Bemutatjuk a NAT 2012 és a hozzá kapcsolódó új kerettantervek alapján készült

KÉMIA tankönyvcsaládjainkat

MINDENNAPOK TUDOMÁNYA SOROZAT

ÚT A TUDÁSHOZ SOROZAT

Mindennapok tudománya

Ke re t tante

rv

NAT

Kere t tante

rv

NAT

A KÖTETEKBEN FELLELHETŐ DIDAKTIKAI ESZKÖZTÁR

FORMAI JELLEMZŐK

IV. ANYAGOK KÖRFORGÁSBAN

MIÉRT NEM SZABAD HIPÓT SÓSAVVAL KEVERNI? A KLÓR ÉS VEGYÜLETEI

35.

A háztartásban a hipót fertőt-lenítésre, a sósavat vízkőoldás-

ra használjuk. Sokan úgy gondolják, erősebb tisztító-fertőtlenítő hatást érnek el, ha a két vegyszert keverik, vagy egymás után használják. Csak-hogy ez végzetes lehet! A két anyag egymásra hatásakor ugyanis mérgező klórgáz képződik, amelyet nem vélet-lenül használtak az I. világháborúban harci gázként.

A LÉNYEG

Radioaktív bomlás Instabilis atommagok spontán átalakulása. alfa-sugárzás, béta-sugárzás, gamma-sugárzás. energiatermelés, gyógyászat, kormeghatározás.

NÉZZ UTÁNA!A radioaktivitás felfedezése

Projektmunka keretében dolgozzátok

1. A radioaktív sugárzás gyógyásza-ti alkalmazásai, a radiológia.2. Természetes és mesterséges radioaktív sugárforrások lakásunk-ban.3. Az atomkutatás magyar szárma-zású tudósai.4. A radiokarbon kormeghatározás.5. Radioaktív ételek és italok mint -6. Henri Antoine Becquerel, a radio-7. a Curie házaspár.

VAN FOGALMAD?Írj levelet a Parlamentnek!

-

VIGYÁZZ! KÉSZ LABOR!A vöröskáposztalé mint pH

A MÉSZK

3 2 + H2 2

3 22O 2A

2 2 3 + H2 -32

1

4

1.

2.

3.

4.

A SOROZAT KÖTETEI A KÖVETKEZŐ KERETTANTERV ALAPJÁN KÉSZÜLNEK

A SOROZAT KONCEPCIÓJA

EGYÉB FONTOS INFORMÁCIÓK

A KÖTETEK ELKÉSZÍTÉSÉNEK FONTOSABB ALAPELVEI1.

2.

3.

4.

5.

6.

KÉMIA

DIGITÁLIS TANANYAGOK

Mindennapok tudománya

2 3

2

A KÖTETEKBEN FELLELHETŐ DIDAKTIKAI ESZKÖZTÁR

FORMAI JELLEMZŐK

apró részecske mozog! Lehet, hogy ezek az atomok? (1.1. ábra)( )

Nem, nem! Ezek csak nagyon piciny porszemek, amelyek

kis porszemben kémiai részecskék milliárdjai vannak.

meghatározza az anyagi halmaz fizikai tulajdonságait, fajtái:

diszperziós kölcsönhatás: minden részecske között, meghatározó az apoláris részecskék

dipólus-dipólus kölcsönhatás: dipólus molekulák között, hidrogénkötés: ha a molekulában a hidrogén atom FON-atomokhoz kapcsolódik.

A részecskemodell szerint az anyag apró, szemmel nem látható ré-

anyagokat oszthatatlan részecskék, atomok építik fel, me-

hétköznapi tapasztalat az alapja annak az ókorban és a középkorban elterjedt másik modellnek, amely szerint az anyag folytonos. Hiszen ki hinné, hogy a folyadékok és a szilárd anyagok is apró, szemmel 3

1

4

55.

4.

3.

2.

1.

Megoldás: Adatok:A víz tömege: m 2O; relatív molekulatömege: Mr 18; Ar 1; Ar 16

A víz moláris tömege: M 18 gmol

.

Az Avogadro-állandó: NA 6·1023 1mol

.

Keressük a részecskeszámot (N)!

