. Ennek betartsakor legersebb a szervezet ellenll kpessge. 3 : 1 arnynl a lgtartalk kimerl, a szervezet tbbet nem tud kompenzlni, s savasods kvetkezik be.


Savkpz telek:

  • az sszes hsok, hal, baromfi, tojs

  • llati zsr, nvnyi zsiradk (margarin)

  • az sszes gabonanemek (kivve a kles)

  • di, mogyor, mandula

  • fehrliszt, fehrkenyr, rozskenyr

  • hvelyesek

  • rizs, savany gymlcsk

    Lgkpz telek:

  • gyakorlatilag minden zldsg s gymlcs

    Semleges telek:

  • tej, tejtermkek, nvnyi olajok


Technoszfra

Technoszfra

Technoszfra

Technoszfra

Technoszfra

Civilizcis fejldsnk

Bioszfra

XIX. szzad

XX. szzad

XXI. szzad


ELEMEK

  • azonos atomok:

    Jellse: VEGYJEL-lelHe, Ca

    Elnevezs:

  • H hidrogn: vzkpz (Wasserstoff)

  • O oxign: savkpz (Sauerstoff)

  • P foszfor: fny hordoz

  • I jd: ibolya szn

  • He Nap

  • Se Hold

  • U, Np, Pu bolygk

  • Es, Md, Cm tudsok

  • Ge, Fr, Eu, Ga fldrajzi nevek


VEGYLETEK

  • alkotrszek arnya lland

  • Molekulk: (szzalkos sszettel)

    Jellse: KPLET-tel

    H2O, C6H12O6, NaCl(sz) CO, CO2, CaCO3

  • De: Elemmolekulk: H2, O2 P8

  • Molris tmeg Mltmeg Relatv /atom/moltmeg

  • Ml fogalma

  • 6.1023 db

  • ATE, (u)


Kmiai anyag/ Csoportosts/

  • Elemek, Vegyletek, Keverkek

    2. ANYAG /szerkezete sz./

  • DISZKONTINUUSKONTINUUS

    rszecske j. korpuszkulris folytonos mez

  • Nem abszolt! (Pl. atomok, molekulk tltsfelhi)

    KMIA fogl.FIZIKA fogl.


Kmiai anyag/ Csoportosts/

3. Szervetlen Szerves

4. Szilrd Cseppfolys Lgnem /Halmazll./

  • Kristlyos a.FolyadkokGzok

  • s /amorf/s/plazma ./

  • egykomponens

  • tbbkomponens

  • OLDATOK

  • /Kolloidok/


Az ATOM-ok szerkezete

  • Atommag s Elektronhj

  • p+,no,e

  • Nukleonok

  • Rutherford ksrlete: 1010 m; 1015 m

  • Rendszm: p+ szma

  • Tmegszm: no szma + p+ szma

  • /146n+92p/


IZOTP-ok/izotp elemek/

  • Ugyanazon kmiai elem vltozatai rendszm azonos, tmegszm klnbzik

  • TermszetesMestersges/Tiszta elemek/

  • s

    35,5 slyozott tl.

  • 75% 25%

  • gygyszat

  • Radioaktv s nem radioaktv izotpok

  • Pl. Au


Energia

  • Eredete: grg sz, munkt jelent (Arisztotelsz)

  • E = m x v2 / E = m x c2 /Joule = kg x m2x s-2

  • Minden kmiai vltozs ENERGIA vltozssal jr

  • /Energiafajtk / Termokmia/

  • Kolaj, fldgz, kszn, atomenergia

  • Megjul energiaforrsok (Nap Szl Vz Geotermikus energia --Bioenergia)


Nhny anyag kznapi neve, kplete, s tudomnyos neve


Nhny anyag kznapi neve, kplete, s tudomnyos neve


Nhny anyag kznapi neve, kplete, s tudomnyos neve


Kmiai ktsek sszefoglalsa

Elsrend s msodrend ktsek


1. Anyagi rszecskk

  • Atomok

  • Ionok

  • Molekulk

  • Kmiai kts: Azonos vagy klnbz rszecskk klcsnhatsa.


