04.01.2015 Views

Bevezetés az általános kémiába 3. előadás (A legfontosabb ...

Bevezetés az általános kémiába 3. előadás (A legfontosabb ...

Bevezetés az általános kémiába 3. előadás (A legfontosabb ...

SHOW MORE
SHOW LESS

Transform your PDFs into Flipbooks and boost your revenue!

Leverage SEO-optimized Flipbooks, powerful backlinks, and multimedia content to professionally showcase your products and significantly increase your reach.

<strong>Bevezetés</strong> <strong>az</strong> <strong>általános</strong> <strong>kémiába</strong><br />

<strong>3.</strong> <strong>előadás</strong><br />

(A <strong>legfontosabb</strong> szervetlen és szerves<br />

vegyületek áttekintése)<br />

Előadó: Krámos Balázs<br />

kramosbal<strong>az</strong>s@ch.bme.hu<br />

Segédanyag:<br />

http://www.ch.bme.hu/oktatas/ejegyzet/<br />

Benkő Zoltán, Kőmívesné Tamás Ibolya, Stankovics Éva: Kémiai alapok


Szervetlen vegyületek képlete<br />

• A képletben először <strong>az</strong> elektropozitívabb elemeket, ezt követően <strong>az</strong><br />

elektronegatívabb elemeket soroljuk fel.<br />

(Elektropozitív elemek: EN2,0)<br />

• Ha egynél több elektropozitív és/vagy elektronegatív elem alkotja a vegyületet,<br />

ezeken a csoportokon belül ábécé sorrendben soroljuk fel <strong>az</strong> elemeket.<br />

NaNH 4 SO 4 (<strong>az</strong> NH<br />

+<br />

4 egy vegyjelnek számít.)<br />

• A savanyú sók hidrogénjét mindig közvetlenül <strong>az</strong> anion elé helyezzük [LiHCO 3 ].<br />

• Az egyes elemek és összetett ionok arányát arab számokkal jelöljük a vegyjel jobb<br />

alsó indexében. CaMg(CO 3 ) 2 , Fe(NH 4 ) 2 (SO 4 ) 2 , Ca 5 (PO 4 ) 3 F, Pb 5 (VO 4 ) 3 Cl, KNaNH 4 PO 4 ,<br />

NaNH 4 HPO 4 , NaH 2 AsO 3 , Ba(HCO 3 ) 2 , MnO(OH) 2 , FeO(OH)<br />

• Addíciós vegyületek: Több molekula vagy ion l<strong>az</strong>án kötött vegyületei.<br />

CaSO 4 · 2H 2 O, 2CaSO 4 · H 2 O = CaSO 4 · 0,5H 2 O, 3CdSO 4 · 8H 2 O, Fe(NH 4 ) 2 (SO 4 ) 2 ·<br />

6H 2 O, K 4 [Fe(CN) 6 ] · 10H 2 O, H 3 PO 4 · H 2 O, CoCl 2 · 6H 2 O, AlCl 3 · 4C 2 H 5 OH, CaO · SiO 2 (=<br />

CaSiO 3 )<br />

• Komplex vegyületek képletében is elöl áll a kation. A komplex ionon belül a<br />

ligandumokat a központi atom mögött soroljuk fel. Először <strong>az</strong> ionosakat, <strong>az</strong>tán a<br />

semlegeseket (a névben <strong>az</strong>onban betűrendben vannak a ligandumok a töltéstől<br />

függetlenül.):<br />

[CrCl 3 (H 2 O) 3 ] 0<br />

[triakva-trikloro-króm(III)]<br />

[Al(OH)(H 2 O) 5 ]Cl 2<br />

[pentaakva-hidroxo-alumínium(III)]-klorid


Szervetlen vegyületek elnevezése<br />

• Először megnevezzük <strong>az</strong> elektropozitív csoportokat, majd <strong>az</strong> elektronegatív<br />

csoportokat, és ezek arányát:<br />

• mono-1, di-2, tri-3, tetra-4, penta-5, hexa-6, hepta-7, okta-8, nona-9, deka-10<br />

S 2 Cl 2 : dikén-diklorid, Fe 3 O 4 : trivas-tetraoxid, KMgF 3 : kálium-magnézium-trifluorid,<br />

P 4 O 10 : tetrafoszfor-dekaoxid, Ni(OH) 3 : nikkel-trihidroxid<br />

• Abban <strong>az</strong> esetben, ha két vagy több számnevet kell alkalm<strong>az</strong>nunk a képletben, a<br />

második számnév helyett <strong>az</strong> alábbiakat kell alkalm<strong>az</strong>ni:<br />

bisz-2, trisz-3, tetrakisz-4, pentakisz-5, hexakisz-6, heptakisz-7, oktakisz-8,<br />

nonakisz-9, dekakisz-10<br />

Ca[PF 6 ] 2 : kalcium-bisz[hexafluoro-foszfát], Fe 2 (Cr 2 O 7 ) 3 : divas-triszdikromát (mivel a<br />

Cr 2 O 7<br />

2−<br />

ion neve dikromátion)


Kationok elnevezése<br />

• Egyszerű (egyatomos) kationok elnevezése:<br />

Név nem változik, de a töltést jelöljük.<br />

Fe II -kation vas(II)kation Fe 2+ -ion vas(2+)ion<br />

Br I -kation bróm(I)kation Br + -ion bróm(1+)ion<br />

• Összetett kationok:<br />

Azonos atomokból álló:<br />

Hg<br />

2+<br />

2 dihigany(I)kation dihigany(2+)kation<br />

Az egyéb többatomos kationokat -ónium végződéssel szoktuk ellátni:<br />

H 3 O + oxóniumion NH<br />

+<br />

4 ammóniumion<br />

N(CH 3 )<br />

+<br />

3 tetrametil-ammónium-ion PCl<br />

+<br />

4 tetrakloro-foszfónium-ion<br />

• Triviális elnevezésű kationok:<br />

NO + nitrozilkation NO<br />

+<br />

2 nitrilkation<br />

SbO + antimonil(1+)kation BiO + bizmutil(1+)kation<br />

UO<br />

2+<br />

2 uranil(2+)kation<br />

• Komplex kationok:<br />

[Fe(H 2 O) 6 ] 2+ [hexaakva-vas(II)] [hexaakva-vas](2+)<br />

[Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ [tetraammin-réz(II)] [tetraammin-réz](2+)<br />

