A Periódusos rendszer
Az atomok szerkezete; az atomnak két fő része van:
a) atommag, kétféle részecskéből épülnek fel:
1. proton: tömege és pozitív töltése van, a periódusos rendszerben ez lesz a rend-szám;
2. neutron: töltése nincs, tömege van, a periódusos rendszerben a protonnal együtt a tömegszámot adja.
b) elektron: tömegük igen kicsi és negatív töltésük van. Különböző sugarú pályákon keringenek, ezeket a pályákat héjaknak nevezzük. A héjakat az atommagtól 1 – 7-ig számozzuk, ez lesz a periódus szám, amelyet a periódus rendszer baloldali füg-gőleges oszlopában van feltüntetve.
Egy-egy elektronhéjon annyi elektron keringhet, ahány elfér rajta. Férőhely szempontjából az egyes elektronhéjakon szigorúan meghatározott számú elektron kering: az első héjon 2 elekt-ron, a másodikon 8 elektron, a harmadikon 18 elektron, stb. Bármely atom elektronjainak számát a 2n2 képlettel számoljuk ki, ahol az n a héjak sorszámát jelenti.
Ezek az elektronok még egy héjon belül sem egy konkrét rádiusszal meghatározható körpályán találhatók, hanem ezek a rádiuszok a sorszámmal együtt növekvő szélességű sávok, ezeket a sávokat alhéjaknak nevezzük, és betűkkel jelöljük (s=2e-, p=6e-, d=10e-, f=14e-), az alhéjak száma négynél tovább nem emelkedik.
A periódusos rendszer felépítése: a periódusos rendszer az elemeket rendszerbe foglalja. A rendszer logikája:
– az elemeket növekvő rendszám (ami a protonszám, ami megegyezik az elektronok számával) szerint vízszintes sorokba soroljuk;
– minden vízszintes sor egy adott elektronhéj kiépítésével kezdődik, és annak telítő-désével fejeződik be, vagyis a megfelelő nemesgázzal. Egy-egy vízszintes sort pe-riódusnak nevezzük, összesen 7 periódus van, 1 – 7-ig sorszámozva (a periódusos rendszer vízszintes sorában);
– az egymás alá kerülő elemek oszlopokat alkotnak. Az első oszlopba tartozó elemek külső elektronhéja azonos, ezeket az oszlopokat római számmal I – VIII-ig szá-mozzuk. Minden oszlopba két csoport tartozik, az A és a B csoport.
– az oszlopokat az alhéjak kiépülése mezőkre osztja, így az alhéjaknak megfelelő mezők léteznek, s mező elemei: He IA IIA oszlopokban (s alhéj épül ki), d mező elemei: összes d oszlop (d alhéj épül ki), f mező: lantanidák (14 elem, 4 f alhéj épül ki), aktinidák (14 elem, 5 f alhéj épül ki);
– bór-polónium vonal két nagy csoportra oszlik: a vonaltól jobbra nemfémes elemek, a vonaltól balra fémes elemek;
– a rendszerben a 6. periódustól kezdve kisebb nagyobb szabálytalanságok vannak, de ezeket majd a fémes elemeknél fogjuk bővebben kifejteni.
Kategóriák: Kémia Cimkék:
Kémiai elemek és szervetlen vegyületeik
Kémiai elemek és szervetlen vegyületeik
Kémiai elemek: azonos rendszámú atomokból felépülő anyagokat kémiai elemeknek nevezzük. Jelenleg 104 elemet ismerünk, ebből 90 természetes 14 mesterséges. Az elemeket a periódusos rendszer tartalmazza, ami biztosítja a könnyű áttekinthetőséget. Leggyakrabban legnagyobb mennyiségben (az élő szervezetben is) az oxigén fordul elő. Az elemek előfordulhatnak:
a) szabadon (nemesgázok);
b) kötött állapotban:
- fémes elemek (ezek fémes kötésűek), vegyérték elektronjuk száma kevés, elekt-ronaktivitásuk kicsi (0,9 – 1,5), elektronjukat könnyen leadják és fémes kötéssel összekapcsolódnak. Tulajdonságuk: szilárdak (kivéve a higany), fémrácsosak (kivéve a hidrogén), az áramot vezetik.
- nemfémes elemek, vegyérték elektronjuk száma háromnál több, elektronaktivitá-suk 2,5-nél nagyobb, inkább felvesznek elektront, mint leadnak, így kovalens kötésre hajlamosak, és kétatomos elemi molekulákká alakulnak. Tulajdonságuk: gázok (H2, O2, N2, F2, Cl2, Br2 (folyadék), I2, nincs több 2 atomos elem), mole-kularácsosak (a szilárd halmazállapotban).