Az ismeretlen kiszámítása lépésenként (3.13. ábra):

részecskeszám Számítás képlettel

mn

M n mM

200 g

18 gmol

11,11 mol

m 220 g

N 66 7 1023,

NA mol6 10 123 n 11 11, mol

0,

3.13. A mintafeladat lépésenkénti

A SOROZAT KÖTETEI A KÖVETKEZŐ KERETTANTERVEK ALAPJÁN KÉSZÜLNEK

A SOROZAT KONCEPCIÓJA

EGYÉB FONTOS INFORMÁCIÓK

A 9. OSZTÁLYOS KÖTET TARTALMI ÚJDONSÁGAI

A KÖTETEK ELKÉSZÍTÉSÉNEK FONTOSABB ALAPELVEI1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

DIGITÁLIS TANANYAGOK

KÉMIA

Ke re t tante

rv

NAT

Kere t tante

rv

NAT

Kere t tante

rv

NAT

4 5

KÉMIA 9. - TARTALOMMindennapok tudománya

TARTALOMJEGYZÉK

568

I. EGY CSEPP VÍZBEN...

10

12

14

16

18

20

22

24

26

II. MI LEHET MÉG A VÍZBEN?

28

30

32

34

36

III. VÁLTOZÁSOK

38

40

42

44

46

48

50

52

54

56

58

60

IV. ANYAGOK KÖRFORGÁSBAN

62

64

66

68

6

TARTALOMJEGYZÉK

7

31. Aminek hiányában az agyunk is kikapcsol ... 70Az oxigén és vegyületei32. A láthatatlan gyilkos ................................................................................. 72A szén oxidjai33. Mi van a gázálarcokban? ................................................................... 74A szén34. Hogyan fehérítették a ruhát az ókorban? ..... 76A kén és vegyületei35. Miért nem szabad hipót sósavval keverni? 78A klór és vegyületei36. Valóban jódot tartalmaz a jódozott só? ............. 8037. Hogyan tájékozódnak a vándorló madarak? . 8238. ............... 8439. Tudáspróba .................................................................................................................... 86Összefoglaló feladatokV. EMBER A FÖLDÖN

40. Mit jelent a „NO CFC” felirat? ................................................... 8841. ........... 9042. Ivóvizet osztanak egyes településeken? .......... 92A víz szennyezései43. ....... 94Talajszennyezés44. Pulóver újrahasznosított PET-palackból? ..... 96Hulladékkezelés és hulladékhasznosítás45. .......... 98A kémia szerepe a környezetvédelemben46. Tudáspróba .................................................................................................................. 100Összefoglaló feladatokVI. AZ ENERGIA

47. Mit tudnak az enzimes mosószerek? ....................... 102A kémiai reakciók feltétele és sebessége48. Milyen energia van az energiaitalokban? ..... 104Energiahordozók49. .... 106A kémiai reakciók energiaváltozásai50. Miért veszélyes a gázszivárgás? ....................................... 108A földgáz51. . 11052. Az oktánszám és a molekulák alakja ...................... 112A benzin53. .... 11454. ........................................ 116Bioüzemanyagok55. Mennyire „zöld” autó a hibrid autó? .......................... 118Az elektrokémia alapjai56. Lemerült elemet citrommal pótolni? ...................... 120Galvánelemek57. Miért lyukad ki a használt elemek fala? ............. 122Primer elemek és akkumulátorok58. Tudáspróba ................................................................................................................... 124Összefoglaló feladatokVII. ÉTELEK, TÁPANYAGOK

59. Mi az umami íz? .................................................................................................... 126Aminosavak és fehérjék60. Egészségesebb-e a barna cukor a fehérnél? . 12861. ................. 13062. Mik az omega-3 zsírsavak? .......................................................... 132Zsírok és olajok63. A vaj vagy a margarin egészségesebb? ............... 134A térizoméria64. Mik az antioxidánsok? ........................................................................... 13665. Tudáspróba ................................................................................................................... 138Összefoglaló feladatokSzakkifejezések listája ........................................................................................ 139