[Al(H 2 O) 6 ] 3+ [hexaakva-alumínium(III)] [hexaakva-alumínium](3+)


Anionok elnevezése<br />

• Egyszerű (egyatomos) anionok elnevezése:<br />

Az egyszerű anionok -id végződést kapnak.<br />

F − fluorid, O 2− oxid, Cl − klorid, S 2− szulfid, Br − bromid, N 3− nitrid, I − jodid, P 3− foszfid, H −<br />

hidrid, C 4− karbid<br />

• Összetett (többatomos) anionok elnevezése:<br />

Azonos atomokból álló:<br />

S<br />

2−<br />

2 diszulfid(2−)ion I<br />

−<br />

3 trijodid(1−)ion<br />

Más esetben <strong>az</strong> anion –át végződést kap:<br />

A következő dián lévő táblázatban szereplő anionok triviális neveit korlátozás nélkül<br />

használhatjuk, tehát nem kötelező a (hosszabb és nehezebben felismerhető)<br />

szisztematikus elnevezéseket alkalm<strong>az</strong>nunk. (lásd a példákat a következő dián)<br />

• Triviális elnevezésű anionok:<br />

OH − hidroxid CN − cianid<br />

SCN − tiocianát NH<br />

−<br />

2 amid<br />

• Komplex anionok:<br />

[BF 4 ] − [tetrafluoro-borát(III)] [tetrafluoro-borát](1−)<br />

[Al(OH) 4 ] − [tetrahidroxo-aluminát(III)] [tetrahidroxo-aluminát](1−)<br />

[PtCl 6 ] 2− [hexakloro-platinát(IV)] [hexakloro-platinát](2−)<br />

[Ag(S 2 O 3 ) 2 ] 3− [ditioszulfáto-argentát(I)] [ditioszulfáto-argentát](3−)<br />

[Pb(OH) 4 ] 2− [tetrahidroxo-plumbát(II)] [tetrahidroxo-plumbát](2−)<br />

[Fe(CN) 6 ] 4− [hexaciano-ferrát(II)] [hexaciano-ferrát](4−)<br />

[BiI 4 ] − [tetrajodo-bizmutát(III)] [tetrajodo-bizmutát](1−)


