kemia 7 jav2 - gov.hu · 2020. 2. 3. · j. balázs katalin kÉmia tanÁri kÉzikÖnyv 7. évfolyam...
TRANSCRIPT
J. Balázs Katalin
KÉMIA TANÁRI
KÉZIKÖNYV7.
évfolyam számára
Celldömölk, 2011
7.
KEMIA_7_JAV2 11/6/22 15:44 Page 1
Szakmailag bíráltaRajkányi Lajosnéországos szaktárgyi szakértô
AP–071531
ISBN 978-963-464-595-5
A kiadó a kiadói jogot fenntartja. A kiadó írásbeli hozzájárulásanélkül sem a teljes mû, sem annak része semmiféle formábannem sokszorosítható.
Kiadja az APÁCZAI KIADÓ Kft.9500 Celldömölk, Széchenyi utca 18.Telefon: 95/525-000, fax: 95/525-014E-mail: [email protected]: www.apaczai.huFelelôs kiadó: Esztergályos Jenô ügyvezetô igazgató
Tördelés és nyomdai elôkészítésKAJT-ART KFT.
Terjedelem: 21, 63 A/5 ív
KEMIA_7_JAV2 11/6/22 15:44 Page 2
Több évtizedes gyakorlógimnáziumi tanítási tapasztalatainkat felhasználva szemléletformáló, a gyakorlatiélethez szorosan kapcsolódó tankönyvvel igyekeztünk a kerettantervi követelményeknek eleget tenni.A tankönyv egyes fejezetei hozzávetôlegesen eeggyy--eeggyy lleecckkéének (egy tanóra anyagának) felelnek meg. A lec-kék óraszám szerinti pontos felosztását a ttaannmmeenneett tartalmazza, mely a tanári kézikönyvben találhatómeg részletesen (heti másfél, évi 56 órára tervezve). Az általános iskola kémia tananyagában a követke-zôket tartottuk szem elôtt:– a fizikai és kémiai változásokat megfigyelés után elsôsorban jelenség szintjén értelmezzük (a szerke-
zeti változásokkal történô magyarázatok inkább csak a kiegészítô tananyagban szerepelnek);– a kémiai ismereteket a mindennapi élethez szeretnénk közelebb hozni, így a háztartásban elôforduló
anyagok, illetve gyakorlati vonatkozások sok helyen szerepelnek a tankönyvben;– elôtérbe kerülnek a környezetvédelmi és egészségvédelmi szempontok is.
Ezeket az irányelveket figyelembe véve igyekeztünk minél több tudásszintre tagolni a tankönyvet, ezzelis biztosítva azt, hogy a tanár a tanulócsoport igényeihez, érdeklôdéséhez igazíthassa a megtanítandó ké-mia tananyagot:– a ttöörrzzssaannyyaaggban kiemelten szerepelnek a legfontosabb fogalmak, definíciók;– a szorosabban vett törzsanyagtól elkülönítve találhatók a **--ggaall jjeellöölltt kkiieeggéésszzííttôô ttaannaannyyaaggrréésszzeekk.. Ezek
tanításával magasabb tudásszint érhetô el, illetve külön felkészítéssel, kizárólag az érdeklôdô diákok szá-mára egy kicsit bôvebb ismeretanyagot lehet nyújtani (versenyre való felkészítés);
– sok egyszerûen kivitelezhetô kísérlet leírását tartalmazza a tankönyv, amelyekhez lehetôleg a háztar-tásban is megtalálható anyagokat használják. Minden kísérlethez színes fotók tartoznak, melyekrôl jóllátható a kiindulási állapot, és a változás utáni állapot is. Ez azt a célt szolgálja, hogy a tanuló otthonkönnyebben felidézhesse az órán látott kísérleteket, illetve ha valamely kísérletet valamilyen oknálfogva nem tud bemutatni a tanár, a tanuló akkor is kapjon róla képet;
– a törzsanyagtól jól felismerhetô módon elkülönítve szerepelnek az eeggyyéébb kkiieeggéésszzííttôô rréésszzeekk is: a tu-dománytörténeti ismeretek; a környezetvédelmi, egészségvédelmi vonatkozások; a praktikumra, agyakorlatra vonatkozó megjegyzések. Ezek között szerepelnek olyan kísérletek is, amelyeket ottho-ni elvégzésre javasol a tankönyv, de természetesen ezeket szakkörön is el lehet végezni;
– a fejezetek, leckék végén az azokra vonatkozó ffeellaaddaattookk találhatók;– elôtanulmányok és tapasztalatok hiányában a hetedikes tanulóknak nincs még anyagismeretük. A kü-
lönbözô anyagok ismeretét alapozzák meg az aannyyaaggiissmmeerreettii kkiieeggéésszzííttôôkk.. A kísérletekhez használtvagy az órán bemutatott fontosabb kémiai anyagokról rövid leírást, jellemzést találhatnak a megfelelôtananyagrész mellett;
– a tankönyv tartalmaz egy kkiisslleexxiikkoonntt és egy nnéévvmmuuttaattóótt,, hogy könnyebb legyen az eligazodás akönyvben, ezenkívül minden rövid fejezet után külön szerepelnek az új fogalmak is.
A tankönyv egyszerû stílusával, érthetô nyelvezetével igyekeztünk alkalmazkodni a tanulók életkorához.Legfôbb célunk, hogy a gyerekek meglássák az egyes kémiai változások (kísérletek) gyakorlati jelentôsé-gét, illetve a jelenség természetben való elôfordulását és értelmezését.
Nagyon sok színes fotó és ábra gazdagítja a tankönyvet a megértés megkönnyítésére. Szeretnénk, ha a tan-könyvet egyaránt szívesen forgatná tanár és diák, közös munkájuk során. Ezt a munkát segíti a tankönyvhöztartozó mmuunnkkaaffüüzzeett és ttéémmaazzáárróó ffeellaaddaattllaappookk,, a ttaannáárrii kkéézziikköönnyyvv,, illetve a ddiiggiittáálliiss iinntteerraakkttíívv ttaannaannyyaagg is.
3uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
Röviden a tankönyvrôl
KÉMIA 7.
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 3
A munkafüzet
A tankönyvhöz kapcsolódóan a munkafüzet is lleecckkéékkrree vvaann oosszzttvvaa.. Az egyes munkafüzeti leckék és attaannkköönnyyvv kkaappccssoollaattáátt aa ttaannmmeenneett ttaarrttaallmmaazzzzaa részletesen. Minden egyes lecke hét feladatot tartalmaz, me-lyek a következô feladattípusokból állnak:
11––55.. ffeellaaddaattookk:: hhaaggyyoommáánnyyoossnnaakk mmoonnddhhaattóó ffeellaaddaattookk– tesztek,– igaz-hamis állítások,– kísérletelemzés,– rajzos feladatok, ábraelemzés,– mondatok kiegészítése,– számolási feladatok.
66.. ffeellaaddaatt:: sszzöövveeggéérrttééssii ffeellaaddaattookk– szakszöveg,– kísérlet leírása,– irodalmi szöveg (szakmai tartalommal),– ismeretterjesztô szöveg,– lexikoncikkely,– folyamatábra.
77.. ffeellaaddaatt:: rreejjttvvéénnyyeess ffeellaaddaattookk– labirintus,– keresztrejtvény,– képrejtvény,– szókép.
**--ggaall azokat a feladatokat jelöltük, melyek nem kapcsolódnak közvetlenül a szorosabban vett tananyaghoz(KK = kiegészítô feladatok, kiegészítô óra).
Újszerûnek mondhatók a munkafüzetben található sszzöövveeggéérrttééssii ffeellaaddaattookk,, melyek mindig az adott óraanyagához kapcsolódnak (irodalmi szemelvény, szakszöveg, ismeretterjesztô irodalom stb.). Fontosnakgondoljuk, hogy a tanulók elsajátítsák a kémia tudományának azt a nyelvezetét, mely szükséges példáulegy tudományos ismeretterjesztô mû megértéséhez. Regények, irodalmi mûvek szintén tartalmazhatnaktermészettudományos utalásokat, amelyek megértésében segíthetnek a szövegértési feladatok. A kémiát kicsit játékosabb formában is lehet gyakorolni a rreejjttvvéénnyyeekk segítségével. A lecke végén lévôrejtvény mindig kapcsolódik a lecke tananyagához.
A témazáró feladatlapok
A tankönyv törzsanyaga négy témakörre van felosztva, és mindegyikhez A, B, C feladatlap tartozik. Ezek afeladatlapok megkönnyítik a tanár munkáját a számonkérésben, de használhatók gyakorlásra vagy össze-foglalásra is. Egy témakör számonkérésénél vagy gyakorlásánál nem fontos kizárólag csak az egyik feladat-lapot felhasználni, lehet „mazsolázni” a különbözô feladatokból, akár több feladatlap felhasználásával is.
4uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
A tankönyvhöz tartozó segédletekrôl
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 4
A tanári kézikönyv
Segítséget kíván nyújtani a tanárok napi munkájához. Megtalálható benne az iskolai kémiai laboratóriumokmunkájának megszervezésével, a mérgek kezelésével kapcsolatos teendôk rövid leírása, a balesetvéde-lemmel és elsôsegélynyújtással kapcsolatos tudnivalók. Tartalmazza a részletes tanmenetet, valamint a tan-anyag feldolgozását leckékre lebontva. Az egyes leckéknél megtalálhatók:– az óra céljának meghatározása, néhány praktikus ötlettel, tanáccsal;– a kísérlet elvégzéséhez szükséges anyagok és eszközök felsorolása;– hhááttttéérr:: a tananyagon túlmutató szakmai anyag, szakmai kiegészítés, ami a tanár számára fontos lehet
az adott órán;– a tankönyvi feladatok megoldása;– a leckéhez tartozó munkafüzeti feladatok megoldása.Ezen kívül tartalmazza még a nagyobb tananyagrészek összefoglalására és számonkérésére szolgáló té-mazáró feladatlapok megoldásait is.
5uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
Kerettanterv a 7. osztályos kémiához
A kémia tantárgy az általános iskola 7–8. évfolya-maiban elsôsorban az Ember a természetben mû-veltségi területhez, de bizonyos vonatkozásokbana Földünk – környezetünk mûveltségi területhez iskapcsolódik.
Figyelembe véve a NAT ajánlását az egyes mû-veltségi területek százalékos arányára vonatkozóan,a kémia tantárgy 7. és 8. évfolyamon 1,5 óra/hétidôben tanítható az iskola pedagógiai programja,helyi sajátossága szerint (ez megfelel 55 tanításiórának egy tanév alatt).
Alapelvek, célok
Legfôbb cél, hogy a tanulók egészséges személyi-ségükkel mûködjenek a saját életterükben.
Legyenek kíváncsiak környezetükre, figyeljékmeg a körülöttük zajló változásokat. A látott jelen-ségeket képesek legyenek leírni és a megfelelôszinten értelmezni. Fontos, hogy észrevegyék a sa-ját mindennapi környezetükben bekövetkezô ter-mészeti – kémiai változások, és a laboratóriumbanmodellezett kísérletek közötti összefüggéseket.Hasonló jelenségek megfigyelésekor észrevegyék ahasonlóságokat és a különbségeket, képesek legye-nek az általánosításra. Egyszerû, mindennapi anya-gokkal végzett kísérleteket képesek legyenek önál-lóan, leírás (recept) alapján elvégezni, értelmezni.
Ismerjék meg a környezetükben és a termé-szetben leggyakrabban elôforduló szervetlen
anyagokat, és tudják ezeket különféle szempontokszerint csoportosítani. Legyen bepillantásuk abba,hogy az anyag szerkezete meghatározza az anyagtulajdonságait. Az anyagi világ szemlélésében le-gyen alapvetô a részecskeszemlélet. Érzékeljék a„kézzel fogható” világunk méreteihez képestrendkívül parányi mikrovilág méretviszonyait. Le-gyenek tisztában a részecskéket és a halmazt jel-lemzô tulajdonságok közötti különbségekkel.
Értsék a fizikai és kémiai változások közötti kü-lönbségeket. A legegyszerûbb kémiai reakciókategyenlettel is fel tudják írni, annak alapján végez-zenek mennyiségi viszonyokra vonatkozó, egysze-rû számításokat.
A különféle, háztartásban is használt oldatokgyakorlati alkalmazását ismerjék meg. Végezzenekaz oldatok összetételére vonatkozó számításokat,minél több gyakorlatból vett példán keresztül.
A tanulók sokféle feladattípuson keresztül el-lenôrizhessék tudásukat. Legyenek képesek az ön-fejlesztésre, önálló tanulásra, a különbözô ismere-tek megtalálására, szelektálására, megértésére. Vé-leményalkotásukban vegyék figyelembe tudomá-nyos ismereteiket.
Kapjanak képet a vegyipar jelentôségérôl, a sok-féle vegyipari termék megjelenésérôl a hétközna-pi életünkben. Átfogó cél a tanulók környezettu-datos magatartásának kialakítása. Szemléletükbenváljon meghatározóvá a természet tisztelete, a fe-lelôsség, a környezeti károk megelôzésére való
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 5
6uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
törekvés. Szerezzenek ismereteket az emberiségközös, globális problémáiról. Ismerjék meg a ve-szélyes anyagok helyes kezelését, a laboratóriumimunka biztonságos követelményeit. Magatartásuk-ban alakuljon ki és erôsödjön meg a személyes biz-tonságra való törekvés.
Igazodjanak el a tanulók a legegyszerûbb kémiaireakciótípusok között (égés, közömbösítés, egyesü-lés, bomlás). Ismerjék fel a kémiai jeleket, és tudjákmegfelelô módon használni, értelmezni.
Ismerkedjenek meg a témához kapcsolódóan akémia tudománytörténetével, kiemelkedô tudósok,feltalálók tevékenységével, munkásságával, kiemelvea magyar vonatkozásokat.
Fejlesztési feladatok
A kémia tantárgy nemcsak a tantárgyhoz tartozótudományos ismereteket közvetíti, hanem alkalmatad a tanulók képességeinek fejlesztésére, ismere-teik rendszerezésére, alkalmazására, természettu-dományos gondolkodásmódjuk alakítására.
Fontos, hogy a tanulók képessé váljanak arra,hogy megfigyeléseiket szavakkal kifejezzék. Észrekell venniük, ha hasonló jelenségeket, változásokatlátnak. Meg kell tudniuk fogalmazni saját szavaikkala hasonlóságokat és különbségeket, és ezt táblázat-ba foglalni. Tudjanak levonni következtetéseket ésáltalánosításokat. A tanult szervetlen anyagokbanészre kell venniük a közös sajátságokat, és csopor-tosítaniuk kell különbözô szempontok szerint.
Gyakorlatot kell szerezniük a kísérletezésben, a precíz, balesetmentes laboratóriumi munka elsajátí-tásában. Ehhez a fokozott figyelmen és a szabálykö-vetésen túl a tanulók manuális képességeire is szük-ség van. Ugyancsak a manuális készséget és térábrá-zolást fejleszti a kísérleti berendezésrôl készített egy-szerû ábra, metszeti kép, illetve a molekulamodellekkészítése. Ismereteiket az iskolán kívül is tudják alkal-mazni (otthoni, önálló kíséletek, megfigyelések).
Jártasságot kell szerezniük a kémiai jelek felisme-résében, alkalmazásában. A jelenségeket és ma-gyarázatukat a tanult szakkifejezésekkel írják le. Is-merniük kell a környezetünk és a természet leg-gyakoribb anyagainak jellemzô sajátságait. Ismerjékfel a veszélyes anyagokat környezetükben, és járja-nak el körültekintôen.
Tudásukat többféle feladattípus segítségével kellellenôrizni, amelyek segítik a kreatív, asszociatívgondolkodásmódot.
Érteniük kell a tanulóknak, hogy a modell a va-lóságnak csak egy jellemzô részletét, egy meghatá-rozó tulajdonságát ábrázolja. Érzékelniük kell amodell és a valóság méretarányait is. A modellal-kotás egyik lehetséges formája a dramatizált sze-repjáték, mely szintén közelebb viheti a tanulókata jelenségek megértéséhez.
Fejleszteni kell a szövegértést. Tudományos is-meretterjesztô szakirodalmat, szakmai szöveget(az adott szinten) érteniük kell a tanulóknak, és aszöveggel kapcsolatos kérdésekre tudniuk kell vá-laszolni. A tantárgyhoz kapcsolódó információkat amegfelelô módokon (könyvtár, internet) képeseklegyenek beszerezni, a multimédiás oktatási anya-gokat pedig tudják használni.
El kell sajátítaniuk azt a képességet, hogy táblá-zatokat tudjanak használni, grafikonokat tudjanakértelmezni, illetve megadott adatok alapján grafi-konokat tudjanak készíteni.
Gyakorlatot kell szerezniük egyszerû kémiai szá-mítási feladatok elvégzésében. Érteniük kell a mólfogalmát, tudniuk kell számolni az Avogadro-szám-mal. Érzékelniük kell, hogy az a hatalmas mennyisé-gû részecske, amit az Avogadro-számmal kifejezünk,éppen mérhetô mennyiségû anyagot jelent.
A tananyag lehetôséget ad arra, hogy folyamato-san használják a tanulók a már elsajátított szakkife-jezések többségét, így elvárható, hogy hosszabb tá-vú tudást eredményezzenek a kémiai ismeretek.
Értékelés
SSzzóóbbeellii ffeellaaddaattookkAz alapfogalmak lényegének és a köztük lévôösszefüggések megértésének ellenôrzésére irányu-ló frontális beszélgetés és feleltetés.
ÍÍrráássbbeellii sszzáámmoonnkkéérrééss ffeellaaddaattllaappookk sseeggííttssééggéévveellEgyszerû feleletválasztásos feladatok megoldása,rajzok részeinek felismerése, ábrák-folyamatábrákelemzése, egyszerû rajzok (pl. kísérleti berende-zés) készítése, fogalmak önálló megfogalmazása,jelenségek leírása, a megszerzett ismeretek alkal-mazása egyszerûbb problémák megoldására.
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 6
7uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
Rövid összefoglaló írása ismeretterjesztô cikkekés/vagy könyvek alapján.
A tanulók önálló és csoportos tevékenységénekértékelése a tanulócsoport bevonásával. Az érté-kelés alapját képezhetik a kiselôadások, a megfi-gyelésekrôl, kísérletekrôl készült jegyzôkönyvek ésposzterek, a számítógépes prezentációk bemuta-tása, valamint az ismeretterjesztô irodalom alapjánkészített rövid esszék stb.
Követelmény
A tanulók sajátítsák el a biztonságos kísérletezésszabályait, ismerjék a vegyszerek csomagolásán ta-lálható veszélyességi jelek értelmét! Lássák át a ta-nult kísérletek elvégzésének menetét!A jelenségeket saját szavaikkal tudják leírni, a meg-figyeléseket ne keverjék össze a magyarázattal!Anyagszerkezeti ismereteik legyenek részecske-szemléletûek! Értsék, hogy az anyagok részecskék-bôl épülnek fel, a halmazállapot-változásokat és atanult szerkezeti változásokat le tudják írni a ré-szecskék mozgásával, energiájával, egymáshoz vi-szonyított helyzetével! Értsék a modell és a valóságközötti különbséget! Legyenek ismereteik az ato-mok szerkezetérôl, ennek alapján tudjanak tájéko-zódni a periódusos rendszerben: ismerjék fel a ta-nult kémiai elemek helyét, vegyjelét, értelmezzék arendszám jelentését!Tudjanak különbséget tenni kémiai és fizikai válto-zás között, tudják értelmezni a kémiai és fizikai vál-tozásokat kísérô energiaváltozásokat! Ismert anya-
gokból álló keveréket tudjanak fizikai módszerek-kel szétválasztani! A tanult kémiai reakciókat cso-portosítsák a tanult reakciótípusokba!A megismert anyagokat jellemezzék összetételük,fizikai és kémiai tulajdonságaik szerint, tudják, me-lyek közülük a környezetre és az élô szervezetreveszélyesek!Legyenek tisztában a környezetvédelem legége-tôbb kérdéseivel! Ismerjék a légkört sújtó legfonto-sabb környezeti problémák okait, természettudo-mányos magyarázatát! Tudatosan törekedjenek azegészséges környezet kialakítására, illetve fenntar-tására!Legyenek képesek munkalapok alapján egyszerûkísérletek és megfigyelések elvégzésére, az ígynyert adatok áttekinthetô összefoglalására (pl. táb-lázat, grafikon), a mérési eredmények és egyébadatok értelmezésére és egyszerû következteté-sek levonására!Értsék az anyagmennyiség jelentését, tudjanak egy-szerû, arányosságon alapuló kémiai számításokatvégezni!Legyenek képesek az életkoruknak megfelelônyomtatott és elektronikus sajtótermékek, köny-vek és egyéb ismerethordozók értelmes használa-tára: az információk megszerzésére, rendszerezé-sére és alkalmazására! Legyenek képesek megszer-zett ismereteiket a mindennapi jelenségek magya-rázatában alkalmazni!Ismereteiket a szaknyelv használatával szóban ésírásban világosan, nyelvileg igényesen fogalmazzákmeg!
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 7
8uKÉMIA 7. tanmenet
II. A
lapis
mere
tek
Az a
nyagok r
észecskékbôl épüln
ek f
el
TZM
FÓr
aAz
óra
címe
Új fo
galm
akKí
sérle
t, mo
delle
zés,
szem
lélte
tés,
gyak
orlat
i von
atko
záso
k, alk
almaz
ásKo
ncen
tráció
más
tantá
rgyak
kal,
kémi
ából
már t
anult
anya
ggal
Kieg
észít
ô any
agrés
zek.
Moti
váció
. Any
agism
eret
Az ó
ra cé
lja
I.1.
1.M
ivel
fogl
alko
zik
a ké
mia
?Kí
sérle
tezé
sa
kém
iai
labo
rató
rium
-ba
n
A k
émia
min
t tu
do-
mán
yág.
Ba
lese
tvéd
elem
. A
kísé
rlete
zés
mód
szer
e.*A
lkim
isták
Tanu
lókí
sérle
t: M
ûany
ag
hulla
dék
meg
sem
misí
tése
.Ké
mia
i kísé
rlet
kivi
tele
zése
,a
meg
figye
lés
szem
pont
jai.
Öná
lló ir
odal
maz
ás
az a
lkim
isták
ról,
körn
yeze
tsze
nnye
zôdé
srôl
.
Az
alki
mist
ák e
lhel
yezé
-se
a t
örté
nelm
i ko
rokb
an
(→ tö
rtén
elem
)
Kém
iatö
rtén
et,
körn
yeze
tvéd
elem
Tud
omán
ytör
téne
ti be
veze
tô.
A k
émia
i kísé
rlete
k m
ódsz
erén
ekm
egism
erés
e, a
fegy
elm
ezet
tm
unka
font
ossá
ga.
Bizt
onsá
gos
kísé
rlete
zés
I.2.
2.La
bora
tóriu
mi
eszk
özök
és
hasz
nála
tuk
Külö
nböz
ô es
zköz
ökne
vei.
Világ
ító lá
ng, s
zúró
láng
Tanu
lókí
sérle
t:A
láng
sze
rkez
etén
ek v
izsg
álat
a.A
Bun
sen-
égô
hasz
nála
ta
Az
eszk
özök
any
ag é
s ha
szná
lat
szer
inti
csop
orto
sítás
a. B
unse
n-ég
ô ha
szná
lata
I. A
kém
ia t
árg
ya. B
ale
setv
édele
mA
röv
idíté
sek
jele
: TZ
: tém
azár
ó fe
lada
tlap,
MF:
mun
kafü
zet,
*K: k
iegé
szítô
óra
, FG
Y: f
elad
atgy
ûjte
mén
y (m
f-ben
) N
em t
art.:
nem
tar
talm
az
TZM
FÓr
aAz
óra
címe
Új fo
galm
akKí
sérle
t, mo
delle
zés,
szem
lélte
tés,
gyak
orlat
i von
atko
záso
k, alk
almaz
ásKo
ncen
tráció
más
tantá
rgyak
kal,
kémi
ából
már t
anult
anya
ggal
Kieg
észít
ô any
agrés
zek.
Moti
váció
. Any
agism
eret
Az ó
ra cé
lja
I.3.
3.M
ekko
ra e
gyat
om?
Ato
m, d
iffúz
ió,
atom
töm
eg, r
elat
ívat
omtö
meg
,*f
üst
Kísé
rlet:
Káliu
m-p
erm
anga
nát
oldá
sa
vízb
en(d
iffúz
ió).
Am
món
ia é
s hi
drog
én-k
lorid
egym
ásra
hat
ása
Tíz
nek
a ha
tván
yai:
rend
kívü
l kis
men
nyisé
-ge
k m
atem
atik
ai k
ifeje
-zé
se( →
mat
emat
ika)
Kém
iatö
rtén
et.
Any
agism
eret
: hi
perm
angá
n,
amm
ónia
, hi
drog
én-k
lorid
, am
món
ium
-klo
rid
Az
atom
ok m
éret
ének
ér
zéke
lteté
se.
A r
észe
cské
k m
ozgá
sána
kkí
sérle
ti ig
azol
ása
és e
nnek
gy
akor
lati
köve
tkez
mén
yei
4.4.
Ato
m, e
lem
,ve
gyje
lKé
mia
i ele
m,
vegy
jel
Kém
iai e
lem
ekbô
l kés
zült
tárg
yak
bem
utat
ása.
Ö
nálló
fela
dat:
vegy
jele
k ke
resé
se
Nye
lvúj
ítás
kori
kém
iai
szak
kife
jezé
sek
( → m
agya
r iro
dalo
m)
Kém
iatö
rtén
et:
mag
yar
vona
tkoz
ások
Az
atom
és
az e
lem
, a r
észe
cske
és a
hal
maz
köz
ötti
össz
efüg
gés.
A v
egyj
elek
has
znál
ata,
írás
a
I.
Tanm
enetja
vasla
t
Kémia_7_Tanmenet_JAV2 8/14/09 9:40 Page 8
9uKÉMIA 7. tanmenetu
TZM
FÓr
aAz
óra
címe
Új fo
galm
akKí
sérle
t, mo
delle
zés,
szem
lélte
tés,
gyak
orlat
i von
atko
záso
k, alk
almaz
ásKo
ncen
tráció
más
tantá
rgyak
kal,
kémi
ából
már t
anult
anya
ggal
Kieg
észít
ô any
agrés
zek.
Moti
váció
. Any
agism
eret
Az ó
ra cé
lja
I.5.
5.A
kém
iai
elem
ek
csop
orto
sítás
a
Fém
ek, n
emfé
mek
.R
ideg
, meg
mun
kálh
a-tó
, fém
fény
û, h
ô- é
sel
ektr
omos
áram
-ve-
zeté
s
Tanu
lókí
sérle
t:Ké
mia
i ele
mek
viz
sgál
ata.
A v
egyj
elek
gya
korlá
sa.
Hôv
ezet
és v
izsg
álat
a
Hôv
ezet
és (
→ fi
zika
)Ké
mia
tört
énet
: az
ele
mek
ren
d-sz
erez
ése,
mag
yar
vona
tkoz
ások
.A
nyag
ismer
et:
fém
ek, n
emfé
mek
(kén
, jód
, kló
r,br
óm,o
xigé
n,gr
afit)
Ismer
kedé
s a
perió
duso
s re
ndsz
er-
rel.
Tul
ajdo
nság
és
felh
aszn
álás
közö
tti ö
ssze
függ
és.
Az
anya
gism
eret
bôv
ítése
.Is
mer
kedé
s m
inél
töb
b el
emm
elkö
zvet
len
tapa
szta
lat
útjá
n.Fé
mek
és
nem
fém
ek t
ulaj
dons
á-ga
inak
meg
külö
nböz
teté
se
6.6.
Mib
ôl á
ll eg
ym
olek
ula?
M
olek
ula,
ve
gyül
et, k
éple
t
Mol
ekul
a, e
lem
mol
e-ku
la, v
együ
letm
olek
u-la
, kép
let.
Kém
iaila
g tis
zta
anya
-go
k, ö
ssze
tett
any
a-go
k cs
opor
tja. M
o-de
ll
Mol
ekul
ák m
odel
lezé
se,
külö
nböz
ô m
olek
ulam
odel
lek
szem
lélte
tése
Játé
k a
mol
ekul
amod
el-
lekk
el.
A r
észe
cske
és
a ha
lmaz
közö
tti ö
ssze
függ
ésgy
a-ko
rlása
Any
agism
eret
: sz
én-d
ioxi
d,m
etán
Mol
ekul
ák m
odel
lezé
se (
a té
rbel
ivi
szon
yok
való
ságh
û m
odel
lezé
se,
a kö
vete
lmén
y az
onba
n cs
ak
néhá
nym
olek
ula
össz
etét
ele)
. N
éhán
y el
emm
olek
ula
(H2,
N2,
O2)
és
vegy
ület
mol
ekul
a(H
2O, C
O2)
. A m
odel
l és
a va
ló-
ság
kapc
sola
ta
I.
*K*K
*Ját
ék
a m
olek
ulák
kal
((kkiieeggéésszz
ííttôô,,
ggyyaakk
oorrllóó
óórraa )
Mol
ekul
amod
elle
kké
szíté
se é
s ra
jzol
ása
Játé
kos
mod
elle
zés
Mun
ka g
yurm
ával
stb
.( →
rajz
, → k
ézim
unka
)T
érlá
tás,
térb
en g
ondo
lkod
ásfe
jlesz
tése
, esz
tétik
us m
unka
.G
yako
rlás
nem
tart
.
Öss
zefo
glal
ásA
mun
kafü
zet
fela
data
inak
felh
aszn
álás
ával
.Sz
ámon
kéré
s A
fela
datla
pok
fela
data
inak
felh
aszn
álás
ával
.
A f
izik
ai és k
ém
iai v
ált
ozás
TZM
FÓr
aAz
óra
címe
Új fo
galm
akKí
sérle
t, mo
delle
zés,
szem
lélte
tés,
gyak
orlat
i von
atko
záso
k, alk
almaz
ásKo
ncen
tráció
más
tantá
rgyak
kal,
kémi
ából
már t
anult
anya
ggal
Kieg
észít
ô any
agrés
zek.
Moti
váció
. Any
agism
eret
Az ó
ra cé
lja
I.7.
7.A
víz
hal
maz
ál-
lapo
t-vá
ltozá
sai.
Olv
adás
-fagy
ás
Kém
iai k
ötés
ek, b
elsô
ener
gia,
olva
dásp
ont,
fagy
áspo
nt.
Krist
ályr
ács
Tanu
lókí
sérle
t: A
jég
olva
dásp
ontjá
nak
mér
ése.
Olv
adás
pont
-fagy
áspo
nttá
bláz
atok
has
znál
ata
Az
ener
gia-
hôm
érsé
klet
graf
ikon
érte
lmez
ése
( → fiz
ika)
.Kô
zete
k m
állá
sa, ó
ceán
okég
hajla
t-m
ódos
ító s
zere
pe( →
föld
rajz
)
*A v
íz fa
gyás
akor
meg
növe
kede
ttté
rfoga
tána
k sz
er-
keze
ti m
agya
ráza
taés
köv
etke
zmén
yei
A h
alm
azál
lapo
tok
és a
hal
maz
ál-
lapo
t-vá
ltozá
sok
mod
elle
zése
, be-
mut
atás
a dr
amat
izál
t sz
erep
hely
-ze
tekk
el, a
már
tan
ult
rész
ecsk
e-sz
emlé
let
felh
aszn
álás
ával
Kémia_7_Tanmenet_JAV2 8/14/09 9:40 Page 9
10uKÉMIA 7. tanmenet
8.8.
Páro
lgás
, for
rás,
szub
limác
ióPá
rolg
ás, f
orrá
s, fo
r-rá
spon
t, sz
ublim
áció
;*g
ázok
nyo
más
a
Kísé
rlet:
Jód
szub
limál
ása.
A p
árol
gás,
forr
ás é
rtel
mez
é-se
a m
olek
ulák
moz
gásá
val
A lé
gnyo
más
, nyo
más
.A
forr
áspo
nt fü
ggés
ea
külsô
nyo
más
tól
( → fi
zika
)
Any
agism
eret
: jód
.*A
nyo
más
ért
elm
e-zé
sea
mol
ekul
ákm
ozgá
sáva
l.A
forr
áspo
nt fü
ggés
ea
külsô
nyo
más
tól,
és e
nnek
gya
korla
tikö
vetk
ezm
énye
i
A p
árol
gás
és a
forr
ásfo
lyam
ata
közö
tti k
ülön
bség
érte
lmez
ése.
A fo
rrás
ért
elm
ezés
ea
mol
ekul
ák m
ozgá
sáva
l.
I.
9.9.
Lecs
apód
ás,
desz
tillá
ció
Lecs
apód
ás,
lepá
rlás,
desz
tillá
ció,
desz
tillá
lt ví
z, p
árla
t
Kísé
rlet:
A v
íz d
eszt
illác
iója
,fo
rrás
pont
mér
ése.
Táb
láza
tok
felh
aszn
álás
a eg
yan
yag
halm
azál
lapo
tána
km
egál
lapí
tásá
ra
A fo
rrás
-lecs
apód
ásen
ergi
adia
gram
ért
el-
mez
ése
( → fi
zika
)
Kém
iatö
rtén
et.
Egés
zség
véde
lem
.*A
mér
éshi
ba fi
gye-
lem
bevé
tele
. A
nyag
ismer
et:
dena
turá
lt sz
esz
A d
eszt
illál
ás m
int
szét
vála
sztá
sim
ûvel
et.
Ener
giav
álto
zás
forr
ásko
r
I.
10.
10.
Fizi
kai v
álto
zá-
sok,
ene
rgia
-vál
-to
záso
k
Fizi
kai v
álto
zás,
fizik
aitu
lajd
onsá
gok.
Endo
term
és
exo-
term
foly
amat
ok.
*Ren
dsze
r és
kör
-ny
ezet
Otth
oni k
ísérle
t az
exo
term
-en
dote
rm fo
lyam
atok
ra.
Fizi
kai v
álto
záso
k a
körn
ye-
zetü
nkbe
n
Ener
giav
álto
zás
( → fi
zika
)*R
ends
zer
és k
örny
ezet
.*A
z en
ergi
avál
tozá
-so
k el
ôjel
e
Fizi
kai v
álto
záso
k ér
telm
ezés
e.En
ergi
avál
tozá
sok
a ha
lmaz
álla
pot-
válto
záso
k so
rán,
gra
fikus
ábr
ázo-
láss
al. A
gra
fikon
ok é
rtel
mez
ése.
Foly
amat
ok ö
ssze
haso
nlítá
sa,
beso
rolá
sa, e
xote
rm, e
ndot
erm
foly
amat
ok
I.
11.
11.
A v
íz b
ontá
saké
mia
i rea
kció
-va
l. A
kém
iai
válto
zás
Mol
ekul
ák k
özöt
tiké
mia
i köt
ések
, m
olek
ulák
on b
elül
iké
mia
i köt
ések
, ké
mia
i vál
tozá
s (k
émia
i rea
kció
).D
urra
nógá
z.*E
lsôre
ndû
és m
á-so
dren
dû k
émia
i kö
tése
k
Kísé
rlet:
Víz
bont
ás.
Ott
honi
kísé
rlet:
Kém
iai v
álto
zás
a ko
nyhá
ban
(kar
amel
lizác
ió)
A fi
zika
i és
kém
iai v
ál-
tozá
s ös
szeh
ason
lítás
a( →
kém
ia)
Any
agism
eret
:hi
drog
éngá
z, o
xigé
n-gá
z
A fi
zika
i és
a ké
mia
i vál
tozá
s kö
-zö
tti k
ülön
bség
tisz
tázá
sa. A
ké-
mia
i vál
tozá
s lé
nyeg
e
I.
Öss
zefo
glal
ásA
z ös
szef
ogla
ló t
áblá
zato
k és
a m
unka
füze
t fe
lada
tain
ak fe
lhas
znál
ásáv
al.
Szám
onké
rés
A t
émaz
áró
fela
datla
pok
felh
aszn
álás
ával
.I.TZ
MF
Óra
Az ó
ra cí
meÚj
foga
lmak
Kísé
rlet,
mode
llezé
s, sz
emlél
teté
s,gy
akor
lati v
onat
kozá
sok,
alkalm
azás
Konc
entrá
ció m
ás ta
ntárgy
akka
l,ké
miáb
ól má
r tan
ult an
yagg
alKi
egés
zítô a
nyag
része
k.M
otivá
ció. A
nyag
ismere
tAz
óra
célja
Kémia_7_Tanmenet_JAV2 8/14/09 9:40 Page 10
11uKÉMIA 7. tanmenetu
Kev
eré
kek
TZM
FÓr
aAz
óra
címe
Új fo
galm
akKí
sérle
t, mo
delle
zés,
szem
lélte
tés,
gyak
orlat
i von
atko
záso
k, alk
almaz
ásKo
ncen
tráció
más
tantá
rgyak
kal,
kémi
ából
már t
anult
anya
ggal
Kieg
észít
ô any
agrés
zek.
Moti
váció
. Any
agism
eret
Az ó
ra cé
lja
12.
Keve
réke
kKe
veré
k, e
legy
, ol
dat,
oldó
szer
, ol-
dott
any
ag
A m
inde
nnap
i éle
tbôl
vet
t pé
l-dá
kon
a ke
veré
k, e
legy
, old
at,
oldó
szer
, old
ott
anya
g sz
emlé
l-te
tése
A k
ever
ék, e
legy
meg
külö
nböz
te-
tése
a v
együ
lett
ôl.
Az
eddi
g m
egism
ert
anya
gok,
ill. a
ház
tart
ásbó
l ism
ert
anya
gok
csop
orto
sítás
a13
.A
kev
erék
eksz
étvá
lasz
tása
Szûr
és, s
zûrle
t, be
párlá
sÖ
nálló
fela
dat:
külö
nböz
ôke
veré
kek
szét
vála
sztá
sána
km
egte
rvez
ése.
Tanu
lókí
sérle
t: Só
és
hom
ok k
e-ve
réké
nek
szét
vála
sztá
sa.
Ott
honi
kísé
rlet:
Mák
és
cuko
rsz
étvá
lasz
tása
Gya
korla
ti vo
nat-
kozá
sok
Prob
lém
a m
egol
dásá
rane
velé
s (a
szé
tvál
aszt
ás m
egte
r-ve
zése
)
12.
13.
II.II.
*KAA
kkeevv
eerréékk
eekksszz
ééttvváá
llaasszz
ttáássaa
(kieg
észítô
tan
ulókís
érleti
óra)
*ads
zorp
ció,
*k
rom
atog
ráfia
*Tan
ulók
ísérle
t:*F
esté
kele
gyek
(filc
toll,
klor
ofill
fest
ékan
yaga
inak
)sz
étvá
lasz
tása
.*É
gô c
igar
etta
any
agai
nak
ad-
szor
pció
ja
Egés
zség
véde
lem
.G
yako
rlati
vona
t-ko
záso
k
Érde
kes
kísé
rlete
k. M
inim
ális
anya
gszü
kség
lett
el e
lvég
ezhe
tôsz
étvá
lasz
tási
mûv
elet
ek
*Kne
mta
rt.
14.
A le
vegô
A le
vegô
álla
ndó
ésvá
ltozó
öss
zete
vôi.
*Csa
padé
k (k
émia
iér
tele
mbe
n)
Kísé
rlet:
A le
vegô
öss
zeté
telé
-ne
k vi
zsgá
lata
.Kör
diag
ram
ér-
telm
ezés
e.Ta
nuló
kísé
rlet:
A k
iléle
gzet
t le
vegô
viz
sgál
ata
A lé
gkör
(→
föld
rajz
)Fö
ldtö
rtén
et,
kém
iatö
rtén
et.
Any
agism
eret
:ni
trog
éngá
z,
szén
-dio
xid-
gáz,
nem
esgá
zok,
m
esze
s ví
z
A le
vegô
öss
zeté
tele
, a t
anul
tm
olek
ulák
(O
2, N
2, C
O2,
H2O
)gy
akor
lása
14.
II.
*K*K
*A lé
gkör
rel
kapc
sola
tos
kör-
nyez
etvé
delm
ipr
oblé
mák
meg
besz
élés
e(kieg
észítô
forrá
sfel-
dolgo
zó ó
ra)
*Glo
bális
fe
lmel
eged
és,
*üve
gház
hatá
s, *C
O-m
érés
, *sz
mog
Ott
honi
kísé
rlet:
A le
vegô
por
tart
alm
ának
viz
s-gá
lata
.Lé
gsze
nnye
zett
ségi
ada
tok
fi-gy
elés
e a
méd
iába
n
Légz
ôsze
rvi m
egbe
te-
gedé
sek
( → b
ioló
gia)
Körn
yeze
tvéd
elem
,eg
észs
égvé
dele
mKö
rnye
zetv
édel
mi v
onat
kozá
sok
meg
besz
élés
e, a
dato
k ér
téke
lése
.A
tan
ulók
figy
elm
ének
rái
rány
ítá-
sa a
kör
nyez
eti k
érdé
sekr
e
nem
tart
.
Kémia_7_Tanmenet_JAV2 8/14/09 9:40 Page 11
12uKÉMIA 7. tanmenet
16.
Az
oldé
kony
ság
Old
ékon
yság
, víz
old-
ható
, zsír
oldh
ató
Tanu
lókí
sérle
t: Kü
lönb
özô
anya
-go
k ol
dása
kül
önbö
zô o
ldós
ze-
rekb
en.
Köve
tkez
teté
sek
levo
nása
Vita
min
ok (
→ b
ioló
gia)
*„H
ason
ló a
ha-
sonl
óban
oldó
dik”
elv
érte
lmez
ése.
Gya
korla
ti vo
nat-
kozá
sok.
Kör
nye-
zetv
édel
em
(kôo
lajsz
enny
ezés
)
Az
oldé
kony
ság
min
ôség
i visz
o-ny
aina
k be
mut
atás
a
TZM
FÓr
aAz
óra
címe
Új fo
galm
akKí
sérle
t, mo
delle
zés,
szem
lélte
tés,
gyak
orlat
i von
atko
záso
k, alk
almaz
ásKo
ncen
tráció
más
tantá
rgyak
kal,
kémi
ából
már t
anult
anya
ggal
Kieg
észít
ô any
agrés
zek.
Moti
váció
. Any
agism
eret
Az ó
ra cé
lja
II.15
.15
.O
ldat
ok k
észí
-té
seO
ldód
ás, h
íg o
ldat
,tö
mén
y ol
dat.
*Hid
rátb
urok
Ism
erke
dés
a gy
akor
lati
élet
ben
hasz
nált
olda
tokk
al.
Tanu
lókí
sérle
t: R
ézgá
licol
dat
ké-
szíté
se.
Az
oldó
dás
foly
amat
ának
m
odel
lezé
se.
Kísé
rlet:
Az
oldó
dást
kísé
rô h
ô-vá
ltozá
sok
vizs
gála
ta
Exot
erm
, end
oter
mfo
lyam
atok
( → fi
zika
).Bi
zony
os o
ldós
zere
km
érge
zô h
atás
a (k
ábító
szer
ek)
( → b
ioló
gia)
Any
agism
eret
:ná
triu
m-h
idro
xid.
Egés
zség
véde
lem
Old
atok
kés
zíté
se.
Az
oldó
dás
jele
nség
ének
ért
el-
mez
ése
II.16
.
17.
Az
oldh
atós
ágés
függ
ése
ahô
mér
sékl
ettô
l
Old
ható
ság,
tel
ített
és t
elíte
tlen
olda
t.*O
ldha
tósá
gi g
rafik
on.
*Az
oldó
dás
sebe
s-sé
ge
Tanu
lókí
sérle
t:Ká
lium
-nitr
át, n
átriu
m-k
lorid
vízb
en v
aló
oldh
atós
ágán
ak v
ál-
tozá
sa a
hôm
érsé
klet
tel.
Gra
fikus
ábr
ázol
ás.
Ott
honi
kísé
rlet:
Átk
ristá
lyos
ítás
Gra
fikon
ok s
zerk
eszt
é-se
(→
mat
emat
ika)
Gya
korla
tivo
natk
ozás
okKü
lönb
özô
oldh
atós
ágú
anya
gok
vizs
gála
ta.
Gra
fikon
ok s
zerk
eszt
ése,
gra
fiko-
nok,
táb
láza
tok
érte
lmez
ése,
hasz
nála
ta
II.17
.
18.
Az
olda
tok
töm
énys
ége
Töm
egsz
ázal
ék m
/m%
,té
rfoga
tszá
zalé
k V
/V%
,g
(old
ott
anya
g)/d
m3
(old
at)
Két
külö
nböz
ô fo
lyad
ékös
szeö
ntés
ekor
a t
érfo
gato
kne
m a
dódn
ak ö
ssze
(m
odel
lezé
s)
%-s
zám
ítás,
arán
yoss
ág( →
mat
emat
ika)
.M
érté
kegy
sége
k és
át
szám
ításu
k ( →
fizi
ka)
A g
yako
rlati
élet
-bô
l vet
t fe
lada
tok
A p
onto
s ös
szet
étel
û ol
dato
k ké
-sz
ítésé
nek
jele
ntôs
ége.
Szá
mol
ási
fela
dato
k
II.18
.
*KKé
mia
i szá
mítá
-so
k (gy
akorlóó
ra)
Old
atok
öss
zeté
telé
nek
szám
ítása
%-s
zám
ítás,
arán
yoss
ág( →
mat
emat
ika)
.M
érté
kegy
sége
k és
át-
szám
ításu
k ( →
fizi
ka)
Kém
iatö
rtén
et.
Any
agism
eret
: só
sav,
ham
uzsír
A s
zám
ításo
kban
val
ó já
rtas
ság
kial
akítá
saFG
Y
19.
Az
olda
tok
kém
hatá
sa.
Indi
káto
rok
Sav,
lúg,
sav
as,
sem
lege
s, lú
gos
kém
hatá
s. In
diká
toro
k,pH
-ért
ék
Kísé
rlet:
Viz
es o
ldat
ok k
émha
-tá
sa.
Növ
ényi
indi
káto
rok
kész
ítése
.pH
-ská
la s
zem
lélte
tése
Növ
ényi
indi
káto
rok
( → b
ioló
gia)
*Viz
ek s
zenn
ye-
zôdé
se, v
ízta
karé
-ko
sság
Ism
erke
dés
a kü
lönb
özô
kém
ha-
tású
old
atok
kal.
Indi
káto
rok
hasz
nála
ta
II.19
.
Kémia_7_Tanmenet_JAV2 8/14/09 9:40 Page 12
13uKÉMIA 7. tanmenetu
III. A
nyagszerk
ezet
20.
20.
A t
erm
észe
tes
vize
kT
enge
rvíz
, éde
svíz
,iv
óvíz
, ásv
ányv
íz,
esôv
íz, t
alaj
víz;
*sav
as e
sôk
Cik
kek,
sza
kiro
dalo
m fe
lhas
z-ná
lása
Vize
k vé
delm
e, a
víz
körfo
rgás
a (→
bio
lógi
a).
Barla
ngok
, cse
ppkö
vek
kele
tkez
ése,
a v
íz k
ör-
forg
ása
( → fö
ldra
jz)
Ter
més
zete
s vi
zein
k vé
delm
e,en
nek
font
ossá
ga.
Old
at, v
együ
let,
foga
lmak
és
a h
alm
azál
lapo
t-vá
ltozá
sok
gyak
orlá
sa
II.
Öss
zefo
glal
ásA
z ös
szef
ogla
ló t
áblá
zato
k és
a m
unka
füze
t fe
lada
tain
ak fe
lhas
znál
ásáv
al.
Szám
onké
rés
A t
émaz
áró
fela
datla
pok
felh
aszn
álás
ával
.II.
Az
össz
efog
laló
táb
láza
tok
és a
mun
kafü
zet
fela
data
inak
felh
aszn
álás
ával
.Sz
ámon
kéré
sA
tém
azár
ó fe
lada
tlapo
k fe
lhas
znál
ásáv
al.
TZM
FÓr
aAz
óra
címe
Új fo
galm
akKí
sérle
t, mo
delle
zés,
szem
lélte
tés,
gyak
orlat
i von
atko
záso
k, alk
almaz
ásKo
ncen
tráció
más
tantá
rgyak
kal,
kémi
ából
már t
anult
anya
ggal
Kieg
észít
ô any
agrés
zek.
Moti
váció
. Any
agism
eret
Az ó
ra cé
lja
III.
21.
21.
Az
atom
felé
pí-
tése
Ato
m, a
tom
mag
,el
ektr
on e
– , pro
ton
p+ ,ne
utro
n no , v
iszon
yíto
tt(r
elat
ív)
töm
eg é
s tö
ltés.
*Ato
mm
odel
lek
Ato
mm
odel
lek
érte
lmez
ése
Elek
trom
os t
ölté
sek
kölc
sönh
atás
a,
atom
szer
keze
t ( →
fizi
ka)
Tudo
mán
ytör
téne
t,az
ato
mm
odel
lek
fejlô
dése
Az
atom
sok
irány
ú
szem
lélte
tése
.Han
gsúl
yozo
tt a
zat
om, a
z at
om-m
ag p
arán
yi v
olta
,a
töm
eg-
és t
érfo
gatv
iszon
yok
azat
omba
n
22.
Az
atom
mag
Ren
dszá
m, t
ömeg
szám
,iz
otóp
ok;
*deu
tériu
m, *
tríc
ium
,*m
ager
ôk
Izot
ópok
, rad
ioak
tivitá
s( →
fizi
ka)
Izot
ópok
gya
kor-
lati
alka
lmaz
ása.
A r
adio
aktiv
itás.
Mag
erôk
Az
atom
mag
, az
izot
óp a
tom
okm
egism
erés
e. H
angs
úlyo
zott
az a
tom
mag
ok v
álto
zatla
nság
a a
kém
iai r
eakc
iók
sorá
n
III.
22.
23.
Az
elek
tron
-sz
erke
zet
Tel
ített
és
telít
etle
nel
ektr
onhé
j, ve
gyér
ték-
elek
tron
, ato
mtö
rzs.
*Ger
jesz
tett
álla
potú
,*a
lapá
llapo
tú a
tom
Kísé
rlet:
Láng
fest
és.
Az
elek
tron
szer
keze
t kü
-lö
nböz
ô áb
rázo
lása
Elek
trom
os t
ölté
sek
kölc
sönh
atás
a, a
tom
okge
rjesz
tett
álla
pota
( →
fizi
ka)
Láng
fest
és é
rtel
-m
ezés
eA
z el
ektr
onsz
erke
zet
kiép
ülés
e,az
ele
ktro
nhéj
foga
lmán
ak b
eve-
zeté
séve
l, en
nek
érte
lmez
ése
III.
23.
24.
Az
atom
okel
ektr
onsz
erke
-ze
te é
s a
perió
-du
sos
rend
szer
Fôcs
opor
t, pe
riódu
s, pe
riódu
sos
rend
szer
, a
fôcs
opor
tok
kém
iai
neve
i, ne
mes
gáz-
elek
t-ro
nsze
rkez
et
A p
erió
duso
s re
ndsz
erha
szná
lata
Kém
iatö
rtén
et,
kieg
észí
tô é
rde-
kess
égek
A p
erió
duso
s re
ndsz
er e
gyes
csop
ortja
inak
eln
evez
ése,
az
ato-
mok
ele
ktro
nsze
rkez
ete.
A
per
iódu
sos
rend
szer
kié
pülé
siel
véne
k ér
telm
ezés
e
III.
24.
*K*A
nem
esgá
zok
(kieg
észítô
óra)
Tört
énet
i viss
zapi
l-la
ntás
, mag
yar
felfe
-de
zôk:
Bró
dy Im
re
A n
emes
gázo
k al
kalm
azás
ane
mta
rt.
*K
Öss
zefo
glal
ás
Kémia_7_Tanmenet_JAV2 8/14/09 9:40 Page 13
14uKÉMIA 7. tanmenet
IV.
Kém
iai
kötések
TZM
FÓr
aAz
óra
címe
Új fo
galm
akKí
sérle
t, mo
delle
zés,
szem
lélte
tés,
gyak
orlat
i von
atko
záso
k, alk
almaz
ásKo
ncen
tráció
más
tantá
rgyak
kal,
kémi
ából
már t
anult
anya
ggal
Kieg
észít
ô any
agrés
zek.
Moti
váció
. Any
agism
eret
Az ó
ra cé
lja
III.
25–
26.
25.
Egys
zerû
iono
kke
letk
ezés
e I.
Ion,
egy
szer
û io
n, e
lekt
-ro
nlea
dás,
elek
tron
felv
é-te
l, an
ion,
kat
ion.
*Egy
szer
û io
nok
mér
ete
Kísé
rlet:
Nát
rium
és
klór
reak
ciój
a.A
tom
ok é
s io
nok
elek
tron
-sz
erke
zeté
nek
össz
ehas
onlí-
tása
*Egy
szer
û io
nok
mér
ete.
Any
agism
eret
:ko
nyha
só, k
ôsó
Az
iono
k ke
letk
ezés
ének
mag
ya-
ráza
ta a
nem
esgá
z-el
ektr
onsz
er-
keze
t al
apjá
n, g
rafik
onok
, ábr
ák,
mod
elle
k se
gíts
égév
el
26.
Egys
zerû
iono
kke
letk
ezés
e II.
Kísé
rlet:
Kalc
ium
égé
se.
Ato
mok
és
iono
k el
ektr
on-
szer
keze
téne
k ös
szeh
ason
lí-tá
sa
Ani
onok
, kat
iono
ktá
bláz
ata
Az
iono
k ke
letk
ezés
ének
mag
ya-
ráza
ta a
nem
esgá
z-el
ektr
onsz
er-
keze
t al
apjá
n, g
rafik
onok
, ábr
ák,
mod
elle
k se
gíts
égév
el27
.27
.Io
nrác
sos
krist
ályo
kIo
nköt
és, i
onkr
istál
y, io
n-kr
istál
yok
képl
ete
Kísé
rlet:
Mag
nézi
um é
gése
. M
agné
zium
és
jód
reak
ciój
a.Kr
istá
lyrá
csm
odel
l sze
mlé
l-te
tése
Elek
tros
ztat
ikai
von
zás
( → fi
zika
)A
nyag
ismer
et:
mag
nézi
um-o
xid
Ionv
együ
lete
k ké
plet
e a
tölté
s-eg
yenl
ôség
ala
pján
. A k
ristá
lyos
anya
gok
belsô
ren
djén
ek s
zem
lél-
teté
se. I
onve
gyül
etek
kép
leté
nek
szer
kesz
tése
. Ism
erke
dés
néhá
nyfo
ntos
abb
ionv
együ
lett
el
III.
28.
28.
Kova
lens
köt
ésKo
vale
ns k
ötés
, apo
láris
és p
olár
is ko
vale
ns k
ötés
,kö
tô e
lekt
ronp
ár,
*nem
köt
ô el
ektr
onpá
r,*t
öbbs
zörö
s ko
vale
nskö
tés,
*ele
ktro
nsze
rkez
eti k
éple
t,*e
lekt
ronv
onzó
kép
essé
g(e
lekt
rone
gativ
itás)
*Az
elsô
rend
û ké
mia
ikö
tése
k ( →
kém
ia)
*A k
oval
ens
köté
sm
int
elsô
rend
ûké
mia
i köt
és.
*Az
elek
tron
vonz
óké
pess
ég é
rtel
me-
zése
. *T
öbbs
zörö
s ko
vale
ns k
ötés
ekki
alak
ulás
a
A m
olek
ulák
kia
laku
lásá
nak
mag
yará
zata
a k
oval
ens
köté
slé
trej
ötté
vel.
A m
olek
ulák
ele
ktro
nsze
rkez
ete
III.
*K*K
**MMooll
eekkuull
áákk
ppoollaa
rriittááss
aa,, aa
mm
áássoodd
rreenndd
ûû kkéé
mmiiaa
iikköött
ééss..
**MMooll
eekkuull
aarráá--
ccssooss
kkrriiss
ttáállyy
ookk(sz
akma
i kieg
észítô
óra)
*Apo
láris
mol
ekul
ák
közö
tti g
yeng
e m
ásod
-re
ndû
köté
s, *d
ipól
us-d
ipól
us m
ásod
-re
ndû
köté
s, *h
idro
génk
ötés
, *m
olek
ular
ács
Mol
ekul
ák m
odel
lezé
seEl
ektr
oszt
atik
ai v
onzá
s( →
fizi
ka)
Mol
ekul
arác
sos
anya
gok
tula
jdon
-sá
gain
ak é
rtel
me-
zése
A h
alm
az é
s ré
szec
ske
tula
jdon
-sá
gain
ak ö
ssze
függ
ése.
M
odel
lezé
s
nem
tart
.
Az
össz
efog
laló
táb
láza
tok
és a
mun
kafü
zet
fela
data
inak
felh
aszn
álás
ával
.Sz
ámon
kéré
sA
tém
azár
ó fe
lada
tlapo
k fe
lhas
znál
ásáv
al.
Öss
zefo
glal
ás
Kémia_7_Tanmenet_JAV2 8/14/09 9:40 Page 14
15uKÉMIA 7. tanmenetu
TZM
FÓr
aAz
óra
címe
Új fo
galm
akKí
sérle
t, mo
delle
zés,
szem
lélte
tés,
gyak
orlat
i von
atko
záso
k, alk
almaz
ásKo
ncen
tráció
más
tantá
rgyak
kal,
kémi
ából
már t
anult
anya
ggal
Kieg
észít
ô any
agrés
zek.
Moti
váció
. Any
agism
eret
Az ó
ra cé
lja
III.
29.
29.
Az
anya
gmen
y-ny
iség
mér
ték-
egys
ége
a m
ól
Any
agm
enny
iség,
mól
, Avo
gadr
o-sz
ám,
mol
áris
atom
töm
eg,
mol
áris
mol
ekul
atö-
meg
Mol
áris
töm
egek
bem
utat
ása
Tíz
hat
vány
ai
( → m
atem
atik
a)A
z A
voga
dro-
szám
nagy
ságá
nak
érzé
-ke
lteté
se
A m
ól m
int
az a
nyag
men
nyisé
gm
érté
kegy
sége
. A
töm
eg é
s a
mol
áris
töm
egm
egkü
lönb
özte
tése
A m
ól je
lent
ésén
ek (
nagy
szám
úré
szec
ske)
érz
ékel
teté
se
V.
Mennyis
égi
ism
eretek
VI. A
kém
iai
vált
ozások
Redoxireakció
k
30.
30.
A k
émia
i jel
ekm
enny
iségi
ér
telm
ezés
e
A v
egyj
el, a
kép
let
men
nyisé
gi je
lent
ése
Ará
nyos
ság,
%-s
zám
ítás
( → m
atem
atik
a)Ké
mia
i szá
mítá
sok
a m
olár
is tö
meg
ismer
ete
alap
ján
A k
émia
i jel
ek m
enny
iségi
jele
n-té
se. A
kém
iai s
zám
ításo
km
egal
apoz
ása
III.
IV.
FGY
KKéémm
iiaaii
sszzáámm
ííttáássoo
kk(kieg
észítô
, gyak
orlóó
ra)
Kém
iai s
zám
ításo
k a
mol
áris
tö-
meg
ism
eret
e al
apjá
nA
rány
ossá
g, %
-szá
mítá
s( →
mat
emat
ika)
Gya
korlá
s
Az
össz
efog
laló
táb
láza
tok
és a
mun
kafü
zet
fela
data
inak
felh
aszn
álás
ával
.Sz
ámon
kéré
sA
tém
azár
ó fe
lada
tlapo
k fe
lhas
znál
ásáv
al.
III.
Öss
zefo
glal
ás
TZM
FÓr
aAz
óra
címe
Új fo
galm
akKí
sérle
t, mo
delle
zés,
szem
lélte
tés,
gyak
orlat
i von
atko
záso
k, alk
almaz
ásKo
ncen
tráció
más
tantá
rgyak
kal,
kémi
ából
már t
anult
anya
ggal
Kieg
észít
ô any
agrés
zek.
Moti
váció
. Any
agism
eret
Az ó
ra cé
lja
IV.
31–
32.
31.
A g
yors
égés
I.Ég
és, e
gyes
ülés
, ox
idok
Kí
sérle
t: A
szé
n ég
ése.
Veg
yjel
ek, k
éple
tek
hasz
nála
ta.
Mod
elle
zés.
A k
émia
i vál
tozá
sen
ergi
adia
gram
ja
Kém
iai v
álto
zás
( → k
émia
i)Ké
mia
tört
énet
, az
oxi
dáci
ós e
lmél
etek
tört
énet
e, L
avoi
sier.
Ener
giah
ordo
zók.
Az
égés
i fol
yam
atok
gyak
orla
ti je
lent
ôség
e
Az
égés
foly
amat
ának
sok
olda
lúvi
zsgá
lata
: ato
mok
kal é
s m
olek
u-lá
kkal
mod
elle
zve,
ene
rget
ikai
szem
pont
ból é
s ve
gyje
lekk
el is
je-
lölv
e. A
rea
kció
egye
nlet
írás
ának
elôk
észí
tése
32.
A g
yors
égés
II.
Tök
élet
es é
gés,
nem
tök
élet
es é
gés,
tûzo
ltás.
A g
yors
égés
felté
tele
i
Kísé
rlet:
A m
etán
égé
se.
Mod
elle
zés.
A v
álto
zás
ener
giad
iagr
amja
Any
agism
eret
: fö
ldgá
z, m
etán
Tûz
oltá
s, gy
akor
lati
útm
utat
ása
tûzo
ltásh
oz. A
rea
kció
egye
nlet
írásá
nak
elôk
észí
tése
Kémia_7_Tanmenet_JAV2 8/14/09 9:40 Page 15
16uKÉMIA 7. tanmenet
TZM
FÓr
aAz
óra
címe
Új fo
galm
akKí
sérle
t, mo
delle
zés,
szem
lélte
tés,
gyak
orlat
i von
atko
záso
k, alk
almaz
ásKo
ncen
tráció
más
tantá
rgyak
kal,
kémi
ából
már t
anult
anya
ggal
Kieg
észít
ô any
agrés
zek.
Moti
váció
. Any
agism
eret
Az ó
ra cé
lja
IV.
33.
33.
A la
ssú
égés
.A
z ég
és m
int
redo
xire
akci
ó
Oxi
dáló
szer
, oxi
dá-
ció,
red
ukál
ósze
r, re
-du
kció
, red
oxire
akci
ó.*E
lekt
roná
tadá
s a
redo
xire
akci
ók s
orán
Roz
sdás
odás
*A r
edox
ireak
ciók
érte
lmez
ése
elek
t-ro
náta
dáss
al.
Any
agism
eret
:sz
én-m
onox
id
A g
yors
égé
s és
lass
ú ég
és ö
ssze
-ha
sonl
ítása
34.
34.
Egye
sülé
s és
bom
lás
Bom
lás
Kísé
rlet:
Cin
k és
kén
rea
kció
ja.
Hig
any-
oxid
bom
lása
.M
odel
lezé
s
Dur
ranó
gáz
( → k
émia
)T
ûzijá
téko
k.H
ômér
sékl
etje
lzô
fest
ékek
.*R
edox
ireak
ciók
mag
yará
zata
ele
kt-
roná
tmen
ette
l
Az
egye
sülé
s és
bom
lás
foly
ama-
tána
k ér
telm
ezés
e. A
z eg
yesü
lés
foga
lmán
ak k
ibôv
ítése
(ne
m c
sak
az é
gés
egye
sülé
s).
A r
eakc
ióeg
yenl
et ír
ásán
ak e
lôké
-sz
ítése
IV.
35.
35.
A k
émia
ieg
yenl
etKé
mia
i egy
enle
t és
rend
ezés
e.
A t
ömeg
meg
mar
adás
törv
énye
Mod
elle
zés
Ará
nyos
ság,
egy
enlô
ség
( → m
atem
atik
a)M
ól, m
olár
is tö
meg
,A
voga
dro-
szám
felh
asz-
nálá
sa (
→ k
émia
i)
Kém
iatö
rtén
etm
agya
r vo
natk
o-zá
sai
A k
émia
i jel
ek m
enny
iségi
jele
n-té
se é
s a
kém
iai e
gyen
lete
k al
ap-
ján
szám
ításo
k vé
gzés
e.M
inta
fela
dato
k m
egol
dása
. A
töm
egm
egm
arad
ás t
örvé
nye,
a
reak
cióe
gyen
let
rend
ezés
ének
sz
abál
yai
IV.
FGY
*KKé
mia
i szá
mítá
-so
k(gy
akorlóó
ra)
Ará
nyos
ság,
mér
téke
gy-
sége
k ( →
mat
emat
ika)
Kém
iai s
zám
ításo
k a
reak
ció-
egye
nlet
men
nyisé
gi je
lent
ése
és a
mol
-foga
lom
ala
pján
Kémia_7_Tanmenet_JAV2 8/14/09 9:40 Page 16
17uKÉMIA 7. tanmenetu
Sav
-bázis
reakció
kTZ
MF
Óra
Az ó
ra cí
meÚj
foga
lmak
Kísé
rlet,
mode
llezé
s, sz
emlél
teté
s,gy
akor
lati v
onat
kozá
sok,
alkalm
azás
Konc
entrá
ció m
ás ta
ntárgy
akka
l,ké
miáb
ól má
r tan
ult an
yagg
alKi
egés
zítô a
nyag
része
k.M
otivá
ció. A
nyag
ismere
tAz
óra
célja
IV.
36.
36.
A k
özöm
bösí-
tés
Közö
mbö
sítés
i rea
k-ci
ó, s
av-b
ázis
reak
ció,
bázi
s, só
Kísé
rlet:
Sav
és lú
g ké
mia
i rea
kció
ja(k
ísérle
tsor
ozat
)
Any
agism
eret
: nát
-riu
m-h
idro
xid,
lúg-
kô; m
esze
s ví
z;ka
lciu
m-k
lorid
;sz
ódab
ikar
bóna
A s
av-b
ázis
reak
ció
érte
lmez
ése
(pro
toná
tmen
et n
élkü
l)
*K(2
óra
)
*K*A
sav
-báz
isre
akci
ók a
tom
-sz
erke
zeti
érte
l-m
ezés
e.Sa
vak
(szak
mai
kiegészí
tô ó
ra)
Oxó
nium
ion,
pro
ton
lead
ása
Kísé
rlet:
Sósa
vszö
kôkú
t kí
sérle
t.M
odel
lezé
s
A B
røns
ted-
féle
sav-
bázi
s el
mél
etA
sav
-báz
is re
akci
ók a
tom
szer
ke-
zeti
érte
lmez
ése
(pro
toná
tmen
et)
nem
tart
.
*K*A
sav
-báz
isre
akci
ók
atom
-sze
rkez
eti
érte
lmez
ése.
Bázi
sok
(szak
mai k
iegész
ítôóra)
Hid
roxi
dion
, pro
ton-
felv
étel
. A s
av-b
ázis
reak
ciók
ról á
ltalá
ban.
A k
émha
tás
és a
pH
Kísé
rlet:
Am
món
ia-s
zökô
kút
kísé
rlet.
Mod
elle
zés
A B
røns
ted-
féle
sav-
bázi
s el
mél
etA
sav
-báz
is re
akci
ók a
tom
szer
ke-
zeti
érte
lmez
ése
(pro
toná
tmen
et)
nem
tart
.
Az
össz
efog
laló
táb
láza
tok
és a
mun
kafü
zet
fela
data
inak
felh
aszn
álás
ával
.
*KSz
ámon
kéré
sÉÉvv
vvéégg
ii öössss
zzee--
ffooggll
aallááss
A t
émaz
áró
fela
datla
pok
felh
aszn
álás
ával
.A
mun
kafü
zet
fela
data
inak
ala
pján
.IV
.V
II.
*VIII.
Öss
zefo
glal
ás Öss
zese
núj
any
agot
feld
olgo
zó ó
ra36
óra
+ *
8 ki
egés
zítô
óra
(ebb
ôl t
anul
ókísé
rlete
s 9
+ *
1 ór
a)
gyak
orlá
s2
óra
össz
efog
lalá
s, sz
ámon
kéré
s14
óra
52 ó
ra
heti
1,5
óra
össz
esen
56
óra
A k
iegé
szítô
órá
k kö
zül t
etsz
ôleg
esen
lehe
t vá
loga
tni a
tan
ulók
érd
eklô
désé
nek
meg
fele
lôen
. A
kiegé
szítô
órá
kat s
zakk
örön
, külö
n fo
glalko
zás k
eret
ében
, ver
seny
felké
szíté
sre is
fel le
het h
aszn
álni (
ld. sz
akkö
ri te
mati
kajav
aslat
).
Kémia_7_Tanmenet_JAV2 8/14/09 9:40 Page 17
1. Hulladékkezelés Plakátkészítés
2. Diffúzió A hidrogén diffúziósebességének vizsgálata egyszerû eszközökkel
3. Kémiai elemek Anyagismeret, játék. Kémiai elemek csoportosítása (interaktív)
4. Molekulák modellezése MMooddeellllkkéésszzííttééss ((MMFF.. **KK)), játék. Molekulapakoló (interaktív)
és molekulamemori (interaktív)
5. Olvadás Naftalin olvadáspontjának mérése
6. Olvasztás, ötvözés Ólomöntés, forrasztóón készítése
7. Illékonyság, párolgás Különbözô anyagok illékonyságának vizsgálata
8. Szublimáció Koffein vizsgálata kávéból
9. Energiaváltozás vizsgálata SSzzóóddaabbiikkaarrbbóónnaa,, iilllleettvvee kkrriissttáállyyccuukkoorr vvíízzbbeenn vvaallóó oollddáássaa ((TTKK.. 3311.. oo..))
Változások csoportosítása (interaktív)
10. Kémiai változás KKaarraammeellll kkéésszzííttééssee ((TTKK.. 3344.. oo..))
11. Anyagok csoportosítása Anyagdominó (interaktív)
12. Adszorpció ÉÉggôô cciiggaarreettttaa aannyyaaggaaiinnaakk aaddsszzoorrppcciióójjaa ((TTKK.. 4400.. oo..))
Tintaoldat elszíntelenítése aktív szénnel
13. Kromatográfia FFiillccttoollll sszzíínnaannyyaaggaaiinnaakk sszzééttvváállaasszzttáássaa ((TTKK.. 4400.. oo..))
ZZöölldd lleevvééll sszzíínnaannyyaaggaaiinnaakk sszzééttvváállaasszzttáássaa ((TTKK.. 4400.. oo..))
PPiirroossppaapprriikkaa sszzíínnaannyyaaggaaiinnaakk sszzééttvváállaasszzttáássaa ((TTKK.. 4400.. oo..))
14. A légkörrel kapcsolatos AA lleevveeggôô ppoorrttaarrttaallmmáánnaakk vviizzssggáállaattaa ((TTKK.. 4466.. oo..))
környezetvédelmi problémák Plakátkészítés
15. Oldatok Pontos összetételû oldatok készítése különbözô eszközökkel
16. Oldékonyság Vízben oldódó és zsírban oldódó anyagok vizsgálata
MMaajjoonnéézz ééss ttaarrttáárrmmáárrttááss kkéésszzííttééssee ((TTKK.. 5533.. oo..))
17–18. Oldhatóság hômérsékletfüggése ÁÁttkkrriissttáállyyoossííttááss mmiinntt ttiisszzttííttáássii mmûûvveelleett ((TTKK.. 5577.. oo..))
SSzzaalloonnccuukkoorr ééss cciittrroommmmáázz kkéésszzííttééssee ((TTKK.. 5577.. oo..))
19. Oldatok töménysége Érdekes számolási feladatok a gyakorlati életbôl
20. Az oldatok kémhatása. Indikátorok KKíísséérrlleetteekk iinnddiikkááttoorroollddaattttaall ((TTKK.. 6633.. oo..))
21. Természetes vizek vizsgálata Vízvizsgálat gyorstesztekkel
22. Kémiai fogalmak gyakorlása „„KKii vvaaggyyookk éénn??”” jjááttéékk ((TTaannáárrii kkéézziikköönnyyvv 111111.. oo..))
23. Elektromos kölcsönhatás TTaasszzííttóó ééss vvoonnzzóó hhaattááss vviizzssggáállaattaa
vizsgálata ((TTKK.. 111199.. áábbrraa,, TTaannáárrii kkéézziikköönnyyvv 9977.. oo..))
18uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
Szakköri tematikajavaslat
a tankönyv és a munkafüzet alapján
Vastaggal jelöltük azokat a gyakorlatokat, amelyeknek leírása megtalálható a tankönyvben, a munkafü-zetben vagy a tanári kézikönyvben. A többi kísérlet, feladat javaslatként szerepel.
Téma Kísérlet, módszerSzakkörióra
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 18
24. Atomszerkezet Atomjáték (interaktív)
25. Molekulaszerkezet Molekulák elektronszerkezeti modellezése (többszörös kötések,
molekulapolaritás)
DDrraammaattiizzáálltt sszzeerreeppjjááttéékk aa kkööttééssppoollaarriittáássookk kkiiaallaakkuulláássáárraa ((TTaannáárrii
kkéézziikköönnyyvv 112255.. oo..))
26. Ionvegyületek Ionképletíró (interaktív)
27. Kísérlet fehérfoszforral „Lidércfény” elôállítása (Kémia 8. TK.)
28. Gyors égés feltételei „Tûzoltási” kísérletek
29. Kémiai reakciók Színes csillagszóró és tûzijáték készítése
30. Kémiai reakciók SSzzöökkôôkkúútt kkíísséérrlleetteekk ((TTKK.. 111177..,, 112200.. oo..))
31. Közömbösítés Sav-bázis titrálás
32. Mit tanultunk eddig? Játékos vetélkedô. Társasjáték (interaktív)
19uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
A laboratóriumi munka megszervezése
2001. január 1-jén hatályba lépett a kémiai biztonságról szóló 2000. évi XXV. törvény és annak végre-hajtási rendeletei. A régi rendeleteket felváltja az európai uniós követelményekhez alkalmazkodó új tör-vény és a hozzá kapcsolódó 12 rendelet, nem kis változtatásokat jelentve a szabályozásban, jelentôsennövelve a tanárok és az igazgatók felelôsségét.
A törvény elôírja e jogszabályok beépítését a tantervekbe, kötelezôvé teszi érvényesítését az okta-tásban. Ez elsôsorban a kémiatanár feladata lesz.
Az alap – a 2000. évi XXV. törvény a kémiai biztonságról – általánosságban fogalmazza meg, hogyankell mûködni biztonságosan a kémiai anyagokkal, vegyszerekkel, kémiai eljárásokkal stb. Válogatás a ren-deletekbôl:– 189/2000. (XI. 8.) Korm. rendelet: A kémiai terhelési bírság alkalmazásának részletes szabályairól,– 188/2000. (XI. 8.) Korm. rendelet: A kémiai biztonság területén mûködô tárcaközi bizottság mûkö-
désének részletes szabályairól,– 44/2000. (XII. 27.) EüM rendelet: A veszélyes anyagokkal és a veszélyes készítményekkel kapcsola-
tos egyes eljárások, illetve tevékenységek részletes szabályairól,– 25/2000. (IX. 30.) EüM-SzCsM együttes rendelet: A munkahelyek kémiai biztonságáról,– 8004/2000. EüM rendelet: Az Európai Unióban osztályozott veszélyes anyagok jegyzéke (az iskolai
gyakorlathoz válogatott jegyzék a feliratozáshoz és a biztonsági adatlaphoz szükséges adatokkal).A rendeletek közül elsôsorban a 44/2000. (XII. 27.) EüM rendeletet szabályozza a veszélyes anyagok
kezelésével kapcsolatos eljárásokat. A rendelet az iskolai kémiai laboratóriumok mûködését külön nemszabályozza. Tartalmazza a veszélyes anyagok és veszélyes készítmények veszélyesség szerinti osztályo-zásának szempontjait, a veszélyszimbólumokat és jeleket, az R és S mondatok, valamint az R számok ésS számok körét, továbbá a rendelkezésre álló adatok alapján a veszélyesség megítélését fizikai, fizikai-ké-miai és kémiai, mérgezô (toxikológiai) és környezetkárosító tulajdonságaik szerint, illetve ezeknek a jel-lemzôknek a figyelembevételével a felcímkézés módját.