6 7

KÉMIA 9. - TARTALOM

Tartalomjegyzék

8

A részecskemodell

Az atom

Az atommag átalakulásai

A periódusos rendszer

Az anyagmennyiség

A molekula

A molekulák alakja

Az ion

A gáz és a folyadék (cseppfolyós)halmazállapot

A szilárd halmazállapot

Halmazállapot-változások

Oldatok

Diszperz rendszerek

A kémiai változások általános jellem-zése

A kémiai reakciók sebessége

A kémiai egyensúly

Sók, savak, bázisok

9

A sav-bázis reakció mint protonátme-net

A redoxireakciók értelmezésének három modellje

Elemek és vegyületek

A hidrogén

A nemesgázok

Halogének

Fontos halogénvegyületek

Az elektromos áram kémiai hatása

Az elektrolízis gyakorlati alkalmazá-sai

Galvánelemek

A redukáló- és oxidálóképesség mér-téke: az elektródpotenciál

Gyakorlatilag fontos galvánelemek

Az oxigén és az ózon

A víz és a hidrogén-peroxid

A kén

Kén-dioxid, kénessav és sói

Kén-trioxid, kénsav és sói

A salétromossav, a salétromsav és sóik

8 9

Mindennapok tudománya

VI. AZ ENERGIA

55.

A hibrid autókban egymás mel-lett működik a hagyományos

belső égésű motor, valamint egy ak-kumulátorral működő villanymotor. Az akkumulátor töltése részben menet közben egy generátorról, részben fékezés közben történik. A két motor a forgalmi helyzettől függően vagy egymást helyettesítve, vagy egymást erősítve működik. A hibrid autók a hagyományos autóknál 15-30%-kal kevesebb szennyező anyagot bocsá-tanak a levegőbe, bár az akkumuláto-rok számos környezetszennyező al-kotót tartalmaznak.A elektromos energia

elektrokémia

MENNYIRE „ZÖLD” AUTÓ A HIBRID AUTÓ? AZ ELEKTROKÉMIA ALAPJAI

GONDOLTAD VOLNA?M --

----

ARR M töl-tések áramlása. Az elektromos áramot olyan anyagok vezetik,amelyek szabadon mozgó töltés-hordozókat tartalmaznak. Ilyen töltéshordozók az elektronok és az ionok. A szabadon mozgó ionokat tartalmazó folyadékokat elektrolitoknak nevezzük. Az Az az elektród, amelyhez elekt-romos áram hatására a negatív -rolnak, az anód. Az az elektród,

katód.Egy anyag annál jobban vezeti azelektromos áramot, minél kisebb

HA AZ ELEKTROLITBAA -elektrolízis

katódanód

118

VIGYÁZZ! KÉSZ LABOR!Anyagok elektromos vezetésének vizsgálata

Milyen töltéshordozók találhatók azokban a szilárd anyagokban, amelyek veze-tik az elektromos áramot? Milyen töltéshordozók találhatók azokban a folyadékokban, amelyek vezetik az

elektromos áramot?

VIGYÁZZ! KÉSZ LABOR!Elemmel író toll

Milyen ionok keletkezhetnek az oldat elektrolízise során, ha a fenolftalein megvál-toztatja a színét?

VIGYÁZZ! KÉSZ LABOR!Oldatok elektrolízise - -- -

- --

Nézz utána, hogy mi-lyen katód- és anód-folyamatok mennek végbe az egyes oldatok esetén!

A LÉNYEG

Elektrokémiai alapismeretek Elektromos áram: töltéshordozók egyirányú áramlása. Töltéshordozók szabadon elmozduló elektronok, szabadon elmozduló ionok.szilárd anyag, katód, anód.Elektrolízisegyenáramú áramforrás hatására Az elektromos energia kémiai energiává alakulása. Az anódon oxidáció, azaz elektron-leadás történik. A katódon redukció, azaz elektron-felvétel történik. Gyakorlati alkalmazása: felületbevonás (galvanizálás), energiatárolás (akkumulátor).

NÉZZ UTÁNA!Az elektrolízis gyakorlati

alkalmazásaProjektmunka keretében dolgozzátok

-

1. -2.hidroxid gyártásában.3.

A héten történt…Beszéljétek meg, milyen fontosabb,

hallottatok!

119

ÉNYEG

Rövid összefoglalás

oldat elektrolízise során, ha a enol lei

NÉZZ UTÁT NNAA!