Képlet Szisztematikus nevek Triviális név<br />

CO<br />

2-<br />

3 [trioxo-karbonát(IV)] [trioxo-karbonát] (2-) karbonát<br />

NO<br />

-<br />

3 [trioxo-nitrát(V)] [trioxo-nitrát] (1-) nitrát<br />

PO<br />

3-<br />

4 [tetraoxo-foszfát(V)] [tetraoxo-foszfát] (3-) foszfát<br />

SO<br />

2-<br />

4 [tetraoxo-szulfát(VI)] [tetraoxo-szulfát] (2-) szulfát<br />

BO<br />

3-<br />

3 [trioxo-borát(III)] [trioxo-borát] (3-) borát<br />

SiO<br />

2-<br />

3 [trioxo-szilikát(IV)] [trioxo-szilikát] (2-) szilikát<br />

NO<br />

-<br />

2 [dioxo-nitrát(III)] [dioxo-nitrát] (1-) nitrit<br />

AsO<br />

3-<br />

4 [tetraoxo-arzenát(V)] [tetraoxo-arzenát] (3-) arzenát<br />

AsO<br />

3-<br />

3 [trioxo-arzenát(III)] [trioxo-arzenát] (3-) arzenit<br />

SO<br />

2-<br />

3 [trioxo-szulfát(IV)] [trioxo-szulfát] (2-) szulfit<br />

S 2 O<br />

2-<br />

3 [trioxo-tio-szulfát(VI)] [trioxo-tio-szulfát] (2-) tioszulfát<br />

ClO<br />

-<br />

4 [tetraoxo-klorát(VII)] [tetraoxo-klorát] (1-) perklorát<br />

ClO<br />

-<br />

3 [trioxo-klorát(V)] [trioxo-klorát] (1-) klorát<br />

ClO<br />

-<br />

2 [dioxo-klorát(III)] [dioxo-klorát] (1-) klorit<br />

ClO - [oxo-klorát(I)] [oxo-klorát] (1-) hipoklorit<br />

VO<br />

-<br />

3 [trioxo-vanadát(V)] [trioxo-vanadát] (1-) vanadát<br />

CrO<br />

2-<br />

4 [tetraoxo-kromát(VI)] [tetraoxo-kromát] (2-) kromát<br />

Cr 2 O<br />

2-<br />

7 [heptaoxo-dikromát(VI)] [heptaoxo-dikromát] (2-) dikromát<br />

MnO<br />

2-<br />

4 [tetraoxo-manganát(VI)] [tetraoxo-manganát] (2-) manganát<br />

MnO<br />

-<br />

4 [tetraoxo-manganát(VII)] [tetraoxo-manganát] (1-) permanganát


Néhány ismert sav szisztematikus<br />

elnevezése<br />

Képlet Szisztematikus név Triviális név<br />

HOCl hidrogén-[monooxo-klorát(I)] hipoklórossav<br />

HClO 2 hidrogén-[dioxo-klorát(III)] klórossav<br />

HClO 3 hidrogén-[trioxo-klorát(V)] klórsav<br />

HClO 4 hidrogén-[tetroxo-klorát(VII)] perklórsav<br />

HNO 2 hidrogén-[dioxo-nitrát(III)] salétromossav<br />

HNO 3 hidrogén-[trioxo-nitrát(V)] salétromsav<br />

H 2 SO 3 dihidrogén-[trioxo-szulfát(IV)] kénessav<br />

H 2 SO 4 dihidrogén-[tetroxo-szulfát(VI)] kénsav


Addíciós vegyületek elnevezése<br />

• Amennyiben addíciós vegyületeket nevezünk el, jelölnünk kell a molekulák<br />

(vegyületek) mennyiségének arányát is:<br />

CaSO 4 · 2H 2 O kalcium-szulfát–víz (1/2)<br />

2CaSO 4 · H 2 O kalcium-szulfát–víz (2/1)<br />

CaSO 4 · 0,5H 2 O kalcium-szulfát–víz (1/0,5)<br />

3CdSO 4 · 8H 2 O kadmium-szulfát–víz (3/8)<br />

Fe(NH 4 ) 2 (SO 4 ) 2· 6H 2 O vas(II)-ammónium-szulfát–víz (1/6)<br />

K 4 [Fe(CN) 6 ] · 10H 2 O kálium-[hexaciano-ferrát(II)]–víz (1/10)<br />

H 3 PO 4 · H 2 O foszforsav–víz (1/1)<br />

CoCl 2 · 6H 2 O kobalt(II)-klorid–víz (1/6)<br />

AlCl 3 · 4C 2 H 5 OH alumínium-klorid–etanol (1/4)<br />

CaO · SiO 2 kalcium-oxid–szilícium-dioxid (1/1)<br />

• GYAKORLÁS: Tankönyv (Benkő Z.: Kémiai alapok) 592-594. oldal


Szervetlen vegyületek<br />

csoportosítása<br />

Csoportosítás a periódusos rendszer alapján:<br />

• s-mező elemeinek vegyületei:<br />

– alkálifémek vegyületei<br />

– alkáliföldfém vegyületek<br />

• p-mező elemeinek vegyületei:<br />

– bórvegyületek, földfémvegyületek, stb.<br />

– szénvegyületek, szilíciumvegyületek, stb.<br />

– nitrogénvegyületek, foszforvegyületek, stb.<br />

– oxigénvegyületek, kénvegyületek, stb.<br />

– halogénvegyületek<br />

– nemesgázok vegyületei<br />

• d-mező elemeinek (átmenetifémek) vegyületei<br />

• f-mező elemeinek (lantanidák és aktinidák) vegyületei


Szervetlen vegyületek csoportosítása<br />

Csoportosítás <strong>az</strong> alkotóelemek elemi összetétele szerinti<br />

• Hidridek: hidrogént tartalm<strong>az</strong>ó vegyületek.<br />

- kovalens hidridek (pl. hidrogén-klorid (HCl), metán (CH 4 )),<br />

- sószerű hidridek (pl. nátrium-hidrid (NaH)) (a H oxidációfoka -1)<br />

- komplex hidridek pl. Na[BH 4 ] (a H oxidációfoka -1)<br />

- intersticiális hidridek pl. a Pt-ban a H 2 atomos formában oldódik<br />

• Halogenidek: olyan vegyületek, melyekben -1-es oxidációfokú (F - , Cl - , Br - , I - ) található<br />

- ionos halogenidek pl. NaF, CaCl 2 , stb.<br />

- kovalens halogenidek pl. HI, PCl 3 , metil-klorid (CH 3 Cl), stb.<br />

- átmeneti kovalens-ionos pl. AgCl, PbI 2 , stb. (vízben rosszul oldódó csapadékok)<br />

• Oxidok: (formálisan) oxidiont (O 2− ) tartalm<strong>az</strong>ó vegyületek<br />

- savas oxidok: ezek vízzel reagálva savakat képeznek pl. SO 2 , CO 2 (sok nemfémes oxid)<br />

- bázisos oxidok: vízzel reagálva bázisokat (lúgokat) képeznek pl. CaO (sok fémes oxid)<br />

- amfoter oxidok: erős savakkal bázisként, erős bázisokkal savként viselkednek ZnO,<br />

Al 2 O 3 , H 2 O<br />

- egyéb (nem besorolható) pl. CO<br />

ZnO + 2 H + = Zn 2+ + H 2 O<br />

ZnO + 2 OH - + H 2 O = [Zn(OH) 4 ] 2-


Szervetlen vegyületek csoportosítása<br />

• Hidroxidok: hidroxidion-tartalmú (OH − ) vegyületek.<br />

pl. nátrium-hidroxid (NaOH), réz(II)-hidroxid (Cu(OH) 2 ), vas(III)-hidroxid (Fe(OH) 3 )<br />

• Karbonátok: karbonátiont (CO 3<br />

2−<br />

) tartalm<strong>az</strong>ó vegyületek. Ezekkel rokon vegyületek<br />

a hidrogén-karbonátok (HCO 3− ). pl. nátrium-karbonát (Na 2 CO 3 ), kálium-hidrogénkarbonát<br />

(KHCO 3 )<br />

• Szulfátok: szulfátiont (SO 4<br />

2−<br />

) tartalm<strong>az</strong>ó vegyületek. (Ismertek hidrogén-szulfátok<br />

is: ezek HSO 4− - iont tartalm<strong>az</strong>nak.) pl. alumínium-szulfát (Al 2 (SO 4 ) 3 ), ammóniumhidrogén-szulfát<br />

(NH 4 HSO 4 ), vas(II)-szulfát (FeSO 4 )<br />

• Nitrátok: nitrátiont (NO 3− ) tartalm<strong>az</strong>ó vegyületek. pl. magnézium-nitrát<br />

(Mg(NO 3 ) 2 ), króm(III)-nitrát (Cr(NO 3 ) 3 ), ezüst(I)-nitrát (AgNO 3 )<br />

• Foszfátok: foszfátiont (PO 4<br />

3−<br />

) tartalm<strong>az</strong>ó vegyületek. Ismerünk hidrogénfoszfátokat<br />

és dihidrogén-foszfátokat is. pl. nátrium-foszfát (Na 3 PO 4 ), kalciumdihidrogén-foszfát<br />

(Ca(H 2 PO 4 ) 2 ), diammónium-hidrogén-foszfát ((NH 4 ) 2 HPO 4 )


