II. félév
Vasgyártás
Vasércfajták: magnetit, hematit, limonit, sziderit
1. Nyersvasgyártás: lényege: a vasérc redukálószerrel (C, CO) történő redukciója
nyersanyaga: a vasérc
segédanyagai: koksz, mészkő, levegő
melléktermékei: salak, torokgáz
terméke: nyersvas 3-4%-os széntartalommal(rideg, törékeny)
helye: nagyolvasztó
kémiai folyamata: Fe2O3 +3COredukció2Fe+3CO2
2.Acélgyártás: nyersvas széntartalmát 1,7% alá csökkentik.
(A széntartalom egy részét kiégetik a vasból, LD-konverteres eljárással)
3. Ötvözetek: (finomítás) A több fémből álló fémes anyagok az ötvözetek. Olvadékok összekeverésével valósítják meg. A korrózióvédelemnek is hatékony módja.
Leggyakoribb ötvözőelemek: króm, nikkel, mangán, wolfrám, vanádium
A vas Fe
Tulajdonságai: szürkésfehér
lágy fém
sűrűsége 7,8 kg/dm3 (nehéz fém)
hőt, elektromosságot vezeti
mágnesezhető
jelentős ipari fém
nedves levegőn rozsdásodik
atomja 2 vagy 3 elektront veszítve alakul ionná
Reakciói:
-Oxidáció során Fe2O3 vas-oxid keletkezik.
-savas kémhatású oldatokban a Fe, H2 fejlődés mellett feloldódik
KORRÓZIÓ a fémek felületén a környezet hatására végbemenő kémiai átalakulás
AZ ÓNCSOPORT
/IV. főcsoport/
Az ón :Sn
Az ólom: Pb
Sugárvédelem-atomreaktorok, röntgenben,
III. főcsoport elemei és vegyületei:
Földfémek
Az alumínium: AI
jól nyújtható, hengerelhető
kitűnő hő és áramvezető
sűrűsége: 2.7 kg/dm3 könnyűfém
felületét összefüggő oxidréteg védi
- Oxidációjakor AI2O3 (alumínium-oxid) keletkezik. /amfoter/
- A vizet bontja AI(OH)2 ( alumínium-hidroxid ), fehér, vízben nem oldódó
csapadék keletkezik.
-savas és lúgos oldatokkal egyaránt reakcióba lép./AMFOTER anyag/
Alumínium gyártása
Ércek: azok a természetes anyagok, amelyekből a fémeket gazdaságosan előállítják.
Kohászat: fémek előállítása az érceikből redukcióval
Az alumínium érce a BAUXIT.
Al gyártás munka szakaszai:
1. TIMFÖLDGYÁRTÁS
Bauxitból NaOH hozzáadásával Al(OH)2 nyernek, majd ezt kiizzítva timföldet: Al2O3 kapnak.
2. ELEKTROLÍZIS
Al2O3 olvadék redukciója elektromos árammal
+pólusán (anódon) Oxigén válik ki
- pólusán (katódon) alumínium válik ki
3. Ötvöző elemei: réz, cink, magnézium, mangán, szilícium
Háztartási eszközök, ablakkeretek,, állványok, sátrak, csövek, közlekedési eszközök készülnek Al ötvözetből
A tiszta alumínium-oxid a korund ----->rubin, zafír
A periódusos rendszer II. főcsoportjának elemei,
(alkáliföldfémek)
Jellemzői: 2 legkülső elektron, 2 elektron leadásával 2+ kationná válik,
elemi állapotban nem fordulnak elő.
A kálcium Ca
Tulajdonságai: ezüst fehér, könnyű fém, fémes fényű , levegőn könnyen oxidálódik,(CaO), lángfestése téglavörös,vízben hidrogénfejlődés közben oldódik /Ca(OH)2 /, oldata lúgos kémhatású,redukáló,
Előállításuk: kloridjaik olvadékának elektrolízisével.
Előfordulásuk: ion formában, sejtnedvekben, csontok, kagylók, csigák, korallok vázának felépítésében vesznek rész. A földkéreg 7. leggyakoribb eleme.