- átmeneti elemek, elektronegativitásuk 1,8 – 2,5, ezzel több atomos elemi mole-kulát alkotnak. Tulajdonságuk: szilárdak, nagykeménységűek, atomrácsosak, az áramot nem vezetik (P4, S8), a B P vonal két oldalán található elemek, pl. a C gyémánt változata, Si, Te, Po
Vegyületek
Különböző rendszámú atomokból épülnek fel. Kötéstípus szerint kétfélék lehetnek:
a) ionkötésű vegyületek, tulajdonságuk: ionkristályosak (erős kémiai kötés), szilárdak, ol-vadáspont magas, keménysége nagy. Vizes oldatuk vezeti az áramot.
b) kovalens kötésű vegyületek, rácstípus szerint kétfélét különböztetünk meg:
- molekularácsosak; gázok (CO2, NH3), folyadék (H2O), szilárd (cukrok). Tulajdonsá-guk: olvadáspontjuk alacsony, keménységük kicsi az áramot nem vezetik.
- atomrácsosak; Tulajdonságuk: szilárdak, nagykeménységűek, vízben oldhatatlanok, az áramot nem vezetik.
Atomok mérete: az atomok méretét az atomsugárral fejezzük ki, kétféleképpen határozhatjuk meg:
1. szabad atomoknál és szabad ionoknál annak a gömbnek a sugara, amelyen belül az elektronok 90%-a megtalálható;
2. kötött atomoknál a kötésben lévő azonos atomok magjai közötti távolság fele.
Mértékegysége az nm (nanométer, 10-9m), értéke 0,03 – 0,244 nm között van. A perió-dusos rendszerben balról jobbra az értéke csökken, mert nő a magok vonzása, lefelé nő, mert nő az elektron héjak száma.
Ionsugár:
a) pozitív ionoknál kisebb, mint az eredeti atomoknál, mert a kevesebb elektront a protonok erősebben vonzzák és fordítva;
b) negatív ionoknál nagyobb, mint az eredeti atomoknál, mert a több elektront a pro-tonok gyengébben vonzzák.
Kategóriák: Kémia Cimkék:
A fémes elemek és vegyületeik (összefoglalás)
A periódusos rendszer elemeinek a többsége fém. A természetben a nemesfémek és a réz fordulnak elô elemi állapotban. A többi fém különbözô vegyületek formájában a földkéreg alkotója. A fémek sok hasonló tulajdonságot mutatnak.
Kemia_szervetlen_26_A_femes_elemek_es_vegyuleteik_osszefoglalas.mp3
Általában szürkék, valamennyien megmunkálhatók, vezetik az elektromos áramot és a hôt. Hasonlóságuknak oka, hogy valamennyien fémrácsot alkotnak. A fémrácsban a fématomok elektronjai közössé válnak és valamennyi fématomhoz egyformán tartoznak. A közös elektronfelhô az egész fémrácsot összetartja fémes kötésben.
A fémek közül a nátrium, a kalcium, az alumínium és a vas tulajdonságait és vegyületeit vizsgáltuk meg. A nátrium külsô elektronhéjján 1, a kalciumén 2, az alumíniumén 3, a vasén 2 elektron van. A nátriumból egy egyszeresen pozitív ion lesz, a kalciumból egy kétszeresen pozitív ion lesz, az alumíniumból Al+++ lesz, a vas Fe++-szá, vagy Fe+++-szá válik attól függôen, hogy mivel lép reakcióba.
A tanult fémek reakciói a következôk: oxigénnel fémoxidok keletkeznek,
például: Na2O,CaO,Al2O3 és Fe2o3.
2. Vízzel minden esetben hidrogén fejlôdik és lúg keletkezik: NaOH, Ca(OH)2, Al(OH)3.
3. Sósavval minden esetben hidrogén fejlôdik és só keletkezik. NaCl, CaCl2, AlCl3, FeCl2.
4. Nátriumhidroxiddal csak az alumínium lép reakcióba hidrogén fejlôdése közben. Az alumínium amfoter elem.
A tanult fémek legfontosabb vegyületei:
1. NaOH lúgkô, NaCl konyhasó, Na2CO3 szóda, NaHCO3 szódabikarbóna.
2. CaO égetett mész, Ca(OH)2 oltott mész, CaCO3 mészkô.
3. Al2O3 timföld, Al(OH)3 alumíniumhidroxid.
4. Fe2O3 vörös vasérc, FeOOH vasoxidhidroxid,ez a rozsda.
A tanult fémek reakciókészsége eltér egymástól.
A redukáló sor a tanult fémek függvényében: Ca, Na, Al, Fe, H, Cu.
A redukáló sorból következtethetünk arra, hogy mely fémek képesek a savak oldatából hidrogént fejleszteni és hogy az egyes fémek mely más fémek ionjait képesek redukálni.
Kategóriák: Kémia Cimkék:
Ötvözetek
A több elembôl álló fémes anyagok az ötvözetek. Az ötvözetek az alapfém mellett ötvözô elemeket tartalmaznak néha egész kis mennyiségben. Ötvözéssel a fém keménysége, rugalmassága, korrózióállósága fokozható. Az ötvözés azon alapszik, hogy hogy a fémek rácsszerkezete hasonló.
