Anyagszerkezet
Az elektronburok szerkezete, héjak, alhéjak, atompályák. Az atompályák jellemzői, pályaenergia. Atomtörzs, vegyértékhéj, nemesgáz szerkezet. Az atomok elektron-szerkezetének ábrázolása jelekkel, egyszerűsítve (nemesgáz+vegyértékelektronok) és cellásan. Telített és telítetlen atompálya (alhéj és héj), párosított és párosítatlan elektron.
A periódusos rendszer: a Mengyelejev-féle, és a modern periódusos rendszer felépítése, részei. Elemcsoportok, tendenciák a periódusos rendszerben. Az atomok tulajdonságainak függése a periódusos rendszerben elfoglalt helyük alapján. Az atomok elektronegativitás értéke, változása a periódusos rendszerben.
Elsőrendű kötések: fogalma, kötéserősség. Ionok keletkezése atomokból, ionizációs energia, ionok mérete. Ionos kötés, az ionos vegyületek képlete. Fémes kötés, a fémes kötés erőssége. Kovalens kötés, kötéstávolság, poláris és apoláris kötés, egyszeres és többszörös kötések, szigma és pí kötés, datív kötés, delokalizált kötés. Az atomok között kialakuló elsőrendű kötés típusa, és az atomok elektronegativitása közötti kapcsolat.
Molekulák: összegképlet, szerkezeti képlet, kötő és nem-kötő elektron-párok, a molekulák alakja, elektron-pár taszítási elmélet, kötésszög, a kötésszöget meghatározó és módosító tényezők. A molekulák polaritása, apoláris és dipólus molekulák.
Másodrendű kötések: fogalma, kötéserősség. A diszperziós, a dipól-dipól kölcsönhatás, és a H-híd kötés lényege, kialakulásának feltételei, egymáshoz viszonyított erősségük.
Halmazok: fogalma, halmazállapotok. A szilárd rácsok típusai, ionrács, atomrács, molekularács, fémrács összetétele, jellemzése, tulajdonságai. Összefüggés az összetétel és a tulajdonságok között.
Szervetlen kémia
A hidrogén: az atom jellemzői a periódusos rendszerben elfoglalt helye alapján, a molekula és az elemi halmaz jellemzői, fizikai tulajdonságok. A hidrogén kémiai tulajdonságai és fontosabb reakciói. Előfordulás a természetben, előállítás az iparban és a laboratóriumban, néhány fontosabb felhasználási terület. Érdekességek, különleges, egyedi tulajdonságok, a tudomány és a technika legújabb vívmányai. (A tételben szereplő elem, vagy vegyület jellemzésének szempontjait csak itt részleteztem, a többi anyagnál is ugyanezek használhatók, többször nem írom ki!)
A VII. főcsoport jellemzése, halogénelemek, a klór. A klór szerepe a háztartásban. (A többi szempontot lásd a hidrogénnél!)
A hidrogén-klorid. Itt a molekula szerkezete és tulajdonságai alapján jellemezzük a halmazt, a többit lásd hidrogénnél. A sósav (a HCl vizes oldata!) reakciói.
A VI. főcsoport elemei, az oxigén és a kén, allotróp módosulatok. Az oxigén szerepe a földi életben, körforgása, ózonpajzs. A kén gombaölő hatása.
A víz: molekulaszerkezete, halmazszerkezete alapvetően fontos a földi élet szempontjából. A víz anomális viselkedése, és ennek következményei. H-híd kötések, magas fajhő és olvadáshő. A víz, mint oldószer, kémiai reakció partner, katalizátor.
A kén oxidjai és oxosavai: a kén-dioxid és a kén-trioxid összehasonlító jellemzése, a kénessav, „kénezés”, savas eső, a kénsav, kénsav-gyártás, szulfátok.
Az V. főcsoport jellemzése, a nitrogén. A nitrogén a légkörben, körforgása a természetben.
Az ammónia: molekulaszerkezete, ipari jelentősége.
A salétromsav fontosabb reakciói, ipari jelentősége, nitrátok.
A IV. főcsoport jellemzése, a szén. A szén különleges helyzete, jelentősége az élő szervezetben. Az elemi szén allotróp módosulatai, aktív szén, adszorpció. A szén ipari jelentősége.
A szén oxidjai, a széndioxid és a szénmonoxid, a szénsav, és a karbonátok, a kalcium-karbonát.
A fémek általános jellemzése: helyük a periódusos rendszerben, fémes kötés, fémrács, a fémrács jellemzői, fémrács típusok, térközepes, lapközepes, hatszöges rács. Kémiai jellemzők, aktivitási sor, redoxi tulajdonságok, reakció oxigénnel, vízzel, híg savakkal, lúgokkal, tömény savakkal. Korrózió, védő oxidréteg, passziválódás, korrózióvédelem (aktív, passzív). A fémek felhasználása, előállítása.