Vegyületei:
CaCO3 kalcium-karbonát(mészkő, márvány), fehér, ionkristály
vízben nem oldódik, sósav hatására pezseg/ezzel lehet kimutatni/
CaO kalcium-oxid /égetett mész/,
Ca(OH)2 kalcium-hidroxid /oltott mész/
CaSO4 kalcium-szulfát /gipsz/
Kémiai folyamatok az építőiparban
mészégetés: CaCO3àhőbomlásà CaO+CO2
mészoltás: CaO +H2Oà Ca(OH)2
habarcs megkötése: Ca(OH)2+ CO2------à CaCO3+H2O
A VÍZ KEMÉNYSÉGE ÉS A VÍZLÁGYÍTÁS
1. Vizek keménységét az oldott kalcium-és magnézium vegyületek okozzák.
a, kemény víz: sok oldott kalcium-és magnézium vegyületeket tartalmaz
CaCO3+CO2+H2O->Ca(HCO3)2-->vízben oldódik
vízkő <---- forralás Ca(HCO3)2
b, lágy víz: nem tartalmaz oldott kalcium-és magnézium vegyületeket
2. Vízlágyítás: a vízben oldott kalcium vegyületeket vízben oldhatatlan vegyületekké alakítják.
-forralással
-vegyszerek alkalmazásával
-ioncserélő eljárással
kálcium-klorid+nátrium-karbonát-->kalcium-karbonát+nátrium-klorid
kálcium-szulfát+nátrium-foszfát-->kálcium-foszfát+nátrium-szulfát
A FÉMEK ÁLTALÁNOS JELLEMZÉSE
-kevés -1,2,3-külső elektron, jó megmunkálhatók, elektromos áramot és a hőt jól vezetik, jellemző kötésük a fémes kötés, fémkristályt, fémrácsot alkotnak,
-szobahőmérsékleten szilárdak/kivéveHg/
-Szürke színűek/kivéve Cu és Au/
-sűrűségük igen változatos: 5g/cm3felett nehézfém, alatt könnyűfém
-olvadáspont és a keménység a kötés erősségétől függ
-ötvözetek fogalma, csoportosításuk /99. old/
A FÉMEK KÉMIAI TULAJDONSÁGAI
-elektron leadással alakulnak ionná. Ez a folyamat az oxidáció:
K=K++1e- Na=Na++1e- Ca=Ca2++2e- Al=Al3++3e-
-kémiai reakciókban redukálószerként viselkednek,
-savakból hidrogént fejlesztenek
a, fémek reakciói oxigénnel
b, fémek reakciói vízzel
c, fémek reakciói savakkal
-híg savakkal
-tömény savakkal
d,fémek reakciói fémionokkal
-fontos kémiai tulajdonságuk a REDUKÁLÓKÉPESSÉG. Milyen mértékben képes elektront leadni, vagyis redukálni. Képesek a sorban utánuk következő elem ionjait redukálni (annak elektront átadni), és helyébe lépni.
KCaNaMgAlZnFe Co Ni Sn PbHCuAg Hg Au
A FÉMEK KORROZIÓJA, A KORROZIÓVÉDELEM
-aktív
-passzív fémek
3. Korrózióvédelem, ha aktív a felületvédelem: fémbevonat készítése
: katódos fémvédelmi eljárás
ha passzív védelem: mázolás, lakkozás,zománcozás,
passzív réteg kialakítása, fémbevonat készítés
AZ I. FŐCSOPORT ELEMEI ÉS VEGYÜLETEI
Alkálifémek
NÁTRIUM
-Külső elektronok száma egy. Egy elektron leadásával egyszeres pozitív ionná alakulnak. Ionkötésű vegyületek. Könnyűfémek. Erélyes redukálószerek.
