Kémiai kötések

A nemesgázok kivételével az elemek nem fordulnak elő elemi állapotban (atomosan). A nemesgázoknak olyan elektonrendszerük van, hogy az a számukra a legstabilabb állapot. Az atomok, elemek az energiaminimumra törekednek, ezért kötéseket hoznak létre egymással.

A többi elem atomja egymással v. más elemek atomjaival molekulákat, halmazokat hoznak létre. Az atomok és molekulák közt kialakult kapcsolat: kémiai kötés.

1. Elsődleges kémiai kötések: - A kiindulási atomok elektron szerkezete megváltozik.- A kötési energia: 100-800 KJ/mol- erősebbek, megváltoztatják az atom szerkezetét, az

elektronszerkezetet átalakítják (pl.: leadás, felvétel v. közös elektronfelvétel)- meghatározzák az anyag kémiai tulajdonságát

1 mol: 6*1023 db részecske, az anyagmennyiség mértékegysége

Kötési energia : Ez az energia szabadul fel, mikor az atomok kémiai kötéssel összekapcsolódnak. És ezt az energiát kell befektetni az adott kémiai kötés felszabadításához.

Fajtái: - ionos- kovalens- fémes- köztük lévő átmenetek ( legtöbb esetben x %-ban ionos, x % -ban kovalens)

2. Másodlagos kémiai kötések: - Gyenge elektrosztatikus vonzerők- Kisebb kötési energia: 0,8-40 KJ/mol* van der Wals- féle kötések* hidrogén kötés (hidrogénhíd kötés)/erősebb/

Az elsődleges kémiai kötések a kémiai tulajdonságokra lesznek hatással, a másodlagos kémiai kötések pedig a fizikai tulajdonságokra.

I O N K Ö T É S

Ion: + vagy – töltéssel rendelkező atomok vagy atomcsoportok. Ha e- ad le + töltésű ion lesz!Az atomok semlegesek (e-=p+), magból és elektronburokból állnak. no semleges töltésű!

Csak kémiailag eltérő jellegű elemek között jöhet létre. (per.r.-ben távol vannak egymástól)Pl.: NaCl (Na – fém … Cl – nem fém) fémek nemfémek között.1. főcsoport: alkáli fémek <<< biztos ionos kötés (7. főcsoport tagjaival)2. főcsoport: alkáli földfémek <<< biztos ionos kötés (7. főcsoport tagjaival)…7. főcsoport: Halogén elemek: F, Cl, Br, I… (negatív jellegű nemfémek)(8. főcsoport: nemesgázok)A főcsoportok száma megegyezik a külső elektron héj elektronjainak számával.Ionos kötés pozitív és negatív töltésű ionok között jöhet létre. Az ionok pozitív v. negatív töltéssel rendelkező atomok v. atomcsoportok. Kationok: Na+, Ca2+, NH4

+

Anionok: Cl-, NO3-, SO4

2-

Miért jönnek létre az ionok ?Az elem rendszáma a benne található protonok számát jelöli. Pl.: Na11, Cl17

A Na atommagjában 11 db proton található. (Az atom semleges), ebből következően az atommag körül 11 db elektron található.

Na11 K L M N elektronhéjak, a K az atommaghoz legközelebb eső héj1s2 2s2 3s1 elektronpályák és a rajtuk mozgó e- -k darabszáma

2p6

2 8 1 Az elektronok darabszáma.(11db)

Ha a legkülső elektronhéjon 8 darab elektron lenne, akkor elérhetné az atom a nemesgázoknál is fennálló stabil állapotot. A legkülső elektront kéne leadnia, hogy stabil állapotba kerüljön.(atomonként 1-et, iononként 6x1023-on db-ot)

Cl17 K L M N elektronhéjak, a K az atommaghoz legközelebb eső héj1s2 2s2 3s2 elektronpályák és a rajtuk mozgó e- -k darabszáma

2p6 3p5

2 8 7 Az elektronok darabszáma.(17db)

Ha fel tudna venni még egye elektront a külső elektronhéjba, akkor elérné a nemesgázok stabil állapotát.

Mindkét esetben a stabil elektronszerkezet elérése a célIonizációs energia: Az az energia, amit be kell fektetni egy elektron leszakításához. Lehet elsődleges, 2. –os, 3. –os (energialeszakítás függvénye! Különböző mértékűek!)Elektronaffinitás: Az az energia, ami felszabadul v. befektetünk egy elektron felvételekor.

Az első elektron felvétele általában energia felszabadulással jár. Ez biztosítja az ionizációs energiát. A második, harmadik elektron felvételéhez már energia befektetés kell.

Összetett ionok: Pl.: HN4+, SO4

2- …stb. Nemcsak egyféle atomból állnak.Az atomok között már kovalens kötés van. p+-ok és e- száma nem egyezik meg.

Az ionvegyületek ionrácsokat hoznak létre. A kristályrácsokban pozitív és negatív töltésű ionok vannak.

A NaCl kockarácsos elrendezésű, de ezen kívül sokféle rácsszerkezet létezik pl.: tetraéderes, oktaéderes…stb.A Coulomb-féle vonzerők miatt vonzzák egymást a különféle ionok és a taszítóerők egyensúlya határozza meg a kristályrácsot.

A pozitív ionok átmérője kisebb, mint a semleges atomoké, a negatív ionok átmérője nagyobb a semleges atomokénál. Nem tudja olyan erősen tartani a távolságot + és – között!

Az ionkristályok térszerkezete az ionrádiuszok viszonyától is függ.pl.: oktaéderIonrádiusz: a gömbnek tekintett ion sugara. Akárcsak a szabad atomnak, az ionnak sincs pontosan meghatározható felülete. Az ionok sugarát a kristályszerkezet alapján határozzák meg (ionkristály).

K O V A L E N S K Ö T É S

Az összekapcsolódó atomok közös elektronpárokat hoznak létre a stabil szerkezet érdekében. És ezek tartják össze az atomok alkotta molekulát. Pl.: H2, O2, HCl… stb. Gyakran atomos atomok kapcsolódnak, vagy közel vannak a periódusos rendszerben.Rendszám: protonok száma

H1 K elektronhéjak, a K az atommaghoz legközelebb eső héj1s1 elektronpályák és a rajtuk mozgó e- -k darabszáma

1 Az elektronok darabszáma.(1db)

Mindkét H atom az egy elektronját beviszi a kötésbe és ezáltal elérik a He nemesgáz stabil elektronszerkezetét.

További példák:

Pauling-elv: Egyetlen atomban sem lehet 2 olyan elektron, amelynek kvantumszáma megegyezik.

1. fő kvantumszám2. mellék kvantum: s, p, d, f3. mágneses kvantumszám4. spin kvantumszám

Mind a 4 kvantumszám nem egyezhet meg !És ez egész molekulákra is érvényes. Min. a spin-nek különböznie kell!

Datív kötés (koordinációs kötés) Olyan fajta kovalens kötés, ahol az egyik atom szolgáltatja a kötőelektronpárt (akceptor, donor) Pl.: NH3+H+ → NH4

+

Ha kialakult már nem tudjuk, hogy melyik volt a datív kötés.

A kötés létrejöttének mikéntjét jelenti a datív kötés. Ez a komplex vegyületekre jellemző.

Homolízis: úgy szakad fel A:B, hogy osztoznak. A:B=A+BKolligáció: A+B=A:BKoordináció: A:+B=A:BHeterolízis: A:B=A:-+B+

Ha két azonos atom kapcsolódik össze, akkor a kötés apoláris, de ha két olyan atom kapcsolódik össze, amelyeknek az elektronegativitása különbözik, akkor abból poláris molekula keletkezik.Két hidrogén atom esetén azonos mértékben vonzzák a kötőelektronokat. Egybeesik a pozitív és a negatív töltések súlypontja. Ezért a kötés apoláris.

A pirossal bekeretezett kötőelektronpár inkább a Cl atom körül fog mozogni a molekulán belül. (Az elektron nélküli hidrogén pedig gyakorlatilag egy proton, ami pozitív töltésű.) Így a molekulán belül pólusok alakulnak ki. A molekula apoláris ebben az esetben. Vagy más néven dipólus molekula. Erről nevezték el a kötést dipólus kötésnek.

Pauling szerint az elektronegativitás az az erő, amellyel az atom a kötésben lévő elektronokat maga felé képes vonzani.

Hibridizáció : Promóció az a folyamat, mikor egy elektron egy nála magasabb szintű elektronpályára lép. Ekkor történik hibridizáció, ami az elektron pályák keveredését jelenti.

C6 K L elektronhéjak, a K az atommaghoz legközelebb eső héj1s2 2s2 elektronpályák és a rajtuk mozgó e- -k darabszáma

2p2

2 4 Az elektronok darabszáma.(6db)

A metánmolekulában (CH4) az elektronok tetraéderesen fognak elhelyezkedni 109°28’ a kötésszög. A molekulában az atomok a legkedvezőbb kötésszög érdekében térben helyezkednek el. A nem kötő elektronpárok sokkal nagyobb helyet követelnek maguknak a térben, mint a kötő elektronpárok. A metán nem oldódik vízben, mert poláros csak polárosban!

Egy példa erre a benzol C6H6

A szénatomokhoz tartozik egy-egy nem kötő elektron, ezek az elektronok delokalizált elektron szextettet alkotnak együtt. Új molekulapályára állnak és egyaránt tartoznak mind a 6 szénatomhoz.A molekula olyan reakcióba megy bele, ami megőrzi ezt az elektronszerkezetet. A benzolra érvényes a legtökéletesebb delokalizáció.A kör alakú a del. elektr. pálya, nincs helyhez kötve. Kedvező energiaállapot=> nehéz reakcióba vinni!Dién molekulák: két 2-ős kötés: váltakozik az 1-es és 2-es

F É M E S K Ö T É S

A fémek így stabilizálódnak. Fémrácsot hoznak létre, ahol a rácspontokban pozitív ionok vannak. A rácspontokban lévő pozitív ionok között szabad elektronok sokasága van. Ezért jó elektromos vezetők a fémek. Ezen kívül jó hővezetők és jól megmunkálhatóak is. ( áram: elektronok áramlása)A kötés feltétele, hogy a külső héjon lévő elektronok száma kisebb v. legfeljebb egyenlő legyen a külső pálya főkvantum számával.Fémion lead egy e—t, 2+ tölt. kation lesz

Pl.: Mg → 2. főcsoport → 2. oszlop: ez fém C → nem fém

Az EN értékek alapján megítélhető az atomok közti kötés jellege:

- ideális kovalens kötés (apoláris): ΔEN=0- poláris kovalens kötés: ΔEN<2- ionos kötés ΔEN>2

M Á S O D L A G O S K Ö T É S E K

Van der Waals-féle kötés:inkább molekulák között

3 hatása van: 1. orientációs hatás2. indukciós hatás3. diszperziós hatás

Orientációs hatás: Dipólus molekulák között jön létre. A pólusok a velük ellentétes pólusok felé fordulnak.

Indukciós hatás: Egy dipólus molekula képes egy

kicsit eltolni a polaritását az apoláris molekulának.

Diszperziós hatás: A pozitív és negatív töltések súlypontja pillanatnyilag nem esik egybe és létrejön egy gyenge kötés.

H-kötés:

Ez a legerősebb másodlagos kötés. A vegyületekben kötött hidrogén atom magjának, a protonnak jelentős a polarizáló képessége. Nagy elektronegativitású atommaggal való kovalens kötés esetén nem csak molekulán belül létesít kapcsolatot, hanem egy másik molekula Pl.: F, O, N atomjaival is.

H2O molekulák:

Jellemző tulajdonságuk: +4°C-on van a sűrűségmaximum.

A jég térfogata hűlés esetén növekszik.

Magas a forráspontja és a párolgáshője.

Itt azt láthatjuk, hogy a vízmolekulák között hidrogénkötés létesít kapcsolatot. Az oxigén atom körüli tér negatívabb, mert az oxigénnek van még egy nem kötő elektronpárja és ez vonzza a viszonylag pozitív hidrogént.

A hangyasavnál (H2CO2) a molekulákat 2 hidrogénkötés tartja össze. Ezért dupla akkora a forráspontja, mint amit a molekula tömeg alapján várnánk.Fehérjéknél, poliszacharidoknál, zsíroknál… stb. is ilyen kötések alakulnak ki. Nagy molekuláknál nem csak intermolekulárisan (molekulák között), hanem intramolekulárisan (molekulán belül) is kialakulhat a hidrogénkötés. Anyagi rendszerek

Rendszer: külvilágból elhatárolt rész, az összes többi a környezet. Mindig az adott vizsgálat dönti el, mi legyen.Halmazállapotuk szerint:Szilárd,Folyékony,Légnemű (Gáz),Plazma

Homogén rendszerek: Sem szabad szemmel, se mikroszkóppal elkülöníthető határfelületet nem látni. Pl.: levegő, csapvíz. Egyfázisú rendszer.