Téma Kísérlet, módszerSzakkörióra
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 19
A) Veszélyszimbólumok és jelek
Értelemszerûen, ha egynél több figyelmeztetô veszélyjel van hozzárendelve egy anyaghoz, akkor a na-gyobb, erôsebb hatású veszélyjel feltüntetése szükségtelenné teszi a kisebb hatású jelet:→ a T+, illetve T veszélyjel mellett nem kötelezô az Xn, Xi és C veszélyjelek feltüntetése;→ a C veszélyjel mellett nem kötelezô az Xn, Xi veszélyjelek feltüntetése;→ az E veszélyjel mellett nem kötelezô az F+, F és az O veszélyjel feltüntetése.
20uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
T+erôsen mérgezô
(very toxic)
Tmérgezô(toxic)
Xngyengén mérgezô, ártalmas
(noxious)
Ckorrozív, maró
(corrosive)
Xiingerlô
(irritant)
F+rendkívül gyúlékony, tûzveszélyes
(extremely flammable)
Fkönnyen gyulladó, tûzveszélyes
(highly flammable)
Erobbanásveszélyes
(explosiv)
Ooxidálószer(oxidizing)
R1 Száraz állapotban robbanásveszélyesR2 Ütés, súrlódás, tûz vagy más gyújtóforrás rob-
banást okozhatR3 Ütés, súrlódás, tûz vagy egyéb gyújtóforrás rend-
kívüli mértékben növeli a robbanásveszélytR4 Nagyon érzékeny, robbanásveszélyes fémve-
gyületet képezR5 Hô hatására robbanhat
R6 Levegôvel érintkezve vagy anélkül is robba-násveszélyes
R7 Tüzet okozhat R8 Éghetô anyaggal érintkezve tüzet okozhatR9 Éghetô anyaggal érintkezve robbanásveszélyesR10 GyúlékonyR11 Nagyon gyúlékonyR12 Rendkívül gyúlékony
B) A veszélyes anyagok veszélyeire, kockázatairautaló R mondatok
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 20
R13 Rendkívül gyúlékony cseppfolyósított gázR14 Vízzel hevesen reagálR15 Vízzel érintkezve nagyon gyúlékony gázok
képzôdnekR16 Oxidálóanyaggal érintkezve robbanásveszélyesR17 Levegôn öngyulladóR18 A használat során robbanásveszélyes/gyúlé-
kony gáz-levegô elegy keletkezhetR19 Robbanásveszélyes peroxidokat képezhetR20 Belélegezve ártalmasR21 Bôrrel érintkezve ártalmasR22 Lenyelve ártalmasR23 Belélegezve mérgezô (toxikus)R24 Bôrrel érintkezve mérgezô (toxikus)R25 Lenyelve mérgezô (toxikus)R26 Belélegezve nagyon mérgezô (toxikus)R27 Bôrrel érintkezve nagyon mérgezô (toxikus)R28 Lenyelve nagyon mérgezô (toxikus)R29 Vízzel érintkezve mérgezô gázok keletkeznekR30 A használat során nagyon gyúlékonnyá válikR31 Savval érintkezve mérgezô gázok képzôdnekR32 Savval érintkezve nagyon mérgezô gázok
képzôdnekR33 A halmozódó (kumulatív) hatások miatt ve-
szélyesR34 Égési sérülést okozR35 Súlyos égési sérülést okozR36 Szemizgató hatásúR37 Izgatja a légutakatR38 Bôrizgató hatásúR39 Nagyon súlyos és maradandó egészségkáro-
sodást okozhatR40 Maradandó egészségkárosodást okozhatR41 Súlyos szemkárosodást okozhat
R42 Belélegezve túlérzékenységet okozhat (szen-zibilizáló hatású lehet)
R43 Bôrrel érintkezve túlérzékenységet okozhat(szenzibilizáló hatású lehet)
R44 Zárt térben hô hatására robbanhatR45 Rákot okozhat (karcinogén hatású lehet)R46 Öröklôdô genetikai károsodást okozhat
(mutagén hatású lehet)R47 Születési-fejlôdési rendellenességeket okoz-
hat (teratogén hatású lehet)R48 Hosszú idôn át hatva súlyos egészségkároso-
dást okozhatR49 Belélegezve rákot okozhat (karcinogén hatású
lehet)R50 Nagyon mérgezô a vízi szervezetekreR51 Mérgezô a vízi szervezetekreR52 Ártalmas a vízi szervezetekreR53 A vízi környezetben hosszantartó károso-
dást okozhatR54 Mérgezô a növényvilágraR55 Mérgezô az állatvilágraR56 Mérgezô a talaj szervezeteireR57 Mérgezô a méhekreR58 A környezetben hosszantartó károsodást
okozhatR59 Veszélyes az ózonrétegreR60 A fogamzóképességet károsíthatjaR61 A születendô gyermekre ártalmas lehet
Az R24, R26, R27, R39, R40, R41, R42, R43, R45,R46, R49, R60, R61 mondatokkal jellemzett veszé-lyes anyagok gyakorlatilag nem fordulnak elô isko-lai kémiai laboratóriumban (bár ezt nem tiltja arendelet).
21uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
C) A veszélyes anyagok biztonságos használatára utaló S mondatok
S1 Elzárva tartandóS2 Gyermekek kezébe nem kerülhetS3 Hûvös helyen tartandóS4 Lakóterülettôl távol tartandóS5 ... alatt tartandó (a folyadékot a gyártó határoz-
za meg)S6 ... alatt tartandó (az inert gázt a gyártó határoz-
za meg)S7 Az edényzet hermetikusan lezárva tartandó
S8 Az edényzet szárazon tartandóS9 Az edényzet jól szellôztethetô helyen tartandóS 10 –S 11 –S 12 Az edényzetet nem szabad lezárniS 13 Élelmiszertôl, italtól és takarmánytól távol
tartandóS 14 ...-tól/tôl távol tartandó (az összeférhetetlen
anyago(ka)t a gyártó határozza meg)
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 21
S 15 Hôhatástól távol tartandóS 16 Gyújtóforrástól távol tartandó – Tilos a do-
hányzásS 17 Éghetô anyagoktól távol tartandóS 18 Az edényzetet óvatosan kell kezelni és kinyitniS 19 –S 20 Használat közben enni, inni nem szabadS 21 Használat közben tilos a dohányzásS 22 Az anyag porát nem szabad belélegezniS 23 A keletkezô gázt/füstöt/gôzt/permetet nem
szabad belélegezni (a gyártó határozza meg)S 24 A bôrrel való érintkezés kerülendôS 25 Kerülni kell a szembejutástS 26 Ha szembe kerül, bô vízzel azonnal ki kell
mosni, és orvoshoz kell fordulniS 27 A szennyezett ruhát azonnal le kell venniS 28 Ha az anyag a bôrre kerül, ...-val/vel bôven le
kell mosni (az anyagot a gyártó határozza meg)S 29 Csatornába engedni nem szabadS 30 Soha nem szabad vízzel keverniS 31 –S 32 –S 33 A sztatikus feltöltôdés ellen védekezni kellS 34 A rázkódás és súrlódás ellen védekezni kellS 35 Az anyagot és az edényzetét megfelelô mó-
don ártalmatlanítani kellS 36 Megfelelô védôruházatot kell viselniS 37 Megfelelô védôkesztyût kell viselniS 38 Ha a szellôzés elégtelen, megfelelô légzôké-
szüléket kell használniS 39 Szem-/arcvédôt kell viselniS 40 A padlót és a beszennyezôdött tárgyakat ...-
val/vel kell tisztítani (az anyagot a gyártó hatá-rozza meg)
S 41 Robbanás vagy tûz esetén a keletkezô gázo-kat nem szabad belélegezni
S 42 Füst- permetképzôdés esetén megfelelô lég-zésvédôt kell viselni
S 43 ...-val/vel oltandó (az anyagot a gyártó hatá-rozza meg). Ha a víz használata veszélyes,
„Víz használata veszélyes” mondatot is hozzákell tenni
S 44 Rosszullét esetén orvoshoz kell fordulni. Halehetséges, a címkét meg kell mutatni
S 45 Baleset vagy rosszullét esetén orvost kell hív-ni. Ha lehetséges, a címkét meg kell mutatni
S 46 Lenyelése esetén azonnal orvoshoz kell for-dulni, az edényt/csomagolóburkolatot és acímkét az orvosnak meg kell mutatni
S 47 ... °C feletti hômérsékleten nem tárolhatóS 48 ...-val/vel nedvesen tartandó (az anyagot a
gyártó határozza meg)S 49 Csak az eredeti edényzetben tárolhatóS 50 ...-val/vel nem keverhetô (az anyagot a gyártó
határozza meg)S 51 Csak jól szellôztetett helyen használhatóS 52 Nagy felületû, tartózkodásra alkalmas helyi-
ségekben nem használhatóS 53 Kerülni kell az expozíciót – használatához
külön utasítás szükségesS 54 Az üzemszerû szennyvízkezeléshez az illeté-
kes hatóság jóváhagyása kellS 55 Csatornába vagy felszíni vizekbe juttatása
elôtt a rendelkezésre álló jobb kezelési eljá-rást kell alkalmazni
S 56 Csatornába vagy a környezetbe juttatni nemszabad. Az anyagot a kijelölt gyûjtôhelyrekell vinni
S 57 A környezetszennyezés elkerülésére megfe-lelô edényzetet kell használni
S 58 Veszélyes hulladékként kell ártalmatlanítaniS 59 A hulladékanyag visszanyeréséhez/újrahasz-
nosításához a gyártótól/forgalmazótól kelltájékoztatást kérni
S 60 Az anyagot és/vagy edényzetét veszélyeshulladékként kell ártalmatlanítani
Az S4 mondattal jellemzett használati utasítás aziskolai gyakorlatban nem fordul elô (bár a rende-let ezt külön nem tiltja).
22uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
D) A veszélyes anyagok feliratozása, címkézése
A címkének fel kell hívnia a figyelmet a veszélyes anyagok elôírásszerû kezelésével járó valamennyi po-tenciális veszélyre, amíg ezek abban a formában vannak, amelyben forgalomba kerültek; ez azonbannem feltétlenül azonos azzal a formával, amelyben egy anyag végsô felhasználásra kerül (pl. higítva), ésilyenkor a címke nem feltétlenül nyújt az anyagról teljes körû tájékoztatást. A legnagyobb veszélyt jelentô
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 22
tulajdonságokat szimbólumokkal kell jelezni; ezekrôl és az egyéb veszélyes tulajdonságokból adódó ve-szélyekrôl a kockázatot jelzô mondatokkal (R mondatokkal), a szükséges óvintézkedésekrôl pedig a biz-tonságos kezelésre utaló mondatokkal (S mondatokkal) kell tájékoztatást adni.
E) Minden vegyszernek, veszélyes anyagnak van biztonságiadatlapja
A biztonsági adatlap tartalmazza:– az anyag nevét;– a veszélyességi jelét és szimbólumát;– a rá vonatkozó R és S mondatok sorszámát;– magyar azonosítási számát és EU-számát (csak veszélyes anyagoknál);– gyártó vagy forgalmazó nevét, címét;– baleset esetén az elsôsegélynyújtás módját;– az anyag leírását.
A veszélyes anyagok címkézéséhez szükséges adatok beszerezhetôk a biztonsági adatlapokról,melyek az interneten is hozzáférhetôek. Néhány elérési lehetôség:www.reanal.huwww.sulinet.hu
F) Az iskolai kémiai laboratóriumok törvényes mûködéséhez szükséges teendôk
11.. Minden vegyszeres edény ccíímmkkééjén jól látható módon fel kell tüntetni a vegyszer – pontos nevét;– veszélyességi jelét (biztonsági adatlap alapján);– ha oldat formájában tároljuk, akkor az oldat pontos összetételét és készítésének idejét (az elké-
szítés idejébôl következtethetünk arra, hogy mennyire megbízható adat a feltüntetett összetétel).22.. Minden vegyszert megfelelô módon kell ttáárroollnnii.. Néhány példa az iskolai gyakorlatból:
– a vízzel nem oltható gyúlékony anyagokat fémszekrényben elkülönítve kell tárolni (pl.: alkálifémek, ben-zin);
– a bomlékony savakat elkülönítve kell tárolni (pl.: sósav, salétromsav);– az illékony, tûzveszélyes szerves oldószereket szintén elkülönítve tároljuk (pl.: aceton, alkoholok, toluol
stb.);– illékony anyagokkal ne legyenek tartósan egy légtérben sem a diákok, sem a tanárok (a vegyszeres szek-
rény ne a tanulói vagy tanári teremben legyen elhelyezve), és jól megoldható legyen a szellôzés is.33.. Az iskolai kémiai laboratóriumokban célszerû kiakasztani a megfelelô helyre az RR ééss SS mmoonnddaattookk sor-
számozott listáját, hogy az anyag használata során ez mindenki számára elérhetô információ legyen.44.. Minden vegyszer bbiizzttoonnssáággii aaddaattllaappjának elérhetônek kell lennie. Érdemes ezeket a beszerzés után egy
külön dossziéban összegyûjteni.55.. Minden vegyszerrôl mméérreeggkköönnyyvvet kell vezetni. Ez azt jelenti, hogy az adott vegyszer használatakor a fel-
használt mennyiséget folyamatosan regisztrálni kell.
23uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 23
Savak, lúgok gyûjtése
10 literes polietilén tar-tály, melynek tartalmát a7-es pH beállítása utána lefolyóba lehet önteni(nehézfémsókat nemtartalmazhat)
Mérgezô szervetlen anyagokgyûjtése
Kisebb méretû polieti-lén tartály, melynek tar-talmát ártalmatlanítanikell (szakemberrel ve-szélyes hulladékként ellehet szállíttatni)
Halogénmentes szerves anyagok gyûjtése
Nagyobb üvegedény,melynek tartalma meg-felelô körülmények kö-zött elégethetô (akár aszertárban, fülke alatt)
Halogéntartalmú szerves anyagok gyûjtése
Kisebb üvegedény, mely-nek tartalmát szaksze-rûen kell megsemmisí-teni (veszélyes hulladék-ként elszállítható)
Minta a méregkönyv vezetéséhez:
66.. A veszélyes anyagokkal végzett tevékenység ÁÁNNTTSSZZ--hheezz ttöörrttéénnôô bbeejjeelleennttééssee kötelezô. A szertárban lévô összes veszélyes anyag számbavétele után a 44/2000. (XII. 27.) EüM rendelet 13. szá-mú mellékletének bejelentô lapján kell a veszélyes anyagokról az ÁNTSZ-hez bejelentést tenni.
77.. Gondoskodni kell a veszélyes hulladékok szakszerû kezelésérôl is. Az irányelv az legyen, hogy minél kevesebb veszélyes hulladék keletkezzen a kísérletezés során, te-hát célszerû ezt is figyelembe venni egy kísérlet megtervezésekor.
Olyan anyagok, melyek a vizet nem veszélyeztetik kis mennyiségben vagy higítva, a lefolyóba önthetôk.
A veszélyes hulladékokat megfelelô módon kell gyûjteni, tárolni és megsemmisíteni. Az alapelv az,hogy gyúlékony folyadékokat nem szabad mûanyag edényben tárolni, illetve figyelembe kell venni azegyütt nem gyûjthetô anyagokat. Ehhez célszerû négy gyûjtôedényt használni.
24uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
Anyag neve:………………………………….1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Sorszám Beszerzés Beszerzett Felhasználás Felhasznált Készlet Felhasználó Aláírás Megjegyzésideje mennyiség ideje mennyiség mennyiség neve
Nyilvántartás mérgezô hatású anyagokról(méregfajtánként)
A lefolyóba önthetô, a vizet nem veszélyeztetô anyagok
etanol,hidrogén-peroxid,a nátrium-, kálium-, kalcium- ésmagnéziumvegyületek többsége
Kis mennyiségben vagy higítva a lefolyóba önthetô, a vizet gyengén ve-
szélyeztetô anyagok
metanol, butanol, acetaldehid,dietil-éter, hangyasav, ecetsav,karbamid, szervetlen savak,foszfátok
A vizet és az élôvilágot veszélyeztetô anyagok,
a csatornába engedhetô mennyiségekrenézve be kell tartani a határértékeket
ammónia,klór,formaldehid,fenol,naftalin
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 24
Az elsô kémiaóra lleeggffoonnttoossaabbbb ccéélljjaa,, hhooggyy ffeellkkeellttssüükk aa ggyyeerreekkeekk éérrddeekkllôôddéésséétt a tantárgy iránt. Az ilyen ko-rú gyerekeket legjobban a kísérletek érdeklik, különösen, ha ôk végezhetik. Ezért rövid, érdekes bevezetésután (meg fogjuk tanulni, hogy miért kísérleteztek annyit az alkimisták, miért cseppfolyós a víz, miért lesz vi-lágossárga a tea, ha citromot teszünk bele, hogyan mûködik a gázálarc stb.) térjünk rá a kísérletezésre.
Be lehet vezetni egy nagyon egyszerû, llááttvváánnyyooss ttaannáárrii kkíísséérrlleetttel, amely az év során majd egyébkéntis bemutatásra kerül, például: egy kémcsôbe fenolftaleines savoldatot, a másik kémcsôbe ugyanolyan tér-fogatú, töményebb lúgoldatot teszünk, a két színtelen oldat összeöntése után a keletkezô oldat ciklá-menpirosra változik. Elôre lehet a gyerekeknek vetíteni, hogy év végéig ezt a kísérletet meg fogják tud-ni magyarázni.
A tanulók kísérletezése elôtt beszéljünk a bbaalleesseettvvééddeelleemmrôl, amit kellô komolysággal adjunk elô, ígya tanulók is komolyan fogják venni.
Az elvégzendô ttaannuullóókkíísséérrlleett a kémiai megismerés módszerét szemlélteti a tejfölöspohár elégetésénkeresztül: a probléma felvetése, feltételezés, a kísérlet megtervezése, következtetések levonása. A mû-anyag égésének vizsgálatát borszeszégôvel is elvégezhetjük. Ha Bunsen-égôvel dolgoztatunk, célszerû, hanem a gyerekek gyújtják meg az égôt, hiszen a Bunsen-égô meggyújtásának módja a következô óránszerepel. Egy égônél akár 4 csoport is dolgozhat, mert a kísérlet legfeljebb 1 percig tart. A tejfölöspo-hárból csak nagyon kis darabokat gyújtsunk meg, mert kellemetlen szagú gázok és kormozó pernye ke-letkezik az égés során! Egy vízzel teli pohárba mártva elolthatjuk az égô mûanyagot.
A kísérlet elvégzése után bbeesszzééllggeessssüünnkk aa hhuullllaaddéékkkkeezzeellééss pprroobblléémmáájjáárróóll!! Tudják-e a gyerekek, hogymi lesz azzal a mûanyaghulladékkal, amit kidobnak otthon a szemétbe? (A mûanyagok nagy része a ter-mészetben nem bomlik le, vagy csak nagyon lassan, a hulladékégetôben megsemmisítve a levegôtszennyezô égéstermékek keletkeznek, így fontos a keletkezô füstgázokat is tisztítani.)
Az óra elôkészítése
Háttér
Alkímia, alkimistákAz ókorban és a középkorban a gazdagságot fôleg az arany jelentette, így nem csodálkozhatunk azon,ha az alkimistákat vonzotta az „aranycsinálás”. Az alkimisták gyakorlott kísérletezôk voltak, kémiai eljá-rásokat, módszereket tökéletesítettek. Sajnos, a korai idôk alkimistáitól kevés feljegyzés maradt fenn. Ritkakivételnek számítanak a leydeni és a stockholmi papiruszok. Ezeket a görög nyelvû dokumentumokat1828-ban találták Egyiptomban, egy thébai sírban. A papirusztekercsek egy része a leydeni, más része astockholmi múzeumba került, innen kapták a nevüket. Mindkét irat valószínûleg a III. századból származik,
25uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
A tananyag feldolgozása leckékre lebontva
1. óra: Mivel foglalkozik a kémia? Kísérletezés a kémiai laboratóriumban
Tanári kísérlethez, pl.:
Tanulókísérlethez (csoportonként)
Interaktív tananyag
Anyag
fenolftalein, sósavoldat, a sósavoldatnál töményebbNaOH-oldat
tejfölöspohár
Képek, ábrák: 1.
Eszköz
kémcsôállvány, 2 db kémcsô
olló, fémcsipesz vagy tégelyfogó,gyufa, Bunsen-égô vagy bor-szeszégô, vízzel teli fôzôpohár
6. ábra: Veszélyességi jelek (5. o.)
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 25
de feltehetôen korábbi leírások másolata. Festékek, drágakôutánzatok, különféle fémek elôállításával,megmunkálásával foglalkoznak. A leydeni papiruszon található egy aranyhamisítás leírása: „Ólmot és ara-nyat finom porrá dörzsölj el úgy, hogy két rész ólomra egy rész arany jusson, és keverd össze(…) Egyrézgyûrût a keverékkel fedj be, majd hevítsd. Ismételd néhányszor, míg a tárgy a kellô színt felveszi. Ne-héz a csalást észrevenni, mivel a próbakô tiszta aranyat jelez. A hô az ólmot elpusztítja, de az aranyat nem.”HulladékkezelésAz elszállított hulladék 90%-át hulladéklerakókban helyezik el, ahol szigorú szabványok szerint szabályoz-zák, hogy a környezetre ne váljon veszélyessé, a talajba, talajvízbe ne szivárogjanak el veszélyes, mérge-zô anyagok. Sajnos ma Magyarországon kevés olyan hulladéklerakó mûködik, amely minden elôírásnakmegfelel, így a hulladéklerakók veszélyeztethetik az ivóvízbázisokat. A „szemétégetés” a másik módszer,amivel a hulladéktól meg lehet szabadulni, de a keletkezô salak és pernye, illetve különbözô égéstermékekszintén veszélyeztethetik a környezetet. Az egyik legveszélyesebb égéstermék a levegôbe kerülô diox-ingáz, amely akkor is keletkezik, ha egyszerûen a szabadban elégetjük a háztartási hulladékot. A szerveshulladék kezelésére jó módszer a komposztálás, ez még nem terjedt el nagymértékben Magyarországon.A szelektív hulladékkezelés sem ismeretlen hazánkban, azaz a különgyûjtés és újrahasznosítás.
A tankönyvi feladatok megoldása
Kísérleti megfigyelések: Mûanyaghulladék megsemmisítéseMilyen színû lánggal ég? Világító lánggal ég.Megolvad-e égés közben? Megolvad, a széle pedig elszenesedik a tejfölöspohár-darabkának.Kormoz-e a láng? Kormozó lánggal ég.Valamilyen szag érezhetô-e égés közben? Kellemetlen szagú égéstermékek, gázok keletkeznek.Égés után milyen anyag marad vissza? Megolvadt, elszenesedett anyag.
A munkafüzet feladatainak megoldása (1.)
11.. Meg kell ismernünk az anyagok tulajdonságait, hogy felhasználhassuk azokat, és meg tudjuk ítélni, melyiket mire lehet fel-használni, melyik anyag tápláló, melyik mérgezô, melyik veszélyes stb.
22.. a) A kémiai kísérletezés közben azért fontos a rend és a fegyelem, mert a kémiai laboratóriumban maró, mérgezô, rob-banásveszélyes, tûzveszélyes anyagok is találhatók.
b) A kémiai laboratóriumban nem szabad enni, mert az élelmiszerre vegyszer kerülhet, ami különbözô mértékben, deveszélyes lehet.
c) Fontos, hogy megtanuljuk az egyszerû kísérletek elvégzésének módját, mert így balesetmentesen kísérletezhetünk.33.. 4. a mûanyag égéstermékének vizsgálata 1. a nagy mennyiségû mûanyaghulladék felhalmozódása problémákat okoz
3. meg kell vizsgálni, hogy elégethetô-e a mûanyaghulladék (pl. tejfölöspohár) 5. hogyan lehet megoldani, hogy a mû-anyag égéstermékében lévô káros anyagok ne jussanak a levegôbe 2. meg kell tervezni, hogy milyen körülmények kö-zött égethetô el a mûanyaghulladék (pl. tejfölöspohár)
44..
26uKÉMIA 7. munkafüzet
A tárgy rajza Anyaga Tulajdonságaitányér porcelán vízben nem oldódó szilárd anyag, törékeny, színezhetô,
hirtelen hôváltozásra elreped
fakanál fa faragható, vízben nem oldódik, merev (nem hajlítható),
a hôt nem vezeti (nem melegszik fel, ha forró ételbe
tesszük), éghetô szilárd anyag
rézhuzal réz szilárd, hajlítható, vízben nem oldódik, elektromos áram
vezetéséhez használják
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 26
55..
**66..
**77.. Vegyipar.
2. óra: Laboratóriumi eszközök és használatuk
Bemutatjuk a különbözô llaabboorraattóórriiuummii eesszzkköözzöökkeett,, és megbeszéljük, hogy mit mire lehet használni, milyenanyagból készült. A térfogatmérô eszközöket feltölthetjük vízzel (vagy színes oldattal), „jelre állítjuk”.
A gyerekek megtanulják a Bunsen-égô használatát. Nagyon fontos, hogy pontosan betartsák a meg-gyújtás sorrendjét. Ha nincs az iskolában Bunsen-égô felszerelésére alkalmas gázcsap, akkor használjunkbboorrsszzeesszzééggôôtt,, és annak mûködését beszéljük meg.
A láng szerkezetének vizsgálatára alkalmas ttaannuullóókkíísséérrlleetteett végzünk, tapasztaljuk, hogy a láng szélénmagasabb a hômérséklet, mint a láng magjában (rövid ideig tartsuk csak a lángba a hurkapálcát, mertkülönben teljesen elszenesedik.) Ennek alapján megbeszéljük, hogy a láng felsô egyharmadában érdemesmelegíteni valamit, nem a láng magjában.
Az óra elôkészítése
27uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
Korszakok Az alkimistákmûködési helye Mûködésük ideje Mûködésükre jellemzô módszerek,
kutatásuk célja
1. korszak Görög alkimisták(Alexandria) i. e. IV. század
A kísérleti-gyakorlati ismereteket fejlesztették, eszközeiket
és módszereiket tökéletesítették
2. korszak Arab alkimisták VII–VIII. század Gyakorlati-technológiai ismereteket eredményezett
3. korszak EurópaRoger Bacon XIII–XIV. század A kísérletezô tudományt hangsúlyozva a gyakor-
lati megfigyelés fontosságára hívta fel a figyelmet
4. korszak Európa XIV–XV. századtól Az alkímia a fejlôdéshez már nem járult hozzá:mind misztikusabbá vált
Anyag EszközLaboratóriumi eszközök bemutatásához
víz vagy színes oldat kémcsô, kémcsôállvány, csipesz, tégelyfogó, kém-csôfogó, Bunsen-állvány, gömblombik, állólombik,vasháromláb, lángelosztó, fôzôpohár, Erlenmeyer-lombik, mérôlombik, mérôhenger, gázfelfogóhenger, üvegkád, Bunsen-égô, borszeszégô
Tanulókísérlethez hurkapálca Bunsen-égô vagy borszeszégô, gyufa
A vegyszer neve Veszélyességi jele A jel jelentéseHajlakk F+ rendkívül gyúlékony, tûzveszélyes
Fehérítôszer Xi ingerlô (irritant)
Vízkôoldó Xi ingerlô (irritant)
Dezodorspray F könnyen gyulladó, tûzveszélyes
Rozsdaoldó Xi ingerlô (irritant)
Interaktív tananyag Kísérletek: 1. Bunsen-égô meggyújtása2. Láng szerkezetének vizsgálata3. Borsszeszégô meggyújtása
Játékok, feladatok: 1. Eszközök csoportosítása2. Bunsen-égô meggyújtása
Képek, ábrák: 2–7. 12–17. ábra: Eszközök; A láng részei (9. o.)
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 27
Háttér
Laboratóriumi eszközökA gömbölyû aljú üvegedények közvetlen lánggal is melegíthetôk, mivel a hô ebben az esetben mindenirányban egyformán, egyenletesen tud szétterjedni, így nem alakul ki nagyobb hômérséklet-különbség azüvegedény falában, ami a repedést okozza. Az üveg egyébként rosszul vezeti a hôt, és nincs meghatá-rozott olvadáspontja (amorf szerkezetû).
A térfogatmérô eszközöknél a „jelre állítás” során a víz meniszkuszát (görbült felületét) úgy állítjukbe, hogy a görbület legalsó része illeszkedjen éppen a vonalra. Ehhez szemmagasságban kell a jelre állí-tást végezni, apró cseppenként adagolva a vizet.
Vannak kifolyásra és betöltésre kalibrált (hitelesített) térfogatmérô eszközök. A kifolyásra kalibráltedény esetén akkor kapjuk az edényen feltüntetett térfogatot, ha belôle a folyadékot átöntjük valami-lyen más edénybe (a térfogatmérô edényben maradt pár csepp folyadékkal nem kell külön számol-nunk), pl.: térfogatmérô henger. A betöltésre kalibrált edény esetén akkor kapjuk az edényen feltünte-tett pontos térfogatot, ha éppen jelre állítjuk a folyadékszintet, pl.: mérôlombik.
A tankönyvi feladatok megoldása
Kísérleti megfigyelések: A láng szerkezetének vizsgálataHol perzselôdött meg a hurkapálca, amikor a láng csúcsába tartottuk? Ott perzselôdött meg, ahol a láng érte, egy helyen.Hol perzselôdött meg a hurkapálca, amikor a láng alsó egyharmadába tartottuk? Csak a láng két szélén perzselôdött meg.Feladatok 11.. A gömbölyû aljú üvegeszközöket (kémcsô, gömblombik).22.. Beosztással rendelkezô térfogatmérô edények (mérôhenger, mérôlombik) segítségével.33.. A kémcsô alja a láng felsô egyharmadánál legyen, mert ott a legmagasabb a láng hômérséklete. A kémcsövet „áthúz-
zuk” a lángon, nehogy hirtelen felmelegedve kiforrjon.44.. 2. Bunsen-égô világító lángja, 1. borszeszégô lángja, 3. Bunsen-égô szúrólángja!
A munkafüzet feladatainak megoldása (2.)
11.. 4. megnyitjuk a gázcsapot 1. a levegônyílást elzárjuk 5. a levegônyílás eltekerésével beállítjuk a lángot 3. az égô gyufát agázkivezetô csôhöz tartjuk 2. meggyújtjuk a gyufát
22..
33.. Ha a Bunsen-égô levegônyílása el van zárva, akkor nem kormoz/kormoz a láng, ilyenkor világító lángnak/szúrólángnaknevezzük. A világító lánggal/szúrólánggal magasabb hômérsékletet lehet elérni.
44.. A láng részei:
55.. Melegíthetjük: a hôálló (pl. jénai) üvegbôl készült tálakat, edényeket.Nem szabad melegíteni: a vékony, nem hôálló üvegbôl készült üvegpoharakat, üvegtálakat, tányérokat.
**66.. Mely században élt Bunsen? A XIX. században.Mely egyetemeken tanított Bunsen? A boroszlói egyetemen, a heidelbergi egyetemen.Milyen kutatási témákon dolgozott Bunsen? A szerves kémiával is foglalkozott, ötletes laboratóriumi eszközeit ma ishasználjuk (pl. a Bunsen-állványok, Bunsen-égôk), az alkálifémek lángfestését is kutatta.Milyen újításokat vezetett be Bunsen? A gázvilágítás elterjedésével újfajta melegítô készüléket talált fel.Kivel kötött Bunsen szoros barátságot kutatói munkája során? A fizikus Gustav Kirchhoffal.
**77.. Térfogatmérô henger, borszeszégô, Bunsen-égô, csipesz, Erlenmeyer-lombik, talpas lombik, gömblombik, mérôlom-bik, kémcsô.
28uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
Üvegedények Fából készült eszközök Fémbôl készült eszközökErlenmeyer-lombik, fôzôpohár,gázfelfogó henger, mérôlombik, kém-csô, gömblombik, üvegkád
kémcsôfogó tégelyfogó, lángelosztó, Bunsen-állvány
köpeny (kb. 1000 ˚C) – a szénrészecskék égnekvilágító burok (kb. 900 ˚C) – a szénrészecskék izzanaka láng magja (800 ˚C)
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 28
3. óra: Mekkora egy atom?
Az óra célja, hogy megértsék a tanulók, hogy az atomok világa (mikrovilág) más dimenzió, mint a mak-rovilág.
Az óra bevezetése olyan jjeelleennssééggeekk mmeeggffiiggyyeelléésséével kezdôdik, melyek felvetik a következô kkéérrddéésst: mi-vel magyarázhatjuk, hogy az oldott anyag látható módon keverés nélkül elôbb-utóbb elkeveredik az ol-dószerben, vagy kétféle gáz „magától” elkeveredve szilárd anyagot (füstöt) eredményez a gáztérben (hanyitott, tömény ammónium-hidroxidot tartalmazó edényt és nyitott, tömény sósavat tartalmazó edénytközelítünk egymáshoz, kellô közelségben már képzôdik füst). Kísérletezés közben figyeltessük meg a kí-sérletben használt anyagokat és jellemezzük (ld. Anyagismeret)! (Vigyázzunk, mert a tömény ammó-nium-hidroxidnak nagyon kellemetlen, köhögésre ingerlô szaga van, ha szükséges, szellôztessünk hasz-nálata közben!) A részecskék önkéntes elkeveredô mozgásának leírása (diffúzió jelensége).
Megbeszéljük a tanulókkal, hogy mivel nem láthatunk bele az anyagok szerkezetébe, így csak kköözzvvee--tteetttt mmóóddoonn tudunk következtetni a szerkezeti tulajdonságokra, változásokra, és a különbözô jelenségekmegfigyelései ezeket a feltételezéseinket visszaigazolhatják. (Ma már vannak olyan módszerek, amelyek-kel akár molekulákat, atomokat is „láthatóvá” tehetünk, ezzel még inkább megerôsítve tudományos el-képzeléseinket.) Az ókori Démokritosz is csak közvetett módon, gondolati úton jutott el a tovább márnem bontható, legkisebb részecske, az atom fogalmához. Dalton már kísérletezô tudós volt, és kísérle-teibôl vont le következtetéseket.
Érzékeltessük a tanulókkal, hogy mmeennnnyyiirree ppaarráánnyyii eeggyy aattoomm.. Az „atomi mérettartomány” nagyságrendek-kel kisebb méreteket jelent, mint amit mi valaha is megtapasztalhattunk, éppen ezért nehéz elképzelni. Né-hány példa az atomok méretének érzékeltetésére:– egy 1 cm hosszú vonalra 100 millió darab atom fér el;– ha annyi darab tojást vennénk, ahány szénatom elfér a markunkban, akkor nagyobb lenne a tojások
tömege, mint a Föld tömege;– egy kb. 2,2 cm élhosszúságú tömör alumíniumkockában (kb. 27 g) több alumíniumatom van, mint
ahány hajszála van a Földön jelenleg élô összes embernek.Ezek alapján az is beláttatható, hogy az atom tömege is rendkívül parányi, ezért számolunk relatív
atomtömegekkel. Hasonlítsuk össze a tankönyv táblázata segítségével, Dalton kísérleti mérései alapján ésa mai, pontosabb módszerekkel megállapított relatív atomtömegeket!
Az óra elôkészítése
29uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
Anyag Eszköz
Kálium-permanganát oldása vízben
víz, kálium-permanganát gázfelfogó henger vagy fôzôpohár, vegyszeres kanál
Ammónia és hidrogén-kloridegymásra hatása
tömény ammónium-hidroxid-oldat, tömény sósavoldat
2 db gázfelfogó henger, üveglapa gázfelfogó hengerek lefedésére
Interaktív tananyag Kísérletek: 4. Kálium-permanganát oldása vízben5. Ammónia és hidrogén-klorid reakciója
Animációk: 1. Gázrészecskék diffúziója2. Részecskék diffúziója folyadékban (egyféle anyag)3. Részecskék diffúziója folyadékban (kétféle anyag)
Képek, ábrák: 8. 20. ábra: Démokritosz (11. o.)9. 22. ábra: Dalton (12. o.)10. 25. ábra: Atomok sora (13. o.)
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 29
A tankönyvi feladatok megoldása
Kísérleti megfigyelések: Kálium-permanganát oldása vízbenMennyi idô elteltével lesz az egész folyadék egyenletesen egyforma színû? Mérési adat (ha óra elején végezzük el a kísér-letet, akkor óra végéig megközelítôen homogénné válik az oldat).Milyen lesz a színe? Rózsaszín-lila a beletett kálium-permanganát mennyiségétôl függôen.Kísérleti megfigyelések: Ammónia és hidrogén-klorid egymásra hatásaMilyen változást tapasztalsz? A két hengerben fehér füst képzôdik. (A fehér füstöt az ammónium-klorid (NH4Cl) mikrokris-tályai alkotják. A füsthöz többnyire a „fekete” füst képzete fûzôdik, ami lebegô korom (szén) részecskéket jelent.)Feladatok11.. A részecskéknek ezt, a külsô hatás nélkül, a mozgásuk következtében létrejövô elkeveredô mozgását diffúziónak nevezzük.22.. Nagy úrnak azért nem volt igaza, mert a diffúzió következtében idôvel a szennyezô anyag az egész tavat beszennyezte
(persze a diffúzió következtében hígul is a szennyezôdés).33.. A relatív atomtömeg eredetileg azt mutatta meg, hogy egyetlen atom tömege hányszor nehezebb egy hidrogénatom tö-
megénél (mai definíció szerint: a 12C-izotópatom 1/12-ed részénél), vagyis – mint az elnevezése is mutatja – egy vi-szonyszám (arányosságot fejez ki).
A munkafüzet feladatainak megoldása (3.)
11.. a) Az araszom távolsága: ha 15 cm, az araszomon akkor 15 ·100 millió, azaz 1500 millió = 1,5 milliárd (1,5 ·109 ) dbatom fér el.b) Egy atom átmérôje: 15 cm/1500 000 000 vagy 1 cm/100 000 000 = 0,000 000 01 cm = 10-8 cm = 10-10 mc) 1 g/3,75 · 1022 = 2,66 · 10-23 g
22.. Az anyag részecskéinek mozgása következtében létrejövô elkeveredô mozgást, a diffúziót.33.. Hányszor nagyobb egy aranyatom tömege, mint egy hidrogénatomé? 197-szer nagyobb.
Hányszor nagyobb egy vasatom tömege egy szénatom tömegének 1/12 -ed részénél? 56-szor nagyobb.Hányszor nagyobb egy alumíniumatom tömege, mint egy hidrogénatomé? 27-szer nagyobb.Hányszor kisebb a hidrogénatom tömege a szénatoménál? 12-szer kisebb.Hányszor nagyobb egy oxigénatom tömege, mint egy szénatomé? 16––––
12 = 4––––3 -szor nagyobb az oxigénatom tömege.44.. a) A hidrogéné (Dalton mérési adata: 1,0, mai érték: 1,01), jele Daltonnál:
b) A foszfor (Dalton mérési adata: 9, mai érték: 30,97), jele Daltonnál:
**55..
**66.. Milyen jelenséget szemléltet ez az írás? A diffúzió jelenségét.Mit jelképeznek a táncosok? A táncosok a levegô, illetve a víz részecskéit/molekuláit (a közeg részecskéit) jelképezik.A szétguruló labdák a cigarettafüst, illetve tinta részecskéit (a diffundáló anyag részecskéit) jelképezik.Abban az esetben, ha tintát csepegtetünk vízbe, mik lennének a „táncosok”? A vízmolekulák.Mik lennének a „labdák”? A tinta festékszemcséi.
**77.. Elkeveredés, idegen kifejezéssel: diffúzió.
30uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
Háttér
Az ókori atomelméletekAz ókori görög rabszolgatartó társadalomban a fizikai munka alantasnak számított, így a kísérletezés is. A gö-rög filozófusok gondolati úton jutottak el „felfedezéseikhez”, például az atomelmélethez. A görögök által el-képzelt „atomok” azonban teljesen mások, mint a mai elképzelésünk, ôk úgy képzelték, hogy minden anyag-nak külön-külön atomjai vannak, például a húsnak hús-atomjai, a fának fa-atomjai stb. (Démokritosz). A kö-zépkorban az atomelmélet feledésbe merült, és csak a XVIII. században Dalton vizsgálatai mutattak rá újra,most már a mai elképzeléseinkhez közelebb álló elméletként.
Mikor alkotta meg atomelméletét? i. e. IV. sz. a XIX. század eleje
Milyen módszer segítségéveljutott el atomelméletéhez?
kísérletek nélkül, pusztán gondolatiúton jutott erre az eredményre
kísérleti adatokat és mérési ered-ményeket összegyûjtve
Hányféle atom létezésétképzelte el?
annyiféle atom van, ahányféle kémiai elem
oszthatatlan parányi részecskék
Dalton atomelméleteoszthatatlan parányi részecskék, melyeket
nem lehet egymásba átalakítaniAz atom oszthatatlanságánakszempontjából
ahányféle anyag van, és a különbözôanyagok atomjai különbözô méretûek
és változatos alakúak
Démokritosz atomelmélete
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 30
4. óra: Atom, elem, vegyjel
Az óra szakmai anyagának a lényege, hogy a tanulók megértsék az atom és az elem fogalma közötti kü-lönbséget: az atom az a parányi részecske, amely önállóan vagy molekulákká összekapcsolódva létezik, ré-sze az anyagi halmaznak. A kémiai elem pedig egy anyagi halmazt jelent. A periódusos rendszer részlete-sen csak az atomszerkezeti résznél szerepel, de már most használjuk, és a tanulóknak a leggyakrabban em-lített elemek vegyjeleit meg kell ismerniük, illetve meg kell találniuk a periódusos rendszerben.
A kémiai elemek kapcsán gyakorolhatjuk a legismertebbek nevét, vegyjelét. Bemutathatunk kémiai ele-mekbôl készült tárgyakat: alumíniumkanál, grafitrúd, vasszög, rézdrót, ólomsörét, kéndarabka, aranygyûrû,ezüstlánc, aktívszén-tabletta stb. (minden esetben elmondhatjuk, hogy ez a tárgy csak alumíniumatomokból,csak ezüstatomokból stb. áll; az elemek tulajdonságait csak a következô órán vizsgáljuk). A periódusos rend-szerben való eligazodást játékosan is gyakorolhatjuk: ki találja meg legelôször az adott elemet, mi a rendszá-ma (sorszáma), ki talál 1 perc alatt legtöbb A-val, H-val, T-vel kezdôdô vegyjelû elemet, mi ezeknek a ma-gyar neve stb.
Kémiatörténeti érdekességekkel kelthetjük fel a gyerekek érdeklôdését: régebben hányféle jelölést hasz-náltak a különbözô elemek jelölésére, Magyarországon a nyelvújítás során milyen neveket adtak a kémiaielemeknek, illetve a ma használatos elnevezéseket miért célszerû használni. Feladatként adhatjuk, írják összea gyerekek, hogy például a réznek mi volt a jele Daltonnál (tankönyv 23. ábra), az alkimistáknál (tankönyv30. ábra), és a mai jelrendszerrel; vagy mi a Zn vegyjelû elem latinul (tankönyv 2. táblázat), hogy hívták anyelvújításkor, illetve mi a mai neve.
Az óra elôkészítése
Háttér
A vegyjel bevezetésének szükségességeAz alkimisták körében nem volt az anyagoknak egységes jelölése, ahány mûvelôje volt a kémiának,annyiféle jelet, nevet használtak. Látványos példája ennek a XIX. századi Magyarország, ahol a nyelvújí-tás korában törekedtek valamiféle rendet teremteni.
A ma használatos vegyjeleket 1814-ben Berzelius vezette be.
A tankönyvi feladatok megoldása
Feladatok11.. Az anyagok legkisebb, kémiai módszerekkel tovább már nem bontható parányi egysége az atom. Az elem az egyféle
minôségû atomok halmaza. (Az atomszerkezetrôl késôbb lesz csak szó, ezért próbáljuk pontosítani a fogalmat az „egy-féle minôség” szóval.)
31uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
Anyag EszközKémiai elemek bemutatásához
alumíniumkanál, grafitrúd, vasszög, rézdrót, ólomsörét, kéndarab-ka, aranygyûrû, ezüstlánc, aktívszén-tabletta (Carbo activatus)
Interaktív tananyag Képek, ábrák: 11. 31. ábra: Irinyi (15. o.)
Az elemek mai neve
1807Nyulas Ferenc
1829Schuster János
1829Bugát Pál, Irinyi János
1845Fuchs Albert
Arzén Maszlag Himany Mireny MirenyFoszfor Foszfortárgy Villó Vilany Vilany
Hidrogén Víztárgy Gyúló Köneny VizenySzilícium Kovaföld Kovó Kovany KovanyNátrium Széksó Szikany SzikenyVolfrám Farkasnyál Farkasnyál Seleny Volfrámany
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 31
22.. Az elemek nemzetközileg egységes jelölését tette lehetôvé és egyértelmûvé, így mindenhol ugyanazt az elemet értik egyvegyjelhez tartozónak.
33.. Cérium: Ce, cézium: Cs, kadmium: Cd, kalcium: Ca, kalifornium: Cf, klór (chlorum): Cl, kobalt (cobaltum): Co,króm: Cr, kûrium: Cm, réz (cuprum): Cu, szén (carboneum): C, antimon (stibium): Sb, kén (sulphur): S, ón (stan-num): Sn, stroncium: Sr, szkandium: Sc.
A munkafüzet feladatainak megoldása (4.)
11.. Azt jelenti, hogy az arany csak egyféle minôségû atomok (aranyatomok) halmaza. 22.. hélium: He, berillium: Be, kalcium: Ca, lítium: Li, bór: B, kálium: K, fluor: F, bróm: Br, ón: Sn, nátrium: Na, bizmut: Bi,
ólom: Pb
33..
**55.. A foszfort azért nevezték régen „vilany”-nak, mert a finom eloszlású fehérfoszfor sötétben világít.Felhasznált szakirodalom: Balázs Lóránt: A kémia története I. 467. old. (Nemzeti Tankönyvkiadó, 1996). 1829-benSchuster Jánosnál „villó” szerepel, 1829-ben Bugát, Irinyi, Nendtvich, majd 1845-ben Fuchs Albert „vilany”-nak nevezi.
**66..
**77.. Nátrium.
5. óra: A kémiai elemek csoportosítása
Az óra célja, hogy a gyerekeket a kémiai elemek tulajdonságaival ismertessük meg, vagyis az aannyyaaggiissmmee--rreettüket gyarapítsuk. Ezért jó, ha minél több elemet megnézhetnek, kézbe vehetnek, meghajlíthatnak stb.
MMiinnééll ttööbbbb kkéémmiiaaii eelleemmeett mmuuttaassssuunnkk bbee,, és adjunk meg különbözô szempontokat, ami szerint cso-portosíthatják ezeket a tanulók (színük, fényük, halmazállapotuk, megmunkálhatóságuk). A kémiai ele-mek sorába vehetjük pl.: a levegôben lévô oxigéngázt is (ezt ismerhetik a gyerekek, állandóan „körülöttünkvan”), és ennek tulajdonságait is besorolhatjuk. Az elemek bemutatásához jól használhatjuk az interak-tív tananyag óravázlatát.
Vizsgáljuk meg egy jó hôvezetô fém (alumínium) és egy szilárd nemfém (grafit) hhôôvveezzeettéésse közötti kü-lönbséget! A grafit a nemfémek között a legjobb hôvezetô, de az alumínium és a grafit hôvezetése közöttjól észlelhetô a különbség. Ha forró vízbe mártjuk ezeket, akkor egy ideig érzékelhetô, hogy az alumínium-huzal hamarabb és jobban felmelegszik. (Grafitrudat szerezhetünk egy „kibelezett” ceruzaelembôl is.)
Végül a megismert kémiai elemeket tulajdonságaik alapján osszuk két csoportra: fféémmeekkre és nneemmfféé--mmeekkre, és jellemezzük ezeket a csoportokat!
32uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
VegyjelAr
Au
Ag
As
Al
Névargon
arany
ezüst
arzén
alumínium
Rendszám18
79
47
33
13
VegyjelCr
Co
Cu
Ca
Cl
Névkróm
kobalt
réz
kalcium
klór
Rendszám24
27
29
20
17
A megnevezett elemek vegyjeleiMilyen szempont alapján nevezték el az adott elemeket?Co1. Néphit szerint
Ni2. Bányászattal kapcsolatos tapasztalat alapján
Ta, Ti3. Mitológiai eredetû
Ne, Br, Ag4. Tulajdonságok alapján
Am, Ga, Ge, Po5. A felfedezô hazájáról
Hf6. A városról, ahol felfedezték
Cm, Es, No7. Tudósokról
He, Pu, Se, Te, U8. Bolygók, csillagok után
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 32
Az óra elôkészítése
Háttér
Az elemek magyar elnevezéseiA tudomány nyelve sok évszázadon keresztül a latin volt. A nemzeti nyelveknek a tudomány különbözô te-rületein való térhódítását a polgári fejlôdés hozta magával. Boyle az angol polgári forradalmat követô évek-ben angolul írta kémiai munkáit. Lavoisier a francia forradalom elôtti években francia nyelven közölte kémiainézeteit. Magyarországon ez a folyamat viszonylag lassan indult meg. A természettudományok közül a kémiaaránylag késôn szólalt meg magyarul. A magyar kémiai szaknyelv megteremtésére az elsô jelentôs lépéseketNyulas Ferenc (1758–1808), illetve Kováts Mihály (1762–1851) orvosok tették 1800-ban. Késôbb, 1829-benSchuster János (1777–1838), a pesti egyetem kémiaprofesszora dolgozta ki egységes elvek alapján. A fémesés nemfémes elemeket elnevezésükben is élesen elválasztotta egymástól. A fémek mind „-any” szóvéget kap-tak, amit még az ôsi magyar elnevezések végére is rákényszerített. Így lett a rézbôl „rézany”, a vasból „vasany”,az ezüstbôl „ezüstany”. A nátrium neve a sziksóból „szikany”, a káliumé a hamuzsírból „hamany”, a telluré„földany” stb. Tôle származik a higany elnevezés is. A nemfémek nevét úgy alkotta meg, hogy azok „ó”-ravagy „ô”-re végzôdjenek. A szó alapját általában az elem sajátságára utaló melléknév képezte, pl.: a hidrogén„gyúló”, a klór „zöldlô”, a bróm „bûzlô”, a jód „iboló”, a foszfor „villó” stb. A XIX. század közepén Bugát Pál(1793–1865), Irinyi János (1817–1895) és Nendtvich Károly (1811–1892) módosította a magyar kémiai mû-nyelvet. Ôk nem tettek különbséget a fémek és a nemfémek elnevezésében, valamennyi elem nevének kép-zésénél az „-any”, illetve „-eny” végzôdést alkalmazták.
A tankönyvi feladatok megoldásai
Kísérleti megfigyelések: Hôvezetés vizsgálatac) az alumíniumkanál melegebb lesz rövid idô alatt: az alumínium jobban vezeti a hôt, mint a szén. Általában a fémek job-ban vezetik a hôt (és az elektromosságot), mint a nemfémek.
33uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
Anyag EszközKémiai elemek bemutatásához az elôzô órán bemutatott tárgyak,
higany, magnéziumszalag, jód
Hôvezetés vizsgálatához grafitrúd, alumíniumhuzal, forró víz fôzôpohárInteraktív tananyag Óravázlatok: 1. A kémiai elemek bemutatása és csoportosítása
Játékok, feladatok: 3. Kémiai elemek csoportosításaKitöltendô feladatok: 1. Tankönyvbôl: 1. 17. oldal megfigyelés táblázata
2. Munkafüzetbôl: 1. 13. oldal *7 feladatKépek, ábrák: 12. 35. ábra: Nemfémes elemek (17. o.)
13. 36. ábra: Fémes elemek (17. o.)
Vizsgálandó anyagokA megfigyelés szempontjai
színe fénye halmazállapota 25 ˚C-on hajlítható-eAlumínium ezüstfehér fémes fény szilárd igenGrafit (szén) sötétszürke kicsit fénylik szilárd nemVas sötétszürke fémes fény szilárd igenRéz vöröses fémes fény szilárd igenHigany ezüstös fémes fény folyékony –Magnézium szürkés fémes fény szilárd igenÓlom sötétszürke fémes fény szilárd igenKén sárga nem fénylik szilárd nemJód sötét kicsit fénylik szilárd nemArany sárga fémes fény szilárd igenEzüst ezüst fémes fény szilárd igen
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 33
Feladatok11.. Pl. vasaló, kávéfôzô, rozsdamentes vagy alumínium fôzôedények, evôeszközök stb.22.. A jó hôvezetô képességét (és a kémiai ellenálló képességét, illetve az ötvözhetôséget is). 33.. Könnyû megmunkálhatóság, az arany és az ezüst különösen jól megmunkálható fémek. Ezenkívül az arany és az ezüst
nem korrodálódik (nemesfémek), tetszetôs a színük és a fényük.44.. Az alumínium kis sûrûsége miatt sokkal könnyebbek az alumínium alkatrészek. Leginkább azonban nem a tiszta alu-
míniumot, hanem ötvözeteit használják, amelyek kis sûrûségük mellett nagy szilárdságúak is.55.. A kén ez a nemfémes elem. Sárga, szilárd halmazállapotú, rideg anyag.
A munkafüzet feladatainak megoldása (5.)
11.. Mindegyik kémiai elem azonos atomok halmaza.Periódusos rendszer.
22..
44..
55.. a) A „kakukktojás”: Hg. A szempont: halmazállapot (a Hg cseppfolyós).b) A „kakukktojás”: C (grafit). A szempont: nemfémes elem.c) A „kakukktojás”: Cu. A szempont: szín (a réz vöröses színû).
**66.. Melyik kémiai elem felfedezésében vett részt Hevesy? A hafnium. Ennek az elemnek a vegyjele: Hf. Melyik évben kapottNobel-díjat? 1943. Mikor vehette át? 1944. Melyik kémiai elem vizsgálatával foglalkozott még? Rádium. Ennek az elem-nek a vegyjele: Ra. Mely városokban, illetve mely országokban tanult, dolgozott? Tanulmányait Budapesten, Berlinben,majd Freiburgban végezte, Freiburgban, Dániában és Svédországban dolgozott.Nézz utána, hogy honnan származik a hafnium elnevezése! Koppenhága régi latin neve Hafniae.
**77.. Nemfémes elemek: C, S, N, Kr.
34uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
Megmunkálhatók RidegekFe, Cu, Al, Mg, Pb, Au, Ag C, S, I
Fémek NemfémekAz anyagok mely csoportjába sorolhatók?
a kémiai elemek csoportjába
Színük, fényük
Szobahômérsékleten milyen halmazállapot jellemzô rájuk?
szürke (kivétel a Cu és az Au) fémes fényûek
szilárd halmazállapot (kivéve a Hg)
különbözô színûek (kén: sárga, szén:fekete, bróm: barna stb.)
mindhárom halmazállapot elôfordul
Milyen a megmunkálhatóságuk? jól megmunkálhatók: nyújthatók, ka-lapálhatók, hajlíthatók ridegek
Milyen a hô- és elektromos vezetésük?
jól vezetik a hôt és az elektromos áramot
nem vezetik (kivéve a szén módosula-tát, a grafitot)
Néhány példa Fe, Ag, Al C, S, I
S NZ Á M
K É N T AN I T R O G É N
K R I PTO NK U ÉE M ZL I
UM
R Á N
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 34
6. óra: Mibôl áll egy molekula? Molekula, vegyület, képlet
Tisztázni kell, hogy a vegyületmolekula és a vegyület, illetve az elemmolekula és az elem között ugyanolyanviszony van, mint az atom és az elem között: a molekula önálló, parányi kémiai rréésszzeeccsskkee,, míg a vegyü-let anyagi halmaz, pl. a vegyületmolekulák hhaallmmaazza.
Ha a gyerekek megértették az elôzôek alapján az anyagok szerkezetét, felépítését, akkor világossá vál-nak az aannyyaaggookk ccssooppoorrttoossííttáássáára vonatkozó kategóriák is. Ezeket egy kis táblázatban össze is foglalhatjuk.
A másik fontos dolog, amit a tanulóknak tisztán kell látni, hogy mi a viszony a modell és a valóság kö-zött: a mmooddeellll soha nem a teljes valóságot mutatja, csak a valóság néhány kiragadott részletét, jellegzetes-ségét. A modellezés szemléleti kérdéseivel foglalkozó bemutatóóra látható az interaktív tananyagban, melynem csak egy részecske modellezését, hanem egy anyagi halmaznak, illetve egy jelenségnek (a víz halmaz-állapot-változásának) modellezését is értelmezi.
Az óra elôkészítése
Háttér
A molekulák alakja, térszerkezeteA többatomos molekulák térszerkezetét igen egyszerûen írja le az elektronpár-taszítási elmélet, amely ki-mondja, hogy a központi atomtörzset körülvevô elektronpárok (kötô és nemkötô elektronpárokat is figye-lembe véve) egymástól a lehetô legtávolabb helyezkednek el. A kettôs kötést mint megnövekedett térigé-nyû egyszeres kötést kell figyelembe venni. Központi atomnak tekintjük azt az atomot, amelyhez a legtöbbkötô elektronpár tartozik (a legnagyobb vegyértékû atom, a molekulában a legtöbb kötést létesíti). A köz-ponti atomhoz kapcsolódó atomokat, atomcsoportokat ligandumoknak nevezzük. A molekula alakját azatomok egymáshoz viszonyított elrendezôdése adja. Kötésszögnek a kapcsolódó atomok kötésirányai általbezárt szöget nevezzük. A kötésszöget a kettôs kötés és a nemkötô elektronpárok nagyobb térigénye, eset-leg egyes atomok vagy atomcsoportok nagy térigénye szintén befolyásolhatja.
A táblázat összefoglalja a molekulák térbeli elrendezôdésének függését a kötô és nemkötô elektronpá-rok számától (X: a kötô elektronpárokat, E: a nemkötô elektronpárokat, A: a központi atomot jelöli):
35uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
Kémiailag tiszta anyagokEgyszerû anyagok Összetett anyagok
Kémiai elemekazonos atomok
építik felazonos elemmolekulák
építhetik fel
Vegyületekazonos vegyületmolekulák építhetik fel (amelyek különbözô atomokból állnak)
Anyag EszközMolekulák modellezéséhez molekulamodellek
(pálcika- és térkitöltôs modellek)H2, N2, O2, Cl2, S8, P4, H2O,CO2, NH3, CH4
Interaktív tananyag Játékok, feladatok: 4. Molekulapakoló (virtuális modellkészlet)Modellek: 5. MolekulamemoriKitöltendô feladatok: 1. Tankönyvbôl: 2–4. 21. oldal 4–6. fealdatok
2. Munkafüzetbôl: 2. 16. oldal 1. feladatTáblázatok a tankönyvbôl: 1. 3. táblázat: Molekulák áttekintése (19. o.)Kísérletek: 36. A víz halmazállapot-változásai – bemutatóóraKépek, ábrák: 14–17. 40–43. ábrák: Elem- és vegyületmolekulák (19. o.)Animációk: 21. Térkitöltéses molekulamodellek
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 35
36uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
Molekula típusaAz elektronpárok térbeli
elrendezôdéseA molekula térszerkezete
(pálcikamodell)Példák
AX2 lineáris lineáris (bot alakú) BeCl2, CO2
AX3 síkháromszög síkháromszög BH3, SO3
AX2E síkháromszög V alak SnCl2, SO2
AX4 tetraéderes tetraéderes CH4, CCl4
AX3E tetraéderes háromszög alapú piramis NH3, PH3
AX2E2 tetraéderes V alak H2O, H2S
AX5 háromszög alapú bipiramisvagy négyzetes piramis
háromszög alapú bipiramisvagy négyzetes piramis
PCl5
AX3E2 háromszög alapú bipiramis síkháromszög ClF3
AX2E3 háromszög alapú bipiramis lineáris (bot alakú) XeF2
AX6 oktaéderes (négyzetes bipiramis)
oktaéderes (négyzetes bipiramis)
SF6
180˚
180˚
120˚
kb. 120˚
109,5˚
<109,5˚
<109,5˚
120˚
∝
∝: 120˚β β: 90˚
90˚-oskötésszögek
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 36
A tankönyvi feladatok megoldása
22.. a) a térkitöltôs molekulamodell valósághûen ábrázolja a molekula összetételét, az atomok kapcsolódási sorrendjét, azatomok egymáshoz viszonyított méretét, a molekula alakját.b) a pálcikamodell a valóságnak megfelelôen ábrázolja a molekula összetételét, az atomok kapcsolódási sorrendjét,az atomok kapcsolódásának irányát (a kémiai kötések irányát, a kötésszöget), utal a molekula alakjára.
33.. A molekulák képlete megmutatja, hogy milyen és hány atomból épülnek fel. 44..
55..
66.. szén-dioxid: c), 2., B) metán: f), 1., D) oxigén: b), 6., C)kén: e), 4., A) víz: a), 3., E) ammónia: d), 5., F)
A munkafüzet feladatainak megoldása (6.)
11..
22.. Mi a különbség az elemmolekula és a vegyületmolekula között? Amelyben azonos atomok létesítenek egymással kémiaikötést, azok az elemmolekulák, ha különbözô atomok kapcsolódnak össze kémiai kötéssel, azok a vegyületmolekulák.Mit nevezünk kémiailag tiszta anyagnak? Kémiailag tiszta anyagok azok, amelyek halmazában csak egyféle, azonos ré-szecskék (atomok, elemmolekulák, vegyületmolekulák) találhatók, illetve bennük az összetevôk aránya mindigállandó.Milyen anyagok sorolhatók az összetett anyagokhoz? Amelyeket többféle elem épít fel, mint például a vegyületek.
33.. A vízmolekulát két hidrogénatom és egy oxigénatom építi fel, ez egy vegyületmolekula, halmaza összetett anyag.44.. A modellek néhány kiragadott szempontból a valóságnak megfelelôen, erôsen felnagyítva jelenítik meg a molekulákat.
Mit hangsúlyoz ki a molekulából a pálcikamodell? A molekulák pálcikamodellje a valóságnak megfelelôen ábrázolja amolekula összetételét, az atomok kapcsolódási sorrendjét, az atomok kapcsolódásának irányát (a kémiai kötések irá-nyát), a kötésszöget, utal a molekula alakjára.Mit nem ábrázol a pálcikamodell? Például az atomok egymáshoz viszonyított méretét.Mit hangsúlyoz ki a molekulából a térkitöltôs modell? A molekulák térkitöltôs modellje valósághûen ábrázolja a moleku-la összetételét, az atomok kapcsolódási sorrendjét, az atomok egymáshoz viszonyított méretét, a molekula alakját.Mit nem ábrázol a térkitöltôs modell? Például a molekulán belüli kémiai kötéseket.
55.. a) A „kakukktojás”: CO2. A szempont: a CO2 vegyületmolekula.b) A „kakukktojás”: CO2. A szempont: a molekulát alkotó atomok száma: a CO2 háromatomos molekula.c) A „kakukktojás”: I2. A szempont: halmazállapot (a jód szilárd halmazállapotú, a többi gáz).
**66.. A kísérlethez feltétlenül szükség van-e írásvetítôre? Nincs feltétlenül szükség.Milyen elôkészületet kell elvégezni a kísérlet bemutatásához? 50 g glicerint és 50 g folyékony mosogatószert keverjünkössze 1 dm3 vízzel.Milyen kémiai részecskét szemléltet egy buborék? Egy atomot szemléltet.Milyen molekulamodelleket ír le a kísérlet? Írd le a képletüket! A hidrogénmolekula (H2), vízmolekula (H2O), metánmo-lekula (CH4) modelljét.
37uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
ElemekBr2, S8, H2, Al
VegyületekMgO, FeS, NH3
ElemmolekulákCl2, O2, I2
VegyületmolekulákCO2, CO, CH4
A) IgazB) Hamis (két hidrogénatom és egy oxigénatom)C) IgazD) IgazE) Igaz
F) Hamis (CO2)G) IgazH) Hamis (Cl2 molekulák)I) Igaz
*J) Hamis (1:3)
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 37
Rajzold le az a) és b) feladatban leírt buborék-modelleket!
a) b)
**77..
*K óra: Játék a molekulákkal (kiegészítô, gyakorlóóra)
Az óra célja, hogy a gyerekek térszemléletét elmélyítsük. Látniuk kell, hogy a síkban rögzített ábrázolás-hoz képest a molekulák térben foroghatnak, nincs „alsó” és „felsô” részük. A molekulák a valóságban isállandóan mozognak.
Dolgozzunk a munkafüzet útmutatása alapján!
Az óra elôkészítése
**11..
**22..
38uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
AB
E F
DC
GH
1.: G, d, (V)2.: A, a, (E)
3.: F, b, (V)4.: C, b, (E)
5.: D, f, (V)6.: B, e, (V)
7.: E, c, (E)
K ZL É V
A M M Ó N I AE R D Z RT I GÁ O ON X E N O N
IJ Ó D
S
Anyag EszközA molekulamodellek készítéséhez
színes gyurma, színes pingponglabda, hurkapálca, fogpiszkáló, ragasztó
kés, olló, vonalzó
Interaktív tananyag Játékok, feladatok: 4. Molekulapakoló (virtuális modellkészlet)5. Molekulamemori
ModellekKitöltendô feladatok: 2. Munkafüzetbôl: 2. 16. oldal 1. feladatTáblázatok a tankönyvbôl: 1. 3. táblázat: Molekulák áttekintése (19. o.)Képek, ábrák: 14–17. 40–43. ábrák: Elem- és vegyületmolekulák (19. o.)Animációk: 21. Térkitöltéses molekulamodellek
A munkafüzet feladatainak megoldása (*I/K)
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 38
Összefoglalás
A munkafüzet segítségével ismételjük át a tanult eszközöket, anyagokat, fogalmakat!
A munkafüzet feladatainak megoldása
11..
22..
33..
44.. Csoportmunkára alkalmas feladat:
55..
39uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
Eszközök kémcsô, kémcsôállvány, csipesz, tégelyfogó, kémcsôfogó, Bunsen-állvány, gömb-lombik, álló lombik, vasháromláb, lángelosztó, fôzôpohár, Erlenmeyer-lombik, mé-rôlombik, mérôhenger, gázfelfogó henger, üvegkád, Bunsen-égô, borszeszégô
Anyagok alumínium, grafit, vas, réz, higany, magnézium, ólom, kén, jód, arany, ezüst*kálium-permanganát, *ammónia, *hidrogén-klorid, *szén-dioxid, *metán
Fogalmak atom, diffúzió, relatív atomtömeg, kémiai elem, vegyjel, fémek, nemfémek, molekula, elemmolekula, vegyületmolekula, képlet, kémiailag tiszta anyagok,egyszerû és összetett anyagok, modell*füst
A) 1.
A) 2.
C) 3.
A) 4.
A) 5.
B) 6.
C) 7.
A) 8.
D) 9.
B) 10.
Nemfémes elem Fém VegyületSzobahômérsékletengáz-halmazállapotú
Kétatomos molekulátképez
H2, Cl2, I2, Ne, Br2,C, P4, S8
Ca, Hg, AuCO2, HCl, NH3,
H2O, CH4
CO2, H2, Cl2, Ne,HCl, NH3, CH4
H2, Cl2, I2, Br2, HCl
atom •molekula •
elem •vegyület •
daltoni atommodell •
• kémiai részecske• azonos atomokból álló halmaz• oszthatatlan részecske• vegyjellel jelölhetjük• képlettel jelölhetjük• különbözô atomokból álló részecske lehet
Fémek Nemfémek
a) réz, vas, alumínium, ón, nikkel jód, oxigén, kén, nitrogén, hidrogén
b) Ag, Mg, Na Ar, Br, C
fôzôpohár kémcsô üvegkád Erlenmeyer-lombik talpas lombik
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 39
**66.. ANYAGISMERET
**77..
7. óra: A víz halmazállapot-változásai. Olvadás-fagyás
Az óra célja, hogy a tanulók megismerkedjenek a víz olvadásával és fagyásával jjeelleennsséégg szintjén, majd a vízpéldáján keresztül a gázok, a folyadékok és a kristályok sszzeerrkkeezzeettével általánosságban: a részecskék mozgá-sával, energiájával, a rendezettséggel, a részecskék között ható kölcsönhatások erôsséggével, illetve azolvadás és fagyás folyamatának a lényegével.
Hangsúlyozni kell, hogy a halmazállapot-változás során a vízmolekulákban nem történik változás, csaka vvíízzmmoolleekkuulláákk kköözzööttttii kkööllccssöönnhhaattááss változik, illetve a részecskék energiája, mozgáslehetôsége.
Minél többféle kristályrács mmooddeellllt mutassunk be, és tudatosítsuk, hogy mindegyikben szabályos rend ural-kodik, de hogy milyen a rend, az az adott anyagra jellemzô (más a jég kristályrácsa, mint a jód kristályrácsa)!
Játékosabb, kreatívabb gyerekekkel játékos formában dramatizálni lehet a halmazállapot-változásokatés az ezzel kapcsolatos belsô energiaváltozásokat (a kémiai szerepjáték is egyfajta modellezés; itt mostnem a molekulák összetétele, alakja a hangsúlyozni kívánt szempont, hanem a molekulák mozgása,energiatartalma). Az interaktív tananyagban szereplô bemutatóórában megtekinthetô.
Dramatizált játék(Réz Gáborné dr. nyomán)
Tanár: Én vagyok az energiaforrás, tôlem kapjátok a megfelelô mennyiségû energiát. Egy fontos sza-bályt jegyezzetek meg: ha felemelem a kezem, akkor minden energiát elvonok, amit a játék folyamánadtam! Ti modellezitek a vízmolekulákat, minden gyerek egy vízmolekula. (Lehet tisztázni azt is, hogya molekulák nem hangoskodnak.)
Most hideg vagyok (mondja „nagyon szigorúan”), kevés energiát adok, és rendet várok! Osztály vi-gyázz! (A gyerekek rendezett sorokban a padok mellett felállnak.) A helyét senki nem hagyhatja el, deazt megengedem, hogy ott „rezeghettek”!
40uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
• sárga, szilárd anyag• sötétszürke nemfémes elem, jól vezeti az áramot• barna színû folyadék• zöldessárga, szúrós szagú gáz• ezüst színû folyadék• fehéresezüst színû, jól megmunkálható, kis sûrûségû fém (könnyûfém)• sötétszürke színû, puha, nagy sûrûségû fém (nehézfém)• sárgás színû, jól megmunkálható fém• vizes oldata lila színû• színtelen, szúrós szagú gáz
higany •grafit •bróm •
klór •kén •
alumínium •ólom •
hidrogén-klorid •hipermangán •
arany •
22.
UA11..
NT S Ó
33..A44..
M O L E K U L AM N O K
R IMISTÁK
B
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 40
41uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
Az óra elôkészítése
Háttér
Folyadékokról és szilárd anyagokrólA folyadékmolekulák között viszonylag nagyobb mértékû kölcsönhatás lép fel, amely egymás mellett ké-pes tartani a részecskéket. A folyadékok térfogata meghatározott, összenyomhatatlanok (illetve rendkí-vül nagy nyomás hatására nyomhatók csak össze kis mértékben), felveszik az edény alakját. Az egyes ré-szecskék „gördülô” mozgást végeznek: az egyik részecske helyére (a molekuláris méretû „lyuk”-ba) be-legurul egy másik részecske.
A szilárd halmazállapotú anyagokban a részecskék között olyan erôs a kölcsönhatás, hogy nemcsak atérfogatuk állandó, hanem az alakjuk is. A szilárd anyagok lehetnek amorf és kristályos szerkezetûek.
Az amorf anyagokban a részecskék elrendezôdése nem szabályos, vagy csak kisebb szabályos körze-tek vannak. Az amorf anyagok olvadáspontja nem egy meghatározott hômérsékleti érték, hanem olva-dáspont-tartománnyal jellemezhetô. Ilyen amorf anyag pl. az üveg.
((AA ggyyeerreekkeekk ddüüllöönnggééllnneekk aa hheellyyüükköönn..)) MMoosstt tteehháátt sszzaabbáállyyooss rreennddbbee rreennddeezzôôddtteekk aa vvíízzmmoolleekkuulláákk,, ééss aahheellyyüükköönn rreezzggôô mmoozzggáásstt vvééggeezznneekk.. EEzz aa sszziilláárrdd jjéégg mmooddeelllljjee..
Tanár: Több energiát adok, gyorsabb mozgást engedélyezek, nagyobb kitéréssel dülöngélhettek. Mostolvad meg a jég. Még több energiát adok: az egész osztályteremben sétálhattok, de csak úgy, hogy mindigvalamelyik társadat megérinted. A terem falát is meg lehet érinteni. Hogy mindig meg tudj érinteni valakit,nem távolodhatsz el nagyon a többiektôl. (A gyerekek bejárják az egész osztálytermet, miközben mindigmás-más gyerekkel, illetve a fallal érintkeznek.) MMoosstt tteehháátt mmeegghhaattáárroozzootttt ttéérrffooggaattbbaann aa vvíízzmmoolleekkuulláákk eeggyy--mmááss mmeelllleetttt eellggöörrddüüllnneekk.. EEzz aa ffoollyyéékkoonnyy vvíízz mmooddeelllleezzééssee.. NNaaggyyoobbbb aa bbeellssôô eenneerrggiiáájjaa,, mmiinntt aa jjééggnneekk..
Tanár: Még több energiát adok ennek a vízmolekula-halmaznak. Még nagyobb mozgásteret engedé-lyezek: szabad futkosni, de csak egyenes vonalban, és ha valakivel ütközöl, akkor más irányban folytasd azutad egyenes vonalban, a következô ütközésig! Szabad a falhoz is ütôdni, sôt, akár a plafonra is fel lehetugrani! (A gyerekek követik az utasítást, valószínûleg a plafonra nem fog felugrani senki, de ugrálhatnak.)MMoosstt tteehháátt aa vvíízzmmoolleekkuulláákk eeggyyeenneess vvoonnaallúú mmoozzggáásstt vvééggeezznneekk aaddddiigg,, mmíígg eeggyymmáássssaall vvaaggyy aazz eeddéénnyy ffaalláávvaallnneemm üüttkköözznneekk,, kkiittööllttiikk aa rreennddeellkkeezzééssüükkrree áállllóó tteerreett.. EEzz aa ggáázzhhaallmmaazzáállllaappoott mmooddeelllljjee.. MMéégg nnaaggyyoobbbb aa bbeell--ssôô eenneerrggiiáájjaa,, mmiinntt aa vvíízznneekk.
A tanár felemeli a kezét. (Ha a gyerekek figyeltek, akkor erre mindenki szabályos rendbe rendezôd-ve a helyére megy.
Anyag EszközKísérlethez jég (desztillált vízbôl),
desztillált vízfôzôpohár, hômérô
Interaktív tananyag Óravázlatok: 2. A víz halmazállapot-változásai3. Fizikai változások (elsô rész)
Animációk: 4. Vízgôz molekuláinak diffúziója5. Folyékony víz molekuláinak diffúziója6. Jégkristály molekuláinak rezgése
Kísérletek: 36. A víz halmazállapot-változásai – bemutatóóraTáblázatok a tankönyvbôl: 2. 4. táblázat: Vegyületek olvadás- és for-ráspontja (23. o.)Képek, ábrák: 18. 48. ábra: Jég olvadása (22. o.)
19. 49. ábra: Olvadás energiadiagramja (22. o.)
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 41
A kristályos anyagokban a részecskék szabályos rendben, „kristályrácsban” helyezkednek el, a rácsponto-kon lévô részecskék rezgômozgást végeznek. A rezgômozgás kilengése (amplitúdója) a hômérséklettôl függ.
A rácsenergia az az energia, amely szükséges ahhoz, hogy 1 mol kristályos anyagot szabad részecskék-re bontsunk. Mértékegysége: kJ/mol. Elôjele: pozitív. Például a NaCl rácsenergiája (Erács,NaCl) megegyezika NaCl(sz) = Na+(g) + Cl–(g) reakció reakcióhôjével.
A kémiai irodalomban a rácsenergiát az ellentétes folyamatra is definiálják: a rácsenergia az az ener-gia, amely felszabadul akkor, ha 1 mol kristályos anyag a szabad részecskékbôl keletkezik. Ilyenkor a rács-energia elôjele negatív.