-ezüstfehér, puha, késsel vágható, könnyűfém
-reakciókészsége igen nagy, petróleum alatt tárolják, enyhe melegítésre is meggyullad, vízzel hevesen reagál, csak vegyületeiben fordul elő
3. Előállítása: konyhasóból elektromos árammal.
4. Felhasználása: redukálószerként, nátriumlámpa készítése
VEGYÜLETEI:
-fehér , szilárd, erősen nedvszívó ionvegyület, vízben jól oldódik,
oldata lúgos kémhatású, oldódása exoterm folyamat, erős lúg, maróhatású, fehérjeroncsoló, szembejutva vakságot okozhat, MÉRGEZŐ
-színtelen, szilárd ionkötésű, ionrácsa van , kristályai kocka alakú,
nedvszívó, levegőn elfolyósodik, vízben jól oldódik használják., oldata semleges kémhatású, oldata vezeti az áramot, szilárdan nem,
-élettani szerepe: a testfolyadékok alkotórésze, ételízesítésre, tartósításra , konzerválásra használják, ipari nyersanyag
3. Nátrium-karbonát:Na2CO3(szóda, sziksó)
-fehér, kristályos vegyület, vízben jól oldódik lúgos kémhatású, jó zsíroldószer, üveggyártás nyersanyaga,
I. félév
V. főcsoport elemei és vegyületei
A nitrogén és vegyületei
N2
1.tulajdonságai: színtelen, szagtalan, , kevéssé reakcióképes, közömbös gáz
2.előfordulása: levegő 4/5 részét alkotja, élőszervezet vegyületeinek alkotórésze
3. előállítása: levegőből
4. felhasználása: ammóniát és salétomsavat gyártanak
5. vegyületei:
nitrogén-monoxid: NO -színtelen,gáz, mérgező
nitrogén-dioxid: NO2 -vörösbarna gáz, mérgező, hőerőművekben,
motorokban képződik , szmog képződés, savas eső
ammónia: NH3 -színtelen, szúrós szagú gáz
Salétromsav : HNO3
Tulajdonságai:színtelen , szúrós szagú folyadék, 65t%, fényhatására bomlik, maró hatású, erélyes oxidálószer, erős sav,
- választóvíz, /Cu-t és az Ag-t oldja, Au-t nem/
- királyvíz: sósavval 1:3 arányban az Au-t i
Felhasználják: robbanószer, műtrágya/pétisó: ammónium-nitrát/, festékgyártás, gyógyszergyártás
-híg salétromsav a fémeket nitrogén-oxidok fejlődése közben oldja
-nitrátok: /NO3- , nitrát-ion/:nátrium-nitrát, réz-nitrát,
A foszfor és vegyületei:
1.tulajdonságai:
fehérfoszfor:szilárd, erősen mérgező, zsírokban, olajokban jól oldódik, már alacsony hőmérsékleten is lángra lobban,ezért víz alatt tárolják vörösfoszfor: porszerű, semmiben sem oldódik, nem mérgező,
gyufás doboz érdes fele, Irinyi János- gyufa feltalálója allotrop módosulat, vízzel foszforsav: H3PO4 keletkezik
Foszforsav: H3PO4
színtelen, könnyen olvadó, kristályos anyag, nem mérgező, vízben könnyen oldódik, oldata savanyú ízű,
2. felhasználása:
üdítőitalokat ízesítenek vele, vízkövet, rozsdafoltot távolítanak el vele, 3.vegyületei a foszfátok: PO43-
-Ca3(PO4)2 kálcium-foszfát:csontok tartalmaznak, szuperfoszfát műtrágya, vízlágyítás, mosószerek gyártása,
-Na 3PO 4 trinátrium-foszfát, trisó vízben jól oldódik
A szén C
1.Természetben két allotróp módosulata van:
a,Grafit b,Gyémánt
sötétszürke, átlátszatlan színtelen, átlátszó, nagy a
fémes fényű, lágy, fénytörő képessége
vezeti az áramot legkeményebb term. anyag
elektródák, olvasztótégelyeket fúrófejek, üvegvágókban alkalmazzák
készítenek belőle drágakő, briliáns
réteges szerkezetű térhálós atomrácsa van
2.Mesterséges allotróp módosulata: fullerén C60: puhák, 70%-ra összenyomva keményebb, mint a gyémánt, szigetelők, félvezetők