Az I. főcsoport fémei: általános jellemzés, Na és K, lángfestés, szerepük az élő és élettelen világban, fontosabb vegyületeik.
A II. főcsoport fémei: általános jellemzés, a magnézium és a kalcium. Lángfestés, szerepük az élő és élettelen természetben, fontosabb vegyületeik, vegyületeik az építőiparban, a természetes vizek keménysége, vízlágyítás régen, és ma.
Szerves kémia
Az alkánok tulajdonságai a metán példáján bemutatva. Földgáz, városi gáz. Reakciók: (tökéletes és nem tökéletes) égés, hőbontás, szubsztitúció. A paraffinok homológ sora, a tulajdonságok változása a szén-atomszám növekedésével.
Acetilén: a molekula tulajdonságai, szerkezete, fizikai jellemzők, fontos kémiai reakciók. Előállítása laboratóriumban és az iparban, nagy mennyiségű ipari felhasználás!
Alkoholok: az etilalkohol példáján bemutatni a vegyületcsoport fizikai tulajdonságait, kémiai reakcióit, élettani jelentőségét, felhasználási területeit, természetes és ipari előállítását.
Az etilalkohol fizikai tulajdonságai, kémiai jellemzői, reakciói, élettani hatása, természetes és mesterséges előállítása, felhasználása, bio-etanol.
Karbonsavak: az ecetsav példáján bemutatni a szerves savak tulajdonságait, csoportosításukat, az élő szervezetben való előfordulásukat, és felhasználásukat, fizikai és kémiai jellemzőiket, természetes és mesterséges előállításukat. Az ecetsav fizikai tulajdonságai, kémiai reakciói, felhasználása a háztartásban, előállítása.
Szénhidrátok: egyszerű és összetett szénhidrátok, cukorszerű szénhidrátok, fontosabb monoszacharidok, a glükóz, diszacharidok, redukáló és nem redukáló cukrok, (Fehling-reakció, ezüst-tükör próba). A szőlőcukor példáján bemutatni a vegyületcsoport fizikai tulajdonságait és kémiai jellemzőit, az élő szervezetben betöltött szerepét, fotoszintézis. Poliszacharidok felépítése, tulajdonságai, a keményítő, a keményítő kimutatása, a cellulóz, a poliszacharidok szerepe az élő szervezetben, lebomlásuk, bio-etanol.
Aminosavak, fehérjék: az aminosavak felépítése, tulajdonságai, térszerkezete, sav-bázis jellemzői, az oldalláncok típusai. Az aminosav molekulák összekapcsolódása, a peptid-kötés.
A fehérjék elsődleges, másodlagos, harmadlagos és negyedleges szerkezete, aktív centrum, a fehérjék szerkezetét rögzítő első és másodrendű kötések. A fehérjék csoportosítása és tulajdonságai. A fehérjék reverzibilis és irreverzibilis koagulációja, a fehérjék kimutatása.
Kisérletek
1. Elvégzendő kísérlet
A tálcán szőlőcukor illetve répacukor van a sorszámozott kémcsövekben.
Annak eldöntésére, hogy melyik kémcső mit tartalmaz, végezze el a következő vizsgálatot:
Öntsön tiszta kémcsőbe kb. 1 cm3 ezüst-nitrát oldatot, majd adagoljon hozzá annyi ammóniaoldatot, hogy a kezdetben keletkező csapadék éppen feloldódjon! Tegyen a vizsgálandó cukorból az így elkészített oldathoz, majd melegítse óvatosan a kémcsövet! Rögzítse és értelmezze a vizsgálat tapasztalatait, majd azonosítsa a kémcsövek tartalmát!
2. Elvégzendő kísérlet
A tálcán lévő kémcsövekben formaldehid vizes oldata (formalin) és aceton
(körömlakk lemosó) van. Azonosításukhoz végezze el mindkettővel a Fehling-
próbát: kémcsőben kb. ujjnyi Fehling I. reagenshez addig csepegtessen Fehling II.
reagenst, amíg a keletkező csapadék fel nem oldódik. Ehhez az oldathoz adjon egy keveset az ismeretlen folyadékból, és óvatosan melegítse! A tapasztalatok alapján döntse el, hogy mi volt a kémcsőben! Indokolja választását!
3. Nem elvégzendő kísérlet
Két kémcsőben klórgázt fejlesztettünk kálium-permanganát és tömény sósav
segítségével. A két kémcső szájára egy kálium-bromid oldattal, illetve kálium-jodid
oldattal átitatott vattát szorítottunk. Az első esetben a vatta vörösesbarna lesz, a második esetben is megsötétedik. Ha ez utóbbira egy csepp keményítőoldatot
cseppentünk, a vattán tinta kék foltot figyelhetünk meg. Értelmezze a kísérleti
tapasztalatokat!