2. Kmiai ktsek

Delokalizlt elektronok

-

+

Fm atomtrzsek (ionok)

-

-

+

+

+

-

-

-

-

-

-

-

+

+

+

-

-

-

-


3. Kmiai anyagok a.) Elemek

Pldk:

Cl + Cl Cl-Cl Cl2

O + O O=O O2

N + N N N N2

Apolrismolekulk


3. Kmiai anyagok b.) Vegyletek

Pldk:

C+O2CO2 O=C=O

apolris

H2+Cl22HCl H-Cl

polris (dipol)

2H2+O22H2O O

H H molekulk polris (dipol)

Mg+Cl2MgCl2Ionok

Mg2+ 2Cl-

1 : 2

+ -

-

+

-

+


Msodrend ktsek

  • Van der Waals

  • Hidrogn(hd)kts


Felhasznlt irodalom:

  • Nray-Szab Gbor: Kmia (Akadmiai kiad, Budapest, 2006.)

  • BodonyiPitter: Kmiai sszefoglal (Mszaki Knyvkiad, Budapest, 1993.)

  • Rzsahegyi MrtaVajand Judit: Kmia itt, kmia ott, kmia mindenhol! (Nemzeti Tanknyvkiad, ELTE Etvs Kiad Budapest 1995.)

  • GergelyErddiVereb: ltalnos s bioszervetlen kmia (Semmelweis Kiad, 1997.)

  • Dr.Kiss Attila: Kmiai ismeretek (Oktatsi segdanyag) EKF

  • Papp SndorRalf Kmmer: Krnyezeti kmia (Tanknykiad Bp.1992.)

  • Dr. Bodor Endre: Szervetlen kmia I. (Veszprmi Egyetemi Kiad, Veszprm, 1994.)

  • Simndi Pter: Alkalmazott kmia (Tessedik Smuel Fiskola, Szarvas, 2003.)

    Megjegyzs: A konzultcin megismert anyag egyni feldolgozsra brmilyen ms kmiai jegyzet, tanknyv, kiadvny felhasznlhat.


A konzultcin feldolgozott anyag:

A kmia trgya, a kmia s a termszettudomnyok, a kmia s a trsadalom kapcsolata. Kmiai alapfogalmak. Sztchiometria: atom- s molekulatmeg, a kmiai anyagmennyisg fogalma ml, elemek, vegyletek jellse. A kmiai reakcik, a kmiai vltozs paramterei. Egyszer sztchiometriai szmtsi feladatok megoldsa. Az atomok elektronszerkezete, az atommodellek. Az elemek peridusos rendszere. Molekulk kpzdse, a kmiai ktsek. Halmazok szerkezete.Halmazllapotok s vltozsaik. A vz fzisdiagramja. Oldatok, elegyek, koncentrciszmts. Termokmia alapjai. Reakcisebessg. Homogn s heterogn egyenslyok. Sav-, bzis egyenslyok, pH. Redoxi reakcik. Standard potencil. Galvnelemek. Elektrolzis. Kolloidok. Legfontosabb szerves kmiai vegyletcsoportok.

A konzultcin bemutatott ksrletek:

  • A szn-dioxid veghzhatsnak szemlltetse

  • CO2 fejleszt Kipp kszlk

  • A hidrogn ellltsa (Kipp k.), gse, srsge, oldhatsga,-durrangz

  • Oldhatsgi ksrletek

  • Extrakci (Megoszls)

  • Kolloid oldatok ellltsa

  • Elektrolzis (H2, O2 kimutatsa)

  • Galvnelem ksztse, Kapocsfeszltsg, Elektromotoros er

    Dr. Rcz Lszl


  • Login