3. Mesterségesen előállított: faszén, koksz
4. A szén erélyes redukálószer magas hőmérsékleten. 84. old.
A szén-oxidjai és a szénsav
szén+oxigén=szén-dioxid exoterm folyamat
a, Tulajdonsága:
színtelen, szagtalan, égést elfojtja, belélegezve fulladást okozhat,levegőnél nagyobb sűrűségű, vízben közepesen oldódik, szénsav lesz belőle, poláris kovalens kötése van, de a molekula apoláris, meszes víz a hatására megzavarosodik
b,Előfordulása:
levegőben, földgázban, ásványvizekben, „üvegházhatás”,
c,Felhasználása:
szódavíz előállításra, szárazjég formájában hűtésre,elektromos berendezések oltására
2. Szén-monoxid
szén-dioxid+szén=szén-monoxid
a, tulajdonsága:
színtelen ,szagtalan, erősen mérgező, vízben alig oldódó gáz, halványkék lánggal ég, erős redukálószer, égéshője nagy, ezért fűtőgázként használják ,88. old.
3. Szénsav : H2CO3
szén-dioxid+víz= szénsav
a, tulajdonsága:
színtelen, szagtalan, savanykás, savas kémhatású,gyenge sav,
bomlékony, vegyületei a karbonátok:(CO32-),
szénsav+víz=oxóniumion+karbonátion
CaCO3, Na2CO3 89. old.
b, természetben is előfordul, gyógyító hatásúak.
A szilícium és vegyületei
Si, SiO2, H2SiO3,
sötétszürke, csillogó, szilárd, kemény, magas olvadáspontú ,félvezető,
második leggyakoribb elem, földkéreg egy negyede kötött állapotú szilícium: homok, kavics, agyag szilícium vegyület.
számítógépek alkotórésze, tranzisztorok, napelemek, fényelemek, áramkörök készülnek belőle.
a, szilícium-dioxid: /kvarc/ legelterjedtebb ásvány, kavicsban-, homokban találhatók, drágakövek , koronázási ékszerek, kvarc órák, üvegek,
b, kovasav: H2SiO3,
c, szilikátok: SiO32-/szilikát –ion/
A kén oxidjai és a kénsav
kén-dioxid: SO2
S+O2= SO2
Színtelen, szúrós szagú, mérgező gáz. Redukálóhatású. Fertőtlenít, színtelenít, levegőt szennyezi: savas eső okozója. Vízben jól óldódik. Baktériumölő.
kén-trioxid: SO3
2 SO2+O2=2 SO3
Vegyipari alapanyag : bőrgyógyászati krémek, sebhintőpor, gumiipar
SO3+ H2O= H2SO4
A kénsav: H2SO4
1.tulajdonságai:
Színtelen , jellegzetes szagú, a levegőnél nagyobb sűrűségű olajszerű folyadék, vízzel korlátlanul elegyedik, erősen felmelegszik. Tilos a kénsavba vizet önteni!!! 98%-os, maró, roncsoló hatású, erős vízelvonószer.
H2 SO4+H2O= SO42-+H3 O+ sav-bázis reakció
2.előállítása:
kén+oxigén=kén-dioxid+katalizátor=kén-trioxid+víz=kénsav
3.reakciói:
a, fémek a kénsavból hidrogént fejlesztenek:
Fe+ H2SO4=FeSO4+H2 redoxi reakció
b, lúgos kémhatású oldattal közömbösíthető: indikátorokkal kimutatható savas kémhatás/fenolftalein,lakmusz,univerzális/
H2SO4+2 NaOH=Na2SO4+2 H2O sav-bázis reakció
4.felhasználása:
vegyiparban, műtrágyagyártás,festékek,gyógyszerek, mosószerek előállítására, akkumulátorokban,
Gyakorlás, Összefoglalás, Dolgozat
A kén
1. Tulajdonságai:
sárga ,szilárd, kékes lánggal ég, molekularácsa van, fertőtlenítő, gombaölő hatású, alacsony olvadáspontú, kén olvadása-amorf=gumiszerű,vízben nem oldódik.