Heterogén rendszerek: Szabad szemmel, vagy mikroszkóppal fázisok különíthetők el. Pl.: olaj-víz. Egy azon anyag eltérő halmazállapotú fázisa.

Egy komponensű Kettő v. több komponensűHOMOGÉN Tiszta anyag, elem, (vegyület)

Elegyek, (oldatok)

HETEROGÉN Tiszta anyag különböző halmazállapotban. Pl.: jég, víz, vízgőz

keverékek

Kolloid rendszerek: átmenet a homogén és heterogén rendszerek közöttDiszpergált részecskék mérete (legalább a tér egyik irányában)1-500 nm (1nm = 10-9m) tartományba esik Szubmikroszkópikus rendszerekMolekuláris tartományban már nem értelmezhető felület. 1cm=6cm2, 1 mm élh. kocka felülete 60cm2, 1nm-re darabolva 6000m2! Ez alatt elveszti értelmét, nincs felület, atomi méretek vannak.Fajlagos felület: egységnyi térfogatú anyag felületeCsoportosítás:diszperz rendszerek: halmazállapot szerint csop. diszperziós közeg (amibe oszlatom) és diszpergált rész (amit)

Diszperziós közeg

Diszpergált anyag Elnevezés Példa

GÁZGáz    Folyadék kolloid köd (aeroszol) légköri köd, sósavSzilárd kolloid füst (aeroszol) dohányfüst, szállópor

FOLYADÉK

Gáz kolloid hab tejszínhabFolyadék Emulzoid (emulzió) víz,olaj keveréke

SzilárdSzuszpenzoid (szuszpenzió)

fémkolloid (Ag, Au, Cu)

SZILÁRD

Gáz kolloid hab horzsakő (forrkő)

Folyadékfolyadékzárvány (xeroszol)

folyadék tartalmú kőzet

Szilárd szilárd zárvány (krioszol) rubinüveg

1 nm alatti mérettartomány: amikroszkopikus, molekuláris mérettartomány1-500 nm között: szubmikroszkopikus, kolloid tartomány500 nm fölött: heterogén, mikroszkopikus tartomány 0.1 mm fölött. Emberi szem felbontó képessége

Kolloidok előállítása

- Makroszkopikus részek diszpergálása (aprítása). A nagyobb méretű szemcséket kolloid méretűvé aprítjuk.- Alakváltoztatás, diformálás. Lemezszerű, szálszerű rendszerek.- Amikroszkopikus részek kondenzálása.- Óriásmolekulák szintetizálása.

A diszpergálás módszerei: - Mechanikai: kolloid malom- Elektromos: elektromos ív fényben porlasztás

disszolúciópl.:fehérjekooguláció

Homogén

Kolloid

Heterogén

(kondenzálás) tömörítés, aggregálás

diszpergálás(aprítás)difformálás: laminárisfibrilláris

Kolloidok tulajdonságai

Nagy fajlagos felület. A fajlagos felület elérheti a maximumot is.

Optikai tulajdonság: Tyndall-jelenség (Pl.: porszemek a napfényes levegőben). A Zsigmondy-féle ultramikroszkóp (szubmikroszkóp) a kolloid rendszert oldalról világítja meg. És ezáltal a rendszeren keresztül szórt fényt kapunk.

Ülepítése, szűrése: Ülepíteni, ultracentrifugával lehet. Szűrni pedig speciális kolloidszűrővel lehet. Ez egy nagyon finoman porózus porcelánszűrő, viszont szívó v. nyomóerő szükséges hozzá.A dialízis egy diffúziósebesség különbségen alapuló tisztítás.

Elektromos tulajdonságok: A nagy fajlagos felületükön töltéssel rendelkező részecskéket kötnek meg, ez az elektroforézis. A kolloid részecskék töltése így attól függ, hogy milyen töltéssel rendelkező részecskét kötöttek meg a felületükön. A kataforézis, a katód felé vándorlás esete. Az anaforézis, pedig az anód felé vándorlása a részecskéknek.Izoelektromos pont: (itt lehet a legkönnyebben kicsapni a

fehérjerészecskét) Az a pH érték, amelynél a kolloid részecske sem negatív töltésfelesleggel, sem pozitív töltésfelesleggel nem rendelkezik. Ezért egyenáram hatására sem az anód, sem a katód felé nem vándorol. Azaz elektroforézist nem mutat.

Minden kolloidnak van egy rá jellemző pH értéke és egy ehhez tartozó izoelektromos pontja.

Stabilitás: Aggregáló hatások: - nehézségi erő- adhézió

Tömörülés ellen: - keverés- szolvát burok (oldószerburok)

Hidrát burok: kolloid rendszer körül erősebb az első burok, majd egyre lazább- részecskék elektromos taszító hatása

A két hatás összességétől függ a koagulálás (szolok öregedése),ilyenkor kicsapódik az oldat, a kolloid részecskék összeállnak.

Pl.: fehérjék reverzibilis, v. irreverzibilis kicsapódása.Reverzibilis: fehérje + könnyűfémIrreverzibilis: fehérje + nehézfém, fehérjék melegítése

A védőkolloidok a kevésbé stabil rendszereket tudják stabilizálni. Védőburkot hoznak létre. Ilyenek pl.: az emulgeáló szerek is az élelmiszeriparban. Pl.: arany hidroszol + kevés fehérje… stabilabb lesz.Gélek, kocsonyák:

Átmenetet képeznek a diszperz és a diform rendszerek között.Pl.: A szem üvegteste 99.8%-ban víz.Óriási mennyiségű vizet képesek megtartani, viszonylag alaktartóak, melegítés hatására szol állapotúvá alakulnak.gélszol átalakulás PEPTIZÁCIÓOldatok, oldatkoncentrációk, híg oldatok törvényeiElegy: egynél több komponensű homogén rendszerek.Lehet: -gáz

-folyékony

-szilárdOldat: ha az elem egyik komponense (oldószer) lényegesen nagyobb mennyiségben van jelen, mint a többi.50%+50%=elegy, 60+40=elegy, 80+20=oldatIdeális elegy: határeset, mely felé közelítenek -ha a komponensek eredeti tulajdonságaikat megtartják=> additiv tulajdonságok a %-os összetétel alapján számolhatók. pl.: sűrűségA térfogat nem additív!!!(összeadható)

-ha elegyítés közben nem történik energetikai változás (se felmelegedés, se lehülés)

reális elegy: a komponensek elkeveredésekor dilatáció(elmozdulás) vagy kontrakció(összehúzódás) lép felKoncentráció: összetételmegadása: a., százalékos: 1. tömegszázalék m/m %=oldat/oldott anyagnem oldószerre!!!100mg oldatban, hány g az oldott anyag? 15 m/m %=>100g-ban 15 g oldott anyag van

2. térfogatszázalék v/v%=100cm3 oldatban, hány cm3 az oldott anyag3. vegyesszázalék m/v%= 100 cm3 oldatban, hány g az oldott anyag4. molszázalék n/n%=100 mol oldatban, hány mol oldott anyag van

b., koncentráció g/l: 1 l oldatban, hány g oldott anyag vanc., molaritás mólos oldat (anyagmennyiség koncentráció vagy mol/dm3

koncentráció) 1 dm3 oldat, hány mol oldott anyagot tartalmazd., roault koncentráció, molalitás: oldószerre vonatkozik, 1000g oldószerre eső oldott

anyag moljainak számae., moltört: 1 mol oldatban, hány mol az oldott anyag /moltörtx100=mol%/f., higítás: koncentráció reciproka

Gázok oldódása folyadékokban- párolgáshoz hasonló, de vele ellentétes irányú folyamat - dinamikus egyensúly telítési koncentráció függ: - anyag minőségétől

- hőmérséklettől- nyomástól

Henry Dalton törvény: - a gázok adott oldószerben való oldhatósága, adott hőmérsékleten a gáz nyomásának arányávalc( koncentráció)=k(arányossági tényező)p(nyomás) k anyagi minőségtől függ

-a gázok oldhatósága a hőmérséklet növekedésével csökkenFolyadékok oldódása folyadékban

- korlátlan elegyedés pl: etilalkohol-víz- nem elegyíthető korlátlanul pl: éter-víz

mindig van keveredés csak elenyésző!!Szilárd anyagok oldódása folyadékbanFelületen indul el, az oldószer molekulák hatására. Beáll egy dinamikus egyensúly ( amennyi kiszakad, annyi vissza is jut)Telített olda t : amelyben adott hőmérsékleten már több oldott anyag nem képes oldódni. Koncentrációja függ az anyagi minőségtől, hőmérséklettől, nyomástólOldódás sebessége: nagy sebességű folyamat pillanatszerű, de lelassul# a határréteg gyorsan telítődik, majd a diffúzió sebességétől függ a továbbiakban.Növelhetjük: - keveréssel

-oldandó anyag felületét pl: paritással(anyag kettős természete) növeljükTúltelített oldat: A telített oldatnál töményebb oldatokat, ezek az oldatok nagyon instabilak, s kis mechanikai hatásra (rázás, az edény falának megdörzsölése), már elindul a kristályosodás.Az oldódás mindig a szilárd anyag és oldat felületén játszódik le. Megoszlási egyensúly.: valamely anyagot egyidejűleg oldunk két egymással érintkező, de nem elegyedő oldószerben pl.: jód kloroformban és vízben (a kloroform és a víz egymással nem elegyedik) c1(jod+cloroform)/c2(jód koncentrációja vízben)= L (megoszlási hányados)L értéke a komponensnek anyagi minőségétől és a hőmérséklettől függpl: jód+kloroform+víz=> L=130 ( a kloroformban 100-szor nagyobb a koncentrációja, szobahőmérsékleten, légköri nyomáson)

Az extrahálás (kivonás), egyes alkotórészek eltávolítása oldatokból, elegyekből, keverékekből olyan oldószerrel, amely csak a kívánt anyagokat oldja.

A hidratáció a szolvatáció egy speciális esete, az a folyamat, amelyben a szabad ionokból vagy molekulákból hidrátburokkal körülvett ionok, illetve molekulák jönnek létre. A hidratáció során a hidratálódó részecske köré vízmolekulákból álló burok épül.Hasonló molekulák oldódásapoláris-polárisapoláros anyag- apoláros oldószerbenvíz: a leggyakrabban alkalmazott poláros oldószerionkristályok oldódása vízben: hidratáció. annál erősebb, minél nagyobb az ion töltése, és minél kisebb a méreteKovalens kötésű dipólus molekulák oldódása vízben: HCl dipólus molekulaionokra disszociálH+

+Cl- H3O+ ionokelektrolitos disszociáció: sók, savak, bázisok, vízben oldva ionjaikra esnek szét.Átmeneti fémek ionjai: vízmolekulákkal komplex formában kapcsolódnak pl: [Cu(H2O)4]2+

Hidratációhő vagy hidratációs energia: ami a hidratációt kíséri. Önként végbemenő folyamat energiafelszabadulásHa a hidratációs hő nagyobb, mint a rácsenergia hő szabadul fel (oldáshő)Ha egy folyamat hő termelő, azaz exoterm akkor az előjele negatív. Hőelnyelő”+” a rendszer energiája nőtt.Ha a hidratációs hő kisebb mint a rácsenergia az oldódás hő felvétellel jár (lehűlés) (+oldáshő)„+” oldáshő esetén az oldhatóság a hőmérséklet emelésével nő„-„ oldáshő esetén az oldhatóság a hőmérséklet emelésével csökkenLe Chatelier Braun elv: minden rendszerben olyan változások következnek be, amik a külső hatásokat csökkentik. Híg oldat: az az oldat, ahol egy oldott molekulára legalább 100 oldószer molekula jut. A mól tört‹0, 01. fagyáspontjuk alacsonyabb, forráspontjuk magasabb, mint a tiszta oldószeréRaoult: a fagyáspont csökkenés és a forráspont emelkedés az oldott anyag anyagi minőségétől független, csak a koncentrációtól függ és azzal arányos. ∆p/p= n/no→az oldat relatív gőznyomáscsökkenése egyenlő az oldott anyag móljai, és az oldószer móljai számának hányadosával. Ozmózis: ha különböző koncentrációjú oldatokat féligáteresztő határfelület választ el egymástól. Ez a féligáteresztő hártya a kisebb oldott molekulákat átereszti, a nagyobb molekulákat nem. Ozmózisnyomás:ππxV=RxT V: hígítás, 1 molnyi anyagot tartalmazó oldattérfogatn mólra: πxv=m/MxRxT n: mól szám, m: oldott anyag tömege, M:moláris tömeg, v: n mólnyi anyagot tartalmazó hígításSzerepe az élő szervezetben:sejtfal-félig áteresztő hártyaIzotóniás oldat Pl: 0,9%-os NaClfiziológiás sóoldatDesztilált víz is halálos lehet nagy mennyiségbenHipertóniás oldat:nagy az ozmózis nyomásaHipotóniás oldat: alacsonyabb az ozmózis nyomása, mint az izotóniásnak

Termokémia

A reakciók hőváltozásával foglalkozik.Kémiai folyamatok energetikája: mindig energiaváltozás van, termokémia- hőenergia. A reakcióhő megmutatja, hogy mekkora a hőváltozás a reakció során, ha valamennyi anyagból annyi mól fogy el, illetve keletkezik, mint amekkora az együtthatója a reakcióegyenletben.Mértékegysége: kJ/molEndoterm reakció

a vizsgált rendszer energiatartalma nő a környezetből energiát vesz föl a reakcióhő előjele pozitív (+)

Exoterm reakció

a vizsgált rendszer energiatartalma csökken a környezetnek energiát ad át a rendszer a reakcióhő értéke negatív (-)

Termokémiai egyenlet

C + O2 = CO2 (kémiai egyenlet) C(sz) + O2(g) = CO2 (g) ΔH = ? (termokémiai egyenlet) 2 H2(g) + O2(g) = 2 H2O(g/f) ΔH(g/f) = ? (termokémiai egyenlet) Alkalmazott jelölések: s, sz: szilárd l/f: folyadék g: gáz aq: vizes oldat

Hess-tétel: termokémia főtétele: a reakcióhő csak a kiinduló és a végállapottól függ, a részfolyamatok számátől, sorrendjétől, idejétől független. Mindezek álatal meg tudjuk határozni az élelmiszerek tápértékét. A keletkezett anyagok képződéshőinek összegéből levonjuk a kiindulási anyagok képződéshőinek összegét. KépződéshőEgy vegyület képződéshője az a hőmennyiség, amely akkor szabadul fel vagy nyelődik el,ha a vegyület 1 molja elemeiből képződik, standard állapotban. Jele: kHMértékegysége: kJ/molA képződéshő definíciójából következik, hogy a stabilis állapotú elemek (pl. a szilárd jód, az oxigéngáz, a folyékony bróm) képződéshője 0 kJ/mol!