4. Elvégzendő kísérlet
Törjön le a tálcán található tojáshéjból (melynek fő összetevője kalcium-karbonát)
kis darabkát, és cseppentsen rá fenolftalein oldatot! Hevítse a tojáshéj egy másik kis darabkáját tartósan mindaddig, amíg az esetleg megjelenő fekete szín eltűnik!
Hűtse le, majd cseppentsen erre is fenolftalein oldatot! Értelmezze a tapasztaltakat!
5. Nem elvégzendő kísérlet
Kalcium-karbid és víz segítségével acetilén gázt állítunk elő. A keletkező gázt
szájával lefelé tartott kémcsőbe vezetjük, majd a kémcső száját lángba tartjuk. A gáz másik részét vízen átbuborékoltatva kémcsőbe gyűjtjük, majd a tiszta acetilén gázt is meggyújtjuk. Egy harmadik kémcsőben felfogott acetilén gázt fejjel lefelé főzőpohárban lévő acetonba helyezzük, és azt tapasztaljuk, hogy a kémcsőben egyre magasabbra kúszik az aceton.
Ismertesse a fent leírt kísérletek várható tapasztalatai alapján az acetilén fizikai tulajdonságait és égésének jellemzőit!
6. Elvégzendő kísérlet
A tálcán látható tojásfehérje oldattal végezze el a következő kísérleteket:
a./ szórjon nátrium-klorid kristályokat az oldathoz addig, amíg változást nem
tapasztal, utána hígítsa desztillált vízzel a kémcső tartalmát,
b./ szórjon néhány rézszulfát kristályt egy másik kémcsőben lévő oldathoz és ezt is hígítsa desztillált vízzel,
c./ egy harmadik kémcsőben melegítse a fehérje oldatot, amíg változást nem tapasztal!
Értelmezze a történteket!
7. Elvégzendő kísérlet
A tálcán található edényekben paraffin reszelék és szappan reszelék található.
Desztillált víz és benzin segítségével az anyagok oldódási tulajdonságai alapján
állapítsa meg, melyik-melyik és jellemezze az anyagok molekuláit! Az azonosítás után óvatosan melegítsen kevés paraffin reszeléket, és figyelje meg, magas, vagy alacsony az olvadáspontja. Adjon molekulaszerkezeti magyarázatot!
8. Nem elvégzendő kísérlet
Öntsünk kémcsőben brómos vízhez benzolt! Óvatosan rázogatva figyeljük meg a
folyadékok elhelyezkedését és a bróm oldódását!
Egy másik kémcsőben szintén öntsünk benzolhoz brómos vizet, de most tegyünk bele vasport is és vízfürdőn melegítsük a rendszert 50 oC körüli hőmérsékletre!
Kis idő múlva a brómos víz elszíntelenedik és a kémcső szájához tartott nedves indikátorpapír savas kémhatást mutat. Ismertesse a benzol fizikai tulajdonságait
és brómmal történő reakcióját a kísérletek tapasztalatai alapján
9. Elvégzendő kísérlet
A tálcán lévő óraüvegeken viasz és nyers gumi darabok találhatók. Próbálja meg oldani a két anyagot vízben, illetve benzinben. Oldhatóságuk különbözősége alapján azonosítsa a vegyületeket és adja molekulaszerkezeti magyarázatát a tapasztaltaknak!
Jódos vízbe tegyen néhány gumidarabkát, és óvatosan melegítse a kémcsövet!
A tapasztaltak alapján ismertesse a gumi összetételét!
10. Elvégzendő kísérlet
A tálcán jód tinktúra, jódos víz és szilárd jód található. Végezze el az alábbi
kísérleteket: cseppentsen jód tinktúrát két tejföl mintára, melyek közül az egyiket
liszttel hamisították, a tapasztalatok alapján állapítsa meg, melyik az! A jódos vízhez kémcsőben öntsön benzint, óvatos rázogatás közben figyelje meg a jód
oldódását! A szilárd jódból néhány kristályt melegítsen óvatosan, figyelje meg a változást és adja molekulaszerkezeti magyarázatát a történteknek!
11. Elvégzendő kísérlet
A tálcán lévő edényben szappan reszelék található. Tegyen három kémcsőbe
a reszelékből és öntsön az egyikhez desztillált vizet, a másikhoz ásványvizet,
a harmadikhoz kalcium-klorid oldatot! Rázza össze a kémcsövek tartalmát és figyelje meg a változásokat! Adjon magyarázatot a különbségekre!
A tálcán lévő anyagok hogyan változtatják meg az ásványvíz és a kalcium-klorid oldat összetételét?