2. Előfordulása:
elemi állapotban és vegyületeiben a természetben előfordul.
/vulkánok mellett/
3. Vegyületei: szulfidok
a, Fe+S= FeS
b, Zn+S= ZnS
c, Hg+S=HgS
4. Felhasználása:
kénsav-és gumigyártáshoz, növényvédő szerek, gyógyszerek, festékek, kozmetikumok előállításánál is.
H2O2
1.Tulajdonsága: színtelen, szagtalan, a víznél sűrűbb folyadék, erős oxidálószer, töményen robbanó anyag.
2. Bomlásakor atomos állapotú oxigén szabadul fel.
3. Katalizátor fogalma. /mangán-dioxid, cigarettahamu/
4. Felhasználása: színtelenítésre, fertőtlenítésre, szagtalanítószerként,oxidálószerként, üzemanyagként
Vizes oldatok kémhatása
A víz H2O
1. Tulajdonságai: átlátszó, szagtalan, íztelen, a természetben mindhárom halmazállapotban van, sűrűsége +4o C a legnagyobb, kitűnő oldószer, dipólus molekula, atomjai között poláris kovalens kötésű, molekulák között: másodrendű hidrogénkötés van.
2. Előfordulása: földfelszínét víz borítja, víz körforgása, természetes vizek, az iható víz a készlet 1 %, testünk mintegy 60% -a víz
3. Felhasználása: háztartásban ivóvízként, főzésre, mosásra, fürdésre,
iparban: oldószerként, hígítószerként, vegyipari alapanyag: papír, cukor, timföldgyártásnál.
4.Kiselőadás: 52. és a 56. oldalak
Az oxigén: O2 O=O VI. főcsoport
1.Tulajdonságai: színtelen, szagtalan, gáz, „tűzlevegő, éltető levegő”, jó oxidálószer, levegőnél nagyobb sűrűségű, vízben kismértékben oldódik,égést táplálja,kétatomos molekula,
2. Reakciói: fémekkel és nemfémekkel oxidokat képez./kivétel a halogének és a nemesfémek/
3.Előfordulása: elemi állapotban a légkörben: 21%, a leggyakoribb elem, valamint vegyületeiben,
4.Előállítása: laborban: higany-oxid , kálium-permanganát hevítésével
5.Vegyületei az oxidok, redoxi reakció, fotoszintézis , levegőből cseppfolyosítással, vízből elektromos árammal
6. Felhasználása:magasabb rendű élőlények létfeltétele, gyógyászatban lélegeztetésre, magas hőmérsékletű lángok előállítására.
A sósav
Hidrogén-klorid, HCl , H-Cl
1.tulajdonságai:
színtelen , szúrós szagú, a levegőnél nagyobb sűrűségű gáz, vízben kitűnően oldódik és sósav lesz belőle.
38 t%-os a kereskedelemben. A HCl poláris kovalens kötésű, dipólus molekula.
2.előállítása:
a, konyhasó+kénsav, /laboratóriumban/
b, H2+Cl2,=2HCl /régen az iparban/
c, ma melléktermékként nyerik
3.reakciói:
Fémek a sósavból hidrogént fejlesztenek. Sók keletkeznek a kloridok. Redoxi reakció
Zn+2 HCl= ZnCl2+H2
4.Felhasználása:
vegyiparban, fémfelületek tisztítására, marására, háztartási sósav műanyaggyártás,festékek,gyógyszerek előállítására, vízkőoldásra
mészkő+sósav=szén-dioxid+víz+kalcium-klorid
5.előfordulása:
Természetben vulkáni gázokban, gyomornedvben fordul elő.