AB+CD=AD+CB → Q=(h3+h4)-(h1+h2), CO+O2=CO2+Q, Q=h CO2- hC, hCO=hCO2-Q, hO2=0, mert az elemek képződéshője nulla.

Hőváltozások típusai 1. Fázisátalakulási hők:♦ olvadáshő = – fagyáshő (endoterm/exoterm)♦ párolgáshő = – kondenzációshő (endoterm/exoterm)♦ szublimációshő = – kondenzációshő (endoterm/exoterm)ΔHo(víz) = 6,00 kJ/mol, ΔHp(víz) = 40,59 kJ/mol

2. Módosulatváltozási hők:C(grafit) → C(gyémánt) ΔHm = 1,9 kJ/mol

3. Oldáshő:Az a hőmennyiség, ami akkor szabadul fel vagy nyelődik el, ha 1 mol anyagot végtelen nagy térfogatú oldószerben oldunk.Lehet: exoterm vagy endotermOka: oldáshő = – (rácsenergia) + (szolvatációshő) = (+ + –)pl. Na2SO4 + nH2O → 2Na+(aq) + SO4

2-(aq) ΔH = –1,98 kJ/molNa2SO4·10H2O + nH2O → 2Na+ (aq) + SO4

2- (aq) ΔH = +78,7 kJ/mol

4. Reakcióhők:- közömbösítési hő: erős sav + erős bázis: (H+ + OH– → H2O) (ΔHvíz = –57,3 kJ/mol)

gyenge sav + erős bázis: ΔH1 = ΔHvíz – ΔHd (HA → H+ + A– , ΔHd)

- égéshő: általában exoterm, égés feltételei: éghető anyag, égést tápláló közeg, gyulladási hőmérsékletendoterm képződéshőjű vegyületek égése, pl. CS2 + 2 NO = CO2 + 2 S + N2 CS2 + 6 NO = CO2 + 2 SO2 + 3 N2Reakcóhő kiszámítása: halmazállapot, hőváltozás kell hozzá. Kötési energia Az az energia amely akkor szabadul fel vagy nyelődik el, amikor gázhalmazállapotú atomokból 1 mol gázhalmazállapotú molekula képződik.H(g) + H(g) → H2(g) ΔH = Ek = – 435,3 kJ/molA metán kötési energiája:(átlagos kötési energia)C(g) + 4 H(g) → CH4(g) ΔH = –1665 kJ/molEk(C–H) = –1165/4 = – 416, 25 kJ/mol

I. főtétel – Energiamegmaradás törvénye A termodinamika első főtétele mennyiségi összefüggést állapít meg a mechanikai munka, a cserélt hő és a belső energia változása között. Egy nyugvó és zárt termodinamikai rendszer belső energiáját, amennyiben annak belsejében nem zajlik le fázistátalakulás vagy kémiai reakció, kétféleképpen lehet megváltoztatni: munkavégzéssel és hőközléssel. A rendszer ΔU belső energiájának megváltozása tehát a vele közölt Q hőmennyiség és a rajta végzett W (bármilyen) munka összege:

II. tétele: termikus energia csak korlátozott mértékben alakítható át más energiafajtává. Tartós munkavégzés csak akkor keletkezik, ha hőmérsékletkülönbség áll fenn. Energiák: 1. helyzeti- potenciális, 2. mozgási- kinetikus, 3. forgási- rotációs, 4. rugalmas. Belső energiák: 1. termikus: hőmozgás energiája a molekulák haladó, forgó, rezgő mozgásából. 2. nullapont energia.Energia átlagos eloszlása a Maxwell- Boltman féle eloszlás: részecskékhez adott hőmérsékleten egy átlagos energia rendlehető. Exoterm:-, endoterm: +. Belső energia nőhet hőközléssel vagy munkavégzéssel. Belső energia változás=felvett hő+külső erők munkája: ∆U=Q+L. a belső energia nagyságát a rendszer állapota szabja meg. ∆U=U2- U1, körfolyamatokban ∆U=0. a belső energia abszolút értéke nem, csak a változása állapítható meg. Standard állapotban a kémiai elemek belső energiája nulla. Vegyületek belső energiája=szabad elemekből való képződés reakcióhője. Térfogati munka: nyitott edényben térfogatváltozás, a folyamattól elválaszthatatlan. ∆H=H2- H1, H=U+PV, H=entalpiaEntalpia=állandó nyomáson mért képződéshő.III. főtétel Nernst megfogalmazása szerint az abszolút tiszta kristályos anyagok entrópiája nulla kelvin hőmérsékleten zérus. Olyan abszolút tiszta kristályos anyag, amelyre a Nernst megfogalmazása érvényes lenne, a természetben nem fordul elő, ideális fogalom, tehát nulla entrópiájú anyag nem létezhet. Az entrópia határértékét a harmadik főtétel pontosított megfogalmazása a következőképpen rögzíti: a termodinamikai rendszerek entrópiája véges pozitív érték fele, az entrópia hőmérséklet szerinti deriváltja pedig a zéró fele tart, amikor a rendszer hőmérséklete az abszolút nulla érték fele közelít. Nernst posztulátumát később egy újabb megfogalmazásban hozta nyilvánosságra, mely szerint az abszolút nulla hőmérséklet tetszőlegesen megközelíthető, de nem érhető el. E kijelentés a harmadik főtétel előbbi megfogalmazásának következménye: mivel az abszolút nullához közeli hőmérsékleten az anyagok fajhője nagyon kicsi, igen kis hőmennyiség a hőmérséklet jelentős megváltozásához vezet. Bármilyen módon is valósítjuk meg a hűtést, a lehűtendő test valamilyen fokú visszamelegedése elkerülhetetlen. A folyamat megismétlésével a hőmérséklet tovább csökkenthető, tehát végső soron az abszolút nulla hőmérséklet elvileg tetszőleges pontossággal aszimptotikusan megközelíthető, de nem érhető el. Sav-bázis rendszerekI. Arrhenius tétele sav-bázis rendszerekre (1887)

Kizárólag vizes oldatokra alkalmazható. Azok az anyagok, amelyek vizes oldatában H+ ion (H3O+) található, azok a savak. A bázisok pedig azok az anyagok, amelyek vizes oldatában OH- ionok vannak.

Savaknál: HA → H+ + A- (A-: savmaradék anion)Bázisoknál: BOH → B+ + OH- (B+: bázismaradék kation)

Savak pl.:HCl → H+ + Cl-

H2SO4 → 2H+ + SO42-

H3PO4 → 3H+ + PO43-

H2CO3→ 2H+ + CO32-

CH3COOH → H+ + CH3COO-

Bázisok Pl.:NaOH → Na+ + OH-

Ca(OH)2 → Ca2+ + 2OH-

NH4OH→ NH4+ + OH-

Erős sav, gyenge sav:A disszociáció mértékétől függ a sav erőssége.Erős savak: Teljes mértékben disszociálnak vizes oldatban.Gyenge savak: Részben disszociálnak vizes oldatbanPl.: H2SO4 (kénsav) vizes oldatában csak 2H+, SO4

2- ionok találhatók

Ugyanez igaz az erős bázisokra is. A gyenge savak, bázisok csak részben képesek disszociálni.Közömbösítés: Savból és bázisból víz és só keletkezik. Elektrolitos disszociáció: Sók, savak, bázisok vízben oldva ionjaikra esnek szét. A végeredmény

egy elektrolit oldat tele ionokkal, ami az elektromosságot vezeti.

Pl.:NaOH +HCl = NaCl + H2ONa+ + OH+ + H+ + Cl- = Na+ Cl- + H2O

II. Brönsted-Lowry elmélet (Brönsted-elmélet 1923)

Bármilyen közegben (nem csak vizes) alkalmazható. Protolitikus elmélet, a sav-bázis folyamatok a protonokhoz köthetők.

Savak: Proton leadására képesek.Bázisok: Proton felvételére képesek.

A gyakorlatban ez a proton legtöbbször a H+

Sav ↔ Bázis + H+

Pl.:HNO3 + H2O = NO3

- + H3O+

sav1 bázis2 bázis 1 sav2

sav1 → bázis1

HClO4 + HNO3 = H2NO4+ + ClO4

-

Sav1 bázis2 sav2 bázis1

Egy vegyületről sem állítható hogy sav, v. bázis. Az adott reakcióban derül ki, hogy az anyag savként, vagy bázisként viselkedik. A Brönsted-elmélet viszonylagos. Mindig kettős sav-bázis rendszerek jönnek létre.Nemcsak molekulák, hanem ionok(+-) is lehetnek savak és bázisok.Az oldószer-molekulák öndiszociációja is sav-bázis folyamat.NH3 + NH3 = NH4

+ + NH2-

H2O + H2O = H3O+ + OH-

bázis1 sav2 sav1 bázis2Ezért lehetséges, hogy a teljesen tisztított víz is képes az elektromos vezetésre.A víz amfoter, ez azt jelenti, hogy savként és bázisként is tud viselkedni.III. Lewis-féle elméletMég szélesebb körben alkalmazhatósavak: elektronpár hiányos vegyületek-képesek elektronpárokat befogadnibázisok: képesek elektron párokat átadniNH3+H+NH4

+ három kovalens és egy aktív kötéssel jön létrekoordinatív kötés létrejötte sav-bázis reakcióCu2++4NH3=Cu(NH3)4

2+

A kötött nitrogént tartalmazó szerves vegyületek pl: aminósavak biokémiai átalakulása is sav-bázis reakcióSavak csoportosítása: 1. hidrid típusú: HCl, HF (nem tartalmaz O).

2. oxosavak: HsSO4 kénsav, H2SO3kénessav, HNO3foszforsav, H3PO4salétromsav. Savas hidrid: savak vízveszteséggel alakulnak át

H2SO3SO2+H2O. Vannak olyan savak amelyek fokozatosan képesek vizet leadni. 3. tiosavak: az oxigént a kén helyettesíti pl.: H2CO3H2CSO2

szénsavmonotioszénsavSavak értéke: hány diszociálható hidrogént tartalmaz, 1 értékű: HNO3, CH3COOH(ecetsav), 2értékű: H2SO4, a karbonsavak annyi értékűek, ahány karboxilcsoport van bennük.

Bázisok csoportosítása: 1. oxobázisok: NH4OH. 2. tiobázis: KSH

Sók csoportosítása: savakból és bázisokbólvíz és só1. szabályos: csak savmaradék és bázismaradék ionból, NA2SO4, KCl. 2. savanyú sók: a sóban hidrogénion is marad, NaH2PO4(nátrium-dihidrogén-foszfát) lúgos kémhatású 3. bázisos: bázisokra jellemző hidroxilion is. 4. vegyes sók: többféle bázis és savmaradék, KNaSO4. 5 kettős sók/timsók: kristályvizes sók, ha oldjuk, akkor szétesik a kristály. 6. komplex sók: réztetramin szulfát[Cu(NH3)4]SO4

Redoxfolyamatok: oxidációs és redukciós folyamatok. Oxidáció: oxigénnel való egyesülés, oxigénfelvétel, hidrogénleadás: alkoholból aldehid keletkezik, elektronleadás, oxidációs szám növekedés. Oxidációs szám: azt fejezi ki, hogy a kérdéses atom egy vegyület létrejöttekor hány e- t adott át más atomoknak, illetve hány e- t vett át más atomoktól. Redukció: oxigén leadás, hidrogén felvétel, elektronfelvétel, oxidációs szám csökkenés.