Kristályos anyagokban, ha a rácsenergiát befektetjük (az olvadáspont hômérsékletén), a rezgômozgástvégzô részecskék akkora energiára tesznek szert, hogy összeomlik a kristályrács, az anyag folyadékká alakul.Mivel minden részecske azonos energiával rendelkezik, az olvadáspont elérésekor egyszerre omlik összea kristályrács, az olvadáspont adott hômérsékleti érték.
Olvadáshô: az a hômennyiség, amely ahhoz szükséges, hogy 1 mol kristályos anyag, az olvadásponthômérsékletén, folyadékká alakuljon. Mértékegysége: kJ/mol. Amint a definícióból következik, ez a hô-mennyiség nem emeli az anyag hômérsékletét, hanem a belsô energiáját növeli, arra fordítódik, hogy akristályrácsban rendezetten elhelyezkedô molekulák elhagyják a rácspontot.
A víz molekularácsos kristályban kristályosodik, melynek rácspontjain molekulák vannak, és közöttükmásodrendû kötések hatnak.
A nemesgázok kristályrácsa is molekularácsnak tekinthetô, annak ellenére, hogy a rácspontokon atomokvannak, ugyanis a nemesgázatomok között gyenge diszperziós kölcsönhatás hat.
A víz „kirívó” fizikai állandóinak jelentôsége a természetbenA folyékony víz (óceánok, tengerek, tavak) az éghajlat szabályozásában is fontos szerepet játszik. Moláris hô-kapacitása ugyanis kiugróan nagy: 75 J/molK. Ez lehetôvé teszi, hogy nappal és nyáron jelentôs mennyiségûhôt vegyen föl, amelyet azután éjszaka és télen a levegôbe bocsát anélkül, hogy saját hômérséklete jelentô-sen megváltozna. A párolgási és fagyási hôje is nagyobb, mint a folyadékokra jellemzô szokásos értékek, en-nek következtében a trópusokon elpárolgott és a sarkok irányába áramló vízgôz nagy mennyiségû hôt szál-lít, amely azután a magasabb szélességeken keletkezô felhô- és csapadékképzôdéskor felszabadul.
A víz sûrûsége 4 ºC-on maximális, tehát a jég sûrûsége kisebb (térfogata nagyobb), mint a folyékonyvízé, ez lehetôvé teszi, hogy a tavak ne fagyjanak be fenékig.
A víznek nagy a felületi feszültsége, amely alapvetôen befolyásolja a felhôcseppek viselkedését is, és enagy felületi feszültséget egyes vízi élôlények ki is használják (pl.: a molnárka tud futni a víz felületén). A víznagy felületi feszültségébôl adódik az ún. hajszálcsövesség is (kapilláris hatás, a kapillárisban magasabbramegy fel a vízszint, nem mutatja a közlekedôedényekre jellemzô törvényszerûséget).
A víz említett „kirívó” jellemzôinek hátterében a vízmolekulák között fellépô viszonylag erôs hidro-génkötés áll (ld. késôbb).
A tankönyvi feladatok megoldása
Kísérleti megfigyelések: AA jjéégg oollvvaaddáássppoonnttjjáánnaakk mméérréésseeA leolvasott érték: 0 °C körüli érték. A pontatlanság okai (hibaforrások) lehetnek: nem desztillált vízzel dolgozunk, nemstandard körülmények között (25 °C, 0,1 MPa), a hômérôk nincsenek kalibrálva, nem pontosan szemmagasságban olvas-suk le a hômérôt stb.Feladatok11.. Az olvadásponton minden molekula éppen akkora mozgási energiára tesz szert, hogy kiszakad a kristályrácsból, így
az addig rendezett kristályrács összeomlik, a rezgômozgást a molekulák gördülô mozgása váltja fel.22.. A naftalinmolekulák között fellépô kémiai kötések nagyobb energiával rendelkeznek. Ez abból tûnik ki, hogy több
energiát kell befektetni (magasabb hômérsékletre kell felmelegíteni) a kristályrács felbontásához. (Molekulaszerkeze-ti okokkal magyarázva: a naftalinmolekula nagyobb méretû, lapos korong alakú molekula, mint a fenolmolekula,ezért az apoláris molekulák között fellépô diszperziós kötés a naftalinmolekulák között erôsebb.)
42uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 42
33.. Szilárd, kristályos halmazállapota. Mindegyik vízmolekulákból épül fel.44.. Rézedényben a vas nem olvasztható meg, mert a réz alacsonyabb hômérsékleten megolvad. (A réz olvadáspontja: 1083 °C,
a vas olvadáspontja: 1535 °C.) Mivel az alumínium olvadáspontja magasabb, mint az ólomé, megolvasztható alumí-niumedényben az ólom. (Az alumínium olvadáspontja 660 °C, az ólom olvadáspontja 327 °C.)
**55.. A jég sûrûsége valamivel kisebb, mint a vízé, ezért úszik ugyan a vízben, de csak nagyon kis része látszódik ki a vízbôl. Át-vitt értelemben az olyan jelenségekre használják a kifejezést, amirôl csak az információk kis része áll a rendelkezésünkre.
**66.. Mivel a víz fagyáskor kitágul, szétfeszítheti a vízvezetékcsöveket.Mivel a víz fagyáskor kitágul, ha tiszta vizet használunk, szétfeszítheti az autó hûtôjét.
A munkafüzet feladatainak megoldása (7.)
11.. A) Igaz. B) Igaz. C) Hamis, a jég olvadása közben a belsô energiája nô, ehhez a környezetbôl vesz fel energiát (jelen eset-ben a szánkból), így a szánk lehûl. D) Hamis, a fagyáspont ugyanazt jelenti, mint az olvadáspont. E) Igaz. F) Hamis, me-legítéssel az anyag belsô energiáját növeljük, részecskéi gyorsabban, nagyobb energiával mozoghatnak, rezeghetnek.
22.. Milyen részecskék találhatók a rácspontokban? Vízmolekulák. Hogyan mozognak a rácspontokban lévô részecskék? Rezgômozgást végeznek a rácspont körül. Egy vízmolekulát hány másik vízmolekula vesz körül? 4 másik vízmolekula ve-szi körül. Hogy nevezzük ezt a térbeli elrendezôdést? Tetraéderes elrendezôdés. Hol vannak közelebb egymáshoz a víz-molekulák: a jégben vagy a 4 °C-os vízben? A 4 °C-os vízben, ezért ennek nagyobb a sûrûsége.
33.. a) a vas-oxid: szilárd; b) az égetett mész: szilárd; c) a nátrium-klorid: szilárd; d) a kvarc: szilárd.* Az aceton és az alkohol olvadáspontja 20 °C alatt van, ebbôl csak azt tudhatjuk, hogy nem szilárd halmazállapotúszobahômérsékleten, de lehetne folyékony vagy gáz-halmazállapotú is.* Az ecetsav olvadáspontja magasabb, tehát valószínûleg molekulái között erôsebb a kölcsönhatás (a metánmoleku-lák között – mivel ezek apoláris molekulák – diszperziós másodrendû kémiai kötés hat. Az ecetsav-molekulák között hid-rogénkötés is hat, ami lényegesen erôsebb másodrendû kötést jelent).
44.. C) amikor a vizet és jeget tartalmazó edénybe beletett hômérô higanyszála megáll egy adott értéken.Hogyan kell pontosan leolvasni a hômérôt? A hômérô higanyszálának magassága éppen szemmagasságba essen.
**55..
Hidegben a természetes vizeknek elôször a levegôvel érintkezô felülete hûl le. A hidegebb, nagyobb sûrûségû víz le-süllyed, lassan a víz egész tömegében +4 °C hômérsékletû lesz. A felszíni réteg 0 °C-on megfagy. A jég sûrûsége ki-sebb, mint a vízé, tehát a felszínen marad, és mivel jó hôszigetelô, védi a jég alatti vízrétegeket. Nagy hidegben ugyannô a jég vastagsága, de a nagyobb jégréteg jobban is védi az alsóbb rétegeket a további lehûléstôl. A mélyben meg-marad a +4 °C-os víz, amiben az élôlények áttelelhetnek.
**66.. Hány „leg”-et találsz a szövegben a Bajkál-tóról? Sorold fel ezeket! Legmélyebb tó, legtöbb édesvizet raktározó tó, benne éla legkülönösebb édesvízi fóka. Milyen évszakban vizsgálta az expedíció a Bajkál-tó állatvilágát? Tavasszal. A tó jegének mi-lyen változásait írja le Durrell? Sorold fel a megemlített változásokat! olvadás (…megkezdôdött a nagy olvadás, amely ha-marosan szikrázó víztükrû beltengerré változtatja a Bajkált...), fagyás (…majd friss jég fagy ki, amely – mint második bôra sebhelyet – eltünteti a rést…), a jég térfogat-növekedése (…a tóra boruló, roppant jégkabát nehézkes rándulásai…; …ahízó jég…). Hányféle hanggal jellemzi a Bajkál szimfóniáját? fülsiketítô ágyútûz, csilingel, mint a cimbalom, dorombol, mintegy kosár macska, ciripel, mint nyáron a tücsöksereg, és ketyeg, mint egy órásüzlet. Írd le szakkifejezéssel azt a jelenséget,amit Durrell így jellemez: „a tó jégkoporsójából kiszabadul”! A tó jege megolvad.
**77..
Megfejtés: fagy
43uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
Jégpáncél (hôszigetelés)
Tó0 °C
A víz sûrûségelefelé nô
4 °C
A levegô hômérséklete < 0 °C
a) belsô energia;
b) víz;
c) kristályrács;
d) dér;
e) olvadáspont;
f) H, O;
g) nulla;
h) egy;
i) W.
YGAF
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 43
8. óra: Párolgás, forrás, szublimáció
Az óra célja, hogy a tanulók megismerkedjenek a víz párolgásának, forrásának a vizsgálatán keresztül aggáázzookk ttuullaajjddoonnssáággaaiival általánosságban. Tovább mélyítjük a halmazállapot-változás jelenség szintjén valómegfigyelése és az anyag szerkezeti változásainak értelmezése közötti kapcsolat magyarázatát.
Bármilyen folyadék esetében tudniuk kell a gyerekeknek, hogy mit jelent az, ha a folyadék ffoorrrráássbanvan (adott nyomásviszonyok között képzôdô buborékok a folyadék belsejébôl felszállnak a felszínre, abuborékok nyomása egyenlô lesz a rá nehezedô nyomással, ami a folyadékoszlop és a külsô légnyomásösszege), és hogy forrás közben nem változik a folyadék hômérséklete, ez a folyadékra jellemzôhômérsékleti érték (forráspont). Ha ezt érti, akkor értelmezni tudja a kuktafazék mûködését (nagyobbnyomáson magasabb a folyadék forráspontja, magasabb hômérsékletû vízben gyorsabban fô meg azétel), illetve hogy kisebb nyomáson alacsonyabb egy folyadék forráspontja (pl.: magas hegységben, aholritkább a levegô, így alacsonyabb a légnyomás, alacsonyabb hômérsékleten forr a víz).
A forrás és a ppáárroollggááss közötti különbséget tisztázni kell (miszerint a párolgás minden hômérsékletenbekövetkezhet, és csak a folyadék felületérôl történik)!
A sszzuubblliimmáácciióótt csak jelenség szintjén tudjuk megbeszélni, mivel a szerkezeti értelmezéshez nincsenekmeg a tanulók szükséges ismeretei. A kísérletet tanulókísérletként vagy tanári kísérletként is elvégez-hetjük. Ügyeljünk, hogy csak rendkívül kevés jódkristálykát tegyünk a kémcsôbe (néhány mákszemnyit)!
Az óra elôkészítése
Háttér
A gázokról: A gázok részecskéi egyenesvonalú mozgást végeznek, de mivel ütköznek egymással, ezcikcakkos pályát jelent. A részecskék között – ha eléggé kicsi a nyomás és alacsony a hômérséklet – el-hanyagolhatóan kicsi a kölcsönhatás (ideális gázok), de a valódi gázok (reális gázok) esetén ez nem el-hanyagolható. Ha a valódi gáz hirtelen kiterjed – a nyomása hirtelen lecsökken –, akkor a molekulákvonzásának a leküzdéséhez szükséges energiát a környezetbôl vonja el. Ezen alapul a hûtôk, a levegô-cseppfolyósító berendezések mûködése, illetve ennek a következményét figyelhetjük meg, ha szódásszi-fonba patront csavarunk, és a patronban lévô sûrített szén-dioxid gáz hirtelen kiterjedésének következ-tében annyira lehûl a patron fala, hogy a levegô páratartalma ráfagy.
A folyadékok felületérôl minden hômérsékleten távoznak el részecskék (párolgás vagy „illékonyság”jelensége), mert minden hômérsékleten akad olyan, nagy energiára szert tevô részecske, amely le tudjagyôzni a körülötte lévôk vonzását. Természetesen minél magasabb a hômérséklet (minél jobban megkö-zelíti a forráspontot), annál gyorsabb a párolgás. A párolgás sebességét megnöveli még a szél és a szárazlevegô is, mivel mindkét tényezô megakadályozza, hogy a folyadék feletti gôztér telítôdjön vízpárával.
44uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
Anyag EszközA jód szublimációjához jódkristály, vatta kémcsô, kémcsôfogó, Bunsen-
égô vagy borszeszégô, gyufa
Interaktív tananyag Óravázlatok: 3. Fizikai változások (második rész)Kísérletek: 6. Jód szublimációja
7. ForrásAnimációk: 7. Kristályos jód szublimációjaKitöltendô feladatok: 2. Munkafüzetbôl: 5. 22. oldal *7. feladat
6. 23. oldal 3. feladatTáblázatok a tankönyvbôl: 2. 4. táblázat: Vegyületek olvadás- ésforráspontja (23. o.)Képek, ábrák: 20. 53. ábra: A forrás (25. o.)
21. 54. ábra: Párolgás és forrás (25. o.)22. 57. ábra: Jód szublimációja (26. o.)
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 44
A molekularácsos kristályok olvadékának a forráspontja elsôsorban a másodrendû kötések erôsségétôl függ,meghatározza a moláris tömeg is, de a molekula alakja is befolyásolja. A gömb alakú (gömbszerû) molekulákkisebb energiabefektetéssel szakadnak ki szomszédos folyadékrészecskék közül, mint a hosszúkás, nagyobb fe-lületû molekulák, ezért az elôbbieknek alacsonyabb a forráspontja még akkor is, ha azonos a moláris tömege.
A tiszta folyadékok hômérséklete forrásuk közben állandó (forráspont), ekkor már a folyadék belse-jébôl is folyamatosan szállnak fel buborékok.
A tankönyvi feladatok megoldása
Kísérleti megfigyelések: A jód szublimálásaMilyen halmazállapot-változást észlelsz? Szilárdból gáz-halmazállapotú jódot kapunk.Milyen színû a szilárd, kristályos jód? Szürkés, fénylô.Milyen színû a jódgôz? Lila.A hevítés befejeztével a vattát kihúzva a kémcsôbôl mit észlelsz a vatta felületén? Barna színezôdést, apró, fénylô kristálykákat.(Finom eloszlásban a szilárd jód barnás színû. Ha a bôrre jut, azt is barnára színezi.)Feladatok11.. a) gáz-halmazállapotúak: amelyeknek az olvadáspontja és a forráspontja is alacsonyabb, mint 25 °C. b) folyadék hal-
mazállapotúak: amelyeknek az olvadáspontja 25 °C-nál alacsonyabb, forráspontja 25 °C fölött van. c) szilárd halmaz-állapotúak: mind az olvadáspontjuk, mind a forráspontjuk 25 °C fölött van.
22.. Mivel a párolgás a folyadék felületérôl történik, ezért minél nagyobb a folyadék felülete, annál rövidebb idô alatt pá-rolog el. Egy széles szájú edénybôl gyorsabban párolog el a folyadék.
33.. A „forró leves” a testhômérsékletünkhöz (36,5 °C) képest meleg (45 °C körül), ugyanígy a „forró fürdô” is. A forrás-ban lévô víz 100 °C hômérsékletû (normális nyomás mellett).
44.. A kámfor már közönséges hômérsékleten is szublimál.55.. Magas hegységekben a légnyomás kisebb, így a víz forráspontja alacsonyabb hômérsékleten van, mint 100 °C, ezért
nem fônek meg a hüvelyesek.Ha kuktában fôzzük, akkor a kuktában uralkodó nagyobb nyomáson a víz forráspontja is magasabban lesz, mint 100 °C,így a hüvelyeseket is meg lehet fôzni.
A munkafüzet feladatainak megoldása (8.)
11.. A) Hamis, mert az olvadáspont fölé kell a hômérsékletet emelni, hogy megolvadjon az anyag, de azok az anyagok,melyek szublimálnak, kihagyják a folyadék halmazállapotot.
B) Igaz.C) Hamis, mert gördülô mozgást végeznek.D) Igaz állítás, párolgáskor a víz a környezetébôl vonja el a hôt (ebben az esetben a környezet a bôrünk).*E) Igaz.*F) Igaz.
22..
A párolgás és a forrás között tehát az a különbség, hogy párolgás minden hômérsékleten bekövetkezik, és a molekulák a folyadékfelszínérôl kerülnek a gáztérbe. A forrás csak a forrásponton következik be, és itt a folyadék belsejébôl is felszállnak buborékok.
33.. jégkocka készítése vízbôl • • szublimációjódgôzök lehûtése • • párolgásjégcsap csöpögése • • kristályosodás
kölnisüveget nyitva hagyunk, és érezzük az illatát • • lecsapódásjódkristályt melegítünk • • forrás
leves forralásakor a fedôn vízcseppek jelennek meg • • fagyásteavíz készítésekor a buborékok megjelenése • • olvadás
45uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
PPáárroollggááss FFoorrrrááss
Milyen halmazállapot-változást jelent? Folyékonyból gáz-halmazállapotúvá alakul
Folyékonyból gáz-halmazállapotúvá alakul
Milyen belsô energiaváltozással jár? Belsô energia növekedésével jár Belsô energia növekedésével jár
Honnan kerülhetnek folyadékmoleku-lák a gáztérbe?
A folyadék felületérôl A folyadék belsejébôl is kerülhetnekmolekulák a gáztérbe
Milyen hômérsékleten következhetbe (normál légköri nyomás mellett)?
Minden hômérsékleten (az olvadás- és forráspont között)
A forrásponton
**
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 45
44.. A tankönyv 58. ábrája alapján.**55. Magas hegységeknél alacsonyabb a légnyomás értéke, ezért a víz forráspontja is alacsonyabb (a buborékoknak ki-
sebb nyomást kell legyôzni, hogy fel tudjanak szállni). A kuktafazékban a nagyobb gôznyomáson magasabb hômér-séklet szükséges, hogy a buborékok a folyadék belsejébôl is felszállhassanak, vagyis magasabb a forráspont értéke,mint kisebb nyomáson. Az étel magasabb hômérsékleten gyorsabban fô meg.
**66..
A lombikban vizet forralunk A lombik felülre került alját hûtjük
Véleményed szerint miért csak forralás után szabad bedugaszolni a lombikot? Forralás közben nem szabad bedugaszolni alombikot, mert a zárt térben megnövekedett gôznyomás szétvetheti a lombik falát (robbanásveszély!).Mitôl függ egy anyag forráspontjának értéke? A forráspont függ az anyagi minôségtôl és a folyadékra nehezedô (gôz)nyo-más értékétôl.Magyarázd el saját szavaiddal, hogy a lehûtött lombikban miért csökken a vízgôz nyomása! (Magyarázatodban térj ki a gáz-térben lévô vízmolekulák számára!) A hûtés hatására a vízgôz egy része lecsapódik, vízzé alakul, így a gôztérben kevesebblesz a vízmolekulák száma, tehát a lombikban lévô gôznyomás csökken.Ha a folyadék fölötti térben csökken a nyomás, akkor vajon miért lépnek ki könnyebben a vízmolekulák a folyadéktérbôl agáztérbe? (Magyarázatodban gondolj arra a jelenségre, amikor egy zsúfolt tömeg elôtt kitárul egy nagy kapu, és a kapu mögöttnincs egy ember sem!) Ha a folyadék fölötti gôznyomás kisebb, ennek eredményeként a folyadéktérben lévô molekulákkönnyebben, azaz alacsonyabb hômérsékleten lépnek ki a gôztérbe, a víz tehát alacsonyabb hômérsékleten forr.
**77.. Forráspont.
A Lecsapódás, desztilláció címû órát – idô hiányában – öösssszzee lleehheett vvoonnnnii aa kköövveettkkeezzôô óórráávvaall,, a Fizikai vál-tozás, energiaváltozások címû órával, de két órában is meg lehet tartani, attól függôen, hogy tanulókísérletbenvégzik-e el a gyerekek a desztillálást, hogy mennyi kiegészítô, magyarázó, elmélyítô ismeretet közöl a tanár stb.
9. óra: Lecsapódás, desztilláció
Ha aa ttaannuullóókk vvééggzziikk aa ddeesszzttiilllláálláásstt,, akkor figyelmeztessük ôket a legfontosabb balesetvédelmi rendsza-bályokra, és a kísérleti berendezés pontos összeállítására: a hômérô tartálya ne érjen le egészen a kém-csô aljáig (az oldalcsô kimeneti magasságába célszerû állítani, így a távozó vízgôz hômérsékletét mutat-ja); a megfestett oldatot a kémcsô egyharmadánál magasabbra ne öntsük, mert átforr az oldalcsövönkeresztül a párlatba, és elszínezi! Ha nem pontosan 100 °C-ot mutat a hômérô, vegyük számba a hi-balehetôségeket a mérés során! Hasonlítsuk össze a kiindulási oldatot a kapott párlattal (szemmel lát-ható különbségek, összetételbeli különbségek)!
Az óra elôkészítése
46uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
Anyag EszközTanulókísérlethez (desztilláció) színes oldat (pl.: halványlila
kálium-permanganát-oldat), hideg vizes papír zsebkendôvagy rongydarab (hûtéshez)
Interaktív tananyag Óravázlatok: 3. Fizikai változások (harmadik rész)
kémcsô, kémcsôfogó, Bunsen-égô vagy borszeszégô, gyufa
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 46
Háttér
A desztilláció kémiatörténeti vonatkozásaiA desztilláció elsô leírásai az i. e. I. századból származnak, például a cédrusolaj lepárlásának módja olvasha-tó a munkafüzet *6. feladatának szövegében.
A IV–V. században Zozimosz alkalmazta elôször a ma is használatos desztilláció elvét: egy kemencébenhevítette a folyadékot, a gôzöket elvezette, és lehûtve lecsapódtak. Ezt a módszert fejlesztették tovább, ésa IX. században az arab alkimisták már komoly jártasságot szereztek. Abu Juszuf al-Kindi „A parfümök ésdesztillációk kémiájának könyve” c. munkájában az illatos olajok és vizek készítésére vonatkozó évezredesismereteket és desztillációs eljárásokat gyûjtötte össze.
A desztillált víz gyakorlati felhasználása Mivel a desztillált víz oldott anyagokat nem tartalmaz (a forralás során az oldott gázok eltávoznak, aszilárd anyagok pedig visszamaradnak), így minden olyan berendezésben célszerû használni, amelybenvizet kell melegíteni (pl.: gôzölôs vasaló); ezzel megakadályozzuk, hogy a vízkô (a vízbôl kiváló Ca-, Mg-vegyületek) lerakódjon a berendezésben, és azt tönkretegye. Gyakran használnak ún. ioncserélt vizet,mely helyettesítheti a desztillált vizet abból a szempontból, hogy nem válnak ki belôle vízben oldhatat-lan vegyületek (lágy víz).
Mérési hibák kiértékeléseHa desztillált víz valamely fizikai állandóját mérjük (pl.: olvadás- vagy forráspontot), mindig figyelembekell venni, hogy esetleg valamilyen módon szennyezôdhetett a vizsgált víz (pl.: az edény nem volt kel-lôen tiszta, az állás során a levegôbôl oldott anyagok jutottak a vízbe stb.). A „szennyezett” víz már va-lamilyen híg oldatnak tekinthetô, és a híg oldatok törvényszerûségei érvényesek rá: ilyen törvény az ún.forráspont-emelkedés (a híg oldat forráspontja mindig magasabb, mint a tiszta oldószer forráspontja),illetve az ún. fagyáspontcsökkenés (a híg oldat fagyáspontja mindig alacsonyabb, mint a tiszta oldószerfagyáspontja). A pontatlanság okai (hibaforrások) lehetnek még: nem desztillált vízzel dolgozunk, nemstandard körülmények között mérünk, a hômérôk nincsenek kalibrálva, nem pontosan szemmagasság-ban olvassuk le a hômérôt stb.
A desztillált víz hatása az élô sejtreAz élô sejt plazmája adott koncentrációban tartalmaz különbözô anyagokat (adott ozmotikus nyomássalrendelkezik). Ha a sejteket tartalmazó szövetet desztillált vízbe (vagy a sejtplazmánál kisebb ozmotikusnyomású oldatba) tesszük, akkor a sejthártya félig áteresztô tulajdonsága miatt (ami azt jelenti, hogy a kis-méretû oldószer-molekulákat, pl.: a vízmolekulákat átereszti, a nagyméretû molekulákat, pl.: fehérje-vagy szénhidrát-molekulákat pedig nem) a víz beáramlik a sejtekbe (diffúzió), a sejt térfogata megnô,szélsôséges esetben szétreped a sejt. Ez a jelenség az ozmózis, hajtóereje pedig a félig áteresztô hártyakét oldalán az ozmotikus nyomás kiegyenlítôdése; a vízmolekulák sejtbe való beáramlásával hígul a sejt-plazma koncentrációja, így csökken az ozmotikus nyomása. Megfigyelhetô ez a jelenség például nagyesôzések után, amikor az érett cseresznyeszemek megrepednek (az esôvíz lágy víz, jó megközelítésseldesztillált víznek is tekinthetô).
A tankönyvi feladatok megoldása
Kísérleti megfigyelés: AA vvíízz ddeesszzttiilllláácciióójjaaLeolvassuk azt a hômérsékletet, amelynél a buborékok felszállása folyamatossá válik: 100 °C körüli értéket olvasunk le.Milyen színû a párlat? A párlat színtelen.Feladatok11.. A levesbôl párolgás révén a gôztérbe, és onnan lecsapódással a fedôre kerülnek a vízcseppek.22.. A buborékok vízgôzt tartalmaznak.
47uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 47
33.. Gôzölôs vasaló feltöltésénél, autók akkumulátorának a feltöltésénél, elektromos párologtató feltöltésénél stb.44.. A szennyezôdés és a tisztítandó folyadék forráspontja között viszonylag nagy különbség legyen, hogy a tisztítandó fo-
lyadékkal együtt ne párlódjon át.(Az 5–*7. feladatok a Fizikai változások, energiaváltozások címû órához tartoznak.)
A munkafüzet feladatainak megoldása (9.)
11.. A) Igaz, mert ott a hômérséklet is alacsonyabb.B) A tinta festékanyaga nem lehet illékonyabb, mint a víz, mert akkor elég hamar „színtelenné” válna a tinta, így a
festékanyag nem desztillál át (forráspontja magasabb, mint a vízé), és a párlat színtelen. Az állítás hamis.C) Igaz (már tanultuk a diffúzió jelenségét).D) Igaz. (Az ilyenkor közölt energia, a forráshô a molekulák egymástól való eltávolodására fordítódik.)E) Hamis, mert a desztilláció forráspontkülönbségen alapuló szétválasztási módszer.
22.. Magasabb hômérsékletû levegôben nagyobb lehet a víz gôznyomása (több vízmolekulát tartalmazhat), a hidegebbszemüveglencsére azonban lecsapódik a vízgôz (párásodás).
33.. A forró vízbôl elpárolgó vízgôz a hidegebb fedôn lecsapódik vízcseppek alakjában.44.. Egy egyszerû rajzon célszerû pontosan ábrázolni, hogy a melegítendô
berendezésnek mely részei zártak, és mely részei nem (fontossá válhatpéldául a robbanásveszély elkerülése miatt).
55.. Savas akkumulátor, gôzölôs vasaló, elektromos párologtató, vízmelegítôs termosztát stb.**66.. Mely anyagokból milyen anyagokat pároltak le a szöveg szerint?
Hogyan jutottak a párlathoz? A felszálló gôzöket az edény fölé tartott laza gyapjútömeggel fogták fel.Mi volt a hibája ennek az eljárásnak? Finomabb elválasztásra, nagyobb mennyiségû anyag tisztítására nem alkalmas.**77.. Desztilláció.
10. óra: Fizikai változás, energiaváltozások
Ha ezt az órát nem vonjuk össze az elôzôvel, akkor van idô részletesen megbeszélni a fizikai változásoksorán bekövetkezô energiaváltozásokat. Részletezhetjük, hogy ha az anyag részecskéi (a rendszer) energiátvesznek fel a környezettôl (pl.: melegítjük), akkor a részecskék gyorsabb mozgásúak, nagyobb energiájúaklesznek, az anyag belsô energiája megnô, ami aannyyaaggsszzeerrkkeezzeettii vváállttoozzáássookkat hozhat létre (pl.: halmazálla-pot-változást).
Az energiaváltozásokat ún. eenneerrggiiaaddiiaaggrraammon ábrázolhatjuk: a függôleges tengely mutatja az energiaváltozását. Nincsen nulla pontja (legfeljebb megállapodásszerûen kijelölhetünk egy nulla energiaszintet),csak egy meghatározott állapothoz képest (kiindulási állapot) tudjuk vizsgálni a folyamat energiaváltozá-sát. Tisztázzuk, hogy mit tekintünk eexxootteerrmm,, illetve eennddootteerrmm folyamatnak (természetesen nem csak fi-zikai változás járhat energiaváltozással, hanem a kémiai változások is, amit csak a következô órán tisztázunk,hogy mit jelent, de már itt utalhatunk erre)!
Mondjunk sok ppééllddáát fizikai változásra, és tisztázzuk, hogy ezek egyike során sem kapunk más minô-ségû és összetételû anyagokat, csak a fizikai tulajdonságai változnak meg az anyagnak (halmazállapot,szín, alak, hômérséklet, térfogat stb.). A 66. ábrán feltüntetett példában a fizikai változások között egykémiai változás is szerepel (égés).
Ha van idônk, az órán vagy szakkörön is elvégezhetjük az Otthoni kísérletet.
48uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
kátrány- és a cédrusolajból illékony anyagokat
kristályosodás, olvadás, forrás, fagyás, lecsapódás, párolgás, szublimáció
hûtés
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 48
Az óra elôkészítése
Háttér
TermokémiaA termokémia a kémiai reakciók során létrejövô hôváltozásokkal foglalkozik.
Az energiaváltozást a rendszer szempontjából nézve az exoterm folyamat során a rendszer energiát ve-szít, a hôváltozás elôjele ilyenkor negatív, ∆H < 0 (a delta, ∆, jelentése: változás; a termokémia csak a hôvál-tozást kíséri figyelemmel, a folyamatokat kísérô fény-, hang- stb. energiakibocsátást nem). Endoterm folyamatsorán a rendszer energiát vesz fel a környezetébôl, energiát nyer, a hôváltozás elôjele pozitív, ∆H > 0.
(Kémiai reakciók energiaváltozásait ld. a következô óránál.)
A tankönyvi feladatok megoldása
(1–4. feladatok az elôzô óránál szerepelnek.)55.. A földgáz égésekor hô szabadul fel, meleget érzékelünk.
**66.. A gáz hirtelen kiterjedése energiát igényel, mert a reális gázoknál nem tekinthetünk el a gázmolekulák között hatóvonzástól (ideális gáz esetén a molekulák olyan távol vannak egymástól, hogy nem hat közöttük vonzás). Ha hirtelen nagyobb tér áll a gáz rendelkezésére, a molekulák egymás közti vonzásának a legyôzésére a környezetbôlvonja el az energiát, a környezete lehûl. A folyamat endoterm. (Ld. a gázokról szóló háttéranyagot, 44. oldal.)
**77.. Az aceton (fp.: 56,5 °C), alkohol (fp.: 78,4 °C), víz (fp.: 100 °C) esetében sorrendben növekszik a forráspontérték, ebbôlkövetkeztethetünk az „illékonyságra”, ami egyben a folyadékok molekulái között ható kölcsönhatás erôsségére is utal.Otthoni kísérlet:A szódabikarbóna (NaHCO3) oldódáshôje: +17 kJ/mol , a kristálycukoré +3,81 kJ/mol. A különbség a kísérlet soránérezhetô: mivel a szódabikarbóna oldódása több hôt von el a környezettôl („endotermebb”), így hidegebbnek érez-zük azt az alumíniumtasakot, melyben a szódabikarbónát oldjuk.
A munkafüzet feladatainak megoldása (10.)
11.. A) Igaz.B) Hamis, exoterm változások esetén hô szabadul fel.C) Hamis, mert endoterm folyamatok során a rendszer energiát vesz fel a környezetébôl, tehát a belsô energiája növekszik.D) Igaz, mert csak alak- és méretváltozás történik.E) Hamis, mert ilyenkor fizikai változások: hômérséklet–változás és térfogatváltozás történnek.
22..
Mi a közös ezekben a változásokban? Fizikai változások.33.. A diagramból kiolvasható, hogy a kiindulási állapot energiaszintje magasabban van, mint a végállapot energiaszintje,
tehát a változás energialeadással járt, azaz exoterm változás (a rendszer energiát adott le a környezetnek), a rend-szer belsô energiája csökkent, a környezet felmelegedett.
44.. A kristályos anyagban a rácspontokon lévô részecskék rezgômozgást végeznek. Melegítés (energiaközlés) hatására a rezgômozgás egyre nagyobb kitéréssel történik, a belsô energiája nô, az olvadáspont hômérsékletén összeomlik akristályrács. Az olvadás endoterm fizikai változás.
49uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
Anyag EszközOtthoni kísérlethez szódabikarbóna, kristálycukor, víz 2 alufóliadarab, kiskanálInteraktív tananyag Óravázlatok: 5. Energiaváltozások
Képek, ábrák: 26. 64. ábra: Halmazállapot megállapítása (30. o.)27. 65. ábra: Halmazállapot-változások energiadiagramja (30. o.)28. 66. ábra: Exoterm és endoterm folyamatok (30. o.)29. 67. ábra: A rendszer és a környezet (31. o.)
Alakváltozás
Térfogatváltozás
a) ólomöntés, b) kockacukorból porcukrot készítünk, e) gyurmafigura készítése, g) szabásminta alapján a ruhaszövet kiszabása,
h) drótból spirálrugó készítése
c) a zárt üvegben megfagyasztott víz szétfeszíti az üveget, f) lázmérôvel való hômérsékletmérés
Halmazállapot-változás a) ólomöntés, c) a zárt üvegben megfagyasztott víz szétfeszíti az üveget, d) hidegbôl meleg szobába lépve bepárásodik a szemüveg,
i) nyitva hagyott kölnisüvegbôl „elfogy” a kölni
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 49
55..
**66.. A szöveg szerint mit értünk mozgásonfilozófiai szempontból? A mozgás az anyag valamilyen állapotának megváltozását jelenti.biológiai szempontból? Az élôlények fejlôdése, növekedése a biológiai mozgás.kémiai szempontból? A vegyületek keletkezése és elbomlása a kémiai mozgás.fizikai szempontból? A testek helyzetváltoztatása a mechanikai mozgás.
**77.. Endoterm [ND O-n N nélkül + „TEREM” E nélkül].
11. óra: A víz bontása kémiai reakcióval. A kémiai változás
Meg kell érteniük a tanulóknak, hogy a mmoolleekkuulláákk kköözzööttttii kkööttéésseekk ééss aa mmoolleekkuulláánn bbeellüüllii kkööttéésseekk felsza-kadása egészen más folyamatokat eredményeznek, tudniuk kell különbséget tenni ffiizziikkaaii ééss kkéémmiiaaii vváállttoozzáássközött. A lényeges különbségeket táblázatba foglalhatjuk:
A vízbontást HHooffffmmaannnn--ffééllee vvíízzbboonnttóó kkéésszzüülléékkkkeell végezhetjük. A készülékbe ne desztillált vizet önt-sünk, hanem 1 mol/dm3 koncentrációjú kénsavoldatot (ha Pt-elektródokat tartalmaz) vagy Na2SO4-oldatot (ha Fe-elektródokat tartalmaz)! Erre azért van szükség, hogy jól elektrolizálható elektrolitolda-tunk legyen, de ezt ebben az esetben nem kell a gyerekeknek értelmezni, mert nincsenek meg a kellôismeretük hozzá. Buborékmentesen jelig töltsük a készüléket az oldattal, a csapokat zárjuk el, majd12–24 V-os egyenárammal elektrolizáljunk. Egy idô után megfigyelhetô, hogy a negatív pólusnál (katód)keletkezô gáz térfogata kb. kétszer akkora, mint a pozitív póluson (anód) fejlôdô gázé. Az elektrolizálásbefejeztével elôször a kétszeres térfogatú gázt (hidrogéngázt) eresztjük ki a csap elforgatásával, miköz-ben meggyújtjuk (éghetô gáz), majd a másik csapot nyitjuk ki, parázsló gyújtópálcát teszünk a kiáramlógáz (oxigéngáz) útjába, a parázsló gyújtópálca lángra lobban (az égést táplálja). (Vigyázat! A kísérlet ide-je alatt az áramforráshoz kapcsolt elektródokat nem szabad felcserélni, mert durranógáz keletkezik, amirobbanásveszélyes!)
Mondjunk sok példát kémiai változásokra, vegyük sorra mindegyik esetben, hogy milyenanyag(ok)ból milyen más anyag(ok) keletkeznek!
50uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
Exoterm változás Endoterm változás
Lecsapódás, fagyás Szublimáció, olvadás, párolgás, forrás
Molekulák közötti kötések Molekulákon belüli kötésekA kötés erôssége gyengébbek sokkal erôsebbekA kötések felszakításához szükséges energia nagysága
kisebb energiabefektetéssel jár nagyobb energiabefektetéssel jár
A kötés felszakítása megváltoztat-ja-e az anyagi minôséget?
nem igen
A kötés felszakítása milyen változást eredményez?
fizikai változást,új anyag nem keletkezik
kémiai változást,új anyag keletkezik
Példák ezek a kötések szakadnak fel pl.: halmazállapot-változás során:
H2O(f) → H2O(g)
ezek a kötések szakadnak fel pl.: vízbontás során:
H2O → H2 + 1/2 O2
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 50
51uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
Az óra elôkészítése
Háttér
A kémiai változásokat kísérô hôváltozásokA kötési energia egy mólnyi meghatározott kötés felszakításához szükséges energia. Mértékegysége kJ/mol,elôjele pozitív.
A kémiai folyamatok során a reakcióba lépô anyagok kötései felbomlanak, újak alakulnak ki, a kiindulási éskeletkezô anyagok energiatartalma nem azonos, ezért a kémiai folyamatok mindig energiaváltozással járnak.
A termokémiai egyenlet feltünteti az anyagok minôségén és mennyiségén kívül azok halmazállapotát(g, f vagy sz jelzéssel) és a folyamatot kísérô energiaváltozást is, elôjelével együtt.
A reakcióhô megmutatja a kémiai változásban elnyelt vagy felszabadult hômennyiséget, ha a termo-kémiai egyenletben feltüntetett minôségû, mennyiségû és állapotú anyagok alakulnak át. Mértékegysé-ge kJ/mol, elôjele lehet pozitív (endoterm rekaciók) és lehet negatív (exoterm reakciók). Jele: ∆Hr.
Egy anyag képzôdéshôje az a hômennyiség, amely akkor szabadul fel vagy nyelôdik el, ha az anyagegy mólja standard állapotú stabilis elemeibôl keletkezik. Mértékegysége kJ/mol, elôjele lehet pozitívvagy negatív, jele: ∆Hk .
Az elemek standard állapotban stabilis formájának képzôdéshôje a definícióból következôen zérus. Egy anyag bomláshôje számérték szerint megegyezik a képzôdéshôvel, de azzal ellentétes elôjelû.A termokémia fôtétele, a Hess-tétel kimondja, hogy a reakcióhô független a részfolyamatok minô-
ségétôl, sorrendjétôl és lefolyásuk idejétôl, azaz a részfolyamatok hômennyiségének összegét a rendszerkezdeti és végállapota egyértelmûen meghatározza.A vízbontásA víz elektrolízise során lejátszódó kémiai folyamatok:
Katódon O–– : 2 H2O(f) + 2 e– = H2(g) + 2 OH–(aq) (elektronfelvétel, redukció)(a katód környezetében lúgos lesz a kémhatás, a lakmusz kék színt mutat)
Anódon ⊕: H2O(f) = 1–2 O2(g) + 2 H+(aq) + 2 e– (elektronleadás, oxidáció)(az anód környezetében savas lesz a kémhatás, a lakmusz piros színt mutat)
Vizes oldatokban végbemenô elektrolízis esetén:A katódon (O–– pólus), grafit, Pt- vagy Fe-elektródok mellett, az alkálifémionok (pl. a Na+(aq)) vizes
oldatának elektrolízisekor is hidrogéngáz fejlôdik, a fenti folyamat szerint, és nem történik fémkiválás.Az anódon (⊕ pólus), grafit, Pt- vagy Fe-elektródok között, pl.: a szulfát (SO4
2–(aq))-ionokat tartalmazó
oldat elektrolízisénél az a részecske oxidálódik, amelynél a kovalens kötés felszakadása kevesebb energiátigényel. A vízmolekulák elektronleadása kisebb energiát igényel, mint a szulfátionoké, tehát ezek mellett avízmolekulák oxidálódnak, és oxigéngáz keletkezik a fent megadott egyenlet szerint.
A fentiekbôl következik, hogy olyan vizes oldatok elektrolízisekor, amelyekben – a kation alkálifémion (pl. nátriumion) vagy oxóniumion,– az anion összetett ion (pl. szulfátion), tulajdonképpen vízbontás történik, hiszen a katódon hidro-
géngáz, az anódon oxigéngáz fejlôdik. (Ilyen oldat a Na2SO4 – vagy a kénsavoldat.) A víz mennyisé-ge csökken, az oldott anyag mennyisége nem változik, így az oldat egyre töményebbé válik.
Anyag EszközVízbontáshoz 1 mol/dm3 kénsavoldat
vagy nátrium-szulfát-oldat 2 alufóliadarab, kiskanál
Interaktív tananyag Óravázlatok: 4. Kémiai vázlatokKísérletek: 8. Vízbontás
9. Durranógáz meggyújtásaAnimációk: 8. Vízbontás
9. Durranógáz meggyújtásaKitöltendô feladatok: 1. Tankönyvbôl: 5. 34. oldal 1. feladat
2. Munkafüzetbôl: 7. 29. oldal 3. feladatKépek, ábrák: 30. 68. ábra: A vízben lévô kötések (32. o.)
31. 69. ábra: A vízbontás energiadiagramja (32. o.)
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 51
A tankönyvi feladatok megoldása
Kísérleti megfigyelés: VízbontásHogyan észleled a gázfejlôdést? Buborékképzôdést észlelünk, és a berendezés két szárában a vízszint alacsonyabb lesz.A kisebb térfogatú gázt tartalmazó szár végéhez tartott izzó gyújtópálcával mi történik? A kisebb térfogatú gáz (O2) áramábatartva a gyújtópálcát, az felizzik. A nagyobb térfogatú gáz milyen lánggal ég? A nagyobb térfogatú gáz (H2) meggyullad,és színtelen lánggal ég.Feladatok11.. a) papírdarab felvagdosása F; b) papírdarab elégetése K; c) víz elpárologtatása F; d) víz elektromos árammal törté-
nô elbontása K; e) kristálycukor feloldása teában F; f) kristálycukorból karamell készítése K; g) jód szublimációja F;h) hidrogéngáz és oxigéngáz keverékének felrobbanása K.
22.. Hogyan érzékeled, hogy a fa égése exoterm folyamat? Meleget érzékelünk, ami hôfejlôdést jelent, a fa égése során akörnyezetnek hôt ad le.
A munkafüzet feladatainak megoldása (11.)
11..
22..
33..
44.. A hidrogéngáz és oxigéngáz vízzé egyesülése eexxootteerrmm/endoterm folyamat, mivel hôelnyelôdéssel/hhôôffeellsszzaabbaadduulláássssaalljár. A kémiai reakció során az anyagok belsô energiája nô/ccssöökkkkeenn.. A fordított reakció a vízbontás, melynek soránelektromos energiát kell befektetnünk, mert exoterm/eennddootteerrmm változás.
55.. Öngyújtó meggyújtása (gáz égése vagy benzin égése), nyers kávé pörkölése, ha meleg vasalót felejtünk a textílián, ésaz megbarnul, megfeketedik, karamellizáció stb.
**66.. Mi a kémiai változás? A hidrogén égése. Mi a fizikai változás? A hidrogén és az oxigén cseppfolyósítása. A kémiai válto-zás endoterm vagy exoterm? Exoterm folyamat. Mi történik az oxigénnel –119 °C-on (51 atmoszféra nyomás alatt)?Cseppfolyósodik. Magyarázd el saját szavaiddal, hogy ha egy gázt cseppfolyósítunk, akkor miért lesz kisebb a térfogata!A részecskék közelebb kerülnek egymáshoz, ezért a részecskék által kitöltött tér is kisebb lesz. Mennyi a hidrogén for-ráspontja 13 atmoszféra nyomáson? –240 °C.
**77.. Durranógáz.
Összefoglalás
A tankönyvi összefoglaló táblák, a munkafüzet és az interaktív tananyag segítségével ismételjük át a ta-nult jelenségeket, anyagokat, fogalmakat!
52uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
B. 1.
B. 2.
A. 3.
B. 4.
A. 5.
B. 6.
C. 7.
D. 8.
B. 9.
C. 10.
A. *11.
B. *12.
Fizikai változás Kémiai változás
1., 2., 4., 8., 11., 12. 3., 5., 6., 7., 9., 10., 13.
Képlettel
Kiindulási anyag Keletkezett anyagokAz anyag megnevezése
a folyamatbanvíz hidrogéngáz + oxigéngáz
H2O H2 O2
Az anyag típusa (vegyület/elem) vegyület elem elem
Az anyag halmazállapota (szobahômérsékleten) folyékony gáz gáz
Az anyag jellegzetes tulajdonsága nem éghetô éghetô az égéshez szükséges
A keletkezett anyagokkimutatása
meggyújtva színtelen
lánggal ég
az izzó gyújtópálca
fellobban
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 52
Az óra elôkészítése
A munkafüzet feladatainak megoldásai
11.. a) hajlíthatóság, illékonyság, éégghheettôôsséégg,, apríthatóság (Az éghetôség kémiai tulajdonság, míg a többi fizikai sajátság.)b) jéggé fagyás, jód szublimációja, parfüm párolgása, vvíízzbboonnttááss (A vízbontás kémiai folyamat, míg a többi fizikai változás.)
22.. a) Lecsapódás, b) fagyás, c) olvadás, d) párolgás.33.. a) Víz, b) víz, c) víz.
a) a vízmolekulákon belül: erôs kémiai kötések (elsôrendû kémiai kötés) b) a vízmolekulák között: gyengébb, molekulákközötti kémiai kötés (másodrendû kémiai kötés).
44..
**55.. Ha egy kémcsôben lejátszódó kémiai reakció során azt érezzük, hogy a kémcsô fala felmelegszik, akkor ebbôl arra kö-vetkeztetünk, hogy a változás endoterm/eexxootteerrmm volt. A kémcsôben lévô oldatot tekintjük a rreennddsszzeerrnneekk/környezetnek,a kémcsô a rendszerhez/kköörrnnyyeezzeetthez tartozik, a kezünk szintén a rendszerhez/kköörrnnyyeezzeetthez tartozik, és azt érzékelhet-jük, hogy a rreennddsszzeerr/környezet felvett/lleeaaddootttt energiát a rendszernek/kköörrnnyyeezzeettnek. Ebben az esetben tehát a rendszerszempontjából eenneerrggiiaalleeaaddááss/energiafelvétel történt, a rendszer energiája ccssöökkkkeenntt/nôtt, ezért az energiaváltozást nneeggaa--ttíívv/pozitív elôjellel jelöljük.
**66..
**77.. Esô
53uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
Jelenségek párolgás, forrás, szublimáció, lecsapódás, lepárlás, vízbontás elektromos áram hatására,*gázok nyomása
AnyagokFogalmak
jód, desztillált víz, hidrogéngáz, oxigéngáz, durranógázkristályrács, belsô energia, olvadáspont, fagyáspont, forráspont, desztilláció, párlat, fizi-kai változás, fizikai tulajdonság, endoterm és exoterm folyamatok, molekulák közötti ké-miai kötések, molekulán belüli kémiai kötések, kémiai változás (reakció)*rendszer és környezet, *az energiaváltozások elôjele, *elsô- és másodrendû kémiaikötések
Interaktívtananyag
Játékok, feladatok: 6. Változások csoportosítása10. Társasjáték: Alapismeretek – Részecskék és változások
Kitöltendô feladatok: 2. Munkafüzetbôl: 8. 32. oldal *7. feladatTáblázatok: 2. Táblázatos összefoglalások: 2. A fizikai és kémiai változás
Az olvadás során a kristályrács összeomlik, mivel a rácspon-tokban lévô részecskék olyan nagy energiára tesznek szert,hogy kiszakadnak helyükrôl. Ehhez energiát vesznek fel a kör-nyezetbôl, az anyag belsô energiája nô (a hômérséklete vi-szont nem változik). A változás endoterm, azaz a kiindulási ál-lapot energiaszintje alacsonyabban van, mint a végállapoté.
ffoollyyéékkoonnyy aannyyaagg
EEnneerrggiiaa
sszziilláárrdd aannyyaagg
hidrogén•jód•víz•
denaturált szesz•oxigén•
•színtelen, szagtalan, az égést tápláló gáz•borszeszégôkben használják•a természetben mindhárom halmazállapotban megtalálható•színtelen, szagtalan, éghetô gáz•ezüstösszürkés színû anyag
•O M O L Ó IL O M É K CV L C A ÁA E11 S22 Ô33 L MD K U L A IÁ S Z U B L
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 53
I. Témazáró feladatlap megoldásai
I. témakör
A típusú feladatlap
II.. 1. Szublimáció: az a folyamat, melynek során egyes szilárd halmazállapotú anyagok hevítés hatására megolvadás nél-kül gázzá alakulnak a folyadék halmazállapot kihagyásával.2. Kémiai változás: kémiai reakció során kémiai kötések szakadnak fel (például a molekulában kémiai kötéssel össze-kapcsolódó atomok között), új kötések alakulnak ki, és új tulajdonságú anyagok jönnek létre.
IIII..
IIIIII..
IIVV..
VV.. 1. Ha vizes a bôrünk, fázunk. A víz párolog a testünkrôl, a párolgás endoterm folyamat, azaz a környezetbôl (a bôrünk-tôl) vesz fel energiát, így a víz (folyékony víz és vízpára) belsô energiája megnô, a vízmolekulák nagyobb energiá-val, gyorsabban mozognak, és a gáztérbe kiszakadnak (elpárolog a víz).
2. Egy kémiailag tiszta folyadékot hevítve, adott hômérsékleten buborékok képzôdnek. A folyadék forrni kezd, azaz afolyadék belsejében buborékok képzôdnek és szállnak felfelé. Kémiailag tiszta anyagnak a forráspontja meghatá-rozott érték.
VVII..
VVIIII.. D. 1. Mindegyik energiabefektetéssel jár (elektromos energia, hôenergia), ha a desztillációnál a lecsapódás energia-változását is figyelembe vesszük, akkor is az összes energiaváltozás zérus.A. 2. Bármilyen szennyezett folyadékot lehet desztillálni, vízbontást viszont csak vízzel lehet végezni.
VVIIIIII.. 1. 2. Szemmagasságban legyen a hômérô higanyszála.3. A jég olvadása fizikai változás.
54uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
A) Igaz.
B) Igaz.
C) Hamis, a párolgás nem kémiai változás.
D) Hamis.
E) Igaz.
F) Igaz.
Név Képlet Modelljének rajza
nitrogéngáz N2
víz H2O
oxigéngáz O2
B. 3. C. 4.
A. 5.A. 6.
A. 7.A. 8.
A. 9.
Vegyjel Név Név Vegyjel
Mg magnézium hélium He
C szén kálium K
Zn cink fluor F
Fém Nemfém Vegyület
3. vaspor, 7. réz4. hidrogéngáz, 5. kénpor,
6. klórgáz, 8. jód1. CO2, 2. desztillált víz
N N
O O
H HO
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 54
B típusú feladatlap
II.. 1. Kémiai elem: olyan kémiailag tiszta anyag, mely csak egyféle minôségû atomok halmazából áll, vegyjellel jelöljük.2. Forráspont: az a hômérséklet, amelyen a folyékony halmazállapotú anyag belsejében megindul a buborékképzôdés,
a folyadék gázzá alakul.
IIII..
IIIIII..
IIVV.. A) Igaz.B) Hamis, az olvadáspont és a fagyáspont ugyanaz a hômérséklet.C) Hamis, az olvadás nem kémiai változás.D) Hamis, a láng felsô egyharmadában magasabb a hômérséklet.E) Hamis, a részecskék állandó elkeveredô mozgása a diffúzió.F) Hamis, a vízbontás endoterm folyamat, tehát a belsô energia nô.
VV.. 1. A szennyezett vizet hevítve és gôzeit elvezetve tiszta vizet nyerhetünk. Szennyezett folyadékokat tisztíthatunk desz-tillációval, ha a szennyezôdés forráspontja viszonylag alacsonyabb (pl.: gázszennyezôdések) vagy viszonylag ma-gasabb (pl.: szilárd anyag oldódása), mint a vízé.
2. A víz fagyása térfogat–növekedéssel jár. A jég kristályrácsának kialakulásakor a vízmolekulák egy kicsit eltávolod-nak egymástól (a +4 °C-os víz sûrûsége a legnagyobb, ehhez képest a jég sûrûsége kisebb).
VVII..
VVIIII..
VVIIIIII.. 1.2. Szilárd halmazállapotú anyagból közvetlenül gáz-halmazállapotú anyag keletkezik.3. A szublimáció fizikai változás.
C típusú feladatlap
II.. 1. Molekula: a molekula olyan parányi kémiai részecske, melyet meghatározott számban alkotnak atomok, amelyekegymással kémiai kötést létesítenek.
2. Olvadáspont: az a hômérséklet, amelyen meghatározott körülmények között a szilárd és a folyékony halmazállapo-tú anyag egyaránt tartósan jelen lehet.
55uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
Vegyjel Név Vegyjel NévAl alumínium argon Ar
N nitrogén kén S
Fe vas klór Cl
Fém Nemfém Vegyület
1. magnézium, 4. higany, 6 ón2. jód, 3. nitrogéngáz,
7. oxigéngáz, 8. grafit5. NH3
Név Képlet Modelljének rajza
hidrogéngáz H2
szén-dioxid CO2
klór Cl2
D. 1.C. 2.
C. 3.D. 4.
B. 5.D. 6.
A. 7.A. 8.
C. 9.
H H
Cl Cl
O C O
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 55
Név
IIII..
IIIIII..
IIVV.. A) Igaz.B) Igaz.C) Hamis, térfogat-növekedéssel jár.D) Hamis, kb. 600 °C-os.E) Igaz.F) Hamis, a forrás endoterm változás, a belsô energia nô.
VV.. 1. Ha jeget melegítünk, megolvad. A melegítéssel energiát közlünk, ennek hatására a belsô energia megnô, a vízmole-kulák gyorsabban, nagyobb kilengéssel mozognak, majd kiszakadnak a jégkristály rácspontjairól, a jég megolvad.
2. Színes kristálykát dobva tiszta vízbe, elôbb-utóbb az egész oldat színes lesz. Ez azt jelenti, hogy a kristályka oldódikvízben, tehát részecskéi elkeverednek a vízmolekulákkal, ez a diffúzió jelensége.
VVII..
VVIIII..
VVIIIIII.. 1.2. a) Két térfogatnyi hidrogéngáz.
b) Egy térfogatnyi oxigéngáz.
12. óra: Keverékek
Az óra célja a kkeevveerréékkeekk ééss vveeggyyüülleetteekk mmeeggkküüllöönnbböözztteettééssee:: mindkettô összetett anyag, de a vegyületkémiailag tiszta anyag. Sok példán keresztül célszerû ezt tárgyalni (ld. a tankönyvben felsorolt példák ésegyéb példák), miközben a keverékeknek egy fontos típusával is megismerkedünk: az oollddaattookkkal.
Ha van idô rá, és érdeklôdô az osztály, kiegészítô anyagként meg lehet beszélni a kôolaj laboratóriu-mi szétválasztását frakcionált desztillációval (táblai rajz és értelmezés). Segítségül használható a munka-füzet *6. feladata.
Tekintsük át az anyagok csoportosítását összetételük alapján, ebben segít a 6. táblázat és az interaktívtananyag!
56uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
Vegyjel Név Név VegyjelCa kalcium neon Ne
O oxigén foszfor P
Cu réz jód I
Fém Nemfém Vegyület
1. alumínium, 2. ólom, 6. arany3. oxigéngáz, 5. nitrogéngáz,
7. hidrogéngáz4. H2O, 8. CO2
Képlet Modelljének rajza
desztillált víz H2O
ammónia NH3
jód I2
B. 1.
A. 2.
C. 3.
B. 4.
B. 5.
C. 6.
A. 7.
A. 8.
B. 9.
I I
H
H
HN
H HO
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 56
Az óra elôkészítése
Háttér
A benzin mint keverékA kôolaj több száz szénhidrogén-vegyület (alkán) keveréke. Ezeknek a vegyületeknek a forráspont-értékei nagyon közel esnek egymáshoz, fizikai és kémiai tulajdonságaik nagyon hasonlóak. Ezért nemérdemes külön-külön tiszta vegyületekre szétválasztani – nagyon nehéz feladat is lenne – hanem elegendôegymáshoz közeli forráspontú, ún. forrásponttartomány szerinti frakciókra (párlatokra) elkülöníteni.
Laboratóriumban, kis mennyiségekkel dolgozva, a frakcionált desztillációval (szakaszos lepárlással)választják szét a kôolajat párlatokra. Ez a módszer „szakaszos üzemû”, azaz mindig meg kell szakítani adesztillációt, amikor egy újabb párlat összegyûjtésére egy újabb edényt tesznek a berendezéshez.
Az iparban célszerûbb a „folyamatos üzemû” módszereket alkalmazni. Így mûködik, légköri nyomástalkalmazva, az ún. frakcionált kondenzáció (ld. a munkafüzet *6. feladatát). A 350 °C-ra felmelegítettgôzök a toronyban felfelé haladva fokozatosan lehûlnek, és a különbözô frakciók lecsapódva felfoghatók:
benzin 40 – 150 °C forráspont-tartományú párlat,petróleum 150 – 250 °C forráspont-tartományú párlat,gázolaj 250 – 350 °C forráspont-tartományú párlat.Visszamarad az ún. pakura, ami 350 °C fölötti forráspontú szénhidrogének keveréke. Ha 350 °C fölé
hevítenék ezt az elegyet, akkor már a molekulákon belüli elsôrendû kovalens kötések is felszakadnának,nem fizikai szétválasztás, hanem kémiai reakció játszódna le. Ezért csökkentett nyomáson végzik a pakuratovábbi szétválasztását, így elérhetô, hogy 350 °C alatt legyen a forráspont (vákuumdesztilláció).
A kôolaj párlatai (így a benzin is) tehát nagyon hasonló forráspontú szénhidrogének keverékei (ésezek egyben nagyon hasonló fizikai és kémiai tulajdonságú szénhidrogének).
A tankönyvi feladatok megoldása
Feladatok11.. a) sárgaréz (réz és cink összeolvasztásával készített ötvözet): keverék, mert többféle kémiai elembôl áll.
b) cukoroldat: keverék, mert többféle molekulát (víz- és cukormolekulákat) tartalmaz.c) arany: elem, mert csak aranyatomokat tartalmaz.d) víz: vegyület, mert csak egyféle molekulát (vízmolekulákat) tartalmaz.e) tej: keverék, mert sokféle molekulát (többek között víz-, cukor-, zsírmolekulákat) tartalmaz.
22..
A munkafüzet feladatainak megoldása (12.)
11.. A) Igaz.B) Hamis, mert nem feltétlenül elemek keveréke (pl.: vízben oldott konyhasó).
57uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
Összehasonlítás szempontjai Keverékek VegyületekÖsszetételük (alkotórészeik,alkotóelemeik aránya)
tág határok között változhat szigorúan meghatározott
Alkotórészeik szétválasztásamilyen változással történhet? fizikai változással kémiai változással
(elemekre bontás)Egyszerû vagy összetett anyagok-e?
összetett anyagok összetett anyagok
Kémiailag tiszta anyagok-e? nem igen
Anyag EszközKülönbözô keverékek bemutatásához, pl.:
limonádé, cukros tea, cukrozott mák, paprikás liszt, tej, benzin, arckrém stb.
Interaktív tananyag Óravázlatok: 6. Anyagok csoportosításaKísérletek: 4. Kálium-permanganát oldása vízben (ism.)Animáció: 3. Részecskék diffúziója folyadékban (kétféle anyag) (ism.)Játékok, feladatok: 7. AnyagdominóKitöltendô feladatok: 1. Tankönyvbôl: 6. 38. oldal 2. feladat
2. Munkafüzetbôl: 9. 34. oldal *7. feladat
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 57
C) Igaz.D) Igaz.E) Hamis
22..
33..
44.. Például:a) A keverék neve: csemegeuborka. Összetétele: uborka, víz, cukor, só, ecet, fûszerek és fûszerkivonatok.b) A keverék neve: ételecet. Összetétele: ívóvíz és étkezési ecetsav.c) A keverék neve: ásványvíz. Összetétele: nátrium-, kalcium-, magnézium-, lítium-, klorid-, szulfát-, hidrogén-kar-
bonát-, fluoridion, szén-dioxid vízben oldva.55.. a) A „kakukktojás”: jég. A szempont: szilárd, kristályos anyag, a többi gáz.
b) A „kakukktojás”: levegô. A szempont: keverék, a többi vegyület.66.. Mibôl keletkezett a kôolaj? Tengeri élôlények maradványaiból.
Hol keletkezett a kôolaj? Nagy mélységben (több száztól több ezer méterig).Mennyi idô alatt keletkezett a kôolaj? Évmilliók alatt keletkezett.Az anyagok mely csoportjába tartozik a kôolaj? Keverék.
Mivel magyarázod, hogy a benzinnek nincsen egy meghatározott forráspontértéke, csak forrásponttartománya? Egymáshoznagyon közel esô forráspontértékû folyadékok keveréke.Egy folyadékelegy forralásakor a legalacsonyabb vagy a legmagasabb forráspontú összetevôje távozik legelôször? Legalacso-nyabb.Egy forró gázelegy lehûtésekor a legalacsonyabb vagy a legmagasabb forráspontú összetevôje csapódik le legelôször? Leg-magasabb.A frakcionáló oszlopban a fent említett két eset közül melyik valósul meg? A második eset (a forró gôzök a frakcionáló osz-lopban fölfelé haladva fokozatosan hûlnek le).**77.. Denaturált szesz.
13. óra: A keverékek szétválasztása
Ezen az órán kküüllöönnbböözzôô mmóóddsszzeerreekkkel választunk szét különbözô keverékeket összetevôikre. Meg kellbeszélni a tanulókkal, hogy bármilyen keveréket aszerint lehet szétválasztani, hogy keresünk legalább egyolyan tulajdonságot, amelyben eltérnek az összetevôk, és ezt használjuk fel (pl.: vízben való oldódásbelikülönbség, szemcse/részecskeméretbeli különbség, mágneses tulajdonságbeli különbség, szublimációraképes-e vagy sem stb.).
A kkíísséérrlleetteekket lehet tanulókísérlettel vagy tanári kísérlettel végezni.
58uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
Elem
Kémiailag tiszta anyagok
VegyületKeverék
6. oxigéngáz, 10. hidrogéngáz,
4. jód
2. desztillált víz,
7. szén-dioxid-gáz
1. tengervíz, 3. benzin,
5. hipermangánoldat, 8. limonádé,
9. tej, 11. levegô,
12. bronz (réz és ón ötvözete)
Oldószer Oldott anyagCukros-citromos tea víz cukor, citromlé
Salátalé víz ecet, só, cukor
Tej (a tankönyv 74. ábrája segít a megoldásban)
vízásványi anyagok,
tejcukor, fehérje, zsír
1. D.2. A.
3. B.4. C.
5. E.
**
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 58
Az óra elôkészítése
A tankönyvi feladatok megoldása
Kísérleti megfigyelés: Só és homok keverékének szétválasztásaA keverék vízzel való elkeverése után mit tapasztaltunk? A só feloldódik, a homok leülepedik az edény aljára.Mi maradt a szûrôpapíron? A homok maradt a szûrôpapíron.Milyen színû oldat csöpögött át a szûrôpapíron? Színtelen oldat.Az oldatból elpárologtatva a vizet, mi maradt vissza? A víz elpárologtatása után a só maradt vissza.Feladatok11.. A só és homok keverékének a szétválasztásához hasonlóan (vízben való oldódásbeli különbség): a keveréket vízzel el-
keverve a cukor oldódik, a homok nem; ha átszûrjük, a homok a szûrôpapíron marad, a cukrot bepárlással vissza-nyerhetjük.
22.. Mindkét anyag oldódik vízben, vizes oldatukban lévô részecskéik átjutnak a szûrôpapír pórusain, egyik sem szubli-mál, tehát ezekkel az egyszerû módszerekkel nem választhatók szét.
33.. A szétválasztás elve az, hogy a jód szublimál, a konyhasó nem. Ha tehát szilárd halmazállapotban hevítjük a keveré-ket, a jód szublimál, a lila jódgôzöket hideg felületre (vízzel töltött lombik fenekére vagy üveg- vagy porcelánlapra)rácsapatjuk.
44.. A szétválasztás elve az, hogy csak a vas mágneses tulajdonságú, a többi fém nem. Ha tehát a fémporkeveréket üveg-lapra vagy szûrôpapírra tesszük, és alatta a mágnest elhúzzuk, a vas elválik a többi fémtôl. Ha nagyon finom a fém-por, a mûveletet többször meg kell ismételni.
Otthoni kísérlet: Mák és cukor keverékének szétválasztásaA mák és a cukor mely eltérô tulajdonságai alapján lehetett a két anyag keverékét szétválasztani? A cukor oldódik vízben, amák nem (vízben való oldódásbeli különbség).
A munkafüzet feladatainak megoldása (13.)
11.. A) Hamis, a szétválasztás az eltérô tulajdonságok alapján lehetséges.B) Igaz.C) Hamis, mert a bepárláskor az oldott anyagot kapjuk meg, és az oldószer vész el.D) Igaz.E) Igaz.
22.. Mindkét eljárás a forráspontkülönbségen alapul, de a desztillációnál, az illékony alkotórészt elpárologtatása után le-csapjuk, és mint folyadékot visszakapjuk, a bepárlásnál pedig ez elvész számunkra.
33..
59uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
vaspor és rézpor keveréke •só és homok keveréke •
jódos só •sóoldat •
tintás víz •
• bepárlás• desztilláció• szûrés• oldás• mágnesezés• enyhe hevítés
Anyag EszközOldás, szûrés, bepárlás só és homok, desztillált víz fôzôpohár, üvegbot, kémcsô,
üvegtölcsér, szûrôpapír, olló, kémcsôfogó, Bunsen-égô vagy borszeszégô
Interaktív tananyag Óravázlatok: 7. Keverékek szétválasztása (elsô rész)Kitöltendô feladatok: 2. Munkafüzetbôl: 10. 35. oldal 3. feladat
11. 35. oldal 4. feladatKépek, ábrák: 32. 77. ábra: Szûrôpapír hajtogatása (39. o.)
33. oldal. Só és homok keverékének szétválasztása (39. o.)34. 78. ábra: Vaspor és rézpor szétválasztása (39. o.)35. 79. ábra: Só és jód keverékének szétválasztása (39. o.)
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 59
44..
55.. a) Vízben való oldékonyság (a cukor oldódik vízben, a szén pedig nem), a vizes oldatban a részecskék mérete (a cu-kormolekulák átjutnak a szûrôn, a szénszemcsék nem).
b) 1. Vízben való oldékonyság (a só oldódik vízben, a vas pedig nem), a vizes oldatban a részecskék mérete (a só ré-szecskéi átjutnak a szûrôn, a vasszemcsék nem). 2. Mágnesesség (a vas mágneses tulajdonságú, a só nem).
c) 1. Szublimáció (a jód szublimál, a homok nem). 2. Alkoholban való oldékonyság (a jód oldódik alkoholban, ahomok nem).
d) Vízben való oldékonyság (a só oldódik vízben, a kén pedig nem), a vizes oldatban a részecskék mérete (a só ré-szecskéi átjutnak a szûrôn, a kénszemcsék nem).
**66..
Milyen módszerrel választható el a szalmiáksó? hevítés, majd hideg üvegre kikristályosítása mészkô? vízzel elkeverés, ülepítés, szûrésa konyhasó? bepárlás
A szétválasztásnál milyen fizikai tulajdonsága szerint választható el a többi anyagtóla szalmiáksó? szublimációra való képességa mészkô? vízben való rossz oldhatóság, nagyobb szemcseméret, mint a szûrôpapír pórusaa konyhasó? víznél kisebb illékonyság (víznél magasabb forráspont)
**77.. Szûrôpapír.
60uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
Módszer Eszközöka) Cukor és szénpor
keverékevízben oldva, majd átszûrve üvegpoharak, tölcsér, szûrôpapír
b) Só és vaspor keveréke
1. vízben oldva és átszûrve2. a vasport mágnessel eltávolíthatjuk
1. üvegpoharak, tölcsér, szûrôpapír2. mágnes, papírlap
c) Jód és homok keveréke
1. a jód szublimációjával2. oldhatóságbeli különbség alapján (a jódjól oldódik alkoholban, a homok nem) Eztmég nem tudhatják a gyerekek, csak ha is-merik a „jódtinktúrát”.
1. üvegpohár, a pohárra illô óraüveg, Bun-sen-égô, gyufa, vasháromláb, lángelosztó2. üvegpoharak, tölcsér, szûrôpapír
d) Kénpor és só keveréke
vízben oldva, majd átszûrve üvegpoharak, tölcsér, szûrôpapír
a szalmiáksó elválasztásaa sókeveréktôl
a mészkô elválasztása a sókeverékbôl
a konyhasó elválasztása azoldatból
kristálykiválás az edény alján
párolgás
vízfürdô
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 60
*K óra: A keverékek szétválasztása. Adszorpció, kromatográfia (kiegészítô óra)
Beiktathatunk még egy kísérletes órát a keverékek szétválasztására. Az adszorpció jelenségének bemutatásátösszekapcsolhatjuk az egészségvédelemmel, és kísérletképpen a leszívott cigarettafüstben lévô kátrány-anyagokat kimutathatjuk a nedves vatta felületén. A fecskendôt fokozatosan és lassan kell kihúzni, így a vattamegbarnul, ezzel láthatóvá válik, hogy a tüdô vagy a szájüreg nyálkahártyájára is lerakódhatnak ugyanezek azégéstermékek. Az adszorpciót egyéb gyakorlati példán keresztül is értelmezzük (ld. tankönyv példái).
A kkrroommaattooggrrááffiiaa mint elválasztási módszer az adszorpción alapul. TTaannuullóókkíísséérrlleetttel vizsgálhatjukpéldául a filctollak festékanyagainak szétválasztását. Röviden értelmezzük, hogy az erôsebben adszor-beálódó színanyag a startvonalhoz közelebb, míg a gyengébben adszorbeálódó távolabb található, illetvehogy feltétlenül olyan futtató folyadékot (vagy elegyet) kell alkalmazni, amelyben a festékanyagok jóloldódnak, mert különben nem tud a színanyag a folyadékkal együtt „felfutni”. Megemlíthetjük a kapil-lárishatást, ami szükséges ahhoz, hogy a folyadék a porózus anyag kis réseiben (kapillárisaiban) felfeléhaladjon (ld. 8. óra háttéranyagát).
Zöld levél, illetve pirospaprika festékanyagát is vizsgálhatjuk az órán vagy szakkörön, de otthoni kísér-letként is elvégezhetik a gyerekek acetonos körömlakklemosóval és foltbenzinnel mint futtató folyadékokkal.
Az óra elôkészítése
Háttér
A kromatográfiaA kromatográfiát mint analitikai módszert Mihail Szemjonovics Cvet (1872–1919) 1903-ban fejlesztette kinövényi színanyagok tanulmányozására. Az új módszerre azért volt szükség, mert ezekbôl az anyagokbólcsak nagyon kevés állt rendelkezésre, így a hagyományos analitikai módszereket nem alkalmazhatta.
Egy függôleges, alul csappal zárható üvegcsôbe porózus adszorbens anyagot tett, a tetejére a vizsgá-landó színanyagot, majd felülrôl oldószert csurgatott át lassú ütemben az oszlopon. Cvet több mint százoldószert és sokféle szilárd adszorbenst próbált ki. A módszer lényege az, hogy a különbözô színes anya-gok különbözô mértékben adszorbeálódnak a szilárd anyagon, és ezért a lefelé haladó oldószerbôl kü-lönbözô helyeken válnak ki. 1906-ban ezzel a módszerrel választotta szét a levélbôl petroléterrel kivontklorofill festékanyagát (kalcium-karbonát adszorbensen, alkoholos oldószerrel).
Az oszlopkromatográfia nagyon egyszerûen alkalmazható a papírkromatográfia helyett az órán is. Egykihegyezett kréta egyik oldalára a hegyes végétôl kb. 1 cm magasságban körbecseppentjük a festékelegyet.Egy fôzôpohár aljára öntjük a futtató oldószert, majd a krétát az oldószerbe állítjuk úgy, hogy a festék-elegy ne érjen az oldószerbe. Az oldószer felszívódik a krétán, magával viszi a festékelegyet, és össze-tevôi a kréta különbözô helyein jelennek meg. A kísérletet folytathatjuk azzal, hogy a krétát kivéve el-vágjuk úgy, hogy a szétvált festékek külön krétadarabokon legyenek, majd leoldjuk a krétadarabokról a fes-tékeket. Így megtörtént a tényleges szétválasztásuk is.
61uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
Anyag EszközÉgô cigaretta anyagainak adszorpciójához
cigaretta üvegcsô, az üvegcsövekhez illesz-kedô gumicsövek, egy nagyobbfecskendô, vizes vattacsomó
Filctoll festékanyagainak szétválasztásához
színes filctoll (fekete, barna, lila, zöld), etil-alkohol
kisebb fôzôpohár, a tetejére illesz-kedô óraüveg, szûrôpapírcsíkok
Interaktív tananyag Óravázlatok: 7. Keverékek szétválasztása (második rész)Kísérletek: 10. Filctoll festékanyagának szétválasztása
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 61
Néhány lehetôség festékelegyek szétválasztására:
A tankönyvi feladatok megoldása
Kísérleti megfigyelés: Égô cigaretta anyagainak adszorpciójaMilyen színváltozást mutat a vatta? A vatta megbarnul. Kísérleti megfigyelés: Fekete filctoll festékanyagának szétválasztásaMilyen színekre vált szét az eredetileg fekete festékanyag? Olyan sorrendbe írd le, amilyen sorrendben megjelentek a papí-ron! A felhasználandó filctollat ki kell próbálni, mert különbözô festékkeverékbôl állhat, sôt az is elôfordulhat, hogy nembontható színekre.
A munkafüzet feladatainak megoldása (K*)
**11.. A kísérlet mutatja, hogy egyetlen cigaretta elszívásakor a légutak nyálkahártyájára is hasonló anyagok rakódnak le,mint amit a kísérletben láttunk. Ezek károsítják a tüdôt.
**22.. Melyik színû anyag adszorpciója a legkisebb? A narancssárga.Hogy nevezzük ezt az anyagot? Karotinoid.Melyik színû anyag adszorpciója közepes? A sárga színanyagé.Hogy nevezzük ezt az anyagot? Xantofill.Melyik színû anyag adszorpciója a legnagyobb? A zöld színanyagé.Hogy nevezzük ezt az anyagot? Klorofill.