Szervetlen vegyületek csoportosítása<br />

• Szulfidok: szulfidiont (S 2− ) tartalm<strong>az</strong>ó vegyületek. pl. nátrium-szulfid (Na 2 S),<br />

alumínium-szulfid (Al 2 S 3 ), vas(II)-szulfid (FeS), arzén(III)-szulfid (As 2 S 3 )<br />

• Szulfitok: szulfitiont (SO 3<br />

2−<br />

) tartalm<strong>az</strong>ó vegyületek. A hidrogénszulfitok HSO 3− -iont<br />

tartalm<strong>az</strong>nak. pl. nátrium-szulfit (Na 2 SO 3 ), kálium-hidrogén-szulfit (KHSO 3 )<br />

• Számos egyéb vegyületcsoport ismert:<br />

- borátok pl. nátrium-tetraborát: Na 2 B 4 O 7<br />

- nitridek pl. lítium-nitrid: Li 3 N)<br />

- karbidok például kalcium-karbid: CaC 2 , szilícium-karbid: SiC<br />

- nitritek például nátrium-nitrit: NaNO 2<br />

- cianidok pl. kálium-cianid: KCN<br />

Ezekkel részletesen majd a későbbi szervetlen kémiai tanulmányok során<br />

foglalkozunk.


Szervetlen vegyületek csoportosítása<br />

• Vegyülettípus szerinti csoportosítás:<br />

- savak<br />

- bázisok<br />

- sók<br />

- komplex vegyületek<br />

• Savak<br />

- Arrhenius elmélete (lásd előző óra)<br />

- Brønsted–Lowry elmélete (lásd előző óra)<br />

- Savanhidridnek nevezzük <strong>az</strong> a vegyületet, melyet vízzel reagáltatva savat<br />

(oxosavat) kapunk:<br />

CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3<br />

SO 2 + H 2 O = H 2 SO 3<br />

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4<br />

N 2 O 5 + H 2 O = 2 HNO 3<br />

P 4 O 10 + 6 H 2 O = 4 H 3 PO 4<br />

Vannak szerves savanhidridek is pl. ecetsav-anhidrid:<br />

+ H 2 O = 2 CH 3 COOH


Savak<br />

• A sav disszociációjának vagy deprotonálódásnak nevezzük <strong>az</strong>t a folyamatot, mely során<br />

a savból H + -ion és savmaradék anion keletkezik:<br />

HA = H + + A -<br />

• Savgyök: egy (vagy több) hidroxilcsoport eltávolításával keletkező gyök. Például <strong>az</strong><br />

ecetsavból <strong>az</strong> OH-gyököt eltávolítva acetilgyököt (CH 3 CO) kapunk.<br />

• Savak csoportosítása:<br />

- Értékűség szerint: egy- vagy többértékű (egy- vagy több bázisú savak) (lásd előző óra)<br />

- Erősség szerint: erős vagy gyenge (lásd előző óra)<br />

- Típus szerint: Oxosavak pl. H 2 SO 4<br />

Hidrogén-halogenidek (hidrid típusú savak) pl. HCl, HI<br />

„Egyéb” savak (komplex savak, tiosavak) H[AuCl 4 ], H 2 S 2 O 3


Hidrogén-klorid (HCl) – „Sósav”<br />

• Egyértékű (hidrid típusú) erős sav<br />

• Színtelen, szúrós szagú gáz, vízben kiválóan oldódik (lásd szökőkútkísérlet; videó <strong>az</strong><br />

elektronikus tankönyvben)<br />

• Vizes oldatát sósavnak nevezzük<br />

• A tömény sósavoldat kb. 36 tömegszázalékos, levegőn füstölög, mert a levegő<br />

páratartalmával ködöt képez<br />

• Előállítás: többnyire szerves anyagok klórozásának mellékterméke<br />

• Sói a kloridok (pl. kalcium-klorid: CaCl 2 )<br />

• Nincs savanhidridje (nem oxosav)


Kénsav (H 2 SO 4 )<br />

• Kétértékű oxosav, első disszociációs lépcsőjében erős, a másodikban pedig<br />

középerős savnak tekinthető<br />

• Tömény vizes oldata (kb. 96–98 tömeg%-os) nagy sűrűségű, viszkózus, színtelen<br />

folyadék<br />

• Előállítható 100%-os kénsav is, melynek elnevezése füstölgő kénsav.<br />

• Óleumnak nevezzük a fölös kén-trioxidot tartalm<strong>az</strong>ó kénsavat (ez 100%-osnál<br />

töményebbnek tekinthető).<br />

=<br />

H 2 O + SO 3 = H 2 SO 4<br />

• A kénsav vízzel korlátlanul elegyedik.<br />

• Vízelvonó hatású (higroszkópos) H 2 O +<br />

• A kénsav anhidridje a kén-trioxid: SO 3<br />

• A kénsavban a kén oxidációfoka +6<br />

• Töményen erős oxidálószer (oldja a rezet)<br />

• Előállítás: a kén-dioxid katalitikus (V 2 O 5 katalizátor) oxidációjával keletkező kéntrioxidot<br />

tömény kénsavban oldják, majd ezt hígítják.<br />

• Szabályos sói a szulfátok (például kálium-szulfát: K 2 SO 4 ), savanyú sói a hidrogénszulfátok<br />

(például nátrium-hidrogén-szulfát: NaHSO 4 )


Salétromsav (HNO 3 )<br />

• Egybázisú erős oxosav<br />

• Tiszta állapotban (szobahőmérsékleten és normál légköri nyomáson) színtelen,<br />

szúrós szagú folyadék, ám állás hatására barnás színűvé válik (ennek oka a bomlás<br />

közben keletkező nitrogén-dioxid)<br />

• A kereskedelemben kapható salétromsav 68 tömeg%-os<br />

• A tömény (86 tömeg%-nál töményebb) salétromsavat füstölgő salétromsavnak<br />

nevezzük<br />

• Választóvíz: 50 tömeg%-nál töményebb salétromsav, mely még <strong>az</strong> ezüstöt is oldja<br />