Szabályok: semleges molekulán belül az oxidációs számok összege nulla, ionok esetén megegyezik az ion töltésével. Elemek oxidációs száma nulla. A hidrogéné 1, de a hibridekben -1. CaH2- +2,-1. Az oxigéné -2, kivétel a peroxidok: H2O2: -1. alkáli fémek: +1, alkáli földfémek+2. Kiszámítása: H2SO4(+1)(+6)(-2)Diszproporció: ugyanaz az elem részben oxidálódik, részben redukálódik. Cl2+H2O= HCl+HOCl. Szinproporció: két különböző oxidációs számból egy közös oxidációs értékű keletkezik. Daniell- féle galvánelem:- Zn/ZnSO4//CuSO4/Cu+ lényege, h az e- t vezeti, amíg a Zn el nem fogy. O magához vonzza a cinkionokat, a rézionok magukhoz vonzzák a szulfátionokat, elektront vesznek át a fémtől. A fém és oldat együtt az elektród. Az elektronok a cinkről átjutnak a rézre. Réz kiválás, cinkoldás. Réz- redukció, cink- oxidáció. Elektródpotenciál: Nemst képlet:E=Eo(normál potencia)+R(egyetemes gázállap.)×T(hőm. K-ben/ z(elektr.szám vállt.)×F(állandó) az egész szorozva lnc(logaritm. koncentráció), ha t=25Co ésstandard potenciál: p=105 Pa, normál hidrogén elektród potenciálját 0, redoxpotenciál értékek segítségével egy redox folyamat irányát meg tudjuk határozni: a pozitívabb standardpotenciálú rendszer a nála negatívabbat oxidálni képes. ReakciókinetikaA reakciók sebességével foglalkozik. A reakciósebesség arányos a különböző anyagok időegység alatt bekövetkező koncentrációváltozásával. Az adott reakció sebességét az anyagi minőségen kívül a következő tényezők befolyásolják:a) KoncentrációA reagáló anyagok koncentrációjának növekedésével nő az összes ütközésszám, így a hasznos ütközések száma általában ugyanilyen mértékben megnövekedik. Egy reakció sokszor több elemi lépésből tevődik össze. Minden egyes elemi reakciólépés sebessége függ az aktivált komplexum létrejöttéhez szükséges anyagok koncentrációjának a sztöchiometriai szám abszolút értékének megfelelő hatványon vett szorzatával.

Példa:

CO + NO2 CO2 + NO

v = k[CO][NO2]

v reakciósebességk arányossági tényező: reakciósebességi együttható

[az adott anyag mol/dm3-ben kifejezett pillanatnyi koncentrációja]

(A reakciósebesség és a reakcióegyenletben szereplő sztöchiometriai számok között nincs mindig ilyen szoros összefüggés).b) HőmérsékletA reakciósebesség mindig nő a hőmérséklet emelésével. Magasabb hőmérsékleten ugyanis nagyobb a reagáló anyagok energiája, nagyobb hőmozgásuk sebessége, így többször ütköznek (több az összes ütközés) és a nagyobb átlagos energia miatt arányában is több az aktiválási energia értékét meghaladó energiájú ütközés.c) KatalizátorokOlyan anyagok, amelyek a kémiai reakciók sebességét úgy növelik, hogy - bár a reakcióban természetesen részt vesznek - végül változatlan állapotban maradnak vissza. A katalizátorok olyan reakcióutat nyitnak meg, amelynek az aktiválási energiája kisebb, és így nőhet a hasznos ütközések aránya az összes ütközéshez képest. Az aktiválási energia csökkentésének mechanizmusa reakciótípusonként és katalizátoronként más és más.

Reakciósebesség: A koncentráció időbeli változása, jele: v, mértékegysége: mol/dm3sNulladrendű reakciók: a reakciósebesség állandó, független a koncentrációtólElsőrend: a reakciósebesség a koncentráció első hatványától függMásodrend: a reakciósebesség a koncentráció második hatványától függKatalizátor: A reakciósebességet növeli miközben a reakcióban nem fogy elHomogén katalízis: A katalizátor ugyanolyan fázisú mint a reakcióelegy. Pl.: sav/lúg katalizált észterhidrolízis (gyógyszerbomlás)Heterogén katalízis: A katalizátor más fázisú, mint a reakció elegy. Pl.: vegyipar (NH 3 (Fe), H2SO4

(V2O5) gyártás)Irreverzibilis reakciók: Egyirányban teljesen lejátszódó reakciók. Pl.: NaOH+HCl−→NaCl+H2OReverzibilis reakciók: Mindkét irányú reakció egyszerre megy a dinamikus egyensúlyig.Megfordítható kémiai reakciók:A megfordítható kémiai reakciók esetén a kiindulási anyagokból képződő termékek visszaalakulnak a kiindulási anyagokká. Elvileg minden kémiai reakció megfordítható. A kiindulási anyagok összekeverésének pillanatában az átalakulás (odaalakulás, v1) sebessége maximális, a visszaalakulásé (v2) nulla, mivel még 0 a termékek koncentrációja. A folyamat során az átalakulás sebessége csökken (mivel csökken a kiindulási anyagok koncentrációja!), a visszaalakulásé pedig nő (mivel a termékek koncentrációja nő!) mindaddig, amíg a két sebesség egyenlővé nem válik! (ls. ábra)

Ekkor ún. dinamikus egyensúly alakul ki, melyben a két ellentétes, egyenlő sebességű folyamat tartja fenn a látszólagos változatlanságot! Az egyensúlyi állapotot jellemzi az EGYENSÚLYI ÁLLANDÓ, mely adott hőmérsékleten jellemző egy reakcióra.

Az EGYENSÚLY TÖRVÉNYE (tömeghatás törvénye) szerint a termékek egyensúlyi koncentrációjának megfelelő hatványon vett szorzatából és a kiindulási anyagok egyensúlyi koncentrációjának megfelelő hatványon vett szorzatából képzett tört értéke adott hőmérsékleten állandó.

K egyensúlyi állandó; [mol/dm3]e egyensúlyi koncentrációk

Az egyensúlyi állapot megzavarható. Ezt a Le Chatelier-elv alapján jellemezhetjük.

Le Chatelier-elv ("a legkisebb kényszer elve"):

LeChatelier elv: Külső kényszer hatására egy dinamikus egyensúlyi rendszerben olyan folyamatok mennek végbe, amelyek igyekeznek ezt a hatást csökkenteni. Példa: N2+3H2 ⇌2NH3

A KONCENTRÁCIÓ VÁLTOZÁSÁNAK HATÁSA

A kiindulási anyagok koncentrációjának növelése vagy a termékek elvezetése az átalakulás irányába való eltolódást hozza létre. A kiindulási anyagok koncentrációjának csökkentése és/vagy a termékek koncentrációjának növelése a visszaalakulás felé tolja el az egyensúlyt.

A HŐMÉRSÉKLETVÁLTOZÁS HATÁSA

A Le Chatelier-elv alapján a hőmérséklet emelése az endoterm, a hőmérséklet csökkentése az exoterm irányba tolja el az egyensúlyt! A hőmérséklet változtatásakor megváltozik az egyensúlyi állandó, mivel a hőmérséklet nem egyforma mértékben változtatja meg az oda- és visszaalakulás reakciósebességét (azaz a reakciósebességi együtthatókat).Fontos megjegyezni, hogy a reakciókinetikánál leírt összefüggések itt is érvényesek, vagyis a hőmérséklet emelése minden reakciót gyorsít, csak az endoterm reakciók sebességét nagyobb mértékben! A hűtés ugyanígy minden reakciót lassít, csak az exoterm reakciókat kisebb mértékben!

A NYOMÁSVÁLTOZÁS HATÁSA

A nyomás csak akkor befolyásolja az egyensúlyi állapotot, ha a folyamat - állandó nyomáson - térfogatváltozással jár. Ez gázok esetén az egyenletben szereplő sztöchiometriaiszám-változással (a molekulák számának változásával) arányos. A nyomás növelése a Le Chatelier-elv értelmében (az "összehúzódás") a sztöchiometriaiszám-csökkenés irányába tolja el az egyensúlyt. (A nyomás növelésével a jeget megolvaszthatjuk, mivel a jég olvadása

térfogatcsökkenéssel jár.)

KATALIZÁTOROK HATÁSA AZ EGYENSÚLYRA

A katalizátor mindkét irányban csökkenti az aktiválási energiát, ezért az egyensúly gyorsabban alakul ki, de az egyensúlyi koncentrációviszonyokat a katalizátorok nem befolyásolják.

Bevezetés a kémiai egyensúlyok fogalmába

A kémiai egyenletek felírásakor feltételezzük, hogy a reakciók 'teljesen' végbemennek, tehát minden kiindulási anyag termékké alakul át. A kiindulási anyagok egy része azonban többnyire megtalálható a termékek mellett.

A rendszerben jelenlevô anyagok mennyiségének meghatározásához szükség van a kémiai egyensúly vizsgálatára. A kémiai egyensúly szerepet játszik abban, hogy a teáskannában vagy az erômû kazánjában mennyi gôz fejlôdik, mennyi oxigént tud szállítani a vér hemoglobinja, hogyan lehet optimalizálni egy vegyi üzemben az elôállított termék mennyiségét.

Az illékony folyadékok folyadék-gôz egyensúlya és az oldható sók só-oldat egyensúlya dinamikus egyensúly. Ha egy illékony folyadék zárt edényben van, a folyadék párolgási sebessége megegyezik a gôz kondenzálódási sebességével. A folyadék fölött egyensúlyi gôznyomás alakul ki. A telített oldatban a kicsapódás sebessége azonos az oldódás sebességével. A egyensúlyt érô 'zavar' hatását a Le Chatelier-elv alapján jósolhatjuk meg.

Az egyensúlyi rendszerek néhány jellemzôje

1. A rendszerekben reverzibilis változás játszódik le. (Erre az egyenletben kettôs nyillal, az alábbiakban a <=> jellel utalunk.)

2. Az egyensúlyban levô rendszer 'zárt': egyetlen anyag sem léphet be vagy hagyhatja el a rendszert.

3. A egyensúly dinamikus. Úgy tûnik, mintha semmi sem történne, mert két ellentétes változás azonos sebességgel játszódik le:

4. A felsô és az alsó nyíl irányában zajló reakció sebessége megegyezik.

Az egyensúlyi állandó

Adott hômérsékleten minden kémiai egyensúlyra érvényes, hogy ha a reakcióegyenlet jobb oldalán feltüntetett vegyületek koncentrációit - az egyenletben szereplô, megfelelô együtthatók hatványára emelve - összeszorozzuk, és az egyenlet bal oldalán szereplô vegyületek koncentrációiból ugyanígy képzett szorzattal elosztjuk, a kapott hányados állandó. Ezt az állandót nevezzük egyensúlyi állandónak (K).

• KÉMIAI EGYENSÚLYOK• Elektromos vezetés• Elektromos áram: külső elektromos tér hatására szabad elektronok vagy ionok egyirányú

mozgása.• Vezetőképesség függ a részecskék számától és mozgékonyságától.• Elektrolitok azok a folyadékok amelyek az elektromos áramot vezetik.

Elektromos vezetés (nem kémiai változás!)– elsőrendű vezetők - elektron vezetés (pl. fémek)– másodrendű vezetők - ionvezetés (pl. oldatok, olvadékok)

Folyadékok – oldatok (hidratált, szolvatált ionok, ionvegyületek, savak, bázisok)– olvadékok (ellentétes töltésű ionok)

Fémek, nem fémek és vegyületeik, komplex vegyületek

A fémek és a félfémek mellett a nemfémek képezik a kémiai elemek három nagy csoportjának egyikét, amely csoportok meghatározó tulajdonságai az ionizáció és a kémiai kötés. Ezek a tulajdonságok a nemfémek magas szintű elektronegatív jellegzetességével állnak összefüggésben, vagyis, hogy sokkal nagyobb erővel szereznek vegyértékelektront más atomokból, mint ahogy azokat átadnák.

A nemfémek közé tartoznak a halogének, a nemesgázok és a következő elemek, rendszámuk alapján sorbaállítva őket (nemfémek kémiai sorozata):

Hidrogén (H) Szén (C) Nitrogén (N) Oxigén (O) Foszfor (P) Kén (S) Szelén (Se)

A nemfémek általában a periódusos rendszer jobb felső részében helyezkednek el. Kivétel a hidrogén, amelynek helye a bal felső sarok, az alkálifémek csoport első tagja, de szinte minden körülmények között nemfémként viselkedik. Az elektromos vezető fémekkel ellentétben a nemfémek szigetelőként vagy félvezetőként viselkedhetnek. A nemfémek ionos kötést alkothatnak fémekkel, amelyben elektront nyernek, vagy más nemfémekkel kovalens kötés alakulhat ki. A nemfémek oxidjai savas vegyhatásúak.