**33.. a) A fokhagyma illatanyaga a levegôben elterjed (diffundál), és a kenyér, ami lyukacsos, nagy felületû, adszorbeálja,a felületén megköti.
b) A dohányfüst adszorbeálódik a függöny felületén (a textíliák felülete a szövés és a szálak miatt kicsit bolyhos).c) Az aktív szén nagyon nagy felületû adszorbens, amely a tinta festékanyagát megköti a felületén, így elszínteleníti
az oldatot.d) Az aktív szén nagyon nagy felületû adszorbens, amely a gyomorban és a belekben lévô gázokat megköti a felületén.e) A szûrôbetét (gyakran aktív szén) nagy felületû anyag, amely a kellemetlen szaganyag molekuláit megköti, de ha a
felülete „telítôdik”, több szagmolekulát már nem tud megkötni, akkor ki kell cserélni.A fent említett esetekben melyik fizikai jelenség figyelhetô meg? Adszorpció.Milyen szerkezetû és tulajdonságú legyen egy jó adszorbens? Az adszorbensnek tömegéhez képest nagy felületûnek kelllennie.
**44..
Megfejtés: kromatográfia
14. óra: A levegôAz óra célja, hogy megértsék a gyerekek, hogy a llééggkköörr öösssszzeettéétteellee csak bizonyos határok között változ-hat, vannak állandó és változó összetevôi.
A tankönyvben leírt kkíísséérrlleetttel bebizonyítjuk, hogy a levegô kb. egyötöd része oxigéngáz. Ennek a kísérletnek a magyarázatánál el kell fogadniuk a tanulóknak azt, hogy a gyertya égésekor oxigént hasz-nál el (ez fogy el a levegôbôl), és szén-dioxid-gáz keletkezik (ez a lúgoldatban elnyelôdik). Ebbôl viszontértelmezhetô, hogy amennyivel kevesebb gázt tartalmaz a henger (amilyen magasra felmegy a vízszint),az valóban a levegô oxigéntartalmát mutatja.
62uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
Festékelegy Futtató oldószer0,1%-os metilénkékoldat + híg eozinoldat 2:1 arányú alkohol : víz elegy
édesnemes pirospaprika acetonos oldata 2:1 arányú benzin : aceton elegy
spenótlevélbôl (jó a mirelit parajpép is) acetonnal kioldjuk a
klorofillt, mélyzöld oldatot készítünkalkohol
1. O2. N3. CVET4. C5. BÓR6. RÉZ7. VAS8. VÍZ
9. K10. AMMÓNIA11. ÓN12. GÁZÁLARC13. AKTÍVSZÉN14. OLDÓSZER15. F16. ADSZORBENS
17. ADSZORPCIÓ18. KÉN 19. KAROTIN20. XANTOFILL21. KLOROFILL22. JÓD23. RB, CS24. ALKOHOL
25. FELÜLET26. P27. BR28. HE, NE, XE29. MN30. AG31. KONYHASÓ
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 62
A tankönyvben szereplô másik kkíísséérrlleetttel kimutatható, hogy a kilélegzett levegô CO2-tartalmú. Az átlátszómeszes vizes oldat megzavarosodik, ha szívószállal belefújunk. E kísérlet kapcsán utalhatunk arra, hogy a termé-szetben a mészkôkiválás vagy a mészkôhegyek belsejében lévô cseppkôbarlangokban a cseppkövek képzôdé-se is hasonló folyamatok eredménye. Ezek a folyamatok mindig függnek a légköri és az oldott CO2-tartalomtól.(A kémiai tanulmányok során a késôbbiekben ezzel még részletesebben fognak találkozni a tanulók.)
Az óra elôkészítése
Háttér
A földi légkör összetételének változásaA Föld korát 4,6 milliárd évesre becsülik. A Föld a Naprendszer szilárd anyagainak gravitációs tömörülésévelkeletkezett. A kezdeti idôszakban elsôdleges légkör vagy egyáltalán nem volt, vagy hamarosan „megszökött”.
A mélyebb rétegeiben megolvadt Föld anyagainak rétegzôdése vezetett a mag és a köpeny elkülönülé-séhez, s a tömörülés során a korábban adszorbeált gázok a felszínre kerültek. Ebben az atmoszférában avízgôz mellett CO2, CO, N2, H2 és nemesgázok dominálhattak, jelen lehetett még NH3 és CH4 is. A hô-mérséklet csökkenésével az atmoszférából a felszínt borító óceánként csapódott ki a víz.
3,5 milliárd évvel ezelôtt jelenhetett meg az elsô baktériumszerû lény az ôsóceánban. 2–2,5 milliárd év-vel ezelôtt jelentek meg az elsô fotoszintetizáló élôlények, melyek CO2-ot fogyasztottak, és O2-t termeltek.Megkezdôdött az O2 mennyiségének fokozatos növekedése. Az akkori anaerob (oxigénmentes körülmé-nyek között élô) élôvilág számára az O2 jelenléte „méreg” lett, azonban kezdtek megjelenni az aerob szer-vezetek, amelyek a vízben oldott, illetve a légköri O2-t fogyasztják légzésük során. A fotoszintézis következ-tében a CO2 mennyisége csökkent, és szerves anyaggá alakult, beépülve az élô szervezetekbe, illetve azokpusztulása után felhalmozódva évmilliók alatt redukálódott szénné, szénhidrogénekké (kôszéntelepek, kô-olaj, földgáz). A vízben oldott CO2 beépült a meszes héjú tengeri élôlények mészpáncéljába is, ezek elpusz-tulása után a leülepedett mészvázból lassan kialakultak és kiemelkedtek a mészkôhegységek (üledékes kô-zet). Ilyen módon a légköri CO2 változó mennyiségben „raktározódhat” az élô és elhalt szerves anyagban,az óceánokban és a mészkôben. A légköri O2 mennyiségének növekedésével, kb. 1,2–1,6 milliárd évvelezelôtt jelenhetett meg az ózonpajzs (O3) is, mely lehetôvé tette a szárazföldi élôvilág elterjedését (kb. 500millió évvel ezelôtt), ugyanis megóvja az élô szervezeteket a káros UV sugárzásoktól.
A légköri CO2 mennyisége a Föld története során állandó változást mutat, hol megnövekszik a mennyi-sége (ilyenkor mint üvegházgáz felmelegedést okoz), hol lecsökken a mennyisége (lehûlést eredményez, jég-korszakok idején). Az O2 mennyisége egy darabig fokozatos növekedést mutatott, de mostanra már nemváltozik, hanem állandónak tekinthetô a légkörben (függetlenül a klímaváltozásoktól). Ezeket az adatokat akutatók az Antarktisz és Grönland több mint 100 m vastag jégtakaróját megfúrva, az 50–100 ezer éve ke-letkezett rétegekbôl állapították meg. A jégben lévô mikrobuborékok (zárványok) megmutatják a korabelilégkör összetételét.
63uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
Anyag EszközA levegô összetételének vizsgálata
lúgoldat (pl.: 1mol/dm3
koncentrációjú NaOH-oldat), parafára erôsített gyertya
üvegkád vagy nagyobb kristályosító csésze, nagy méretûkémcsô vagy üveghenger, gyufa
A kilélegzett levegô vizsgálata meszes víz kémcsô, szívószálInteraktív tananyag Óravázlatok: 8. A levegô (elsô rész)
Kísérletek: 11. A levegô összetételének vizsgálata12. Kilélegzett levegô vizsgálata
Animációk: 10. Fecskendô mûködése (dugattyú)Táblázatok a tankönyvbôl: 5. 7. táblázat: A levegô összetétele (43. o.)Képek, ábrák: 36. 81. ábra: Co2 és O2 körforgása (42. o.)
37. 83. ábra: A levegô összetétele (43. o.)
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 63
A levegô páratartalmaAbszolút páratartalom: az 1 m3 levegôben lévô vízgôz tömege.
Relatív páratartalom: az adott hômérsékleten és nyomáson 1 m3 levegôben valóban jelenlévô, és amaximálisan lehetséges vízgôz tömegének hányadosa (nincs mértékegysége, viszonyszám).
Ha egy szobában „száraz” a levegô, a légutak nyálkahártyája kiszárad, így nem tud kellô módon véde-kezni a kórokozókkal, porral szemben, ez köhögésre ingerli az embert, nem egészséges. Egy helyiség le-vegôje kedvezô, ha páratartalma legalább 60–70%-os. Elôsegíthetjük a helyiség páratartalmának növelé-sét párologtatók mûködtetésével, illetve sok zöldnövény elhelyezésével (a növények is párologtatnak).
A víz körforgalma a szárazföldi élôlények számára meghatározó jelentôségû. A légkör a körforgalomszabályozásában fontos szerepet játszik, mivel az óceánok párolgásából származó vizet a szárazföldekfölé szállítja. Az egész Földet tekintve a légköri körforgalom zárt, azaz a párolgással évente a levegôbekerült víz mennyiségének megfelelô víztömeg csapadék formájában minden évben elhagyja a légkört, apárolgás és a csapadék földrajzi szélesség szerinti eloszlása azonban nem egyenletes. A csapadékmennyisége az Egyenlítô környezetében maximális, majd a 30° térségében minimumot mutat. A csapa-dékmennyiség második maximuma mindkét félgömbön a mérsékelt égövben jelentkezik, majd értéke asarkok felé haladva csökken. Ezzel szemben a párolgás mindkét félgömbön a száraz, szubtrópusi öve-zetben éri el a maximumát.
A tankönyvi feladatok megoldása
Kísérleti megfigyelés: A levegô összetételének vizsgálataHogyan változik a vízszint az üveghengerben? A vízszint felemelkedik az üveghengerben, jó közelítéssel a henger térfoga-tának 1/5-részéig.Mi történik az égô gyertyával? A gyertya elalszik.Kísérleti megfigyelés: A kilélegzett levegô vizsgálataMilyen változást észlelhetsz fújás után a meszes vízben? Fehér zavarosodást észlelünk.Magyarázat: vízben oldhatatlan CaCO3 (kalcium-karbonát) csapadék keletkezik:
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O
Feladatok11.. H2, O2, N2, Cl2, CO2, NH3, CH4, HCl, CO, vízgôz, jódgôz, levegô, nemesgázok (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn). (A tankönyv
ezeket említi.)22.. A levegô keverék, gázelegy, mert az összetétele nem állandó, alkotóelemei megtartják saját tulajdonságaikat és fizikai
módszerekkel szétválaszthatók. (Az oxigént és a nitrogént frakcionált desztillációval választják szét cseppfolyós levegôbôl.)A levegôt alkotják: O2, N2, CO2, H2O, kevés nemesgáz: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn.
33.. a) Lakatlan homoksivatag felett, tenger felett, iparvidéken: páratartalmában különbözik leginkább.b) Erdôben, emberekkel zsúfolt zárt helyiségben: szén-dioxid-tartalmában különbözik leginkább.
44.. Szennyezô gázok a kén-dioxid (SO2), a szén-monoxid (CO) és a különbözô összetételû nitrogén-oxidok. A nagyvárosok-ban a levegôszennyezés legnagyobb része a közlekedésbôl (robbanómotorok) származik, de a tüzelés és a különbözôiparágak üzemei is hozzájárulnak.
55.. Pl. katalizátoros autók használata, szakszerû tüzelés, a kerti hulladékot (pl. falevél) nem égetjük el, hanem komposz-táljuk stb.
A munkafüzet feladatainak megoldása (14.)
11.. A gázhalmazállapot. A részecskék rendezôdése a térben: rendezetlen, a részecskék egymástól távol vannak. A részecs-kék mozgása: egyenes vonalú mozgás, ütközések esetén irányváltoztatással. Az anyag alakja: kitölti a rendelkezésre ál-ló teret. Az anyag térfogata (összenyomhatósága): összenyomható.
64uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 64
22..
33.. Az elemi gáz elemmolekulákat tartalmaz, vagyis csak egyféle atomból felépülô molekulákat, ilyen például a nitrogén-gáz (N2), oxigéngáz (O2), hidrogéngáz (H2), klórgáz (Cl2) stb. A gázelegy keverék, benne többféle molekula van, ezeklehetnek elem- vagy vegyületmolekulák is. Gázelegy a levegô, a H2 és O2 elegye (durranógáz).
44..A gyertya elfogyasztja a levegô oxigéntartalmát, és a víz az oxigén térfogatának megfelelôen a csôbe nyomul.
**55.. a) Zárt helyiségben a belégzés következtében fogy a levegô oxigénje, és a kilégzés következtében felszaporodik a szén-dioxid, az ilyen összetételû „rossz” levegô rosszullétet okozhat.
b) A zöld növények fotoszintézisük során oxigént termelnek, így ilyen helyen kellemesebb a levegô, ezen kívül páro-logtatásuk következtében a levegô páratartalma is nagyobb.
**66.. a) Melyik esetben párolog el gyorsabban egy pohár víz: hidegben vagy melegben? Melegben. A levegô páratartalma (víz-gôz a levegôben) nagyobb lehet, ha magasabb hômérsékletû a levegô. Mikor képzôdik nagyobb felhôzet (a felhô a le-vegô „vízraktára”): ha kisebb, vagy ha nagyobb a levegô páratartalma? Nagy páratartalom mellett képzôdik felhô. Hacsökken a légkör hômérséklete, miért csökken a felhôzet? Lecsapódik a víz, és csapadék formájában lehullik.A körfolyamat lényege: Ha a légkör hômérséklete csökken, akkor a felhôzetbôl a víz lecsapódik, és csapadék formá-jában lehullik, ezért csökken a felhôzet. Ha a felhôzet csökken, a napsugárzás nagyobb mértékben jut el a felszín-hez, ennek következtében nagyobb mértékû a felszínbôl kisugárzó hô, ami a levegôt nagyobb mértékben melegíti fel.Ha a légkör hômérséklete nô, akkor nagyobb lehet a páratartalma, ezért a felhôzet is növekszik, ez viszont azt ered-ményezi, hogy a napsugárzás kevésbé jut át rajta, kevesebb sugárzás éri el a felszínt, így a felszín lehûl.
**77..
*K óra: A légkörrel kapcsolatos környezetvédelmi problémák(kiegészítô óra)
A téma fontossága miatt beiktathatunk egy kiegészítô órát, ahol aakkttuuáálliiss kköörrnnyyeezzeettvvééddeellmmii pprroobblléémmáákkatbeszélhetünk meg a gyerekekkel (pl.: szmog, CO-mérés stb.). Tisztázni kell, hogy mit jelent a levegô „tisz-tasága”, mit jelent a levegôszennyezôdés, és mi okozhatja. Érdemes szót ejteni a hheellyyii pprroobblléémmáákkról (van-e a környéken olyan ipari létesítmény, amely szennyezheti a környezetet, felszerelték-e a légtisztító be-rendezéseket, mérik-e folyamatosan a környéken a levegô minôségét stb.). Ezzel kapcsolatban akár „ku-tató” munkát is lehet adni a gyerekeknek (a helyi sajtó cikkei alapján vagy az adott üzemi létesítmény-ben való érdeklôdéssel stb.).
Nagyon fontos a gglloobbáálliiss pprroobblléémmáákkról (globális felmelegedésrôl, üvegházhatásról) is beszélgetni, me-lyek földi méretekben okoznak változásokat, ezért nem egy-egy országnak kell helyi jelleggel megolda-nia, hanem nemzetközi, világméretû összefogással lehetne ezeket rendezni. Különbözô világkonferenciá-kon próbálják a megoldást megtalálni politikusok és szakemberek egyaránt, de úgy tûnik sajnos, hogy azipar, a gazdaság e kérdésben ellenérdekelt.
65uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
•O Z Á G S EX O F U P MI K O I EGÉN
EVI
GET
ÓRR
K NÉ ÉO G
B, O2
F, levegô
D, N2
G, CO2
E, vízgôz
A, neon
A, argon
C, korom
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 65
Sokszor a rövid távú gondolkodás, a gyors haszonszerzés gyôz a hosszabb távú gondolkodássalszemben, amely észreveszi azt is, hogy sokáig így nem lehet a gazdasági fejlôdést sem fenntartani, mertkörnyezetünk rohamosan romlik, pusztul. Meg kell határozni, hogy milyen környezeti terhelés mellett le-het a gazdasági fejlôdést fenntartani (fenntartható fejlôdés).
Háttér
Az üvegházhatás és a globális felmelegedésA Napból jövô elektromágneses sugárzás elôször a légkört éri. A lég-kör és a napsugárzás kölcsönhatása megszabja, hogy a földfelszínremennyi energia érkezik („bejövô napsugárzás”: rövidhullámú, nagyenergiájú sugárzás, lényegében a látható fény tartománya jut át a lég-körön). Másrészt a légkör összetétele befolyásolja a Föld saját kisugár-zásának sorsát („kimenô földsugárzás”: hosszúhullámú, kis energiájú su-gárzás, elsôsorban a hôsugarak, azaz az infravörös tartomány).
Ebbôl következik, hogy a légkör az éghajlat szabályozásában fon-tos szerepet játszik. A földfelszín hôsugarakat bocsát ki, melyeket rész-ben elnyelik, részben visszasugározzák a légkörben lévô ún. „üvegházgázok” (a két különbözô atombólálló gázok: vízgôz, CO2, CH4, N2O), ennek következménye a melegebb légkör. Ez a légköri felmelege-dés az ún. üvegházhatás eredménye (hasonló jelenséget érzékelünk egy üvegházban, ahol a nagymére-tû üvegfelületeken a nagyobb energiájú napsugárzás behatol, de a kisebb energiájú hôsugarak már nemtudnak kijutni, ezért az üvegházban meleg van). Ennek köszönhetô a Föld 15 °C-os átlaghômérséklete,enélkül az átlagos hômérséklet –18 °C lenne.
Földünk története során az éghajlat is folyamatosan változott. Megfigyelhetô egy ún. „termosztáthatás”,miszerint egy kényes egyensúly alapján lassan változik a légköri CO2-mennyiség: lassú növekedését lassú fel-melegedés követi az üvegházhatás következtében. Ilyen „meleg korszak” volt például a középsô kréta idô-szaka (kb. 100 millió évvel ezelôtt), amikor nem voltak egyáltalán jégsapkák a Földön, a tengerszint a mai-hoz képest 200 m-rel volt magasabb; ez a klíma kedvezett a tengeri élôvilág elszaporodásának, illetve aszárazföldi, nagyméretû ôshüllôk, a dinoszauruszok elterjedésének. Hasonlóan meleg idôszak volt a karbon-ban (350–300 millió évvel ezelôtt), amikor a mocsaras területeken a faméretû ôsharasztok terjedtek el tö-megesen a Földön. Ezekben a meleg idôszakokban a CO2 széntartalma felhalmozódott az elburjánzott,tömegesen elôforduló élô szervezetek szerves anyagában (a fotoszintézis és egyéb felépítô folyamatok kö-vetkeztében), és a tömeges kihalások alkalmával ez a „szervesanyag-raktár” a mélyebb talajrétegekben, a le-vegôtôl elzártan, eltemetôdve redukálódott szénné, illetve szénhidrogénekké (fosszilizálódás). A legnagyobbkôszéntelepek a karbonban keletkeztek, a nagy kôolajmezôk jelentôs része pedig a krétában alakult ki az el-pusztult tengeri élôlények maradványaiból. Ezeknek az „eltemetett szénraktáraknak” a következtében csök-kent a levegô CO2-tartalma, ez pedig lehûlést, jégkorsza-kokat eredményezett a földi klímában. Mindezek a klíma-változások évmilliók alatt, nagyon lassan történtek a ter-mészet által szabályozottan és ismétlôdôen. Ismerjük atörténelmi korok klímaváltozásait is, amelyekben szinténfelfedezhetô a lehûlés és felmelegedés váltakozása.
Az utóbbi évszázad emberi tevékenységének követ-keztében ezek a „szénraktárak” felszabadulnak. A fosszilisenergiahordozók (kôszén, kôolaj, földgáz) elégetésévelnöveljük a légköri CO2-mennyiséget, mert széntartal-
66uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
bejövô napsugárzás
kimenô földsugárzás
energ
ia
ultraibolya infravörös
A bejövô napsugárzás és a kimenô földsugárzás hullámhossz szerinti eloszlása
µm
történeti korokbecsült hômérsékletei
idôskálaváltás
évezred
átlag
os fö
ldi h
ômér
sékle
ti an
omáli
a (°
C)
év
bizon
ytala
nság
elôrejelzetthômérséklet-változás
(feltéve, hogy a jelenlegitrend folytatódik)
Interaktív tananyag Óravázlatok: 8. A levegô (elsô rész)Kitöltendô feladatok: 2. Munkafüzetbôl: 12. 42. oldal 2. feladat.Képek, ábrák: 38. 84. ábra: Üvegházhatás (44. o.)
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 66
muk végsô soron CO2-dá alakul. A legnagyobb probléma az, hogy az emberiség rendkívül rövid idô alattéli fel a fosszilis szénraktárait, gyakorlatilag az ipari forradalomtól kezdôdôen használja ezeket. Az 1960-as évektôl kezdôdôen mérhetôen és elôrejelezhetôen nô a CO2 koncentrációja a légkörben, és már érez-hetôek a klímaváltozások is, melyek az elôrejelzések szerint globális felmelegedést eredményeznek.
A környezetszennyezô emberi tevékenység következtében egyébüvegházgázok is jutnak a légkörbe, amik egyébként természetes körül-mények között nem keletkeznek, ilyenek a halogénezett szénhidrogén-gázok: az ún. CFC-gázok, melyek szintén hozzájárulnak a globális felme-legedéshez.
Az elôrejelzések szerint az éghajlatmódosulás következményekéntnem egyenletes felmelegedéssel kell számolni, hanem egyre szélsôsé-gesebb klímaváltozásokkal. Az átlaghômérséklet néhány °C-kal megnôugyan, de ennek okán egyéb változások is várhatók:• jégsapkák, gleccserek olvadása → világtengerek szintjének növeke-
dése → termékeny tengerparti területek víz alá kerülése;→ az óceánok felhígulnak → a tengeráramlások megváltoznak →halászati és éghajlatmódosító következmény;
• klímazónák áthelyezôdése → a mezôgazdasági növénytermesztésfeltételeinek megváltozása (a világ élelmezésének kérdése);→ a csapadék mennyiségének és évszakonkénti eloszlásának vál-
tozása;→ elsivatagosodás veszélye;→ a folyók és tavak vízszintjének és kiterjedésének változása;→ a tenyészidôszak hosszának megváltozása;→ a hóval fedett idôszakok hosszának és gyakoriságának megváltozása, a fagyok gyakoriságának és a
földbe való lehúzódás mélységének megváltozása, a téli idôszak hosszának megváltozása;→ az aszályok és árvizek gyakoriságának megváltozása.Magyarország a nedves óceáni és a száraz kontinentális éghajlati régiók határterületén helyezkedik el.
Az éghajlati övek kismértékû eltolódásának következtében a Kárpát-medence egésze „átcsúszhat” a ned-ves területekrôl a száraz területek felé. Ha az eddigihez hasonló mértékû üvegházgáz-felszaporodást felté-telezünk a légkörben, akkor a következô változások várhatóak Magyarországon az éghajlatmódosulás kö-vetkeztében, az elôrejelzések szerint, 2030-ra:• az évszakok eltolódnak, „mediterranizálódás” várható:
– áprilistól szeptemberig 1,5–3 °C-kal melegebb idô várható,– a nyári idôszakban 10–40%-kal kevesebb felhôzet, 30–90 mm csapadékcsökkenés,– télen 0,5–3,5 °C-kal magasabb hômérséklet és több csapadék (téli esôk) várható,– hosszabb nyár, késôbbre tolódó és elhúzódó ôsz, januártól márciusig tartó rövid változékony ta-
vasz várható,• az aszályok gyakorisága és mértéke nô:
– az Alföld elsivatagosodhat,– a Velencei-tó felszínének összehúzódása, kiszáradása,– a Balaton és folyóink vízszintjének csökkenése (a történelem során még a Balaton is többször teljesen
kiszáradt, s óriási homokviharok, porviharok sújtották a vidéket, mígnem a rómaiak a Sió-csatornaés a hozzá tartozó zsilipek megépítésével lehetôvé tették a vízszint emberi szabályozását).
67uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
Mauna Loa, Hawaii
Déli-sark
CO2
konc
. [pp
m]
A szén-dioxid koncentrációjának változása a Maona Loa-iObszervatóriumban (Hawaii, USA) és a Déli-sarkon
Keeling el al. (1995) szerint
Az üvegházgázok részesedési aránya a globális melegedési folyamatból(1980–1990)
Az ózon hozzájárulása is jelentôs, de ez ma még nem számszerûsíthetô
metán15%
nitrogén-oxid6%
más CFC-k7%
CFC 11 és 1217%
CO2
55%
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 67
A szmogA légkörben mindig vannak kisebb-nagyobb szemcséjû lebegô aero-szol részecskék. A füstben szilárd, aködben cseppfolyós és a füstköd-ben mindkétféle diszpergált ré-szecske jelen van a levegôben. Ezekképzôdéséhez szükség van egyrésztgôzzel nedvesedô szilárd por- vagykoromszemcsékre, másrészt a lég-körbe jutó és a vízgôzzel reakcióbalépô, általában savas természetûmolekulákra (pl.: SO2, CO2, nitro-gén-oxidok).
A nagyvárosokban, szélcsendes idôszakban, rendellenes hômérsékleti viszonyok mellett az idônkéntigen nagy levegôszennyezés szmog (füstköd) kialakulásához vezethet. Ilyen rendellenes hômérsékleti vi-szony, ha egy „meteorológiai inverziós réteg” jön létre, azaz felfelé haladva nem csökken egyenletesena hômérséklet, hanem átmenetileg nô.Kétféle füstködképzôdést különböztetünk meg.a) Az ún. London-típusú szmog kialakulásának oka a fosszilis tüzelôanyagok (elsôsorban a szén) elégetése-
kor a légkörbe kerülô nagy mennyiségû SO2 (a kôszén nagyon gyakran szennyezett kénvegyületekkel)és korom, amelyek a szélcsendes városi levegôben igen nagy koncentrációban fordulhatnak elô. A lehû-lô levegô eléri a telítettségi állapotot, és a nagyszámú koromszemcsén („kondenzációs mag”) kicsapód-nak a vízcseppecskék, melyeket a levegô SO2-tartalma savassá tesz. Ez a szmogtípus a mérsékelt övben,alacsonyabb hômérsékleten (télen), magas relatív páratartalom mellett alakul ki. Redukáló szmognak isszokták nevezni. Londonban, 1952 decemberében egy hét alatt 4000 ember esett áldozatul az ilyen tí-pusú szmognak. Naponta 300–600-zal többen haltak meg krónikus bronhitiszben, tüdôgyulladásban ésszívelégtelenségben. 1989 januárjában Budapesten és Miskolcon is kialakult ez a maró hatású füstköd.
b) Az ún. Los Angeles-típusú vagy oxidáló szmog (= fotokémiai szmog) nyáron keletkezik erôs napsugár-zás hatására (az UV sugarak játszanak szerepet), olyan szennyezô anyagok közremûködésével, amelye-ket elsôsorban a közlekedés termel nagy mennyiségben. Ezek a nitrogén-oxidok és a szénhidrogének,amelyek bonyolult fotokémiai reakciókat indukálnak, illetve maguk is részt vesznek ezekben a reakciókban. A fotokémiai folyamatok eredményeként keletkezô jellegzetes füstköd-komponensek:az ózon, a peroxi-acetil-nitrát (PAN), a salétromsav és a hidrogén-peroxid. (Ha a PAN koncentráció-ja viszonylag nagyobb, órákon belül károsítja a vegetációt, veszélyezteti az emberi egészséget, korrodál-ja az épített környezetet.) Ilyen környezetszennyezés okozta Los Angelesben 1954-ben 300 ember ha-lálát három hét alatt. Ilyen fotokémiai füstködöt Magyarországon elôször 1985 nyarán észleltek.Ha a levegôszennyezettségi értékek, illetve a meteorológiai viszonyok olyanok, hogy elôrejelezhetôenszmog kialakulásának veszélye fenyegethet, „szmogriadó” lép életbe.
Nemzetközi konferenciák a légköri szennyezésrôl1992. ENSZ Éghajlatváltozási Keretegyezmény értelmében:
– meg kell határozni az üvegházhatású gázok koncentrációinak kívánatos szintjét;– vizsgálni kell a kibocsátások korlátozásának jövôbeni alakulását;– a környezeti hatások figyelembevételével képet kell alkotni a fenntartható gazdaságfejlesztési
stratégiákról, a megfelelô klímavédelmi intézkedésekrôl és technológiákról.Az egyezmény konkrét kötelezettségként írja elô a csatlakozó fejlett és átalakuló gazdaságú országokszámára, hogy 2000-re az üvegházhatású gázkibocsátásuk nem haladhatja meg az 1990. évi szintet.
68uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
inverziós réteg
a fe
lszínt
ôl mé
rt tá
volsá
g
hômérséklet iparvidék medencében
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 68
69uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
1997. Kiotói Jegyzôkönyv: az ENSZ Éghajlatváltozási Keretegyezményén belül, 160 ország részvételévelmegállapodás született a hat üvegházhatású gáz (CO2, CH4, N2O, CFC-gázok, SF6) együttes ki-bocsátásának csökkentésérôl.Magyarország esetében a viszonyítási szint az 1985–87-es idôszak, 6%-os kibocsátás-csökkentéstír elô a jegyzôkönyv a 2008–2012 közötti idôszakig.
2000. Hága, Klíma Konferencia: az ENSZ égisze alatt zajló tanácskozás legnagyobb tétje az lett volna,hogy sikerül-e megállapodásra jutni a Kiotóban, 154 ország által elfogadott jegyzôkönyvben kitû-zött célok gyakorlati megvalósításáról. Ez azonban ezen a konferencián nem valósult meg, újabbegyeztetésekre, megállapodásokra van szükség.
2002. Johannesburg: az ENSZ „Föld-csúcs” Konferenciáján abban megegyeztek a részt vevô országok,hogy a CO2-kibocsátást csökkenteni kell, de nyilvánvalóvá vált az is, hogy a nagyhatalmak (elsô-sorban az USA) nem szándékozik ez ügyben látványos lépést tenni. Egyes országok (pl.: Né-metország) azonban szigorúan betartják a vállalt kötelezettségeket.
Budapest szmogriadó-terv(a 69/2008. (XII. 10.) Fôv. Kgy. rendeletbôl)
� A rendelet területi hatálya nem terjed ki az M0 elkerülô útra.� A szmogriadót a fôpolgármester rendeli el, és szünteti meg.� A szmogriadó fokozatai:
•• TTáájjéékkoozzttaattáássii ffookkoozzaatt::Ha három mérôállomáson, egy idôben mért légszennyezôanyag koncentrációja megha-ladja a rendeletben rögzített határértéket, akkor tájékoztatást kell adni a riasztási fokozatelrendelését megelôzô nap 18 óráig.
A fôpolgármester felkérést adhat ki:• az avar és kerti hulladék nyílt téri égetésének tilalmára,• a lakosság önkéntes önkorlátozására
– a gépjármûvek használatának szüneteltetésére, különösen a dízel üzemûekére– a tömegközlekedés elônyben részesítésére– a kandallók, cserépkályhák használatának mérséklésére– a szerves oldószer felhasználásával járó tevékenységek
(festés, mázolás, bitumenolvasztás) szüneteltetésére•• RRiiaasszzttáássii ffookkoozzaatt::Azonnali korlátozó intézkedéseket kell bevezetni, melyek a kihirdetést követô nap 6órától lépnek életbe. A gépjármûvek használatára vonatkozó intézkedések minden nap6 órától 22 óráig érvényesek (kivéve az ózon eredmények miatt elrendelt korlátozáskor,mert ebben az esetben minden nap 10 órától 18 óráig érvényesek). A további korlátokidôtartama folytonos.A fôpolgármester elrendelheti:
• a gépjármûvek használatának korlátozását (páros napokon csak a páros, páratlannapokon csak a páratlan rendszámú autók közlekedhetnek)
• a légszennyezô források üzemeltetôinek más energiahordozó, üzemmódhasználatára kötelezését vagy az üzemeltetés felfüggesztését.
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 69
A tankönyvi feladatok megoldásai
Otthoni kísérlet: A levegô portartalmának vizsgálataA kísérleti eredmény nagymértékben függ a helyszíntôl. Általánosságban elmondható, hogy ipartelepek környékén vagy for-galmas út mellett nagyobb a levegô porszennyezôdése, mint forgalommentes, ligetes utcában. Magas, emeletes házbanáltalában a földszinten nagyobb a por, mint a legfelsô emeleten.
A munkafüzet feladatainak megoldása (K*)
**11..
**22.. Az ipartelepek légkörében lévô szennyezô anyagok oldódva a levegô páratartalmában savas kémhatású páracseppe-ket eredményeznek, melyek rácsapódnak a levegôben lebegô por- és koromszemcsékre. Ha ez a savas kémhatású éslebegô szennyezôdés a légköri viszonyok miatt nem tud az ipartelep felôl kitisztulni, akkor veszélyes mértékû szmogüli meg az ipartelepet.
**33.. Mit jelent a globális felmelegedés? A Föld egészét érintô klímaváltozást jelent.Mi okozza? Elsôsorban az üvegházhatás.Mi a veszélye? A légkör átlaghômérséklete megnô néhány fokkal, valójában azonban szélsôséges éghajlatmódosu-lásokat eredményezhet (elsivatagosodás, szökôár, aszály stb.).
15. óra: Oldatok készítéseMinél több oldatot soroljunk fel példaként, amivel már találkozhattak a tanulók! Hangsúlyozzuk, hogy nemcsak a víz szerepelhet oldószerként, de a kémiai tanulmányok során elsôsorban vizes oldatokkal találkozunk!
A gyerekek a ddiiffffúúzziióó jelenségét már ismerik, ennek segítségével értelmezhetjük az oldódást. Ezt model-lek és a tankönyv ábrájának segítségével magyarázhatjuk. Színes anyag vízzel történô elkeveredését szem-mel is láthatjuk (pl.: réz-szulfát vagy KMnO4). Értelmezzük a hhiiddrrááttbbuurrookk kialakulását, és azt, hogy a hidratáltrészecske a vizes oldatban a hidrátburkával együtt mozog, mert erôsebb kölcsönhatás alakulhat ki a részecs-ke és a vízmolekulák között, mint az egyes vízmolekulák között! Ha az oldódás jelenségét megértették a ta-nulók, akkor könnyebben értelmezhetô az, ha egy kristályos anyag vízben nem oldódik.
Az oldódás fizikai változás, energiaváltozással jár, amit mérhetünk. Az eenneerrggiiaavváállttoozzááss oka, hogy a külön-bözô anyagok részecskéinek elkeveredésekor más kölcsönhatások alakulnak ki (másodrendû kötések).
Az óra elôkészítése
70uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
Anyag EszközRézgálicoldat készítéséhez desztillált víz, kristályos rézszulfát kémcsô, vegyszeres kanálAz oldódást kísérô hôváltozások vizsgálatához
kristályos ammónium-klorid vagymás ammónium-só, szilárd nátrium-hidroxid (Vigyázat, kézzel nem szabad megfogni!)
2 db fôzôpohár, hômérô, vegyszeres kanál, keverô
Interaktív tananyag Óravázlatok: 9. OldatokKísérletek: 13. Rézgálicoldat készítéseAnimációk: 11. Só oldódása vízbenKitöltendô feladatok: 2. Munkafüzetbôl: 13. 44. oldal *7. feladatKépek, ábrák: 39. 92. ábra: Az oldódás folyamata (48. o.)
40. 93. ábra: Hidratált ionok (49. o.)
a levegô páratartalma a Szahara fölött a levegô páratartalma az esôerdôkben<a levegô CO2-mennyisége ott, ahol avart égetnek
a levegô CO2-mennyisége emberi tevékenységtôl háborítatlan területen
>
az üvegházhatás mértéke ott, ahol a levegôben a normális CO2-mennyiség van
az üvegházhatás mértéke ott, ahol a normálisnál több CO2 van a légkörben
<
a CO2 %-os mennyisége abban a teremben, ahol csak néhányan dolgoznak
a CO2 %-os mennyisége egy zsúfolt teremben<
egy rosszul beállított motorú gépjármû kipufogógázában a szén-monoxid mennyisége
egy jól mûködô motorú gépjármû kipufogógázában a szén-monoxid mennyisége
>
a levegô por- és koromtartalma nagyvárosbana levegô por- és koromtartalma természeti környezetben
>
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 70
Háttér
TermokémiaRácsenergia (Erács) (ld. a 8. óra háttéranyagát).Hidratációs energia (Ehidratáció): 1 mol anyag nagy mennyiségû vízben történô hidratálódásakor (a hidrát-burok kialakulásakor) szabadul fel. Elôjele negatív. Mértékegysége: kJ/mol.
Vízben való oldódáskor felszakad a kristályos anyag rácsszerkezete (energiabefektetés), és a vízmo-lekulák által kiszakított részecskék hidratálódnak (energiafelszabadulás). A befektetett és felszabadultenergiamennyiségek aránya szabja meg, hogy oldódáskor milyen energiaváltozást tapasztalhatunk.Oldáshô (∆Holdáshô): 1 mol anyag nagy mennyiségû vízben való oldódását kísérô energiaváltozás. Mér-tékegysége kJ/mol. Elôjele lehet pozitív, ha az oldódás energiát igényel, ilyenkor az oldat lehûl, és lehetnegatív, ha a folyamatot energia felszabadulása kíséri, ilyenkor az oldat felmelegszik.Ha Ehidratáció > Erács , akkor oldódik a kristályos anyag, ∆Holdáshô = –, exoterm oldódás,ha Ehidratáció = Erács , akkor oldódik a kristályos anyag, ∆Holdáshô = 0, nincs hôváltozás,ha Ehidratáció < Erács , akkor bizonyos mértékig oldódhat a kristályos anyag, ∆Holdáshô = +, endoterm oldódás,ha Ehidratáció << Erács , akkor nem oldódik a kristályos anyag.
A tankönyvi feladatok megoldása
Kísérleti megfigyelés: Rézgálicoldat készítéseMilyen színû a rézgálic- (kémiai nevén réz-szulfát) oldat? Világoskék színû.Mibôl lehet látni, hogy a kristályos réz-szulfát oldódik a vízben? Az oldat egy idô után egyenletesen világoskék színû lesz(homogén oldat).Mennyi idô alatt válik az oldat egynemûvé? Mérési adat.Kísérleti megfigyelés: Az oldódást kísérô hôváltozások vizsgálataHogyan változik az ammónium-klorid-oldat hômérséklete? Lehûl.Hogyan változik a nátrium-hidroxid-oldat hômérséklete? Az oldat felmelegszik.
Feladatok11.. Szag, illat terjedése, kávéban, teában a cukor oldódása, italban a jégkocka oldódásakor az egész oldat lehûl, ciga-
rettafüst terjedése stb.22.. A háztartásban használt fémek: rozsdamentes acél, réz, alumínium, ezüst stb., a zsír, olaj, stb., a mûanyag eszközök
stb.33.. A kávéban a cukor oldódik, és nem olvad. A jégcsap nem oldódik, hanem megolvad.44.. a) a mészkô nagyon rosszul oldódik vízben;
b) a mészkô jól oldódik savas oldatokban.
A munkafüzet feladatainak megoldása (15.)
11.. A) Igaz, a jódtinktúra alkoholban oldott jód, oldat, vagyis keverék.B) Hamis, az oldatot bepárolva visszakaphatjuk a cukrot, tehát a cukor molekulái csak elkeveredtek a vízmolekulákkal.C) Igaz.D) Hamis, az oldatot bepárolva visszakaphatjuk a sót, tehát a sót alkotó részecskék csak elkeveredtek a vízmoleku-lákkal. (A „sót alkotó részecskék” óvatos fogalmazás, miután a sónak nincsenek molekulái, de ezt még nem tanulták.)E) Igaz.F) Hamis, lehet folyadék, illetve gáz is.G) Igaz. (Általában piridinnel keverik, amely desztillációval nem választható szét egyszerûen az alkoholtól.)H) Igaz.I) Hamis. A mészkô vízben oldhatatlan, de savas (pl.: szénsavas) vízben feloldódik.(CaCO3(sz) + H2O(f) + CO2(g) = Ca2+ (aq) + 2 HCO3
– (aq)Ezért a mészkôhegyekben valóban sok barlang, vájat található.)K) Hamis, mert az endoterm folyamat során a rendszer hôt vesz fel a környezetébôl, tehát a kémcsô lehûl.
22.. a) A rézgálic kristály feloldódik vízben, részecskéi elkeverednek a vízmolekulákkal, egynemû világoskék oldatot kapunk.b) Ezeknél a vízmolekulák vonzása nem elegendô ahhoz, hogy „kiszakítsák” a kristályból a részecskéket.c) Az ammónium-klorid oldódása endoterm folyamat. Az endoterm folyamat során a rendszer hôt vesz fel a környe-
zetébôl, tehát a kémcsô lehûl.
71uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 71
33..
44.. konyhasóoldat: színtelen rézgálicoldat: világoskékhipermangánoldat: rózsaszín CO2 vizes oldata: színtelenecetsav vizes oldata: színtelen jódtinktúra: barna
55..
**66.. Mióta ismerik Magyarországon a teát? Hazánkba csak az 1700-as években jutott el a tea.Milyen élettani hatásai vannak a teának? A tea élénkíti a szív mûködését, növeli az agy vérellátását. Izgatja a központiidegrendszert, ez csökkenti a fáradtságérzést, hatására élénkebben gondolkodunk, frissebbnek érezzük magunkat.Milyen oldatnak tekinthetô a tea? Mi az oldószer? A tea híg oldat. Oldószere: a víz.Sorolj fel a teában megtalálható oldott anyagok közül legalább ötöt! Különbözô növényi alkaloidok, olaj, savak, gyan-ta, kevés fehérje. A tealevelek koffeintartalma 0,5 és 3,5% között lehet.Keress a környezetedben olyan italokat, melyek koffeintartalmúak (az üdítôitalok címkéjén megtalálod az összetevôket):kávé, kóla, energiaitalok stb.
**77..
16. óra: Az oldékonyság
Az óra legfôbb célja, hogy minél több, a mindennapjainkból ismert anyagot vizsgálhassanak a tanulók. Atanulókísérletet célszerû több csoportban végezni, az egyik csoport vizsgálja az anyagok oldódásátvízben, a második alkoholban, a harmadik étolajban stb., és a kísérlet eredményét egymásnak bemutat-va értelmezik a gyerekek.
Fontos a kísérletezés elôtt tisztázni, hogy mit látunk akkor, amikor egy anyag feloldódik az oldószer-ben. Ha szilárd anyag oldódik folyadékban: láthatóan kevesebb lesz a kémcsô alján a szilárd anyag meny-nyisége (de nem kell az összes szilárd anyagnak feltétlenül „elfogynia”!). Ha folyadék elegyedik egy másikfolyadékkal, akkor homogén (egynemû) oldatot kapunk, ha nem elegyedik, akkor fázishatár figyelhetômeg, és mindig a kisebb sûrûségû folyadék helyezkedik el felül.
Az óra elôkészítése
72uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
Anyag EszközTanulókísérlethez(a háromféle oldószer szerint 3 cso-portban végezve)
24 db kémcsô, 3 kémcsôállvány, 3 fôzôpohár, 3 óraüveg
csoportonként az oldandó anyagok elôre kikészítve akémcsövekben: konyhasó, cukor, pirospaprika, hiper-mangán, jód, alufólia, körömlakklemosó (aceton), ben-zin; csoportonként a különbözô oldószerek fôzôpoha-rakban: víz, alkohol (óraüveggel lefedve), étolaj
Interaktív tananyag Óravázlatok: 9. OldatokKísérletek: 14. Oldékonyság vizsgálata vízben
15. Oldékonyság vizsgálata étolajban16. Víz oldékonysága étolajban
Kitöltendô feladatok: 1. Tankönyvbôl: 7. 51. oldal 8. táblázatKépek, ábrák: 41. 97. ábra: Zsír és víz (52. o.)
a) Szûrés.b) Bepárlás.c) Víz.
d) Na.e) Szûrlet.f) Forrás.
g) Elegy.h) Cu.i) Mágnes.
j) Gáz.k) Jód.Megfejtés: oldat
Vízben jól oldódó anyagok Vízben nem vagy nagyon rosszul oldódó anyagok1. szén-dioxid-gáz, 2. ammóniagáz, 3. ecetsav,
6. konyhasó, 7. rézgálic, 13. cukor, 14. nátrium-hidroxid, 15. ammónium-klorid
4. homok, 5. réz, 8. arany, 9. porcelán, 10. mészkô, 11. mûanyag (polietilén),
12. rozsdamentes acél
Az oldat neve Veszélyességi jele Összetétele
Flóraszept Xiamfoterikus felületaktív anyagok (<5%), klór alapú fehérítôszerek (<5%), szappan (<5%)
Vízkô-
és rozsdaoldóXi
nemionos felületaktív anyag, színezô- és illatanyagok (<5%), foszforsav (5-15%)
Cif aktív gél Xiamfoterikus felületaktív anyagok (<5%), klór alapú fehérítôszerek (<5%), szappan (<5%)
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:58 Page 72
Háttér
Mitôl függ, hogy egy anyag jól oldódik-e vízben?A vízmolekulák közötti másodrendû kötés erôs hidrogénkötés, ezért vízben csak olyan anyagok oldód-nak jól, amelyek képesek megbontani a vízmolekulák közötti szoros kapcsolatot, vagyis amelyeknek arészecskéi (ionjai, molekulái) és a vízmolekulák között szintén hidrogénkötés jöhet létre.
Az ionkristályok oldódásakor a vízmolekulák körülveszik a kristályrács ionjait ellentétes töltésû tér-felükkel, és a hidratációs energia és a rácsenergia viszonya szabja meg az oldódás mértékét (ld. 18. óraháttéranyaga).
Kovalens kötésû molekulák (pl. cukor) oldódásakor a vízmolekulák hidratálják az oldódó anyagmolekuláit, vagy történhet elektrolitos disszociáció is (pl. hidrogén-klorid-gáz vízben való oldása). Ekkora kovalens kötésû HCl molekulák ionokra esnek szét: HCl(g) + H2O = H3O
+ (aq) + Cl– (aq).
A „hasonló a hasonlóban oldódik” elv molekulaszerkezeti értelmezése Apoláris molekulájú anyagok apoláris molekulájú oldószerekben oldódnak jól, mert ezek egymássalkönnyen alakítanak ki gyenge másodrendû (diszperziós) kötéseket, így az oldószermolekulák az oldottanyag molekuláival könnyen elkeverednek. Ez jellemzô általában a „zsíroldható” anyagokra, mivel a zsí-rok nagy szénatomszámú, telített észterek, apoláris molekulájú anyagok.
Poláris molekulájú anyag poláris molekulájú oldószerekben oldódik jól. Megnöveli az oldékonyságot,ha a poláris molekulájú anyag még hidrogénkötést is ki tud alakítani az oldószermolekulákkal. Ez jellemzôáltalában a „vízoldható” anyagokra.
Apoláris molekulák azért nem tudnak elkeveredni poláris molekulákkal, mert a poláris molekulák közöttsokkal erôsebb másodrendû kötések jönnek létre, és kiszorítják maguk közül az apoláris molekulákat,így külön fázist alkotnak.
Az etil-alkohol és az aceton mint oldószerMindkét szerves oldószer közkedvelt az ipar-ban és a háztartásban is, mivel poláris és apo-láris molekulájú anyagokat is képesek oldani.Ez azzal magyarázható, hogy az etil-alkohol ésaz aceton molekuláira egyaránt jellemzô,hogy egy-egy, körülbelül azonos méretû po-láris és apoláris molekularészlettel rendelkez-nek, így a poláris és az apoláris tulajdonságúoldott molekulákat is körül tudják venni (szol-vatáció). Az alkoholok képesek hidrogénkö-tés kialakítására is, az aceton a hidrogénkötés-ben csak akceptor szerepet játszhat.
A tojás sárgájában lévô lecitin szerepe a majonéz készítésénélA lecitin kettôs oldékonyságú molekula, egy hosszú, apo-láris „farokkal” és egy kicsi, poláris „fejjel” rendelkezik. Ígyképes a vízben oldódó és a zsírban oldódó anyagokat egyrendszerben tartani (kolloid rendszer).
73uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
OH
H
HH
H
HH
H OHH
O H
H
O
C
C
poláris
apoláris
etil-alkohol
poláris
apoláris
aceton
O
CHH
H
H
HH
CC
Olaj-csepp
poláris „fej”apoláris „farok”
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 73
A tankönyvi feladatok megoldása
Kísérleti megfigyelések: Különbözô anyagok oldása különbözô oldószerekben
Feladatok11.. A víz nem oldja a zsírt, míg a benzinben oldódnak a zsírok, olajok.22.. A kakukktojás: 6. víz + benzin.33.. A hipermangán jól oldódik vízben, a jód nagyon kis mértékben oldódik vízben, tehát a hipermangánból töményebb
oldatot lehet készíteni.44.. Az olaj nem oldódik vízben, ezért nem elegyedik vele. Az olaj sûrûsége kisebb, mint a vízé, ezért úszik a tetején, ép-
pen ezért nem lehet égô olajat vízzel oltani.55.. Ha az oldószer és az oldandó anyag molekulaszerkezete hasonló, akkor egymással könnyen elkeveredhetnek a mole-
kulák, és oldódik az anyag.
A munkafüzet feladatainak megoldása (16.)
11.. üveg, gumi, zsír, aceton, alufólia, kénpor, rézgálic, vaspor, szénpor, étolaj, pirospaprika, nátrium-hidroxid, benzin22.. B) benzin C) alumínium A) cukor
A) konyhasó A) hipermangán: lila oldat B) jód: barna oldatB) pirospaprika: piros oldat A, B) aceton
33.. A jódnak nagyobb az oldhatósága. A jód alkoholos oldata a jódtinktúra.44.. Az olvadás halmazállapot-változás, az oldódás pedig két vagy több anyag elkeveredése (oldószer és oldott anyag ke-
veredése).55.. Hipermangán (kálium-permanganát, KMnO4).**66..
A vitaminok az élethez szükséges szerves vegyületek. A vitaminok nélkülözhetetlenek szervezetünk normális mûködé-séhez (pl.: a növekedéshez), és a szervezet maga szintetikusan nem tudja ôket elôállítani.
**77.. Oldott anyag.
17. óra: Az oldhatóság és függése a hômérséklettôl
Az oldhatóság hômérsékletfüggésének vizsgálata nagyon jó alkalom arra, hogy a tanulókkal a ggrraaffiikkoonnok készíté-sét és éérrtteellmmeezzéésséétt gyakoroltassuk. Méréseink temészetesen csak kvalitatívak lehetnek, pontos mérésekrenincs lehetôség, de a tendenciát mindenképpen látják, és az irodalmi adatok megadásával a kísérletekeredményeit grafikusan is értelmezhetik a gyerekek. Gyakorlásképpen adhatunk olyan feladatokat is, melyekalapján a grafikonokból különbözô adatokat tudnak leolvasni, illetve az adatokat grafikonon tudják ábrázolni, vagyösszehasonlíthatják (ld. oldhatósági táblázatok).
74uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
konyhasó cukor pirospaprika hipermangán jód alufóliakörömlakklemosó
(aceton)benzin
víz + + – + rosszul – + –
alkohol – + + – + – + +
étolaj – – + – + – + +
Vízoldható vitaminok Zsíroldható vitaminokVitaminok betûjelei B, C A, D, E, K
Mennyi idô alatt ürül ki a szervezetbôl?
kb. 2 óra alatt kb. egy nap alatt
**
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 74
Az óra elôkészítése
Háttér
Néhány anyag oldhatósága vízben (100 g vízben hány g vízmentes anyag oldódik)
Néhány anyag oldhatósága etil-alkoholban (100 g alkoholban hány g vízmentes anyag oldódik)
A tankönyvi feladatok megoldása
Kísérleti megfigyelések: Kálium-nitrát vízben való oldhatóságának vizsgálata szobahômérsékletenHogyan észleled, hogy az adagolt kálium-nitrát feloldódott? Nem marad kristályos anyag a kémcsô alján.Mérési adatok.Kísérleti megfigyelés: Kálium-nitrát vízben való oldhatóságának vizsgálata hevítés utánMérési adatok.Kísérleti megfigyelés: Konyhasó oldhatóságának vizsgálata szobahômérsékleten és hevítés utánMérési adatok.
Feladatok11.. Telítetlen az oldat, ha az adott hômérsékleten adott mennyiségû oldószer képes még anyagot feloldani.22.. Híg oldat is lehet telített oldat, ha egy anyag kevéssé oldódik (kicsi az oldékonysága) az adott oldószerben.33.. a) Hígítással, oldószert öntünk hozzá. b) Ha lehûtve kevesebb anyagot old, akkor lehûtjük, amíg kiválik valamennyi
az oldott anyagból, leszûrjük, majd a kiindulási hôfokra hevítjük.
75uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
Anyag EszközKNO3 vízben való oldhatóságánakvizsgálata szobahômérsékleten kálium-nitrát, desztillált víz csoportonként: kémcsô, vegysze-
res kanál, kémcsôfogó, hômérô
KNO3 vízben való oldhatóságánakvizsgálata hevítés után kálium-nitrát, desztillált víz
csoportonként: kémcsô, vegyszeres kanál, kémcsôfogó,hômérô, Bunsen-égô (vagy borszeszégô), gyufa
Konyhasó oldhatóságának vizsgá-lata szobahômérsékleten és heví-tés után
konyhasó, desztillált víz
csoportonként: kémcsô, vegyszeres kanál, kémcsôfogó,hômérô, Bunsen-égô (vagy borszeszégô), gyufa
Interaktív tananyag Óravázlatok: 9. oldatokKísérletek: 17. Kálium-nitrát vízben való oldhatóságának vizsgálata
18. Konyhasó vízben való oldhatóságának vizsgálataKitöltendô feladatok: 1. Tankönyvbôl: 8. 57. oldal 6. feladat
2. Munkafüzetbôl: 14. 47. oldal 5. feladatTáblázatok a tankönyvbôl: 6. 9. táblázat: KNO3 oldhatósága (54. o.)
7. 10. táblázat: NaCl oldhatósága (54. o.)8. 11. táblázat: Vegyületek oldhatósága (56. o.)
Képek, ábrák: 42. 98. ábra: KNO3 oldhatósági grafikonja (54. o.)43. 99. ábra: NaCl oldhatósági grafikonja (54. o.)
0 °C 20 °C 50 °C 80 °C 100 °CEzüst-szulfát Ag2SO4 0,573 0,796 1,08 1,30 1,41Bárium-bromid BaBr2 98,0 104,0 118,0 135,0 149,0Ammónium-nitrát NH4NO3 118,3 192,0 344,0 580,0 871,0Lítium-karbonát Li2CO3 1,5 1,3 1,1 0,8 0,7Hidrogénklorid-gáz HCl (g) 82,3 72 59,6 – –Ammóniagáz NH3 (g) 89,5 53,1 – – –Oxigéngáz O2 (g) 0,007 0,004 0,0027 0,001 –
Hidrogén-klorid HCl (g) 41 Ammónia NH3 (g) 11,9Kálim-hidroxid KOH 37 Nátrium-klorid NaCl 0,07Kálium-klorid KCl 0,003 Nátrium-jodid NaI 43,1
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 75
44.. A kálium-nitrát oldékonysága nagy mértékben csökken a hômérséklet csökkenésével, ezért lehûtve kiválik az oldottanyag egy része.
55.. A hipermangánnak.66.. a) 20 °C-on melyik anyag oldhatósága a legkisebb? PbCl2
b) 20 °C-on melyik anyag oldhatósága a legnagyobb? LiClc) 20 °C-on lehet-e 50 g vízben 20 g anyagot feloldani– kálium-bromidból (KBr)? Lehet. (A telített oldatban 50 g vízben 32,6 g KBr oldódik.)– réz-kloridból (CuCl2)? Lehet. (A telített oldatban 50 g vízben 21,7 g CuCl2 oldódik.)– nátrium-kloridból (NaCl)? Nem. (A telített oldatban 50 g vízben 18,0 g NaCl oldódik.)
d) nagymértékben növekszik az oldhatósága a hômérséklettel: KCl, KBr, LiCl, PbCl2alig változik az oldhatósága a hômérséklettel: CuCl2, NaCl
Otthoni kísérlet: Átkristályosítás mint tisztítási mûveletEzzel a módszerrel milyen oldhatóságú kristályt lehet csak megtisztítani? Olyan kristályos anyag tisztítható ilyen módszer-rel, amelynek melegen sokkal nagyobb az oldhatósága, mint hidegen. A cérnaszálon belógatott cukorkristály a kristályo-sodásnál gócként szolgál, megkönnyíti a kristályosodást, és így szép nagy kristály keletkezik.
A munkafüzet feladatainak megoldása (17.)
11.. C) 1. B) 2. A) 3. A) 4. B) 5. (Ha eltekintünk a konyhasó esetén a csekély mértékû anyagkiválástól.)D) 6. B) 7. (Ha eltekintünk a konyhasó esetén a csekély mértékû szilárd anyag oldódásától.)B) 8. D) 9. C) 10.
22.. a) az oldószer minôsége, b) az oldott anyag minôsége, c) a hômérséklet33.. Az adott oldószerben kis oldhatóságú anyag telített oldata híg oldat.44. A konyhasó oldhatósága alig változik a hômérséklettel, tehát nem nô számottevôen a melegítés hatására, ezért nem
érdemes forró vizet használni.Bepárlással lehet a konyhasóoldatból a szilárd sót visszanyerni.
55..
a) 0 °C-on melyik anyagnak nagyobb az oldhatósága? A kén-dioxidnak.b) 50 °C-on melyik anyagnak kisebb az oldhatósága? A kén-dioxidnak.c) Melyik anyag forralható ki az oldatból? A kén-dioxid.d) Melyik anyagnak változik az oldhatósága a hômérséklettel? Mindkettônek.e) Melegítés hatására melyik anyagnak nô az oldhatósága? A kálium-permanganátnak.f) Melyik anyagnak növelhetô az oldhatósága hûtéssel? A kén-dioxidnak.g) Az oldhatósági adatok mindig milyen oldatokra vonatkoznak? Az oldhatósági adatok mindig telített oldatra vonatkoz-
nak.h) Melyik telített oldat hígabb: a kén-dioxid 20 °C-on telített oldata, vagy a kálium-permanganát 20 °C-on telített oldata?
A kálium-permanganát oldat hígabb (g/100g vízre számítva).*i) Mi történik, ha a 20 °C-on telített kén-dioxid vizes oldatát lehûtjük 0 °C-ra, illetve ha a 20 °C-on telített kálium-perman-
ganát vizes oldatát lehûtjük 0 °C-ra? Lehûtve képes még több kén-dioxidot oldani, telítetlen oldat lesz. Általánosság-ban igaz, hogy a gázok oldhatósága a hômérséklet növelésével csökken. Ha a kálium-permanganát telített oldatát le-hûtjük, szilárd anyag válik ki belôle, de az oldat telített marad.
76uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
SO2(g)/100 g víz kálium-permanganát
(g)/100 g víz
5
0 20 50 0 20 50hômérséglet (°C) hômérséglet (°C)
10
15
20
5
10
15
2022,8
11,3
5,42,8
6,4
16,9
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 76
**66..
Milyen szerkezeti változást jelent, ha egy kristályos anyag megolvad? Olvadáskor a kristályrács összeomlik, a részecskék ren-dezettsége kezd megszûnni, mert a részecskék rezgômozgásának kitérése (amplitúdója) annyira megnövekszik, hogy márnem térnek vissza a kiindulási helyzethez, a részecskék a rezgômozgás helyett egymáson „gördülnek”. Milyen szerkezetiváltozást jelent, ha egy anyag kikristályosodik? Kristályosodáskor a részecskék rendezetlen elhelyezkedése rendezetté válik,a „gördülô” mozgás rezgômozgássá alakul. Minden esetben bekövetkezhet-e a kristályrácsba rendezôdés adott hômérsék-leten (adott nyomáson)? Biztosan mindig „beállhat-e a rend” azonnal? Elôfordul, hogy a „rend”, a szabályos kristályszer-kezet kialakulása nehezen következik be, de elôsegíthetjük azzal, ha „kristálygócokat” juttatunk a rendszerbe, mert a kris-tály növekedéséhez kisebb energia kell, mint a góc keletkezéséhez. A már rendezett szerkezeti részekhez könnyebben csat-lakozik a többi szerkezeti elem. Vajon ha nem teszünk kristályt a túltelített oldatba, akkor hosszú ideig tartósan fennmarad-hat-e a túltelített állapot? Mennyire „stabil” ez az állapot? Ez az állapot ún. metastabil állapot, amely rázkódás, szennyezô-dés, ill. kristály bejuttatásával hirtelen megszûnik. Teljes nyugalomban és elszigetelôdve azonban sokáig fennmaradhat.
**77.. Oldószer („olló” fele + „dó” + SZE R-n N nélkül).
18. óra: Az oldatok töménysége
Az oldatok töménységével kapcsolatos sszzáámmííttáássii ffeellaaddaattookkkal többféle célt érhetünk el. Egyrészt a ggyyaa--kkoorrllaattii éélleettben is elôforduló számításokat végzünk a tanulókkal, eközben csiszolódik a llooggiikkaaii ggoonnddoollkkoo--ddáássmódjuk, és a matematikai számítások gyakorlati vonatkozásait is megismerik (százalékszámítás, ará-nyosság). Fontos, hogy a feladatok ne öncélúak legyenek, hanem – mint ahogyan erre a tankönyvben ésa munkafüzetben is törekedtünk – a való élethez kapcsolódjanak. Igyekezzünk minél több példát a gye-rekekkel mondatni. Valójában a mérésnek az egész tudományos kémia fejlôdésében nagyon nagy szere-pe volt: pl. a nemesgázok felfedezésének, hiszen olyan kis mennyiségben vannak jelen a levegôben, hogycsak nagyon pontos mérésekkel lehet kimutatni a jelenlétüket stb.
Az oldatösszetételre vonatkozó arányosságokat és mennyiségi viszonyokat a következôképpen szem-léltethetjük szörpsûrítmény (oldott anyag) segítségével:– Elôször „híg” szörpöt készítünk (jól összekeverjük, mert az oldatok homogén keverékek).– Ezután „tömény” szörpöt készítünk.– Megkérdezzük a többieket, hogy pontosan ugyanolyan ízû (összetételû) szörpöt tudnának-e készíteni,
mint az elôzô kettô ⇒ nem tudnának, mert a „híg” és a „tömény” oldat nem fejez ki pontos össze-tételt, ahhoz meg kell mondanunk, hogy mennyi sûrítményhez mennyi vizet adtunk (pontos mennyi-ségi viszonyok).
– Készítsünk ismert összetételû szörpöt: két kanálnyi sûrítményhez adjunk 2 dl (200 cm3) vizet.– Készítsünk ugyanolyan összetételû szörpöt, mint az elôzô, de egy liternyi (1 dm3 = 1000 cm3) mennyi-
séget ⇒ akkor lesz ugyanolyan ízû a szörp, ha a sûrítménybôl is és a vízbôl is arányosan többet te-szünk, azaz ötször annyi oldathoz ötször annyi oldott anyag kell, és az oldat összetétele nem változik.
Modellkísérlet segítségével értelmezhetjük a gyerekeknek, hogy ha különbözô folyadékokat összeöntünk,akkor ezek térfogatai nem adódnak feltétlenül össze. Ebbôl a kísérletbôl az is következik, hogy azonosfolyadékok (vagy híg vizes oldatok) összeöntésekor a térfogatok viszont összeadódnak.
77uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
A kimért fixírsót melegítés közben feloldjuk a
vízben
Üveglappal lefedve rázkódás-
mentesen hûlni hagyjuk
Néhány kristályt bedobva
megindul a kristályosodás
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 77
Az óra elôkészítése
Háttér
A koncentrációA tankönyvben szereplô oldatok összetételének a meghatározásán kívül a kémiában többféleképpen ismegadhatjuk az oldatok töménységét. A legelterjedtebb az „anyagmennyiség-koncentráció”, amit általábanegyszerûen csak koncentrációnak neveznek: az oldott anyag anyagmennyisége osztva az oldat térfoga-tával. Ennek mértékegysége mol/dm3.Szavakkal kifejezve: a koncentráció megadja, hogy 1 dm3 oldat hány mol oldott anyagot tartalmaz. Régeb-ben ezt molaritásnak nevezték. (Nem tévesztendô össze a molalitással, amely az SI szerint is használható. Ezmegadja, hogy 1 kg oldószerben (nem oldatban!) hány mol oldott anyag van oldva. Mértékegysége: mol/kgoldószer). Az 1 mol/dm3 koncentrációjú oldatot „mólos oldat”-nak nevezni hibás (pongyolaság), mert a mér-tékegységbôl csak a számlálót adja meg, a nevezôt nem.
A tankönyvi feladatok megoldása
Kísérleti megfigyelés: Az oldószer és az oldott anyag térfogata nem adódik össze (modellezés)Hány cm3 a bab és a rizs térfogata összerázás után? Mérési adat. (Makroméretekben a térfogatcsökkenés nagyobb arányú,mint mikroméretben.)Feladatok11.. 20 °C-on 131,5 g kálium-nitrát-oldatban (KNO3) 31,5 g oldott anyag van, akkor arányosan
200 g oldatban x g oldott anyag van.x = 200 · 31,5/131,5 g = 47,9 g
Tehát lemérünk 47,9 g kálium-nitrátot, és azt 200 g – 47,9 = 152,1 g (152,1 cm3) vízben oldjuk.22.. A 30 m/m%-os cukoroldat olyan oldat, amelynek 100 g-jában 30 g a cukor és 70 g a víz. Tizedrésznyi kristálycukor-
ból tizedannyi oldat, vagyis 10 g oldat készíthetô. Tehát az oldat készítéséhez 3 g cukrot 7 g vízben oldunk.33.. 50 cm3 10 V/V%-os ecetsavoldatban 5 cm3 ecetsav van. Ennyi ecetsav 25 cm3 20 V/V%-os ecetsav-oldatban van.
Tehát ebbôl 25 cm3-t 50 cm3-re hígítunk. Ez egyszerûbben is belátható: mivel kétszeres töménységû oldat áll a ren-delkezésünkre, kétszeresére kell hígítanunk.
44.. 1 dm3 = 1000 cm3 sûrítményben van 40 g rost. A 20 cm3 az 1000 cm3-nek az 50-ed része, tehát a rosttartalomnak isaz 50-ed részét tartalmazza: 40/50 g = 0,8 g.
55.. 164 g 40 °C-on telített oldatban 64 g KNO3 van, 492 g oldatban 192 KNO3 van. Tehát 192 KNO3-ot 300 g vízben ol-dunk.
66.. 40 g konyhasót 460 g vízben oldunk.**77.. 400 g 20 m/m%-os oldatban 80 g oldott anyag van.
320 g 25 m/m%-os oldatban van 80 g oldott anyag.A 400 g oldatból 80 g vizet kell elpárologtatni.
A munkafüzet feladatainak megoldása (18.)
11.. A két folyadék (az alkohol és a víz) molekulái nem egyforma méretûek, így az egyik folyadék „hézagait” a másik folyadékmolekulái részben kitöltik. (Itt szerepe van annak is, hogy a kétféle molekula egymással is képes hidrogénkötést létesíteni.)
78uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
Anyag EszközSzörp készítése szörpsûrítmény, csapvíz 3 db kb. 2 dl-es pohár
és egy 1 l-es kancsó, kanál
Az oldószer és az oldott anyagtérfogata nem adódik össze (modellkísérlet)
rizs, bab 2 db 50 cm3-es és 1 db 100 cm3-es mérôhenger
Interaktív tananyag Óravázlatok: 9. OldatokKísérletek: 19. Etil-alkohol és víz elegyének készítéseKépek, ábrák: 44. 102. ábra: Tömeg %-os oldat készítése (58. o.)
45. 103. ábra: Etil-alkohol – víz elegy készítése (59. o.)46. Elegy térgogata – modellezés (59. o.)
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 78
22..
33..
44.. a) híguljon az oldat: az oldószer mennyiségét kell növelni.b) töményebb legyen az oldat: az oldott anyag mennyiségét kell növelni.c) ne változzon az oldat töménysége: az oldott anyag és az oldószer mennyiségét ugyanolyan arányban kell növelni.
55.. Telített oldat.
Ha elkezdjük melegíteni az oldatot, a szilárd kálium-nitrát mennyisége csökken, esetleg mind feloldódik. Addig tart aváltozás, amíg az oldat telítetté nem válik vagy elfogy a szilárd KNO3.
**66.. Melyik anyag oldékonysága a) a legnagyobb: NaNO3; b) a legkisebb: CO2; c) a legnagyobb mértékben nô a hômérsék-lettel: a PbCl2 oldékonysága 1,98 : 0,67 = 2,95 arányban (a NaNO3 oldékonysága 125,3 : 73 = 1,716 arányban, a KCloldékonysága 45,5 : 27,6 = 1,65 arányban, a MgSO4 oldékonysága 61,3 : 40,8 = 1,5 arányban, a CuCl2 oldékonysága91,3 : 70,7 = 1,29 arányban növekszik); d) csökken a hômérséklettel: a CO2 oldékonysága.
Fel lehet-e oldani a) 40 g MgSO4-ot 100 g vízben 20 °C-on: igen (44,5 g-ot lehet feloldani); b) 80 g MgSO4-ot 100 gvízben 20 °C-on: nem lehet feloldani; c) 80 g MgSO4-ot 400 g vízben 20 °C-on: igen (ez 100 g vízre átszámítva 20 g);d) 80 g MgSO4-ot 200 g vízben 60 °C-on: igen (61,3 g-ot lehet feloldani 100 g vízben).
Ha 45,5 g KCl-ot oldottunk 100 g vízben 60 °C-on, akkor hány g KCl fog kiválni az oldatból, ha 0 °C-ra hûtjük? 17,9 gválik ki lehûtve (45,5 g – 27,6 g = 17,9 g).
Melyik oldat töményebb: a) a telített konyhasóoldat vagy a telített KCl-oldat 0 °C-on: a konyhasóoldat; b) a telítettkonyhasóoldat vagy a telített KCl-oldat 60 °C-on: a KCl-oldat.
Állapítsd meg a grafikon alapján, hány g CuCl2-ot tartalmaz 100 g víz 60 °C-on a CuCl2 telített oldatában? 91,3 g. En-nek az oldatnak mennyi a tömege? 191,3 g. Hány tömegszázalékos a 60 °C-on telített CuCl2-oldat? 191,3 g oldatbanvan 91,3 g oldott anyag, vagyis az oldat 47,7 tömeg%-os.
79uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
Oldat térfogata Oldott anyag térfogata Térfogat %
200 cm3
400 cm3
150 cm3
3 dm3 (= 3000 cm3)50 dm3
12 m3
4 cm3
40 cm3
7,5 cm3
450 cm3
0,5 dm3
0,36 m3 = 360 dm3
2 %
10 %
5 %
15 %
1 %
3 %
Oldószer tömege Oldott anyag tömege Oldat tömege Tömeg%70 g
340 g
138 g
88 g
160 g
150 g
360 g
44 g
900 g
190 kg
30 g
60 g
12 g
12 g
40 g
50 g
140 g
6 g
100 g
10 kg
100 g
400 g
150 g
100 g
200 g
200 g
500 g
50 g
1 kg (= 1000 g)
200 kg
30 %
15 %
8 %
12 %
20 %
25 %
28 %
12 %
10 %
5 %
szilárd anyag
telített oldat
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 79
**77.. kémcsô40 °C-on hány g kálium-nitrátot tartalmaz 100 g oldat, ha oldhatósága 64 g/100 g víz?Arányossággal: ha 164 g oldatban van 64 g oldott anyag, 100 g oldatban 64 . 100 / 164 = 39,0 g kálium-nitrát. Másgondolatmenettel számítva: 164 g oldat 100%, a 64 g oldott anyag ennek 64 .100 / 164 = 39,0%-a.
20 °C-on hány g konyhasót tartalmaz 100 g oldat, ha oldhatósága 36 g/100 g víz?Arányossággal: ha 136 g oldatban van 36 g oldott anyag, 100 g oldatban 36 .100 / 136 = 26,5 g konyhasó van. Másgondolatmenettel számítva: 136 g oldat 100%, 36 g oldott anyag ennek 36 .100 / 136 = 26,5%-a.
200 g 5 tömeg%-os rézgálicoldat hány g oldott anyagot tartalmaz? 10 g rézgálicot tartalmaz.
50 cm3 12 térfogat%-os alkoholos vizes oldatnak mennyi az alkoholtartalma? 6 cm3.
40 g/dm3 összetételû cukoroldat 100 cm3-ében hány g cukor van?1000 cm3 oldatban van 40 g cukor, 100 cm3 oldatban 4 g cukor van.
20 g 10 tömeg%-os kálium-nitrátoldatban hány g oldott anyag van?100 g oldatban 10 g kálium-nitrát van oldva, 20 g oldatban ennek az ötödrésze, 2 g van. Más gondolatmenettel szá-mítva: 20 g 1%-a 0,20 g, 10% = 0,2 g . 10 = 2 g.
400 cm3 8 térfogat%-os alkoholos vizes oldatban hány cm3 alkohol van?100 cm3 oldatban van 8 cm3 alkohol, 400 cm3 oldatban 4 · 8 = 32 cm3 alkohol van. Más gondolatmenettel számít-va: 400 cm3 1%-a 4 cm3, 4 cm3 . 8 = 32 cm3.
60 g/dm3 sótartalmú oldat 500 cm3-ében hány g só van?1000 cm3 sóoldatban van 60 g só, 500 cm3 oldatban 30 g só van.
20 °C-on hány g kálium-nitrátot tartalmaz 200 g oldat, ha oldhatósága 31,6 g/100 g víz?Arányossággal: ha 131,6 g telített oldatban van 31,6 g kálium-nitrát, 200 g oldatban 31,6 · 200 / 131,6 = 48,0 g van oldva.
Ha egy 10 tömeg%-os sóoldatot tízszeresére hígítunk, hány g sót tartalmaz 100 g oldat?1 g sót (1 tömeg%-os lesz az oldat).
*K óra: Kémiai számítások (gyakorlóóra)
A munkafüzet végén található feladatgyûjtemény feladatai közül az oldatokra vonatkozó feladatokmegoldásának gyakorlása.
Gyakorló feladatsor
11.. A 10 tömeg% azt jelenti, hogy ha 100 g oldatunk van, abban 10 g konyhasó van.200 g oldatban 20 g konyhasó van.
Tehát 200 g 10 tömeg%-os konyhasóoldatot úgy készítünk, hogy 20 g konyhasót és 180 g vizet összeön-tünk.MMááss ggoonnddoollaattmmeenneetttteell:: 200 g oldat 10%-a 20 g, ennyi konyhasót kell kimérni, a többi víz.
22.. A 80 g/dm3-es oldat azt jelenti, hogy 1000 cm3 oldatban 80 g timsó van,150 cm3 oldatban X g timsó van
X = 80 g . 150 cm3 / 1000cm3 = 12 g timsóTehát 12 g timsót bemérünk egy mérôlombikba vagy mérôhengerbe, majd desztillált vízzel feltöltjük150 cm3-ig.
80uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 80
33.. Az 50 térfogat% azt jelenti, hogy ha 100 cm3 oldatunk van, abban 50 cm3 alkohol van.180 cm3 oldatban X cm3 alkohol van.
X = 180 cm3 . 50 cm3 / 100 cm3 = 90 cm3 alkohol.Tehát a 90 cm3 alkoholt mérôhengerbe öntjük, és vízzel feltöltjük 180 cm3-ig.Más gondolatmenettel: 180 cm3 oldat 50%-a alkohol, azaz 90 cm3 alkoholhoz adunk annyi vizet, hogyaz oldat össztérfogata éppen 180 cm3 legyen.
44.. A 6 tömeg% azt jelenti, hogy ha 100 g oldatunk van, abban 6 g konyhasó van.150 g oldatban 9 g konyhasó van.
Tehát 150 g 6 tömeg%-os konyhasóoldatot úgy készítünk, hogy 9 g konyhasót és 141 g vizetösszeöntünk (141 g víz jó közelítéssel megfelel 141 cm3 víznek).MMááss ggoonnddoollaattmmeenneetttteell:: 150 g oldat 100%, az oldott anyag ennek 6%-a, azaz 150 . 6 / 100 = 9 g,ennyi konyhasót kell kimérni, a többi víz.