(de <strong>az</strong> aranyat nem)<br />

• A salétromsavban a nitrogén oxidációfoka +5.<br />

• Elsősorban tömény vizes oldatban erős oxidáló sav<br />

• Előállítás: ammóniagáz katalitikus (platina katalizátor) oxidációjával nitrogéndioxidot<br />

állítanak elő, majd ezt permetezőtornyokban levegővel és vízzel<br />

reagáltatva keletkezik a salétromsav (Ostwald-eljárás)<br />

• Sói a nitrátok pl. alumínium-nitrát: Al(NO 3 ) 3<br />

• Savanhidridje a dinitrogén-pentoxid (N 2 O 5 )<br />

H 2 O + = 2


Szénsav (H 2 CO 3 )<br />

• Kétbázisú gyenge oxosav<br />

• A szénsavoldat tulajdonképpen a szén-dioxid gáz vizes oldatának tekinthető (a<br />

beoldódott szén-dioxid túlnyomó része hidratált szén-dioxid formában van jelen <strong>az</strong><br />

oldatban. Emellett főleg hidrogén-karbonátionokat tartalm<strong>az</strong>. Disszociálatlan<br />

szénsav rendkívül kis koncentrációban található <strong>az</strong> oldatban, ahogy a karbonátion<br />

koncentrációja is elhanyagolható.<br />

H 2 O + CO 2 ⇄ H 2 CO 3 ⇄ H + + HCO 3<br />

−<br />

(⇄ 2 H + + CO 3<br />

2-<br />

)<br />

• A szénsav szabályos sói a karbonátok (például kalcium-karbonát: CaCO 3 ), savanyú<br />

sói a hidrogén-karbonátok (például nátrium-hidrogén-karbonát: NaHCO 3 )<br />

• Savanhidridje a szén-dioxid (CO 2 )<br />

H 2 O + =


Foszforsav (H 3 PO 4 )<br />

• Hárombázisú oxosav, <strong>az</strong> első disszociációs lépésben középerős, a második két<br />

lépésében gyenge, illetve igen gyenge savnak tekinthető<br />

• Régi magyar elnevezése: vilsav, szokás ortofoszforsavnak is hívni<br />

• A tiszta foszforsav szobahőmérsékleten színtelen, víztiszta, kristályos, viszonylag<br />

kemény anyag, olvadáspontja 42 °C, megolvadva színtelen viszkózus folyadék<br />

• A foszforsav vízben kiválóan oldódik<br />

• Előállítás: a fehérfoszfor oxidációjával keletkező foszfor-pentoxidot elnyeletik<br />

foszforsavban, majd a keletkezett tömény savat vízzel hígítják<br />

• Szabályos sói a foszfátok vagy tercier foszfátok (például nátrium-foszfát: Na 3 PO 4 ),<br />

kétféle savanyú sója is ismert: hidrogén-foszfátok vagy szekunder foszfátok<br />

(például dikálium-hidrogén-foszfát: K 2 HPO 4 ) és a dihidrogén-foszfátok vagy primer<br />

foszfátok (például kalcium-dihidrogén-foszfát: Ca(H 2 PO 4 ) 2 )<br />

• Savanhidridje a foszfor(V)-oxid (P 2 O 5 ) vagy molekuláris formájában tetrafoszfordekaoxid<br />

(P 4 O 10 )<br />

6 H 2 O + = 4


Bázisok<br />

• Bázisok<br />

- Arrhenius elmélete (lásd előző óra)<br />

- Brønsted-Lowry elmélete (lásd előző óra)<br />

- Bázisanhidridnek nevezzük <strong>az</strong> olyan anyagot, mely vízzel reagálva bázist<br />

(oxobázist) eredményez:<br />

Na 2 O + H 2 O = 2 NaOH<br />

CaO + H 2 O = Ca(OH) 2<br />

• A bázisok disszociációja vagy vízzel történő reakciója során hidroxidionok<br />

keletkeznek:<br />

BOH ⇄ B + + OH −<br />

B: + H 2 O ⇄ BH + + OH −<br />

• Bázisok csoportosítása:<br />

- Értékűség szerint: egy- vagy többértékű (egy- vagy több savú bázisok) (lásd előző<br />

óra)<br />

- Erősség szerint: erős vagy gyenge (lásd előző óra)<br />

- Típus szerint: Ionos (pl. KOH)<br />

Molekuláris (:NH 3 , piridin (:NC 5 H 5 ))


Alkálifém-hidroxidok<br />

• Közülük a két <strong>legfontosabb</strong> hidroxid a nátrium-hidroxid, triviális nevén nátronlúg<br />

vagy marónátron (NaOH) és a kálium-hidroxid, triviális nevén kálilúg (KOH).<br />

• Egyértékű erős bázisok<br />

• Szobahőmérsékleten és normál nyomáson szilárd halm<strong>az</strong>állapotúak, levegőn<br />

elmálló, átlátszatlan fehér kristályokat képeznek, vízben jól oldódnak.<br />

• Szilárd halm<strong>az</strong>állapotban higroszkóposak, megkötik a levegő szén-dioxid tartalmát<br />

(még oldatban is). pl. 2 NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O<br />

• Anhidridjeik <strong>az</strong> alkálifémek oxidjai (például a kálium-hidroxid anhidridje a káliumoxid:<br />

K 2 O).