Jelenleg tizennyolc nemfémet ismerünk, szemben a több, mint 80 fémmel, mégis a Föld jelentős részben nemfémekből épül fel, különösen a külső rétegei. Az élő szervezetek gyakorlatilag kizárólag nemfémekből állnak. A nemfémek nagy része (így a hidrogén, a nitrogén, az oxigén, a fluor, a klór, a bróm, és a jód) kétatomos, míg a többi többatomos molekulákból épül fel.

A hidrogén és vegyületei

A hidrogén a legkisebb legegyszerűbb atom. Az atommagjában lévő egyetlen proton körül az 1s alhéj egyetlen elektronja található. A hidrogén színtelen, szagtalan gáz. Sűrűsége az összes gáz közül a legkisebb. Olvadáspontja, forráspontja rendkívül alacsony. Diffúziósebessége, hővezető-képessége nagy, vízben, poláris oldószerekben, csekély mértékben oldódik.

Vegyületei kőzetekben, szerves anyagokban, nagy mennyiségben található. A hidrogén molekula kötési energiája nagy. Ezért a hidrogén gáz kevésbé reakcióképes. A hidrogén és az oxigén gáz 2: 1 térfogatarányú elegyét durranógáznak nevezzük. A hidrogén égése során víz keletkezik. A hidrogén halogénekkel is reakcióba lép. Klórral megvilágítás hatására hidrogén-kloridot képez H2+Cl2 = 2HCl. A hidrogének különböző elemekkel alkotott kettős vegyületei a hidridek. Az ionrácsos hidrideket alkáli fémek és alkáliföldfémek képeznek. Kovalens kötésű hidrideket nem fémes elemek alkotnak a hidrogénnel (CH4, NH3, H2O).

A halogének és vegyületei

A halogének atomjanak vegyértékhéj szerkezete : Ns2np5. A halogéneknek kevés izotópjuk van: a fluor és a jód úgynevezett, tiszta elemek, azaz egyféle tömegszámú atomokból állnak. A halogének elemi állapotban kétatomos molekulát alkotnak: F2, Cl2, Br2, I2. Az apoláris kétatomos molekulák között folyadék, ill. szilárd állapotban gyenge másod rendű kötések hatnak, melyek erőssége a molekulák méretének növekedésével nő. Ennek eredményeként a halogénelemek olvadás-és forráspontja is emelkedik. A halogének kellemetlen, szúrós szagú anyagok, színük változó. A halogének a legreakcióképesebb elemek közé tartoznak.

Fluor (F2)A fluor zöldessárga, mérgező gáz. Elektron negativitása az összes elem között a legnagyobb, emiatt a legreakcióképesebb halogén elem. A fluor minden elemtől elektront von el , ezért a legerélyesebb oxidáló hatású anyag. A legtöbb fémmel könnyen reakcióba lép. Nagy reakció képessége miatt elemi állapotban nem található természetben , csak ásványaiban fordul elő.

Klór (Cl2)A klór sárgás zöld színű, szúrós szagú, mérgező gáz. Vízben oldódik. A legtöbb elemmel közvetlenül egyesül. A klórgáz vízben oldódik, vizes oldata a klóros víz. Az oldott klór molekulák egy része reakcióba lép a vízzel hidrogén-klorid és hipoklórsav képződik H2O+CL2 = HCL+HOCL. A klór a hidrogénnel egyesülve hidrogén-kloridot képez. A nagyipari sósavgyártás ezen a reakción alapul: H2+CL2 = 2HCL.

Bróm (Br2)A bróm vörösbarna színű, gyorsan párolgó folyadék. Az egyetlen cseppfolyós nemesfémes elem. Gőze kellemetlen, szúrós szagú és erősen mérgező. Bőrre cseppenve nehezen gyógyuló sebet okoz. Vízben és szerves oldószerekben oldódik. Vizes oldata a brómos víz oxidáló hatású: H2O+Br2 = HOBr. Kevésbé reakcióképes, gyengébb oxidáló hatású és hidrogénnel is csak magasabb hőmérsékleten egyesül.

Jód (I2)Az elemi jód kétatomos molekulái szürke, fémfényű kristályokat alkotnak. Melegítve szublimálódik, és lila színű gőzzé alakul. Vízben alig oldódik. A jód oxigéntartalmú oldószerekben pl: alkoholban, éterben vörösbarna színnel, oxigénmentes oldószerekben pl: szén-etrakloridban vagy benzolban lila, illetve vörös színnel oldódik. Kémiailag a jód a halogének között a legkevésbé aktív elem. Reakciói lassúak, pl: hidrogénnel csak magas hőmérsékleten egyesül.

Hidrogén-klorid (HCL)A hidrogén-klorid színtelen, szúrós szagú, vízben igen jól oldódó gáz. A HCL-gáz 83 C-on cseppfolyósítható. A hidrogén-klorid vizes oldata a sósav. Sósavban a fémek egy része pl: cink, vas magnézium jól oldódik, hidrogéngáz képződése közben. A rézre, ezüstre a sósav hatástalan. A hidrogén-kloridot az iparban elemeiből állítják elő szintézissel: H2+Cl2 = 2HCl. A folyamat során jelentős mennyiségű hő fejlődik.

Az oxigéncsoport nemfémes elemei és vegyületei

Az atomjaik vegyértékhéj-szerkezete ns2p4. Az oxigén és kén kifejezetten nemfémek A szelénnek és tellúrnak fémes és nemfémes tulajdonságú módosulatai vannak, a polónium viszont fémes elem.

Oxigén (O2)Az oxigén atomjai kétatomos apoláris molekulákat alkotnak. A molekulában az atomok kettős kötéssel kapcsolódnak. Az oxigén színtelen, szagtalan gáz. Vízben kismértékben oldódik. Ez a levegő legfontosabb alkotórésze (O2). Az oxigén a földön a legnagyobb mennyiségben előforduló elem. Tiszta oxigén nyerhető a víz elektrolízisével is: 2H2O = O2+4H +4e (anódfolyamat).

Víz (H2O)A tiszta víz színtelen, szagtalan, ízetlen folyadék. A természetben légnemű, folyadék és szilárd állapotban is előfordul. A víz dipólusmolekulából álló vegyület. A víz jellegzetes tulajdonságai: olvadás és forráspontja lényegesen magasabb, sűrűsége nagyobb, mint a hidrogén vegyületeké. Víz sűrűsége +4C-on a legnagyobb, fagyáskor 0 C-on sűrűsége csökken, térfogata megnő. A víz a leggyakoribb poláris oldószer, oldja a savakat, bázisokat és a sókat.

Kén (S)A kén sárga színű anyag. Molekularácsos kristályát nyolcatomos (S8) molekulák alkotják, amelyekben a kénatomokat kovalens kötések kapcsolják össze. A kén olvadás pontja viszonylag alacsony, keménysége kicsi. A kén vízben oldhatatlan, apoláris oldószerben oldódik. Szilárd halmazállapotú mérgező anyag. Reakcióba lép fémekkel (szulfidokat képez) Fe+S = FeS és nem fémekkel is (S+O2 = SAO2). Képes kétszeres negatív ion képzésre, ez az un. Szulfidion.

Kéndioxid (So2)A kéndioxid színtelen, szúrós szagú mérgező gáz, a savas esőkért felelős, növényekre káros, vizek kémhatását savassá teszi. Használják fertőtlenítőként. Ipari szennyezőanyagként kerül a légtérbe.

Kénsav (H2SO4)A kénsav színtelen, szúrós szagú, maró hatású folyadék. Vizes oldata erősen savas kémhatású. Oldja a negatív standard potenciálú fémeket hidrogéngáz fejlődése közben. (H2So4+CA = CASO4+H2). A tömény kénsav néhány fémet passzivizál (Fe). Előállítása elemi kénből történik.(S+O2 =SO2).

A nitrogéncsoport nemfémes elemei és vegyületei

Nitrogén és foszfor, iont nem képeznek. Kovalens kötésű molekulákat hoznak létre. Biológiailag rendkívül jelentős elemek, ugyanis a nitrogén építőeleme a nukleinsavaknak és fehérjéknek. A foszfor 50%-ban a nukleinsavakban illetve a csontok felépítésében, mint szervetlen vegyület van jelen. Körforgásban vannak a természetben. A növények számára rendkívül fontosak, a talaj nitrogén és foszfor tartalmát trágyázással folyamatosan pótolni kell.

NitrogénA nitrogén kétatomos molekulát alkot, benne háromszoros kötéssel. A nitrogén a levegő 70-80%-át alkotja. Színtelen, szagtalan, alacsony forráspontú gáz, vízben alig oldódik. A nitrogén nem reakcióképes, ún. inert gáz. Megfelelő körülmények között az oxigénnel reakcióba lép.(N2+O2 = 2NO). Megfelelő körülmények között a hidrogénnel is reakcióba lép, ammónia képzése közben. (N2+3H2 Û 2NH3) A levegő cseppfolyósításával állítják elő. Ammónia és salétromsav előállítására használják.

Ammónia (NH3)Az ammónia a természetben nem fordul elő. Színtelen, szúrós szagú, mérgező gáz, vízben jól oldódik, vízzel ammónium-hidroxidot képez.(NH3+H2O Û NH4OH). Proton megkötésére képes, tehát bázis. Savakkal reakcióba lép só képzés közben (NH3+HCl = NH4Cl). Előállítása szintézissel történik: elemeiből állítják elő (N2+3H2 Û 2NH3), exoterm folyamat. Salétromsav gyártására illetve műtrágyázásra használják.

Salétromsav (HNO3)A salétromsav színtelen szúrósszagú folyadék. Fény hatására bomlik. Vizes oldata erősen savas kénhatású ugyanis a víznek protont ad át. A tömény salétromsav oldat 68%-os. Bázisokkal sót képez. A híg salétromsav csak a negatív standard potenciájú fémeket oldja fel. A tömény salétromsav oldja a pozitív standard potenciájú fémeket is. Műtrágya, robbanószer és festékek előállítására használják.

A széncsoport nemfémes elemei és vegyületei

Az elemi szén kétféle módosulatban fordul elő a természetben: gyémánt és grafit formájában. Az elemi módosulatok kristályrácsa különböző: gyémánté atomrács, a grafité úgynevezett réteg rácsos, amely mutatja az atomrács, a fémrács és a molekularács tulajdonságait is.

GyémántA gyémánt atomrács szerkezetű, áttetsző, nagy a fénytörő képessége, a legkeményebb természetes anyag, oldhatatlan, magas az olvadáspontja, jó szigetelő. Megtalálható: Dél-Afrika, Ausztrália.

GrafitA grafit rétegrács szerkezetű, nagy mennyiségben található a természetben, szürke színű, puha, a rétegekben lévő erős kötések miatt magas olvadáspontú. Jól vezeti az elektromos áramot. Előfordul: Csehország, Németország, Oroszország.

Ásványi szenekNagyobb mennyiségben a szén ásványi szenek formájában fordul elő, ez nem elemi szén, elhalt élőlényekből képződött. Legkisebb széntartalmú: tőzeg, lignit, barna és fekete kőszén.

Szén-dioxid (CO2)A szén-dioxid színtelen, szagtalan gáz. A levegőnél nagyobb sűrűségű, az égést nem táplálja, kis koncentrációban nem mérgező, nagyobb mennyiségben belélegezve a vér pH-át csökkenti. Nagy nyomáson cseppfolyósítható, acélpalackban hozzák forgalomba. Párolgás közben erősen lehűl úgynevezett szárazjéggé alakul. Vízben oldódik, vizes oldata a szénsav. Széntartalmú anyagok elégetésénél keletkezik. Laboratóriumi előállítása mészkő és sósav reakciójával történik. Számos ipari eljárás alapanyaga.

Szén-monoxid (Co)A szén-monoxid színtelen, szagtalan igen mérgező gáz, vízben csak kevéssé oldódik, meggyújtva szén-dioxiddá ég el. Az iparban szén-dioxidnak szénnel történő redukciójával állítják elő. Laboratóriumi előállítása, hangyasavból történik. Számos ipari szintézis alapanyaga, a fémiparban redukálószerként használják.

A fémek a periódusos rendszerben a bór-asztácium vonaltól balra találhatóak, kivéve a hidrogént. jó hővezetők, jó áramvezetők (ennek oka a delokalizált elektronrendszer), valamint egyesek a

hangot is jól vezetik; jól ötvözhetők, jól megmunkálhatók; oxidálódnak, oxidjaik (és hidroxidjaik) bázisok. nincs fizikai oldószerük, kémiailag többnyire savakban oldódnak.

Aszerint, hogy mivel ötvözzük őket, megkülönböztetünk színes-, nemes-, illetve feketefémeket. Színesfémek a réz és ötvöző anyagai (Sn, Ag, Zn, Pb, Cd stb.). A feketefémek a vas és ötvözőanyagai (Mn, V, Co, Cr, Ni stb.). A nemesfémek egyik csoportjába az arany és az ezüst tartozik (az arany és az ezüst ötvözete az elektrum), a másikba pedig az ún. platinacsoport elemei (a Pt mellett az Os, Ir, Pd, Rh, Ru). A lantanidák vagy más néven ritkaföldfémek a periódusos rendszer 57–70. rendszámú tagjai; geokémiailag hozzájuk számítják a rendszer 39. elemét, az ittriumot is.