12. Elvégzendő kísérlet
Három kémcsőbe öntsön 5-5 cm3 desztillált vizet! Az egyikbe tegyen néhány
kristály lefolyó tisztítót, a másodikba néhány csepp citromlét, a harmadikba
néhány csepp tejet! Figyelje meg a keletkezett oldatokat és állapítsa meg azok
fajtáit! Vizsgálja meg a kémcsövek tartalmának kémhatását univerzál indikátor
segítségével! Jellemezze a vízben oldott anyagokat a tapasztalatok alapján!
13. Elvégzendő kísérlet
A tálcán nátrium klorid, szilárd jód, rézforgács, és grafit (ceruzahegy) található. Desztillált vízben, etilalkoholban és benzinben vizsgálja meg az anyagok oldódását, és a tapasztalatok alapján jellemezze azok halmazszerkezetét!
Mi a közös a négy anyagban?
14. Elvégzendő kísérlet
Gyújtópálcára tekert rézhuzalt hevítsen izzásig, majd a lángból kivéve figyelje meg
a fém felületén keletkezett fekete bevonatot! Főzőpohárba öntsön néhány cm3 etilalkoholt, figyelje meg édeskés illatát! Ezután hevítse újra izzásig a rézhuzalt, és óvatosan mártsa bele az etilalkoholba! Jegyezze fel a rézhuzal szín változását és az etilalkohol szagának megváltozását! Adjon magyarázatot a tapasztaltakra!
15. Elvégzendő kísérlet
Kálium-nitrátot oldjon szobahőmérsékleten desztillált vízben mindaddig, amíg
már több só nem tud feloldódni! Ekkor a kémcső alján marad szilárd anyag.
Kezdje el melegíteni az oldatot, és közben óvatosan rázogassa! Az edény alján
levő szilárd anyag feloldódik. Értelmezze a fenti kísérleti tapasztalatokat!
Mi történik, ha az oldatot ismét visszahűti szobahőmérsékletre?
16. Elvégzendő kísérlet
Öntsön három kémcsőbe sósav oldatot! Az elsőhöz adjon ezüst nitrát oldatot és
figyelje meg a változást! A másodikba tegyen cink darabkát és mutassa ki a
fejlődő gázt! A harmadikba cseppentsen univerzál indikátort és figyelje meg,
milyen kémhatást jelez! Ezután csepegtessen a harmadik kémcsőbe lassan
nátrium-hidroxid oldatot, amíg az indikátor színváltozást mutat!
Jellemezze a sósav három típusú reakcióját, adjon magyarázatot a tapasztaltakra!
17. Nem elvégzendő kísérlet
Tegyünk kémcsőbe kénport, majd lassan melegítsük. A kén hamar megolvad,
sárga színű folyadék keletkezik. Ha tovább melegítjük, színének folyamatos
sötétedése mellett azt tapasztaljuk, hogy hirtelen besűrűsödik, majd további
melegítés után újra felhígul. Ekkor hideg vízbe öntjük az olvadt ként, amely sötét,
gumiszerű anyaggá dermed. A melegítés alatt sárga gőz keletkezését is meg-
figyelhetjük, amely lecsapódik a kémcső hideg falán.
Adjon magyarázatot a tapasztaltakra, és a megfigyelések alapján jellemezze
a kén molekula- és halmaz-szerkezetét!
18. Elvégzendő kísérlet
Három kémcsőbe öntsön vöröskáposzta levet. Az elsőhöz adjon konyhasót,
a másodikhoz öntsön ecetsav oldatot, a harmadikhoz adjon nátrium karbonátot
(szódát)! Figyelje meg a káposztalé színének változásait és magyarázza meg a
tapasztaltakat! Mi a szerepe a vörös káposzta levének? A tálcán lévő anyagok
közül válasszon ki hasonló vegyületeket!
19. Elvégzendő kísérlet
A tálcán lévő üvegben szódavíz található. Öntsön két kémcsőbe körülbelül
10-10 cm3-t a szódavízből és univerzál indikátorral vizsgálja meg a kémhatásukat!
Ezután az egyik kémcső tartalmát óvatosan melegítve forralja eddig, amíg az
indikátor színében változást nem tapasztal!
Mi a szódavíz kémiai összetétele, mi okozza a kémhatást ill. a kémhatás
változását? Milyen következtetést vonhatunk le a tapasztalatok alapján a gázok
oldhatóságáról ?
20. Elvégzendő kísérlet
Csepegtessen óvatosan szódabikarbóna (nátrium hidrogén-karbonát) oldathoz
sósav oldatot! Égő gyújtópálcával azonosítsa a keletkező gázt! Magyarázza meg a
történteket! Mire használják a gyógyászatban a nátrium hidrogén-karbonátot az
előbbi reakció tapasztalatai alapján? Cseppentsen sósavat mészkőporra is, mutassa
ki a keletkező gázt! Ennek alapján milyen anyagot lehet még alkalmazni a fent
említett gyógyászati célra?