Projektfeladatok

kevesebb szennyező anyagot bocsá-tanak a levegőbe, bár az aakkkkumuláto-r -k Hétköznapi probléma

felvetése

az elektromos ellenállása.Megtanulandó

tananyag

Érdekes hétköznapi probléma

A hétköznapi problémakémiai tartalma

10 11

Mindennapok tudománya

V. EMBER A FÖLDÖN

44.

A hulladék olyan anyag, amely az ember élete, fogyasztása, termelése -

PULÓVER ÚJRAHASZNOSÍTOTT PET-PALACKBÓL? HULLADÉKKEZELÉS ÉS HULLADÉKHASZNOSÍTÁS

Lehetséges: egy pulóver előállí-tásához 25-30 PET-palack

szükséges. A poláranyagnak sok jó tulajdonsága van: meleg, szellőzik, könnyen tisztítható, mosható. A mű-anyag hulladékot nem csak a textilipar használja. Készítenek belőle műanyag szalagokat, virágcserepet, vagy akár újabb palackokat is.

A HULLADÉK LERAKÁSA. nagy gondosságot és környezeti elzárt hulladékban olyan bomlási folyamatok indulnak be, amelyek-- KOMPOSZTÁLÁS ÉS

BIOGÁZTERMELÉS -tálásra és biogáztermelésre a - --tében mikroorganizmusok hatására -

anyagok oxigénmentes környezet-ben, 30-60 °C-on metánra és szén--ból 0,2-0,5 m3

GONDOLTAD VOLNA?Miért veszélyes hulladék a

--

rosszabb, és hátránya még, hogy --

-

96

A HULLADÉK ÚJRAHASZNOSÍTÁSA

-

A HULLADÉK MEGSEMMISÍTÉSE. --A A -

GONDOLTAD VOLNA?

A PAPÍR

-AZ ÜVEG --A FÉMEK -

-

A M ANYAGOK

Nézz utána, hogy - -

GONDOLTAD VOLNA?-hulladék? -

-LCD -

VIGYÁZZ! KÉSZ LABOR!Készíts merített papírt!

-Ö --

A LÉNYEG

A hulladék Veszélyezteti egészségünket, a Kezelése: lerakás, megsemmisítés,

Az újrahasznosítás Komposztálható hulladékok, papír, 97

12 13

Mindennapok tudománya

VI. AZ ENERGIA

53.

A dízelüzemű járművekben nagy szénatomszámú szénhid-

rogénekből álló dízelolajat fecsken-deznek be a motortérben összesűrí-tett és felmelegített levegőbe. Ezáltal a befecskendezett üzemanyagnak csak a levegővel közvetlenül érintke-ző része ég el tökéletesen. Jelentős része tökéletlen égés révén korommá alakul. A magas hőmérséklet miatt több nitrogén-oxid keletkezik a dízel-motorokban, mint a benzinnel üze-melő motorokban. Ezért a legújabb gépkocsikat már speciális szűrővel szerelik fel.A 13 20 -

A DÍZELJÁRMŰVEK ÉS A KÖRNYEZETSZENNYEZÉS KŐOLAJBÓL NYERT TOVÁBBI ÜZEMANYAGOK

--- --

--

AJLEP A JA a pet-11 12-

GONDOLTAD VOLNA?M

--

-

114

GONDOLTAD VOLNA?Szintetikus kerozingyártás

2O 2 -8H18

GONDOLTAD VOLNA?K -

-fel az üzemanyagtartályban, amelyek dugulást okoznak, vagy a tartály falának

GONDOLTAD VOLNA?

----

GONDOLTAD VOLNA?M -

--

A LÉNYEG 11 12

D 13 20 115

14 15

Mindennapok tudománya

VI. AZ ENERGIA

54.

A cseppfolyós növényi eredetű üzemanyagoknak kezdetektől

szerepe volt a gépjárművek meghaj-tásában. Az Otto-motort Nikolaus Otto az etanol használatára tervezte, Rudolf Diesel motorjának üzemanya-ga a mogyoróolaj volt. Csak amikor a kőolaj – amelynek fajlagos energia-tartalma lényegesen magasabb a bioüzemanyagokénál – szélesebb körben hozzáférhetővé vált, akkor hanyatlott le a bioüzemanyagok al-kalmazása. Ma a magas olajár és az egyre szigorodó környezetvédelmi előírások miatt a bioüzemanyagok termelése és felhasználása újra elő-térbe került.A bioüzemanyagok -