Gyakran beszélünk könnyű-, illetve nehézfémekről is; ezek meghatározása azonban nem egyértelmű: egyesek sűrűségük alapján különítik el őket, mások az alumíniumot és ötvözőfémeit (például Ti) tekintik könnyűfémeknek és a vasnál nagyobb rendszámú elemeket nehézfémeknek.(Sűrűségük szerinti megkülönböztetésnél az 5 g/cm³-nél kisebb sűrűségűek a könnyűfémek, az ennél nagyobb sűrűségűek a nehézfémek) Leggyakoribb könnyűfém az alumínium.

Megmunkálhatóságuk széles skálán változik: van késsel vágható, de van a gyémánthoz hasonló keménységű is. (Ezt részben a fémrács típusa befolyásolja: a d-mező fémeinél a le nem zárt alsóbb alhéjakon lévő elektronok erős kovalens jellegű kötéseket hozhatnak létre, ezért ezek a fémek többnyire kemények. Ezek a kötések az olvadáspontra és a sűrűségre is hatással vannak)

Olvadáspontjuk alapján is megkülönböztethetjük őket amely szintén igen nagy mértékben eltérhet, például a higanya közönséges körülmények között cseppfolyós, a volfrám olvadáspontja viszont az atomrácsos anyagokéhoz hasonlóan magas.

Színük általában szürke, felületük csillogó. Ennek oka a delokalizált elektronrendszer, amely könnyen gerjeszthető, és erre a látható fény bármely hullámhosszú sugara képes, így a fémrács minden hullámhosszú fényt elnyel, ugyanakkor minden rávetődő fénysugár egy részét vissza is veri, ezért a fémek szürkék és csillogó felületűek.

Ötvözetek Szilárd oldat típusú ötvözet: az ötvözetet alkotó atomok közel azonos méretűek, ezért az

összetevők véletlenszerűen helyezkednek el a kristályrácsban.Például ilyen típusú az arany és az ezüst alkotta helyettesítési ötvözet.

Rácsközi (intersticiális) ötvözet: az egyik alkotórész atomjai sokkal kisebbek, és ezek elférnek a nagyméretű atomok alkotta kristály rácsközeiben. Pl.: platinában vagy palládiumban oldott hidrogén.

Vegyülettípusú ötvözetek: homogén, fémek közti vegyületek amelyeknek általában meghatározott összetételük és forráspontjuk van.

Eutetikus ötvözetek: az alkotórészek meghatározott összetételű elegykristályt alkotnak. Akkor jön létre ha két fém olvadt állapotban oldódik egymásban, azonban szilárd állapotban nem elegyednek egymással, és így egy heterogén rendszer jön létre. Az ötvözet különlegessége, hogy olvadáspontja mindkét komponensénél alacsonyabb. Pl.: forrasztóón

Nátrium: Késsel vágható, puha fém. Ezüstszürke, fémfényű, azonban a levegőn pillanatok alatt elveszti a fényét, mert rögtön oxidálódik, ezért petróleum alatt kell tárolni. Konyhasó egyik alkotóeleme. Ha vízbe dobunk egy nátriumdarabkát, akkor az hevesen reagál a vízzel, futkos a felszínén, a fejlődő hidrogén miatt. Kémhatása semleges. Vizes oldatát infúziókban használják. Csak vegyületeiben fordul elő. Nátrium-hidroxid, NaOH: Vízmegkötő hatású, tabletták formájában. Megköti a szén-dioxidot. Lúgos kémhatású, maró anyag. Oldódása felmelegedéssel jár, exoterm folyamat. Szóda, Na2CO3: 10 mólnyi vízzel kristályosodik, lúgos kémhatású. Üveggyártásra és vízlágyításra használják. Kálcium: Fémfényű, világosszürke könnyűfém. Vegyületei a magnéziumvegyületekkel együtt kőzetalkotók. A földkéreg 5. Leggyakoribb eleme. A levegőn fényét és színét hamar elveszti. Elemi állapotban nem fordul elő. Kálcium-karbonát, CaCO3: Többféle változata van. Például márvány, mészkő, vízkő, kréta. Kristályos változata a kalcit, az aragonit és a márvány. Fehér színű, szilárd anyag. Vízben oldhatatlan, sósavban szén-dioxid fejlődése közben oldódik. A mészkő az építőipar egyik legfontosabb anyaga. Belőle készül az égetett mész, oltott mész. A mészkő 1000 fok körüli hőmérsékleten elbomlik, kálcium-oxid lesz belőle. Az égetett mész a vízzel hevesen reagál. Ez a folyamat a mészoltás, kálcium-hidroxid, oltott mész keletkezik. Ezzel a folyamattal óvatosan kell bánni, mivel az exoterm reakció következtében a keletkező oltott mész felforrósodhat, kifröccsenhet. Az oltott mész maróan lúgos, fehérjeroncsoló anyag. A mésztej, és a meszes víz is megköti a szén-dioxidot, és fehér csapadék, kálcium-karbonát válik ki belőle. Alumínium: Ezüstfehér színű, kis sűrűségű könnyűfém. Jó áramvezető, az ezüst és a réz után a legjobban vezeti az áramot.. felületét tömör, védő oxidréteg védi, amely szorosan tapad a fém felületéhez, és elzárja a fémet az oxigéntől, így megakadályozza a korróziót. Amfoter. Alumíniumgyártás: Az alumínium érce a bauxit. Érc: Olyan fémvegyület, amellyel a fémet gazdaságosan elő lehet állítani. A bauxit főként alumínium-oxidot és vörös vas(III)-oxidot tartalmaz. A gyártás során először kinyerik a timföldet, vagyis a tiszta alumínium-oxidot, majd a timföldből állítják elő az alumíniumot. A alumínium-oxid amfoter vegyület, ezért a vas-oxid mellől nátrium-hidroxiddal kioldható. Az oldatból higítás hatására alumínium-hidroxid csapadék válik ki, amelyből izzítással tiszta timföldet állítanak elő. BAUXIT (NaOH oldás)oldott alumíniumvegyület (Higítás)Alumínium-hidroxid csapadék (szűrés, izzítás)Al2O3 timföld. A timföldből a tiszta alumíniumot elektromos árammal, elektrolízissel nyerik ki. Az elektrolízist olvadékban végzik. Az olvadékban a timföld ionjaira válik szét. Az olvadékba elektromos áramot vezetnek, és az elektródokon az ionok semlegesítődnek. A negatív töltésű katódon az alumíniumionok semlegesítődnek, az anódon pedig az oxidionok. Az elektrolízis eredményeként fémalumínium keletkezik, valamint oxigén, amely az anód grafitanyagát folyamatosan szén-monoxiddá vagy szén-dioxiddá égeti el. Az elektrolizáló kád alján az összegyűlő alumíniumot időnként lecsapolják, az elhasználódó grafit anódot pedig folyamatosan pótolják. Vas: A vas tiszta elemi állapotban szürkésfehér, csillogó, nehezen megmunkálható, rugalmas fém. Sűrűsége 7,8 g/cm3, nehézfémek közé sorolható. Az elektromos áramot, a hőt közepesen vezeti, de van egy különleges tulajdonsága, hogy mágnesezhető. A vason kívül még a kobalt, a nikkel is mágnesezhető. A három fém ötvözetéből készülnek a rúdmágnesek. Kétféle vasion létezik. Fe2+: Akkor alakul ki, ha a vas a sósavval reakcióba lép. Zöld színű. Ha klórt vesz fel, akkor vörösesbarna színű Fe3+ keletkezik. A vas a láng hőmérsékletén hevesen egyesül az oxigénnel, és vas(III)-oxid keletkezik. Szobahőmérsékleten a vas nem változik. A levegő nedvességtartalma miatt azonban a vastárgyak hamar megrozsdásodnak. Öntöttvas: Használati tárgyak készülnek belőle, 3-4%-os szén ötvözet. Rugalmatlan, merev, törékeny az öntöttvas, kis teherbírású. Acélgyártásra használják. *Acél: vas-szén ötvözet, széntartalma 1,7%-nál kevesebb. Rugalmas, kemény, nagy szakítószilárdságú anyag. Alkalmas hidak, gépek, szerszámok, közlekedési eszközök készítésére. Vasgyártás: A vasgyártás kémiai lényege a vas-oxid fémvassá történő redukciója. A vasércből a nyersvasat nagyolvasztókban állítják elő. A nagyolvasztót a koksz segítségével felfűtik 1500 C-ra. Az égés során keletkező szén-dioxid az izzó szénrétegen áthaladva

szén-monoxiddá redukálódik. A vas redukálásában a koksz, és a kohóban keletkező szén-monoxid is részt vesz. A vas olvadt állapotban a kohó alján gyűlik össze, ahonnan időnként lecsapolják. A kohóba a vasércen kívül salakképző anyagot, többnyire mészkövet is adagolnak. A vasérc ugyanis meddő kőzetet is tartalmaz, amelyet el kell választani a vas-oxidtól. A salakképző anyag és a vasérc meddő kőzete salakká olvad össze. Lecsorog a salak a kohó aljába, és a megolvadt vas felett elzárja a vasat az oxigéntől, ezáltal megvédi a visszaalakulástól. Nemesfém: Környezeti hatásoknak ellenálló fémek a nemesfémek. Korrózióállóak. Nem reakcióképesek. Nemesfém az arany, ezüst, platina. Színesfémek: A fémek mindegyikét színesfémnek nevezzük, kivétel a vas, és annak ötvözetei. Nehézfémek: Minden olyan fémet nehézfémnek nevezünk, melynek a sűrűsége 5 g / cm3 -nél több. Arany: Egyik legismertebb nemesfém, az ezüst és a platina mellett. Fémek királyának is nevezik, a legnemesebb fém. Egyedül a királyvízben oldható, amely a sósav-salétromsav 3:1 arányú keveréke. Platinát is oldja. Erősen oxidáló hatású sav. Az arany a jól megmunkálható fémek közé tartozik. Ékszereket, értékes dísztárgyakat is gyártanak belőle. *Aranyfüst: 0,5 mm vastagságú aranyfólia. *Karát: Az arany mennyiségét jelzi. A legnemesebb arany 24 karátos. Pl. ha az arany 14 karátok, akkor az azt jelenti, hogy 24 grammból 14 gramm a színarany. Tömegét unciában mérik. Egy mól arany = 31,5 uncia. Ezüst: Az ezüst az egyik legismertebb nemesfém, az arany és a platina mellett. Viszonylag ritka elem. Jól megmunkálható, kitűnően vezeti az elektromos áramot, de az ára miatt nem alkalmazzák áramvezetésre. Az oxigénnel nem lép reakcióba. Azonban ha a levegő bizonyos mennyiségű kén-hidrogént tartalmaz, akkor az ezüsttárgyak felülete megfeketedik, ezüst szulfid bevonat keletkezik rajtuk, a szulfid ionok hatására. (Ag+ H2S Ag2S) Tömény savakban oldódik, a vízzel nem reagál. *Ezüst-Nitrát (AgNO3) : Fertőtlenítésre, víztisztításra használják, baktériumölő hatású. Réz: A réz elemi állapotban vöröses színű, félnemes fém. Viszonylag jól megmunkálható. Építkezéseken is használják. Az elektrotechnikában fontos szerepe van. Az ezüst után a legjobban vezeti az elektromos áramot. Ötvözeteiből díszeket, szobrokat készítenek. *Rézpatina: Kékeszöld színű rézvegyület, amely a réztárgyakon alakul ki, a környezeti hatások, pl. oxigén, nedvesség hatására. Ahol sok rézkupolás templom, emlékmű található, ott gyakran nevezik a várost patinásnak. A réz vegyületei mérgezőek, a fehérjéket kicsapják. *Rézgálic (CuSO4) : Kék színű, vízmegkötő, szárító hatású. Hánytatószer is. Szőlő permetezésére használják. *Cu2+(aq): vízburok. Ha a réziont feloldjuk vízben, akkor egy vízburok keletkezik az ionok körül. A vízmentes rézionok fehér színűek. ha elveszti a vízben oldott rézion a vízburkát. *Bordólé: CuSO4+Ca(OH)2 vegyülete. Savas ételeket nem ajánlatos rézedényben tárolni, mert a savas kaja feloldhatja a rézedény ionjait, és azok mérgezőek a szervezetbe jutva, mert roncsolják a fehérjéket. *Bronz: A réz egyik legfontosabb ötvözete.(réz + ón) Elsősorban szobrokat készítenek belőle. *Sárgaréz: A réz másik legfontosabb ötvözete a bronzon kívül. (réz + cink) 28-35% cinket tartalmaz. Díszítésre használják elsősorban a sárgarezet. Higany: A higanyt másnéven ezüstvíznek is hívják. Leggyakoribb előfordulása a hagyományos hőmérőkben. Ha a higany kifolyik, akkor kénporral ajánlatos beszórni, mert az megóvja az emberi szervezetet a mérgezéstől. *Amalgám: A higanynak más fémekkel alkotott ötvözetét nevezik amalgámnak. Fogtömésre használják. Ón: Legrégebben ismert fémek közé tartozik. Réz + ón = bronz. *Sztaniolpapír: Ónból készült, az alufóliához hasonló csomagolópapír. Az ónnak többféle kristályszerkezete van. Ólom: Nehézfém, de ugyanakkor annyira puha, hogy írni lehet vele. Akkumulátorok gyártására használják elsősorban. Vízvezetékek gyártására is használták. Könnyen alakítható. Szénsavas vízben oldódik, ezért már nem annyira használják vízvezetékcsövek gyártására, mert az emberi szervezetbe jutva vegyületei súlyos mérgezést okozhatnak. Jelentős ötvözőfém. Cink: A cink régi magyar neve horgany. Az elektrotechnikában áramtermelésre használják. A rézzel együtt sárgarezet alkot. Cinkkel bevont vaslemez a horganyzott bádog (ereszcsatornákon) Cink + Sósav = hidrogén.