55.. A 10 térfogat% azt jelenti, hogy ha 100 cm3 oldatunk van, abban 10 cm3ecetsav van.250 cm3 oldatban 25 cm3 ecetsav van.
Tehát a 25 cm3 ecetsavat mérôhengerbe öntjük, és desztillált vízzel feltöltjük 250 cm3-ig.Más gondolatmenettel: 250 cm3 oldat 100%, ennek a 10%-a az oldott anyag, azaz 25 cm3 ecetsavatkell kimérni, és annyi vizet adunk hozzá, hogy az oldat össztérfogata 250 cm3 legyen.
66.. 50 g kálium-nitrátot (KNO3) lemérünk, majd desztillált vízzel feltöltjük 1000 cm3-ig.
77.. A 12 tömeg% azt jelenti, hogy ha 100 g oldatunk van, abban 12 g rézgálic van.25 g oldatban 3 g rézgálic van.
Tehát 25 g 12 tömeg%-os rézgálic oldatot úgy készítünk, hogy 3 g rézgálicot és 22 g vizet összeöntünk.MMááss ggoonnddoollaattmmeenneetttteell:: 25 g oldat 100%, ennek 12%-a az oldott anyag, azaz 25 . 12 / 100 = 3 g réz-gálic (kristályvízmentes réz-szulfát), a többi víz.
88.. A 8 tömeg% azt jelenti, hogy ha 100 g oldatunk van, abban 8 g citromsav van.250 g oldatban 20 g citromsav van.
Tehát 250 g 8 tömeg%-os citromsav oldatot úgy készítünk, hogy 20 g citromsavat és 230 g vizetösszeöntünk.MMááss ggoonnddoollaattmmeenneetttteell:: 250 g oldat 100%, ennek 8%-a az oldott anyag, azaz 250 . 8 / 100 = 20 gcitromsavat kimérünk, a többi víz.
99.. 30 g/dm3 töménységû sóoldat azt jelenti, hogy 1 dm3 oldatban 30 g oldott anyag van, tehát 3 dm3
oldatban 3 . 30 g = 90 g oldott anyag van.Tehát 90 g sót bemérünk egy mérôhengerbe, és desztillált vízzel feltöltjük 3000 cm3-ig.
1100.. 150 cm3 1 térfogat%-os ecetsavoldatban 1,5 cm3 ecetsav van. Kérdés, hány cm3 20 térfogat%-os étel-ecetben van ugyanennyi ecetsav.A 20 térfogat%-os oldat azt jelenti, hogy 100 cm3 oldatban 20 cm3 ecetsav van,
X cm3 oldatban van 1,5 cm3 ecetsav.X = 1,5 . 100 / 20 cm3 = 7,5 cm3 oldatban van.
Tehát kimérünk 7,5 cm3 20 térfogat%-os ételecetet, és azt desztillált vízzel felhígítjuk 150 cm3-ig.
81uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 81
1111.. 2 g cukor feloldása után az oldat tömege 42 g lett.Az oldott anyag tömege: 40 g 20 tömeg%-os szôlôcukoroldatban 20 g . 40 g / 100 g = 8 g. Ehhezadtunk 2 g szôlôcukrot, az oldott anyag mennyisége tehát 10 g.A kapott oldat 42 g-jában 10 g oldott anyag van,
100 g-jában 100 g . 10 g / 42 g = 23,8 g szôlôcukor van, vagyis az oldat 23,8 tömeg%-os.A mûvelet neve töményítés.
1122..1000 cm3 15 térfogat%-os alkohol-oldatban 150 cm3 alkohol van. Kérdés, hány cm3 96 térfogat%-os tö-mény alkoholban van ugyanennyi alkohol.A 96 térfogat%-os oldat azt jelenti, hogy 100 cm3 oldatban 96 cm3 alkohol van,
150 .100 / 96 cm3 = 156,25 cm3 oldatban van 150 cm3 alkohol.Tehát kimérünk 156,25 cm3 96 térfogat%-os tömény alkoholt, és azt feltöltjük desztillált vízzel 1000 cm3-ig.
1133..Ha 150 g oldatban 15 g cukor van, akkor 100 g oldatban 15 g . 100 g / 150 g = 10 g cukor van, azoldat tehát 10 tömeg%-os.Ha 270 g oldószerben 30 g cukor van, akkor 300 g oldatban 30 g cukor van, 100 g oldatban 10 gcukor van, vagyis ez az oldat is 10 tömeg%-os. Egyenlô töménységûek.
1144.. Egyik oldat: 1500 cm3 oldatban van 500 cm3 alkohol,100 cm3 oldatban van 100 . 500 / 1500 = 33,3 cm3 alkohol.
A másik oldat: 2000 cm3 oldatban van 200 cm3 alkohol,100 cm3 oldatban van 10 cm3 alkohol.
Az elsô oldat töményebb, mert 33,3 térfogat%-os, a második oldat 10 térfogat%-os.
1155.. Elsô oldat: 1000 cm3 oldatban van 1000 g oldott anyag, (= 1000 g/dm3 )azaz 100 cm3 oldatban van 100 g oldott anyag.
Második oldat: 100 cm3 oldószerben van 100 g oldott anyag, tehát az oldat térfogata valamiveltöbb, mint 100 cm3 (mivel az oldott anyagnak is van va-lamekkora térfogata), azaz 100 cm3 oldatban kevesebb,mint 100 g oldott anyag van. Az elsô oldat töményebb.
Az oldószer sûrûségébôl: 100 cm3 oldószer tömege 100 g,tehát 100 g oldószerben van 100 g oldott anyag,azaz 200 g oldatban van 100 g oldott anyag.
Az oldat sûrûségébôl: 1 cm3 oldat 1,2 g tömegû,X cm3 oldat 200 g tömegû,X = 200 / 1,2 cm3 = 166,67 cm3 a térfogata a 200 g oldatnak,tehát 166,67 cm3 oldatban van 100 g oldott anyag,1000 cm3 oldatban van 100 000 / 166,67 g = 600 g oldott anyag (= 600 g/dm3)
1166.. Egyik oldat összetétele (12 tömeg%): 200 g oldatban 24 g sóMásik oldat összetétele (18 tömeg%): 200 g oldatban 36 g sóA keletkezett oldat összetétele: 400 g oldatban 60 g só,
azaz 100 g oldatban 60 . 100 / 400 g = 15 g só.A keletkezett oldat tehát 15 tömeg%-os.
1177.. Elsô oldat összetétele (30 térfogat%): 2000 cm3 oldatban van 600 cm3 alkohol.Másik oldat összetétele (15 térfogat%): 3000 cm3 oldatban van 450 cm3 alkohol.A keletkezett oldat összetétele: 5000 cm3 oldatban van 1050 cm3 alkohol,
azaz 100 cm3 oldatban van 100 .1050 / 5000 cm3 = 21 cm3 alkohol.A keletkezett oldat tehát 21 térfogat%-os.
82uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 82
1188.. 15 tömeg%-os oldatra: 100 kg oldatban 15 kg oldott anyag van,300 kg oldatban 45 kg oldott anyag van.
Ha vizet párologtatunk el, akkor az oldott anyag mennyisége nem változik. 5000 dkg = 50 kg vizetelpárologtatunk, akkor 250 kg oldatban lesz 45 kg oldott anyag,
100 kg oldatban lesz 45 / 2,5 = 18 kg oldott anyag.A kapott oldat 18 tömeg%-os.
1199.. 20 térfogat%-os oldatra: 100 cm3 oldatban van 20 cm3 ecetsav,1200 cm3 oldatban 1200 . 20 / 100 cm3 = 240 cm3 az ecetsav
és 1200 – 240 = 960 cm3 a víz. Ha 600 cm3 vizet párologtatunk el, akkor az ecetsav mennyisége nem változik, és marad 360 cm3
vízben 240 cm3 ecetsav, vagyis az oldat térfogata 600 cm3.Tehát 600 cm3 oldatban van 240 cm3 ecetsav,
100 cm3 oldatban 240 / 6 = 40 cm3 ecetsav van.Az oldat 40 térfogat%-os. A mûvelet a bepárlás vagy töményítés.
2200.. 2 tömeg%-os timsóoldatra: 100 g oldatban van 2 g timsó,2200 g oldatban van 44 g timsó.
+ 800 g víz (a timsó mennyisége változatlan): 2200 + 800 = 3000 g oldatban lesz 44 g timsó,100 g oldatban lesz 44 . 100 / 3000 g = 1,47 g timsó.
Az oldat 1,47 tömeg%-os. A mûvelet neve hígítás.
2211.. 10 térfogat%-os oldatra: 100 cm3 oldatban van 10 cm3 ecetsav,3000 cm3 oldatban van 300 cm3 ecetsav.
+ 500 cm3 víz (az ecetsav mennyisége változatlan): 3500 cm3 oldatban lesz 300 cm3 ecetsav.100 cm3 oldatban 100 . 300 / 3500 cm3 = 8,57 cm3
ecetsav lesz.A kapott oldat 8,57 térfogat%-os, a mûvelet neve hígítás.
2222..A 10 tömeg%-os oldatra: 100 g oldatban 10 g rézgálic van,X g oldatban 15 g rézgálic van.X = 100 . 15 / 10 g = 150 g oldatban van 15 g rézgálic és 135 g víz.
Tehát 15 g rézgálicot 135 g vízben kell oldani, hogy 10 tömeg%-os oldatot nyerjünk.MMááss ggoonnddoollaattmmeenneetttteell:: 15 g oldott anyag 150 g oldatnak a 10%-a, tehát 15 g rézgálichoz 150 – 15 =135 g vizet kell adni.
2233.. 10 tömeg%-os sósavoldatra: 100 g sósavban 10 g HCl.Kérdés: hány g 38 tömeg%-os oldatban van 10 g HCl?38 tömeg%-os sósavra: 100 g sósavban van 38 g HCl,
X g sósavban van 10 g HCl.X = 100 . 10 / 38 g = 26,3 g sósav.
Tehát 26,3 g 38 tömeg%-os oldatot kimérünk, és 100 g – 26,3 g = 73,7 g vizet adunk hozzá.
2244.. 8 tömeg%-os sósavra: 250 g sósavban 2,5 · 8 = 20 g HCl van.Kérdés: hány g 20 tömeg%-os oldatban van 20 g oldott anyag?20 tömeg%-os sósavra: 100 g oldatban van 20 g HCl,tehát kimérünk 100 g 20 tömeg%-os oldatot, és 250 g – 100 g = 150 g vizet adunk hozzá.
83uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 83
19. óra: Az oldatok kémhatása. IndikátorokA töménységen kívül az oldatok egyik legjellemzôbb tulajdonsága a kémhatás. Ma már a reklámokban,a különbözô kozmetikai, háztartási szereken is szerepel a pH-érték. Igaz, hogy a pontos matematikai le-vezetését nem tanítjuk meg ezen a szinten, de a használatát, jelentését egyszerûen is megértethetjük.
Megjegyzés: az egyik reklámban hangzott el egy testápolóról, hogy „5 pont 5 bôrsemleges pH-értékû”. Az ilyen szövegeket érdemes értelmezni a kémiaórán: az 5,5-es pH-érték (az 5,5-t angolszásznyelvterületen 5.5-nek írják, és 5 point 5-nak ejtik) természetesen enyhén savas kémhatást jelent, demivel normális esetben a bôrnek is ennyi a pH-értéke, így a bôrével megegyezô, attól nem eltérô pH-értéket bôrsemlegesnek nevezték a reklámban – nem túl szerencsés módon.
Az óra elôkészítése
Ha azt akarjuk, hogy mindig legyen a szertárban lila káposzta, egy nagyobb fej lila káposztát leveleire bon-tunk szét, a fûtôtestre kiterítve teljesen(!) megszárítunk. A száraz leveleket apróbb darabokra összetörve ésporüvegbe töltve akár évekig is eláll, és mindig a megfelelô mennyiségû indikátorlé fôzhetô belôle.
Nem csak a lila káposzta alkalmas indikátornak, hanem egyéb növényi részeket is fel lehet használni:lila orgona szirmai, cékla gumója, lila szeder, tealevél, pipacs szirmai, búzavirág szirmai stb. Gyûjthetünkaz évszaknak megfelelô növényi szirmokat vagy bogyókat, és indikátoroldatot készíthetünk ezekbôl is.
Háttér
A pH fogalmaA pH fogalmát a víz autoprotolízise alapján vezették be. Pontos vizsgálatok kiderítették, hogy a teljesentiszta víz is vezeti egy kissé az elektromos áramot, mert tartalmaz bizonyos számú iont. Ha két vízmo-lekula egymással megfelelô irányból, megfelelô energiával ütközik, van bizonyos valószínûsége annak,hogy az egyik protont ad át a másiknak, így oxóniumion (H3O
+) és hidroxidion (OH–) képzôdik:H-OH + H-OH H3O
+ + OH–
A folyamatot a víz autoprotolízisének nevezik (auto: saját maga (görög), jelezve, hogy „saját magá-nak” ad át a víz protont).
A reakció egyensúlyra vezet, amelyre felírhatjuk a tömeghatás törvényét (egyensúlyra vezetô reak-ciók esetén, ha a termékek koncentrációinak szorzatát a megfelelô hatványon elosztjuk a kiindulási anya-gok koncentrációinak szorzatával a megfelelô hatványon, akkor egy állandó értéket kapunk, amit egyen-súlyi állandónak nevezünk):
Az egyensúlyi állandó:
84uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
[H3O+][OH– ]
[H2O][H2O]K =
Anyag EszközIndikátoroldat készítése
lila káposzta, desztillált víz kés (a káposztalevél aprításá-hoz), fôzôpohár, tároló üveg
Néhány anyag vizes oldatának kémhatása
sósavoldat, ételecet, citromlé,deszt. víz, szódabikarbóna-oldat,szalmiákszesz, nátrium-hidroxid-oldat, indikátoroldat
csoportonként 7 kémcsô, kémcsôállvány, és a készítettindikátort tartalmazó fôzôpohár
Interaktív tanagyag Óravázlatok: 13. A közömbösítés (elsô része)Kísérletek: 20. Lilakáposzta-lé indikátor hozzáadása
különbözô vizes oldatokhozKitöltendô feladatok: 1. Tankönyvbôl: 9. 62. oldal Kísérlet táblázataKépek, ábrák: 47. 105. ábra: Savak és lúgok (62. o.)
48. 106. ábra: A pH-értékek (62. o.)49. 107. ábra: Univerzális indikátor papír skálája (63. o.)
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 84
Mérések alapján megállapították, hogy 25 °C-on [H3O+] = [OH– ] = 10–7 mol/dm3, vagyis standard
körülmények között 1 dm3 vízben 10–7 mol oxóniumion és ugyanennyi anyagmennyiségû hidroxidion van.A nevezôben a víz koncentrációja szerepel mol/dm3 egységekben. 1 dm3 víz tömege 1000 g, ez meg-
felel 1000 g / 18 g/mol–1 = 55,56 mol víznek. Ebbôl kellene kivonni a disszociált víz móljainak a számát:10–7 mólt. Az ionok koncentrációjának a mérési pontossága azonban jóval kisebb annál, minthogy ezta mûveletet érdemes lenne elvégezni. A [H2O]-t tehát tekinthetjük állandónak, ezt megszorozva K-valszintén állandót kapunk. Az összefüggésünk a következôképpen módosul:
Állandó érték: K[H2O][H2O] = [H3O+][OH– ]
K[H2O] [H2O] = Kv Kv = [H3O+][OH– ] = 10–14
A Kv = [H3O+][OH– ] összefüggést vízionszorzatnak nevezik. A számításban alkalmazott elhanyago-
lás miatt ez az összefüggés (és a lenti pH számítása is) csak híg vizes oldatokra ad pontos értékeket. Vi-zes oldatban tehát elég ismernünk vagy a [H3O
+]-t vagy a [OH– ]-t, a másik értéke kiszámítható azösszefüggésbôl.
Mivel a savas kémhatást a H3O+-ok túlsúlya okozza, a lúgos kémhatást pedig a OH–-ok túlsúlya, a vi-
zes oldatok savasságát, ill. lúgosságát jellemezni tudjuk az egyik ion koncentrációjával. Az ionok koncent-rációjának az értékével (tíz negatív kitevôjû hatványai) kényelmetlen számolni, ezért vezették be a pHfogalmát (az oxóniumion koncentrációjának negatív logaritmusa):
pH = – lg [H3O+]
(A pH jelölés a francia „puissance d’hydrogéne”, magyarul „a hidrogén hatványkitevôje” kifejezésbôlszármazik.)
A 0,1 mol/dm3 HCl-oldatban (mivel a HCl egyértékû erôs sav, és teljes mértékben disszociál), a [H3O+]
koncentráció is 0,1 mol/dm3 (= 10–1 mol/dm3), vagyis a pH = 1.
A 0,01 mol/dm3 HCl-oldatban a [H3O+] koncentráció 0,01 mol/dm3 (= 10–2 mol/dm3), a pH = 2, stb.
A 0,1 mol/dm3 koncentrációjú NaOH oldatban [OH–] = 10–1 és mivel [H3O
+][OH– ] = 10–14 [H3O+] 10–1 = 10–14
ezért [ H3O+] = 10–13, a pH = 13.
Az adatokból kiderül, hogy minél kisebb a pH értéke, annál savasabb kémhatású egy vizes oldat, mi-vel annál nagyobb a H3O
+-ok koncentrációja. Az is látszik, hogy savas oldatokban nemcsak a savas kém-hatást okozó H3O
+-ok vannak jelen, hanem a [H3O+][OH– ] = 10–14 egyenlet alapján kiszámítható
anyagmennyiségû OH–-ok is.Hasonlóképpen minél nagyobb a pH értéke, annál lúgosabb kémhatású egy vizes oldat, annál na-
gyobb a OH–-ok koncentrációja, amelyek a lúgos kémhatást okozzák. Az is látszik, hogy lúgos oldatok-ban nemcsak a OH–-ok vannak jelen, hanem a [H3O
+][OH– ] = 10–14 egyenletnek megfelelô anyag-mennyiségû H3O
+-ok is.
Erôs és gyenge savakA savak erôsségét p+-disszociációjuk mértéke határozza meg (disszociáció: egyensúlyi bomlás):
HA + H2O H3O+ + A– (HA: sav; A–: savmaradék-anion)
A sav értékûségét az határozza meg, hogy hány proton leadására képes.
85uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 85
86uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
Sav Képlet Ks
Hidrogén-szulfát-ionKénessavOxálsav (sóskasav)FoszforsavHangyasavSalétromossavHidrogén-fluoridPropánsav (propionsav)Ecetsav
HSO4–
H2SO3
(COOH)2
H3PO4
HCOOHHNO2
HFC2H5COOHCH3COOH
1,1 . 10–2
1,3 . 10–2
5,6 . 10–2
6,9 . 10–3
1,7 . 10–4
4,5 . 10–4
6,8 . 10–4
1,3 . 10–5
1,7 . 10–5
⎫⎬⎭⎫⎬⎭⎫⎬⎭
[CH3COO– ][H3O+]
[CH3COOH][H2O]
[CH3COO– ][H3O+]
[CH3COOH]
Az erôs savak híg vizes oldatban teljes mértékben disszociálnak, tehát az egyensúly teljes mértékbeneltolódik a bomlás irányában, például:
HCl + H2O → H3O+ + Cl– egyértékû erôs
HNO3 + H2O → H3O+ + NO3
– savakH2SO4 + 2 H2O → 2 H3O
+ + SO42– kétértékû erôs sav
Azért kell kihangsúlyozni, hogy híg vizes oldatról van szó, mert csak abban az esetben valósulhat meg,hogy az összes leadható proton valóban vízmolekulához kapcsolódik, ha elegendô vízmolekula áll rendel-kezésre, ezért a víznek nagy koncentrációban kell jelen lennie. Egyértékû erôs savak híg vizes oldataibankönnyen kiszámítható az H3O
+-ok koncentrációja, ha ismerjük a bemérési savkoncentrációt (cbemérési),ebbôl a savoldat pH-értéke is számolható:
[H3O+] = cbemérési
pH = – lg [H3O+] = – lg cbemérési
A gyenge savak még híg vizes oldatban sem disszociálnak teljes mértékben:CH3COOH + H2O CH3COO– + H3O
+ egyértékû gyenge savH2CO3 + 2 H2O 2 H3O
+ + CO32– kétértékû gyenge sav
H3PO4 + 3 H2O 3 H3O+ + PO4
3– háromértékû közepesen erôs savGyenge savak híg vizes oldataiban akkor tudunk H3O
+-koncentrációt számolni, ha a bemérési sav-koncentráció mellett ismerjük a disszociáció mértékét (Ks: egyensúlyi savi állandó), például ecetsavrafelírva:
Az egyensúlyi állandó: K =
(Az egyenlôségben egyensúlyi koncentrációk szerepelnek.)Mivel híg oldatról van szó, melyben a víz koncentrációja nagy érték a többi jelenlévô ion koncent-
rációjához képest, így a víz koncentrációjának változása a disszociáció során elhanyagolható, értékeállandónak vehetô. A fenti egyenlôségben tehát két olyan tényezô szerepel, amelyek értéke állandó, K és [H2O], ezek szorzata megadja Ks-t:
Az egyensúlyi savi állandó: Ks =
A fent leírtakból következik:– minél hígabb a savoldat (akár erôs, akár gyenge sav vizes oldatáról van szó), annál kisebb az H3O
+-okkoncentrációja, azaz annál nagyobb a savoldat pH-értéke (0 < pH < 7 tartományban);
– minél gyengébb savról van szó (azonos bemérési savkoncentráció esetén), annál kisebb az H3O+-ok
koncentrációja, azaz annál nagyobb a savoldat pH-értéke (0 < pH < 7 tartományban).(Ld. *K óra háttéranyagát is, 152. oldalon.)
Savak savállandói:
⎫⎬⎭⎫⎬⎭
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 86
A tankönyvi feladatok megoldása
Kísérleti megfigyelés: Indikátoroldat készítéseMilyen színû a lila káposztalé vizes oldata? Lila (semleges közegben).
Feladatok11.. Az esôvíz 5,6 pH-értéke enyhén savas kémhatást jelent.22.. Növekvô pH-érték szerint: sósav (a sósav erôs sav vizes oldata), szódavíz (a szénsav gyenge sav), desztillált víz, szóda-
bikarbóna (gyengén lúgos oldat), nátrium-hidroxid (erôsen lúgos oldat).33.. a) Nem oldat: desztillált víz. b) Sósav (a benne oldott hidrogén-klorid (HCl) gáz-halmazállapotú, erôs sav, vizes
oldatának tehát lehet 1 a pH-értéke. c) Nátrium-hidroxid-oldat. A fenolftalein lúgos közegben rózsaszínû, a NaOHerôs lúg, lehet a pH-értéke akár 14 is.
A munkafüzet feladatainak megoldása (19.)
11.. A) Hamis, a savnak biztos, hogy 7-nél kisebb a pH-ja, a szalmiákszesz lúgos, tehát 7-nél nagyobb a pH-ja.B) Hamis. A lila káposzta leve semleges közegben lila.C) Igaz.D) Igaz.E) Igaz, mivel erôs lúg.F) Hamis, mert a szódabikarbóna-oldat lúgos kémhatású.
(lúgosan hidrolizál: Na+ + HCO3– + H2O = Na+ + H2CO3 + OH–)
G) Hamis. A szappanoldat kémhatása lúgos, tehát a pH-érték növekszik.H) Hamis, a metilvörös savas közegben piros színû.I) Igaz, a tea színanyaga indikátorként viselkedik.
*J) Igaz, a fahamu lúgos oldatát szappanfôzésre használták régen. (A fahamuban kálium-karbonát (K2CO3) van, amelyvízben lúgosan hidrolizál: 2 K+ + CO3
2– + H2O = 2 K+ + HCO3– + OH–)
22.. pH 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
savas kémhatás: a, b, c, e semleges lúgos kémhatás: d, g
kémhatás: f, h
33..
44.. HCl, vizes oldata a sósav. Savas kémhatású.55.. a) Forrás, lecsapódás.
b) Nem volt igaza, mert a só oldékonysága alig változik a hômérséklettel.c) Sóra nézve telítetté vált az oldat.d) Hígítás hatására telítetlenné vált az oldat, és képes volt további sót oldani.e) A cukros-sós oldat kémhatása semleges.f) Savassá vált az oldat.
87uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
Sav Képlet Ks
OxalátionBenzoesavSzénsavHipoklórossavDihidrogén-foszfát-ionHidrogén-szulfit-ionDihidrogén-szulfidHidrogén-karbonát-ionHidrogén-foszfát-ion
HC2O4–
C6H5COOHH2CO3
HOClH2PO4
–
HSO3–
H2SHCO3
–
HPO42–
5,1 . 10–5
6,3 . 10–5
4,3 . 10–7
3,5 . 10–8
6,2 . 10–8
6,3 . 10–8
8,9 . 10–8
4,8 . 10–11
4,8 . 10–13
sósavoldat ételecet citromlé desztillált víz szódabikarbóna szalmiákszesz nátrium-hidroxid-oldat
az indikátor színe piros piros halványpiros lila kék zöld sárga
az oldat kémhatása savas kémhatás semleges lúgos kémhatás
Savas kémhatású Lúgos kémhatású
1., 4., 7., 8., 9., 10., 11., 12. 2., 3., 5., 6.
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 87
g)
**66.. Milyen színûek az antociánok savas közegben? Az antociánok savas közegben piros, lúgos közegben kék színûek. Írj pél-dát olyan növényekre, melyek antociántartalmúak! Lila káposzta, lila orgona, cékla, búzavirág, árvácska, lila szeder.Milyen színûek a karotinoidok? A karotinoidok sárgától pirosig terjedô színárnyalatúak lehetnek. Írj példát olyan növé-nyekre, melyek karotinoidokat tartalmaznak! Sárgarépa, zöld levelek, árvácska.Mely tényezôk befolyásolják a virágok színének alakulását?a) A színezékek (festékanyagok) fajtái.b) A színezék mennyisége.c) A színezék milyen kémhatású közegben van.d) A fémionok minôsége és mennyisége.e) Egyéb anyagok jelenléte.
**77.. Kémhatás („kémény” fele + „hat” + „ás”).
20. óra: A természetes vizek
Az alábbi részletes ábra rajzolása közben kitérhetünk a természetes vizek elôfordulására és jelen-tôségére: Különbözô ásványvizes címkék segítségével összehasonlíthatjuk az ásványvizek összetételét.
Használjuk a munkafüzet ábráit és feladatait a természetes vizekkel kapcsolatos környezetvédelmi felada-tok megbeszélése során!
Az óra elôkészítése
Háttér
A felszín alatti vizekA felszín alatti vizeket védeni kell a szennyezéstôl, mert ezek alkotják azt a vízbázist, amibôl ivóvizetnyerhetünk.
88uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
mészkô
barlang
karsztvízkarsztforrás
folyó
talajvízvízzáró réteg (agyag)
ivóvíznek alkalmas
víztisztítás
csapadék
talajtengeróceán
tó
Környezetvédelem!
Sav A sós salátalében (só + víz) Az ecetes salátalében (ecet + só + víz)fenolftalein színtelen (semleges) színtelen (savas)
metilvörös barnásnarancs piros (savas)
lila káposztalé lila (semleges) piros (savas)
Interaktív tananyag Kitöltendô feladatok 2. Munkafüzetbôl: 15. 57. oldal 4. feladat16. 58. oldal *6. feladat
Képek, ábrák:50. 112. ábra: A víz körforgása (66. o.)
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 88
Talajvíz:– a felszíntôl az elsô vízzáróig (ha ez túl mélyen van, akkor 20 m-ig) tart;– 20 m alatt: mélytalajvíz, itt már nem érvényesül a meteorológiai hatás (pl.: nincs hôingás);– a vízzáró fölött található a telített zóna: ez 2 fázisú rendszer, pórusai teljesen ki vannak töltve vízzel,
nincsen gázfázis;– a telített zóna fölött húzódik a kapilláris öv, ahol érvényesül a hajszálcsövesség a talaj apró pórusaiban,
réseiben; nyílt kapilláris övnek nevezzük, ha legalább 1 m-re van a felszínhez, innen intenzívebb párol-gás lehetséges; zárt kapilláris övrôl van szó, ha mélyebben van, így párolgás innen nem lehetséges;
– a kapilláris öv fölött található az aerációs zóna: ez a levegôvel kapcsolatot tartó 3 fázisú rendszer.
A felszín alatti víz a víztartó kôzet folytonossági hiányaiban helyezkedhet el:– törmelékes kôzet szemcséi között: kavics, homok- vagy agyagszemcsék között. A kavics és homok
szemcséihez „lazán” kapcsolódik a víz, míg az agyagszemcsék sokkal „erôsebben” kötik meg a vizet.Az agyag réteges szerkezetébe beépülhetnek vízmolekulák, ezáltal „duzzasztják” az agyagot, ésmegakadályozzák, hogy a víz „átfolyjon” az agyagos rétegen („vízzáró réteg”);
– szilárd kôzetek repedéseiben, pl.: mészkôrepedésekben, dolomit repedéseiben. A mészkô valame-lyest oldódik vízben, a repedések tágulnak, barlangok keletkezhetnek. A mészkô, dolomit repedéseiközötti víz a karsztvíz, mely jó minôségû, de nagy keménységû víz (nagy az oldott Ca2+- és Mg2+-tar-talma).
Rétegvíz:– a felszínnel való kapcsolata korlátozott;– nem áll meteorológiai hatás alatt;– víztartó réteg alatt helyezkedik el
törmelékes víztartó kôzetben.
Ha a víztartó réteg alá fúrnak, artézi kutat nyerhetnek:
89uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
Felszín (domborzat)
talajvíz
20 m
1 mAerációs zónaNyílt kapilláris övZárt kapilláris
Telített zóna
Vízzáró réteg
Ha nincs vízzáró,a mélytalajvíz határa
A talajvíz szintje kicsit követi a domborzatot, nem teljesen vízszintes felület
A talajvíz oldalirányú mozgása korlátozott
Helyenkéntfokozottabb
párolgás
szûrô
víztartó réteg
A nagy nyomású víz feltör a felszínre
Kifolyó víz (Artézi kút)
Felszín
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 89
A tankönyvi feladatok megoldása
11.. Természetes vizek: óceánok, tengerek, tavak, folyók, patakok, felszín alatti vizek (talajvíz, karsztvíz), csapadékvíz.22.. A desztillált víz kémiailag tiszta víz, csak vízmolekulákból áll (a vízmolekulákból származó OH–- és H3O
+-ok termé-szetesen nem számíthatók „más” részecskéknek). A csapvíz ivóvíz, tartalmaz bizonyos oldott anyagokat (lásd 13. táblá-zat). A tengervíz lényegesen több oldott sót tartalmaz (ld. tankönyv).
33.. Az ivóvíznél különösen káros élettani hatása van a nitrogéntartalmú ionoknak. Az NH4+ friss rothadási folyamatot je-
lez (az elpusztult szervezetek fehérjebomlásának az elsôdleges terméke), amely nitrit- (NO2–), majd nitrát- (NO3
–) ion-ná oxidálódik. A nitrátion nagyobb mennyisége (20 mg/dm3 felett) az ivóvízben káros hatású: a szervezet nem jut ele-gendô oxigénhez, mert a nitrátion a tápcsatornában nitritionná redukálódik, amely erôsebben kötôdik a vörös vérfestékhez, mint az oxigén. A betegséget „kék kór”-nak is nevezik, mert a beteg fulladozik és megkékül. Anitrátos víz a csecsemôkre fokozottan veszélyes. Falvainkban, de különösen a tanyák kútjaiban – a talajba juttatottmûtrágya miatt – nagyon sok helyen nitrátos a víz, amely ivásra teljesen alkalmatlan. Az ivóvizek nehézfémion-tartalma (Pb, Cd, Hg, As stb. tartalma) is mérgezô lehet.
44.. A csapvíz drága és hosszadalmas tisztítási eljáráson megy keresztül, mire a háztartásokba eljut. Ivóvízkészleteink vé-gesek.
A munkafüzet feladatainak megoldása (20.)
11.. a) Nem igaz, 3,5%.b) Igaz, pl. a hidrogén-karbonát-ion (HCO3
–) biztosítja az ivóvíz kellemes, üdítô ízét.
c) Igaz.d) Igaz.e) Nem igaz, bár az esôvíz a természetes vizek közül a legkevesebb oldott anyagot tartalmazza, de oldott szén-dioxi-
dot, oxigént, városokban kén-dioxidot és egyéb anyagot is tartalmazhat. f) Nem igaz, az édesvizek is számos anyagot tartalmaznak oldva.g) Igaz.
22.. A folyóvíz sokféle oldott anyagot tartalmazhat. A mozgásban lévô víz érintkezik a kôzetekkel, a talajjal, ásványokkal,és ezekbôl valamennyi anyagot kiold. Minél nagyobb az adott anyag mennyisége, illetve vízben való oldhatósága, an-nál nagyobb lesz a folyóvízben a töménysége.
33..
44..
**55.. A Föld vizeinek jóval nagyobb része sós víz, és csak 3%-a édesvíz. Az összes édesvíz legnagyobb része jég formájában vanjelen. Az összes édesvíznek csak 0,6%-a használható fel az emberiség számára (ez a Föld összes vizeinek 0,018%-a).A felhasználható vizek legnagyobb része a tavakból, legkisebb része a folyókból származik.Számítsd ki, hogy a Föld összes édesvizének hány %-át tartalmazzák a tavak! A tavakból származó víz az összes édesvízkb. 0,4%-a.
90uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
2. átlátszó7. színtelen10. legfeljebb 20 °C-os11. legfeljebb 8-as pH-érték13. szagtalan
16. oldott ásványi anyagokat tartal-mazzon
17. vastartalma nem lehet több, mint0,2 mg/dm3
CB
L
G
KA
H
IJ
ED
mészkô
víz
F
agyag (vízzáró)
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 90
**66..
A) A szennyezôdés idôpontjától távolodva az idôben, a ciánszennyezés mértéke csökkent (két hét alatt 80 mg/l-rôl 0,1mg/l alá csökkent).A szennyezôdés helyétôl távolodva, a ciánszennyezôdés mértéke szintén csökkent (a romániai Lápos-pataktól amagyarországi tiszai szakaszon át a jugoszláviai Dunáig csökkent a szennyezôdés mértéke).
B) Mely mérési helyszínek vannaka) a Bodrog fölött? Lápos-patak, Csenger, Lónyab) a Bodrog és a Körös között?Tiszalök, Kiskörei tározó (Tisza-tó),Szolnokc) a Körös és a Maros között?Szeged (Tápé)d) a Maros alatt?Tiszasziget, a Duna (Jugoszlávia)A Körös vízbefolyása a Tiszába hogyanváltoztatja meg a ciánszennyezôdésmértékét? Hígítja, tehát csökkenti amennyiségét.
C) Melyik két mérési helyszín közé esik Csongrád? Szolnok és Szeged közé.A mérési adatok szerint milyen ciánszennyezôdés valószínûsíthetô Csongrádnál? Kb. 3 mg/l.A szakértô milyen adatot jelzett elôre? 2 mg/l.Mekkora az eltérés? 1 mg/l. Véleményed szerint (az adatok ismeretében) ez számottevô eltérésnek tekinthetô-e? Vála-szodat indokold! Az adatok ismeretében ez az eltérés nem tekinthetô számottevônek, de a szakértô egy kicsit alábe-csülte a valódi szennyezôdés mértékét.
**77.. 1. Természetes víz. Óceán, tenger, tó, folyó, csapadékvíz, talajvíz, karsztvíz.2. Felszíni víz. Óceán, tenger, tó, folyó, csapadékvíz.3. Édesvíz. Tó, folyó, csapadékvíz, talajvíz.4. Vize nem szilárd halmazállapotban van jelen. Tó, folyó.5. Vize állandó mozgásban van. Folyóvíz.Megoldás: karsztvíz.
91uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
CN- maximumértékemg/l
február napjai
5
10
15
20
25
30
35
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14a szennyezôdésidôpontja (jan. 31.)
32,6
13,5
3,73,8 3,2 2,7
1,49 0,6
Hétfô
Szolnokfebr. 9.
Szegedfebr. 11.
Csengerfebr. 1.
Lónyafebr. 3.
Tisza-tófebr. 8.
Zagyva
Körös
Maros
Sajó
Tiszalökfebr. 5.
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 91
Összefoglalás
A tankönyvi összefoglaló táblák és a munkafüzet segítségével ismételjük át a tanult szétválasztási mûve-leteket, oldatokat, fogalmakat!
A munkafüzet feladatainak megoldása (III.)
11.. a) sósav: a hidrogén-klorid-gáz (HCl) vizes oldata, savas kémhatásúb) szalmiákszesz: az ammóniagáz (NH3) vizes oldata, lúgos kémhatásúc) desztillált vízd) jódtinktúrae) körömlakklemosó (aceton)f) salátalé: ecetsav vizes oldata, savas kémhatású (a cukor nem befolyásolja a kémhatást, csak a savanyú ízt érezzük ke-
vésbé)g) ételecet: az ecetsav vizes oldata, savas kémhatásúh) lúgkôoldat: NaOH vizes oldata, lúgos kémhatásúi) szódavíz: a szén-dioxid vizes oldata, savas kémhatásúj) konyhasóoldat: NaCl vizes oldata, semleges kémhatásúA felsorolt anyagok közül melyik az, amelyik nem vizes oldat, és mégis jellemezhetô pH-értékkel a kémhatása? A desz-tillált víz, pH-ja 7.
22.. Az oldhatóságból: 100 g vízben 28,5 g rézgálic van,128,5 g oldatban 28,5 g rézgálic van,100 g oldatban 28,5 · 100 / 128,5 = 22,17 g rézgálic van.
Tehát a telített oldat 22,17 tömeg%-os 40 °C-on.
33..
44..
92uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
C) 1.B) 2.
D) 3. A) 4.
A) 5.A) 6.
B) 7. C) 8.
B) 9.A) 10.
Szétválasztási mûveletFizikai tulajdonság, melynek különbsége alapján
szétválasztható a keverékbepárlás forráspontban van különbség
lepárlás (desztilláció) forráspontban van különbség
mágnes alkalmazása mágnesezhetôség
*kromatográfia *felületen való megkötôdésben van különbség
szûrésa) szemcseméretbeli különbség
b) oldékonyság különbség (csapadékképzôdés)
Szétválasztási mûveletek
oldás, szûrés, bepárlás, desztilláció, hevítés, mágneses elválasztás, *kromatográfia
Oldatok híg oldat / tömény oldat, telített oldat / telítetlen oldataz oldószerben az oldott anyag lehet szilárd / folyadék / gáz-halmazállapotúa vizes oldat lehet savas / semleges / lúgos kémhatásúaz oldatok összetételét megadhatjuk: tömeg%-ban, térfogat%-ban, g/dm3-benaz oldhatóság (telített oldatra): x g oldott anyag / 100 cm3 víz (20 °C)
Fogalmak keverék, elegy, oldat, oldószer, oldott anyag, oldódás, a levegô összetevôi, oldékonyság, vízold-ható, zsíroldható, sav, lúg, indikátorok, pH-értékek, tengervíz, édesvíz, ivóvíz, ásványvíz, esôvíz,talajvíz,*adszorpció, *globális felmelegedés, *üvegházhatás, *CO-mérés, *szmog, *csapadék, *hidrát-burok, *oldhatósági grafikon, *oldódás sebessége, *savas esôk
Interaktív tananyag Játékok, feladatok: 7. Anyagdominó10. Társasjáték: Alapismeretek – Keverékek
Táblázatok: 2. Táblázatos összefoglalások: 3. Keverékek
C) 1. A) 2.
B) 3. A) 4.
C) 5. A) 6.
A) 7.C) 8.
B) 9.B) *10.
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 92
55..
A tengervíz többféle sót tartalmaz oldva, töményebb oldat, mint a természetes édesvizek. A tengervíz ivásra, mosás-ra, öntözésre alkalmatlan. Bepárlásából különbözô sókat nyernek ki (például konyhasót).
**66.. meszes víz • • a szappanfôzéshez alkalmazták régennátrium-hidroxid • • gáz-halmazállapotú vegyület
szódavíz • • folyékony halmazállapotú vegyülethidrogén-klorid • • szénsavas ital
hamuzsír • • oltott mésznek is nevezikszalmiákszesz • • fehér, szilárd vegyület, felületén megköti a levegô páratartalmát
ecetsav • • lúgos kémhatású oldat, melyben gáz az oldott anyag
**77.. Belsôenergia-növekedés [„be” + L S(ô)-N + NRGIA-növekedés].
II. Témazáró feladatlap megoldásai
II. témakör
A típusú feladatlap
II.. 1. Híg oldat: Az oldatban sokkal több az oldószer, mint az oldott anyag.2. Indikátor: Jelzôoldat, mindig ugyanolyan színnel jelzi a sav vagy a lúg jelenlétét.
IIII..
IIIIII.. Anyagok csoportosítása
IIVV.. A) Hamis, 1000 cm3 oldatban van 0,1 g oldott anyag. B) Hamis, az esôvíz tartalmaz oldott anyagot.C) Igaz. D) Igaz. E) Igaz.
VV..
93uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
Bepárlás
Szilárd só marad vissza
tengervízNem marad vissza szilárd anyag
desztillált víz
vízminta
kémcsôfogókémcsô
Bunsen-égô
A keverék A szétválasztási mûvelet A fizikai tulajdonság, ami szerint szétválasztjuk
só és homok oldás, szûrés vízben való oldhatóság, szemcseméret
sóoldat bepárlás illékonyságbeli különbség (forráspontbeli különbség)
Kémiai elem Vegyület Keverék4., 6. 2., 5. 1., 3., 7., 8.
(közönséges nyomáson) 0 °C 20 °C 50 °CCl2 (g)/100g víz 1,45 0,73 0,45
0 °C 20 °C 50 °C
ezüst-nitrát (g)/100 g víz 115 222 455
Cl2 (g)/100 g víz ezüst-nitrát (g)/100 g víz
0,5
0 20 50 0 20 50hômérséklet [°C] hômérséklet [°C]
1
1,5
100
200
300
4001,45
0,730,45
115
222
455
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 93
a) 0 °C-on melyik anyagnak nagyobb az oldhatósága? Az ezüst-nitrátnak.b) 50 °C-on melyik anyagnak kisebb az oldhatósága? A klórnak.c) Melyik anyag forralható ki az oldatból? A klórgáz.d) Melyik anyagnak változik az oldhatósága a hômérséklettel? Mindkettônek.e) Melegítés hatására melyik anyagnak nô meg az oldhatósága? Az ezüst-nitrátnak.f) Hûtéssel melyik anyagnak növelhetô meg az oldhatósága? A klórnak.g) Az oldhatósági adatok mindig milyen összetételû oldatokra vonatkoznak? Telített oldatokra.h) Melyik telített oldat hígabb: a klórgáz 20 °C-on telített oldata, vagy az ezüst-nitrát 20 °C-on telített oldata? A klórgázé.i) Mi történik, ha a 20 °C-on telített ezüst-nitrát vizes oldatát lehûtjük 0 °C-ra? Kiválik valamennyi szilárd ezüst-nitrát.
VVII..
VVIIII..
VVIIIIII..
A gyertya a hengerben továbbég addig, míg el nemfogy a levegôben lévô oxigén, ekkor elalszik. Az oxigén-gáz helyére meszes víz kerül, ezért a hengerben a víz-szint felemelkedik kb. a henger 1/5-öd részéig. Ebbôltudhatjuk, hogy a levegônek kb. 20%-a az oxigén. (Azégés során keletkezô CO2-gázt a lúgoldat elnyeli.)
II. témakör
B típusú feladatlap
II.. 1. Telített oldat: Adott mennyiségû oldószer több anyagot már nem tud oldani adott hômérsékleten.2. pH-érték: Számszerûen kifejezi a vizes oldat kémhatását.
IIII..
IIIIII.. Anyagok csoportosítása
IIVV.. A) Igaz. B) Hamis, az ásványvizek oldatok. C) Igaz. D) Hamis, a levegô 1/5-e oxigéngáz.E) Hamis, minél erôsebb a lúg, annál nagyobb a pH-értéke.
94uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
A keverék A szétválasztási mûvelet A fizikai tulajdonság, ami szerint szétválasztjuk
só és jód hevítés szublimáció
sóoldat és homok szûrés szemcseméret
Kémiai elem Vegyület Keverék
2., 3. 6. 1., 4., 5., 7., 8.
50 cm3
Oldat térfogata Oldott anyag térfogata térfogat%250 cm3 20
Oldószer tömege Oldott anyag tömege Oldat tömege tömeg%140 g 60 g 200 g 30
D) 1. B) 2.
B) 3. A) 4.
B) 5. C) 6.
1/5
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 94
VV..
a) 0 °C-on melyik anyagnak nagyobb az oldhatósága? A réz-kloridnak.b) 50 °C-on melyik anyagnak kisebb az oldhatósága? A szén-dioxid-gáznak.c) Melyik anyag forralható ki az oldatból? A szén-dioxid.d) Melyik anyagnak változik az oldhatósága a hômérséklettel? Mindkettônek.e) Melegítés hatására melyik anyagnak nô meg az oldhatósága? A réz-kloridnak.f) Hûtéssel melyik anyagnak növelhetô meg az oldhatósága? A szén-dioxidnak.g) Az oldhatósági adatok mindig milyen összetételû oldatokra vonatkoznak? Telített oldatra.h) Melyik telített oldat hígabb: a szén-dioxid 20 °C-on telített oldata, vagy a réz-klorid 20 °C-on telített oldata? A szén-
dioxidé.i) Mi történik, ha a 20 °C-on telített réz-klorid vizes oldatát lehûtjük 0 °C-ra? Kiválik valamennyi szilárd réz-klorid.
VVII..
VVIIII..
VVIIIIII..
II. témakör
C típusú feladatlap
II.. 1. Telítetlen oldat: Az oldatban még oldható oldott anyag az adott hômérsékleten.2. Gázelegy: Különbözô gáz-halmazállapotú anyagok keveréke.
IIII..
95uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
CO2 (g)/100g víz réz-klorid (g)/100 g víz
0,1
0 20 50 0 20 50hômérséklet [°C] hômérséklet [°C]
0,2
0,3
0,4
20
40
60
80
(közönséges nyomáson) 0 °C 20 °C 50 °C
CO2 (g)/100 g víz 0,35 0,17 0,1
0 °C 20 °C 50 °C
réz-klorid (g)/100 g víz 71 77 87,5
0,35
0,17
0,1
7177
87,5
D) 1.B) 2.
C) 3.D) 4.
A) 5.A) 6.
25 cm3
Oldat térfogata Oldott anyag térfogata térfogat%500 cm3 5
Oldószer tömege Oldott anyag tömege Oldat tömege tömeg%132 g 18 g 150 g 12
ammónium-klorid nátrium-hidroxid
ttaappaasszzttaallaatt:: a kémcsô felmelegszika kémcsô lehûldesztillált víz
oldatE
kiindulási anyagok
kiindulási anyagokE
oldat
A keverék A szétválasztási mûvelet A fizikai tulajdonság, ami szerint szétválasztjukvas és rézpor mágnes használata mágnesezhetôség
só és jód hevítés szublimáció
A B
A B
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 95
IIIIII.. Anyagok csoportosítása
IIVV.. A) Hamis, 1000 cm3 oldatban 10 g oldott anyag van. B) Hamis, az édesvizek is tartalmaznak oldott anyagot. C) Igaz.
D) Hamis, az ammónium-klorid oldódása endoterm. E) Hamis, minél erôsebb a savoldat, annál kisebb a pH-értéke.VV..
a) 0 °C-on melyik anyagnak nagyobb az oldhatósága? A hidrogén-kloridnak.b) 50 °C-on melyik anyagnak kisebb az oldhatósága? A hidrogén-kloridnak.c) Melyik anyag forralható ki az oldatból? A hidrogén-klorid.d) Melyik anyagnak változik az oldhatósága a hômérséklettel? Mindkettônek.e) Melegítés hatására melyik anyagnak nô meg az oldhatósága? A vas-kloridnak.f) Hûtéssel melyik anyagnak növelhetô meg az oldhatósága? A hidrogén-kloridnak.g) Az oldhatósági adatok mindig milyen összetételû oldatokra vonatkoznak? Telített oldatra.h) Melyik telített oldat hígabb: a hidrogén-klorid 20 °C-on telített oldata, vagy a vas-klorid 20 °C-on telített oldata?
A hidrogén-kloridé.i) Mi történik, ha a 20 °C-on telített vas-klorid vizes oldatát lehûtjük 0 °C-ra? Kiválik valamennyi szilárd vas-klorid.
VVII..
VVIIII..
VVIIIIII..
sósav ecet szalmiákszesz nátrium-hidroxid-oldatlakmusz: piros piros kék kéklila káposztalé: piros piros zöld sárga
96uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
2,5 cm3
Oldat térfogata Oldott anyag térfogata térfogat%
500 cm3 0,5
Oldószer tömege Oldott anyag tömege Oldat tömege tömeg%840 g 160 g 1000 g 16
D) 1.
B) 2.
D) 3.
D) 4.
A) 5.
B) 6.
Kémiai elem Vegyület Keverék
3. 5. 1., 2., 4., 6., 7., 8.
hidrogén-klorid-gáz(g)/100 g víz
vas-klorid (g)/100 g víz
20
0 20 50 0 20 50 hômérséklet [°C]hômérséklet [°C]
40
60
80
100
50
100
200
300
(közönséges nyomáson) 0 °C 20 °C 50 °Chidrogén-klorid-gáz
(g)/100 g víz82 72 63
0 °C 20 °C 50 °Cvas-klorid
(g)/100 g víz74,5 92 315
8272
63
74,592
315
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 96
21. óra: Az atom felépítése
Az atomok létével kapcsolatban azt kell a tanulóknak megérteni, hogy a mi makroszkopikus világunkhoz ké-pest mmeennnnyyiirree ppaarráánnyyii mméérreettûûeekk ezek a részecskék. Érdemes az atomszerkezet megismerésének történetiáttekintésével kezdeni (ismétlés: Démokritosz és Dalton atommodellje). Fontos, hogy az atom szerkezetét:az aattoomm--aattoommmmaagg ttéérrffooggaatt-- ééss ttöömmeeggvviisszzoonnyyáátt sszzeemmlléélltteessssüükk hasonlatokkal. Problémát jelenthet, hogy a ta-nulók még nem tanultak elektrosztatikát. Mivel a továbbiakban a kémia jelenségeinek a megértéséhez errefeltétlenül szükség van, okvetlenül érdemes a töltések vonzását-taszítását megbeszélni, bemutatni.
Az óra elôkészítése
Ha a tanulók még nem ismerik a jelenséget, érdemes az azonos töltések taszítását, illetve az ellentétestöltések vonzását szemléltetni. Ehhez nagyon egyszerû eszközöket lehet készíteni: bodzabél golyócskákatcérnaszállal felfüggesztünk. Ha ezekhez szôrmével megdörzsölt bakelitrudat érintünk (a bakelitrúd nega-tív töltésû), illetve bôrrel megdörzsölt üvegrudat érintünk (az üvegrúd pozitív töltésû), akkor vizsgálhat-juk, hogy az azonos töltésû és az ellentétes töltésû golyócskák hogyan mozdulnak el egymás közelében.
Háttér
Rövid életrajzok olyan tudósokról, akik az atom felépítésével foglalkoztakJJoohhnn DDaallttoonn ((11776666––11884444))::Autodidakta angol természettudós, a színvakság (daltonizmus, 1794) felismerôje. Meteorológiai, bota-nikai, fizikai, csillagászati és földrajzi kutatásokat egyaránt végzett. Megállapította, hogy a gázkeverékekössznyomása az alkotó gázok parciális nyomásainak összege (1803), kísérletei, mérései segítségével ki-dolgozta a róla elnevezett Dalton-féle atomelméletet (1804, 1808), melynek alapján megfogalmazta a„többszörös súlyviszonyok törvényét”, és bevezette a relatív atomsúlyokat (1803).MMaaddaammee CCuurriiee ((MMaarriiee SSkkllooddoowwsskkaa)) ((11886677––11993344))::Lengyel származású francia fizikus és kémikus, kétszeres Nobel-díjas (fizikai, 1903, kémiai, 1911) tudós.Apja a varsói gimnázium matematikatanára volt. 1891-ben a párizsi Sorbonne-ra ment, ahol igen nehéz anyagi körülmények között folytatta tanulmányait. 1895-ben feleségül ment Pierre Curie-hez, aki-vel közösen végezték kutatómunkájukat egészen annak haláláig. Egyetemi tanár (1906), a Rádium Intézet vezetôje (1914). Doktori disszertációja a Becquerel-féle sugárzással foglalkozott (1903). Ô vezette be a radioaktivitás elnevezést. Az uránszurokérc vizsgálataiból új elemre következtetett, fel-fedezte a hazájáról elnevezett polóniumot (1898) és a radioaktív sugárzásra utaló elnevezésû rádi-umot (1898). Elôállította a fémrádiumot (1910). A munkájával járó állandó radioaktív sugárhatás foko-zatosan kikezdte egészségét, fehérvérûségben halt meg.PPiieerrrree CCuurriiee ((11885599––11990066))::Nobel-díjas (fizikai, 1903) francia fizikus. Bátyjával felfedezte a piezoelektromosságot (1880), tanulmányoz-ta a mágnesességet, megállapította, hogy a ferromágneses rend adott, s az anyagra jellemzô hômérsékletenfelbomlik (Curie-pont), és az anyag paramágnesessé válik. 1895-ben vette feleségül Marie Sklodowskát(Mme Curie), akivel együtt kezdte meg a rejtélyes Becquerel-féle sugárzás és az uránszurokérc vizsgálatát.
97uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
EszközElektromos kölcsönhatás vizsgálata
bodzabélbôl készült golyók, cérnaszál, állvány, bakelitrúd, szôrmedarab, üvegrúd, bôrdarab
Interaktív tananyag Kitöltendô feladatok: 1. Tankönyvbôl: 10. 71. oldal 3., 4. feladatTáblázatok a tankönyvbôl: 9. 15. táblázat: Az atomok adatai (69. o.)
10. 16. táblázat: Az elemi részecskék (69. o.)11. 17. táblázat: Az atom felépítése (71. o.)
Képek, ábrák: 51. 114. ábra: Dalton atommodellje (69. o.)52. 115. ábra: Thomson atommodellje (69. o.)53. 116. ábra: Rutherford atommodellje (69. o.)54. 117. ábra: Bohr atommodellje (70. o.)55. 118. ábra: 1932-ben megállapított atommodell (70. o.)
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 97
1898-ban ismerték fel, hogy a sugárzás nem az érc urántartalmától függ. Több tonna uránérc feldolgozásá-val tizedgrammnyi rádium-kloridot nyertek (1902), mellette felfedezték még a radioaktív polóniumot is.SSiirr JJoosseepphh JJoohhnn TThhoommssoonn ((11885566––11994400))::Nobel-díjas (fizikai, 1906) angol fizikus, az elektronok interferenciájának kimutatója. Cambridge-ben végezteegyetemi tanulmányait, majd késôbb a Cavendish Laboratórium igazgatója lett. Kimutatta a katódsugarak el-hajlását elektromos térben, és ezzel igazolta, hogy nem elektromágneses sugárzásról van szó, hanem negatívtöltésû részecskékrôl. Elektromos és mágneses eltérítéssel meghatározta ezen részecskék (elektronok) tölté-sének és tömegének arányát. A katódsugárzás tehát elektronokból áll, és a késôbbi mérések a töltésüket éstömegüket is megadták. Ezen ismeretek alapján Thomson megalkotta a róla elnevezett, legelsô atommodellt.LLoorrdd EErrnneesstt RRuutthheerrffoorrdd ((11887711––11993377))::Új-zélandi származású, Nobel-díjas (kémiai, 1908) angol fizikus, az atommag bomlásának úttörô tanulmányo-zója. Új-Zélandon végezte egyetemi tanulmányait, Cambridge-ben ösztöndíjasként folytatta kutatásait, majdKanadában kapott professzori kinevezést. Visszatért a Cavendish Laboratóriumba, és itt az uránsók sugárzá-sát kezdte vizsgálni. Ennek során csoportosította a sugárzásokat, megalkotta a radioaktív bomlási elméletet.Az alfa-részecskék fémfólián való szóródásából következtetett az atomok szerkezetére. A Rutherford-féleatommodell szerint a kis méretû és a nagy tömegû atommag körül körpályákon keringenek az elektronok.Elsôként figyelt meg mesterséges magátalakítást: nitrogént bombázott alfa-részecskékkel.NNiieellss HHeennrriikk BBoohhrr ((11888855––11996622))::Nobel-díjas (fizikai, 1922) dán fizikus, egyetemi tanár. J. J. Thomson tanítványa, majd E. Rutherford munkatársa,mellette dolgozta ki az új, a kvantumfeltételekkel összhangban lévô atommodelljét (Bohr-féle atommodell, 1913).WWeerrnneerr KKaarrll HHeeiisseennbbeerrgg ((11990011––11997766))::Nobel-díjas (fizikai, 1932, a díjat 1933-ban adták át) német fizikus. A müncheni egyetemen tanult, majd dok-torált (1923). Legnagyobb eredménye a kvantummechanika megalapozása: ez a kvantumos jelenségek leírá-sára addig még nem használt matematikai módszernek, az ún. mátrixszámításnak az alkalmazását jelentette. Ez-zel alapvetôen hozzájárult az atom szerkezetének pontosabb leírásához is. Heisenberg az elméleti fizika szélesterületén eredményesen kutatott; a fizika és a filozófia közötti kapcsolat értelmezésével is foglalkozott, ésgondolatai alapvetôen hatottak a kutatások irányvonalára.
A tankönyvi feladatok megoldása
11.. 109, azaz egymilliárd darab atom fér el 10 cm hosszon.22.. Az atommagban protonok és neutronok vannak, és egy proton vagy egy neutron tömege 1840-szer nagyobb, mint egy
elektron tömege.33.. Melyiknek nagyobb a tömege?
44.. Melyiknek nagyobb a térfogata?
A munkafüzet feladatainak megoldása (21.)
11..
22..
98uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
a) a proton > az elektronb) a neutron > az elektronc) a proton = a neutrond) az elektronfelhô < az atommag
e) az atommag < az atommagösszes protonja
f) az atom > az atomösszes neutronja összes elektronja
a) az atom > az atommagb) az elektronfelhô > az atommag
c) az elektronfelhô = az atom
A) Hamis.B) Hamis, a neutron semleges részecske.C) Igaz, az atom méretét az elektronfelhô határozza meg.
D) Igaz.E) Hamis, a neutronok tömege is meghatározó.F) Igaz.
Az atom felosztása Az elemi részecske neve és jele Viszonyított tömeg Viszonyított töltés
atommagproton p+ 1 +1
neutron n0 1 0
elektronhéj elektron e– 0,0005 –1
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 98
33.. A protonok és neutronok.Az elektronok állandó mozgásukkal kitöltenek egy meghatározott teret az atommag körül, ezt elektronfelhônek nevez-zük. Az elnevezés kifejezi, hogy nincs éles határfelülete az atomnak.
44.. Az atom átmérôje 10–10 m nagyságrendû, az atommag átmérôje pedig 10–15 m nagyságrendû, tehát az atommag 5 nagyságrenddel kisebb, mint az atom, azaz százezred része az atomnak.
**55.. Démokritosz • • az elektron felfedezéseDalton • • oszthatatlan atom
Rutherford • • ahány féle anyag, annyiféle atom vanCurie házaspár • • a radioaktivitás vizsgálata
Bohr • • „mazsolás puding” modellThomson • • az elektronok valószínû tartózkodását az atomban
kvantummechanikai atommodell • matematikai függvények írják le• „parányi naprendszer” modell• az atommag felfedezése• az atom „héjas” szerkezete
66.. Mikor írta Wells a fent említett regényét? 1913-ban. Mi a címe? A fölszabadult világ. Milyen jelenségrôl ír az idézettrészletben? Arról ír, hogy az atom nem oszthatatlan, és elbomlásakor nagy energiamennyiség keletkezhet. Wells sajátkorában mit tudtak az atomról? 1913-ban annyit tudtak az atomról, hogy az atom protonokból és elektronokból áll (a neutront csak késôbb fedezték fel). Rutherfordnak milyen szerepe volt az atomszerkezet kutatásában? Mikor alkottameg atommodelljét? Kísérletileg bebizonyította, hogy az atom közepén egy parányi, de jóformán az atom teljes töme-gét meghatározó pozitív töltésû mag van. Az általa megalkotott atommodell olyan, mint egy parányi naprendszer: az atom közepén lévô pozitív töltésû mag aNap, és körülötte a negatív töltésû elektronok úgy keringenek, mint a Nap körül a bolygók. Atommodelljét 1911-benalkotta meg. Mikor kereste fel Szilárd Leó Rutherfordot? 1933 ôszén, Angliában. Ki számolt be errôl a találkozóról?Teller Ede. Hogyan vélekedett Rutherford az atomenergia hasznosításáról? Igaza volt? Rutherford nem hitt az atomener-gia felhasználhatóságában, nem volt igaza, mert 1934. március 12-én Szilárd Leó szabadalmat jelentett be a neutron-láncreakciókkal kapcsolatban, aminek során az atomenergia felszabadítható. Mi a véleményed arról, hogy egy nagy hírû, fontos felfedezést tett tudós késôbb, egy tudományos problémával kapcsolatban„maradinak” bizonyul? A tudománytörténet több ilyen példát is ismer (Dr. Balázs Lóránt A kémia története c. könyve alapján):a) Cavendish korának kiemelkedô tudósa volt. Felfedezte a hidrogént, a levegôvel végzett rendkívül pontos kísérleteialapján már 1785-ben eljutott a nemesgázok létezésének feltételezéséig, amelyeket csak egy évszázaddal késôbb fedez-tek fel. Ugyanakkor, annak ellenére, hogy még az életében felfedezték az oxigént, bevezették az égés oxigénelméletét,ô mégis élete végéig a téves flogisztonelmélet híve maradt.b) 1912-ben Küster megadta a hemin (a vér piros festékanyaga) molekulaszerkezetét, amelyet a Nobel-díjas Willstätterkifejezetten hibásnak tartott, pedig Küsternek lett igaza. c) Svante Arrhenius 1883-ban doktori disszertációjában kifejtette ionelméletét (ma elektrolitos disszociációnak nevezzüka folyamatot, amikor pl. a szilárd NaCl vizes közegben Na+-okra és Cl–-okra esik szét). Az uppsalai egyetem híres ké-miaprofesszora, Cleve nem fogadta el a fiatal kutató elméletét: „Ebben a pohárban sóoldat van. Ön csakugyan elhiszi,hogy benne csak úgy úszkálnak a nátrium- és kloridionok?”
**77.. Elektron.
22. óra: Az atommagA legfontosabb az, hogy a tanulók megértsék: az atommagok a kémiai változások során nem változnak,az atommagok változásához (bomlásához vagy egyesüléséhez) felszabaduló vagy szükséges energia soknagyságrenddel meghaladja a kémiai változásoknál fellépô energiamennyiséget. A radioaktivitás az atom-mag változása, bomlása, tehát ezt sem tudjuk kémiai módszerekkel befolyásolni.
Az óra elôkészítése
Háttér
A magerôkAz eddigi ismeretek alapján jogos kérdés, hogy ha az atommagban olyan rendkívül kis helyre oly sok pozitív töl-tés zsúfolódik össze, hogyan lehetséges, hogy azonos töltésük következtében nem taszítják szét a magot.
99uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
Interaktív tananyag Táblázatok a tankönyvbôl: 12. 18. táblázat: Néhány atom felépítése (72. o.)13. 19. táblázat: A szén izotópjai (72. o.)14. 20. táblázat: A hidrogén izotópjai (73. o.)
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 99
A nukleonokat (a mag részecskéit: a protonokat és a neutronokat együttesen) az ún. magerôk tart-ják össze. Ezek az erôk nem függnek a töltéstôl, rendkívül nagy erôhatások, de csak igen kis távolságbanhatnak. Annak ellenére, hogy nem függnek a töltéstôl, csak protonokból álló atommag nem ismert, aneutronoknak az atommagban a protonokat összetartó szerep jut.Az urán radioaktív bomlása, a radioaktív sugárzásAz atommagban a neutronok száma a protonok számához képest a rendszám növekedésével nô. Ez aztjelenti, hogy míg a kisebb rendszámú atomoknál kb. ugyanannyi neutron van, mint proton, a nagyobbrendszámúaknál már több a neutron. Pl. a higanyatom egyik izotópjának az atommagjában 80 proton és120 neutron van, vagy az urán radioaktív izotópjában 92 proton mellett 143 neutron van. Bizonyos ké-miai elemek egyes izotópjainak atommagjai önként, spontán módon bomlanak (radioaktív izotópok). A maghasadási láncreakciókban (amelyek lejátszódnak az atombombában vagy az atomerômûvekben is)a magban lévô „neutron-többletnek” nagy szerepe van. Például a 235-ös tömegszámú urán-izotópnálmaghasadás lép fel neutronok hatására:
92235U + 1
0n = 13956Ba + 86
36Kr + neutronokA fenti radioaktív bomlás szerint az urán atommagjában 143 neutron van, míg a maghasadás után
keletkezô bárium és kripton atommagjában összesen 133 neutron van. A felszabaduló neutronok újabburán atommagokat bombáznak, azok bomlanak, így jön létre láncreakció. A felszabaduló atomenergia akémiai energiákhoz képest jóval nagyobb: 1 kg urán hasadásakor felszabaduló energia kb. 3000 tonna,vagyis 3 . 106 kg szén elégésekor keletkezik. A világ harminc országában 431 energiatermelô reaktormûködik. A megtermelt villamos energia mennyisége 2230 TWh/év [TW: tera watt = 1012 W], amelyezen országok villamosenergia-felhasználásának közel 23%-a. Magyarországon a paksi atomerômûbennégy reaktorblokk üzemel. A paksi atomerômûben elôállított villamos energia mennyisége 14 TWh/év , amely az ország villamosenergia-felhasználásának közel 43%-a.
A radioaktivitás az atommag bomlásának kísérôjelensége, amely semmiféle kémiai módszerrel nembefolyásolható. A kémiai változások az atommagot nem befolyásolják, a kémiai változások energiája soknagyságrenddel kisebb, mint amekkora energiával az atommagban változást lehetne elérni.
A radioaktív bomlást különbözô sugárzások kísérik. Sugárfizikai és sugárbiológiai szempontból kétcsoportra oszthatjuk ezeket: ionizáló sugárzások (az emberi szervezetben kimutatható fizikai és kémiaikölcsönhatásokat okoznak) és nem ionizáló sugárzások (biológiai hatásukról jóval kevesebbet tudunk,kimutatható fizikai és kémiai változásokat nem okoznak). Sugárfertôzéskor az elnyelt dózis bármely io-nizáló sugárzásra vonatkozóan az adott anyagban elnyelt energia és a besugárzott tömeg hányadosa,mértékegysége a J/kg , jele a gray (Gy). Ha ezt az értéket megszorozzuk egy ún. biológiai hatásosságotjellemzô tényezôvel, akkor megkapjuk az adott szerv várható biológiai károsodását jellemzô egyenértékdózist, melynek jele a sievert [ejtsd: szívert] (Sv).
Az ún. természetes háttérsugárzásból (kozmikus sugárzás, földi eredetû sugárzás) eredô sugárterhe-lés átlagosan 2,4 mSv/év [mSv: millisievert]. Léteznek ennél lényegesen magasabb „hátterû” területek is,amelyek fôleg a nagyobb radonkoncentrációnak tudhatók be. Ehhez a sugárdózishoz adódik hozzá azegyéb forrásból származó sugárterhelés: egészségügyi vizsgálat (röntgendiagnosztika, izotópdiagnosztika,sugárkezelés), egyéb sugárzás (nukleáris balesetek, fegyverkezési balesetek). Egyéni érzékenységtôl füg-gôen kb. 1 Gy a küszöbdózis, mely fölött az emberi szervezetet károsodás érheti.
Fontos tudni, hogy a radioaktív sugárzás semlegesítésére vagy a radioaktív bomlás megszüntetéséresemmiféle módszer nincsen, csak a radioaktív anyag elôl való elzárkózás, annak eltávolítása, elszállítása,vagy a sugárzás leárnyékolása. Ezt azért is érdemes tisztázni, mert 1986-ban, a csernobili atomerômûkatasztrófájakor hozzánk eljutó radioaktív porszennyezôdés esetén sokan azt gondolták, hogy ha meg-fôzik a zöldséget, akkor a radioaktivitása már veszélytelenné válik.
100uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 100
Sugárzási veszélyhelyzet (sugárbaleset) korai idôszakában az elkerülhetô dózisokra való sürgôs intéz-kedési ajánlások.
A jódtabletták szedése azért kiemelt fontosságú, mert a reaktorbalesetek során nagy valószínûséggel kü-lönféle jódizotópok kerülnek ki, amelyek sugárzása veszélyes, és a jód elsôsorban a pajzsmirigyben hal-mozódik fel. A jódizotópok többsége azonban rövid (órás, napos) felezési idejû. A jódtabletták szedé-se azért hatásos, mert a szervezetbe bevitt nem radioaktív jód kielégíti a pajzsmirigy jódszükségletét,mintegy blokkolja a jódfelvételt, s így a késôbb a szervezetbe bejutó radioaktív jód már nem épül be,hanem távozik a vizelettel. A fentiekbôl következik, hogy a tabletták szedése akkor a leghatásosabb, hamár a radioaktív szennyezés megérkezése elôtt néhány órával megkezdôdik, 1–2 óránál hosszabb idôelteltével már nem érdemes ezzel a módszerrel védekezni.
Oktatási intézmények „Biztonsági programjának” kialakítása nukleáris balesetek esetén(A Nukleárisbaleset-elhárítási Kormánybizottság Titkárságának megbízásából kiadott nyomtatvány alap-ján, 1997.)Kiemelt fontosságú a tanulóifjúság védelme, mivel az akkumulálódó dózis náluk nagyobb eséllyel okoz-hat betegséget életük folyamán.
Elsôdleges feladat a megfelelô tájékoztatás, az atomenergia felhasználásával kapcsolatos minimálisszükséges ismeretek átadása.
Az iskolákat fel kell készíteni a nukleáris veszélyhelyzetre való megfelelô reagálásra, ha mégoly cse-kély valószínûséggel következhetnek is be. Az ilyenkor követendô magatartást, az elhárítási és védelmiintézkedések terveit, valamint azok megismertetését, az általános és ismétlôdô oktatás, tájékoztatásrendjét, a megvalósítás személyi és tárgyi eszközeit az iskolai Biztonsági programokban célszerû lefek-tetni. Ugyancsak fontos a szülôk megfelelô tájékoztatása.
Fel kell mérni a lehetséges veszélyhelyzeteket, azaz kockázatelemzést kell végezni. Ez tartalmazhatja:a) az iskola környezetének feltérképezését, azaz
– van-e a közelben atomerômû, vagy egyéb nukleáris létesítmény;– milyen az uralkodó széljárás, milyenek a csapadékviszonyok;– milyenek a felszíni vizek, amelyek adott esetben a radioaktív szennyezés terjedésében szere-
pet játszanak;– hogyan helyezkednek el a fô közlekedési útvonalak, amelyek potenciális menekülési útvonal-
ként szolgálhatnak;b) az iskola belsô környezetének feltárását, azaz
– melyek az elzárkózásra alkalmas helyiségek;– milyen optimális útvonalon lehet ezeket a helyiségeket az épület különbözô pontjairól megkö-
zelíteni;– hogyan lehet hozzáférni az elsôsegélynyújtó eszközökhöz, jódtablettákhoz és egyéb gyógyszerekhez;– a kitelepítés vagy áttelepítés optimális tervét;
c) az iskola és környezetének viszonyát, azaz– a riasztási lánc tervét;– milyen hírközlô eszközök állnak rendelkezésre a szülôk, kollégisták stb. értesítésére, illetve a
hatóságokkal való kapcsolattartásra;
101uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
A beavatkozás típusa Elkerülhetô dóziselzárkózás (max. 2 napra) legalább 10 mSv effektív dóziskitelepítés (max. 1 hétre) legalább 50 mSv effektív dózisjódtabletták szedése legalább 100 mGy pajzsmirigydózis
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 101
– honnan érkezik az iskola ivóvize, képezhetô-e legalább néhány napos biztonsági tartalék;– honnan szerezhetô be esetleg biztonságos élelmiszer, gyógyszer.
Az oktatási intézményekben foganatosított intézkedéseknél fokozottan számolni kell pszichológiai ténye-zôkkel (pl. elzárkózáskor), amelyek megnehezíthetik a fegyelem fenntartását, ezért a pedagógusok felkészí-tésénél erre is hangsúlyt kell fektetni. Pl. a pánikot megelôzendô figyelemelterelô foglalkoztatásnál nem sza-bad olyan játékokat vagy bármilyen egyéb foglalatosságot engedélyezni, amely fokozott légzéssel jár.
Végül fontos, hogy baleseti szituációban az oktatási intézményekben dolgozó pedagógusok feladata elsôsorban a fegyelem fenntartására, a tanulók adatainak feljegyzésére és az esetleges elsôsegélynyújtás-ra terjed ki. A szakszerû balesetelhárítási tennivalók végrehajtása a megfelelô hivatalos szervek feladataés kötelessége. Ezek legfontosabb képviselôje a Polgári Védelem.
A tankönyvi feladatok megoldása
11.. a) nátrium, b) 11, c) 11, d) 11.22.. 41
20Ca (kalcium).33.. Magnézium.44.. 35 – 17 = 18 neutront tartalmaz, 17Cl.55.. A foszfor rendszáma 15, tehát atommagjában 15 proton van, és a semleges foszforatom elektronfelhôjét 15 elektron
alkotja. Relatív tömege 31, tehát a 15 proton mellett 16 neutron van.
A munkafüzet feladatainak megoldása (22.)
11.. C) 1. (Az eddig tanultak alapján mindkettôre igaz az állítás, bár tudjuk, hogy az 1-es tömegszámú hidrogén atommagjábannincsen neutron.)
22.. a) 4018Ar b) 12
6C c) 3216S
33.. a) Alumínium b) 13 c) 27 d) 14 e) 13 f) 1344.. B) Hamis, mert a hidrogénatomnak ezt az izotópját deutériumnak nevezzük, és 2-es a tömegszáma.
**55.. Az atommagon belül a részecskékre hatnak az ún. magerôk, amelyek függetlenek a töltéstôl, és nagyságrendekkelnagyobb erôt jelentenek, mint a töltésbôl adódó vonzás, illetve taszítás. A magerôk azonban csak igen kis távolsá-gon belül hatnak. Mindazonáltal nem létezik olyan stabilis atommag, amelyben több proton van, és nincs neutron.A neutronok jelenléte stabilizálja az atommagokat.
**66.. Az alkimisták szerint mire való a „bölcsek köve”? Mindenfajta fémet arannyá változtat, és általa nyerhetô az életelixírnevû folyadék is, amely halhatatlanságot biztosít fogyasztójának. Magyarázd meg, hogy miért nem teljesülhet azalkimisták vágya, hogy aranyat állítsanak elô más elembôl! Elemátalakításkor más rendszámú atomot kell elôállítani,vagyis az atommagot kell átalakítani. Ez olyan nagy energiát igényel, ami a kémiai reakciók energiaváltozásait többnagyságrenddel meghaladja, tehát kémiai reakció során nem mehet végbe atommag-reakció. Hogyan lehetne a maikor ismereteit felhasználva más elembôl aranyat elôállítani? Atomenergiát felhasználva más atomból lehetne arany-atomot készíteni. A mesterséges elemátalakítás történhet úgy, hogy óriási gyorsítókban felgyorsított részecskével(pl. protonnal, neutronnal, He-atommaggal) „bombázzák”, vagyis ütköztetik az átalakítani kívánt atommagot.Véleményed szerint miért nem gyártanak így aranyat? Az így kapott arany rendkívül drága, hiszen „atomonként”állítják elô.
**77..
102uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
B) 2.A) 3.
A) 4. D) 5.
C) 6. A) 7.
C) 8.D) 9.
A) 10.
T4.
ÉR
P2.