-

ÉTOLAJJAL MŰKÖDŐ GÉPJÁRMŰVEK? BIOÜZEMANYAGOK

A VILÁGON -bioetanol (etil-2H5 --

6H O6 2H5 2

- -6H O6

A BIODÍZELT növényi olajat tar-talmazó alapanyagokból (pl. rep-ce-, napraforgó- és szójaolajból),valamint más nyersanyagokból folyadékokról van szó, ezért metil-alkohollal kisebb részekre bontva (ún. átészterezés után) lehet üzem-anyagként használni. A maximum 20% biodízelt tartalmazó B20-as üzemanyagot bármelyik dízelmo-használni különösebb átalakítás nélkül. Sajnos a biodízel kémiaistabilitása – a molekulában találha-tó kétszeres kötések miatt – sokkaldízelolajé. Az ennek következtében kiváló anyagok dugulást okoz-hatnak, ami számos üzemeltetési probléma forrása.

GONDOLTAD VOLNA?A biometanol és a biobutanol

3 - --4 9 -

---

116

A bioetanol hátrányaiA bioetanolnak számos hátránya van. ------ -----

Lehet, hogy mégsem annyira jók? -

----

Bioüzemanyagok

Bioetanol -Biodízel

Érvek és ellenérvekRendezzetek vitát a bio üzem anya gok

-

Projektmunka keretében dolgozzátok -

-- --A héten történt…Beszéljétek meg, milyen fontosabb,

Mit nevezünk olajnak?

- -zik. A áll.

117

16 17

58

Anyagi rendszerek

1.1. A három halmazállapot

1.2. A plazmakijelz ket az 1998-as naganói téli olimpiai játékokra fejlesztették ki, hogy a sportese-ményt még nagyobb képerny kön mutassák be

1.3. Ma már egyre több eszközünk m ködése alapszik a plazmaálla-potú gázok különleges tulajdon-ságain

1. A plazmatévétől az LCD-ig A gáz és a folyadék (cseppfolyós) halmazállapot

Az anyagi rendszereket sok szempont alapján csoportosíthatjuk. Az egyik ilyen, hogy közönséges körülmények között (szobah mérsékleten) mi-lyen halmazállapotúak. A halmazállapot szempontjából a részecskék közötti vonzó és taszító kölcsönhatások er ssége, valamint a részecskék mozgásának (az ún. h mozgásnak) az energiája a meghatározó. Földi körülmények között három halmazállapotot különböztetünk meg: légne-m vagy gáz halmazállapotot, folyadék vagy cseppfolyós halmazállapo-tot és szilárd halmazállapotot (1.1. ábra).

Én már hallottam plazmaállapotról is. De fogalmam sincs, hogy mi az. És van-e ennek valami köze a plazmatévé-hez?

A plazmaállapot a gázok különleges állapota. Ha az ato-mokból vagy molekulákból álló gázokat nagy energia ha-tásának tesszük ki, például nagyon magas h mérsékletre

– több ezer ºC-ra – hevítjük, akkor a semleges kémiai részecskékr l elektronok szakadnak le. Így jön létre egy olyan gázszer anyag, amely elektronokat, ionokat, esetleg különálló atommagokat, atomo-kat és molekulákat tartalmaz. Ennek a plazmának a gázokétól eltér tulajdonságai vannak. Ezért szokták ezt az állapotot az anyag negye-dik halmazállapotának is nevezni. A plazmaállapot földi körülmé-nyek között ritka, de a csillagok anyagának ez a jellemz állapota.

A plazmatévében minden egyes képpont három pici kam-rából áll. Ezekben a kamrákban nemesgázok vannak. A nemesgáz-atomok elektromos gerjesztés hatására ioni-zálódnak, és ezáltal a gáz plazmaállapotba kerül. A nemes-

gáz-ionok a kamra falán lév anyag atomjait gerjesztik. A gerjesztett atomok megfelel szín fény kisugárzása közben kerülnek ismét alapállapotba. Az egyik kamra piros, a másik zöld, a harmadik kék fényt sugároz ki (1.2. és 1.3. ábrák).

Akkor itt olyasmi történik, mint a lángfestésnél. Csak ott a magas h mérséklet, itt pedig a plazma gerjeszti a fényki-bocsátó anyag atomjait.