Alkáliföldfém-hidroxidok<br />

• A magnézium-hidroxid igen gyenge bázis, a kalcium-, stroncium- és bárium-hidroxid<br />

*középerős bázisok (ez utóbbi vizes oldatának közismert neve baritvíz).<br />

• Vízben csak korlátozottan oldódnak.<br />

• Megkötik a levegő szén-dioxid-tartalmát. Például: Ba(OH) 2 + CO 2 = BaCO 3 + H 2 O.<br />

• Gyakorlati szempontból fontos vegyület: kalcium-hidroxid, triviális nevén oldott mész,<br />

mely kalcium-oxid (égetett mész) vízben való oldásával keletkezik. A kalcium-hidroxid<br />

lassan megköti a levegő szén-dioxid-tartalmát, miközben kalcium-karbonáttá (triviális<br />

néven mészkő) alakul.<br />

• Anhidridjeik <strong>az</strong> alkáliföldfém-oxidok (például a kalcium-hidroxid anhidridje a kalciumoxid<br />

(CaO).<br />

• *Figyelem!<br />

Sok helyen erős bázisként tüntetik fel a Ca(OH) 2 -ot, a Sr(OH) 2 -ot és a Ba(OH) 2 -ot (pl. én<br />

is <strong>az</strong> előző diasoron). Ennek <strong>az</strong> <strong>az</strong> oka, hogy amennyiben nem telített <strong>az</strong> oldat,<br />

disszociációjuk teljesnek tekinthető. Azonban nem lehet tömény oldatot készíteni<br />

belőlük, mert nem oldódnak túl jól vízben. A telített Ca(OH) 2 oldat pH-ja 12,6 és a<br />

koncentrációja 0,020 M.<br />

Ennél a Mg(OH) 2 rosszabbul, a Sr(OH) 2 és a Ba(OH) 2 jobban oldódik.<br />

Ennél fogva a középerős jelző a korrekt!!!


Ammónia (NH 3 )<br />

• Egyértékű gyenge bázis<br />

• Az ammónia szobahőmérsékleten és normál nyomáson szúrós szagú, színtelen gáz<br />

• Vizes oldatát szokták ammóniaoldatnak vagy szalmiákszesznek hívni<br />

• A ammónium-hidroxid téves kifejezés, valójában <strong>az</strong> ammóniagáz vizes oldatáról<br />

van szó, melyben részlegesen lejátszódik <strong>az</strong> alábbi folyamat:<br />

NH 3 + H 2 O ⇄ NH 4<br />

+<br />

+ OH −<br />

• Tehát <strong>az</strong> oldatban nem NH 4 OH molekulák vannak, hanem hidratált ammónia<br />

molekulák (NH 3 ), ammóniumionok (NH 4+ ) és hidroxidionok (OH − ) találhatóak<br />

• Az ammónia sóit ammónium-vegyületeknek nevezzük<br />

• Nincs bázisanhidridje


Másodfajú fémek hidroxidjai<br />

• Ide sorolható például <strong>az</strong> alumínium-hidroxid, <strong>az</strong> ón(II) és ón(IV)-hirdoxidok, <strong>az</strong><br />

ólom-hidroxid<br />

• Vízben rosszul oldódó csapadékok, ezért oldatuk kémhatása sem lúgos<br />

• Rendszerint amfoter karakterűek, mind ásványi savakban, mind erős bázisok<br />

(például nátrium-hidroxid) oldatában oldódnak (ez utóbbi esetben a megfelelő<br />

hidroxo-komplex keletkezik). Például <strong>az</strong> alumínium-hidroxid esetén:<br />

Al(OH) 3 + 3 H + ⇄ Al 3+ + 3 H 2 O<br />

Al(OH) 3 + OH − ⇄ [Al(OH) 4 ] −


Sók<br />

• Sóknak nevezzük a kationokból és anionokból felépülő vegyületeket. A savak és<br />

bázisok közömbösítési reakciójából keletkező vegyületek sóknak tekinthetők.<br />

• Savanyú só: a többértékű sav nem minden savas protonját helyettesítjük kationnal.<br />

pl. kálium-hidrogén-szulfát (KHSO 4 ), diammónium-hidrogén-foszfát ((NH 4 ) 2 HPO 4 )<br />

Többértékű szerves savaknak is ismertek savanyú sói.<br />

pl. kálium-hidrogén-tartarát (HOOC−CH(OH)−CH(OH)−COOK), kálium-hidrogénftalát<br />

(HOOC−C 6 H 4 −COOK)<br />

• Bázisos só: a többértékű bázisnak nem minden OH − -ionját helyettesítjük anionnal.<br />

pl. kalcium-klorid-hidroxid (CaCl(OH)), réz(II)-karbonát-dihidroxid (Cu 2 (CO 3 )(OH) 2 ),<br />

cink-hidroxid-jodid (ZnI(OH))<br />

• Szabályos sók: a sav összes protonját más kationnal helyettesítjük, valamint a<br />

bázisnak <strong>az</strong> összes hidroxid ionját anionnal helyettesítjük.<br />

pl. kálium-szulfát (K 2 SO 4 ), ólom(II)-karbonát (PbCO 3 ), alumínium-szulfát (Al 2 (SO 4 ) 3 ),<br />

báriumjodát (Ba(IO 3 ) 2 )


Sók<br />

• Kettős sónak nevezzük <strong>az</strong>okat a sókat, melyek kétfajta kationt és egyfajta aniont,<br />

vagy egyfajta kationt és kétfajta aniont tartalm<strong>az</strong>nak. A hármas sók ennek a<br />

megfelelő kibővítését jelentik. Például: alumínium-kálium-szulfát (AlK(SO 4 ) 2 ),<br />

pentakalcium-flourid-trifoszfát (Ca 5 F(PO 4 ) 3 ), magnézium-ammónium-foszfát<br />

(MgNH 4 PO 4 ), nátrium-ammónium-hidrogén-foszfát (NaNH 4 HPO 4 ), káliummagnézium-fluorid<br />

(KMgF 3 ).<br />

• Gálicok (esetleg vitriolok): a kétértékű fémek szulfátjai, melyek rendszerint 7<br />

kristályvízzel kristályosodnak. Elsősorban a magnézium-, kalcium-, mangán-, vas-,<br />

cink- és réz-szulfát tartozik ide.<br />

pl. cink(II)-szulfát (ZnSO 4 · 7H 2 O), magnézium-szulfát (MgSO 4 · 7H 2 O), réz(II)-szulfát<br />

