Látványos Kémiai Látványos Kémiai KísérletekKísérletek

Bemutatja: Farkas Ádám Bemutatja: Farkas Ádám László, ELTE László, ELTE fizika BScfizika BSc

Rövid áttekintésRövid áttekintés Pár szó a fizika, illetve kémia Pár szó a fizika, illetve kémia

országos versenyekrőlországos versenyekről Fizikai változásokFizikai változások Redoxi reakciókRedoxi reakciók Egy kis szerves kémia:Egy kis szerves kémia:

addíció, szubsztitúcióaddíció, szubsztitúció Reakciósebesség, oszcilláló reakcióReakciósebesség, oszcilláló reakció ÉrdekességÉrdekesség

Kémia és fizika Kémia és fizika országos versenyekországos versenyekKémia:Kémia:Résztvevős versenyekRésztvevős versenyek Hevessy Gy. (7-8. Hevessy Gy. (7-8.

o.)o.) Irinyi J. (9-10. o.)Irinyi J. (9-10. o.) OKTV (11-12. o.)OKTV (11-12. o.) Curie (7-12. o.)Curie (7-12. o.)Levelezős versenyek:Levelezős versenyek: Középiskolai Kémia Középiskolai Kémia

Lapok (KöKéL)Lapok (KöKéL) VegyÉSZtornaVegyÉSZtorna

Fizika:Fizika:Résztvevős versenyek:Résztvevős versenyek: Öveges J. (8. o.)Öveges J. (8. o.) Mikola S. (9-10. o.)Mikola S. (9-10. o.) OKTV (11-12. o.)OKTV (11-12. o.) Budó Á. (9-12. o.)Budó Á. (9-12. o.)Levelezős versenyek:Levelezős versenyek: ABACUS fizika rovatABACUS fizika rovat Középiskolai Középiskolai

Matematikai és Matematikai és Fizikai Lapok Fizikai Lapok (KöMaL)(KöMaL)

A Cartesius-búvárA Cartesius-búvár

Működésének lényege: Működésének lényege: A kémcső a benne A kémcső a benne lévő vízzel és lévő vízzel és levegővel együtt levegővel együtt pontosan olyan pontosan olyan sűrűségű, mint a sűrűségű, mint a körülötte levő víz.körülötte levő víz.

Ha mindezt zárt edénybe helyezzük, akkor az edényben a nyomást megnövelve a kémcsőben lévő levegő térfogata csökken, víz áramlik be a kémcső és a levegő sűrűsége nagyobb lesz, mint a vízé a kémcső lesüllyed.

Fázisok közötti Fázisok közötti átmenetátmenet

A jód vízben rosszul, sárgás színnel A jód vízben rosszul, sárgás színnel oldódik. Apoláris szerves oldódik. Apoláris szerves oldószerben jól, lila színnel oldószerben jól, lila színnel oldódik, az oxigén tartalmú oldódik, az oxigén tartalmú szerves anyagok barnás színnel szerves anyagok barnás színnel oldják a jódot.oldják a jódot.

Redoxi reakciókRedoxi reakciók

Robbanások háttere, bemutatásaRobbanások háttere, bemutatása Nagy hővel járó redoxi reakciók Nagy hővel járó redoxi reakciók

(égések, egyesülések)(égések, egyesülések)

Robbanások háttereRobbanások háttere

Robbanás: Pillanatszerűen Robbanás: Pillanatszerűen lejátszódó reakció, mely jelentős lejátszódó reakció, mely jelentős térfogat-növekedéssel jár.térfogat-növekedéssel jár.

Pl.: Autók robbanó motorja, Pl.: Autók robbanó motorja, petárdák.petárdák.

Robbanások: Fekete Robbanások: Fekete lőporlőpor

A fekete lőpor (Black Powder (BP)) A fekete lőpor (Black Powder (BP)) összetétele:összetétele:

~75% KNO~75% KNO33: ez az oxidálószer: ez az oxidálószer

~15% C: tüzelő anyag~15% C: tüzelő anyag

~10% S: tüzelő anyag, égés gyorsító~10% S: tüzelő anyag, égés gyorsító

Reakcióegyenlet (közelítőleg):Reakcióegyenlet (közelítőleg):

2KNO2KNO33+2S+2C=K+2S+2C=K22S+NS+N22+2CO+2CO22++SOSO22

Robbanások: NIRobbanások: NI33

Nitrogén-trijodid (NINitrogén-trijodid (NI33):):

Rendkívül instabil, a legkisebb Rendkívül instabil, a legkisebb mechanikai vagy hőhatásra robban mechanikai vagy hőhatásra robban (bomlik). Ezért zárt edényben (bomlik). Ezért zárt edényben tárolni szigorúan TILOS!tárolni szigorúan TILOS!