A kémiában komplexnek hívjuk azon vegyületeket, ionokat, amelyekben koordinatív kötéssel ligandumok kapcsolódnak a középpontban lévő atomhoz, ionhoz. A komplexkémia a kémia egyik igen sokat kutatott, és nagy jelentőséggel bíró ága, szervetlen, analitikai kémiai, és biokémiai vonatkozásokkal. A komplex vegyületek egyik osztályozási módja elektromos töltésük alapján történik. A komplexek töltését a ligandumok és a központi fémion töltésének algebrai összege adja meg. A komplex töltése egyenlő a külső szféra ionjainak töltésével, ellentétes előjellel. Ennek megfelelően léteznek:

Kationkomplexek (pozitív töltésűek) pl: [Pt(NH3)6]4+, [Co(NH3)6]3+

Anionkomplexek (negatív töltésűek) pl: [PtCl6] 2- , [Fe(CN)6]4-

Semleges komplexek (nincs töltésük) pl: [Pt(NH3)2Cl4]0, [CrCl3(H2O)3]0

Kation-anionkomplexek (komplex kationnak komplex anionnal alkotott vegyületei) pl: [Co(NH3)6][Co(CN)6]

A kettőnél több atomból álló molekulákban rendszerint egy központi atom (centrális, akceptor) körül több azonos vagy többé-kevésbé hasonló elektronhéj-szerkezetű atom, atomcsoport vagy kisebb molekula, úgynevezett ligandum (perifériális, donor) helyezkedik el. A központi atomot körülvevő ligandumok száma a koordinációs szám.

Szerves kémia

Res vitalis elmélet: csak élő szervezet tud szerves anyagot előállítani. Wöhler döntötte meg 1820- as években. Ma a C vegyületek tartoznak a szerves kémiához. Izomerek: azonos összegképlet, de eltérő tulajdonság. Konstitúciós izomerek száma: azonos az összegképlet, de eltérő a szerkezeti képletpl.:C10H22 – 75 különböző molekula rajzolható fel.Szénvegyületek szerkezeti alapelvei:

- a szén szrves vegyületekben 4 vegyértékű- a szén 4 vegyértéke egymással teljesen egyenértékű- a szénatomok egymással hosszú láncokká, sőt gyűrűket alkotnak- a szén 4 vegyértéke tetraéderes térorientációjú- rendszáma

Szerves vegyületek csoportosítása:a. klasszikus alapváz szerint: -nyílt láncú

-zárt láncú: -izociklikusos: aliciklikusos és aromás-heterociklusos

b. funkciós csoportok szerint:funkciós csoport: a molekula azon kis részlete atomja vagy atomcsoportja, amely a molekula tulajdonságait jellemzően meghatározza és általában a kémiai reakciókban is ez a csoport vesz részt.pl.: - OH (hidroxil), -NO2(nitrocsoport), -NH2(aminocsoport), -COOH (karboxil)…CH2O formaldehidCH4O metilalkoholC2H6Oetilalkohol, dimetiléterdimetiléter: -gyúlékony

-fémnátriummal nem reagáletilalkohol: -fémnátriummal reagál

Alkoholok: 1. alifás: nyílt láncú, telített. 2. cikloalifás: gyűrűs és telített, 3. olefinalkoholok: telítetlen, kettős kötés is van. Mindhárom jell. Funkciós csoportja

az OH- hidroxilcsoport- ez határozza meg a molekula tulajdonságait főként, és a kémiai reakciókban is ált. ez vesz részt. Lehet pl. halogénelem, Cl, F, vagy OH, vagy COOH (karboxilcsop) vagy aminocsop. (NH2)

Csoportosítás. 1. Oh csoporthoz kapcsolódó CH csop szerint: telített, telítetlen, nyílt láncú. Gyűrűs. Nyílt láncú

telített: etilalkohol, nyílt láncú telítetlen: allilalkohol, telített: ciklohexanol. Enol: olyan alkohol ahol az OH csoport, kettős kötésben lévő C- hez kapcs. Szerves vegyületben a C mindig 4 vegyértékű.

2. 2. rendűség szerinti csop.: egy alkohol annyiad rendű, ahányad rendű C-atomhoz kapcsolódik benne a hidroxilcsop. C atom annyiad rendű, ahány C atomhoz kapcs. Primer, szekunder, tercier…

3. értékűség szerint: az Oh csoport számát jelentiNevezéktan: racionális nevek: nemzetközi, tudományos. Triviális nevek: nem követ szabályt. Alkohol nevezéktan: a molekula nevében szerepel az alkohol szó. CH3- OH: alk. Nevezéktan: metil- alkohol, tud. os: metanol, Triviálsi név: faszesz. C2H5- OH: etil- alkohol, etanol, borszeszEgyértékű alkoholok: természetben mind szabad mind kötött állapotban, pl. kötött: észter: gyümölcsökben. Előállításuk: 1. parafinok oxidációjával: parafin: nyílt láncú, telített szénhidrogén, pl. metán, etán, propán. Részleges oxidáció ez. szénhidrogént oxidálva alkoholt kapok, majd oxóvegyület, majd karbonsav majd CO2, H2O. így állíthatók elő a zsíralkoholok.

2. olefinek vízaddiciójával: olefin: kettős kötést tartalmazó telítetlen szénhidrogén, valamely atom vagy atomcsoport helyére másik lép: szubsztitúció. Elimináció: egy nagyobb molekulából egy kisebb kiszakad. Polimerizáció: sok azonos molekula maradék nélkül egyesül.

3. alkil- halogenidek hidrolízisével: vízzel való reakció. 4. oxovegyületek redukciója: aldehidből elsőrendű polimer alkohol keletkezik,

ketonból másodrendű, H felvétel. 5. karbonsavak vagy karbonsavészterek redukciója.6. észterek hidrolízise

Alkoholok fizikai tulajdonságai: másodlagos kötések határozzák meg, homológ sort alkotnak: hasonló szerkezetű vegyületek olyan sorozata, amely növekvő C-atomszám szerint követik egymást, csak egy metiléncsoportban különböznek, fizikai tulajd. A C atomszám növekedésével változnak, kémiai tulajdonságaik hasonlóak, olvadás és fagyáspont a C atomszám növekedésével egyre nő. pl.:metán, etán. Másodrendű kötések: H- kötések. Kis C tartalom- jól oldódnak vízben, molekula alakja- jellegzetes szag. Kémiai reakciók: viszonylag könnyen, semleges kémhatásúak, de minimális értékben az OH csoportról leszakadhat a H. 1. alkoholátképzés fémekkel: CH3ONa- Na- metoxid, 2. észterképzés: egy alkoholból és egy savból észter és víz keletkezik. Ha a sav szervetlen- szervetlen savészter, ha karbonsavval- karbonsavészter. 3. alkoholok oxidációja: oxovegyületekké és karbonsavakká, ehhez Ag, Cu, Pt, palládium felületi- katalizátor és magas T kell. 4. oxidálószerekkel való oxidáció, pl.: HNO3, a) primer alkohol- aldehid- karbonsav (azonos C atomszám) b) szekunder alkohol- keton- karbonsav (láncszakadás történik) c) tercier alkohol- keton- karbonsav (2×láncszakadás)Alkoholok hidroxilcsoportjának eliminációja: víz kiszakadása közben történik, kétféleképp: kiszakadhat egy alkoholmolekulából= intramolekuláris és telítetlen olifin keletkezik. Kiszakadhat két alkoholmolekulából= intermolekuláris, éter képződik. CH3OH- metil- alkohol, metanol, jó oldószer, előállítása:

1. szintézisgázból: CO2+2 H2O. 2. metán parciális, részleges oxidációja. 3. fa száraz lepárlásával- faszesz.

Az éterek olyan szerves vegyületek, melyek molekuláiban található olyan oxigénatom, mely két szénatomot (szénhidrogéncsoportot) köt össze. A köznapi nyelvben éternek nevezzük a dietil-étert.

A nyílt láncú éterek lehetnek szimmetrikusak vagy vegyesek aszerint, hogy az oxigénatomhoz kapcsolódó két csoport azonos vagy különböző. Az éterek elnevezése az oxigénatomhoz kapcsolódó szénhidrogéncsoportok nevéből és az éter szóból tevődik össze. A két szénhidrogéncsoport nevét abc-rendben kell felsorolni az "-éter" szó előtt (pl. dimetil-éter, etil-vinil-éter... stb.).

Az oxigénatom tetraéderes vegyértékelektronpár elrendeződésével jól beleillik a szénláncba, nem befolyásolja jelentősen alakját. Az éterekben lévő C-O kötések polárisak, és emiatt az egész molekula kismértékben poláris (dipólusos).A kisebb szénatomszámú éterek folyadékok (kivéve a dimetil-étert, amely gáz halmazállapotú). A nagyobb szénatomszámúak (17-18-tól) kristályosak. Forráspontjuk lényegesen alacsonyabb a megfelelő alkoholokénál, amelyekkel konstitúciós izomerek. Ennek az az oka, hogy az étermolekulák nem tudnak hidrogénkötést létesíteni egymással. Fizikai tulajdonságaik ezért inkább a szénhidrogénekéhez hasonlóak. Az étermolekulák között ugyanis a diszperziós kölcsönhatások mellett csak nagyon gyenge dipólus-dipólus kölcsönhatás lép fel.

Az éterek az alkoholok fontos származékai. Az alkoholokból vízelvonással éterek nyerhetők, vízelvonószerként savat (kénsavat, foszforsavat) alkalmaznak. Az etil-alkohol tömény kénsav hatására kb. 130 Celsius-fokra melegítve víz kilépése közben dietil-éterré alakul.

Magasabb hőmérsékleten (körülbelül 160 °C) azonban nem éter, hanem etén lesz a termék. Ez azt bizonyítja, hogy a kénsav és az etil-alkohol a hőmérséklettől függően különböző módon reagál egymással. Az alkoholokból vízelvonással csak szimmetrikus étereket célszerű előállítani.

Szénhidrátok

CxH2Oy gyakran x=yMinden szénhidrát molekula, nem írható fel ilyen összegképlettel. pl.: polihidroxi-oxovegyületekCsoportosítás

I. Egyszerű szénhidrátok: monoszacharidok Nem lehet kisebb egységekre bontaniII. Összetett szénhidrátok: kisebb egységekre, monoszacharidokra bonthatók

a. oligoszacharid: néhány monoszacharidra bonthatók (kb. 2-10)b. poliszacharidok: sok monosz. bonthatók (10<)

-homo: csupa azonos monoszacharidból állnak-hetero: nem azonosokból állnak

Monoszacharidok:csoportosítása1. oxocsoport szerint:

aldóz: (óz) jelöli, hogy cukorról van szó. Lánc végi oxocsoportot tartalmaznak, mint az aldehidek.ketóz: láncközi oxocsoportot tartalmaznak

2. szénatom száma szerint: trióz, tetróz, pentóz, hexóz stb.