(CuSO 4 · 5H 2 O), kalcium-szulfát (CaSO 4 · 2H 2 O)<br />

• Timsók: egy egyértékű és egy háromértékű fém szulfátjából álló kettős sók. Az<br />

egyértékű kation gyakran kálium (K + ), ammónium (NH 4+ ), tallium (Tl + ), esetleg más<br />

alkálifémion, a háromértékű pedig alumínium(III) (Al 3+ ), króm(III) (Cr 3+ ), vas(III)<br />

(Fe 3+ ), mangán(III) (Mn 3+ ) stb.<br />

Általános képletük rendszerint M(I)M(III)(SO 4 ) 2 · 12H 2 O.<br />

pl. króm(III)-kálium-szulfát–víz (1/12) CrK(SO 4 ) 2 · 12H 2 O<br />

alumínium-ammónium-szulfát–víz (1/12) AlNH 4 (SO 4 ) 2 · 12H 2 O


Komplex vegyületek<br />

• A komplex vagy koordinációs vegyületek központi atom(ok)ból vagy ion(ok)ból és<br />

ligandum(ok)ból állnak.<br />

• Az atom, melyből a komplex vegyület központi atomja lesz, üres pályákkal<br />

rendelkezik (elektronpár-akceptor), a központi atom és a ligandumok között datív<br />

(koordinációs) kötés található (ezért a ligandumnak rendelkeznie kell magános<br />

elektronpárral, tehát elektronpárdonor).<br />

• A komplex vegyületek képletében a központi atomot a ligandumokkal szögletes<br />

zárójelbe tesszük.<br />

• Koordinációs szám: a központi atomhoz koordinálódó ligandumok száma.<br />

pl. [Fe(CN) 6 ] 3− koordinációs száma 6 (hexakoordinált Fe 3+ ), [Al(OH)(H 2 O) 5 ] 2+<br />

koordinációs száma 6 (hexakoordinált), [Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ koordinációs száma 4<br />

(tetrakoordinált)<br />

• Alapvetően a koordinációs vegyületeket a ligandumok szerint szoktuk<br />

csoportosítani<br />

• A ligandumok lehetnek semlegesek, de rendelkezhetnek töltéssel is (ez általában<br />

negatív töltés).


Komplex vegyületek<br />

• Töltéssel rendelkező ligandumok:<br />

halogenidionok (F − , Cl − , Br − , I − ) => halogeno- (fluoro-, kloro-, bromo-, jodo-),<br />

hidridion (H − ) => hidro-,<br />

oxidion (O 2− ) => oxo-,<br />

hidroxidion (OH − ) => hidroxo-,<br />

szulfidion (S 2− ) => szulfido-,<br />

cianidion (CN − ) => ciano-,<br />

tiocianátion (SCN − ) => tiocianáto-,<br />

tioszulfátion (S 2 O 3<br />

2−<br />

) => tioszulfáto- stb.<br />

• Semleges, magános párral rendelkező molekulák:<br />

víz (H 2 O) => akva-,<br />

ammónia (NH 3 ) => ammin-,<br />

szén-monoxid (CO) => karbonil- stb.<br />

• Kelát ligandum: Többfogú ligandum, mely gyűrűs vagy kalitka szerkezeteket hoz<br />

létre a központi atommal.<br />

pl. oxalátion ((COO) 2<br />

2−<br />

), etilén-diamin (H 2 N−CH 2 −CH 2 −NH 2 , rövidítve en)


Szerves vegyületek csoportosítása<br />

• Szénhidrogének (C x H y )<br />

- Alkánok vagy paraffinok: telített vegyületek, melyek lehetnek gyűrűsek is<br />

(cikloalkánok vagy cikloparaffinok)<br />

- Alkének vagy olefinek: egy C=C kettős kötést tartalm<strong>az</strong>ó vegyületek<br />

kettőt tartalm<strong>az</strong>nak a diének vagy diolefinek stb.<br />

- Alkinek vagy acetilénszárm<strong>az</strong>ékok: egy C≡C hármas kötést tartalm<strong>az</strong>nak<br />

- Aromás szénhidrogének: aromás rendszert tartalm<strong>az</strong>nak<br />

• Halogéntartalmú szénhidrogének<br />

- Aromás halogénszárm<strong>az</strong>ékok<br />

- Nem aromás halogénszárm<strong>az</strong>ékok (nyílt láncú <strong>az</strong><strong>az</strong> alifás, vagy gyűrűsek <strong>az</strong><strong>az</strong><br />

ciklusosak (nem aromás gyűrű))<br />

• Oxigéntartalmú szerves vegyületek<br />

- Hidroxi vegyületek (-OH): alkoholok és fenolok<br />

- Éterek (-O-)<br />

- Oxo vegyületek (=O): aldehidek és ketonok<br />

- Karbonsavak<br />

- Észterek<br />

• Nitrogéntartalmú szerves vegyületek<br />

- aminok és kvaterner ammóniumsók<br />

- amidok<br />

- nitrogéntartalmú heteroaromás rendszerek (piridin, pirimidin, pirrol, imid<strong>az</strong>ol, purin, …)<br />

• Egyéb szerves vegyületek, melyekkel a későbbiekben fogtok megismerkedni.