T3.
FR Ö O
A1.
T O M M A GT T E AO O G TM N S
ZÁM
35
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 102
23. óra: Az elektronszerkezet
Értelmezni kell a gyerekeknek, hogy azt nem tudjuk megmondani, hogy hol van éppen az elektron azatomban, csak azt tudjuk megadni, hogy az atommagtól bizonyos távolságú, meghatározott térfogatúrészben nnaaggyy vvaallóósszzíínnûûssééggggeell (90%-os valószínûséggel) megtalálható. A másik fontos dolog, amit a gyerekeknek meg kell érteniük, hogy attól függôen, hogy az elektronok az atommaghoz közelebb vagytávolabb tartózkodnak, mmááss--mmááss eenneerrggiiáávvaall rreennddeellkkeezznneekk.. A kedvezôbb helyzet általában alacsonyabbenergiaszintet jelent, tehát ha az elektron az atommaghoz közelebb található (az atommag vonzó hatá-sa jobban hat rá), akkor ez kedvezôbb, az ilyen elektron alacsonyabb energiaszintet képvisel.
Ahhoz, hogy egy elektront kiszakíthassunk az atomból, energiát kell befektetnünk. Ha eleve a nagyobbenergiával rendelkezô elektront akarjuk kiszakítani, akkor ezt kevesebb energiabefektetéssel tudjuk elérni, mint-ha egy kedvezôbb helyzetû, alacsonyabb energiaszinten lévô elektront akarnánk kiszakítani. Ezért az atommag-tól legtávolabb esô, legkülsô héjon lévô elektronokat tudjuk a legkönnyebben, a legkisebb energiabefektetés-sel kiszakítani az atomból, vagy még távolabbi, nagyobb energiaszintû elektronhéjra juttatni, gerjeszteni.
A lláánnggffeessttééssii kkíísséérrlleetteekk alapja, hogy energia (itt: hôenergia) segítségével a külsôbb elektronhéjra gerjesztettelektronok, ha „visszaesnek” az alacsonyabb energiaszintû héjakra, eközben energiát sugároznak ki. A leadottenergiát a lángfestés esetén fényenergia formájában adják le, amit mi különbözô színekként érzékelünk.
Az óra elôkészítése
Ha illatszerszórókat feltöltünk a különbözô vizsgálandó sók oldatával, akkor az óra elôkészítése nem igé-nyel sok idôt.
Háttér
A pályaenergiaAz atompálya az a térrész az atomon belül, melyben 90%-os valószínûséggel megtalálható az elektron.Az adott atompálya energiája (a pályaenergia) az az energia, amely akkor szabadul fel, ha az elektron a vég-telenbôl az adott atompályára zuhan. Mértékegysége kJ/mol. A „végtelen” ebben az esetben azt a távolsá-got jelenti, ahol a mag vonzása már nem hat az elektronra. A definícióból következik, hogy a maghoz leg-közelebbi pályán lévô elektronok veszítenek legtöbb energiát, azaz a legbelsô pályán lévô elektronok van-nak a legalacsonyabb energiaszinten, míg a távolabbi pályán lévô elektronoknak nagyobb az energiája. Ezt atanulóknak nagyon nehéz lenne megérteni, hiszen azt mondjuk, hogy a külsô héjon lévô elektronokat leheta legkisebb energiával eltávolítani az atomból. Éppen ezért célszerû, ha egyáltalán nem említjük az elektro-nok pályaenergiáját, hanem úgy fogalmazunk, hogy „a legkönnyebben eltávolítható elektron”, a „legerôseb-ben kötött elektron”.Az atomok elektronszerkezeteAz elektronszerkezetet bonyolult matematikai számításokkal a kvantummechanika írja le. Az elektron nemfogható fel kis „golyócskának”, amely meghatározott pályán kering. Az atomban kötött elektronnak nem
103uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
Kísérlet Anyag EszközLángfestés lítium-, nátrium-, kálium-, kalcium-, bári-
umsóoldatok (például fémkloridok)illatszerszóró flaskák (a megfelelô olda-tokkal feltöltve), Bunsen-égô, gyufa
Interaktív tananyag Kísérlet: 21. LángfestésKitöltendô feladatok: 2. Munkafüzetbôl: 17. 68. oldal 3. feladatKépek, ábrák: 56. 125. ábra: A H-atom elektronfelhôje (75. o.)
57. A H-atom (75. o.)58. A He-atom (76. o.)59. 126. ábra: Az elektronhéjak (75. o.)60. 127. ábra: Az Al elektronszerkezete (75. o.)61. 128. ábra: Az elektronok energiaszintjei (76. o.)62. 129. ábra: A Na-atom gerjesztett állapota (77. o.)
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 103
104uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
Az atomba zárt elektron helye nem tetszôleges, az elektronok nem lehetnek az atomban „akárhol”,és nem lehet tetszôleges nagyságú az energiájuk. Az atomban lévô elektronok energiájának az értékeminden atomra jól definiált, amelyet az atommag pozitív töltésének és az elektron negatív töltésének avonzása és az elektronok egymás közötti taszítása szab meg.
A kvantumszámokAz elektron pályáját, az atompályát ismerjük, ha tudjuk, hogy – mekkora az atompálya átlagos távolsága az atommagtól,– milyen az atompálya alakja,– milyen irányban helyezkedik el az atompálya (mágneses térben).Az atompályák fenti adatait 3 kvantumszámmal egyértelmûen leírhatjuk. A fôkvantumszám – jele n – jellemzi az atompályának a magtól való távolságát, vagyis a méretét. A tá-volság növekedésével n értéke is nô.n értékei lehetnek: 1, 2, 3, ......nn = 1 a maghoz legközelebbi lehetséges helyzetet jelöli, n = 2, n = 3 egyre nagyobb távolságokat je-lentenek az atommagtól.Az azonos fôkvantumszámú elektronokat egy elektronhéjhoz tartozónak mondjuk. Az azonos fôkvantumszámú pályák héjakat képeznek.A héjak betûjelei n különbözô értékeinél:
n: 1, 2, 3, 4, 5,...jele: K, L, M, N, O,...
A mellékkvantumszám (jele l) az atompálya térbeli alakját jellemzi.A legbelsô pálya csak gömbszimmetrikus lehet, a nagyobb fôkvantumszámú (nagyobb méretû) pályákmás alakúak.l értékei lehetnek: 0, 1, 2, 3, ....... (n – 1)Az azonos mellékkvantumszámú elektronok egy alhéjat alkotnak. A megfelelô alhéjak betûjelei (a betûjellel gyakrabban jelöljük az alhéjakat)
l: 0, 1, 2, 3, .....(n – 1)jele: s, p, d, f,alak: gömb súlyzó bonyolult térbeli alakzatok
A mágneses kvantumszám (jele m) az atompálya térbeli irányát adja meg mágneses térben. A gömb-szimmetrikus töltéseloszlásnak természetesen nincs térbeli iránya, ott a mágneses kvantumszám értéke0, a többi pályák esetén:m értékei lehetnek: – l, – l + 1, – l + 2, … 0, 1, 2, .... +lA fô-, a mellék- és a mágneses kvantumszámok az atompályáját jellemzik az atomban.Az atomban lévô elektron mágneses tulajdonsága kétféle lehet, ezt a spinkvantumszámmal (spinnel) jel-lemezzük: ms: +1/2, illetve –1/2.
A pályaenergiáról tudni kell, hogy– negatív érték, mert az elektron energiát veszít, miközben a magvonzás következtében adott pályára lép,– az azonos fô- és mellékkvantumszámú pályák energiái azonosak,– az azonos fôkvantumszámú, de eltérô mellékkvantumszámú pályák energiái nem nagy mértékben kü-
lönböznek egymástól,– az egyes atompályákhoz tartozó pályaenergiák jelölése: E1s E2s E2p E3s ...
tudjuk pontosan leírni a helyét az idô függvényében, mint egy körmozgást végzô golyónak. Az elektronnálcsak azt lehet megmondani, hogy egy helyen mekkora valószínûséggel tartózkodik.
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 104
További általános törvényszerûségek az elektronszerkezet kiépülésével kapcsolatban:– a Pauli-elv, amely kimondja, hogy egy atomban nem lehet két olyan elektron, amelynek mind a négy
kvantumszáma megegyezik, legalább az egyik kvantumszámukban különbözniük kell;– az energiaminimum elve, amely szerint mindig a lehetô legalacsonyabb energiájú pályára lép be az
elektron. – a Hund-szabály, amely kimondja, hogy egy adott alhéjon az elektronok úgy helyezkednek el, hogy
közülük minél több legyen párosítatlan. Mivel a párosítatlan elektronok azonos spinûek, a feltöltôdésúgy történik, hogy egy alhéjon minél több azonos spinû elektron legyen.
Az egyes héjakon (azonos fôkvantumszám) és alhéjakon (azonos mellékkvantumszám) elhelyezkedôelektronok maximális száma a Pauli-elv értelmében:
Ha egy alhéjon éppen a maximális számú elektron van, telített az alhéj. A számokkal és betûjelekkeltörténô jelölés nem mutatja, hogy az egyes alhéjakon hogyan helyezkednek el az elektronok. Ezt a cel-lás ábrázolás szemlélteti.
A cellás ábrázolás esetén egy-egy négyzet egy-egy atompályát jelöl, az ellentétes spinû elektronokatellentétes irányú nyilak jelzik. Például a foszfor elektronszerkezetének jelölése:
15P: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3
telített alhéjak félig telített alhéjAz alhéjak feltöltôdésének sorrendje olyan, hogy az atom energiája a legkisebb legyen. Azt várnánk,
hogy egy-egy héj feltöltôdik teljesen, és azután kezdôdik meg a következô, eggyel nagyobb fôkvantum-számú héj feltöltôdése. Ez azonban a nagyobb rendszámú elemeknél nem így történik. A gömbszim-metrikus pályák elôbb töltôdnek fel elektronokkal, mint a bonyolultabb alakú d és f pályák. Az atompá-lyák feltöltôdésének a sorrendje:
1s
2s 2p
3s 3p 3d
4s 4p 4d 4f
5s 5p 5d 5f
6s 6p 6d
7s
105uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓
1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d →
4p → 5s → 4d → 5p → 6s → 4f →
5d → 6p → 7s → 5f → 6d
n lszám betûjel
m ms atompálya
0 +1/2, –1/2 1s2 0 s
1 p0
–1, 0, +1+1/2, –1/2+1/2, –1/2
2s2p
3 0 s1 p2 d
0–1, 0, +1
–2, –1, 0, +1, +2
+1/2, –1/2+1/2, –1/2+1/2, –1/2
3s3p3d
4 0 s1 p2 d3 f
0–1, 0, +1
–2, –1, 0, +1, +2–3, –2, –1, 0, +1, +2, +3
+1/2, –1/2+1/2, –1/2+1/2, –1/2+1/2, –1/2
4s4p4d4f
elektronokszáma
226826101826101432
1 0 s
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 105
A tankönyvi feladatok megoldása
Kísérleti megfigyelések: LángfestésMilyen színûre festette a lángot a nátrium: sárgára, a kálium: ibolyaszínûre, a kalcium: téglavörösre, a lítium: bíborvörösre,a bárium: halványzöldre.Feladatok11.. Hat rá az atommag vonzása és a többi elektron taszító hatása.22.. a) A lítiumnak 1 vegyértékelektronja van a legkülsô elektronhéján.
b) A bórnak 3 vegyértékelektronja van a legkülsô elektronhéján.c) A szénnek 4 vegyértékelektronja van a legkülsô elektronhéján.
**33.. Mivel az atommag pozitív töltése változatlan maradt, de eggyel kevesebb negatív töltésû elektron veszi körül, pozitívtöltésû lesz a létrejövô részecske.
**44.. Az atommagtól legtávolabbi elektronhéjon lévô elektront lehet könnyebben gerjeszteni.A vegyértékhéj egyik elektronját lehet könnyebben gerjeszteni.
A munkafüzet feladatainak megoldása (23.)
11..
22.. 168O
2010Ne 28
14SiMi az elem neve? oxigén neon szilíciumMennyi a rendszáma? 8 10 14Mennyi a tömegszáma? 16 20 28Hány proton van az atommagjában? 8 10 14Hány neutron van az atommagjában? 8 10 14Hány elektron van egy atomjában? 8 10 14
33..
44.. a) Egy elem másik elemmé alakul, ha megváltozik az atomban a protonszám/neutronszám/elektronszám.b) Az ellentétes töltések vonzzák/taszítják egymást.c) Az atomban elektromos vonzóerô mûködik az elektronok között/a protonok között/az elektronok és protonok között.d) Az atomban elektromos taszítóerô mûködik az elektronok között/a protonok között/az elektronok és protonok között.e) Az alumíniumatomban az atommaghoz legközelebbi/legtávolabbi elektronra hat a legerôsebb vonzóerô.f) Az alumíniumatomból a vegyértékhéjról/atomtörzsbôl lehet a legkisebb energiabefektetéssel elektront eltávolítani.
55.. Az elem minôségét: a protonok száma.A rendszámát: a protonok száma. A vegyértékelektron-szerkezetét: a legkülsô héjon 6 elektron van. :S
**66.. Milyen nemzetiségû volt Bohr? Dán nemzetiségû. A közvélemény honnan ismerte a nevét eleinte? Focista volt. Jelle-mezd saját szavaiddal a Bohr-féle atommodellt! Bohr szerint az elektronok nem keringhetnek akárhol a mag körül, ha-nem csakis meghatározott sugarú pályákon, héjakon. Egy-egy héjon csak meghatározott számú elektron foglalhat he-lyet, és meghatározott energiával rendelkeznek. Mekkora a szöveg szerint egy atom átmérôje? Az atomok átmérôje kö-rülbelül a milliméter tízmilliomod része. Ezt fejezd ki tíz hatványaként: 10–7 mm = 10–10 m. Ha gombostûfejnyinekképzeljük el az atommagot, akkor a legközelebbi elektron kb. hány méter sugarú pályán mozoghat körülötte? Az elekt-ronok 20-tól 150 méter sugarú kör- vagy ellipszispályán keringenek az atommag körül. Mi történik a világító fénycsövekben lévô atomok elektronszerkezetével?
106uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
Az atommagban van Elektronok száma az atomban Tömegszám Rendszám Az elem neve és vegyjele15 proton és 16 neutron 15 31 15 foszfor, P10 proton és 10 neutron 10 20 10 neon, Ne
29 proton és 34 neutron 29 63 29 réz, Cu
Vegyjel Név Rendszám p+ száma Tömegszám no száma e- számaN nitrogén 7 7 15 8 7
Ne neon 10 10 20 10 10
O oxigén 8 8 16 8 8
Cl klór 17 17 37 20 17
F fluor 9 9 19 10 9
:..
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 106
E
külsô héj energiaszintje: itt nagyobb energiájú elektronok találhatók
belsô héj energiaszintje: itt kisebb energiájú elektronok találhatók
Milyen párhuzam található a karikatúra és a különbözô atommodellek között? Egyik sem hû képe a valóságnak, csaksegít megérteni a valóságot.
**77.. atomtörzs
24. óra: Az atomok elektronszerkezete és a periódusos rendszer
Ennek az órának a legfôbb célja, hogy a tanulók megértsék ezen a szinten aa ppeerriióódduussooss rreennddsszzeerr ééss aazzaattoommookk eelleekkttrroonnsszzeerrkkeezzeettee kiépülésének kapcsolatát. Meg kell látni az összefüggést a periódusok és azelektronszerkezet, valamint a csoportok és a vegyértékhéj szerkezete között. Az elmondottakat úgygyakoroltathatjuk, ha sorra véve a periódusos rendszer elemeit, az elsô 20 elem atomjának elektron-szerkezetét részletesen megbeszéljük.
Meg kell ismerkedniük a periódusos rendszer egyes csoportjaival is. Mivel a hasonló vegyértékelektron-szerkezet hasonló kémiai tulajdonságokat eredményezhet, ezek hasonló tulajdonságú elemcsoportokat is je-lentenek egyben (alkálifémek, alkáliföldfémek stb.). Ismételjük át az 5. órán tárgyaltakat (kémiai elemek cso-portosítása)!
Az óra elôkészítése
Háttér
A periódusos rendszer különbözô felosztása, az elemek csoportosításaa) Fémek – félfémek – nemfémekFémek: – fémes tulajdonságúak (jellemzôjük a szürkés szín, a fémes fény, a szilárd halmazállapot szobahô-
mérsékleten, a jó megmunkálhatóság, a jó hô- és áramvezetés, az egymással való ötvözhetôség),– fémrácsos szerkezetûek,– kis elektronegativitásúak (kémiai reakcióikban a kevés számú vegyértékelektront leadják, így
gyakran képeznek kationokat),– kevés számú vegyértékelektronjuk van.
A vegyértékelektron-szerkezet alapján további csoportosítás is lehetôvé válik a periódusos rendszerben,és az azonos vegyértékelektron-szerkezetet általánosan is jelölhetjük:
– alkálifémek (ns1) [Li, Na, K, Rb, Cs, Fr]– alkáliföldfémek (ns2) [Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra]– földfémek (ns2np1) [Al, Ga, In, Tl]– átmeneti fémek ((n–1)d1–10ns1–2) [d-mezô fémei]– IV. fôcsoport (ns2np2) [Sn, Pb]– V. fôcsoport (ns2np3) [Bi]– ritkaföldfémek ((n–2)f1–14(n–1)d0–1ns2) [f-mezô fémei: lantanidák, aktinidák]
Nemfémek: – fizikai tulajdonságaik nem egységesek,– szerkezetük nem egységes,
107uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
Interaktív tananyag Képek, ábrák: 63. 130. ábra: Mengyelejev (78. o.)Tartalomjegyzék: 9. Periódusos rendszer
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 107
– nagy elektronegativitásúak (kémiai reakcióikban gyakran képeznek aniont vagy kovalenskötésû vegyületet),
– nagyobb számú vegyértékelektronnal rendelkeznek. További csoportosításuk a periódusos rendszerben az azonos vegyértékelektron-szerkezet általános je-lölésével: – I. fôcsoport (ns1) [H]
– széncsoport (ns2np2) [C]– nitrogéncsoport (ns2np3) [N, P]– oxigéncsoport (ns2np4) [O, S]– halogének (ns2np5) [F, Cl, Br, I]– nemesgázok (külsô elektronjaikat nem tekintjük vegyértékelektronoknak, mivel kémiai
reakciókban gyakorlatilag nem vesznek részt) [He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn]
Félfémek: olyan kémiai elemek, melyeknek vannak fémes és nemfémes allotróp módosulataik is.Allotróp módosulatok: egy kémiai elem olyan változatai, melyek molekulaszerkezetben vagy kristályszer-kezetben eltérnek egymástól.
b) A periódusos rendszer „mezôi”Azok az elemek tartoznak egy mezôbe, melyeknek azonos alhéjaik épülnek ki:
– s-mezô elemei (az s alhéj épül) [I. fôcsoport (H, alkálifémek), II. fôcsoport, He]– p-mezô elemei (p alhéj épül) [III., IV., V., VI., VII., VIII. fôcsoport a He kivételével]– d-mezô elemei (d alhéj épül) [átmeneti fémek]– f-mezô elemei (f alhéj épül) [ritka földfémek: lantanidák, aktinidák]
TTeennddeenncciiáákk aa ppeerriióódduussooss rreennddsszzeerrbbeenn::Atomméret – a periódusos rendszer egyes periódusaiban általában balról jobbra, a növekvô rendszám-mal általában csökken, csoporton belül lefelé, a növekvô rendszámmal növekszik.Ionméret: A kationok sugara egy perióduson belül a rendszám növekedésével csökken, a csoportbanlefelé nô.Ionizációs energia: a periódusos rendszerben periodikusan változik: minden periódusban az alkáliféme-ké a legkisebb és a nemesgázoké a legnagyobb, egy oszlopon belül pedig lefelé haladva csökken.A második ionizációs energia minden értéke nagyobb, mint az elsô ionizációs energiáé (pozitív ionrólkell a negatív töltésû elektront leszakítani), egy perióduson belül az alkáliföldfémeké a legkisebb és azalkálifémeké a legnagyobb.Elektronegativitás: a periódusos rendszerben az oszlopokban lefelé haladva általában csökken, és a pe-riódusokban balról jobbra haladva általában nô.
AA ppeerriióódduussooss rreennddsszzeerrrrôôll nnééhháánnyy éérrddeekkeessssééggAz elemek csoportosítása, rendszerezése csak akkor jöhetett szóba, amikor már elegendô számú ele-met ismertek, a XIX. sz. elejétôl. Döbereiner (1780–1849), Lothar Meyer (1830–1895) és még másokis próbálkoztak valamiféle rendszerezéssel, de legsikeresebb az orosz Dimitrij Mengyelejev (1834–1895)volt. Mengyelejev 1868-ban az orosz Kémiai Társaság ülésén számolt be elemrendszerérôl. Nem csakaz elemek fizikai adatait, hanem a kémiai tulajdonságokat is figyelembe vette. 1869-ben a következô-képpen fogalmazta meg periódusos rendszerének alapelveit: „Ha az elemeket függôleges oszlopokbarendezzük el növekvô atomsúly szerint úgy, hogy a vízszintes sorok hasonló tulajdonságú elemeket tar-talmazzanak ismét csak növekvô atomsúlyuknak megfelelôen, olyan elrendezést kapunk, amelybôl többáltalános következtetést vonhatunk le:
1. Az atomsúlyuk nagysága szerint elrendezett elemek tulajdonságaik periodikus változását mutatják.
108uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 108
2. Kémiailag hasonló elemek atomsúlya vagy igen közel esik egymáshoz (Pt, Ir, Os), vagy azonosnagysággal növekszik (K, Rb, Cs).
3. Az atomsúlyok szerinti elrendezés megfelel az elemek vegyértékének és bizonyos fokig a kémiaiviselkedésükben mutatott különbségnek, pl. Li, Be, B, C, N, O, F.
4. A természetben leggyakrabban elôforduló elemeknek kicsi az atomsúlya … és a legkönnyebbelem, a hidrogén jogosan szerepel mint tömegegység.
5. Sok új elem felfedezését megjósolhatjuk, pl. a Si és az Al analóg elemei a 65-ös és a 75-ös atom-súly között.
6. Néhány atomsúlyt feltehetôen javítani kell, pl. a Te atomsúlya nem lehet 128, hanem 123 és 126közé kell esnie.”
A kémikusok kezdetben nem értették meg Mengyelejev elgondolásának a lényegét. A sikert az hoz-ta meg a számára, amikor a megjósolt elemeket (az eka-bórnak nevezett szkandiumot, az eka-alumíni-umnak nevezett galliumot és az eka-szilíciumot, a germániumot) felfedezték, és az elemek tulajdonságaimeglepô pontossággal megegyeztek a megjósoltakkal.
A 104-nél nagyobb rendszámú elemek elnevezésére 1997-ben született megegyezés. A IUPAC ajánlá-sára a rendszám görög elnevezése alapján hárombetûs vegyjelet javasoltak, a következô számnevek alapján:
Ilyen alapon a 104-es elem az un-nil-quadium (Unq)a 105-ös elem az un-nil-pentium (Unp) nevet kapta.
1997 elôtt ezeknek az elemeknek már adtak neveket, az irodalomban gyakran így szerepelnek, ami azalábbi táblázatból kiolvasható:
Ezek az elemek azonban rendkívül rövid életû radioaktív elemek (felezési idejük többnyire 1 s-nál is ke-vesebb), ezért a kémiai viselkedésük vizsgálata nehéz.
A tankönyvi feladatok megoldása
Feladatok11.. az alumíniumatomnak: három elektronhéja és három vegyértékelektronja van,
az oxigénatomnak: két elektronhéja és 6 vegyértékelektronja van,és a brómatomnak: 4 elektronhéja és 7 vegyértékelektronja van.
22.. magnéziumatom: Mg: klóratom: :Cl nitrogénatom: N33.. a) Si (szilícium), b) F (fluor), c) Na (nátrium), d) O (oxigén).44.. a) 1 vegyértékelektronja, b) 7 vegyérékelektronja (halogének), c) 2 vegyértékelektronja van.55.. a) 10-es rendszámú, neon, Ne, b) 12-es rendszámú, magnézium, Mg, c) 10-es rendszámú, neon, Ne.
A munkafüzet feladatainak megoldása (24.)
11.. A) Hamis, mert a hidrogén is az I. fôcsoportba tartozik, de nem fém. B) Igaz. C) Hamis. D) Igaz.E) Igaz. F) Hamis, mert a He legkülsô elektronhéján csak 2 elektron van.
109uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
Rendszám A rendszám alapján elnevezve A hivatalosan használt nevek104 Unnilquadium (Unq) Rutherfordium (Rf)105 Unnilpentium (Unp) Dubnium (Db)106 Unnilhexium (Unh) Seaborgium (Sg)107 Unnilszeptium (Uns) Bohrium (Bh)108 Unniloktium (Uno) Hassium (Hs)109 Unnilennium (Une) Meitnerium (Mt)110 Ununnillium (Uun) Darmstadtium (Ds)111 Unununnium (Uuu) Roentgenium (Rg)
0nil
1un
2bi
3tri
4quad
5pent
6hex
7sept
8oct
9enn
. .. .. .. . :
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 109
22..
33.. A periódusos rendszer tartalmazza az összes ismert elemet. Periódusoknak nevezzük a vízszintes sorokat, fôcsoportok-nak nevezzük az I. A, II. A ... VIII. A függôleges oszlopokat. A periódusos rendszerben a rendszám balról jobbra, il-letve föntrôl lefelé nô. Az azonos fôcsoportba tartozó elemek atomjainak elektronszerkezetére az jellemzô, hogyvegyértékelektronjaik száma azonos, ezért kémiai tulajdonságaik nagyon hasonlóak/különbözôek. Az azonos periódus-ba tartozó elemek atomjainak elektronszerkezetére az jellemzô, hogy mindig egy újabb elektronhéj kezd kiépülni, ezértkémiai tulajdonságaik nagyon hasonlóak/fokozatosan változnak.
44..
55.. Atomszerkezete: atommagja 11 protont tartalmaz, elektronfelhôjében összesen 11 elektron van. 3 elektronhéjjal ren-delkezik, legkülsô héján 1 vegyértékelektron található. Alkálifém.
**66.. Melyik században élt Mengyelejev? XIX. sz.-ban. Melyik elemet fedezte fel Boisbaudran? Galliumot. Mirôl nevezte el? Afranciák ókori hazájának nevérôl, Galliáról. Mit kifogásolt Mengyelejev Boisbaudran mérési eredményeivel kapcsolat-ban? Az újonnan felfedezett elem fajsúlyának mérési eredményét kifogásolta. Hogyan fogadta Boisbaudran a kritikát?Tisztább fémet állított elô, és megmérte pontosabban a fajsúlyát. Boisbaudran újabb mérései milyen eredménnyel zá-rultak? Mengyelejev elképzelései beigazolódtak. Tanulmányaid alapján válaszolj a szemelvény végén feltett kérdésre: va-jon mi az oka annak, hogy az elemek tulajdonságai atomsúlyuktól függnek? Valójában az elektronszerkezettôl függnek akémiai sajátságok, amit a rendszám határoz meg, ez viszont összefügg az atomsúllyal (mai atomtömeg fogalmának fe-lel meg).
77.. szilícium
*K óra: A nemesgázok (kiegészítô óra)
Ha van lehetôség arra, hogy olyan jellegû kiegészítô órákat iktassunk a tanmenetbe, melyeken a tanu-lók kíváncsiságát felkelthetjük a tudományos érdekességek iránt, akkor célszerû ezzel a lehetôséggel él-ni. Az ilyen órákon a következô módszereket alkalmazhatjuk:– „kutató munkát” adhatunk a tanulóknak az interneten az adott témában, melyek közül a legérdeke-
sebbek elhangozhatnak az órán;– kiadhatunk érdekes cikkeket, szövegszemelvényeket egy-egy diáknak, akik errôl beszámolnak a töb-
bieknek;– kiadhatunk érdekességeket egy-egy tanulócsoportnak, és ebbôl az órán „vetélkedôt” rendezhetünk
játékosabb formában.Az óra során elmélyíthetjük a tanulók ismereteit a nemesgázatomok jellegzetes elektronszerkezete éskémiai viselkedésük kapcsolata között. Ehhez a munkafüzet feladatait is célszerû használni.
Háttér
Internetes oldalak a nemesgázokkal kapcsolatbanwww.sulinet.huhttp://hmika.freeweb.hu/Kemia/Html/Nemesgaz.htmhttp://hu.wikipedia.org/wiki/Nemesg%c3%A1zhttp://www.kemiakonyv.hu/szervtelen/NF_nemesgaz.htmlIrodalom a nemesgázokkal kapcsolatban:Dr. Balázs Lóránt: A kémia története, Nemzeti Tankönyvkiadó, 1996Breuer, Hans: SH Atlasz – Kémia, Springer Hungarica Kiadó Kft., 1995Greenwood, N. N. – Earnshow, A.: Az elemek kémiája I–III., Nemzeti Tankönyvkiadó, 1997Nyilasi János: Atomok és elemek, Gondolat Kiadó, 1972Atkins, P. W.: A periódusos birodalom, Világ – Egyetem Sorozat, Kulturtrade Kiadó, 1995
110uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
Fémek Nemfémek
2., 3., 5., 6., 10., 11., 12. 1., 4., 7., 8., 9.
Mg 1.
Li 2.Al 3.
Xe 4.
He 5.
Br 6.
Br 7.
Al 8.
P 9.
Al 10.
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 110
A munkafüzet feladatainak megoldása (*K.)
**11.. A nemesgázok nevében a „nemes” arra utal, hogy nem reakcióképesek, önálló atomokként stabilisak, nem képeznekmolekulákat, azaz nem lehet egykönnyen kémiai reakcióba vinni ezeket.Gázhalmazállapotban atomosak.Folyadék halmazállapotban is atomosak.Szilárd halmazállapotban is atomosak. (A nemesgázok kristályrácsában nemesgázatomok vannak a rácspontokon,mégsem tekintjük atomrácsnak, mert köztük nem alakulhatnak ki kovalens kötések, csak „diszperziós” kötések. Ígyolyan különleges molekularácsnak tekinthetjük, melynek rácspontjaiban „egyatomos molekulák” vannak.)Alacsony olvadás- és forráspont jellemzi ôket.Színtelenek és szagtalanok.Vízben nem oldódnak.
**22.. A hélium nagy mennyiségben fordul elô a Napban, de a földi légkörben és urántartalmú ásványokban is megtalálható.Az argon viszonylag nagyobb és állandó mennyiségben fordul elô a levegôben.A radon nagyobb mennyiségben fordul elô radioaktív ércekben.
**33.. A hélium felhasználása: meteorológiai léggömbök töltésére, mélybúvárok légzôpalackjában az oxigén mellett alkal-mazzák stb.A neon felhasználása: neon fénycsövekben stb.Az argon felhasználása: argon-lámpákban, fémek hegesztésénél az oxidáció elkerülésére stb.A kripton felhasználása: kriptonégôk stb.A xenon felhasználása: xenonégôk stb.A radon felhasználása: gyógyászati izotópos diagnosztikában stb.
Összefoglalás
A tankönyvi összefoglaló táblák és a munkafüzet segítségével ismételjük át a tanult fogalmakat, és gyako-roljuk a periódusos rendszerben való eligazodást! Játékos formában is gyakorolhatjuk:
111uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
„Ki vagyok én?” játékA játék lényege az, hogy valaki kitalál egy fogalmat, és elôre leír néhány információt a fogalomról, majdsorban felolvassa. Az, aki minél elôbb, azaz kevesebb információ alapján találja ki a keresett fogalmat,több pontot kap. Csak egyszer lehet rákérdezni a fogalomra; az, aki nem találta el, kiesik a játékból.Néhány példa:
1. Fogalom: ttöömmeeggsszzáámm– az atom fontos adata vagyok (6 pontot ér, ha ebbôl kitalálja a keresett fogalmat)– értékem csak egész lehet (5 pontot ér, ha a két információ segítségével kitalálja a fogalmat)– értékem függ az atommag összetételétôl (4 pontot ér, ha az eddigi három információ segít-
ségével kitalálja a fogalmat)– nagyságom változó lehet egy elem esetén is (3 pontot ér)– az izotópokat meghatározom (2 pontot ér)– a protonok és neutronok számának összege vagyok egy atommagban (1 pontot ér)
2. Kémiai elem: kkéénn– a periódusos rendszer tartalmaz (7 pont)– a nemfémekhez tartozom (6 pont)– három elektronhéjam van (5 pont)– az atomtörzsem 10 elektront tartalmaz és az atommagot (4 pont)– sárga és szilárd vagyok (3 pont)– hat vegyértékelektronom van (2 pont)– az oxigéncsoporthoz tartozom (1 pont)
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 111
Az óra elôkészítése
A munkafüzet feladatainak megoldása (IV.)
11.. A) Igaz. B) Hamis, a neutron relatív tömege – az atomi részecskék szokásos jellemzése szerint – egységnyi. C) Igaz.D) Igaz. E) Igaz (jó közelítéssel). F) Hamis, az elektron relatív tömege 0,0005 (kb. 2000-szer kisebb tömegû, mint aproton és a neutron.)
22.. D) 1. (A felsoroltak között nincs olyan, melynek rendszáma 4, tömegszáma 7.)
33..
44..
55.. Rendszáma: 8. Protonjainak száma: 8. Elektronjainak száma: 8. A periódusos rendszer melyik csoportjában található? VI.A, oxigéncsoport. Hány vegyértékelektronja van? 6. Mibôl áll az atomtörzse? Atommag + az 1. elektronhéjon lévô 2elektron. A periódusos rendszer melyik periódusában található? 2. periódus. Hány elektronhéja van? 2 elektronhéja van.Melyik a hozzá legközelebb álló nemesgáz? Ne. Melyik elem kémiai tulajdonságai hasonlítanak a leginkább hozzá? S, kén.Miért? Hasonló külsô elektronszerkezetük miatt, ahol mindkettônél 6 elektron van.
**66.. 4., B John Dalton (1766–1844)1., A Sir Joseph John Thomson (1856–1940)3., D Lord Ernest Rutherford (1871–1937)2., C Niels Bohr (1885–1962)
**77..
112uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
**AAttoommmmooddeelllleekk Démokritosz-féle oszthatatlan atommodell, Dalton-féle oszthatatlan atommodell, Thomson-féle „mazso-lás puding”-modell, Rutherford-féle „parányi naprendszer”-atommodell, Bohr-féle „elektronhéjas”-atom-modell, a mai kvantummechanikai atommodell
FFooggaallmmaakk atom, elemi részecske, proton, neutron, elektron, atommag, elektronfelhô, relatív tömeg és töltés,rendszám, tömegszám, izotóp, elektronhéj, vegyértékelektronok, atomtörzs, nemesgáz-elektronsz-erkezet, periódusos rendszer*magerôk, *gerjesztett állapotú és alapállapotú atom
B) 2.
B) 3.
C) 4.
C) 5.
B) 6.
A) 7.
B) 8.
C) 9.
A) 10.
a) a foszfor rendszáma a fluor tömegszáma<b) a magnéziumatom
vegyértékelektronjainak száma a brómatom vegyértékelektronjainak száma<
c) a szén atomtörzsében lévô elektronok száma a szilícium atomtörzsében lévô elektronok száma<d) a kalciumatomban lévô elektronok száma az argonatomban az elektronok száma>
e) a 126-os tömegszámú jódizotópban a neutronok száma
a 127-es tömegszámú jódizotópban a protonok száma
>
Na, K 1. C 2. O, S 3. Ar 4. He 5. Ca 6. H 7. Mg 8.
Fe 9. Cl 10.Kr 11.He, Ar, Kr 12. He, Ar, Kr 13.Ca 14. Na, Mg, Al, K, Ca, Fe 15. H, Na, K 16.
O, S 17. Na, Mg, Al, S, Cl, Ar 18. Fe 19. Cl, K 20.
LE3.ER4.I5.
RT7.
ELZ
ÍF8.
KAO
CÔ
N2.TTT
IC
1.
6.
RUOVPEMO
OTN
O KU
P
TRF
T
O
OOE
É
R
NNL H Ô
R I U M
T
PERIÓDUS
Interaktív tananyag Játékok, feladatok: 8. Atomjáték10. Társasjáték: Anyagszerkezet
Táblázatos összefoglalások: 4. Anyagszerkezet
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 112
25–26. óra: Egyszerû ionok keletkezéseAz órát érdemes kkíísséérrlleetttteell kezdeni (nátrium és klór reakciója), amelynek értelmezésénél megbeszélhetjük azegyszerû ionok keletkezését. Az egyszerû ionok keletkezésének tanításánál a tanulók azt általában könnyebbenbelátják, hogy ha egy elektront felvesz az atom, akkor a keletkezô részecskének negatív töltése lesz, jobbanmeg kell azonban magyarázni a pozitív töltésû ionok keletkezését.
Az egyszerû ionok keletkezésekor az eelleekkttrroonnsszzeerrkkeezzeett mmeeggvváállttoozzáássáánnaakk éérrtteellmmeezzééssééhheezz célszerû atankönyvi ábrákat használni (137–141. ábrák), melyek segítségével a méretváltozás is bemutatható.
Ezt a témát célszerû kkéétt óórráábbaann feldolgozni. A második órát szintén egy kísérlettel kezdhetjük (kalciumégése), és a bemutatott kémiai reakciót elektronszerkezeti magyarázattal és energiadiagrammal értelmezzük.
Az óra elôkészítése
A kísérletekkel kapcsolatos gyakorlati megjegyzések:1. Mikroméretekben, biztonságosan is elvégezhetjük azokat a kísérleteket, ame-
lyek során kellemetlen szagú vagy mérgezô gáz keletkezik, vagy ilyen gázzalkísérletezünk. Viktor Obendrauf osztrák professzor egy tanulmányában leír-ta ennek megvalósítását mûanyag fecskendôk alkalmazásával, a kémiaoktatásában. Eszerint egy egyszerû gázfejlesztô készüléket a következôkép-pen kell összeállítani:A kémcsô aljára tesszük a szilárd anyagot, a kisebb méretû fecskendôbe pe-
dig a gázfejlesztéshez szükséges folyadékot. A tûkkel egyszerûen átszúrjuk a gu-midugót. A kisméretû fecskendôbôl fokozatosan csepegtetjük a folyadékot a szilárd anyagra, így gáz fejlôdika kémcsôben, amit a nagyobb fecskendôvel felszívhatunk. A nagy fecskendônek „nyomáskiegyenlítô” szere-pe is van, ha nagyobb a kémcsôben a nyomás, a fecskendô dugattyúja magától elindul felfelé. (Fontos a las-sú csepegtetés, hogy a hirtelen fejlôdô nagyobb mennyiségû gáz ne lôjje ki a dugót a kémcsôbôl!) Ha meg-telt a nagy fecskendô gázzal, akkor a fecskendôt lehúzzuk a tûrôl, gyorsan egy másik tût csatlakoztatunk hoz-zá, és a kívánt helyre „fecskendezzük” a gázt. A kémcsô gumidugójából kiálló „csupasz” tûre (amelyrôl eltá-volítottuk a gázzal teli fecskendôt), egy aktív szénnel teli fecskendôt csatlakoztatunk, hogy a keletkezô gázokne a környezetbe jussanak, hanem az aktív szén felületén megkötôdjenek.
113uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
Anyag EszközNátrium és klór kémiai reakciója
nátrium; klórgázfejlesztéséhez:KMnO4 éstömény HCl
1.) mikroméretekben (ha nincsen elszívó fülke): injekciós tû (5 cm3-es,20 cm3-es), kémcsô, gumidugó, oldalt lyukas kémcsô, kémcsôfogó, Bun-sen-égô, gyufa, kés, csipesz, szûrôpapír2.) ha van elszívó fülke: gázfelfogó henger, a tetejére óraüveg, oldalt lyu-kas kémcsô, kémcsôfogó, Bunsen-égô, gyufa, kés, csipesz, szûrôpapír
Kalcium égetése fém, kalcium darabka
Interaktív tananyag Kísérletek: 22. Klórgáz elôállítása23. Fém nátrium24. Nátrium és klór reakciója25. Kalcium égetése
Animációk:12. Egyszerû ionok képzôdéseKitöltendô feladatok: 2. Munkafüzetbôl: 18. 77. oldal 4. feladatKépek, ábrák: 65. 137. ábra: Na-atom és Ne-atom (83. o.)
66. 138. ábra: Cl-atom és Ar-atom (83. o.)67. 139. ábra: Na elektront ad át a Cl-nak (84. o.)68. 142. ábra: NaCl keletkezésének energiadiagramja (85. o.)69. 143. ábra: Ca elektront ad át az O-nak (85. o.)70. 144. ábra: Alkálifémek elektronszerkezete (86. o.)71. 145. ábra: Alkáliföldfémek elektronszerkezete (86. o.)72. 146. ábra: Halogének elektronszerkezete (86. o.)73. 147. ábra: O és S elektronszerkezete (86. o.)
csipesz, Bunsen-égô, gyufa, óraüveg a keletkezett CaO felfogásához
folyadék
szilárd anyag
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 113
A kisebb méretû (2 cm3-es) fecskendô gumitömítés nélküli legyen (így a tömény savak nem tesziktönkre), a hozzá tartozó tûk (1,2 x 40 mm) az agresszív savakkal szemben is nagy passzivitást mutatnak.A nagyobb fecskendô (20 cm3-es) könnyen mozgó gumitömítéses legyen (szilikonolajjal bekenve eztsegíthetjük). A gázfejlesztôben a tûk egymástól a lehetô legtávolabb helyezkedjenek el, így nem kelet-kezhetnek gázok a fecskendôben. Az aktív szenes szûrôt néhány alkalom után cserélni kell. A tûket hasz-nálat után rögtön mossuk el, és levegô átfúvásával szárítsuk, így hónapokig használhatók maradnak! A tûokozta sérülések elkerülésére ajánlatos a tûket úgy tárolni, hogy dugóba szúrjuk.
2. Oldalt lyukas kémcsô készítése:Egy kémcsövet (az alsó egyharmadánál) és egy kombinált fogóba fogott nagyméretû (100-as) vas-szeget Bunsen-égô lángjába tartunk (szúróláng), és amennyire lehetséges, felhevítjük, majd az izzószeget a felhevített kémcsô oldalába szúrjuk, erôsen benyomjuk, majd hirtelen kihúzzuk. Némi gya-korlással elsajátítható ez a mûvelet. Természetesen ott, ahol üvegtechnikusi segítség rendelkezésreáll, célszerû azt igénybe venni.
Háttér
Ionkristályok létrejöttének a feltételeElemek kölcsönhatásából akkor jön létre ionrá-csos kristály, ha a két atom elektronegativitás-kü-lönbsége nagyobb, mint 1,8 (∆EN > 1,8), és a két atom elektronegativitásának az összege kö-zepes érték (ΣEN: 3,5–4,5). Az 1,8-as ∆EN-határt nem lehet nagyon szigorúan venni, példáula MgBr2 esetében a ∆ENBr-Mg = 1,5, ugyanakkora magnézium-bromid olvadáspontja 700 ºC, amiolyan magas, hogy ionosnak kell tekintenünk akristályszerkezetet.
A tankönyvi feladatok megoldása
Kísérleti megfigyelés: Nátrium és klór kémiai reakciójaA klór milyen színû és halmazállapotú anyag? A klór zöldessárga színû gáz.A nátrium milyen színû és halmazállapotú anyag? A nátrium szürke színû, lágy fém.A reakció során keletkezett anyag milyen színû és halmazállapotú? A keletkezett nátrium-klorid (NaCl) fehér kristályosanyag, fehér füstként keletkezik a reakció során.A látott folyamat kémiai vagy fizikai változás? Válaszodat indokold! A folyamat kémiai változás, mert a keletkezett fehér por(NaCl) teljesen más tulajdonságú, mint a nátrium és a klór, fizikai módszerekkel nem alakítható vissza a kiindulásianyagokká.Kísérleti megfigyelés: Kalcium égetéseA kalcium milyen színû és halmazállapotú anyag? Szürke színû, szilárd halmazállapotú fém.Milyen színûre festi a lángot a kalcium? Téglavörös a lángfestése.
114uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
Elôállítható gázok Szilárd anyag (a kémcsôben) Folyadék (a kis fecskendôben)klórgáz KMnO4 tömény sósavhidrogéngáz cinkszemcsék tömény sósavoxigéngáz MnO2 10%-os H2O2-oldatszén-dioxid-gáz Na2CO3 10%-os sósavkén-dioxid-gáz Na2SO3 10%-os sósavhidrogén-klorid-gáz NaCl tömény kénsavammóniagáz NaOH-granulátum ammóniaoldatacetilén CaC2 víz
∆EN
ΣEN1,8
1,2
ionosNaCl
kovalensCl2
fémesNaNa
4,8 6,0
ENNa = 0,9
ENCl = 3,0
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 114
Milyen színû és halmazállapotú anyag keletkezik? Fehér színû, szilárd halmazállapotú anyag.A látott folyamat kémiai vagy fizikai változás? Válaszodat indokold! A folyamat kémiai változás, mert a keletkezett fehér por(CaO) teljesen más tulajdonságú, mint a kalcium, és fizikai módszerekkel nem alakítható vissza kalciummá.Feladatok
11..
22.. 19 protonja és 18 elektronja van a káliumionnak33.. a) az oxidion elektronszáma nagyobb szám b) egyenlô c) a kloridion elektronszáma nagyobb szám44.. a) a lítiumatom (Li) nagyobb átmérôjû b) a szulfidion (S2– nagyobb átmérôjû) c) a nátriumion (Na+) nagyobb átmé-
rôjû
A munkafüzet feladatainak megoldása (25–26.)
11..
22.. a)
b)
33.. Az egyszerû ionok az atomokból elektronfelvétellel vagy elektronleadással keletkeznek. Ennek a folyamatnak az ahajtóereje, hogy elérjék a stabilis nemesgáz-elektronszerkezetet. Ebbôl következôen ugyanabból az atomból származó ionrendszáma megegyezik az atoméval, de az elektronok száma vagy kevesebb (pozitív ion), vagy több (negatív ion) ennél.
44..
a)
b)
*c)
55.. Az anyagok mely csoportjába sorolható a kalcium? Fém. Mely tulajdonságai alapján sorolod ide? Szürke, fémes fényû,szilárd, kristályos, elektromos áramot vezeti, megmunkálható. Elektronszerkezete alapján: legkülsô elektronhéján ke-vés vegyértékelektron van. Milyen színûre festi a lángot a kalcium? Téglavörösre. *Milyen szerkezeti változással magya-rázható a lángfestés? Az elektronok könnyû (viszonylag kis energiabefektetéssel járó) gerjeszthetôsége miatt. Milyenváltozás a kalcium égése? Kémiai változás. Milyen színû és halmazállapotú anyag keletkezik a kalcium égetése során? Fe-hér, szilárd anyag. Mi ennek az anyagnak a neve? Kalcium-oxid. Képlete: CaO.
115uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
Az atomAz atom vegyértékelektron-
jainak számaAz egyszerû ion képlete
Hány elektront vett fel/adott
le?
Melyik nemesgáz elektron-
szerkezetét érte el?
Na 1 Na+ 1-t adott le Ne
Cl 7 Cl– 1-t vett fel Ar
F 7 F– 1-t vett fel Ne
Ca 2 Ca2+ 2-t adott le Ar
O 6 O2– 2-t vett fel Ne
S 6 S2– 2-t vett fel Ar
Al 3 Al3+ 3-t adott le Ne
a) neonatomnak: 10,
b) nátriumatomnak: 11,
c) nátriumionnak: 11,
d) neonatomnak: 10,
e) nátriumatomnak: 11,
f) nátriumionnak: 10,
g) neonatom: semleges,
h) nátriumatom: semleges,
i) nátriumion: pozitív.
A) 1. C) 2.
A) 3.B) 4.
C) 5.C) 6.
D) 7.D) 8.
A) 9.B) 10.
a nátriumatom protonjainak száma (11) a nátriumatom elektronjainak száma (11)=
a klóratom elektronjainak száma (17) a kloridion elektronjainak száma (18)<
a neonatom elektronjainak száma (10) a nátriumion elektronjainak száma (10)=
<a kloridion protonjainak száma (17) az argonatom protonjainak száma (18)
a kalciumion töltése (+2) a nátriumion töltése (+1)>
az O-atom vegyértékelektronjainak száma (6) a Ca-atom vegyértékelektronjainak száma (2)>
az oxidion töltése (-2) a kalciumion töltése (+2)<
=az oxidion elektronjainak száma (10) a neonatom elektronjainak száma (10)
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 115
**66.. A konyhasó milyen ionokra bomlik a vízben? Na+- és Cl–-okra. Ha ionokat tartalmazó oldatonáramot vezetünk át, mi történik az ionokkal? Az ionok vándorlása megindul. Az áramforrás ne-gatív sarka felé milyen töltésû ionok vándorolnak? A pozitív töltésû nátriumionok. Az áramfor-rás pozitív sarka felé milyen töltésû ionok vándorolnak? A negatív töltésû kloridionok. Húzd alá a szövegben azt a részletet, melybôl kikövetkeztethetô, hogy a réz milyen töltésû iono-kat képez vizes oldatban! …„réz válik ki a negatív elektródon”… Milyen töltésûeket? Pozitív töl-tésû ionokat.
**77..
27. óra: Ionrácsos kristályokKísérletek bemutatásának segítségével beszéljük meg az ionkristályos vegyületek keletkezését. Fontos, hogyaz iioonnookk ttööllttéésssszzáámmaa aallaappjjáánn a tanulók képesek legyenek megállapítani az iioonnkkrriissttáállyy öösssszzeettéétteelléétt.. Fel kellhívni a figyelmet arra, hogy az ionvegyületek képlete csak az ionrácsban lévô különbözô ionok arányátmutatja, nem úgy, mint a molekulaképlet, mely egy molekulában lévô különbözô atomok számát adja meg.
Ha szép kristályokat mutatunk be a gyerekeknek, szemmel látható lesz, hogy a kristályok „belsô rendje”megmutatkozik a szép kristályformákban (egyenes lapokkal határolt felületek).
Az óra elôkészítése
Háttér
Ionos kötések erôsségeA tisztán ionrácsosnak tekinthetô vegyületek viszonylag ritkák, gyakoribb a „kovalensbe hajló” ionkötés,ahol figyelembe kell venni a polarizáció jelenségét. Ez azt jelenti, hogy a kation pozitív töltése deformál-ja az anion elektronfelhôjét. Ez a deformáció olyan mértékû lehet, hogy a kötés kovalensbe hajlik. A po-larizációra vonatkozó szabályok (Fajans-féle szabályok):1. Minél kisebb méretû a kation, annál erôsebben polarizáló hatású, mert a töltés annál kisebb felület-
re koncentrálódik (ezért is említjük a kationokat mint polarizáló hatású részecskéket, mert ezeknekkisebb a mérete, mint az anionoknak).
2. Az anionok annál könnyebben polarizálhatóak, minél nagyobb méretûek, mert az ilyen anionoknál alegkülsô héj alatt a magtöltést a betöltött héj(ak) árnyékoljá(k).
3. Mind az anion, mind a kation töltésének a növekedése növeli a polarizációt.4. A kation akkor fejt ki nagyobb polarizáló hatást, ha elektronszerkezete a nemesgázokétól eltérô,
mert a nemesgázszerkezet gyakorolja a legnagyobb árnyékoló hatást a magtöltésre, és ezáltal csök-kenti a kation polarizáló hatását.
116uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
DIXO2.MULA3.
IÍK4.C5.
K1.ONLI
ANION
L
URK
C
MII
I
IDO
U
OIN
M
NO
I O N
N
izzó áramforrás
grafitrúd
oldat
Anyag Eszköz
Magnézium égése magnéziumdarabka csipesz, Bunsen-égô, gyufa,óraüveg a keletkezô MgO-nak
Magnézium és jód reakciója jód telített vizes oldata, magnéziumforgács kémcsô
Interaktív tananyag Kísérletek: 26. Magnézium égése27. Magnézium és jód reakciója
Játékok, feladatok: 9. IonképletíróKitöltendô feladatok: 1. Tankönyvbôl: 11. 90. oldal 3. feladat
2. Munkafüzetbôl: 19. 80. oldal 3. feladatKépek, ábrák: 74. 149. ábra: NaCl ionrács (88. o.)
75. 151. ábra: Mg elektront ad át az O-nak (89. o.)76. 152. ábra: Mg elektront ad át a I-nak (89. o.)
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 116
Ha a kötés nem tisztán ionos, hanem a polarizáció miatt kovalensbe hajló, akkor csökken az olvadás-pont (átmenet a molekularácsos kristályhoz). Mindazok a tényezôk tehát, amelyek a polarizálhatóságotnövelik, egyben csökkentik az olvadáspontot is. Nagyon jól kitûnik ez a tendencia, ha összehasonlítjuk aberillium-, magnézium- és kalcium-klorid olvadáspontját és ionsugarát. Az ionátmérô növekedésévelcsökken a polarizáló hatás, ezért az ionos jelleg egyre inkább dominál, az olvadáspont nô:
Az ionsugár változása és az olvadáspont [pm = pikométer = 10–12m]:
Az ionrácsos kristályok rácsszerkezeteAz ionkristályok ideális esetben úgy tekinthetôk, mintha határozott átmérôjû, gömb alakú pozitív ionokés negatív ionok a legszorosabb illeszkedéssel helyezkednének el egymás mellett. Ideális esetben tehátcsak a két sugár hányadosa határozza meg a kristályszerkezetet, vagyis nincsenek kitüntetett vegyérték-irányok, mint például a gyémánt rácsában. Ennek alapján kiszámítható, hogy milyen atomsugár-hányadosmellett milyen kristályrácstípusra számíthatunk.
Az egyik határeset, ha nagyméretû rA sugarú A-ionok (általában az anionok) és jóval kisebb méretûrK sugarú K-ionok (rendszerint kationok) képeznek egymással ionvegyületet, és az A-ionok szoros illesz-kedése révén létrejött hézagokban elférnek a K-ionok. Szélsô esetben az A-ionok egymással is és a K-ionokkal is érintkeznek.
Az ábra szerinti háromszögre felírhatjuk a Pitagorasz-tételt, majd ebbôl kiszámítható egyszerû mate-matikai mûveletekkel az ionok sugarának az aránya:
rA : rK = 1 : 0,414,vagyis ha a sugarak aránya nem tér el ettôl az értéktôl nagy mértékben, akkor ún. kôsórács jön létre.Természetesen a valóságban nem pontosan ekkora sugárarányok fordulnak elô. A kôsókristálynál
rNa+ : rCl– = 0,52,tehát, ha valamivel nagyobb a sugarak aránya, akkor is létrejöhet ez a típusú kristályrács. Ilyen kristály-ban kristályosodik pl. a LiBr, a LiI. A kôsórácsnál a koordinációs szám 6 (egy kationt 6 anion vesz körüla legkisebb távolságra, és fordítva).
Ha a sugárhányados értéke ennél az aránynál jóval nagyobb, akkor kôsó típusú rács nem keletkez-het, mert az anionok által létesített hézagokban nem férnek el a kationok. Ekkor a kationt nyolc anionveszi körül, egy kocka csúcsain elhelyezkedve. Ilyen rácstípus pl. a cézium-kloridé (CsCl). A kocka csúcs-pontjain egymás mellett lévô anionok érintik egymást, az átlósak nem.
117uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
rA
rK
2rA
2rA + rK
A kôsórács (NaCl)
Be2+ 31 BeCl2 405Mg2+ 65 MgCl2 712Ca2+ 99 CaCl2 772
Ion Ionsugár [pm] Képlet Olvadáspont [ºC]
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 117
Az ábra szerint számítva ennél a rácstípusnál a sugárarány:rA : rK = 1 : 0,733.
Ennél a rácstípusnál a koordinációs szám 8, minden kationt 8 anion és minden aniont 8 kation veszkörül a legkisebb távolságban.
Ha a kristály AK2 összetételû, például a kalcium-fluorid (CaF2) esetében, a meggondolások akkor isérvényesek. A rCa2+ : rF- = 0,728, egy kalciumiont 8 fluoridion, és egy fluoridiont 4 kalciumion vesz kö-rül a legkisebb távolságban a kristályon belül.
Természetesen más rácstípusok is elôfordulnak, már csak azért is, mert az összetett ionok legtöbb-je (pl. CO3
2–) nem tekinthetô gömb alakúnak.
Az ionrácsos kristályok rácsenergiájaA rácsenergiát ideális esetben (ha a polarizációval nem kell számolnunk), az elektrosztatikus vonzás ha-tározza meg.
Egymástól d távolságban lévô Q1 és Q2 töltés között ható vonzóerô a Coulomb-törvény értelmében:
F = , illetve az energia: E = .
A d távolság a pozitív és negatív töltésû ionok sugarának az összegét jelenti.A fentiek értelmében a rácsenergia annál nagyobb, minél nagyobb az ionok töltése, és minél kisebb
méretûek az ionok. A kétszeres töltésû ionokat tartalmazó rácsban (például CaO) a számláló négyszernagyobb értékû, mint az egyszeres töltésû ionok (például NaCl) esetén. Ilyen alapon magyarázható az atendencia, hogy a növekvô ionsugarak csökkenô rácsenergiát és csökkenô olvadáspontot eredményeznek.Na+ ionsugara: 97 pm
A nagyobb töltés befolyása a rácsenergiára, illetve az ezzel arányos olvadáspontra nagyon jól látszik, haösszehasonlítjuk a MgO és a LiF olvadáspontját. Az ionok távolsága majdnem ugyanakkora a két ion-kristályban, ugyanakkor a MgO olvadáspontja lényegesen magasabb:
118uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
ionok Mg2+ O2– Li+ F–
ionsugarak [pm] 65 140 60 136
2ao
ao 2 ao
ao
ao
ao
ao
rK
rA
2ao
2rK + 2rA
Q1 . Q2
d2
Q1 . Q2
d
A cézium-klorid (CsCl) kristályrácsa
X: F– Cl– Br– I–
ionsugarak [pm] 136 181 195 216dNaX [pm] 233 278 292 313NaX ionkristály olvadáspontja [°C]
990 801 755 651
NaX ionkristályrácsenergiája[kJ/mol]
917 770 741 690
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 118
Az ionok távolsága [pm]: rMgO = 205 rLiF = 196 Olvadáspont [°C]: 2800 848
Az ionok egymásra gyakorolt polarizációs hatása (kovalensbe hajló ionkötés) az olvadáspontot csökkenti(átmenet a molekularácsos kristályba).
A tankönyvi feladatok megoldása
Kísérleti megfigyelés: Magnézium égéseMilyen színû és halmazállapotú a magnézium? A magnézium szürke színû, szilárd halmazállapotú fém. Milyen fénnyel ég?Vakító, fehér fénnyel ég. (A Mg égéshôje igen nagy, az égésterméke a szilárd halmazállapotú MgO, melyet az égéskor fel-szabaduló nagy hômennyiség fehér izzásig hevít.)Égetés után milyen színû és halmazállapotú anyag keletkezik? Fehér színû por. Az elvégzett kísérlet fizikai vagy kémiai változás? A folyamat kémiai változás, mert a keletkezett fehér por (MgO) teljesenmás tulajdonságú, mint a magnézium vagy az oxigéngáz, és fizikai módszerekkel nem alakítható vissza. Mi a reakciópart-nere a magnéziumnak? Az oxigén, O2.Kísérleti megfigyelés: Magnézium és jód reakciójaHogyan változik az oldat színe a magnéziumforgáccsal való összerázás után? Az oldat halványbarna színe eltûnik. A látottfolyamat kémiai vagy fizikai változás? A folyamat kémiai változás, mert magnézium-jodid (MgI2) keletkezik.Feladatok11.. Az ionkötés elemekbôl való létrejöttének a feltétele, hogy a reakcióba lépô elemek közül az egyik pozitív, a másik ne-
gatív töltésû ion képzôdésére legyen hajlamos, például az egyik fémes elem, a másik nemfémes elem legyen. Ha csakegyféle elembôl indulunk ki, annak atomjai nem tudnak kationt is és aniont is képezni.
22.. Az alkálifémek szívesen (kis energiabefektetéssel) adnak le elektront (könnyen képeznek kationt), a halogénelemekkönnyen vesznek fel elektront (kis energiaváltozással képeznek aniont).
33.. a) KCl, LiBr, NaI, CaO, MgO (Alkálifémek és a halogén elemek, valamint az alkáliföldfémek és az oxigén. A CaS ésa MgS ugyan létezô vegyületek, de bomlékonyak, vizes oldatban azonnal hidrolizálnak.)b) CaCl2, MgF2
c) Na2O (a nátrium-oxid létezô vegyület, kerülô úton, nátrium-vegyületbôl elôállítható, de a nátrium elégetve Na2O2-vé, nátrium-peroxiddá ég el), K2O (szintén létezô vegyület, de a káliumot elégetve KO2, kálium-szuperoxid keletkezik).
A munkafüzet feladatainak megoldása (27.)
11.. A) Igaz.B) Hamis, mert a számaránya (mólaránya) 1:1.C) Hamis, az ionkötés erôs elsôrendû kémiai kötés.D) Igaz.E) Igaz, ez az azonos negatív és pozitív össztöltésnek köszönhetô.
22.. Milyen részecskék találhatók a rácspontokban? Pozitív (kationok) és negatív (anionok) töltésû ionok. Milyen kölcsönha-tás alakul ki a rácspontokban lévô részecskék között? Elektrosztatikus vonzás. Ez a kölcsönhatás milyen kémiai kötésthoz létre? Ionkötést. *Hányadrendû kötés jön létre? Elsôrendû kémiai kötés. Milyen erôs kémiai kötés jellemzi az ion-rácsos anyagokat? Viszonylag erôs kémiai kötés.*A kémiai kötés erôsségébôl következtess az anyag keménységére (kicsi/nagy): nagy keménység, olvadás- és forráspont-jára (alacsony/magas): magas olvadás- és forráspont.
119uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 119
33..
(**Az Fe2S3 létezik, de instabilis vegyület, gyorsan oxidálódik.)44.. Nem jöhet létre ionvegyület azonos atomokból, mert ionvegyület különbözô elemekbôl úgy jöhet létre, hogy az egyik
elem atomja lead, a másik elem atomja felvesz elektront.55.. A magnézium a fémekhez tartozik, mert fizikai tulajdonságai: szürke, fémes fényû, jól megmunkálható, az elektromos
áramot vezeti stb., és elektronszerkezete alapján: legkülsô elektronhéján kevés elektron található. A jód a nemfémekhez tartozik, szobahômérsékleten szilárd, vízben kismértékben oldódik. A jódos vizet magnézium-porral összerázva a barnás színû jódoldat elszíntelenedik. Ez kémiai változás.
**66.. Fogalmazd meg saját szavaiddal, hogy mit nevezünk kôzetnek! A kôzet sokféle ásványszemcse halmaza. Mit nevezünk ásvány-nak? Elemekbôl vagy vegyületekbôl állnak, meghatározott belsô szerkezetük és kémiai összetételük van. Sorolj fel két szem-pontot, ami szerint csoportosíthatjuk az ásványokat! Kémiai összetételük, kristályszerkezetük alapján csoportosíthatjuk ôket.A fenti két szempont szerint hova sorolható a kôsó? Összetétel szerint: halogenid, kristályszerkezete szerint: szabályos koc-ka-kristályszerkezetû. Mit jelent az, hogy a kôsó keménysége 2? A Mohs-féle keménységi skálán az ásványok relatív kemény-ségük szerint szerepelnek. Tíz közismert ásványt „karcolhatóságuk” szerint állított sorrendbe: mindegyik karcolja a nálánálkisebb keménységût és karcolható a nála nagyobb értékûvel. A kôsó 2-es keménysége azt jelenti, hogy a relatív keménysé-ge kicsi. A saját szavaiddal magyarázd el, hogy a sós tavakból hogyan képzôdik a kôsó! A tó vizének párolgásával az oldat te-lítetté válik a kôsóra nézve, több sót nem tud oldani, és annak egy része kiválik. Ha a sós tavakban lévô oldott anyagok kö-zül az oldhatóság az anhidrit < dolomit < gipsz < szilvin sorban nô, akkor vajon milyen sorrendben (rétegekben) válnak ki abepárlódás során ezek az ásványok? Jelöld az ábrán a rétegek sorrendjét! A legjobban oldódó anyag válik ki utoljára (termé-szetesen szerepe van az anyagok eredeti koncentrációjának is!) A: szilvin, B: gipsz, C: dolomit, D: anhidrit. Mivel magya-rázható, hogy a kôsó a lángot sárgára festi? A nátrium lazán kötött vegyértékelektronja könnyen gerjeszthetô.
**77..
28. óra: Kovalens kötés
A tanulók már tudják, hogy kkéémmiiaaii rreeaakkcciióókk ssoorráánn új anyagok keletkeznek. Tanultak már az ionos kötés-rôl, és ebbôl kiindulva megállapíthatjuk, hogy egy reakcióban részt vevô aannyyaaggookk eelleekkttrroonnsszzeerrkkeezzeetteemmeeggvváállttoozziikk:: a stabilis nemesgáz-elektronszerkezetet kialakíthatják teljes elektronátadással (ionok kép-zôdnek és ionkötés jön létre), de nem biztos, hogy mindig létrejöhet a teljes elektronátmenet. Ilyenkorközös elektronpár alakulhat ki a két atom között, kovalens kötés jöhet létre.
KKiieeggéésszzííttéésskkéénntt rréésszzlleetteesseebbbbeenn is értelmezhetjük a gyerekeknek: ha az atom elektronszerkezete olyan,hogy 1 vagy 2 elektron leadásával könnyedén ki tud alakítani nemesgáz-elektronszerkezetet, akkor kön-nyen megválik a vegyértékelektronjaitól (az alkálifémek és alkáliföldfémek elektronvonzó képessége kicsi).
120uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
E1. 2. 3. 4. 5. 6.
POZ
TÍV
ION
ÖTÉS
TÖL
ÉSSEL
SZI
ÁRD
LEKT
ON
KAL
IUMION
K R I S T Á L Y R Á C S
Az atom, melybôl levezethetô
A kation Az anion
Az atom vegy-értékelektron-jainak száma
Hány elektront ad le
az atom?A kation képlete
Az atom, melybôl levezethetô
Az atom vegy-értékelektron-jainak száma
Hány elektront ad le
az atom?Az anion képlete
Az ionvegyületképlete
Na
Ca
Mg
Mg
Ca
*Al
Fe
1
2
2
2
2
3
3
1
2
2
2
2
3
3
Na+
Ca2+
Mg2+
Mg2+
Ca2+
Al3+
*Fe3+
Cl
O
O
I
Cl
F
S
7
6
6
7
7
7
6
1
2
2
1
1
1
2
Cl–
O2–
O2–
I–
Cl–
F –
S2–
NaCl
CaO
MgO
MgI2
CaCl2*AlF3
**Fe2S3
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 120
Ha az atom elektronszerkezete olyan, hogy 1 vagy 2 elektron felvételével tudja kialakítani a nemesgáz-elekt-ronszerkezetet, akkor szívesen felvesz elektront (a halogének, az oxigén és a kén elektronvonzó képességenagy). Ha a kötésben lévô atomok elektronvonzó képességének különbsége [= elektronegativitás-különbség,∆EN] nagy, akkor várhatóan ionos kötés alakul ki, ha kisebb, akkor inkább kovalens kötés jön létre.
A kovalens kötés tanításánál a kkööttôô eelleekkttrroonnppáárrookk kkiiaallaakkuulláássáátt sszzeemmlléélltteettnnüünnkk kkeellll.. A tankönyv ábrái alkalma-sak a szemléltetésre, de az interaktív tananyagban ezek az ábrák megelevenednek..
Irásvetítô segítségével a 156. ábra alapján két különálló fóliára felrajzolhatjuk a hidrogénatomokat,majd egymás felé tolva a két fóliát, a molekulaképzôdést is szemléltethetjük. Hasonlóan: a 158. ábra se-gítségével a két különálló hidrogénatomban lévô elektronok „pillanatfelvételeit” (elektronsûrûségét) raj-zoljuk meg fóliára, összetolva a két fóliát megkapjuk a hidrogénmolekula elektronfelhôjét. Térbeli mo-delleket és mágnestáblát is használhatunk a hidrogénmolekula keletkezésének modellezésére.
Az óra elôkészítése
Háttér
A kovalens kötés A kovalens kötés során két atom ellentétes spinû elektronjai a két pozitív atomtörzs vonzása következ-tében ún. molekulapályára kerülnek, kialakul a kötô elektronpár, amelynek mozgását mindkét atomtörzsbefolyásolja.
A kovalens kötés létrejöttét úgy is elképzelhetjük, hogy a kötést létesítô atomok közel kerülve egy-máshoz, vonzzák egymás elektronjait, és az atompályák „átfedése” miatt az atompályák módosulnakmolekulapályákká.
A Pauli-elv a molekulapályákra is érvényes, vagyis egy adott molekulapályán legfeljebb két, ellentétesspinû elektron lehet.
A kötô elektronok molekulapályái kisebb energiaszintet jelentenek, mint az atompályák, tehát a ko-valens kötés kialakulása energetikailag kedvezô, pl.
2 H(g) = H2(g) ∆H = –436 kJ/mol Kovalens kötés nem jöhet létre, ha a két atom elektronegativitás-különbsége nagyobb, mint 1,8–2,0.
(A megadott határok nem pontos értékek. Általában 1,8 körül erôsen poláris a kötés, ennél nagyobbelektronegativitás-különbség esetén ionkötés alakul ki.)
A kovalens kötés jellemzôiA kötéstávolság alatt a kötésben részt vevô két atom atommagjának a távolságát értjük. Az értékét ál-talában pm-ben adják meg [pikométer = 10 –12 m].
Kötési energia alatt az 1 mol molekulában két adott atom közötti kötés felszakításához szükségesenergiát értjük. Jele: Ekötés, mértékegysége kJ/mol, elôjele: +. (A kémiai szakirodalomban elôfordul, hogyaz ellentétes folyamatot definiálják mint kötési energiát. Ekkor a kötési energia elôjele negatív.)A kovalens kötéseket többféle szempont szerint csoportosíthatjuk. Lehet:
– egyszeres és többszörös, a kötô elektronpárok száma szerint;
121uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
Interaktív tananyag Animációk: 13. Molekulák kialakulása21. Térkitöltéses molekulamodellek
Kitöltendô feladatok: 1. Tankönyvbôl: 12. 93. oldal 1. feladat2. Munkafüzetbôl: 20. 83. oldal 4. feladat
Képek, ábrák: 77. 154. ábra: Két H-atom összekapcsolódása (91. o.)78. 156. ábra: H2-molekula képzôdése (91. o.)79. 158. ábra: H2 elektronfelhôje (92. o.)
Tartalomjegyzék: 9. Periódusos rendszerModellek
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 121
– apoláris és poláris, a kötô elektronpár tartózkodási valószínûsége szerint;– lokalizált és delokalizált, attól függôen, hogy hány atomtörzs erôterében tartózkodik a kötô elektronpár;– datív kötés, koordinatív kötés, ha a kötésben részt vevô atomok egyike adja mindkét elektront a
kötô elektronpárhoz.
Egyszeres és többszörös kovalens kötésOlyan atomok között, amelyek
– több párosítatlan elektronnal rendelkeznek, – atomtörzsük kisméretû és eléggé nagy pozitív töltésû ahhoz, hogy több elektronpárt is az atom-
törzsek között tartson, többszörös kötés is létrejöhet (ilyen például a szénatom C=C, C C, oxi-génatom O=O, nitrogénatom N N).
Az elsô kovalens kötést σ-kötésnek nevezzük. A σ-kötésben részt vevô elektronok az atomtörzsekközött, „tengelyszimmetrikus” elhelyezkedésûek, ami azt jelenti, hogy körbejárva a kötéstengelyt, nincskitüntetett iránya az elektronok töltéseloszlásának (a molekulapályának). A második és harmadik kova-lens kötés – amelyeket π1 és π2 kötésnek neveznek – töltéseloszlása nem egyenletes a kötéstengely kö-rül. A második kovalens kötés a kötéstengelyen átfektetett sík alatt és fölött alakul ki, az elektronok elô-fordulási valószínûsége a síkban nulla (csomósík).
Az egyszeres, kétszeres és háromszoros szén-szén kötés jellemzôi
A táblázat adataiból látszik, hogy a kötéstávolság a többszörös kötések esetén kisebb, mint az egy-szeres kötés esetén, a kötési energia növekszik, de a második kötés és a harmadik kötés felszakításienergiája (*Ekötés) kisebb, mint a σ-kötés kötési energiája.
Az egyszeres kötés mint kötéstengely mentén a kötést létesítô két atom egymáshoz képest elfor-dulhat, „rotálhat”, a kettôs és hármas kötés kimerevíti a molekularészletet, a kettôs és hármas kötéskörül az atomok nem fordulhatnak el.
Apoláris és poláris kovalens kötésA kötés polaritása a kötésben részt vevô atomok elektronegativitásától függ. Apoláris a kovalens kötésakkor, ha azonos atomok között alakul ki (kémiai elemekben), illetve olyan atomok között, amelyeknekelektronegativitása azonos. Ilyenkor a kötô elektronpár egyformán tartozik mindkét atomhoz, az elektron-eloszlás az atomok között egyenletes. Poláris a kötés, ha a kötést létesítô atomoknak az elektronegativitásakülönbözô, ebben az esetben a kötô elektronpár nagyobb valószínûséggel tartózkodik a nagyobb elekt-ronegativitású atom környezetében, így itt részleges negatív töltés alakul ki, míg a másik atomtörzs körülrészleges pozitív töltés.
Lokalizált és delokalizált kovalens kötésHa a kötô elektronpár molekulapályáját csak a kötésben részt vevô két atom atomtörzse befolyásolja,akkor a kötés lokalizált („helyhez kötött”).
Ha a kötô elektronpár mozgását nem csak két, hanem több atomtörzs befolyásolja, több atomtörzspozitív erôterében mozognak („nem helyhez kötöttek”), akkor delokalizált kovalens kötés jön létre.Ilyen delokalizált kötésben általában a π-kötések vesznek részt (elôfordul, hogy a nemkötô elektronpáris delokalizálódik). Delokalizált kötés jön létre például a karbonátionban, nitrátionban stb.
A delokalizált kötést a megfelelô atomokat összekötô szaggatott vonallal jelöljük.
122uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
C–C C=C C Ckötéstávolság [pm] 154 134 120Ekötés [kJ/mol] 344 615 812*Ekötés 271 197kötéstengely körülielfordulás elfordulhat (rotálhat) nem fordulhat el nem fordulhat el
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 122
Datív kötés, koordinatív kötésA datív kötés azt jelenti, hogy a kovalens kötést létesítô mindkét elektront ugyanaz az atom adja. Pl. azammóniamolekula nemkötô elektronpárja megkötheti a hidrogéniont, a protont, így összetett ion jön létre:
A komplex ionok „koordinatív kötése” legtöbbször datív kötés. A komplex ionok kialakulásakor akisméretû, pozitív töltésû központi ion üres atompályáira nemkötô elektronpárral rendelkezô moleku-lák vagy negatív ionok (ligandumok) kötnek be datív kötéssel. Elsôsorban a d-mezô fémjei alkalmasakközponti ionként komplex vegyületek képzésére, mert a belsô, még le nem zárt d-alhéjra beépülhetneka datív kötést létesítô elektronok. A létrejövô komplex ion stabilitása a ligandum és a központi ion kö-zött kialakuló kötés erôsségétôl függ, a komplex ion töltése a központi ion és a ligandumok töltésénekaz algebrai összege. A központi iont körülvevô ligandumok számát koordinációs számnak nevezzük. Pl.komplex ion: [Cu(NH3)4]
2+ [Al(OH)4]– [Ag(NH3)]
+
központi ion: Cu2+ Al3+ Ag+
ligandum: NH3 OH– NH3
A tankönyvi feladatok megoldása
Feladatok11..
a) I – I b) Br – Br *c) *d)
**22.. Az azonos atomok közötti kovalens kötések apolárisak (a, b), a különbözô atomok közötti kötések polárisak (*c,*d).**33.. KBr NaI H2O CO2 CaO F2 MgCl2 Br2 NaCl
Az alkálifémek és az alkáliföldfémek halogenidjei és oxidjai ionkötésû vegyületeket képeznek, mert ezek a fématomoknagyon könnyen adnak le elektront, a halogénatomok és az oxigénatom könnyen vesz fel elektront. A hidrogénatomés a szénatom (nemfématomok) jobban ragaszkodnak az elektronjaikhoz, mint a fématomok, és nem képeznek kationt,hanem kovalens kötést. (Számszerûen: ha a két atom elektronegativitás-különbsége 1,8-nál nagyobb, csak akkor képez-hetnek ionkötést.)
44.. a) a két atommag között b) A hidrogénmolekulában a hidrogénatommagok távolsága kisebb, mint a hidrogénatomoksugarának összege.
A munkafüzet feladatainak megoldása (28.)
11.. A) Hamis, a nátrium és klór reakciójában például ionkötés jön létre. B) Igaz. C) Igaz. D) Hamis.E) Igaz.
22.. Kémiai reakciók során a kiindulási anyagokban lévô kötések felszakadnak, és új kötések jönnek létre. A változás hajtó-ereje az, hogy nemesgáz-elektronszerkezet alakuljon ki. Ennek egyik módja, hogy kovalens kötés jön létre, melyet kötôelektronpár hoz létre. Ennek eredményeként a klórmolekulában mindegyik klóratom körül nyolc elektron lesz, mert ígyéri el a stabilis nemesgáz-elektronszerkezetet. A hidrogénmolekulában azonban csak két elektron tartozik mindkét atom-hoz, mert a hidrogénhez legközelebb esô nemesgáz a hélium, és a héliumatomnak csak két elektronja lehet.
33.. Milyen részecskék hozzák létre? Elektronok (kötô elektronpár). Milyen részecskében alakulhat ki? Például molekulában.Milyen részecskék között jöhet létre? Atomok között.
123uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
|| ||
Cl|
Cl–C–Cl
Cl|
S
H H
–H–N–H
H|
H|
H–N–H
H|
+ H+ →⎤⎟⎟⎟⎦
+⎡⎢⎢⎢⎣
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 123
**55.. Elektronegativitás: ENCl = 3,0 ENH = 2,1 ENO = 3,5 ENC = 2,5
A kötés: apoláris apoláris apoláris poláris (gyengén) poláris poláris
**66.. „…Az elektronközösség fenntartásához az atomoknak szoros közelségben kell maradniuk, s az eredmény a két atomotösszetartó ’kovalens’ kötés.”Minek nevezi a kötô elektronpárt? Kételektronos elektronközösségnek.E kötés kialakulását mivel indokolja? Nagyobb stabilitást jelent, mintha a két atom külön kószálna.
77..
*K óra: Molekulák polaritása, a másodrendû kémiai kötés.Molekularácsos kristályok (szakmai kiegészítô óra)
Ha el akarjuk mélyíteni a gyerekekben azt a felismerést, hogy aa mmoolleekkuulláákk kköözzööttttii kkööllccssöönnhhaattáássookk eerrôôssssééggeemmeegghhaattáárroozzzzaa aa hhaallmmaazz ttuullaajjddoonnssáággaaiitt (op., fp., illékonyság, keménység stb.), akkor kiegészítésképpen érde-mes foglalkozni a molekulák polaritásával is.
Értelmeznünk kell, hogy mmiitt iiss jjeelleenntt aazz,, hhaa eeggyy mmoolleekkuulláánnaakk „„ppóólluussaa”” vvaann:: eddig az derült ki a moleku-lákról, hogy semleges kémiai részecskék, most pedig a polaritásukat hangsúlyozzuk. Mivel a kötô elektronoktartózkodási valószínûsége „nem egyenletes”, a nagyobb elektronegativitású atom erôterében nagyobb va-lószínûséggel találhatók meg, eezzéérrtt rréésszzlleeggeess ttööllttéésssseell ruházzák fel ennek az atomtörzsnek a környékét.
Fontos azt is hangsúlyozni, hogy csak a kétatomos molekulák esetén igaz az, hogy a kötés polaritásaegyértelmûen meghatározza a molekulapolaritást. Többatomos molekulák esetén a kötéspolaritáson kí-vül a molekulában lévô kovalens kötések térszerkezete is fontos.
124uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
Képlet Szerkezet Kötô elektronpárok száma *Nemkötô elektronpárok számaElemmolekula vagy
vegyületmolekula?
H2 H – H 1 0 Elemmolekula
Cl2 Cl – Cl 1 6 Elemmolekula
Br2 Br –– Br 1 6 Elemmolekula
H2OH–O|
H | 2 2 Vegyületmolekula
*O2 O=O 2 4 Elemmolekula
*N2 N N 3 2 Elemmolekula
CO2 * O=C=O 4 4 Vegyületmolekula
CH4
H|
H–C–H|H
4 0 Vegyületmolekula
||
||
|| O = C = OO=OBr – Br H–HH↓
H→C←H
H↑H–O|
H|
L Í2.1.
T I U M5.4.3.
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 124
Dramatizált játék
11.. Kétatomos elemmolekulában lévô apoláris kovalens kötés szemléltetése:Két gyerek, akikrôl kimondjuk, hogy egyforma erôsek, szembe állnak egymással, megfogják egymáskezét, és egyforma erôvel elkezdik húzni egymást. Mivel azonos az erejük, egyik sem tudja kimozdí-tani a másikat a helyébôl, mozdulatlanul állnak (legfeljebb erôlködnek).Ezzel azt szemléltethetjük, hogy ha azonos elektronegativitású atomok vonzzák magukhoz a kötôelektronpárt, akkor a kötô elektronpár egyik atomtörzs felé sem mozdul gyakrabban, így egyformavalószínûséggel található meg mind a két atom erôterében. Az elemmolekulákban lévô kovalens kö-tések mindig apolárisak, így az egész molekula is apoláris.Le is rajzolhatjuk az „erôvonalakat”, pl.: I2-molekulán szemléltetve:
22.. Kétatomos vegyületmolekulában lévô poláris kovalens kötés szemléltetése:Két gyerek, akikrôl kimondjuk, hogy az egyik erôsebb, úgy, mint az elôbb, szembe állnak egymással,de most az erôsebbik el tudja húzni a gyengébbiket.Ezzel szemléltethetjük, hogy a nagyobb elektronegativitású atom körül gyakrabban tartózkodnak azelektronok, ezért körülötte részleges negatív töltés alakul ki. Ha elektronegativitás-különbség van akovalens kötésben részt vevô két atom között, akkor poláris kovalens kötés jön létre.Le is rajzolhatjuk az „erôvonalakat”, pl.: HCl-molekulán szemléltetve:
33.. Többatomos vegyületmolekula polaritásának szemléltetése:aa)) Vízmolekula → ismernünk kell a kötések polaritását (mindkét kovalens kötés poláris, mivel ENO > ENH);
→ ismernünk kell a molekula alakját (V alakú).Három gyerek egymástól kb. egyforma távolságra áll, és egyikük V alakban egy-egy kezét nyújtja egy-egy társa felé. Kimondjuk, hogy ez a szereplô erôsebb a másik kettônél (ô személyesíti meg az O-atomot). A másik két gyerek nyújtja a kezét a középsô gyerek felé, ôk ketten egyformán gyengéb-bek társuknál (ôk személyesítik meg a H-atomokat). Az erôsebb középsô szereplô kimozdítja he-lyébôl két gyengébb társát, mindketten felé indulnak el.Az „erôvonalakat” ábrázolva:
Ezzel szemléletessé válhat, hogy a nagyobb elektronegativitású O-atom körül részleges negatív töl-tés alakulhat ki a vízmolekulában, mert a kötô elektronpárok nagyobb gyakorisággal tartózkodnakerôterében, így a H-atomok körül részleges pozitív töltés jön létre. A kovalens kötések is, és a mo-lekula is poláris.
bb)) Szén-dioxid-molekula → mindkét kovalens kötése poláris (ENO > ENC);→ a molekula egyenes bot alakú (lineáris).
Három gyerek egymással egy vonalban, és egyenlô távolságban felsorakozik. A két szélsô a középsô felé nyújtja a kezét, a középsô pedig két társa felé. Kimondjuk, hogy a két szélsô egyformánerôsebb, mint a középsô. Hiába húzza a két szélsô gyerek a középsôt, nem tudják kimozdítani he-lyébôl, mert egyforma erôvel húzzák.
125uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
(0)I ↔ I
(+) (–)H → Cl
dipólus molekula
(–)O
H H(+)
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 125
Ezzel azt szemléltethetjük, hogy lehetnek a kovalens kötések polárisak a molekulában, ha ezek szim-metrikusan helyezkednek el, akkor egymás hatását kiolthatják, a molekula apoláris lesz, azaz nincs ki-tüntetett „pólusa” a molekulának.Az „erôvonalakat” ábrázolva:
A molekulák polaritásának értelmezése után megbeszélhetjük, hogy poláris molekulák között erôsebbkölcsönhatás lehetséges, mint apoláris molekulák között, ezért a molekulák között ható másodrendûkötések erôssége különbözô. Az egyik leggyengébb másodrendû kötés apoláris molekulák között jön létre(diszperziós kölcsönhatás). Ilyen kölcsönhatás van a kén vagy a jód kristályrácsában (modelleket ld. atankönyv 163., 164. ábráján). A poláris molekulák (dipólusmolekulák) között ún. dipólus-dipólus köl-csönhatás alakulhat ki, ilyen kötés van például a szilárd HCl kristályrácsában, ha a HCl-ot olvadáspontja aláhûtjük. A jég kristályrácsában ennél erôsebb másodrendû kötések hatnak: hidrogénkötés.
Az óra elôkészítése
Háttér
A molekulák polaritásaA kötéspolaritás a kötésben részt vevô atomok elektronegativitás-különbségével arányos. Azonosatomok között a kötéspolaritás 0.
Kétatomos molekuláknál az elektronegativitás-különbség egyértelmûen eldönti a molekula pola-ritását. A molekula apoláris, ha ∆EN = 0 (minden elemmolekula apoláris).
A HCl-molekulában a ∆EN = 3,0 – 2,1 = 0,9, a molekula dipólus.Többatomos molekulák esetén a molekula polaritását, amennyiben nem tartalmaz nemkötô elekt-
ronpárt, úgy dönthetjük el, hogy a kovalens kötést képezô két atom elektronegativitás-különbségévelarányos mennyiségeket (vektorokat) mérünk fel a kötések irányában, és ezeket irány és nagyság szerintösszegezzük (vektorösszegzés). Az eredô értéke arányos a molekula polaritásával. A nemkötô elekt-ronpárok jelenléte kismértékben módosítja az eredményt.
Másodrendû kötésekA molekulák között fellépô kölcsönhatásokat másodrendû kötéseknek nevezzük.Nevezik még intermolekuláris kötésnek vagy van der Waals-molekulavonzásnak is.Aszerint, hogy milyen részecskék közötti kölcsönhatásról van szó, a legfontosabb kölcsönhatások:
– apoláris molekulák közötti diszperziós kölcsönhatás;– dipólus molekulák közötti dipólus-dipólus kölcsönhatás;– hidrogénkötés;– ionok-dipólusmolekulák közötti kölcsönhatás.
Apoláris molekulák közötti diszperziós kölcsönhatásAz egymás közelébe kerülô apoláris molekulák deformálják egymás elektronfelhôjét, ezért átmenetileg,rövid idôre dipólussá válnak, és gyenge kölcsönhatás alakul ki közöttük. A létrejövô kölcsönhatáserôssége attól függ, hogy a molekula elektronfelhôje mennyire könnyen deformálható. Ha „laza” az elekt-ronszerkezet, azaz viszonylag nagyméretû a molekula, akkor erôsebb a kölcsönhatás. Pl.: a jódmolekulák
126uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
Interaktív tananyag Képek, ábrák: 80. 161. ábra: Dipólus-dipólus kölcsönhatás (94. o.)Modellek
(0)O ⇐ C ⇒ O
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 126
(I2) között sokkal erôsebb diszperziós kölcsönhatás lép fel, mint a sokkal kisebb méretû fluormolekulák(F2) között. Ha molekulák nagy felületen érintkeznek, az egész felületen fellép a diszperziós kölcsönhatás.Pl. a benzolmolekula lapos korong alakú felületei között nagyobb diszperziós kölcsönhatás lép fel, mint aneki megfelelô molekulatömegû, gömb alakú telített szénhidrogén-molekulák között:
A diszperziós kölcsönhatás minden esetben fellép, ha két molekula kellô mértékben megközelíti egymást.
Dipólus-dipólus kölcsönhatásA dipólusmolekulák ellentétes töltései között jön létre. Kristályban szabályosan rendezôdnek el, folya-dékban igyekeznek irányítottan, ellentétes töltésekkel összekapcsolódva elhelyezkedni.
Dipólus-dipólus kölcsönhatás lép fel pl.: a HCl-, HBr-, HI-molekulák között.
HidrogénkötésA másodrendû kémiai kötéseknek azt a fajtáját, ahol a molekulában lévô hidrogénatom létesít kötéstkét másik atom között, hidrogénkötésnek nevezzük.
Létrejöttének feltételei: – a hidrogén nagy elektronegativitású atomhoz kapcsolódjonH → X (X lehet: F-, O-, N-atom)
– egy nagy elektronegativitású atom körül legyen nemkötô elektronpár a molekulában
A hidrogénkötés – a többi másodrendû kötéshez hasonlóan – nem feltétlenül azonos molekulák kö-zött jön létre.
δ+ δ– δ+ δ– (a δ (delta) részleges töltést jelent)H → X:.....................H → X:
←⎯→a hidrogénkötés távolsága
A hidrogénkötés létrejöttének a magyarázata, hogy a nagy elektronegativitású atom a H-tôl magá-hoz vonzza a kovalens kötés elektronpárját, és a proton nagyon nagy pozitív elektromos erôtere ma-gához vonzza a másik atom körül lévô nemkötô elektronpárt. (A protonban lévô egységnyi töltés tízmil-liárdszor kisebb felületen oszlik el, mint pl. a nátriumionban.)
A hidrogénkötés a másodrendû kémiai kötések közül a legerôsebb kölcsönhatás, irányított kötés,energiatartalma kb. egy nagyságrenddel nagyobb, mint a többi másodrendû kötésé.
A hidrogénkötés következményei: a moláris tömeg alapján várhatónál– sokkal magasabb olvadás- és forráspont,– nagyobb belsô súrlódás (viszkozitás),– nagyobb hôkapacitás (például a vízzel viszonylag sok hôt kell közölni, hogy a hômérséklete 1 °C-kal
emelkedjen),– nagyobb felületi feszültség.A víz sok szempontból kirívó tulajdonságait a vízmolekulák között fellépô erôs hidrogénkötés ma-
gyarázza (ld. 8. óra háttéranyagát is).
Ion-dipólusmolekula közötti kölcsönhatásA hidratáció során az ion és a vízmolekulák között lép fel ilyen kölcsönhatás, pl.: hidratált alkáli- és alká-lifémionokban. (A d- és p-mezô fémeinek hidratált ionjai inkább akvakomplexeket képeznek, ott nemez a kölcsönhatás lép fel, hanem koordinatív kötés jön létre az ion és a vízmolekula között. Ld. 33. óraháttéranyagában.)
127uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
benzol 2,2-dimetil-propánmoláris tömeg [g/mol] 78 72forráspont [°C] 80,1 (folyadék) 9,5 (gáz)
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 127
Különbözô kötések energiatartalma:
Molekularácsos kristályokA molekularácsos kristályok rácspontjain molekulák vannak, és közöttük másodrendû kötések hatnak.
A nemesgázok is idesorolandók, annak ellenére, hogy a rácspontokon atomok találhatók, ugyanis anemesgázatomok között diszperziós kölcsönhatás hat.
Miután a rácsenergia a másodrendû kölcsönhatásból adódik, ez legalább egy nagyságrenddel kisebbenergiát jelent, mint az elsôrendû kötések energiája. A molekularácsos kristályokat éppen ezért az alacsonyolvadáspont, alacsony forráspont, kis keménység jellemzi. Gyakran (fôleg a megközelítôen gömb alakú,nem túl nagy molekulájú anyagok) szublimálnak. Sem kristályuk, sem az olvadékuk nem vezeti az elekt-romos áramot.
Az olvadáspontot a másodrendû kötések nagysága szabja meg. Pl.: op.F < op.Cl, mert a klórmolekulanagyobb méretû, jobban deformálható az elektronfelhôje, ezért jobban polarizálható, erôsebb a Cl2-molekulák közötti diszperziós kölcsönhatás. Hasonlóan magyarázhatók az alábbi op.-viszonyok:
a CCl4 op.-ja magasabb, mint a CH4 op.-ja;a Ne op.-ja magasabb, mint a He op.-ja;az O2 op.-ja magasabb, mint a N2 op.-ja.
A molekulák közötti hidrogénkötés fellépése is megemeli a rácsenergiát, ez pedig magasabbolvadáspontot eredményez: a H2O olvadáspontja magasabb, mint a H2S-é, mert a kénhidrogén-molekulák között nem lép fel hidrogénkötés, csak gyengébb dipólus-dipólus kölcsönhatás.
A tankönyvi feladatok megoldása
Feladatok 11.. I2 (diszperziós kölcsönhatás) < HCl (dipólus-dipólus kölcsönhatás) < H2O (H-kötés)22.. Minél erôsebb a másodrendû kötés a molekulák között, annál magasabb az anyag olvadáspontja.
A munkafüzet feladatainak megoldása (*K.)
**11..
**22.. Az elemmolekulákban lévô kovalens kötések mindig polárisak/apolárisak. Az apoláris molekulák között gyenge/erôsmásodrendû kötés alakulhat csak ki. A jód molekularácsában a jódmolekulák között gyenge másodrendû kötések van-nak. A másodrendû kötések erôssége különbözô molekulák között különbözô mértékû lehet. Poláris molekulák közötterôsebb másodrendû kötések alakulhatnak ki. A másodrendû kötések legerôsebb típusa a hidrogénkötés. A víz-molekulák között hidrogénkötés alakul ki gáz/folyékony/szilárd halmazállapotban.
**33.. Sorrend: 1. hidrogén (–259 °C) 2. metán (–182 °C) 3. bróm (–7,3 °C) 4. víz (0 °C)
Összefoglalás
A tankönyvi összefoglaló táblák és a munkafüzet segítségével ismételjük át a tanult részecskéket, kötés-típusokat, rácstípusokat és jelölésüket.
128uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
Kötéstípus Példa A kötés energiatartalma [kJ/mol]Kovalens kötés H – H 456Ionkötés Na+ Cl– 770Ion-dipol (hidrátburok) Na+(H2O)x 410H-kötés H........O 25-33
DiszperziósHe........HeCl2........Cl2
0,0852,97
B. 1.
B. 2.
C. 3.
C. 4.A. 5.A. 6.
D. 7.
A. 8.
B. 9.
B. 10.
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 128
Az óra elôkészítése
A munkafüzet feladatainak megoldása
11.. C) 1. (Az ionkötésnél az ionok között, a kovalens kötésnél az elektronok és az atommag között alakul ki elektrosztati-kus vonzás.)
22.. a) Na – 1 e– → Na+
neve: nátriumionb) Cl + 1 e– → Cl
–neve: kloridion
c) Ca – 2 e– → Ca2+ neve: kalciumiond) O + 2 e– → O2– neve: oxidione) I + 1 e– → I
–neve: jodidion
f) S + 2 e– → S2– neve: szulfidion
33..
44.. LiF, CaF2, Li2S, CaS, *Al2S3, *AlF3
55..
129uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
Részecskék egyszerû ionok és *méretük, kationok, anionok,*poláris és apoláris molekulák
Kötéstípusok ionkötés, kovalens kötés,*többszörös kovalens kötés, *másodrendû kötések
Rácstípusok ionkristály,*molekularács
Jelölés egyszerû ionok képlete, ionkristályok képlete, *elektronszerkezeti képlet
A) 2.C) 3.
B) 4.A) 5.
D) *6.A) 7.
C) *8.A) *9.
B) *10.
Elem Vegyület Egyéb
Kovalens kötésû molekulák Ionkötésû kristályok Ne, Ar
Br2, H2, I2 CH4, H2O KBr, MgO, NaCl, CaO, MgI2
A kísérlet megnevezéseA kémiai reakció kiindulásianyagai (vegyjel, képlet,
rövid jellemzés)
Tapasztalat(a látott változás és a keletkezô
anyagok rövid jellemzése)A változás rövid magyarázata
Nátrium-kloridkeletkezése elemeibôl
fém nátrium (szürke,szilárd) és klórgáz (sárgás-zöld, mérgezô gáz) Na + Cl2
fehér füst (szilárd anyag)keletkezik
A nátrium és a klór nátrium-kloriddá egyesül:2 Na + Cl2 = 2 NaCl
A magnézium égésemagnézium (szürke, szilárdfém) és oxigéngáz (színtelen,szagtalan) Mg + O2
Vakító fehér fényjelenségtapasztalható; fehér szilárdanyag keletkezik
A magnézium elég (egyesül az oxigénnel):2 Mg + O2 = 2 MgO
Magnézium-jodidkeletkezése elemeibôl
magnézium (szürke, szilárd fém) és a vízben kismennyiségben, sárgás szín-nel oldódó jód Mg + I2
magnéziummal össze-rázva a sárgás oldatelszíntelenedik
A magnézium kémiaireakcióba lép a jóddal:Mg + I2 = MgI2
Kalcium égetése lángban
kalcium (szürke, szilárdfém) és a levegô oxigénjeCa + O2
A láng téglavörösreszínezôdik; fehér szilárdanyag keletkezik
A kalcium kémiai reakcióbalép a levegô oxigénjével(elég):2 Ca + O2 = 2CaO
Interaktív tananyag Játékok, feladatok: 10. Társasjáték: Kémiai kötésekKitöltendô feladatok: 2. Munkafüzetbôl: 21. 85. oldal 2. feladat
22. 86. oldal 3. feladat23. 86. oldal 5. feladat
Táblázatos összefoglalások: 5. Kémiai kötések
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 129
**66.. ANYAGISMERET nátrium• •szúrós szagú, mérgezô gázklórgáz• •égetésével égetett meszet kapunk
konyhasó• •finom porát fogporokba is teszikkalcium• •petróleum alatt tároljuk
magnézia• •vizes oldata színtelenmagnézium-jodid• •langyos tömény oldata hánytató hatású
**77.. Kötô elektronpár („köt” + „ôr” fele + „el” EK + TR O-n + P + „ár”).
29. óra: Az anyagmennyiség mértékegysége a mólAz óra feladata nem könnyû: érzékeltetni kell a gyerekekkel, hogy a mól milyen hatalmas szám. A tan-könyv példái alkalmasak erre (mólnyi tojás tömege, teremben lévô 600 ezer trillió ember stb., sôt vissza-tekinthetünk a 25. ábrához, ahol az atomok igen kicsi méretét érzékeltettük). További példák:a) 1 mg vasban kb. 1019 darab vasatom van. Ha ennyi atomot eloszlatnánk egyenletesen a Föld felüle-
tén, akkor minden cm2-re(!) 2 darab vasatom kerülne. b) Ha egy gépírónô percenként 100 leütést képes megtenni az írógépén, akkor a Föld keletkezése óta
(tehát kb. 4,5 milliárd éve) több mint 2500 gépírónônek kellene megszakítás nélkül gépelnie ahhoz,hogy mára meglegyen a 6 . 1023 db leütés(!).
Az óra elôkészítése
Háttér
Az Avogadro-féle számTöbbféle módszerrel meghatározható. Avogadro-tételbôl kiindulva: tökéletes gázok egyenlô térfogataibanegyenlô számú molekula van, ha hômérsékletük és nyomásuk egyenlô. 1 cm3 térfogatban levô molekulákszáma megadható, 0 °C hômérsékleten és 0,1 MPa nyomáson éppen 2,69 . 1019 (Loschmidt-szám). Azon-ban elônyösebb a molekulák számát nem 1 cm3 térfogatra megadni, hanem olyan térfogatra, melyben pél-dául a hidrogéngáz éppen a relatív tömegével szerepel grammokban mérve (MH
2= 2 g), vagy az oxigéngáz
szintén a relatív tömegét adja grammokban (MO2= 32 g) stb. Ez a térfogat a fent leírt körülmények között
(normál állapot) éppen 22,41 dm3, melyben anyagi minôségtôl függetlenül mindig 6 · 1023 db gázmolekulavan, és ez éppen a gáz mólnyi mennyiségét adja meg. Standard körülmények között (25 °C, 0,1 MPa) a kü-lönbözô gázok moláris térfogata 24,5 dm3, azaz ekkora térfogatban van éppen 6 . 1023 db molekula.
A tankönyv feladatainak megoldása
Feladatok11.. 32:12 22.. 1 g hidrogéngázban 6 · 1023 db hidrogénatom van, tehát egy atom tömege: 1 g/6 · 1023
33.. 1 mol kénatom tömege 32 g, 1 mol oxigénatom tömege 16 g, tehát 1 mol S-atom 2-szer olyan tömegû, mint 1 mol O-atom.44.. a) 1 g/mol · 3 mol = 3 g
b) 35,5 g/mol ion · 0,2 mol = 7,1 gc) 2 g/mol · 0,5 mol = 1 g
55. 12 g/mol · 2 mol = 24 g, és 2 mol szénben 2 · 6 · 1023 db szénatom van66.. 5 · 6 · 1023 db nitrogénatom és 5 mol nitrogénatom 14 g/mol · 5 mol = 70 g77.. a) 40 g kalciumban van 6 · 1023 db atom, tehát 10 g-ban 6/4 · 1023 db atom van.
b) 12 g szénben van 6 · 1023 db atom, tehát 3 g-ban 6/4 · 1023 db atom van. c) 24 g magnéziumban van 6 · 1023 db atom, tehát 6 g-ban 6/4 · 1023 db atom van.
130uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
Interaktív tananyag Óravázlatok: 10. Az anyagmennyiség és a kémiai jelek (1. része)Képek, ábrák: 81. 165. ábra: Avogadro (97. o.)
82. 167. ábra: Arányosság (98. o.)
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 130
88.. a) 27 g/mol · 2 mol = 54 g b) 56 g/mol · 2,5 mol = 140 g. c) 23 g/mol · 10 mol = 230 g.d) 12 g/mol · 0,2 mol = 2,4 g.
99.. a) 12 g szén 1 mol szénatomot tartalmaz, 2,4 g szén 1/5 mol = 0,2 mol szénatomot.b) 27 g alumínium 1 mol alumíniumatomot tartalmaz, 81 g alumínium 3 mol.c) 40 g kalciumban van 1 mol kalciumatom, 20 g-ban 0,5 mol van.d) 1 g hidrogénben 1 mol hidrogénatom van, 3,5 g-ban 3,5 mol.
1100.. a) 1 mol nitrogénmolekula tömege 28 g, 3 mol nitrogénmolekula tömege 84 g.b) 1 mol ammóniamolekula tömege 17 g, 10 mol ammóniamolekula tömege 170 g.c) 1 mol klórmolekula tömege 71 g, 0,5 mol klórmolekula tömege 35,5 g.
1111.. a) 2 g hidrogénben 1 mol hidrogénmolekula van, 24 g-ban 12 mol van. b) 18 g vízben 1 mol vízmolekula van, 36 g vízben 2 mol van. c) 6 · 1023 db klórmolekula 1 mol.d) 0,1 mol oxigénmolekula.
1122.. a) 6 · 1023 db ammóniamolekula 1 mol, 1,5 · 1023 db 1/4 mol = 0,25 mol.b) 6 · 1023 db rézatom 1 mol, 30 · 1023 db rézatom 5 mol.c) 6 · 1023 db vízmolekula 1 mol, 100-szor annyi vízmolekula 100 mol.
A munkafüzet feladatainak megoldása (29.)
11.. Avogadro-szám: az anyagmennyiség egysége a mól, 1 mol anyag nagyszámú, 600 ezer trillió részecskét tartalmaz. Ezta számot Avogadro-számnak nevezték el. Tíz hatványaival kifejezve: 6 · 1023 darab részecskét jelent.Mól: valamely anyagnak azt a mennyiségét, amelyben 6 · 1023 db részecske található, az anyag 1 móljának nevezzük.A mól az anyagmennyiség mértékegysége. Moláris atomtömeg: bármely elem egy móljának a tömege a moláris atomtömeg.Moláris molekulatömeg: a moláris molekulatömeg a molekulát felépítô atomok moláris atomtömegeinek összege; 1 mol anyagmennyiségû molekula tömege.
22.. 1 mol Fe-atom tömege (6 · 1023 db vasatom tömege) 56 g; 3 mol · 56 g/mol = 168 g; 0,5 mol · 56 g/mol = 28 g.33.. 1 mol, azaz 6 · 1023 db vízmolekula tömege 18 g; 5 mol · 18 g/mol = 90 g víz; 1/3 mol · 18 g/mol = 6 g víz.44.. 1 mol nátrium: 6 · 1023 db nátriumatom; 10 mol oxigéngáz (O2): 60 · 1023 db = 6 . 1024 db oxigénmolekula; 25 mol szén:
25 · 6 · 1023 db = 1,5 · 1025 db szénatom; 0,2 mol hidrogéngáz (H2): 0,2 · 6 · 1023 db = 1,2 · 1023 db hidrogénmolekula.55.. 2 mol oxigénatom (32g) = 1 mol kénatom (32 g)
1 mol oxigéngáz (32 g) > 1 mol neongáz (20 g)3 mol rézatom (190,5 g) < 2 mol ezüstatom (218 g)
66.. ammónia (NH3): 17 g/mol; szén-dioxid (CO2): 44 g/mol; metán (CH4): 16 g/mol; kálium-nitrát (KNO3): 101 g/mol;víz (H2O): 18 g/mol; higany-oxid (HgO): 216 g/mol.
**77.. Moláris tömeg (MO + „lá” + rizs z nélkül + TÖ + „meg”).
30. óra: A kémiai jelek mennyiségi értelmezéseAz általános iskolai oktatásban az a cél, hogy a gyerekek megtanulják a vegyjel, a képlet jelentését a reak-cióegyenletekben alkalmazni (ld. késôbb), a számítási feladatokban használni. A kémiai reakciók értelme-zésével érteniük kell majd a kémiai reakciók mennyiségi viszonyait is, azt, hogy a reakcióegyenletben fel-tüntetett együtthatókból következtethetünk az anyagmennyiségekre, és ennek segítségével azt is meg-mondhatjuk, hogy milyen tömegû anyagok reagálnak egymással „maradék nélkül”.
Problémát jelenthet az, hogy a vegyjel és a képlet jelentését egyszerre kétféle mennyiséggel is felru-házzuk: egy darab, illetve egy mol mennyiséget is jelenthetnek. Valójában ez nem okoz gondot a számí-tási feladatok során, mivel rendszerint eldönthetô, hogy melyik mennyiségi jelentést kell használnunk.
Az óra elôkészítése
Háttér
Riedel Miklós: Az SI és a IUPAC definíciók alkalmazása a kémiaoktatásban c. munkájában írja a következôket: Az elemek vegyjelének és a vegyületek képletének jelentéseivel a IUPAC ajánlás foglalkozik. E szerint a kémia elemek vegyjelének jelentései a következôk:
131uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
Interaktív tananyag Óravázlatok: 10. Az anyagmennyiség és a kémiai jelek (2. része)
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 131
1. Jelenti az elem egy atomját. Például a Cl egy klóratomot jelent, amelyben 17 proton, 18 vagy 20 neutronvan, tömegszáma 35 vagy 37. Átlagos tömege 35,4527 g a természetes, Földrôl származó mintákban.
2. A vegyjel rövid írásmód (mint egy gyorsírási jel), amely egy mintát, egy darabot jelent az illetô elembôl.Például az Fe egy darabot, egy mintát jelenthet a vasból, a He bizonyos mennyiségû héliumgázt jelenthet.
A képlet jelentései a következôk:1. Több atomból álló elemi egységek jelölésére szolgál. Például: N2, P4, NaCl stb.2. A képlet a megfelelô kémiai anyag egy mintáját, darabját is jelenti. Például: CH3OH metanol, 1 mol
CH3OH 1 mol metanol, 500 g CH3OH 500 g metanol.A kémiai elemek vegyjele és az anyagok képlete nem fizikai mennyiség. (A fizikai mennyiség egy mé-
rôszám és a mértékegység szorzataként írható fel.)Abból az idôbôl származik, amikor a mól még nem volt egyértelmûen mértékegység, és az anyag-
mennyiség nem volt alapmennyiség, hogy a vegyjel és a képlet 1 mol anyagot és így a reakcióegyenlet1 mol egyenlet szerinti átalakulást jelent. Megjegyzendô, hogy a vegyjel és a képlet nem jelenthet egy-ségnyi anyagmennyiséget is az illetô kémiai anyagból, amennyiben következetesen akarjuk alkalmazni:
– a mennyiségekre vonatkozó matematikai szabályt, miszerint a fizikai mennyiség a mérôszám és a mértékegység szorzata;
– továbbá az SI-t, amely az anyagmennyiséget mint alapmennyiséget és a mólt mint annak mérték-egységét rögzíti.
Példa: a H2 képlet jelentése: egy hidrogénmolekula, hidrogén. 3 mol H2: 3 mol hidrogénmolekula. Ez-zel szemben ellentmondó jelentéshez vezet, ha a H2 = 1 mol hidrogén jelentést is tulajdonítunk a képletnek, mert ez esetben helyettesítve: 3 mol H2 = 3 mol . 1 mol hidrogén = 3 mol2 hidrogén, amiértelmetlen.
A Kémia 7. tankönyvben a mól értelmezése nem a IUPAC ajánlása szerint történt, azonban úgy gon-doljuk, hogy ezen a szinten ez inkább az értelmezhetôséget segíti.
A tankönyvi feladatok megoldása
Feladatok11.. a) 3 mol rezet jelent; b) 3 mol · 63,5 g/mol = 190,5 g rezet jelent; c) 3 mol . 6 . 1023 darab/mol = 18 · 1023 darab =
1,8 · 1024 darab rézatomot jelent.22.. a) 2 mol hidrogénmolekulát jelöl; b) 2 mol · 2 g/mol = 4 g hidrogént jelöl; c) 2 mol · 6 · 1023 darab/mol = 12 · 1023
darab = 1,2 · 1024 darab hidrogénmolekulát jelent; d) 2 · 2 · 6 · 1023 db hidrogénatomot, azaz 2,4 · 1024 db hidrogén-atomot jelent.
33.. a) 0,5 mol vízmolekulát jelent; b) 0,5 · 6 · 1023 db = 3 · 1023 db vízmolekulát jelent; c) 1 mol vízmolekula 18 g vizetjelent, 0,5 mol vízmolekula 9 g vizet jelent; d) minden vízmolekulát két darab hidrogénatomra és egy darab oxigén-atomra lehet felbontani, tehát 3 · 1023 darab vízmolekulát 6 · 1023 darab hidrogénatomra és 3 · 1023 darab oxigén-atomra lehet felbontani.
44.. 1 mol NaBr tömege 103 g, amelyben 23 : 80 a nátrium és a bróm tömegaránya. 103 g NaBr-ban 23 g a nátriumtartalom, 100 g-ban 100 · 23/103 g = 22,3 g, azaz 22,3% a nátriumtartalom.
55.. 32 g oxigéngáz 1 mol, amelyben 6 · 1023 darab oxigénmolekula (O2), és kétszer ennyi, 12 · 1023 darab oxigénatom van.A 8 g oxigéngáz 1/4 mol, tehát 1/4-szer ennyi oxigénmolekulát (= 1,5 · 1023 db O2), és 1/2-szer ennyi oxigénatomot(= 3 · 1023 darab O) tartalmaz.
132uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 132
A munkafüzet feladatainak megoldása (30.)
11.. 3 mol hidrogénmolekula (6 g) < 0,5 mol klórmolekula (35,5 g)0,5 mol kénatom (16 g) = 1 mol oxigénatom (16 g)
2 mol brómmolekula (320 g) > 2 mol nátriumatom (46 g)6 · 1023 db alumíniumatom (27 g) < 6 · 1023 db kénatom (32 g)3 · 1023 db oxigénmolekula (16 g) > 1,5 · 1023 db nitrogénmolekula (7 g)
1,2 · 1024 db klóratom (71 g) > 3 · 1023 db szénatom (6 g)22..
33.. a) 3 mol · 2 g/mol = 6 g H2 < 0,5 mol · 18 g/mol = 9 g H2O < 3 mol · 71 g/mol = 213 g Cl2b) 1 mol · 16 g/mol = 16 g CH4 < 1/3 mol · 160 g/mol = 53,3 g Br2 < 2 mol · 27 g/mol = 54 g Al.c) 0,1 mol · 2 g/mol = 0,2 g H2 < 0,1 mol · 17 g/mol = 1,7 g NH3 < 0,1 mol · 44 g/mol = 4,4 g CO2.
44.. a) 80 g kalcium: 2 Ca; b) 9 g víz: 0,5 H2O; c) 1,2 . 1024 db magnéziumatom: 2 Mg; d) 2 mol argon: 2 Ar; e) 6 molmetán: 6 CH4; f) 1,2 . 1022 db oxigénmolekula: 0,02 O2.
55.. a) 0,3 mol nitrogénmolekula tömege: 0,3 mol . 28 g/mol = 8,4 g;b) 10 mol vízmolekula tömege: 10 mol . 18 g/mol = 180 g;c) 3 . 1024 db rézatom tömege: 5 mol . 63,5 g/mol = 317,5 g;d) 6 . 1025 db ammóniamolekula tömege: 100 mol . 17 g/mol = 1700 g = 1,7 kg.
66.. a) 440 g szén-dioxid-molekula: 440 g · 1/44 g/mol = 10 mol;b) 3,2 g oxigénmolekula: 3,2 g · 1/32 g/mol = 0,1 mol;c) 3 · 1022 db oxigénatom: 3 · 1022/6 · 1023 = 1/20 = 0,05 mol;d) 1,5 · 1022 db ammóniamolekula: 1,5 · 1022/6 · 1023 = 0,025 mol.
**77..
Gyakorlóóra
Összefoglalás helyett a számítási feladatokon keresztül gyakoroltathatjuk be a kémiai mennyiségi viszo-nyokat. Ebben segítenek a munkafüzetben található számítási feladatok.
A munkafüzet feladatainak megoldása
11.. a) 12 g szén: 6 · 1023 darab atomot tartalmaz; b) 12 g Mg: 3 . 1023 darab atomot tartalmaz; c) 12 g titán: 1,5 · 1023
darab atomot tartalmaz; d) 12 g Cl: 12 · 6/35,5 · 1023 = 2,02 · 1023 darab atomot tartalmaz.22.. a) 48 g oxigén: 3 mol atomot jelent; b) 96 g S: 3 mol atomot jelent; c) 120 g kalcium: 3 mol atomot jelent; d) 3 g H:
3 mol atomot jelent.33.. a) 28 g nitrogéngáz (N2): 6 · 1023 darab molekulát tartalmaz; b) 18 g víz (H2O): 6 · 1023 darab molekulát tartalmaz;
c) 88 g szén-dioxid-gáz (CO2): 2 · 6 · 1023 = 12 · 1023 darab molekulát tartalmaz; d) 51 g ammóniagáz (NH3): 3 · 6 · 1023
= 18 · 1023 darab molekulát tartalmaz.
133uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
a) CH4: metán1 db metánmolekula1 mol metán 6 · 1023 db metánmolekula16 g metán
b) 10 CH4: metán10 db metánmolekula10 mol metán 60 · 1023 db metánmolekula160 g metán
c) 0,1 CH4: metán [0,1 db metán-molekulát nem jelent, mert annaknincs értelme]0,1 mol metán 0,6 · 1023 db metánmolekula1,6 g metán
A GTOMBÓL
NA YITROGÉN
M EOLÁRIS
ION N
AR
5.
6.
7.4.
3.2.1. NY I S É
ZULFID
VEGYJEL
A
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 133
44.. a) 32 g oxigéngáz (O2): 1 mol molekulát jelent; b) 142 g klórgáz (Cl2): 2 mol molekulát jelent; c) 160 g bróm (Br2): 1mol molekulát jelent; d) 32 g metán (CH4): 2 mol molekulát jelent.
55.. a) 0,25 mol metángáz: 0,25 · 6 · 1023 darab molekula = 1,5 · 1023 darab molekula; b) 3 mol klórgáz: 3 · 6 · 1023 darabmolekula = 1,8 . 1024 darab molekula; c) 22 g szén-dioxid-gáz: 0,5 · 6 · 1023 darab molekula = 3 · 1023 darab moleku-la; d) 34 g ammóniagáz: 2 · 6 · 1023 darab molekula = 1,2 · 1024 darab molekula.
66.. a) 0,5 mol metángáz: 0,5 · 5 · 6 · 1023 darab atom = 15 · 1023 darab atom;b) 1,5 mol klórgáz: 1,5 · 2 · 6 · 1023 darab atom = 18 · 1023 darab atom;c) 44 g szén-dioxid-gáz: 3 · 6 · 1023 darab atom = 18 · 1023 darab atom;d) 34 g ammóniagáz: 2 · 4 · 6 · 1023 darab atom = 48 · 1023 darab atom.
77.. O: 1023 db hidrogénatom < X: 0,5 mol neonatom (3 · 1023 db neonatom) < I: 1 g hidrogénatom (6 · 1023 db hidrogén-atom) < G: 9 · 1023 db klóratom < É: 1 mol hidrogéngáz (12 · 1023 db hidrogénatom) < N: 40 g oxigénatom (15 · 1023 dboxigénatom) < A: 3 mol oxigénatom (18 · 1023 db oxigénatom) < T: 4 mol nátriumatom (24 · 1023 db nátriumatom)< O: 3 mol oxigéngáz (36 · 1023 db oxigénatom) < M: 6 · 1024 db nitrogénatom (60 · 1023 db nitrogénatom)
*K óra: Kémiai számítások (kiegészítô, gyakorlóóra)
Érdemes a kémiai számítások gyakorlására még egy külön órát szánni, hogy a gyerekek megértsék alegalapvetôbb feladattípusok megoldását. Ebben segítenek a munkafüzet végén található ffeellaaddaatt--ggyyûûjjtteemméénnyy idevonatkozó feladatai.
A moláris mennyiségekre vonatkozó feladatok megoldásai:11.. A CO %-os széntartalma: 28 g CO-ban van 12 g szén
100 g CO-ban van 12 · 100/28 g = 42,8 g szén, azaz 42,8% C.MMááss ggoonnddoollaattmmeenneetttteell:: 28 g CO 100%, ennek 12 g a széntartalma, ez az egésznek 12 · 100/28% = 42,8%-a.
A CO2 %-os széntartalma: 44 g CO2-ban van 12 g szén100 g CO2-ban van 12 · 100/44 g = 27,27 g szén, azaz 27,27% C.
MMááss ggoonnddoollaattmmeenneetttteell:: 44 g CO2 100%, ennek 12 g a széntartalma, ez az egésznek 12 · 100/44% = 27,27%-a.22.. A CH4 %-os hidrogéntartalma: 16 g CH4-ben van 4 g hidrogén
100 g CH4-ben van 4 · 100/16 g = 25 g hidrogén, azaz 25% H.MMááss ggoonnddoollaattmmeenneetttteell:: 16 g CH4 100%, ennek 4 g a hidrogéntartalma, ez az egésznek 4 · 100/16% = 25%-a.Az NH3 %-os hidrogéntartalma: 17 g NH3-ban van 3 g hidrogén.
100 g NH3-ban van 3 · 100/17 g = 17,6 g, azaz 17,6% H.MMááss ggoonnddoollaattmmeenneetttteell:: 17 g NH3 100%, ennek 3 g a hidrogéntartalma, ez az egésznek 3 · 100/17% = 17,6%-a.
33.. 32 g oxigéngázban 6 · 1023 darab oxigénmolekula van,1,6 g oxigéngázban X darab oxigénmolekula van.X = 1,6 · 6 · 1023/32 darab = 0,3 · 1023 darab = 3 · 1022 darab oxigénmolekula van, és 6 · 1022 db oxigénatom.
44.. 1 mol nitrogéngáz 28 g, tehát 56 g N2 gáz 2 mol, azaz 2 · 6 · 1023 darab = 12 · 1023 darab = 1,2 · 1024 darab N2molekula van benne. Ebben a halmazban kétszer ennyi N-atom van: 2,4 · 1024 darab nitrogénatom.
55.. 18 g víz 1 mol, azaz 6 · 1023 darab vízmolekula. Minden vízmolekulában 10 darab proton van (a 2 hidrogénatomban 2 p+ és az oxigénatomban 8 p+), tehát 18 g vízben 10 · 6 · 1023 darab = 60 · 1023 darab = 6 · 1024 darab proton van.
66.. 1 mol S 32 g, 8 g S tehát 1/4 mol kénatom: 6/4 · 1023 = 1,5 · 1023 darab kénatom. Minden kénatomban 16 proton van,tehát összesen a 8 g kénben: 16 · 1,5 · 1023 darab = 24 · 1023 darab proton van.
77.. A 14-es tömegszámú szénizotóp egy atomjában 8 neutron van. 2,5 móljában: 8 · 2,5 · 6 · 1023 darab = 120 · 1023 darab= 1,2 · 1025 darab neutron van.
88.. (6 · 12 + 12 · 1 + 6 · 16 = 180) A szôlôcukor moláris molekulatömege: 180 g/mol.99.. (12 · 12 + 22 · 1 + 11 · 16 = 342) A répacukor moláris molekulatömege: 342 g/mol.
1100.. Mivel a víz sûrûsége 1 g/cm3, így 200 cm3 víz 200 g.1 mol víz 18 g,X mol víz 200 g.X = 200/18 mol = 11,1 mol víz.1 mol vízben 6 · 1023 db molekula van, ami 3 · 6 · 1023 db atomra bontható,
134uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
O X I G É N A T O M
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 134
11,1 mol vízben 11,1 · 6 · 1023 db molekula van, ami 11,1 · 3 · 6 · 1023 db atomra bontható.Pontosabban: 66,6 · 1023 db vízmolekula ugyanennyi oxigénatomra bontható:
66,6 · 1023 db = 6,66 · 1024 db oxigénatom,és kétszer ennyi hidrogénatomra: 133,2 · 1023 db = 1,33 · 1025 db hidrogénatom.
1111.. A kalcium-oxid, CaO, moláris tömege 56 g/mol.56 g CaO-ban 40 g a kalcium, 100 g CaO-ban X g a kalcium.X = 40 · 100/56 g = 71,4 g kalcium van, vagyis a kalcium-oxid tömegének 71,4 tömeg%-a kalcium.
1122.. A magnézium-jodid, MgI2, moláris tömege 278 g/mol, vagyis 278 g MgI2-ban 254 g a jód. 100 g MgI2-ban 254 · 100/278 g =91,3 g jód van, vagyis a magnézium-jodid tömegének 91,3 m/m%-a jód.
1133.. a) a konyhasó, NaCl, moláris tömege 58,5 g/mol. 58,5 g NaCl-ban 35,5 g a klór, vagyis 100 g NaCl-ban 35,5 · 100/58,5 = 60,68 g, vagyis a NaCl klórtartalma: 60,68 m/m%.
b) a kálium-klorid, KCl, moláris tömege 74,5 g/mol.74,5 g KCl-ban 35,5 g a klór, vagyis 100 g KCl-ban 35,5 · 100/74,5 = 47,65 g, vagyis a KCl klórtartalma: 47,65 tömeg%.
c) a magnézium-klorid, MgCl2, moláris tömege 95 g/mol.95 g MgCl2-ban 71 g a klór, vagyis 100 g MgCl2-ban 71 · 100/95 = 74,7 g, vagyis a MgCl2 klórtartalma: 74,7 tömeg%.
III. Témazáró feladatlapok megoldásai
III. témakör
A típusú feladatlap
II.. 1. Atomtörzs: az atommag és az elektronfelhô a vegyértékelektronok nélkül.2. Kovalens kötés: olyan kémiai kötés, melyet kötô elektronpár hoz létre.
IIII.. a proton moláris tömege > az elektron moláris tömegeegy atom elektronfelhôjének térfogata > egy atom atommagjának térfogata
az alumínium rendszáma < az alumínium tömegszámaa káliumion töltése < a kalciumion töltése
a kénatom elektronjainak száma < a szulfidion elektronjainak számaa 12-es tömegszámú szénizotópatomban = a 13-as tömegszámú szénizotópatomban
lévô protonok száma lévô protonok számaa fluor moláris atomtömege > a hidrogén moláris molekulatömege
ahány darab atomot tartalmaz 0,5 mol cink < ahány darab atomot tartalmaz 0,5 mol oxigénmolekula
IIIIII..
magnézium-klorid: MgCl2 lítium-oxid: Li2O
IIVV.. A) Igaz. B) Hamis, az alkáliföldfém-ionok mindig +2 töltésûek.C) Hamis, mert ionok között jön létre.D) Hamis, mert a jódoldat barna színe eltûnik, és magnézium-jodid keletkezik.E) Igaz.
VV..
135uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
Atom Ion Molekula
Név Vegyjelp+-ok
számae–
-ok
számaNév Képlet
p+-ok
számae–
-ok
számaKéplet Szerkezet
nátrium Na 11 11 nátriumion Na+ 11 10
klór Cl 17 17 kloridion Cl– 17 18 Cl2 Cl – Cl
hidrogén H 1 1 H2 H – H
egyik sem 1. E) 2.B) 3.D) 4.
E) 5.C) 6. E) 7.B) 8.
B) 9. egyik sem 10.egyik sem 11.C) 12.
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 135
C) 1.A) 2.
A) 3.D) 4.
D) 5.A) 6.
C) 7.B) 8.
VVII.. 2,5 mol víz a) 2,5 mol · 18 g/mol = 45 g; b) 2,5 mol · 6 · 1023 darab/mol = 15 · 1023 db molekula =1,5 · 1024 db molekula; c) 2,5 · 2 · 6 · 1023 db H-atom; d) 2,5 · 3 · 6 · 1023 db atom.
VVIIII..
VVIIIIII.. 1. Rajzold le az eszközöket, anyagokat úgy, ahogy ezt a kísérlet során használjuk!2. Mit tapasztalunk? Füst keletkezik. 3. Milyen anyag keletkezik? Neve: Nátrium-klorid
(konyhasó). Képlete: NaCl. Színe és halmazállapota: Fehér, szilárd anyag.
III. témakör
B típusú feladatlap
II.. 1. Vegyértékelektron: a legkülsô elektronhéjon lévô elektronok, legtöbbször ezek vesznek részt a kémiai reakciókban(elsôsorban fôcsoportok elemeire vonatkozik).
2. Tömegszám: a protonok és neutronok számának összege az atomban.IIII.. az elektron moláris tömege < a neutron moláris tömege
egy atom atomtörzsének térfogata < egy atom elektronfelhôjének térfogataa klór rendszáma < a klór tömegszáma
a kalciumion töltése = a magnéziumion töltéseaz oxidion elektronjainak száma > az oxigénatom elektronjainak száma
a 12-es szénizotópatomban lévô neutronok < a 13-as szénizotópatomban lévô neutronokszáma száma
a klór moláris atomtömege < a klór moláris molekulatömegeahány darab atomot tartalmaz 1,5 mol réz < ahány darab atomot tartalmaz 1 mol hidrogénmolekula
IIIIII..
kalcium-jodid: CaI2; nátrium-szulfid: Na2S.
IIVV..
VV..
VVII.. 1,5 mol szén-dioxid a) 1,5 mol · 44 g/mol = 66 g; b) 1,5 mol · 6 · 1023 darab/mol = 9 · 1023 db molekulát tartalmaz;
c) kétszer annyi O-atomot tartalmaz, mint ahány molekulát (1,8 · 1024 db O-atom); d) háromszor annyi atomot tar-
talmaz, mint ahány molekulát (2,7 · 1024 db atom).
VVIIII..
VVIIIIII.. 1. A magnézium színe, halmazállapota? Szürke színû, szilárd fém. 2. A magnézium égésekor mit tapasztalunk? Vakító fénnyel ég.3. Milyen anyag keletkezik? Neve: magnézium-oxid; Képlete: MgO. Színe, halmazállapota: fehér, szilárd vegyület.
136uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
Atom Ion Molekula
Név Vegyjelp+-ok
számae–
-ok
számaNév Képlet
p+-ok
száma
e–-ok
számaKéplet Szerkezet
kálium K 19 19 káliumion K+ 19 18
oxigén O 8 8 oxidion O2–
8 10 O2
*[ O = O ]
nitrogén N 7 7 N2
*[ N = N ]
A) Hamis, a nátrium sárgára festi alángot.
B) Igaz.C) Igaz.
D) Igaz.E) Igaz.
A) 1. C) 2.E) 3.
C) 4. A) 5. D) 6.
D) 7. E) 8.A) 9.
egyik sem 10.B) 11. E) 12.
A) 1.D) 2.
B) 3. C) 4.
A) 5. D) 6.
A) 7.C) 8.
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 136
III. témakör
C típusú feladatlap
II.. 1. Izotóp: azokat az atomokat, amelyeknek rendszáma azonos, tömegszámuk azonban különbözô, egy elem izotópjai-nak nevezzük.2. Rendszám: az atommagban lévô protonok száma, mely meghatározza a kémiai minôséget.
IIII.. a proton moláris tömege = a neutron moláris tömegeegy atom atomtörzsének térfogata > egy atom atommagjának térfogata
a kripton rendszáma [36] < a kripton tömegszáma [pl. 84]a kloridion töltése [-1] > a szulfidion töltése [-2]
a magnéziumatom elektronjainak száma [12] > a magnéziumion elektronjainak száma [10]a 12-es tömegszámú szénizotópatomban
=a 13-es tömegszámú szénizotópatomban
lévô elektronok száma [6] lévô elektronok száma [6]a nitrogén moláris molekulatömege [28] > a neon moláris atomtömege [20]
ahány darab atomot tartalmaz 2,5 mol vas <
ahány darab atomot tartalmaz 2 mol hidrogén-[2,5 . 6 . 10
23db = 15 . 10
23db] molekula [2 . 2 . 6 . 10
23db = 24 . 10
23db]
IIIIII..
kálium-szulfid: K2S; kalcium-bromid: CaBr2.
IIVV..
VV..
VVII.. 0,5 mol metán a) 0,5 mol · 16 g/mol = 8 g; b) 0,5 mol · 6 · 1023 g/mol = 3 · 1023 db molekulát tartalmaz; c) négyszerannyi H-atomot tartalmaz, mint ahány molekulát (4 · 3 · 1023 db H-atom); d) ötször annyi atomot tartalmaz, mintahány molekulát (5 · 3 · 1023 db atom).
VVIIII..
VVIIIIII.. 1. Jellemezd a jód vizes oldatát! A jód oldékonysága vízben: kicsi. A vizes jódoldat színe: halványbarna. 2. Mit tapasztalunk,ha a jódoldatba magnéziumport szórunk? elszíntelenedik. 3. Milyen anyag keletkezik? Neve: magnézium-jodid; Képlete: MgI2.
31–32. óra: A gyors égésAz égéssel már mindenki találkozott, jjeelleennsséégg sszziinnttjjéénn már ismert folyamat a gyerekek körében. Egy rö-vid kkéémmiiaattöörrttéénneettii bbeevveezzeettôôvveell elmesélhetjük, hogy a kémiai lényegét nehezen ismerték fel.
Gyors égési reakciókat mutatnak a következô tankönyvi képek: 5. ábra (5. old.), 6. oldal, 9. oldal, 45. ábra (20. old.), 43. oldal, 85. oldal, 88. oldal, 103. oldal, 104. oldal.
A témát két órában dolgozzuk fel, hogy kkíísséérrlleetteekkrree is és éérrtteellmmeezzééssüükkrree is elegendô idô jusson. A kémiai reakciókat energiaváltozás szempontjából is értelmezzük, eenneerrggiiaaddiiaaggrraamm segítségével. Magya-rázhatjuk az energiaminimumra való törekvés elvének rövid lényegét: a természetben azok a folyama-
137uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
Atom Ion Molekula
Név Vegyjelp+-ok
száma
e–-ok
számaNév Képlet
p+-ok
száma
e–-ok
számaKéplet Szerkezet
kalcium Ca 20 20 kalciumion Ca2+ 20 18
kén S 16 16 szulfidion S2–
16 18 S8
hidrogén H 1 1 H2
C) 1.A) 2.
C) 3.D) 4.
C) 5.B) 6.
C) 7.E) 8.
E) 9.egyik sem 10.
B) 11.
C) 12.
A) Hamis, a magnézium vakító lánggal ég.B) Igaz.C) Hamis, az ionos kötés ionok között jön létre.
D) Hamis, a nátrium-klorid fehér.E) Igaz.
C) 1. B) 2.
C) 3. C) 4.
A) 5. egyik sem 6.
A) 7. egyik sem 8.
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 137
tok mennek „önként” végbe, amelyek „energetikailag kedvezôek”. Ez sokszor azt jelenti, hogy a termékalacsonyabb energiaszintre kerül (ez kedvezô állapot).
Nagyon hasznos, ha az órán az égési folyamatot a részecskék mozgásának (energiatartalmának), ésa részecskék közötti kötések felszakadásának, illetve újraalakulásának szintjén modellezzük, ahogyan ezta tankönyv ábrázolja. Ehhez alkalmas szemléltetôeszköz egy mágneses tábla mágneses modellekkel(amit kis mágnesek segítségével akár saját kezûleg is készíthetünk: mágnesre színes körlapokat ragasz-tunk). Ennél szemléletesebb, ha használjuk az interaktív tananyagot.
Az óra elôkészítése
Háttér
Az aktiválási energiaA kémiai reakciók különbözô sebességgel játszódnak le, vannak ún. pillanatreakciók, amelyek gyakorla-tilag azonnal végbemennek, és vannak ún. idôreakciók, amelyeknél mérhetô idô alatt játszódik le a ké-miai változás. A reakciósebesség függ:– a kiindulási anyagok koncentrációjától (a kiindulási anyagok részecskéi között lehetséges ütközések
számától);– a hômérséklettôl (magasabb hômérsékleten a hatásos ütközések száma megnô);– katalizátor jelenlététôl (a reakciót gyorsítja úgy, hogy megnyit egy másik lehetséges reakcióutat).
A részecskék mozognak, mozgásuk közben ütköznek egymással. Ez az ütközés lehet hatásos, azazelegendô energiát adhat a kötések felbontásához: kémiai reakcióhoz vezet. Nagyon sok ütközés azon-ban nem eredményez kémiai átalakulást. Sok esetben kevés olyan részecske található a reakcióelegy-ben, mely megfelelô energiával rendelkezik a hatásos ütközésekhez. Például a hidrogéngáz és a klórgázelegye évekig eltartható sötétben anélkül, hogy reakció menne végbe közöttük. UV fény hatására azon-ban a klórmolekulák kötése felszakad, a szabad klóratomok energiája nagyobb, mint a molekulában kö-tötteké volt, tehát hatásosan tudnak ütközni a hidrogénmolekulákkal, és láncreakciót indítanak el, melypillanatszerû gyorsasággal megy végbe (klórdurranógáz).
Az aktiválási energia (Eakt): eredményes ütközéshez szükséges energiatöbblet, a reakció végbemene-teléhez szükséges.
138uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
Interaktív tananyag Óravázlatok: 11. Az égés (1. része)12. A redoxireakciók (1. része)
Kísérletek: 28. A szén izzása32. Az égés
Animációk: 14. Szén égése15. Metán égése
Kitöltendô feladatok: 1. Tankönyvbôl: 13. 107. oldal 4. feladat2. Munkafüzetbôl: 24. 91. oldal 2. fealdat
25. 92. oldal 3. feladatTáblázatok a tankönyvbôl: 15. A szén égése (104. o.)
16. A metán égése (106. o.)Képek, ábrák: 83. 168. ábra: Lavoisier (102. o.)
84. 169. ábra: Priestley (102. o.)85. 170. ábra: Scheele (102. o.)
kiindulásiállapot
végállapot
aktív állapotE
Eakt
∆H
⎫⎬⎭
energiagát
kiindulásiállapot
végállapot
aktív állapot
Exoterm folyamat Endoterm folyamat
E
Eakt
∆H
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 138
A tankönyvi feladatok megoldása
Kísérleti megfigyelés: A szén égéseMilyen színû és halmazállapotú a szén? Fekete, szilárd halmazállapotú.A szén égése során milyen fényjelenséget tapasztalsz? A szén izzik.Kísérleti megfigyelés: Metán égése különbözô mennyiségû oxigén jelenlétébenMilyen a Bunsen-égô lángja, ha a levegônyílás teljesen zárva van? Sárgán világító és feketén kormozó.Milyen lett az óraüveg? Kormos, párás.Milyen a Bunsen-égô lángja, ha a levegônyílás teljesen nyitva van? Színtelen lánggal ég.Milyen lett az óraüveg? Párás.Feladatok11.. Kémiai változások: tábortûz meggyújtása, gyufa égése; Fizikai változás: víz forralása, jód szublimációja.22.. Exoterm folyamatok: égés (kémiai változás), dörzsölés (fizikai változás), súrlódás (fizikai változás).33.. A gyertya anyaga, a paraffin biztosan tartalmaz szenet (korom) és hidrogént, ami égéskor vízzé (pára) ég el. (A pa-
raffin telített szénhidrogén.)44.. a)
*b)
A munkafüzet feladatainak megoldása (31–32.)
11..
22.. a) A szén égése: kémiai reakció, egyesülésA változás röviden: SZÉN + OXIGÉN → SZÉN-DIOXIDAz energiaváltozás: hôfelszabadulás, exoterm változás
*Ha a szénnel energiát közlünk (melegítjük), akkor a benne lévô kémiai kötések felszakadnak, az anyag magasabb ener-giaszintre jut. Hô hatására az oxigénmolekulák is felszakadnak oxigénatomokra. A nagyobb energiájú részecskék egy-mással kémiai reakcióba lépnek, új kémiai kötéseket alakítanak ki, így új anyag keletkezik. Az új kötések kialakulása ked-vezô, ezért alacsonyabb energiaszintet képvisel a termék, a szén-dioxid.
139uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
A folyamat RÉZ + OXIGÉN → RÉZ-OXID
Atomok, molekulák rajzával
Energiaváltozás szempontjából exoterm folyamat (hôfelszabadulással jár)
Kémiai jelöléssel: 2 Cu + O2 → 2 CuO
A kémiai reakció típusa: égés, egyesülés
A kémiai reakció típusa: égés, egyesülés
A folyamat ALUMÍNIUM + OXIGÉN → ALUMÍNIUM-OXID
Atomok, molekulák rajzával
Energiaváltozás szempontjából exoterm folyamat (hôfelszabadulással jár)
Kémiai jelöléssel: 4 Al + 3 O2 → 2 Al2O3
A) Igaz. (Nem mindig, például a metán égésénél nemegyféle anyag keletkezik.)
B) Igaz.
C) Hamis, mert az égés exoterm (hôfelszabadulással já-ró) reakció.
D) Igaz. E) Igaz.
+ ∆E
E
– ∆E
SZÉN + OXIGÉN
SZÉN-DIOXID
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 139
b) A metán égése: kémiai reakcióA változás röviden: METÁN + OXIGÉN Æ SZÉN-DIOXID + VÍZAz energiaváltozás: hôfelszabadulás, exoterm változás
*A kiindulási anyagok, a metán és az oxigén, hô hatására magasabb energiaszintre kerülnek, a molekulákban lévô kova-lens kötések felszakadnak, ebben az állapotban reakcióképesebbek, új kémiai kötéseket alakítanak ki, új anyagok kelet-keznek (víz és szén-dioxid).33..
44..
55..
**66.. Milyen energiaforrás kitermelésére alkalmas építmény a Piper Alpha? Kôolaj. Milyen meghibásodással kezdôdött a ka-tasztrófa? Súlyos csôtöréssel. Az eddig tanultak alapján mivel magyarázod, hogy a dízelolaj-szivárgás felszította a lángo-kat? A dízelolaj könnyen gyulladó, éghetô anyag. Milyen jelenségek kísérték az égés folyamatát? Robbanások, füst, hô.Vajon mire volt jó a paradicsomlé ebben a helyzetben? Hûtésre. Mit tudsz arról, égô olajat lehet-e vízzel oltani? Indo-kold válaszodat! Égô olajat nem lehet vízzel oltani, mert az olaj a vízzel nem elegyedik, és mivel kisebb a sûrûsége,mint a víznek, a víz tetején helyezkedik el, ott folytatja az égést.
140uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
Tökéletes égés Nem tökéletes égés
Kémiai változás-e? kémiai változás kémiai változás
Melyikhez kell több oxigén ugyanannyi kiindulásianyag esetén?
több oxigén szükséges kevesebb oxigén is elegendô
Az anyag széntartalma milyen termék/ekké alakul?
teljes egészében szén-dioxiddá (CO2) alakul
a szén-dioxid mellett keletkezik szén-monoxid (CO)
és korom (C) is
Milyen energiaváltozással jár? exoterm folyamat exoterm folyamat
A Bunsen-égô lángjánálmilyen esetben valósul meg?Hogy hívjuk a lángot?
ha a Bunsen-égô levegônyílását kinyitjuk
szúróláng
ha a Bunsen-égô levegônyílását bezárjuk
világító láng
A gyors égés feltételei A tûzoltás módszerei
1. Legyen jelen éghetô anyag.Erdôtüzeknél, tarlótûz esetén körülszántják az égô he-lyet, hogy ne legyen éghetô anyag.
2. Legyen jelen megfelelô mennyiségû oxigéngáz.Szórhatunk homokot vagy vizet a tûzre, kisebb tûz ese-tén pokróccal letakarhatjuk, így elzárjuk a levegôtôl azéghetô anyagot, és nem érintkezik oxigénnel.
3. Megfelelô hômérséklet (gyulladási hômérséklet)Vízzel való oltásnál a víz lehûti az égô anyagot a gyul-ladási hômérséklet alá.
A kémiai reakció típusa: egyesülés, égés
A folyamat MAGNÉZIUM + OXIGÉNGÁZ → MAGNÉZIUM-OXID
Atomok, molekulák rajzával
Energiaváltozás szempontjából exoterm reakció, hôtermelés
Kémiai jelöléssel: 2 Mg + O2 → 2 MgO
METÁN OXIGÉN
SZÉN-DIOXID VÍZ
+ ∆EE
– ∆E
++
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 140
**77..
33. óra: A lassú égés. Az égés mint redoxireakcióAzt kell a gyerekeknek megérteniük, hogy a lassú égés és a gyors égés között kkéémmiiaaiillaagg nincs nagy különb-ség; jjeelleennsséégg sszziinnttjjéénn viszont nagy különbséget tapasztalunk: a gyors égés heves és látványos reakció, a lassúégést viszont közvetlenül nem észlelhetjük. A lassú égésre példa a rozsdásodás (ld. tankönyv 70. ábra).
Ha a rreeddooxxiirreeaakkcciióókkaatt nem akarjuk részletesen elektronátmenettel tárgyalni, akkor elegendô az oxi-dációt oxigénfelvételre, a redukciót pedig oxigénleadásra egyszerûsíteni.
Kiegészítô anyagként azonban a redoxireakciók értelmezhetôk eelleekkttrroonnááttmmeenneetttteell.. Ha van elegendôidônk a magyarázatra, akkor nem okozhat különösebb gondot a tanulóknak ennek megértése, mert min-dent tanultak, ami ehhez szükséges (vegyértékelektron-szerkezet, ionképzôdés, ionvegyületek, ionképlet).
Az óra elôkészítése
Háttér
Redoxireakciók értelmezése oxidációs számok segítségévelHa egy redoxireakcióban teljes elektronátmenet történik, tehát egy kis elektronegativitású elem atom-ja elektront ad át egy nagy elektronegativitású elem atomjának, és ilyen módon kation és anion képzô-dik, meg lehet adni a mólonként átadott elektronok mennyiségét, és meg tudjuk mondani az ionok töl-tését, például:Mg + 1/2 O2 → MgO
Részfolyamatok: Mg → Mg2+ + 2 e– oxidáció (elektronleadás)1/2 O2 + 2 e– → O2– redukció (elektronfelvétel)
Ha egy redoxireakcióban kovalens kötésû vegyület keletkezik, akkor csak részleges elektronátmenettörténik. A kovalens kötésben részt vevô kötô elektronpár nagyobb valószínûséggel tartózkodik a nagyobbelektronegativitású atomtörzs erôterében, mint a kisebb elektronegativitású atomtörzs környékén (poláriskovalens kötés). Ilyen esetben nem tudjuk megmondani pontosan, hogy hány elektronátmenettel járt areakció, mivel csak részleges az elektronátadás, de az oxidációs számok segítségével „számszerûsíthetjük”ezeket a redoxireakciókat is: a nagyobb elektronegativitású atomhoz hozzárendeljük a kötésben részt ve-vô elektronokat, mintha felvette volna ezeket, és ilyen módon meghatározott számú és negatív elôjelûoxidációs számmal jellemezhetjük a kötésben lévô atomot. A kisebb elektronegativitású atom, amelyik-tôl elvonzotta a másik atom az elektront vagy elektronokat, értelemszerûen pozitív számértékkel jelle-mezhetô. Az oxidációs számnak tehát mindig elôjele van, és megmutatja, hogy hány elektront adott le vagyvett fel a kötésben lévô atom. Azonos elektronegativitású atomok kapcsolódása esetén természetesenegyik sem vonz el a másiktól elektront (pl.: apoláris kovalens kötés).
141uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
2 e–
G1. 2.
3. 4. 5. 6.ERJESZTETT
ATOMTÖRZS
BÓR
BRÓM
ATOMMAG
NEUTRON
Interaktív tananyag Óravázlatok: 11. Az égés (2. része)12. A redoxireakciók (1. része)
Táblázatok a tankönyvbôl: 17. 26. táblázat: Gyors égés és lassú égés (108. o.)Képek, ábrák: 86. 171. ábra: A vas rozsdásodása (108. o.)
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 141
Az oxidációs számok meghatározásának szabályai:1. Kémiai elemeknek az oxidációs száma mindig zérus. Például: a fém Mg-ban a Mg-atomok oxidációs
száma 0, az elemi oxigéngázban, az O2-molekulákban kötött O-atomok oxidációs száma 0, vagy azelemi szénben a C-atomok oxidációs száma 0.
2. Egyszerû ionoknak mindig az ion töltésével és elôjelével egyezik meg az oxidációs száma. Például: aMg2+ oxidációs száma +2, az O2– oxidációs száma –2, tehát a MgO-ban a Mg oxidációs száma +2,és az O oxidációs száma –2, amit úgy is jelölhetünk, hogy vegyjeleik fölé írjuk +2 –2
MgO3. Kovalens kötésû vegyületeknél a nagyobb elektronegativitású atomhoz rendelt elektronok száma ad-
ja az oxidációs számot negatív elôjellel, a kisebb elektronegativitású atomnál pedig pozitív elôjellel.Például: a HCl-molekulában lévô kötô elektronpárt a Cl-atom magához vonzza nagyobb elektrone-gativitása miatt, így a HCl-ban a Cl-nak –1, a H-nek +1 az oxidációs száma, amit a következô kép-pen jelölhetünk: +1 –1
H → ClHasonló megfontolások miatt a CO2-ban a C-nek +4, az O-nek –2 az oxidációs száma:
–2 +4 –2 +4 –2O = C = O CO2
4. Ha a vegyületek összetételének megfelelô képletek szerint megadott oxidációs számokat összegez-zük, akkor az összeg mindig zérus kell legyen. Például: ΣMgO = +2 –2 = 0, ΣHCl = +1 –1 = 0, ΣCO2
= +4 +2 · (–2) = 05. Összetett ionokban az oxidációs számok összege megegyezik az ion töltésével.
Például: ΣSO42– = +6 +4 (–2) = –2, ΣNO
–= +5 + 3 · (–2) = –1, ΣCO32– = +4 +3 · (–2) = –2
A fentiek értelmében a redoxireakciók mindig oxidációsszám-változással járnak. Például:0 0 +2 –2 a magnézium oxidálódott (nôtt az oxidációs száma 0-ról +2-re)
2 Mg + O2 → 2 MgO az oxigén redukálódott (csökkent az oxidációs száma 0-ról –2-re)
0 0 +4 –2 a szén oxidálódott (nôtt az oxidációs száma 0-ról +4-re)C + O2 → CO2 az oxigén redukálódott (csökkent az oxidációs száma 0-ról –2-re)
A tankönyvi feladatok megoldása
11.. 2 Ca + O2 → 2 CaO22.. a) Szenet (korom); b) A petróleum széntartalma szén-dioxiddá ég el, és eközben hô szabadul fel. Ha korom is keletkezik,
akkor az égés nem tökéletes égés, és nem szabadul fel annyi energia, tehát a petróleumégôk mûködése nem gazdaságos.33.. a) Égése során nem keletkezik füst, korom; b) Tökéletesen elégethetô, ezért gazdaságosabb a használata; c) Nem kell
a tüzelôanyagot „cipelni”, a koromtól, salaktól a kályhát, tûzhelyet megtisztítani stb.44.. A reakció redukció, hiszen oxigénelvonással jár.
A munkafüzet feladatainak megoldása (33.)
11.. A vas rozsdásodása lassú égésnek tekinthetô, mert a vas a levegô oxigénjével egyesül, oxidálódik, vas-oxiddá alakul(igaz, hogy a folyamat nem egyértelmû, mert vegyesen keletkeznek vas-oxidok és vas-hidroxid, de mindegyik oxidá-ció a vas szempontjából), a folyamat során hô szabadul fel, amit nem észlelünk, mert a folyamat lassú, és a hô átadó-dik a környezetnek, és közben fényjelenséget nem észlelünk.
22.. Hasonlítsd össze a gyors égést és a lassú égést a táblázat segítségével!
142uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
Gyors égés Lassú égésMilyen típusú kémiai változás? redoxireakció redoxireakció
A változás hevessége szerint a reakció gyorsa folyamat lassú
(esetleg évekig is eltart)Energiaváltozás szerint exoterm folyamat exoterm folyamat
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 142
33..
44.. a) SZÉN + OXIGÉN → SZÉN-DIOXIDMi a reakciótermék? Szén-dioxid (CO2).Mi az oxidálószer? Az oxigén (O2).Mi vette fel az oxigént? A szén (C).Mi történt a reakcióban a szénnel? A szén oxidálódott.Milyen típusú kémiai reakció? Redoxireakció (a szén oxidálódott).b) SZÉN + SZÉN-DIOXID → SZÉN-MONOXIDMi a reakciótermék? Szén-monoxid (CO).Mi adta le az oxigént? A szén-dioxid (CO2).Mi történt a reakcióban a szén-dioxiddal? A szén-dioxid oxigént adott le, vagyis redukálódott.Mi a redukálószer? Az oxigént a szén vette fel, vagyis a redukálószer a szén (C).Milyen típusú kémiai reakció? Redoxireakció.
**55.. Mg: + O → Mg2++ O2–
2 e–
Mi ad le elektront? A magnézium. Mi oxidálódik? A magnézium.Mi vesz fel elektront? Az oxigén. Mi redukálódik? Az oxigén.Mi az oxidálószer? Az oxigén. Mi a redukálószer? A magnézium.A redoxireakciók során elektronátadás történik: az egyik reakciópartner elektront ad át a másiknak, oxidálódik, a má-sik, amely az elektront felveszi, redukálódik.
**66.. Miért fontos, hogy a vas rozsdásodási folyamatait meggátoljuk? A rozsdásodás nagyon nagy anyagi károkat okoz. Sorold fel, hogy milyen anyagok együttes jelenléte szükséges ahhoz, hogy a vas hatékonyan rozsdásodjon! Víz, oxigén,vizes oldat (elektrolit). Miért olyan nehéz a vasat a rozsdától „megszabadítani”? A rozsda laza lemezes réteget alkot a vas felületén, és ezért azoxidálószer tovább is hozzáfér a vashoz. Miért nem érdemes a rozsdás vasat lefesteni? Ha a laza rozsdarétegre ráfestünk, a festékréteg alatt is folytatódik arozsdásodás. Milyen kémiai változás a vas rozsdásodása? A rozsdásodás lassú égés, redoxireakció (a vas oxidációs reakciója).
**77.. Exoterm folyamat.
34. óra: Egyesülés és bomlás
Az óra célja, hogy a kkéémmiiaaii rreeaakkcciióókk lleeggeeggyysszzeerrûûbbbb ttííppuussaaiirróóll a gyerekek képet kapjanak, és eligazod-janak közöttük. Ilyen reakció az egyesülés és a bomlás is, melyre két látványos kkíísséérrlleetteett tartalmaz atankönyv példaként.A tanult kémiai változások csoportosítása:
143uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
.: :
.
Gyors égés Lassú égés
Fényjelenség kísérheti-e? fényjelenség észlelhetô fényjelenség nem észlelhetôVégbemenetelének
feltételei szerinta) éghetô anyag b) oxigénc) gyulladási hômérséklet
a) éghetô anyagb) oxigén
Példatábortûz, magnézium égése vakító láng-
gal, gyufa meggyújtása stb.rozsdásodás
1. A)2. E)
3. C)4. D)
5. G)6. B)
7. F)8. H)
REDOXIREAKCIÓK
EGYESÜLÉS BOMLÁS1. Na és Cl2 reakciója (tankönyv 83. old.)2. Mg és I2 reakciója (tankönyv 89. old.)3. Zn és S reakciója (tankönyv 110. old.)Égés:1. Ca égése (tankönyv 85. old.)2. Mg égése (tankönyv 88. old.)3. Szén égése (tankönyv 103. old.)
1. Vízbontás (tankönyv 32. old.)2. Higany-oxid bomlása
(tankönyv 111. old.)
EXOTERM
VAGY
ENDOTERM
REAKCIÓK
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 143
A végbemenô kémiai reakciókat jól sszzeemmlléélltteetthheettjjüükk mágneses tábla és mágneses modellek segít-ségével. A higany-oxid bomlásának szemléltetése a tankönyv 173. ábrája alapján történhet. Az ilyen jel-legû bemutatás nagyon jól elôkészíti a reakcióegyenletek írását.
Kiegészítô anyagként a példának felhozott reakciókat mmááss sszzeemmppoonntt sszzeerriinntt is jellemezhetjük: a cink-szulfid keletkezése és a higany-oxid bomlása egyaránt redoxireakció, azaz elektronátmenettel jár.
Az óra elôkészítése
Háttér
Az egyesülés és bomlás szerinti csoportosítás tulajdonképpen az atomszerkezeti ismeretek birtokábannem jogos, ugyanis ezek a reakciók besorolhatók sav-bázis, redoxi- vagy más reakciók közé (többnyireredoxireakciók). Mivel a redoxireakciók elektronszerkezeti magyarázata nem törzsanyag, ezért látszottcélszerûnek ezt a csoportosítást beiktatni.
A tankönyvi feladatok megoldása
11.. Kémiai tulajdonságok: éghetôség, bomlékonyság, vegyértékelektron-szerkezet megváltozása22.. a) egyesülés;
b) bomlás.
A munkafüzet feladatainak megoldása (34.)
11.. D. 1. (Mivel ez még nem jelenti azt, hogy egy kiindulási anyag van.)A. 2. (Az égés általában egyesülés, de nem mindig, pl.: metán égése.)C. 3., C. 4., D. 5., B. 6., A. 7., A. 8., D. 9., D. *10.
22..
144uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
Kísérlet Anyag EszközCink és kén reakciója(Vigyázat! A reakció nagyon heves, kis anyagmennyiséggel dolgozzunk!)
cinkpor és kénpor keverékefémlemez, amin a reakció végbemehet, Bunsen-égô,vasháromláb, gyufa
Higany-oxid bomlása higany-oxid kémcsô, gyújtópálca, kémcsôfogó, gyufa, Bunsen-égô
Interaktív tananyag Óravázlatok: 12. A redoxireakciók (2. része)Kísérletek: 29. Cink és kén reakciója
30. Higany-oxid bomlása31. Oxigéngáz kimutatása
Táblázatok: 2. Munkafüzetbôl: 26. 100. oldal *7. feladatKépek, ábrák: 87. 173. ábra: HgO bomlása (111. o.)
CINK + KÉN → CINK-SZULFID
Jellemezd a reakcióbanrészt vevô anyagokat (szín, halmazállapot)!
szürke színû, fémes fényû,szilárd
halmazállapotúsárga színû por vajszínû, szilárd
halmazállapotú
Az anyagok mely csoportjábasorolhatod ezeket? fémes elem nemfémes elem vegyület
*Mi ad le elektront?*Mi vesz fel elektront?*Mi az oxidálószer?*Mi a redukálószer?*A termékben milyen kémiaikötés alakulhat ki?*Részecskeátmenet szem-pontjából milyen típusú areakció?
a cink (Zn) ad le elektront
a cink a redukálószer
redoxireakció
a kén vesz fel elektronta kén az oxidálószer
ionos jellegû kovalens kötés
Milyen típusú kémiai reakció? egyesülés, *redoxireakcióÍrd le a reakciót kémiai jelekkel!(pontokkal jelöld a vegyérték e– -okat)
Zn: + :S: → ZnS..
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 144
145uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
33..
Hô hatására a higany-oxid a színét változtatja, ami fizikai változás (lehûlés után visszanyeri az anyag az eredeti színét.)A keletkezô oxigéngáz útjába izzó hurkapálcát tartunk, és az lángra lobban.
44.. Azokat a kémiai reakciókat nevezzük egyesülésnek, melyekben több anyagból egy új anyag keletkezik. Ilyen kémiai vál-tozás lehet például az égés, mely oxigénnel való egyesülés. Energiaváltozás szempontjából az égés mindig hôtermelô,exoterm folyamat, de minden egyesülésrôl ez nem mondható el. Bomlásnak azokat a kémiai változásokat nevezzük,melyekben egy anyagból több új anyag keletkezik. Energiaváltozás szempontjából a bomlás is lehet akár hôtermelô,exoterm, akár hôleadással járó, endoterm folyamat.
55.. Hidrogén-, oxigén-, vízmolekulák. A kiindulási anyagokról: A hidrogén kétatomos molekulákat alkotó, színtelen, szag-talan elemi gáz. Színtelen lánggal vízzé ég el. Az oxigén kétatomos molekulákat alkotó, színtelen, szagtalan elemi gáz,az égést táplálja.A termékrôl: A vízmolekulák két hidrogénatomból és egy oxigénatomból felépülô vegyületmolekulák. A víz szobahô-mérsékleten színtelen, szagtalan, íztelen folyadék, nem éghetô.A kémiai reakcióról: A végbemenô kémiai reakció felfogható mint egyesülési reakció (két anyagból egy új anyag ke-letkezik), de egyben égési reakció is: a hidrogén vízzé oxidálódik. (Ez a reakció robbanásszerûen is végbemehet a gázösszetételétôl és a körülményektôl függôen, a H2 : O2 = 2 : 1 arányú elegyét ezért durranógáznak is nevezik.)
**66.. A testek, az anyagok belsô energiája milyen mozgással van összefüggésben? A rendezetlen hômozgással, a molekulákrezgô és forgó mozgásával, valamint a kémiai kötések energiájával. Véleményed szerint, ha a test hômérsékletét nö-veljük, akkor hogyan változik a belsô energiájának nagysága? Növekszik, mert nô a részecskék mozgási energiája. Mibôlszintetizálhatunk cukrot? Szén-dioxidból és vízbôl. Véleményed szerint ez egyesülés vagy bomlás? Egyesülés. A cukorszintézise exoterm vagy endoterm változás? Endoterm változás. A cukor elégetése vajon milyen kémiai reakció?Redoxireakció, a cukor oxidálódik. A cukor égése exoterm vagy endoterm változás? Exoterm változás. A szöveg alap-ján mi a véleményed arról, hogy ha egy kémiai reakció endoterm, akkor ennek a folyamatnak a fordított irányban valólejátszódása exoterm változás lesz? Az endoterm folyamatok fordítottja (ellenkezô irányú folyamata) mindig exotermfolyamat. Ha egy egyesülési kémiai reakció endoterm, akkor a fordított irányú bomlási folyamat milyen energiaváltozá-sú lesz? Exoterm folyamat.
**77.. Az egyesülés során egyféle anyag keletkezik.
35. óra: A kémiai egyenlet
A kémiai egyenletek írását viszonylag nehezebb feladatnak szokták ítélni a gyerekek a kémia tanulása so-rán. Tankönyvünkben azonban, mire idáig eljutunk, tulajdonképpen már egy sor reakciónak felírtuk a „„ffoollyyaammaattáábbrráájjáátt”” (szén égése, metán égése, nátrium és klór reakciója, magnézium égése, magnéziumés jód reakciója, kalcium égése stb.). Ezeknek a folyamatoknak az értelmezése már jól elôkészítette azegyenletírást.
Az órán már ismert és szemléltetett kémiai reakciók reakcióegyenletét írjuk fel. A folyamatokat fel-tétlenül mmooddeelllleezznnii kell, amire alkalmas a mágneses tábla (vaslemez) és a mágneses modellek (készenkapható mágneses modellek, vagy mágnesdarabkákra ragasztott atom- és molekulamodellek). A tan-könyvben modellekkel szemléltetett folyamatot játsszuk le a mágneses táblán (szén égése, metán égése,hidrogén égése stb.), illetve használjuk az interaktív tananyagot!
A mmóóll fogalmát, a mmoolláárriiss ttöömmeegg fogalmát hasznosítsuk az egyenletek alapján történô kémiai szá-mításokhoz! Hetedik osztályban csak az egyenletek alapján egyszerûen kiszámítható feladatokkal fog-lalkozzunk, több lépéses számítást legfeljebb a versenyre jelentkezô vagy szakkörre járó gyerekeknekadjunk!
HIGANY-OXID → HIGANY + OXIGÉN
Jellemezd a reakcióban résztvevô anyagokat (szín, hal-mazállapot)!
narancsszínû (hômérséklet-változás
hatására színét változtatja),szilárd halmazállapotú
a higany szürke színû, fémesfényû folyadék színtelen, szagtalan gáz
Az anyagok mely csoportjábasorolhatod ezeket? vegyület fémes elem nemfémes elem
Milyen típusú kémiai reakció? bomlás,* redoxireakció
Mi ad le oxigént?Mi redukálódik?
a higany-oxid ad le oxigént,ezért redukálódik
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 145
Az óra elôkészítése
A tankönyvi feladatok megoldása
11..
H2 + Cl2 = 2 HCl22.. N2 + 2 O2 = 2 NO2
4 Li + O2 = 2 Li2O2 Mg + O2 = 2 MgO
33.. (A higany moláris atomtömegét vehetjük 200 g/mol-nak).2 HgO = 2 Hg + O22 mol 2 mol 1 mol2 · 216 g 2 · 200 g 32 gAz egyenlet alapján megállapítható, hogy
400 g Hg elôállítása mellett 32 g oxigéngáz keletkezik, arányosan:120 g Hg elôállítása mellett 32 · 120/400 g = 48/5 g = 9,6 g oxigéngáz keletkezik.
44.. 2 HgO = 2 Hg + O22 mol 2 mol 1 mol2 · 216 g 2 · 200 g 32 g arányosan, 200-szor kevesebb mennyiségbôl: 2,16 g 2,0 g 0,16 gVagyis 2,16 g HgO-ból 2,0 g higany és 0,16 g oxigéngáz keletkezik.
A munkafüzet feladatainak megoldása (35.)
11.. A kémiai változások során a kiindulási anyagok összes tömege és a termékek összes tömege megegyezik.22.. szénatomok, oxigénmolekulák, szén-dioxid-molekulák
4 C + 4 O2 = 4 CO2
C + O2 = CO2
33..
44..
**55.. a) 2 K + Br2 = 2 KBrb) 2 Pb + O2 = 2 PbOc) 4 Fe + 3 O2 = 2 Fe2O3
**66.. Mai tudásunk szerint hogyan határozhatjuk meg az égést (tanulmányaid szerint válaszolj)? Az égés a levegô oxigénjévelvaló egyesülés. Ha egy fémet elégetünk, a keletkezô fém-oxid tömege mekkora lesz a kiindulási fém tömegéhez képest?
146uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
a) Mg + Cl2 = MgCl2b) H2 + F2 = 2 HFc) Fe + S = FeSd) 2 Na + Cl2 = 2 NaCle) 2 Ca + O2 = 2 CaO
f) 2 K + I2 = 2 KIg) 2 HgO = 2 Hg + O2h) P4 + 5 O2 = 2 P2O5i) N2 + 3 H2 = 2 NH3j) 4 Al + 3 O2 = 2 Al2O3
a) 2 H2 + O2 = 2 H2O2 mol 1 mol 2 mol20 mol 10 mol 20 mol4 g 32 g 36 g40 g 320 g 360 g
b) 2 Cu + O2 = 2 CuO2 mol 1 mol 2 mol10 mol 5 mol 10 mol127 g 32 g 159 g635 g 160 g 795 g
Interaktív tananyag Animációk:8. Vízbontás9. Durranógáz meggyújtása14. Szén égése15. Metán égése
Kitöltendô feladatok: 1. Tankönyvbôl: 14. 114. oldal 1. feladat15. 114. oldal 2. feladat
2. Munkafüzetbôl: 27. 100. oldal 3. feladat28. 101. oldal 4. feladat
Képek, ábrák: 88. 176. ábra: Tömegmegmaradás törvénye (112. o.)89. 177. ábra: Szén égése – modellezés (113. o.)90. 178. ábra: Metán égése – modellezés (113. o.)
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 146
A fém-oxid tömege nagyobb lesz, mint a fém tömege volt. Stahl szerint milyen folyamat az égés? (A szöveg alapján vá-laszolj!) Stahl szerint égéskor „flogiszton” távozik az anyagokból. Eszerint ha egy fémet elégetünk, a keletkezô „fém-mész” (fém-oxid) tömege mekkora lesz a kiindulási fém tömegéhez képest? A flogisztonelmélet szerint az égés után akeletkezô „fémmész” (fém-oxid) könnyebb lesz, mint az eredeti fém tömege volt. Ennek magyarázatára a „flogisztont”milyen tömegû anyagnak képzelték? Negatív tömegû anyagnak. Véleményed szerint létezik „negatív tömegû” anyag?Nem létezik negatív tömegû anyag. A kémiai változások mennyiségi viszonyait jellemzô mely törvénynek mond ez ellent(tanulmányaid szerint válaszolj)? A tömegmegmaradás törvényének. Ki döntötte meg a flogisztonelméletet? Lavoisier.Milyen kísérletek segítették ôt ebben? A pontos mérés.
**77..
*K óra: Kémiai számítások (gyakorlóóra)
A ffeellaaddaattggyyûûjjtteemméénnyy megfelelô feladatainak segítségével begyakoroltathatjuk a kémiai egyenletek írását,illetve a kémiai jelekhez rendelhetô mennyiségi jelentések használatát.
Számítások a kémiai egyenlet alapján11.. 2 Cu + O2 = 2 CuO
2 mol 1 mol2 . 63,5 g 32 g63,5 g 16 gTehát 16 g oxigéngáz tud maradék nélkül vegyülni 63,5 g rézzel.
22.. C + O2 = CO2
1 mol 1 mol12 g 32 g48 g 4 . 32 g (= 128 g)Tehát 128 g oxigén tud maradék nélkül egyesülni 48 g szénnel.
33.. S + O2 = SO2
1 mol 1 mol 1 mol32 g 32 g 64 g64 g 64 g 128 gTehát 64 g kénre van szükség 128 g kén-dioxid elôállításához, és 64 g oxigén szükséges ehhez a reak-cióhoz.
44.. 2 H2 + O2 = 2 H2O2 mol 1 mol 2 mol2 . 2 g 32 g 2 . 18 g20 g 160 g 180 gTehát 20 g hidrogéngázból kell kiindulni, hogy 180 g víz keletkezzen, és 160 g oxigéngáz szükséges ehhez.
55.. H2 + Cl2 = 2 HCla) 1 mol hidrogénmolekula 1 mol klórmolekulával képes maradék nélkül egyesülni.b) 1 mol klórmolekula 6 · 1023 darab hidrogénmolekulával képes maradék nélkül egyesülni.c) 1 mol hidrogén-klorid keletkezéséhez 0,5 mol hidrogénmolekula szükséges.d) 36,5 g hidrogén-klorid-molekula keletkezéséhez 0,5 mol hidrogénmolekula szükséges.
147uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
EGY
G
E
2. 3.
4.
5.
1. GYMOL
Ü
KÉT T H
ÁROM
A
KÉT Ó
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 147
e) 73 g hidrogén-klorid-molekula keletkezéséhez 2 g hidrogén szükséges.f) 4 g hidrogéngáz 2 mol klórgázzal képes maradék nélkül egyesülni.g) 4 g hidrogéngáz 142 g klórgázzal képes maradék nélkül egyesülni.
66.. C + CO2 = 2 COA reakcióegyenletben szereplô mennyiségek: 1 mol 1 mol 2 mol
12 g 44 g 56 gArányosan: 240 g 240 . 44/12 g 240 . 56/12g
Vagyis 240 g szén felhasználásához 880 g CO2 szükséges, és 1120 g CO keletkezik.1120 g CO egyenlô 1120/56 mol = 20 mol CO, vagyis 20 . 6 . 1023 db = 1,2 . 1025 db CO-molekula.
77.. Zn + S = ZnSA reakcióegyenletben szereplô mennyiségek: 1 mol 1 mol 1 mol
65,4 g 32 g 97,4 gArányosan: 196,2 g 32 . 196,2/65,4 g 196,2 . 97,4/65,4 g
Tehát 196,2 g cinkpor 96 g kénporral tud maradék nélkül egyesülni. A 96 g kén éppen 96/32 mol = 3 mol kén,vagyis 3 . 6 . 1023 db = 1,8 . 1024 db kénatomot tartalmaz; és 196,2 g cinkporból 292,2 g ZnS keletkezhet.
88.. 2 HgO = 2 Hg + O2
A reakcióegyenletben szereplô mennyiségek: 2 mol 2 mol 1 mol2 . 216,6 g 32 g
Arányosan: 1,6 . 433,2/32 g HgO 1,6 g1,6 g O2 éppen 0,05 mol O2, ennyi mol oxigéngáz kétszer ennyi mol HgO-ból keletkezik: 0,1 mol HgO-ból, ez 21,6 g HgO-t jelent, eközben ugyanennyi, 0,1 mol Hg keletkezik, ami 20,0 g higanyt jelent.
99.. CH4 + 2 O2 = CO2 + 2H2O10 kg metán elégetésével 625 . 891 kJ =556 875 kJ = 556,9 MJ [megajoule] energia szabadul fel.
1100..C + O2 = CO2
10 kg = 10 000 g szén, 10000 g/12g/mol = 833,3 mol szén10 kg, vagyis 833,3 mol szén elégetésével 833,3 . 394 kJ = 328 333kJ = 328,3MJ energia szabadul fel.
36. óra: A közömbösítés
A közömbösítési reakciót egy konkrét kkíísséérrlleetttteell vezetjük be: sósav és NaOH-oldat összeöntése különbözômennyiségekben, figyeljük a kémhatás és a pH-érték változását (19. óra: Az oldatok kémhatása. Indikáto-rok c. lecke átismétlése). Ennek a kísérletnek az alapján áállttaalláánnoossííttjjuukk és megfogalmazzuk a közömbösí-tési reakciót. Ügyeljünk, hogy a gyerekek sose úgy definiálják ezt a reakciót, hogy a sav és a lúg összeön-tésekor semleges kémhatású oldat keletkezik, mert ez csak abban az esetben igaz, ha a reakcióba lépôoxóniumionok mennyisége és a hidroxidionok mennyisége megegyezik. Sokkal inkább: egy savoldat ésegy lúgoldat összeöntésekor a kémhatás megközelíti vagy el is érheti a semleges kémhatást. A közömbö-sítési reakciókban mindig só is keletkezik (27. óra: Ionrácsos kristályok átismétlése).
Szintén ismétlésre ad lehetôséget az, hogy ez a kémiai reakció energiafelszabadulással járó exotermfolyamat (10. óra: Energiaváltozások c. lecke átismétlése).
Sorolhatunk ttoovváábbbbii ppééllddáákkaatt közömbösítésre:– sósav és meszes víz reakciója;– újabb ismétlésre ad lehetôséget a meszes vízbe fújás felidézése (14. óra: A levegô szén-dioxid-tar-
talma c. leckénél): a CO2 vizes oldata a szénsavas víz (ld. a tankönyv 44. és 100. ábráját), tehát habelefújunk meszes vízbe, azaz CO2-ot juttatunk bele, akkor közömbösítési reakció játszódik le a szénsav és a meszes víz között, és só keletkezik (CaCO3), ami vízben rosszul oldódik, csapadék-ként kiválik, ezért megzavarosodik az oldat.
148uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 148
Az óra elôkészítése
Háttér
Sók kémhatása. A hidrolízisSók vizes oldatának a kémhatása nem feltétlenül semleges kémhatású, lehet savas és lúgos is. a) Egy erôs bázis kationját és egy gyenge sav savmaradék-anionját tartalmazó só (Na2CO3) vizes olda-
tának a kémhatása:A Na2CO3-ionkristály vízben jól oldódik, ionokra disszociál:
Na2CO3(sz) 2 Na+(aq) + CO32–(aq)
vizes oldatában Na+-(aq) és CO32–(aq)-ok vannak.
A CO32– gyenge savból származtatható (a szénsav savmaradék-anionja), erôsebb bázis, mint a víz,
ezért a víz protont képes neki átadni:CO3
2–(aq) + H2O = HCO3–(aq) + OH–(aq),
illetve az így keletkezô HCO3–(aq) további protonfelvételre képes:
HCO3–(aq) + H2O = H2CO3(aq) + OH–(aq).
A Na+(aq)-ok erôs lúgból származtathatók (a NaOH kationja), így nem lépnek a vízzel kémiai köl-csönhatásba.A nátrium-karbonát vizes oldatában tehát Na+(aq), HCO3
–(aq), H2CO3(aq), és OH–(aq)-ok vannak.Az oldat lúgos kémhatású.Hasonló gondolatmenettel belátható, hogy a Na3PO4, a K2SO3, a KHCO3 stb. sók vizes oldata, vagyisaz erôs bázis fémionját és a gyenge sav savmaradékionját tartalmazó sók vizes oldata szintén lúgoskémhatású. Ezeket lúgosan hidrolizáló sóknak nevezzük.
b) Egy erôs sav savmaradék-anionját és egy gyenge bázis kationját tartalmazó só (NH4NO3) vizes ol-datának a kémhatása:Az ammónium-nitrát, NH4NO3 vízben jól oldódik, ionokra disszociál:
NH4NO3(sz) NH4+(aq) + NO3
–(aq)vizes oldatában NH4
+- és NO3–-ok vannak.
A NO3– erôs savból származtatható (a salétromsav savmaradék-anionja), a víznél erôsebb sav, ezért
a vízzel nem lép kémiai reakcióba.Az NH4
+(aq) gyenge lúgból származtatható, ezért a vízzel reakcióba lép (hidrolízis), a víznél erôsebbsav:
NH4+(aq) + H2O = H3O
+ + NH3(aq)Az NH4NO3 vizes oldatában tehát NH4
+(aq), NO3–(aq), H3O
+ -ok és NH3(aq)-molekulák vannak,az oldat enyhén savas kémhatású.Hasonló gondolatmenettel belátható, hogy az NH4Cl, (NH4)2SO4 stb. vizes oldata szintén enyhénsavas kémhatású. Ezeket savasan hidrolizáló sóknak nevezzük.
149uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
Kísérlet Anyag EszközSav és lúg kémiai reakciója(100 cm3 sósavoldathoz mindigújabb és újabb adag, 50 cm3
NaOH-oldatot öntünk, bennükindikátorral)
sósavoldat (0,01 mol/dm3)NaOH-oldat (0,01 mol/dm3)lila káposzta leve, indikátorpapír,amellyel 2–13 pH-ig mérhetünkpH-értéket
mérôhenger, amivel legalább250 cm3 folyadék térfogatamérhetô
Interaktív tananyag Óravázlatok: 13. A közömbösítésKísérletek: 33. Savhoz adagonként lúgot adunk indikátor mellettKitöltendô feladatok: 1. Tankönyvbôl: 16. 115. oldal kísérlet táblázata
vízben oldva
vízben oldva
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 149
c) Egy erôs sav savmaradék-anionját és egy erôs bázis kationját tartalmazó só (NaCl) vizes oldatának a kém-hatása:A nátrium-klorid vízben oldva:
NaCl(sz) Na+(aq) + Cl–(aq)ionokra disszociál.Sem a nátriumionok, sem a kloridionok nem lépnek reakcióba a vízzel, ezért a NaCl vizes oldatánaka kémhatása semleges. Ezek nem hidrolizáló sók.
d) A nagy pozitív töltésû és kisméretû fém-kationok vizes oldata savas kémhatású. Az ilyen kationokkomplex ion formában vízmolekulákat kötnek magukhoz, és a kation taszító hatása következtében aligandumként megkötött vízmolekula protont képes leadni. Az alumínium példáján szemléltetve:
[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(H2O)5OH]2+ + H3O
+
Hasonló viselkedésre hajlamosak az Al3+-on kívül a Fe3+-, Sb2+-, Zn2+-ok.
A tankönyvi feladatok megoldása
Kísérleti megfigyelés: Sav és lúg kémiai reakciója
Feladatok11.. Azokat a kémiai reakciókat, amelyekben sav és lúg lép reakcióba egymással, és só és víz keletkezik, közömbösítésnek
nevezünk. Közömbösítés során az oldat megközelíti a semleges kémhatást, vagy el is éri azt.22.. Só minden olyan ionvegyület, amely valamilyen sav és lúg reakciójából származtatható.
*A felsorolt vegyületek közül sók: LiCl, NaCl, MgCl2 (a CO2 és a H2O kovalens kötésû vegyületek).**33.. A reakcióegyenlet:
2 HCl + Ca(OH)2 = CaCl2 + 2 H2O, amelynek alapján 0,01 mol HCl-ot 0,005 mol Ca(OH)2 képes semlegesíteni.
A munkafüzet feladatainak megoldása (36.)
11.. A) Hamis, mert a keletkezô só minôsége a sav és a lúg milyenségétôl függ. Só és víz keletkezik.B) Igaz.C) Hamis. Semleges oldat csak akkor keletkezik, ha azonos anyagmennyiségû lúg és sav (hidroxid- és oxóniumion)reagál egymással. (Természetesen ez is csak erôs savak és erôs lúgok esetén igaz, mert a gyenge elektrolitok sóihidrolizálnak, oldatuk nem semleges.)D) Igaz.E) Hamis, a meszes vízbôl (Ca(OH)2), sósav hozzáadására kalcium-klorid (CaCl2), és nem NaCl keletkezik.
22..
33.. 20 cm3 térfogatú sósavoldathoz 20 cm3 térfogatú (ugyanolyan anyagmennyiségû) NaOH-oldatot adunk, így konyhasó-oldat keletkezik közömbösítési reakció során, és az oldat kémhatása semleges lesz. Minden hasonló reakciónak a lénye-ge az, hogy ha egy sav és egy lúg reakcióba lép, akkor só és víz keletkezik.
150uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
50 cm3
NaOH-oldat100 cm3 sósav
100 cm3 sósav +
50 cm3 NaOH-oldat
100 cm3 sósav + 100 cm3
NaOH-oldat
100 cm3 sósav + 150 cm3
NaOH-oldat
Az indikátor színe (lila
káposztalé)sárga piros piros lila zöld
Az oldat
kémhatása
erôsen lúgos
(töményebb
lúgoldat)
erôsen savas
(töményebb
savoldat)
savas
(hígabb
savoldat)
semleges
lúgos
(hígabb
lúgoldat)
Az oldat pH-értéke
(univerzál indikátorpa-
pírral)
>11 1 1 és 2 között 7 >11
C) 1.B) 2.
B) 3.A) 4.
A) *5. B) *6.
A) *7. B) *8.
vízben oldva
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 150
44..
55.. a) HCl + NaOH = NaCl + H2O1 mol 1 mol 1 mol 1 mol
36,5 g 40 g 58,5 g 18 g b) 2 HCl + Ca(OH)2 = CaCl2 + 2 H2O
2 mol 1 mol 1 mol 2 mol 73 g 74 g 111 g 36 g
**66.. Az eddig tanultak felhasználásával adj magyarázatot a lila káposzta színanyagának megváltozására, a különbözô színekmegjelenésére! A lila káposztalé indikátorként viselkedik. Ha a papír egy részén egy színt meg akarsz változtatni, akkormit kell tenned? A kívánt színnek megfelelô savasságú vagy lúgosságú oldattal kell bekenni. Mi az oka ennek? Adj rö-vid magyarázatot! A lila káposztalé más színnel jelzi a savak, más színnel jelzi a lúgok jelenlétét.
**77..
*K óra: A sav-bázis reakciók atomszerkezeti értelmezése(szakmai kiegészítô óra)
A kerettantervben külön nem követelmény a sav-bázis reakciók atomszerkezeti értelmezése (proton-átmenettel való magyarázata), ezért kiegészítô tananyagként szerepel tankönyvünkben. Ha azonban azosztály érdeklôdése közel áll a kémiához, érdemes ezt az anyagrészt beiktatni a tanmenetbe, mert tu-lajdonképpen már mindent tanultak a gyerekek ahhoz, hogy könnyedén értelmezzék ezeket a reakció-kat. Sôt, sokkal inkább a ssaavv--bbáázziiss rreeaakkcciióókk éérrtthheettôôssééggéétt sseeggííttii,, mint hogy új anyagot jelentene.
Ha részletes magyarázatokkal akarjuk végigkövetni a tankönyvben leírt sav-bázis reakciókat, akkor kétórát érdemes szánni: egyet a savak reakcióira, egyet a bázisok reakcióira.
*Savak
Az óra elôkészítése
151uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
Kísérlet Anyag EszközSósav-szökôkút kísérlet
konyhasó, cc. kénsav, lakmusz
gázfejlesztô készülék, szárazgömblombik, gumidugó üvegcsôvel, üvegkád vagy széles szájú üvegedény
Interaktív tananyag Óravázlatok: 14. A sav-bázis reakciók (1. része)Kísérletek: 34. Sósavszökôkút kísérletAnimációk: 16. HCl és víz reakciójaKépek, ábrák: 91. 179. ábra: Brönsted (117. o.)
92. 180. ábra: Szökôkútkísérlet értelmezése (117. o.)93. 181. ábra: H2O és HCl dipólusmolekulák (117. o.)94. 182. ábra: HCl és H2O reakciója (118. o.)95. 183. ábra: Sav és víz reakciója (118. o.)
S1.2.
3.4.
5.
Ó
L
OLÚ
K
LÚGKÔ
DGOÖS
A
SZÓ
T
Ö M B Ö S Í T É S
Az oldatok Az oldat kémhatása Az oldat színe lakmusz indikátor mellett
+ 25 cm3 sósavoldat lúgos kék+ 25 cm3 sósavoldat semleges lila+ 25 cm3 sósavoldat savas piros
+ 25 cm3 NaOH-oldat semleges lila+ 25 cm3 NaOH-oldat lúgos kék
Az eredeti oldat:50 cm3 NaOH-oldat lúgos kék
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 151
A kísérlethez fontos, hogy száraz(!) gömblombikot és jól záródó gumidugót használjunk. A fejlôdôHCl-gázt felfelé fordított szájú lombikban fogjuk fel, mivel a gáz nagyobb sûrûségû a levegônél (moláristömege nagyobb a levegô átlagos moláris tömegénél, MHCl = 36,5 g/mol > Mlev = 29 g/mol).
A végbemenô kémiai folyamatot jó, ha mágneses táblán, a tankönyv 182. ábrájának megfelelôen mo-dellezzük.
Háttér
A Brønsted-féle sav-bázis elméletrôlA protonátadással járó, ún. protolitikus reakciókat – Brønsted elmélete szerint – sav-bázis reakciók-
nak nevezzük. Azokat a molekulákat, ionokat, amelyek a protont leadják, savaknak, amelyek felveszik,bázisoknak nevezzük.
Pl. HNO3 + H2O H3O+ + NO3
–
salétromsav víz oxóniumion nitrátionSAV BÁZIS SAV BÁZIS
Mivel ezek a folyamatok megfordíthatóak, ha az alsó nyíl irányában végbemenô folyamatot tekintjük,akkor egy másik protonátadási reakciót ismerhetünk fel. Egy rendszerben tehát több sav-bázis páregyütt van jelen. Erôs savak híg vizes oldatában ez az egyensúly teljes mértékben eltolódik a felsô nyílirányába (ld. 19. óra háttéranyaga: Erôs és gyenge savak).
A Brønsted-elmélet értelmében egy molekuláról vagy ionról csak akkor mondhatjuk, hogy sav vagy bá-zis, ha tudjuk, hogy milyen reakcióban vesz részt, mert ugyanaz a részecske lehet sav is és bázis is. Pl. a víz
CH3COOH + H2O H3O+ + CH3COO–
ecetsav víz oxóniumion acetátionBÁZIS
NH3 + H2O NH4+ + OH–
ammónia víz ammóniumion hidroxidionSAV
Azokat a vegyületeket nevezzük általában savnak (pl. sósav, salétromsav, kénsav, foszforsav stb.),amelyek vízzel szemben savként viselkednek. Az erôs savak egymással szemben már viselkedhetnek bá-zisként. Pl. a salétromsav gyengébb sav, mint a kénsav, a kénsav a salétromsavnak átadja a protonját:
HNO3 + H2SO4 = HSO4– + H2NO3
+
[ H2O + NO2+ ]
salétromsav kénsav hidrogén-szulfátion víz nitroniumionBÁZIS SAV
(A tömény HNO3 és tömény H2SO4 elegye a szerves kémiában gyakran használatos mint nitrálósavelegy.)
Savak relatív erôsségeA Brønsted-féle sav-bázis elmélet alapján – mint már láttuk – a savaknak és bázisoknak csak egymáshozviszonyított erôsségét adhatjuk meg. Vizsgáljuk a HA-sav reakcióját vízzel:
HA + H2O H3O+ + A–
SAV BÁZIS SAV BÁZISMivel a reakció egyensúlyra vezetô megfordítható folyamat, nyilvánvaló, ha HA sav erôs, azaz nagy-
mértékben disszociál, akkor a neki megfelelô A– anion gyenge bázis, mert a protonfelvétele csak kismér-tékben megy végbe.
152uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
H+
H+
H+
H+
H+
H+ H+
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 152
Többértékû savak A többértékû savak egynél több protont képesek leadni. Erôs savak közül pl. a kénsav kétértékû sav, kétlépésben disszociál. Az elsô disszociációs reakció gyakorlatilag teljesen végbemegy, a kénsav erôs sav:
H2SO4 + H2O H3O+ + HSO4
–
A HSO4– gyengébb sav, mint a kénsav, a disszociációja egyensúlyra vezetô reakció:
HSO4– + H2O H3O
+ + SO42–
Általánosságban is igaz, hogy a disszociáció során keletkezett savmaradék-anion mindig gyengébb sav,mint a disszociálatlan savmolekula. Ez azzal magyarázható, hogy a második protonnak már egy negatívtöltésû ionról kell disszociálódnia, ami nagyobb energiát igényel.
Természetesen gyenge savak esetén is ugyanez a helyzet. A szénsav kétértékû sav.
H2CO3 + H2O H3O+ + HCO3
– Ks,1 = 4,3 . 10–7
HCO3– + H2O H3O
+ + CO32– Ks,2 = 4,8 . 10–11
A szénsav második disszociációs folyamatának egyensúlyi állandója 4 nagyságrenddel kisebb, mint az elsôé.A vizes oldatban a két egyensúlyi folyamat egyidejûleg áll fenn. Ha a második disszociációs egyensúlyi
állandó több nagyságrenddel kisebb, mint az elsô, az abból származó H3O+ mennyisége elhanyagolható.
A savak vizes oldatban történô disszociációja mindig sav-bázis reakció.
A tankönyvi feladatok megoldása
Kísérleti megfigyelés: Sósavszökôkút-kísérletMilyen a keletkezô HCl-gáz színe és szaga? A HCl-gáz színtelen, nyálkahártyát izgató, szúrós szagú. Milyen a kiindulási lakmusz-oldat színe? Kékeslila. Milyen színûre változott a lakmuszoldat? Pirosra. Milyen változást tapasztalunk a lombik belsejében a kísér-let során? A csövön keresztül piros sugárként szökôkútszerûen spriccel a víz (most már sósav) a kádból a lombik belsejébe.Feladatok11.. A Brønsted-féle sav-bázis elmélet szerint a savmolekulák képesek proton leadására, ha van jelen olyan részecske
(leginkább vízmolekula), amely a leadott protont képes felvenni.22.. A H3O
+-ok túlsúlya okozza a savas kémhatást.
153uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
H+
H+
Legerôsebb sav HClO4
H2SO4
HIHBrHClHNO3
H3O+
HSO4–
H2SO3
H3PO4
CH3COOHH2CO3
H2SNH4
+
HCO3–
HS–
H2OLeggyengébb sav OH–
ClO4– Leggyengébb bázis
HSO4–
I–
Br–
Cl–
NO3–
H2OSO4
2–
HSO3–
H2PO4–
CH3COO–
HCO3–
HS–
NH3
CO32–
S2–
OH–
O2– Legerôsebb bázis
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 153
33.. Lakmusz: piros, fenolftalein: színtelen, lila káposztalé: piros, univerzál indikátor: piros (különbözô összetételû univerzálindikátorok vannak).
**44.. A tea természetes színe: barna, A citromos tea színe: sárga. Minek tekinthetô a tea színanyaga? Indikátornak. (Mivela citromlé savas kémhatású oldat, és sav hatására megváltoztatta a színét a tea festékanyaga.)
**55.. a) a savak vizes oldatában? H+ (proton)-átmenet, b) a redoxireakciók során? Elektronátmenet.
*Bázisok
Az óra elôkészítése
A kísérlethez fontos, hogy száraz(!) gömblombikot és jól záródó gumidugót használjunk. A fejlôdôNH3-gázt lefelé fordított szájú lombikban fogjuk fel, mivel a gáz kisebb sûrûségû a levegônél (moláristömege kisebb a levegô átlagos moláris tömegénél, MNH3
= 17 g/mol < Mlev = 29 g/mol).A végbemenô kémiai folyamatot jó, ha mágneses táblán, a tankönyv 185. ábrájának megfelelôen mo-
dellezzük.
A tankönyvi feladatok megoldása
Kísérleti megfigyelés: Ammónia-szökôkút kísérletMilyen a keletkezô ammóniagáz színe és szaga? Az ammónia színtelen, szúrós szagú gáz. Milyen a kiindulási fenolftaleinol-dat színe? Színtelen. Milyen színûre változott a fenolftaleinoldat? Rózsaszínesre. Milyen változást tapasztalunk a lombik bel-sejében a kísérlet során? Szökôkútszerûen beáramlik a kádból a víz a lombikba.
*Sav-bázis reakciókról általában
A tankönyvben szereplô gázreakciót (NH3 + HCl) értelmezzük (3. óra: Mekkora egy atom? c. fejezet kísérletének ismétlése). Atöbbi sav-bázis reakcióhoz hasonlóan ennek a folyamatnak a szemléltetése is nagyon jól megoldható mágneses tábla segítségével.
A tankönyvi feladatok megoldása
Feladatok11.. Savoldatokban: Az oxóniumion, H3O
+ (Meg kell jegyezni, hogy minden vizes savoldatban elméletileg OH--ok is jelenvannak a [H3O
+][OH–] = 10-14 kifejezésnek megfelelô mennyiségben.)
Lúgoldatokban: A hidroxidion, OH--ion (Az elôzôek értelmében emellett H3O+-ok is jelen vannak az oldatban.)
22.. Azok a molekulák, ionok, amelyek a sav által leadott protont felveszik, a bázisok.33.. A gázzal teli lombikba pár csepp vizet juttatunk, és ez a pár csepp víz elegendô ahhoz, hogy a lombikban lévô gáz
nagy részét feloldja. Ennek a következménye a lombikban létrejövô nyomáscsökkenés, ami beszívja a csövön keresz-tül szökôkútszerûen a vizet.
A munkafüzet feladatainak megoldása (*K.)
**11.. A) Igaz. B) Igaz. C) Igaz. D) Hamis, a vízmolekula viselkedhet savként is és bázisként is.E) Hamis, vizes közegben az ammónia bázisként viselkedik, protont vesz fel. F) Hamis.
**22..
154uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
Kísérlet Anyag EszközAmmónia-szökôkút kísérlet
szalmiákszesz, fenolftalein
oldalcsöves kémcsô vagy frakcio-náló lombik, gumicsô, szárazgömblombik, elvékonyított üveg-csövet tartalmazó dugó, üvegkádvagy széles szájú üvegedény
Interaktív tananyag Óravázlatok: 14. A sav-bázis reakciók (2. része)Kísérletek: 35. Ammónia-szökôkút kísérletAnimációk: 17. NH3 és víz reakciója
18. HCl és NH3 reakciójaKépek, ábrák: 96. 185. ábra: NH3 ésH2O reakciója (120. o.)
97. 186. ábra: NH3 és HCl reakciója (121. o.)98. 187. ábra: Sav és lúg reakciója (121. o.)
B) 1. A) 2.
D) 3.B) 4.
A) 5.C) 6.
A) 7. D) 8.
C) 9. D) 10.
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 154
**33.. a sósavoldatban lévô oxóniumionok > az ammóniaoldatban lévô oxóniumionok mennyisége mennyisége
1 mol HCl-molekula hány mól protont = 1 mol ammóniamolekula hány mól protontképes leadni képes felvenni
hidroxidion mennyisége lúgoldatban > hidroxidion mennyisége savoldatbanannak az oldatnak a pH-értéke, melyben > annak az oldatnak a pH-értéke, melyben több
kevés az oxóniumion a hidroxidionhoz képest az oxóniumion, mint a hidroxidion5-ös pH-jú oldatban a hidroxidion mennyisége < 11-es pH-jú oldatban a hidroxidion mennyisége
**44.. a) HCl + H2O H3O+ + Cl–
SAV BÁZIS SAV BÁZISb) NH3 + H2O NH4
+ + OH–
BÁZIS SAV SAV BÁZISc) NH3 + HCl → NH4Cl
BÁZIS SAV**55.. Ld. a tankönyv 180. ábráját!
a) A lombik száraz legyen!b) A gumidugó jól záródjon!c) Amikor bejuttattunk pár csepp vizet, attól kezdve nem szabad az ujjunkat levenni az üvegcsôrôl, nehogy anyomáskülönbség kiegyenlítôdjön idô elôtt!
**66..
Milyen fa hamujából lehet jó lúgot készíteni a szappanfôzéshez? Gyertyán, Éger, Nyír, Bodza, Fûz, és mindenek felett a’Bikkfának. A tankönyvedben olvashattad a hamuból készült lúg nevét. Hétköznapi neve: hamuzsír, kémiai neve: kálium-karbonát (K2CO3). Mennyi ideig tart a recept szerint a szappanfôzés? Öt-hat óra. Írd le röviden, a saját szavaiddal, aszappanfôzés receptjét! (Otthon el is készítheted.) Zsiradékot (zsírt, faggyút) lúggal – ez lehet hamuzsír, de lehet szó-da (Na2CO3) vagy nátrium-hidroxid (NaOH) is – hosszú ideig forraljuk (néhány óra hosszat), majd a keletkezett szap-pant (zsírsav nátrium vagy kálium sója) konyhasóval (NaCl) kisózzuk. Ekkor a szappan feljön az oldat tetejére, ezt le-kanalazzuk (vagy egy ruhadarabbal összefogva és felakasztva kicsurgatjuk belôle a lúgoldatot).
**77.. Megfejtés: protonátmenet.
Összefoglalás
A tankönyvi összefoglaló táblák és a munkafüzet segítségével ismételjük át a tanult fogalmakat, kísérle-teket, reakciótípusokat és a tanult kémiai reakcióegyenleteket.
155uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
A szappanfôzés fôbb lépései Az ehhez szükséges anyagok Milyen furcsa, régies szavakat, kifejezéseket használ?
1. A szerek összegyûjtéselúg, zsír, só és mész, jó hamu,
hulladékzsír
a szereknek a fôzés által való illendô öszsze-kaptsolása = az anyagokat összefôzzük Ahelyesírás eltér a maitól.
2. A lúg elkészítése Hamuból és mészbôl készítia hamunak beáztatása vetetik munkába = ahamut vízben áztatjukha elébbeni lúg nints = ha régebbi lúg nincs
3. A fôzés (a zsiradékot és a lúgothosszan fôzni kell, míg a zsír elnem szappanosodik)
Olvadt faggyú és lúg szükséges hozzá
sokaságához képest kisebb, vagy nagyobb üst-be tétetik = a lúg és a zsír mennyiségének meg-felelô nagyságú üstbe teszik
4. A szappan kisózása törött közönséges konyhasó
a só arra való, hogy a kövérség a lúgtól különvál-jék = a só hatására a szilárd szappan kiválik alúgoldatbóla lúg magánossan lefoly róla = a szappan márkivált, a feleslegben lévô lúg hatására márnem válik ki több
Fogalmak Gyors égés, lassú égés, tökéletes égés,oxidok, oxidálószer, redukálószer
Sav, bázis, lúg, só, *oxóniumion, *hidroxidion
Kísérletek
A szén égése, metán égése különbözômennyiségû oxigén jelenlétében Cink és kén reakciója, higany-oxid bom-lása
Sav és lúg kémiai reakciója, sósavszökô-kút, ammónia-szökôkút
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 155
Az óra elôkészítése
A munkafüzet feladatainak megoldása
11..
22..
33.. a) 2 mol hidrogénmolekula 1 mol oxigénmolekulával képes maradék nélkül egyesülni.b) 1 mol oxigénmolekula 2 · 6 · 10
23darab hidrogénmolekulával képes maradék nélkül egyesülni.
c) 1 mol víz keletkezéséhez 1 mol hidrogénmolekula szükséges.d) 18 g víz keletkezéséhez 1 mol hidrogénmolekula szükséges.e) 18 g víz keletkezéséhez 2 g hidrogén szükséges.f) 4 g hidrogéngáz 1 mol oxigéngázzal képes maradék nélkül egyesülni.g) 4 g hidrogéngáz 32 g oxigéngázzal képes maradék nélkül egyesülni.
44..
Termokémiai szempontból milyen típusú ez a változás? Exoterm reakció.Sorolj fel olyan kémiai reakciókat, melyeket jellemezhet ez az energiadiagram! Pl. gyors égés (szén égése, magnéziumégése stb.), lassú égés (rozsdásodás), közömbösítés stb.Mit jelent az ábrán +∆E? A rendszer energiát vesz fel: endoterm változás, azaz ennyi energiát kell befektetni, hogy areakció meginduljon.Mit jelent az ábrán –∆E? A rendszer energiát ad le: exoterm változás. Ha a végsô állapotba kerül a rendszer, ennyienergiát ad le.Milyen tapasztalati megfigyelést eredményez az, hogy [+∆E] < [–∆E]? A reakció exoterm. A két energia különbsége adjaa reakció során felszabaduló hôt.Mit jelentenek az ábrán a következô betûjelek:A: kiindulási anyagok energiaszintje, B: termékek energiaszintje, C: átmeneti állapot energiaszintje.
55.. A, B, C, D, *E, G, 1. RedoxireakcióA, E, G, 2. Egyesülés
F, H, 3. Sav-bázis reakcióF, H, 4. Közömbösítési reakció
A, D, G, 5. ÉgésC, 6. Bomlás
A, D, E, F, G, H, 7. Exoterm változás(B) C, 8. Endoterm változás (A szén és szén-dioxid reakciója endoterm; a higany-oxidot sokáig
erélyesen kell hevíteni, hogy elbomoljon, ebbôl lehet sejteni, hogy endoterm a reakció.)
156uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
A) Hamis, mert a lassú égés is exoterm folyamat.B) Igaz.C) Igaz.D) Igaz. CO2 + C = 2 CO
E) Hamis. Zn + S = ZnS egyesülés.F) Hamis.G) Igaz.H) Igaz.
A) 1.
B) 2.
A) 3.
A) 4.
B) 5.
D) 6.
A) 7.
B) 8. A) 9.
B) 10.
+ ∆E
E
A
B
C
– ∆E
Reakciótípusok Redoxireakciók (*elektronátmenet)Egyesülés, bomlás
Sav-bázis reakciók (*protonátmenetteljáró reakciók), közömbösítési reakciók
Reakcióegyenletek
C + O2 = CO2CH4 + 2 O2 = CO2 + 2 H2OC + CO2 = 2 COZn + S = ZnS2 HgO = 2 Hg + O2
HCl + NaOH = NaCl + H2OHCl + Ca(OH)2 = CaCl2 + 2 H2O*HCl + H2O = H3O
+ + Cl–
*NH3 + H2O = NH4+ + OH–
*NH3 + HCl = NH4Cl
Interaktív tananyag Játékok, feladatok: 10. Társasjáték: A kémiai változások típusai
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 156
**66.. ANYAGISMERET
**77.. A rejtvény egy lehetséges megoldása:1. Sárgászöld, mérgezô gáz. A periódusos rendszer 7. oszlopában
található.2. Termokémiai kifejezés, energiaelnyeléssel járó folyamat.3. A periódusos rendszer második oszlopának, negyedik periódusá-
nak fémje.4. A kalciummal egy periódusban lévô alkálifém5. ????????????????????6. XIX. századi magyar kémikus, az egyik fajta gyufa gyártásának kidol-
gozója, a „márciusi ifjak” egyike.7. Reakciótípus, az égés is ide tartozik.
IV. Témazáró feladatlapok megoldásai
IV. témakör
A típusú feladatlap
II.. 1. Redukálószer: a redukálószer oxigént képes elvonni (*a redukálószer elektront ad át a reakciópartnernek).2. Tökéletes égés: Olyan égési folyamat, melynek során elegendô mennyiségû oxigén lép reakcióba, ilyenkor csak
oxidok keletkeznek.IIII.. 1. Cink és kén reakciója: Zn + S = ZnS
2. Sósav és nátrium-hidroxid reakciója: HCl + NaOH = NaCl + H2OIIIIII..
IIVV.. A) Igaz. B) Igaz. C) Igaz.D) Hamis, a szúrólánghoz ki kell nyitni a levegônyílást. E) Hamis, elég legalább egy feltétel megszüntetése.F) Igaz. G) Igaz.
VV..
VVII.. CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O1 mol 2 mol 1 mol 2 mol16 g 64 g 44 g 36 g
6 · 1023 db 2 · 6 · 1023 db 6 · 1023db 1,2 · 1024 db
molekula molekula molekula molekula
VVIIII..
157uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
foszfor •földgáz •
szén-monoxid •higany-oxid •
lúgkô •meszes víz •
kalcium-klorid •szódabikarbóna •
• hôjelzô festékek• mérgezô gáz• fehér, ionrácsos anyag• gyomorégés ellen használják• gyufagyártásnál használják• robbanásveszélyes gáz• vizes oldata a zsírokat jól oldja• az oltott mész vizes oldata
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
KLÓR
ENDOTERM
KALCIU
KÁLIU
REAKCIÓ
IRINY
REDÓXI
M M I
Egyesülés Bomlás Égés Közömbösítés1., 6. 3. 2., 4. 5.
C) 1.D) 2.
A) 3.E) 4.
D) 5. B) 6.
F) 7.B) 8.
C) 9. A) 10.
D) 1. (Mivel ez még nem jelenti azt, hogy egy kiindulási anyag van.)C) 2.A) 3.A) 4.
D) 5. A) 6.B) 7.A) 8.
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 157
VVIIIIII.. Azonos térfogatban azonos anyagmennyiségû oldott anyagot tartalmazó savoldatot és lúgoldatot összeöntünk.A oldat: 50 cm3 sósavoldat (lakmusz indikátorral)B oldat: 50 cm3 nátrium-hidroxidoldat (lakmusz indikátorral)Milyen színû az A oldat? Piros. Milyen színû a B oldat? Kék. Milyen színû lesz az oldat az összeöntés után? Lila. Milyenlesz a kémhatása? Semleges.
IV. témakör
B típusú feladatlap
II.. 1. Közömbösítés: olyan sav-bázis reakció, melyben egy sav és egy lúg lép reakcióba egymással, és só és víz keletkezik.2. Egyesülés: olyan kémiai reakció, melyben többféle kiindulási anyagból egyféle anyag keletkezik.
IIII.. 1. Metán égése: CH4 + 2 O2 = CO2 + 2 H2O2. Higany-oxid hevítése: 2 HgO = 2 Hg + O2
IIIIII..
IIVV.. A) Hamis, a gázok tömege is számít. B) Igaz. C) Igaz. D) Igaz. E) Igaz.F) Hamis, a lassú égésnek nem feltétele a gyulladási hômérséklet.G) Hamis, a bomlás során a termékek száma több, mint a kiindulási anyag.
VV..
VVII.. C + O2 → CO21 mol 1 mol 1 mol12 g 32 g 44 g
6 · 1023
db 6 · 1023
db 6 · 1023
dbatom molekula molekula
VVIIII..
VVIIIIII. Milyen színû az A oldat? Piros. Milyen színû a B oldat? Kék. Milyen színû lesz az oldat az összeöntés után? Piros. Milyenlesz a kémhatása? Savas.
IV. témakör
C típusú feladatlap
II.. 1. Bomlás: olyan kémiai reakció, melynek során egyféle anyagból többféle anyag keletkezik.2. Tömegmegmaradás törvénye: kifejezi, hogy a kémiai reakció során a kiindulási anyagok összes tömege, és a ter-mékek összes tömege megegyezik.
IIII.. 1. Szén égése: C + O2 = CO22. Sósav és kalcium-hidroxid reakciója: 2 HCl + Ca(OH)2 = CaCl2 + 2 H2O
IIIIII..
IIVV.. A) Igaz. B) Hamis, nem lesz feltétlenül semleges az oldat kémhatása. C) Igaz.D) Igaz, a világítólángban a koromszemcsék izzanak. E) Igaz, az olaj a víz tetején tovább ég.F) Igaz. G) Hamis, az oxidálószer saját maga redukálódik.
VV..
VVII.. C + CO2 → 2 CO1 mol 1 mol 2 mol12 g 44 g 56 g
6 · 1023 db 6 · 1023 db 1,2 · 1024 dbatom molekula molekula
VVIIII..
158uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
A) 1.
E) 2.
D) 3.
B) 4.
C) 5.
D) 6.
C) 7.
A) 8.
B) 9.
F) 10.
C) 1.
B) 2.
C) 3.
B) 4.
D) 5.
B) 6.
B) 7.
A) 8.
Egyesülés Bomlás Égés Közömbösítés
1., 3. 4. 5., 6. 2.
Egyesülés Bomlás Égés Közömbösítés
1., 4. 5., 6. 2. 3.
A) 1. E) 2.
B) 3.E) 4.
C) 5. C) 6.
A) 7.F) 8.
D) 9.B) 10.
A) 1. A) 2.
B) 3. C) 4.
B) 5.B) 6.
A) 7.D) 8.
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 158
VVIIIIII.. Milyen színû az A oldat? Színtelen. Milyen színû a B oldat? Rózsaszínû. Milyen színû lesz az oldat az összeöntés után?Rózsaszínû. Milyen lesz a kémhatása? Lúgos.
Év végi összefoglalás
11.. A kakukktojás: 16.
22..
33..
159uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
Fizikai változásHalmazállapot-
változás
1., 7., 8., 18.
Fémek
2., 4., 6., 11., 12., 19., 20.
GyorsÉgés
Lassú5., 14., 15., 17.
3.
Egyéb
9., 10., 13., 16.
Kémiai változás
Elemek
Fémek
13. 4., 10., 14.1., 2., 3., 5.,7.,
8., 9., 12.6., 11., 20. 17. 15., 19. 18.
NemfémekVegyületek
Keverékek
Vizes oldatokGáz-
elegyekFolyadék-
Szilárd keverékek
Anyagok
1. nemesgázok2. alkáliföldfémek3. vas:4. alkálifémek5. gáz-halmazállapotú elemek6. halogének7. fémek
8. nemfémek9.
alumínium:10.11. hidrogén:12. IV. A fôcsoport elemei13. földfémek
H
Fe
FeCszén:
HAl
C
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 159
44..
55..
66.. a) Hogyan változik a HCl oldhatósága a hômérséklet növekedésével? A hômérséklet növekedésévelcsökken a HCl oldhatósága. b) Hogy nevezzük a HCl-gáz vizes oldatát? Sósav. c) Milyen a kémhatása? Sa-vas. d) Erôs vagy gyenge sav? Erôs sav. e) Milyen színû lesz ebben az oldatban a lakmusz? Piros. f) Melyikoldat töményebb: a 0 °C-on, vagy a 60 °C-on telített oldat? A 0 °C-on telített oldat a töményebb.
160uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
nitrogén
szén
kén
klór
nátrium
V. A
IV. A
VI. A
VII. A
I. A
2
2
3
3
3
5
4
6
7
1
:N.
:C.
:S:
:Cl.
Na.
.
.
.
.
.
. .
. .
Szilárd, kristályos Folyékony GázA részecskék elrendezôdése
szabályos rendben nem teljes rendezôdés rendezetlen
A részecskék mozgása csak rezeghetnek egymáson gördülhetnekegyenes vonalú
mozgást végezhetnek,míg nem ütköznek,
A részecskék közöttimásodrendû kötéseknagysága
erôsebb kötés lehet(több másodrendû kötés alakulhat ki)
gyengébb (kevesebbmásodrendû
kötés alakulhat ki)
gyakorlatilag nem alakulki másodrendû kötés
Az anyag alakja állandó, meghatározottváltozó, felveszi az edény alakját
nincs alakja, kitölti a rendelkezésére álló teret
Az anyag térfogata állandó állandó változóJelöld, hogy melyik hal-mazállapot-változást jel-lemzi az olvadás-, illetveforráspont!
olvadás forrás
A következô anyagokmilyen halmazállapotúakszobahômérsékleten:HCl, H2O, I2, Br2, N2, H2
I2, H2O, Br2 HCl, N2, H2
Az elem Az elem egy atomja
Neve
hidrogén
alumínium
oxigén
I. A
III. A
VI. A
1
3
2
1
3
6
H.
:Al.
:O:
Melyik fôcsoportbatartozik?
Hány elektronhéjavan?
Hányvegyértékelektronja
van?
Ábrázold a vegyjelköré írt pontokkal
vegyértékelektronjait!
.
.
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 160
g) Számold ki, hogy a 0 °C-on telített oldat hány tömeg%-os! 0 °C-on: 100 g vízben van 82,3 g HCl
182,3 g oldatban van 82,3 g HCl100 g oldatban van X g HClX = 100 . 82,3/182,3 g = 45,15 g HCl, tehát 45,15 tömeg%-os az oldat.
77..
88..
A tankönyvben leírt kísérletekhez szükséges anyagok és eszközök
Anyagszükséglet
[[ccssooppoorrttllééttsszzáámm:: ccssllttsszz]]
161uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
A) 1. C) 2.
C) 3. D) 4.
B) 5. E) 6.
B) 7. A) 8.
D) 9. E) 10.
1A
T
O
M
2K
Ö
T
Ô
3É
G
É
S
4M
E
N
G
Y
E
L
E
J
E
V
5I
O
D
I
U
M
6ÁÁ
7V
Í
Z
8A
L
9LL
10TT
11A R
I L A
L L A N D Ó
Ú G O S
O V A L E N S
L D Ó S Z E R
R Á N
Á T R I U M
Á L I U M
P O L Á R I S
I D R O G É N
A N Y
12L
13Á
14L
15K
16O
17ZZ
18U
19N
20K
21A
22H
23ÁÁ
24ZZ
E
L
T
O
E
N
Ö
M
Í M D E
T M S G
E A Z S
T
T
G Á
M
Z
Á
M
Z R
I ó
L
Á
R
D
M
G E
M
E
S
G
Á
Z
O
K
U
L
P
H
U
R
27R
28T
29ÁÁ
30S
31B
32A
33N
34I
35S
25T
26A
AnyagVeszélyesség
jelzéseKezelése Mennyiség Kísérlet Megjegyzés
Aceton (köröm-lakklemosó)Alumíniumhuzal, -fólia
FR 11
S 9, 16,23, 33
10 cm3 x csltsz Különféle anyagok oldásakülönféle oldószerekbenIsmerkedés a kémiai elemekkel
Alumíniumtárgy bemutatásra
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 161
162uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
AnyagVeszélyesség
jelzéseKezelése Mennyiség Kísérlet Megjegyzés
Ammónium-klorid
Ammónium-hidroxid cc.szalmiákszesz
Bárium-klorid
Benzin
Cinkpor
Ételecet
Etilalkohol
Étolaj
Fenolftalein
Grafitrúd
Gyertya
Higany
Higany-oxid
Homok
Hurkapálca
Jód
XnR 22, 36CR 34, 37
XnR 20, 22FR 11FR 15, 17XcR 36, 38FR 11
TR 23, 33TR 26, 27,28, 33
XnR 20, 21
S 22
S 7, 26
S 28
S 9, 16,29, 33S 43
S 2, 23,26S 7, 16
S 7, 44
S 1, 2,13, 28,45
S 23, 25
vegyszeres ka-nálnyipár csepp
híg oldat
kémcsônyi
1-2 g
10 cm3 x csltszvegyszereskanálnyi
10 cm3 x csltsz10 cm3 x csltsz10 cm3 x csltsz
ha tanulókísér-let, akkor xcsltsz
fél kémcsônyi
2 g x csltsz
csomag
csipetnyi
Hôvezetés vizsgálataKülönféle anyagok oldásakülönféle oldószerekbenAz oldódást kísérô hôvál-tozások vizsgálataAmmónia és hidrogén-klorid egymásra hatása Néhány anyag vizes olda-tának kémhatása*Ammónia-szökôkút kí-sérletLángfestés
Különféle anyagok oldásakülönféle oldószerekbenCink és kén reakciója
Néhány anyag vizes olda-tának kémhatásaKülönféle anyagok oldásakülönféle oldószerekbenKülönféle anyagok oldásakülönféle oldószerekben*Ammónia-szökôkút kísérletHôvezetés vizsgálataIsmerkedés a kémiai ele-mekkelA levegô összetételéneka vizsgálataKémiai elemek csopor-tosítása
Higany-oxid bomlása
Keverékek szétválasztása
A láng szerkezetének avizsgálataA jód szublimálása
Ismerkedés a kémiai ele-mekkel
Különféle anyagok oldásakülönféle oldószerekben
27 g kimérve: molárismennnyiség szemléltetésé-hez
cc. ammónium-hidroxid-ból pár cseppet végigfo-lyatunk a henger falán
Oldat, illatszerszóróba
Homokkal teli tálca a kí-sérlethezAz ételecetet hígítjuk
Bemutatás: savak és lúgok kémhatásaHasznált zseblámpaelem-bôl kiszerelve
Háztartási gyertya
Bemutatásra
A HgO színének változá-sa a hômérséklet változá-sakorHomok tûzoltáshoz (ládányi)
Bemutatásra is
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 162
163uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
AnyagVeszélyesség
jelzéseKezelése Mennyiség Kísérlet Megjegyzés
Kalcium
Kalcium-hidroxid,meszes víz
Kálium-kloridKálium-nitrát
Kálium-permanga-nát
Kén
*Kénsav cc.
Konyhasó
Kristálycukor
Lakmusz
Lítium-klorid
Magnézium: szalag,por
FR 15CR 34
OR 28
O,XnR 8, 22
FR 11
CR 35
XnR 22
FR 15, 17
S 8, 24,25, 43S 2, 26,27, 36,37, 39
S 16, 41
S 2
S 16, 23
S 2, 26,30
S 24
S 7, 8,43
csipetnyi
1-2 g30g
csipetnyi
csipetnyi x cstl-szkéshegynyikristályos
por, vegyszeres ka-nálnyi
10 cm3
15 g x csltsz
1-2 g
1-2 cm2-3 g
Kalcium égetése
A kilélegzett levegô vizsgálata
LángfestésK-nitrát vízben való oldhatóságának vizsgálata
K-permanganát oldásavízbenKülönféle anyagok oldásakülönféle oldószerekbenNátrium és klór reakciójaIsmerkedés a kémiai ele-mekkel
Cink és kén reakciója
*Sósavszökôkút
Só és homok keveréké-nek szétválasztása
Különféle anyagok oldásakülönféle oldószerekben
Konyhasó vízben való old-hatóságának vizsgálata
*SósavszökôkútKülönféle anyagok oldásakülönféle oldószerekben*Sósavszökôkút
Lángfestés
Ismerkedés a kémiai ele-mekkel
Magnézium égése
Magnézium és jód reakciója
Granulált, bemutatásra is
Oldat készítéséhez égetett mész
Oldat, illatszerszóróbaHa tanulókísérlettel vé-geztetjük, akkor a több-szöröse
Klór fejlesztéséhezKénkristály bemutatásra
32 g kénpor kimérve:moláris mennyiség szemléltetéséhez
Szép kôsókristály bemuta-tásra
58,5 g kimérve: molárismennyiség szemléltetésé-hez
Bemutatásra: savak és lú-gok kémhatásaOldat, illatszerszóróba
Bemutatása
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 163
164uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
AnyagVeszélyesség
jelzéseKezelése Mennyiség Kísérlet Megjegyzés
MetilvörösNátrium
Nátrium-hidro-gén-karbonátNátrium-hidroxidszilárdoldat
Ólom
Rézhuzal
Réz-szulfát (réz-gálic)
Sósav cc.
Széndarabka
Vasszög
F,CR 14,15, 34
CR 35
TR 20,22, 33, 61
XnR 22,36, 38CR 34, 37
S 5, 8,43, 44
S 2, 26, 27,36, 37,39
S 37,45, 53
22
26, 36, 37, 39, 45
kis darabka
oldat, 10 cm3 x csltszoldat
szilárd (1-2pasztilla)
híg oldat
100 cm3
0,1 mol/dm3
csipetnyi
pár csepp
híg oldat
100 cm3
0,1 mol/dm3
Nátrium és klór kémiaireakciója
Néhány anyag vizes oldatának kémhatásaA levegô összetételénekvizsgálata (híg oldat)
Az oldódást kísérô hôváltozások vizsgálata
Néhány anyag vizes oldatának kémhatása
Sav és lúg kémiai reakciójaIsmerkedés a kémiai elemekkel
Ismerkedés a kémiai elemekkelRézgálicoldat készítése
Ammónia és hidrogén-klorid egymásrahatása
Néhány anyag vizes olda-tának kémhatása
Nátrium és klór kémiaireakciója
Sav és lúg kémiai reakciójaA szén égése
Ismerkedés a kémiai elemekkelIsmerkedés a kémiai elemekkel
IndikátorNátrium bemutatása
0,1 mol/dm3 oldat (4 g/dm3)
Ólomtárgy (pl. ólomcsô)bemutatásra
Bemutatás
Kristályos, bemutatásra is
cc. sósavoldatból párcseppet végigfolyatunk ahenger falán
Klór fejlesztéséhez: K-permangnát + HCl
cc. sósavból hígítással ké-szítünk12 g szén (molárismennyiség) bemutatásra is
Vasdarab bemutatásra55,8 g kimérve: molárismennyiség szemléltetésére
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 164
mûanyag tejfölöspohár, pirospaprika, rizs 50 cm3, bab 50 cm3, vatta, citromlé, desztillált víz, lila káposz-talevél (szárított is lehet), gyufa
Eszközök
Borszeszégô x csltszBunsen-égô x csltszfôzôpohár 200 cm3 x csltszgázfejlesztô készülék 1 dbgázfelfogó henger 2 dbgumidugó, átfúrt, kihúzott végû üvegcsôvel, a gömblombikba illôhômérô (0 °C–100 °C-ig) x csltszillatszerszóró 5 dbkémcsô x csltszkémcsôállvány x csltszkéslángelosztólombik: gömblombik, álló lombik, Erlenmeyer-lombik (csltsz), mérôlombik mûanyag szívószálaknagyméretû fecskendôoldalcsöves kémcsô x csltszollóóraüvegparafa dugók (nagyobb, lapos dugó is)szûrôpapírtégelyfogó vagy csipesz x csltsztérfogatmérô hengertölcsér x csltszüvegbotüvegcsô (az oldalcsöves kémcsô oldalcsövének megfelelô átmérôjû, csltsz x 20 cm)üvegkádvasháromlábvegyszereskanál x csltszvízbontó készülék
Falitáblák
periódusos rendszer
Modellek
térkitöltôs molekulamodellek,pálcikamodell-készletmágneses tábla (vaslemez), mágnesekre ragasztott atommodellek, dipólusok, elektronok stb.
Interaktív tábla (+projektor + PC)
interaktív tananyag (CD)
165uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 165
Felhasznált szakirodalom
AAttkkiinnss,, PP.. WW.. :: A periódusos birodalom, Világ – Egyetem Sorozat, Kulturtrade kiadó, 1995
BBaalláázzss LLóórráánnttnnéé ddrr.. –– JJ.. BBaalláázzss KKaattaalliinn:: Ennyit kell(ene) tudnod kémiából, Pánem-Akkord Kiadó, 1996
DDrr.. BBaalláázzss LLóórráánntt:: A kémia története, Nemzeti Tankönyvkiadó, 1996
GGrreeeennwwoooodd,, NN.. NN.. –– EEaarrnnsshhooww,, AA..:: Az elemek kémiája I–III. Nemzeti Tankönyvkiadó, 1999
HHaannss BBrreeuueerr:: SH Atlasz – Kémia, Springer Hungarica Kiadó Kft., 1995
szerk.: Nánási Irén, Humánökológia Medicina Könyvkiadó, 1999
KKeerréénnyyii AAttttiillaa:: Általános Környezetvédelem, Mozaik Kiadó, 2001
KKöönncczzeeyy RRéékkaa –– SS.. NNaaggyy AAnnddrreeaa:: Zöldköznapi kalauz, Föld Napja Alapítvány, 1997
MMéésszzáárrooss EErrnnôô:: A környezettudomány alapjai, Akadémiai Kiadó, 2001
NNyyiillaassii JJáánnooss:: Atomok és elemek, Gondolat Kiadó, Stúdium Könyvek, 1972
OObbeennddrraauuff,, VViikkttoorr:: Kémiai kísérletek a kémiaoktatásban, Kôszeg, 1999(e-mail: [email protected])
PPáállvvööllggyyii TTaammááss:: Az új évezred környezeti kihívása: az éghajlatváltozás, L’Harmattan Kiadó, 2000
PPaallmmeerr,, DDoouuggllaass:: A történelem elôtti világ atlasza, Gabo Könyvkiadó, 2000
RRiieeddeell MMiikkllóóss:: Az SI és a IUPAC definíciók alkalmazása a kémiaoktatásban, ELTE Fizikai-kémiai és Radiológiai Tanszék kiadása, Budapest, 1988
VVáárrnnaaii GGyyöörrggyy:: Környezeti nevelés a kísérletezô kémiatanításban, Kenguru Kft., Gyôr, 1995
Vele vagy nélküle? Ismeretek az atomenergiáról és a nukleáris biztonságról; Készült: a Nukleárisbaleset-elhárítási Kormánybizottság Titkárságának megbízásából, a Mûvelôdési és Közoktatásügyi Minisztériumbiztonságszervezési és üzemgazdasági fôosztályának és a BME Nukleáris Technikai Intézetének közre-mûködésével, Budapest, 1997
166uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 166
Tartalomjegyzék
RRöövviiddeenn aa ttaannkköönnyyvvrrôôll KKÉÉMMIIAA 77.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33AA ttaannkköönnyyvvhhöözz ttaarrttoozzóó sseeggééddlleetteekkrrôôll . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44
A munkafüzet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4A témazáró feladatlapok . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4A tanári kézikönyv . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5
KKeerreettttaanntteerrvv aa 77.. oosszzttáállyyooss kkéémmiiááhhoozz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .55TTaannmmeenneett aa ttaannkköönnyyvvhhöözz aazz áállttaalláánnooss iisskkoolláákk 77.. éévvffoollyyaammaa sszzáámmáárraa aa kkeerreettttaanntteerrvv aallaappjjáánn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .88SSzzaakkkköörrii tteemmaattiikkaajjaavvaassllaatt aa ttaannkköönnyyvv ééss aa mmuunnkkaaffüüzzeett aallaappjjáánn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1188AA llaabboorraattóórriiuummii mmuunnkkaa mmeeggsszzeerrvveezzééssee . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1199
A) Veszélyszimbólumok és jelek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20B) A veszélyes anyagok veszélyeire, kockázataira utaló R mondatok . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20C) A veszélyes anyagok biztonságos használatára utaló S mondatok . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21D) A veszélyes anyagok feliratozása, címkézése . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22E) Minden vegyszernek, veszélyes anyagnak van biztonsági adatlapja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23F) Az iskolai kémiai laboratóriumok törvényes mûködéséhez szükséges teendôk . . . . . . . . . . . .23
AA ttaannaannyyaagg ffeellddoollggoozzáássaa lleecckkéékkrree lleebboonnttvvaa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22551. óra: Mivel foglalkozik a kémia? Kísérletezés a kémiai laboratóriumban . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .252. óra: Laboratóriumi eszközök és használatuk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .273. óra: Mekkora egy atom? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .294. óra: Atom, elem, vegyjel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .315. óra: A kémiai elemek csoportosítása . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .326. óra: Mibôl áll egy molekula? Molekula, vegyület, képlet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35*K óra: Játék a molekulákkal (kiegészítô, gyakorlóóra) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38Összefoglalás . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .397. óra A víz halmazállapot-változásai. Olvadás-fagyás . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .408. óra: Párolgás, forrás, szublimáció . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .449. óra: Lecsapódás, desztilláció . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4610. óra: Fizikai változás, energiaváltozások . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4811. óra: A víz bontása kémiai reakcióval. A kémiai változás . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50Összefoglalás . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52I. Témazáró feladatlap megoldásai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5412. óra: Keverékek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5613. óra: A keverékek szétválasztása . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58*K óra: A keverékek szétválasztása. Adszorpció, kromatográfia (kiegészítô óra) . . . . . . . . . . . . . .6114. óra: A levegô . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62*K óra: A légkörrel kapcsolatos környezetvédelmi problémák (kiegészítô óra) . . . . . . . . . . . . . .6515. óra: Oldatok készítése . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70 16. óra: Az oldékonyság . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7217. óra: Az oldhatóság és függése a hômérséklettôl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7418. óra: Az oldatok töménysége . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77*K óra: Kémiai számítások (gyakorlóóra) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8019. óra: Az oldatok kémhatása. Indikátorok . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8420. óra: A természetes vizek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .88
167uKÉMIA 7. tanári kézikönyvu
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 167
Összefoglalás . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .92II. Témazáró feladatlap megoldásai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9321. óra: Az atom felépítése . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9722. óra: Az atommag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9923. óra: Az elektronszerkezet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10324. óra: Az atomok elektronszerkezete és a periódusos rendszer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .107*K óra: A nemesgázok (kiegészítô óra) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .110Összefoglalás . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11125–26. óra: Egyszerû ionok keletkezése . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11327. óra: Ionrácsos kristályok . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11628. óra: Kovalens kötés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .120*K óra: Molekulák polaritása, a másodrendû kémiai kötés. Molekularácsos kristályok (szakmaikiegészítô óra) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .124Összefoglalás . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12829. óra: Az anyagmennyiség mértékegysége a mól . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13030. óra: A kémiai jelek mennyiségi értelmezése . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .131Gyakorlóóra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .133*K óra: Kémiai számítások (kiegészítô, gyakorlóóra) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .134III. Témazáró feladatlapok megoldásai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13531–32. óra: A gyors égés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13733. óra: A lassú égés. Az égés mint redoxireakció . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14134. óra: Egyesülés és bomlás . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14335. óra: A kémiai egyenlet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .145*K óra: Kémiai számítások (gyakorlóóra) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14736. óra: A közömbösítés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148*K óra: A sav-bázis reakciók atomszerkezeti értelmezése (szakmai kiegészítô óra) . . . . . . . . . .151Összefoglalás . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .155IV. Témazáró feladatlapok megoldásai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .157Év végi összefoglalás . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .159A tankönyvben leírt kísérletekhez szükséges anyagok és eszközök . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .161
FFeellhhaasszznnáálltt sszzaakkiirrooddaalloomm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .116666
168uKÉMIA 7. tanári kézikönyv
KEMIA_7_JAV2 8/14/09 9:59 Page 168