Bomlása:Bomlása:

2NI2NI3 3 = N= N2 2 + 3I+ 3I22

Redoxi: Fémek égéseRedoxi: Fémek égése

Hétköznap is látható pl. Hétköznap is látható pl. csillagszóróknál, vagy flexelés csillagszóróknál, vagy flexelés közben.közben.

Világos szikrák:Világos szikrák: 4Al+3O4Al+3O22=2Al=2Al22OO33

Barnás szikrák:Barnás szikrák:2Fe+O2Fe+O22=2FeO=2FeO

Vakító láng:Vakító láng: 2Mg+O2Mg+O22=2MgO=2MgO

Redoxi: Termit reakcióRedoxi: Termit reakció

Redukálószer: AlRedukálószer: Al

Oxidálószer: FeOxidálószer: Fe22OO33

Gyújtókeverék: KMnOGyújtókeverék: KMnO44 és Mg és Mg

A reakció során felszabaduló hő a A reakció során felszabaduló hő a konzervdobozt is megolvasztja.konzervdobozt is megolvasztja.

A reakció:A reakció:

FeFe22OO33+2Al=2Fe+Al+2Al=2Fe+Al22OO33

Redoxi: Szulfid Redoxi: Szulfid képződésképződés

A vas, a cink, az alumínium kénnel A vas, a cink, az alumínium kénnel heves reakcióban fém-szulfidot képez:heves reakcióban fém-szulfidot képez:

2Me+xS=Me2Me+xS=Me22SSxx

A fém-szulfidokból sósav hatására A fém-szulfidokból sósav hatására HH22S (záptojás szagú gáz) szabadul fel.S (záptojás szagú gáz) szabadul fel.

MeMe22SSxx+2xHCl=xH+2xHCl=xH22S+2MeClS+2MeClxx

Redoxi: Alumíniun+jódRedoxi: Alumíniun+jód

Az alumínium jóddal exoterm Az alumínium jóddal exoterm reakcióban egyesül:reakcióban egyesül:

2Al+3I2Al+3I22=2AlI=2AlI33

A lángot a kémiai reakció miatt A lángot a kémiai reakció miatt láthatjuk.láthatjuk.

A füstöt a halmazállapot változás A füstöt a halmazállapot változás okozza (fizikai kh.) Jód: Szublimálokozza (fizikai kh.) Jód: Szublimál

Redoxi: Redoxi: glicerin+hipermangánglicerin+hipermangán

A hipermangán erélyes oxidálószer, A hipermangán erélyes oxidálószer, így a rácseppentett glicerin elég.így a rácseppentett glicerin elég.

14KMnO14KMnO44+3C+3C33HH55(OH)(OH)33=7K=7K22O+14MnOO+14MnO22+9CO+9CO22+1+12H2H22OO

Redoxi:Vegyész Redoxi:Vegyész tűzhányótűzhányó

Az ammónium-bikromát hő Az ammónium-bikromát hő hatására bomlik. Látszólag ég, de hatására bomlik. Látszólag ég, de semmilyen külső anyagot nem semmilyen külső anyagot nem igényel. (bomlik, inert igényel. (bomlik, inert környezetben is menne)környezetben is menne)

(NH(NH44))22CrCr22OO77=N=N22+Cr+Cr22OO33+4H+4H22O O

Redoxi: Benzol égéseRedoxi: Benzol égése

A telítetlen szénhidrogének A telítetlen szénhidrogének kormozó lánggal égnek.kormozó lánggal égnek.

Benzol égése:Benzol égése:

CC66HH66+9O+9O22=6CO=6CO22+3H+3H22OO

Redoxi: EzüsttükörRedoxi: Ezüsttükör

Az ezüsttükör-próba az aldehidek Az ezüsttükör-próba az aldehidek kimutatására szolgál.kimutatására szolgál.