VII. főcsoport. Halogénelemek
A klór : Cl2
Cl-Cl
1.tulajdonságai: sárgászöld színű, kellemetlen szagú, gáz, mérgező, erős oxidálószer, sűrűsége nagyobb a levegőnél, közepesen oldódik vízben, fertőtlenítő, színtelenítő hatású, nagyon reakcióképes,
2.előfordulása: csak vegyületeiben, pl, sósav, konyhasó,hypó, klórmész
3.előállítása: a, laborban: kálium-permanganát+sósav
b, iparban: konyhasót elektromos árammal bontják
4.reakciói:
2 Fe+3Cl2=2FeCl3 redoxi reakció
2 Na+Cl2=2 NaCl redoxi reakció
H2+Cl2=2 HCl
5.felhasználása:
színtelenítésre, fertőtlenítésre, műanyaggyártás klórtartalmú vegyületek előállítására
A jód
1.Tulajdonsága: acélszürke kristályos anyag. Jellegzetes szagú. Szublimál. Alkoholban , és benzinben jól oldódik.
2. Reakciói: jód az alumíniummal hevesen reagál. Fémekkel sók keletkeznek.
3. Előfordulásuk: vegyületeiben. Természetben nem, csak vulkáni gázokban.
Ózon: O3
O2----àO+O O2+O---àO3
Magas légrétegben a keletkezés és az elbomlás egy időben játszódik le.
Környezetünkben: kvarcoláskor, fénymásoláskor, kipufogó gázok, nitrogén-oxidok hatására keletkezik.
3.Tulajdonsága: jellegzetes szagú, mérgező, erélyes oxidálószer, ezért fehérítő és fertőtlenítő hatású.
4. Hatása: a Föld felszínén az ultraibolya sugárzás: szembántalmat, nehézlégzést, tüdőelégtelenséget, immunrendszer gyengülését, fotoszintézist zavarja, tengeri táplálék láncot csökkenti, bőrrákot okoz.
Magas légkörben: szabályozza a Föld hőgazdálkodását. Ózonpajzs
5.Oxigén körforgása: 52. old.
S A Kén
1. Tulajdonságai:
sárga ,szilárd, kékes lánggal ég, molekularácsa van, fertőtlenítő, gombaölő hatású, alacsony olvadáspontú, kén olvadása-amorf=gumiszerű,vízben nem oldódik. 2. Előfordulása:
elemi állapotban és vegyületeiben a természetben előfordul.
/vulkánok mellett/
a, Fe+S= FeS
b, Zn+S= ZnS
c, Hg+S=HgS
kénsav-és gumigyártáshoz, növényvédő szerek, gyógyszerek, festékek, kozmetikumok előállításánál is.
A kén oxidjai és a kénsav
kén-dioxid: SO2
S+O2= SO2
Színtelen, szúrós szagú, mérgező gáz. Redukálóhatású. Fertőtlenít, színtelenít, levegőt szennyezi: savas eső okozója. Vízben jól óldódik. Baktériumölő.
kén-trioxid: SO3
2 SO2+O2=2 SO3
Vegyipari alapanyag : bőrgyógyászati krémek, sebhintőpor, gumiipar
SO3+ H2O= H2SO4
A kénsav: H2SO4
1.tulajdonságai:
Színtelen , jellegzetes szagú, a levegőnél nagyobb sűrűségű olajszerű folyadék, vízzel korlátlanul elegyedik, erősen felmelegszik. Tilos a kénsavba vizet önteni!!! 98%-os, maró, roncsoló hatású, erős vízelvonószer.
H2 SO4+H2O= SO42-+H3 O+ sav-bázis reakció
2.előállítása:
kén+oxigén=kén-dioxid+katalizátor=kén-tioxid+víz=kénsav
3.reakciói:
a, fémek a kénsavból hidrogént fejlesztenek:
Fe+ H2SO4=FeSO4+H2 redoxi reakció
b, lúgos kémhatású oldattal közömbösíthető: indikátorokkal kimutatható savas kémhatás/fenolftalein,lakmusz,univerzális/
H2SO4+2 NaOH=Na2SO4+2 H2O sav-bázis reakció
4.felhasználása:
vegyiparban, műtrágyagyártás,festékek,gyógyszerek, mosószerek előállítására, akkumulátorokban,