Alkánok (C n H 2n+2 )<br />

• Elnevezés: Homológ sor + -án<br />

• Az első négy tagnak triviális neve van: metán, etán, propán, bután<br />

• A többinek a szénatomok számát jelöli görög számnév + -án<br />

• Tulajdonságok:<br />

- A forráspontjuk és <strong>az</strong> olvadáspontjuk a molekulák közötti diszperziós<br />

kölcsönhatások miatt alacsony, de a szénatomszám növekedésével nő.<br />

(pl. a metán gáz, a hexán folyadék és a paraffingyertya szilárd)<br />

- Apolárisak, ezért vízben nem oldódnak<br />

- Kevéssé reakcióképesek, így pl. <strong>az</strong> alkáli fémeket is petróleum alatt lehet tárolni.<br />

• Cikloalkánok: C n H 2n<br />

• Égés: C n H 2n+2 + (3n+1)/2 O 2 = n CO 2 + (n+1) H 2 O


• Elnevezés: Homológ sor + -én<br />

Alkének C n H 2n<br />

• Tulajdonságok:<br />

- Apolárisak, ezért vízben nem oldódnak<br />

- Az alkánoknál reaktívabbak<br />

addíció (pl. propén sósavaddíciója)<br />

polimerizáció (pl. propilén => polipropilén)<br />

• Fontosabb alkenék: etén (etilén), propén (propilén), buta-1,3-dién<br />

• Égés: C n H 2n + 3n/2 O 2 = n CO 2 + n H 2 O<br />

etén:<br />

buta-1,3-dién


Alkinek C n H 2n-2<br />

• Elnevezés: Homológ sor + -in<br />

• Tulajdonságok:<br />

- Apolárisak, ezért vízben nem oldódnak<br />

- Az alkéneknél reaktívabbak<br />

addíció<br />

• Legfontosabb alkin: etin (acetilén, C 2 H 2 )<br />

• Égés: C n H 2n-2 + (3n-1)/2 O 2 = n CO 2 + (n-1) H 2 O


Aromás szénhidrogének<br />

• Elnevezés: triviális nevekkel illetve szisztematikusan (lásd később Szerves kémia)<br />

• Tulajdonságok:<br />

- Apolárisak, ezért vízben nem oldódnak<br />

- A cikloalkánoknál reaktívabbak, de aromás stabilizáció jelentkezik a speciális<br />

elektronszerkezet miatt. Ezért <strong>az</strong> addíció helyett a szubsztitúció jellemző:<br />

• Fontosabb arének:<br />

benzol toluol naftalin


Halogénszárm<strong>az</strong>ékok<br />

• Elnevezés: szubsztitúciós nomenklatúra szerint<br />

• Tulajdonságok: szerves kémián majd részletesen<br />

• Fontosabb halogénszárm<strong>az</strong>ékok:<br />

diklórmetán triklórmetán tetraklórmetán<br />

(metilén-klorid) (kloroform) (szén-tetraklorid)<br />

klórbenzol


Oxigén tartalmú szerves vegyületek<br />

• Hidroxivegyületek (funkciós csoportjuk hidroxi-csoport (-OH))<br />

Alkoholok: - Elnevezés: homológ sor + -ol<br />

- A hidroxi-csoport nem aromás gyűrűhöz kapcsolódik<br />

- A metanol és <strong>az</strong> etanol és propanol korlátlanul elegyedik vízzel<br />

(hidrogénhidas kölcsönhatás)<br />

Fenolok: - Elnevezés: lásd Szerves kémia tárgy<br />

- A hidroxi-csoport aromás gyűrűhöz kapcsolódik<br />

• Éterek (funkciós csoportjuk éter csoport (-O-))<br />

- Vízben rosszul oldódnak, illékonyak<br />

- Elnevezés: pl. etil-metil-éter


Oxigén tartalmú szerves vegyületek<br />

• Oxovegyületek (funkciós csoportjuk oxo-csoport (=O))<br />

Aldehidek: - Az oxo-csoport láncvégi szénatomhoz kapcsolódik<br />

- Elnevezés: homológ sor + -al<br />

- Fontosabb aldehidek: metanal (formaldehid), etanal (acetaldehid)<br />

- Tulajdonságok: mérettől függően vízben oldódnak<br />

- Kimutatásuk: Fehling-próba, ezüsttükör-próba<br />

Oxo-csoport<br />

Karbonil-csoport<br />

Formil-csoport<br />

Ketonok:<br />

- Az oxo-csoport láncközi szénatomhoz kapcsolódik<br />

- Elnevezés pl. etil-metil-keton vagy homológ sor + -on<br />

- Nehezebben oxidálhatók, mint <strong>az</strong> aldehidek, nincs bennük formilcsoport


Oxigén tartalmú szerves vegyületek<br />

• Karbonsavak (funkciós csoportjuk a karboxil-csoport (-COOH))<br />

- Elnevezés: homológ sor + -sav<br />

- Mérettől függően vízben jól oldódnak<br />

- Gyenge savak, vizes oldatban részlegesen disszociálnak<br />

- Metánsav (hangyasav) HCOOH; etánsav (ecetsav) CH 3 COOH;<br />

oxálsav (sóskasav) HOOC-COOH; benzoesav C 6 H 5 COOH<br />

• Észterek (funkciós csoportjuk <strong>az</strong> észter csoport (-COO-)):<br />

- Elnevezés: savszárm<strong>az</strong>ékként (pl. metil-acetát (CH 3 COOCH 3 ))<br />

- Mérettől függően vízben oldódnak, de rosszabbul, mint a<br />

karbonsavak<br />

- Előállítás pl. direkt észterezéssel (alkohol + karbonsav reakciója):<br />

- Fontosabb észterek: R-formiát, R-acetát, R-R-oxalát, R-benzoát (R:<br />

metil, etil, …), zsírsavészterek, neutrális zsírok (trigliceridek)


Nitrogéntartalmú szerves vegyületek<br />

• Aminok: - Elnevezés: pl. etil-metil-amin<br />

- Fontosabb alkoholok: metil-amin, fenil-amin (anilin)<br />

- Tulajdonságok: szerves kémián majd részletesen<br />

- Előállítás: pl. alkil-halogenidekkel <strong>az</strong> ammónia hidrogénjei alkilcsoportokra<br />

cserélhetők:<br />

NH 2 R NHR 2 NR 3 NR 4+ Cl -<br />

primer amin szekunder amin tercier amin kvaterner ammónium só<br />

(elsőrendű) (másodrendű) (harmadrendű) (negyedrendű)<br />

• Savamidok: - lásd Szerves kémia tárgy<br />

- pl. etánamid<br />

• Nitrogéntartalmú heterociklusok: - lásd Szerves kémia tárgy


Köszönöm a figyelmet!<br />

Jó tanulást a ZH-hoz!

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!