2Ag2Ag+++aldehid+OH+aldehid+OH--

==AgAg+karbonsav+H+karbonsav+H22OO

Egy kis szerves kémiaEgy kis szerves kémia

SzubsztitúcióSzubsztitúció: Egyszeres kötés Egyszeres kötés hasad. A kilépő atom vagy hasad. A kilépő atom vagy atomcsoport helyére új atom atomcsoport helyére új atom vagy atomcsoport kapcsolódik.vagy atomcsoport kapcsolódik.

Addíció:Addíció: Telítetlen kötésre épülnek Telítetlen kötésre épülnek be új csoportok.be új csoportok.

Szerves: SzubsztitúcióSzerves: Szubsztitúció

Fenol + bróm reakciója:Fenol + bróm reakciója:

A fenol (színtelen) hidrogénjeit A fenol (színtelen) hidrogénjeit cseréljük a brómmal (sárgás barna). cseréljük a brómmal (sárgás barna). A keletkező tribróm-fenol színtelen.A keletkező tribróm-fenol színtelen.

Amit látunk: Eltűnik a bróm sárgás Amit látunk: Eltűnik a bróm sárgás színe.színe.

Szerves: AddícióSzerves: Addíció

Többek között a paradicsomlé is Többek között a paradicsomlé is azért színes, mert hosszú azért színes, mert hosszú delokalizált (konjugált) delokalizált (konjugált) elektronrendszert tartalmaz (kis elektronrendszert tartalmaz (kis kitérő…)kitérő…)

Ha erre a kötésrendszerre brómot Ha erre a kötésrendszerre brómot addícionálunk: megszűnik a addícionálunk: megszűnik a delokalizáció, ezzel eltűnik a szín.delokalizáció, ezzel eltűnik a szín.

ReakciósebességReakciósebesség

A Landolt reakcióA Landolt reakció Létezik-e oszcilláló reakció? Nem!Létezik-e oszcilláló reakció? Nem! Mutassunk ellenpéldát!Mutassunk ellenpéldát!

A Beluosov-Zhabutinsky (BZ) A Beluosov-Zhabutinsky (BZ) reakcióreakció

Sebesség: LandoltSebesség: Landolt

A reakció párhuzamosan több úton A reakció párhuzamosan több úton fut:fut:

SS22OO882-2-+2I+2I--=I=I22+2SO+2SO44

2-2-

II22+2S+2S22OO332-2-=S=S44OO66

2-2-+2I+2I--

Az első reakcióban kiváló jódot Az első reakcióban kiváló jódot látjuk. De az mindaddig elreagál (a látjuk. De az mindaddig elreagál (a második reakció szerint), amíg van második reakció szerint), amíg van tioszulfát.tioszulfát.

Sebesség:Sebesség:Létezik-e oszcilláló Létezik-e oszcilláló reakció?reakció?Mivel minden reakció Mivel minden reakció

energiaveszteséggel (hő) jár, így energiaveszteséggel (hő) jár, így a reakció lezajlása után nincs elég a reakció lezajlása után nincs elég energia, hogy visszajussunk a energia, hogy visszajussunk a kiindulási állapotba.kiindulási állapotba.

Következmény: a kémiai reakció Következmény: a kémiai reakció mindig beáll az egyensúlyi mindig beáll az egyensúlyi állapotbaállapotba

Sebesség:Sebesség:Beluosov-ZhabutinskyBeluosov-Zhabutinsky

A jód szemmel láthatólag oszcillál. A jód szemmel láthatólag oszcillál. De mivel köztitermék, ezt De mivel köztitermék, ezt megteheti. (nyulak, farkasok; megteheti. (nyulak, farkasok; autó)autó)

A reakció az előbbinél is több ágon A reakció az előbbinél is több ágon zajlik egyszerre (min. 10-15 zajlik egyszerre (min. 10-15 reakció fut párhuzamosan)reakció fut párhuzamosan)

Egy kis érdekesség:Egy kis érdekesség:A „kárósav”A „kárósav”

A „kárósav”: kénsav és hidrogén-A „kárósav”: kénsav és hidrogén-peroxid keveréke. Gyakorlatilag peroxid keveréke. Gyakorlatilag minden szerves anyagot „eltüntet”.minden szerves anyagot „eltüntet”.

Köszönöm a Köszönöm a figyelmet!figyelmet!

Farkas Ádám LászlóFarkas Ádám László