[audio:http://erettsegi.hir.ma/wp-content/uploads/2010/03/www.mp3lecke.hu/mp3/Kemia_szervetlen_25_Az_otvozetek[audio:http://erettsegi.hir.ma/wp-content/uploads/2010/03/
Emiatt a fémek olvadékai egymással összekeverhetôk és a közös olvadék megszilárdulásakor is fémrács keletkezik. az alumínium ötvözô elemei: a réz, a cink, a magnézium, a mangán és a szilícium.
Az acél, mint a vas és a szén ötvözete, tartalmazhat még bromot,nikkelt,sziliciumot,molibdént,vanádiumot,volframot és mangánt.
Kategóriák: Kémia Cimkék:
Az acélgyártás
A nyersvas rideg, kemény, törékeny anyag. A rugalmas, szívós, teherbíró acélt úgy készítik belôle, hogy széntartalmát 1,7% alá csökkentik. Az acél tehát vas-szén ötvözet, amelynek a széntartalma kisebb, mint 1,7%. Az acél széntartalmát úgy lehet a kívánt mértékre lecsökkenteni, hogy a szén egy részét kiégetik a nyersvasból.
Kemia_szervetlen_24_Az_acelgyartas.mp3
Az acélgyártás egyik módja a Siemens és martin eljárás. Ennek lényege: hogy a szén oxidálására a korrodált, rozsdásodott ócskavasat használják fel. A korrózióvédelem eredményeként az ócskavas mennyisége csökkent, így más módszert dolgoztak ki. Ez az Ld eljárás. Az Ld eljárás során az Ld konverterben a nyersvas széntartalmát oxigénnel égetik ki.
Ez az eljárás gyors és olcsó.
Kategóriák: Kémia Cimkék:
A vas gyártása
A vasércek fôleg vörös vasoxidot, FE2O3-mat tartalmaznak, vagy olyan vasvegyületet, amely a kohó hômérsékletén vasoxiddá alakul. A legismertebb vasércek: a magnetit, a hematit, a limonit és a sziderit. A vasércekbôl a nyersvasat a nagyolvasztóban állítják elő.
Kemia_szervetlen_23_A_vas_gyartasa.mp3
A vasoxid redukálásához kokszot használnak fel. A koksz nemcsak redukálószerként fontos, hanem égésével állítják elô a kohósításhoz szügséges 2000 fok hômérsékletet. A vasoxid redukálásában a szénen kívül a szénmonoxid is részt vesz, ami a koksz tökéletlen égésekor keletkezik.
A vasgyártás legfontosabb kémiai reakciói a következôk:
1. A szén égése (fľtés): C +O2 = CO2
2. a szénmonoxid keletkezése: CO2 +C = 2CO
3. a vasoxid redukciója szénnel: FE2O3 +3C = 2FE +3CO
4. A vasoxid redukciója szénmonoxiddal: FE2O3 +3CO = 2FE +3CO2
A vas olvadt állapotban a kohó alján gyľlik össze, ahonnan lecsapolják. A lecsapolt vas a nyersvas, ami 3-4% szenet tartalmaz. A nyersvasból nagyrészt acélt készítenek. A vaskohóba, ami 30 méter magas építmény, folyamatosan adagolják a vasércet, a kokszot, a salakképzô mészkövet és a forró levegôt. Az olvadt salak a megolvadt nyersvas fölött helyezkedik el, így megvédi az oxidációtól, vagyis a visszaalakulástól. Idônként külön-külön lecsapolják a nyersvasat és a salakot. A kohóból nagy mennyiségľforró gáz, a torokgáz távozik a kohó tetején. Ezzel melegítik elô a kohóba fúvatott levegôt. A nagyolvasztó több évig mľködik, csak akkor állítják le, ha tľzálló bélését cserélni kell.
Kategóriák: Kémia Cimkék:
Az alumínium gyártása
Az alumínium érce a bauxit, ami fôként alumíniumoxidot és vasoxidot tartalmaz. A bauxitból elôször a tiszta alumíniumoxidot, vagy másnéven timföldet állítják elô, a bauxit alumínium tartalmát nátriumhidroxiddal oldják ki.
Kemia_szervetlen_22_Az_aluminium_gyartasa.mp3
Az oldatot vízzel hígítják és ennek hatására kiválik az alumínium-hidroxid, amibôl izzítással tiszta timföldet, azaz alumíniumoxidot állítanak elô. A timföldbôl a tiszta alumíniumot elektrolízissel nyerik ki. Mivel a timföld nem oldódik vízben, kriolitban oldják.
A kriolit olvadékában az alumíniumoxid oldódik és ionokra válik szét: AL2O3 = 2AL+++ +3O–. Az elektrolizáló kádba áramot vezetnek és ott az elektródokon az ionok semleges atomokká alakulnak.Az elektrolízis eredménye tehát: Az AL2O3-ból elektrolízis hatására 2AL +3O
lesz.
A kivált alumínium az elektrolizáló kád alján gyűlik össze, amit idônként lecsapolnak. A felszabadult oxigén az anódot égeti, ami szénbôl van. A kohóalumíniumot tisztítják és 99.99%-os nagy tisztaságú alumíniumot állítanak elô.
Kategóriák: Kémia Cimkék: