100
Szerkesztette: BENKŐ ZOLTÁN Írta: BENKŐ ZOLTÁN, KŐMÍVESNÉ TAMÁS IBOLYA, STANKOVICS ÉVA Lektorálta: IGAZ SAROLTA KÉMIAI ALAPOK Egyetemi tananyag 2011 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar Szervetlen és Analitikai Kémia Tanszék

KÉMIAI ALAPOK - · PDF fileáltalános kémia, szervetlen kémia, szerves kémia, anyagszerkezet, kémiai reakciók, kémiai egyensúlyok, elektrokémia, matematikai és fizikai alapismeretek

Embed Size (px)

Citation preview

  • Szerkesztette:

    BENK ZOLTN

    rta:

    BENK ZOLTN, KMVESN TAMS IBOLYA, STANKOVICS VA

    Lektorlta:

    IGAZ SAROLTA

    KMIAI ALAPOK Egyetemi tananyag

    2011

    Budapesti Mszaki s Gazdasgtudomnyi Egyetem Vegyszmrnki s Biomrnki Kar Szervetlen s Analitikai Kmia Tanszk

  • COPYRIGHT: 2011-2016, Dr. Benk Zoltn, Kmvesn Tams Ibolya, Dr. Stankovics va, BME

    Vegyszmrnki s Biomrnki Kar Szervetlen s Analitikai Kmia Tanszk

    LEKTORLTA: Dr. Igaz Sarolta, OKKER Zrt.

    KZREMKDTT: Fekete Csaba, Knczl Lszl

    Creative Commons NonCommercial-NoDerivs 3.0 (CC BY-NC-ND 3.0)

    A szerz nevnek feltntetse mellett nem kereskedelmi cllal szabadon

    msolhat, terjeszthet, megjelentethet s eladhat, de nem mdosthat.

    TMOGATS:

    Kszlt a TMOP-4.1.2-08/2/A/KMR-2009-0028 szm, Multidiszciplinris, modulrendszer, digitlis

    tananyagfejleszts a vegyszmrnki, biomrnki s vegysz alapkpzsben cm projekt keretben.

    KSZLT: a Typotex Kiad gondozsban

    FELELS VEZET: Votisky Zsuzsa

    AZ ELEKTRONIKUS KIADST ELKSZTETTE: Waizinger Jzsef

    ISBN 978-963-279-479-2

    KULCSSZAVAK:

    ltalnos kmia, szervetlen kmia, szerves kmia, anyagszerkezet, kmiai reakcik, kmiai egyenslyok,

    elektrokmia, matematikai s fizikai alapismeretek

    SSZEFOGLALS:

    A Kmiai alapok cm elektronikus tananyag 12 fejezetre tagoldik. Az els fejezet tartalmazza ksbbiek

    megrtshez elengedhetetlenl szksges matematikai s fizikai fogalmakat, sszefggseket. Ezutn egy

    igen terjedelmes ltalnos kmiai rsz kvetkezik, mely ismerteti az atomszerkezet, molekulaszerkezet

    alapjait, a klnbz halmazllapotok s halmazllapot-vltozsok legfontosabb jellemzit. A

    koncentrcikkal, oldatokkal s hg oldatok trvnyszersgeivel foglalkoz fejezetek nemcsak a

    kzpiskolai tananyagot, hanem az egyetemek els flvben tantott ismereteket is trgyaljk. A Kmiai

    reakcik cm fejezetben az Olvas megismerkedhet a kmiai egyenletek rendezsvel, a sztchiometria

    alapjaival, a termokmia legfontosabb trvnyszersgeivel, valamint a reakcikinetika alapfogalmaival. A

    Kmiai egyenslyok cm fejezet tbbek kztt trgyalja a homogn s heterogn fzis egyenslyokat, az

    elektrolitegyenslyokat (pH-egyenslyok, komplexkpzdsi egyenslyok, oldhatsgi egyenslyok),

    valamint a megoszlsi egyenslyokat. Az ltalnos kmival foglalkoz rszt az Elektrokmia cm fejezet

    zrja. A jegyzet utols fejezetei rviden ismertetik a legfontosabb szervetlen s szerves kmiai ismereteket,

    vgl az rdekld Olvas az utols fejezetben tallhat pldatr gyakorlfeladatain nllan ellenrizheti

    felkszltsgt.

