Családi Kör, Ismeretterjesztő Füzetek, 1993 (2-5. szám)

1993-12-02 / 2. szám

Kémia I. 2 Ismeretterjesztő Füzetek (2.) A kémiailag tiszta anyag azonos részecskékből áll, ezért meghatározott fizikai és kémiai tulajdonságok jellemzik. Fizikai tulajdonságok a sűrűség, keménység, olvadáspont, forráspont, oldhatóság, elektromos és hővezető képesség stb. A kémiai tulajdonságok kémiai változások során észlelhe­tők, amikor is az anyagok egyesülnek összetettebb anyagokat hozva létre vagy felbomlanak egyszerűbbeket alkotva. Az elemek és a vegyületek a természetben homogén vagy heterogén keverékek alakjában jelentkeznek. Fizikai és kémiai tulajdonságaik ismeretében elő tudjuk őket állítani az alábbi módszerekkel: kristályosítással, szakaszos lepárlással, ülepí­­téssel, szűréssel és flotációval. Két vagy több különböző oldhatóságú szilárd kristályos anyagot szakaszos kristályosítással tudunk elválasztani. Kü­lönböző forráspontú folyadékokat szakaszos lepárlással válasz­tunk el. Különböző sűrűségű szilárd anyagokat ülepítéssel válasz­tunk el. A csapadékot a folyadéktól szűréssel választjuk el. A szilárd anyagok flotáció útján is különválaszthatók. 1.3. Elemek és vegyületek Az emberiség több mint 2000 éve ismeri az elem fogalmát. A kémiai tudomány fejlődése a XVII. században Robert Boyle angol tudós kutatásával kezdődik. 1661-ben Boyle fogalmazza meg az elem fogalmát, mely szerint a kémiai elem egyszerű anyag, amely nem bontható egyszerűbbre, és egyszerűbb anyagból nem lehet felépíteni. Dimitrij Ivanovics Mengyelejev orosz kémikus a múlt század közepén rámutatott a kémiai elem és az egyszerű (elemi) anyag közti különbségre. A kémiai elem fogalma alatt a természetben található összes azonos atomok halmazát értjük. Az elemi anyag azonos ato­mokból felépülő, meghatározott szerkezetű. A foszfor például kémiai elem, a különböző felépítésű módosulatai: a fehér és a vörös foszfor elemi anyag. Ma 109 kémiai elemet ismerünk és körülbelül 600 elemi anyagot. Az elemek vagy azonos atomok halmazai, vagy az azonos atomok összekapcsolódásából keletkezett azonos molekulák halmazai. A vegyületek vagy a különböző atomokból felépült azonos molekulák halmazai (pl. szőlőcukor), vagy az egymáshoz erősen kapcsolódó különböző atomok halmazai (pl. NaCl; SiC). 2. AZ ANYAG ATOMOS SZERKEZETE 2.1. Az anyagok halmazállapota - molekulák és atomok A kétezer éves egyiptomi és mezopotámiai kultúrától a kö­zépkori alkímia időszakán át a kémia, a varázslatok és boszor­kányság hajdani tudománya fejlődésének arra a fokára jutott, amikor rendszeresen tanulmányozza az anyagot és változásait. Az atommal kapcsolatos első elképzelés jelentős változáson ment keresztül. Démokritosz, aki a történelem állítása szerint elsőként foglalkozott az atommal, azt hirdette: a világminden­ség osztható, és apró részecskékből áll. Az oszthatóság azonban véges tulajdonság, eljut a legparányibb anyagrészecskékig, az atomokig, amelyek oszthatatlanok. Mivel az atomról alkotott első elképzelések főleg elméletben és nem kísérleti kutatómun­ka eredményeként jöttek létre, helyüket át kellett adniuk olyan elméleteknek, amelyeket már kísérleti eredmények támasztot­tak alá. Az atom egyik legrégibb meghatározása így hangzik: az atom láthatatlan, oszthatatlan, megsemmisíthetetlen részecske. Isaac Newton (XVII. század) szerint az atomok szilárd, sú­lyos, áthatolhatatlan, mozgékony részecskék. Robert Boyle azt tartotta, hogy az univerzális anyag, amely a világmindenséget alkotja, apró részecskékből áll. Ruder Boskovic (XVIII. század) szintén elfogadta az anyag szerkezetéről szóló atomelméletet. John Dalton (XIX. század) az atomról alkotott felfogását Proust kísérleteire alapozta, és nagymértékben hozzájárult az atom- és molekulaelmélet fejlődéséhez. Szerinte az atom oszt­hatatlan, adott tömegű részecske, amelyet kísérleti úton lehet meghatározni. Minden elem adott tömegű és fajtájú atomból áll, és annyiféle atom van, ahány elem. Különböző elemek atomjai különböznek egymástól, mert különböző tulajdon­­ságúak. A vegyületek kémiai reakciók útján keletkeznek különböző elemek atomjainak egyesülésével. A természetben 92 atomfajta, illetve 92 kémiai elem találha­tó. A többi elem mesterséges úton állítható elő. Két vagy több azonos vagy különböző fajta atom egyesülé­sével új részecskék, molekulák jönnek létre. Azonos fajtájú ato­mok egyesülésével az elem molekulái, különböző fajtájú atomok egyesülésével pedig a vegyület molekulái. A molekulák tehát a kémiai anyag legkisebb részecskéi. A halmazok tulajdonságait, állapotát bizonyos külső ténye­zők: a nyomás, a térfogat és a hőmérséklet is befolyásolják. Ezeket a tényezőket állapothatározóknak nevezzük. A részecskék közötti kölcsönhatások erőssége és a hőmozgás alapján - adott nyomáson és hőmérsékleten - az anyagi halma­zok háromféle állapotát különböztetjük meg: gáznemű cseppfolyós és szilárd halmazállapotot. A gáznemű halmazállapotú anyagok molekulái kaotikus mozgást végeznek, nagy sebességgel mozognak és ezáltal gyak­ran ütköznek. A gázok molekulái között rendkívül kicsi a vonzó hatás, mert a részecskék között nagy a távolság. A gázoknak sem állandó alakjuk, sem állandó térfogatuk nincsen. A cseppfolyós halmazállapot a gáz halmazállapotú anyagok kondenzációjával vagy szilárd anyagok olvadásával jön létre. A folyadék molekulái is rendezetlen mozgást végeznek, ellenben kinetikai energiájuk sokkal kisebb a gázmolekulák kinetikai energiájánál. A folyadék molekuláinak egy része a mozgás kö­vetkeztében a folyadék felületéről a gáztérbe kerülhet. Ez a párolgás. A folyadékmolekulák között - a gázmolekulákkal szemben - viszonylag nagy a vonzó hatás. A vonzóerőkön kívül a molekulák között taszítóerők is hat­nak, emiatt a folyadékok összenyomhatósága kicsi. 1993. XII. 2. • Családi Kör 48. szám

Next