Optikai izoméria jellemző rájuk. Fogalma: térizoméria egyik fajtája: a térizomerek csak térszerkezetben különböznek. Térizoméria: cisztransz izoméria: kettős kötésű szénatomokhoz más atomok kapcsolódnak

Kettős kötés= 1δ és 1π kötésArago 1811: optikai aktivitásMi az oka, ha egy molekula aszimmetrikus? Mikor királis a szénatom?Az optikai izoméria (vagy más néven konfigurációs izoméria, vagy enantoméria) az izoméria, azon belül a sztereoizoméria egyik fajtája. Aszimmetrikus, királis molekulák esetén lép fel. Az ilyen molekulák egymás optikai izomerjei. Léteznek olyan vegyületek, amelyeknek a természetben két olyan változata, izomerje fordul elő, amelyek egymás tükörképei. A természeti folyamatokban ezek az izomerek egyenlő arányban keletkeznek Optikailag aktívak (általában) az olyan vegyületek, amelyek molekulái nem hozhatók fedésbe a tükörképükkel, úgy viszonyulnak egymáshoz, mint a jobb kéz a bal kézhez. Az ilyen molekulák aszimmetrikusak. Az ilyen aszimmetrikus molekulákból álló vegyületeket királis vegyületeknek nevezzük. Egy szénatom akkor kiralitáscentrum, ha négy különböző atom vagy atomcsoport kapcsolódik hozzá.Az olyan szénatomok neve, amihez négy különböző csoport kapcsolódik, aszimmetrikus vagy aszimmetriás szénatom.

jobbra forgató +d, balra forgató -l jellel jelzikD,L: relatív konfigurációját jellemzi a molekulánakTükörképi pár rendellenességet okozott=> ezért szét kellett szednipl:

H-C=O H-C=O / / H-C-OH HO-C-H / / CH2OH CH2OHD(sorozatbeliség) glicerinaldehid L glicerinaldehidA természet általában csak az egyiket hozza létre.Lehet D sorozatbeli és d+ jobbra forgat, D és l- balra forgat.R és S: a molekula korszerű vizsgálatával ezt használják.

*: aszimmetrikus irányú c atom

H-C=O H-1C=O-H / /H-*C-OH H-2C*-OH / /

CH2OH OH-3C*-HD-glicerinaldehid / H-4C*-OH /

H-5C*-OH / H-6CH2OH D-glükóz

Az oxocsoporttól legtávolabb eső királis C atom elrendezését kell hasonlítani, a D glicerinaldehid királis szénatomjának elrendeződéséhez. (az oxótól legtávolabb eső királis)

Szénhidrátok fizikai tulajdonságai:- a monoszacharidok álltalában szilárd, kristályos, fehér édes ízű, vízben jól oldódnak- mutarotáció:válltoztatja az anyag a forgatóképességét.pl.: α glükózoldat+ecetsavkristályos glükózOp: 146Co [α]D(389nm által.)=+112,2o

β glükózoldat+etilalkoholkristályos glükózOp: 150 Co [α]D=+18,7o

α ↔β [α]D=52,7o

Olvadáspont: mindig ua, ez alapján az anyagot mindig be lehet azonosítani. TOLLENS!O=1C-H H-C-OH------- H-C-OH---------- / / ! / ! H-2C-OH H-C-OH ! H-C-OH ! / / ! / !HO-3C-H HO-C-H O HO-C-H O / / ! / !H-4C-OH H-C-OH ! H-C-OH ! / / ! / !H-5C-OH H-C---------------- H-C---------------- / / / 6CH2OH CH2OH CH2OH

α- D-glükóz β-D-glükóz ciklofélavertál! (keményítő, ha több kapcs.) (cellulóz, ha több kapcs.)alfa és béta jelzi, hogy jobbra vagy balra áll.Hawort féle ábra: Töréspont: C atom, számok az atomok számát jelentik.

Mivel gyűrűt a lkot ez a helyes ábra. Lehet szék és kád alkatú. Általában szék, mert kedvezőbb.

Monoszacharidok téralkata:e: ekvatoriálisa: axiálisL-D-glükóz(1.5) Az egyes és ötös szénatomnál záródik össze.

Monoszacharidok kémiai tulajdonságai: - reakcióképes vegyületek

1. Redukció: polialkohol ( cukoralkohol)

2. Oxidációaldonsav cukorsav

- Fehling féle r., ezüsttükör próba: eredetileg aldehidek kimutatására szolgál (karácsonyfadísz)

3. Izomerizáció:- lúgok hatásáraaldózéndiol formaepimer aldóz izomer ketóz

4. Észter képződés: alkoholból és savból=> észter és vízSav: szerves, szervetlenszerves + alkohol=szerves sav szervetlen+alkohol=szervetlen savpl.. H3PO4-al(foszforsav)nukleinsav enzimek szénhidrát szint lebontás

5. Glikozidok képződése: az OH csoport hidrogénje helyett CH csoport vagy szubsztituált CH csoport van (teljes acetál kötés)

6. Glikozil-aminok v. N – glükozidok képződése

Oligoszacharidok: csoportosítása: 1. nem redukáló ( nem adják az ezüsttükörpróbát) pl: szacharóz/répac. v. nádcukor/2. redukáló

1: szacharóz:

2: pl: maltóz(malátacukor9

Poliszacharidok: sok monoszacharidból állnak, 1. tartaléktápanyagok pl: keményítő (gabonamagvak)csupa α –D- glükózok

kapcsolódnak össze Spirális alakú, el nem ágazó glükózegységekből épül fel, amilózból, és elágazó láncú amilopektinből áll. Kémiai képlete (C6H10O5)n, ahol n egy magas szám.pl.: glikogén: elágazó C láncú, csak kevesebb gyakorisággal.

2. vázanyagok pl.: cellulóz((C6H10O5)n növények vázanyaga) csupa β-D- glükózeréjes bontáspl.: xliánok, kitin (bogarak)gyapot. tiszta cellulóz /műselyem/ + rézoxi-ammónia

Aminosavak, peptidek, fehérjék

amino-karbonsavakaminosavakfehérjét felképítő aminosavak (proteinogén)

olyan szerves vegyületek, amelyek molekulájában aminocsoport (-NH2) és karboxilcsoport (-COOH) egyaránt előfordul.

Az α-aminosavak kiemelkedő jelentőségűek az élővilág számára, mivel a fehérjemolekulák (proteinek) építőkövei. (Az α-aminosavak közös szerkezeti jellemvonása, hogy molekuláikban egy aminocsoport és egy karboxilcsoport kapcsolódik ugyanahhoz a szénatomhoz.)

L konfigurációjú α-aminosav

Előállítás: - peptidek, fehérjék hidrolízise ( savas, lúgos, enzimatikus)- szintézissel: halogénezett vegyületek ( olcsó, könnyen előállítható)

Fizikai tulajdonság: szilárd,kristályos, vízben jól oldódnak, magas az olvadáspontjuk.Az aminosavak ikerionos szerkezetűek, azaz nem egyszerű aminocsoportot és karboxilcsoportot tartalmaznak, hanem pozitív töltésű ammónium- és negatív töltésű karboxilátcsoportot, a savas karboxilcsoport és a bázikus aminocsoport kölcsönhatása következtében. Tehát molekulán belül van anion és kation.

Izoelektromos pont: az a pH érték, amelynél az aminosav molekula sem pozitív sem negatív töltésfelesleggel nem rendelkezik egyenáram hatására, sem a katód, sem az anód felé nem vándorol, azaz elektoforézist nem mutat.Ha – tölt. a katód felé vándorol katoforézis, ha a + anód felé anaforézis. A kettő együtt az elektoforézis.Amfoter jelleg: Savakkal vagy lúgokkal is képesek reagálni, sót képeznek.

- erős savakTérszerkezet: glicin kivételévelaminutriás(optikai izomerek) C-atomszinte kivétel nélkül L- sorozatbeliek

Kémiai reakciók: Karboxil csoport reakciói: - észteresíthetők, sav-amidokká, sav-kloridokká alakíthatók,stb.. - dekarboxilezhetők

Aminocsoport reakciói: alkilezhető,acilezhető, arilezhető stb.oxidációs szerek hatásáradezominálódás

Peptidek: aminosavak összekapcsolódása, peptid, más néven sav-amid kötésselLényege: 2 úgy kapcsolódik össze, hogy az egyik aminosav molekula karboxilcsoportja reagál a másikkal

- oligopeptidek(-10) n<10- poli n=10-100- makro n>100

Előállítása: aminosavakat kell összekapcsolni1. védett aminosav származék előállítása2. peptidkötés létrehozása3. védőcsoport eltávolítása

N- terminális aminosav: lánc eleji szabad –NH2 csop.C- terminális aminosav: láncvégi szabad- COOH csop.

Fehérjék: polipeptidek

- specifikus határú, szerkezetű anyagok- szerkezetük jellemző az őket előállító élőlényre- protein: „elsőnek lenni”

Fizikai tul.: különböző az oldhatóságukpl.: tojásfehérje vízben oldódikalkohol v. semmibefehérje oldatok: kolloid rendszerek, koagulálhatók: - reverzibilis

- irreverzibilis kicsapásdenaturálódott fehérje

Szerkezete: 1. primer struktúra: aminosav-szekvencia 2. szekunder struktúra (másodlagos szerk.)

-redőzött sík vagy lemezes (β-lemezek) fibilális feh., hidrogénkötés-hélix vagy alfa-hélix szerkezet globuláris fehérjék, hidrogénkötések

3. tercier szerkezet: globuláris: polipeptid lánc egészének az alakja; fibriláris: polipeptidlánc egymáshoz való illeszkedése

4. kvaterner str.: alegységek esetén pl.: hemoglobin

A fehérjék típusai

1.) Konformáció szerint

FIBRILLÁLIS FEHÉRJÉK, melyeknek tercier struktúrájára az jellemző, hogy a molekuláknak csaknem teljes hosszában egyféle szekunder szerkezeti elem van jelen, így a hajat α-hélix, míg a selymet b-redő szerkezeti elemek építik fel.

GLOBULÁRIS FEHÉRJÉK, amelyek harmadlagos szerkezetére random (rendezetlen) szakaszok is jellemzők, míg más szakaszok β-redőzött vagy α-hélix struktúrát vesznek fel. Ilyenek az immunglobulinok, a hemoglobin, az albuminok. Molekuláik nagyjából gömb alakúak.

2.) Vegyi összetételük szerint

Egyszerű fehérjék (proteinek), amelyek csak aminosavakra hidrolizálhatók.

Összetett fehérjék (proteidek), amelyek aminosavakon kívül más, szerves vagy szervetlen, ún. nem fehérjerészt is tartalmaznak. Ilyen a hemoglobinban a hem, ami vastartalmú porfirinvázas vegyület; a tejben a kazein, ami foszfátcsoportot tartalmaz. A név utal a nem fehérje rész milyenségére: lipoproteid (a nem fehérje rész lipid), glükoproteid (a nem fehérje rész szénhidrát) stb.

3.) Funkció szerint

Struktúrfehérjék, az élőlények szerkezetét meghatározó fehérjék (szaru). Enzimek, vagyis biokatalizátorok. A sejtek kommunikációjában fontos fehérjék (hormonok, receptormolekulák). Transzportmolekulák. A mozgásban jelentős fehérjék (aktin, miozin, mikrotubulosok fehérjéi). Immunfehérjék (immunglobulinok). (Energiahordozók)

Nem megfelelő körülmények között a természetes lánckonformáció megszűnhet, ennek okai:

az ionkoncentráció megváltozása pH-változás (a töltéssel rendelkező csoportok töltése megszűnhet, az oldalláncok ennek

következtében elmozdulhatnak egymástól, és más oldalláncok között jöhetnek létre kötések) hőmérsékletváltozás (a hőmozgás hatására előbb a gyengébb, majd magasabb hőmérsékleten

akár a kovalens diszulfidhidak is felszakadhatnak) sugárzások, amelyek képesek a kovalenskötések felszakítására.

Következményei:

Denaturálódás: az eredeti funkció megszűnése. Koaguláció: a kolloid állapot megszűnése (kicsapódás).

Mind a denaturáció mind a koaguláció lehet megfordítható - reverzibilis -, vagy visszafordíthatatlan - irreverzibilis -.

Fehérjeeredetű aminosavak:

Nuklein savak: nukleotid egységekből állhidrolízissel szétesnek- nitrogén tartalmú bázis- cukor(ribóz/dezoxiribóz)- foszforsav H3PO4

ból áll!Purin bázisok: két gyűrű öszekapcsolódásából: purimidin (6 két Na-al) iminazol (5 egy Na-al)Purin bázisok: adein, guaninImidazol bázisok: citozil, uracil, timin

Polinukleotidok: DNS(dezoxi-ribo-nukleinsav),RNS1. elemi építőanyag a nukleotid2. foszfát-észter kötések kapcsolódnak3. polimer elágazást nem tartalmaz

RNS}DNS}adenin (A) guanin(G) citozin (C)

DNS: timin TRNS: uraccil U

DNS szerkezete: papírkomotográfia röntgen-szerkezet vizsgálat

Összetételük egy fajon belül állandófajspecifikusA=T}G=C}mennyiségük azonosRNS szerkezete: csak részlegesen rendezettr-RNS- riboszómális RNSt-RNS- transzfer RNS aminosavat szállít a fehérjeszintézis helyére, 60 féle van belőle, aminosav specifikusokm-RNS messenger v. hírvivő RNS rövid életű

Nukleázok nukleinsavak bontásáraribonukleázok RNS specifikusakdezoxiribo-nukleázok DNS-re specifikusak

Az ATP molekulában nagy belső energiatartalom a kötések energiamegkötésre képesek.NAD: nikotinsav-amid-adenin-dinukleotidNADP: nikotinsav-amid-adenin-dinukleotid foszfátFAD: flavin-adenin-dinukleotid