Állapotjelzők

Az anyagi halmaz tulajdonságait (állapotát) nemcsak bels tényez k (a felépít részecskék tulajdonságai és a közöttük lév kölcsönhatás), hanem küls tényez k is befolyásolják. Ezeket a küls tényez ket ne-

59

373

363

353

343

333

323

313

303

293

283

273

K100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

°C

1.4. A kelvinben megadott h mér-séklet 273 fokkal nagyobb, mint a Celsius-fokban mért érték

1.5. A gázok részecskéi állandó mozgásban vannak, mozgás köz-ben egymással és az edény falával ütköznek

Ne csak nézd!Két, azonos h mérséklet , nyomású és térfogatú gáz-tartály egyikében 60,0 g hé-lium gáz van. Hány gramm argongázt tartalmaz a másik tartály?

1.6. Avogadrónak nem csak a szá-mát, a törvényét is ismerni kell

vezzük állapotjelz knek. Az állapotjelz k az anyagi halmazok tulaj-kdonságait befolyásoló küls tényez k. Legfontosabb küls tényez a h mérséklet, a nyomás és a térfogat. A h mérséklet jele: T, mérték-TTegysége a Celsius-fok (ºC) vagy a kelvin (K). A kelvinben megadott h -mérséklet mindig 273 fokkal nagyobb, mint a Celsius-fokban megadott érték: T(K) = t (ºC) + 273 (1.4. ábra).

A nyomás – az egységnyi felületre mer legesen ható nyomóer– jele: p, mértékegysége a pascal (Pa). A térfogat jele: V, mértékegysé-VVge a köbméter (m3) és a köbdeciméter (dm3).

Azért, hogy két vagy több anyagi rendszer tulajdonságait összeha-sonlíthassuk, célszer azokat azonos h mérsékleten és nyomáson vizs-gálni. Ezt az összehasonlítást gyakran standard nyomáson(p(( = 101 kPa = = 0,1 MPa) és 25 ºC (= T = 298 K) h mérsékleten végezzük el.=

A gáz halmazállapot

A gázokat alkotó kémiai részecskék (molekulák, esetleg atomok) között – ideális esetben – nincs semmiféle kölcsönhatás. A részecskék állan-dó mozgásban vannak, mozgás közben egymással és az edény falával ütköznek (1.5. ábra). Ebb l következik, hogy a gázoknak nincs állandó alakja és térfogata, egyenletesen kitöltik a rendelkezésükre álló térfo-gatot.

Az Avogadro-törvény szerint azonos nyomáson és h mérsékle-ten a különböz gázok térfogata csak a molekulák számától függ, és független a gáz anyagi min ségét l (1.6. ábra). Ebb l a törvényéb l következik, hogy a gázok egy mol-jának térfogata, a moláris térfogat független a gáz anyagi min ségét l, csak a h mérséklett l és a nyo-mástól függ. A gázok moláris térfogata 25 ºC-on és standard nyomáson

VmVV = 24,5 dmmol

3

.

A hidrogéngázzal vagy héliumgázzal töltött lufi azért száll a leveg ben felfelé, mert könnyebb, a szén-dioxid pedig azért gy lik össze a borospince alján, mert nehezebb a le-

veg nél?

A mindennapi életben így szoktuk mondani, pedig ez helyte-len. Helytelen azért, mert egy anyag súlya függ a mennyisé-gét l is. A mi esetünkben arról van szó, hogy a hidrogéngáz

és a héliumgáz s r sége kisebb, mint a leveg s r sége, a szén-dio-xid-gázé viszont nagyobb. Ezt a moláris tömegük alapján is megálla-

píthatjuk. A leveg moláris tömege: 29 gmol

, a hidrogéngázé 2 gmol

,

a héliumé 4 gmol

, a szén-dioxidé pedig 44 gmol

.

vezzük állapotjt elz knek. Az állapotjelz kkdonságait befolyásoló küls tényez k. L

Ne csak nézd!

o-on

l l

A képekhez közvetlenül is kapcsolódhat kérdés

vagy feladat

p g, folyadék vagy cseppfolyós halmazáll(1

plazmaállapotról is. De fogalmam sinvan-e ennek valami köze a plazmatév

Hétköznapi probléma

Gyakorlati alkalmazás

18 19