    http://www.typotex.hu/

  • Tartalomjegyzk 3

    Benk Zoltn, BME www.tankonyvtar.hu

    TARTALOMJEGYZK

    ELSZ .................................................................................................................................................. 5 1. MATEMATIKAI S FIZIKAI ALAPOK .......................................................................................... 6

    1.1. Matematikai alapok ...................................................................................................................... 6 1.2. Fizikai alapismeretek .................................................................................................................. 33 1.3. A grg bc ............................................................................................................................. 43

    2. AZ ATOMOK SZERKEZETE ......................................................................................................... 44 2.1. Az atommodellekrl dihjban .................................................................................................. 44 2.2. Az atomok felptse .................................................................................................................. 44 2.3. Az atomok elektronszerkezete .................................................................................................... 48 2.4. A kvantumszmok ...................................................................................................................... 56 2.5. Az elemek peridusos rendszere ................................................................................................ 57 2.6. Tulajdonsgok vltozsa a peridusos rendszerben ................................................................... 62 2.7. Gyakorlkrdsek, -feladatok: ................................................................................................... 73

    3. KMIAI KTSEK S A MOLEKULK SZERKEZETE ............................................................ 75 3.1. Kmiai ktsek ........................................................................................................................... 75 3.2. A molekulk alakja ..................................................................................................................... 90

    4. HALMAZOK, HALMAZLLAPOTOK ....................................................................................... 104 4.1. Alapfogalmak: elemek, vegyletek, keverkek ........................................................................ 104 4.2. Az anyagi halmazok csoportostsa .......................................................................................... 106 4.3. Halmazllapotok, halmazllapot-vltozsok ............................................................................ 106 4.4. Gyakorlkrdsek: .................................................................................................................... 129 4.5. Szmtsi feladatok gztrvnyekkel ....................................................................................... 130

    5. KONCENTRCIK, OLDHATSG, TKRISTLYOSTS ................................................ 148 5.1. Trt-, illetve szzalkjelleg mennyisgek .............................................................................. 148 5.2. Koncentrci jelleg mennyisgek ........................................................................................... 149 5.3. A ppm- s ppb-koncentrcik: ................................................................................................. 150 5.4. A koncentrcik tszmtsa .................................................................................................... 151 5.5. Az oldhatsg ........................................................................................................................... 166 5.6. Mveletek oldatokkal ............................................................................................................... 168 5.7. Kristlyvizes sk ...................................................................................................................... 182 5.8. Gyakorlkrdsek: .................................................................................................................... 191

    6. HG OLDATOK TRVNYEI ...................................................................................................... 193 6.1. A forrspont-emelkeds s fagyspontcskkens trvnye ..................................................... 193 6.2. A van t Hoff-faktor ................................................................................................................. 194 6.3. Az ozmzisnyoms ................................................................................................................... 197

    7. KMIAI REAKCIK ..................................................................................................................... 208 7.1. Bevezets .................................................................................................................................. 208 7.2. A kmiai reakcik fajti ........................................................................................................... 209 7.3. Sav-bzis (protolitikus) reakcik, sav-bzis elmletek ............................................................ 212 7.4. Oxidcifok, redoxireakcik rendezse ................................................................................... 215 7.5. Sztchiometria .......................................................................................................................... 251 7.6. A kmiai reakcikat ksr hvltozsok Termokmia ........................................................ 272 7.7. A kmiai reakcik sebessge .................................................................................................... 292 7.8. Gyakorlkrdsek ..................................................................................................................... 305

    8. KMIAI EGYENSLYOK ............................................................................................................ 310 8.1. A tmeghats trvnye s az egyenslyi lland ..................................................................... 310 8.2. A reakciegyenlet s az egyenslyi lland kapcsolata ........................................................... 321 8.3. Az egyensly eltolsa: a legkisebb knyszer elve .................................................................... 324 8.4. Homogn gzfzis reakcik ................................................................................................... 333 8.5. Heterogn fzis egyenslyok .................................................................................................. 344 8.6. Elektrolitegyenslyok ............................................................................................................... 350

  • 4 Kmiai alapok

    Benk Zoltn, BME www.tankonyvtar.hu

    8.7. Megoszlsi egyenslyok ........................................................................................................... 502 9. ELEKTROKMIA ......................................................................................................................