Kémia számolás videóink a Youtube-on – emelt szintű érettségire készülőknek

Eddig 9, az általános, szervetlen és a szerves kémia témaköreit is felölelő számolásos megoldóvideót töltöttünk fel a Youtube csatornánkra. És van ott még, ahonnan ez jött! Ezek mindegyike az emelt szintű kémia érettségi néhány évadából összeválogatott 3-6 feladat megoldását mutatja be részletesen. A videók azt is hivatottak demonstrálni, hogy milyen jellegű anyagokat találtok a meghirdetett online videós kurzusainkban, persze ott az alapoktól, nulláról indulunk. A videók 15-20 percesek, lényegre törőek, színesek, szagosak, mint a kémia.

Íme a 9+1 témakör, melyek egyébként a leggyakoribb típusfeladatok a kémia érettségin:

Elektrolízis (elektrokémia):

Olyan nincs, hogy nincs. Általános tapasztalat, hogy minden évben legalább egy feladatrész foglalkozik elektrokémiával, így az emelt szintű érettségire készülőknek kötelező ezen témakör elsajátítása. Az „Elektrolízis” című videóban bemutatott számítási feladatok (6db) a következő kérdéseket feszegetik: Mik az elektródokon lejátszódó reakciók egyenletei? Miből mennyi keletkezik a reakció során? Hogyan változik eközben az oldat összetétele esetleg sav-bázis tulajdonságai, pH-ja? Milyen az adott vegyület oldhatósága? Mennyi ideig tart az elektrolízis adott áramerősség mellett? Vagy fordítva: milyen áramerősség kell, hogy a reakció adott idő alatt lejátszódjon? A végén egy bonyolultabb feladat is terítékre kerül. Sokszor az érettségin a különböző témaköröket kombinálják, itt is ezt teszik: elektrolízis és kristályvizes só egy feladat keretein belül. Mintha nem lenne amúgy is elég nehéz…

Néhány fontos fogalom és definíció, ami jól jöhet:

Elektrokémia: A kémia, azon belül a fizikai kémia egyik ága. Az elektromos áram hatására végbemenő kémiai változásokkal és így a kémiai energia elektromos energiává alakításának folyamataival foglalkozik. Ezek mind redoxireakciók, ugyanis az alkotóelemek oxidációs száma megváltozik (elemekből vegyületek, vegyületekből elemek képződnek). Az elektrokémiai folyamatok során az elektromos energia és a kémiai energia egymásba való átalakulása figyelhető meg: galvánelemek esetén kémiai reakcióval elektromos áram előállítását, elektrolízis esetén elektromos áram hatására kémiai reakciót idézhetünk elő.

Elektrolízis: Az elektromos áram hatására végbemenő elektrokémiai folyamat. Az egyenáram hatására redoxireakciók mennek végbe, tehát elektromos energia alakul át kémiai energiává.

Sav bázis feladatok, avagy pH számítás:

Az elektrolízishez hasonlóan minden emelt kémia érettségin van ilyen feladat. Ne is próbáljátok megúszni. A „pH számítás I.” videóban található számítási feladatok erős savakkal, illetve bázisokkal kapcsolatos. Mi történik, ha bizonyos pH-jú sav- és lúgoldatokat öntünk össze? Mennyi gázhalmazállapotú savat/bázist kell elnyeletni vízben, hogy egy oldatot közömbösítsünk? Hogyan azonosíthatjuk, hogy gyenge/erős, egy- vagy többértékű savról van szó.

A gyenge savak/bázisok egyensúlyi rendszerek, így kicsit bonyolultabbak a kapcsolódó számítási feladatok: ilyeneket mutat be a „pH számítás II.” című videó. Mennyi a savi disszociációs állandó? Hányszorosára kell hígítani egy gyenge bázis oldatát, hogy egy kívánt pH-jú oldathoz jussunk? Hígítás során hogyan változik a pH (másodfokú egyenlet!)? Nehéz, tudjuk, de megküzdünk vele!

Fontos fogalmak, definíciók:

Sav-bázis reakció: Sav-bázis reakciónak nevezzük (Brønsted-féle sav-bázis elmélet szerint) a hidrogénion átadással járó reakciókat. Azokat a vegyületeket (molekulákat, ionokat) amelyek a protont leadják, savnak, amelyek felveszik, bázisnak nevezzük.

pH: A pH egy dimenzió nélküli kémiai mennyiség, mely egy adott oldat kémhatását (savasságát vagy lúgosságát) jellemzi. Híg vizes oldatokban a pH egyenlő az oxóniumion-koncentráció negatív tízes alapú logaritmusának.

Amfoter: Amfoternek nevezzük az olyan vegyületeket, melyek savként és bázisként egyaránt képesek viselkedni, tehát hidrogénion felvételére és leadására egyaránt képesek.

Szerves vegyületek képlete:

Szintén nincs kémia érettségi szerves számolások nélkül. A „Szerves vegyületek képlete: szénhidrogének” ezt mutatja be, persze ahogy a címe is sugallja, itt csak szénhidrogénekkel foglalkozunk. Hogyan határozzuk meg az ismeretlen szénhidrogén képletét? Egyes számítási feladatok esetében a moláris tömeg és még valamilyen fizikai-kémiai tulajdonság alapján, máskor az alkotóelemek tömegszázalékának ismeretében és annak tudatában, hogy milyen tipikus kémiai reakciókban vesz részt az adott vegyület.

A szerves vegyületek témakörében mindig elméleti feladattal is számolnotok kell, illetve a számítások megoldásához is szilárd elméleti tudásra van szükségetek. Sokszor kémiai információk alapján tudjátok csak beazonosítani az ismeretlen szerves vegyületet: Elszínteleníti a brómos vizet? Oxidálható? Redukálható? Királis? Jó az oldhatósága vízben? Reagál nátriummal, vagy nátrium-hidroxiddal? Ha ezekre minden vegyülettípusnál tudjátok a választ, akkor nem érhet benneteket meglepetés.

Gázok, gázelegyek:

Ha nem oldatok, akkor gázelegyek. 6 számolási feladat kerül bemutatásra a „Gázok, Gázelegyek” videóban. A feladat rövid bevezetéssel indul: bemutatjuk hogyan használhatjuk egy egyetemes gáztörvényt, ami ezeknek a számolásoknak az alapja. A következő problémákra keressük e feladat esetén a választ: Mekkora térfogatú egy adott nyomású és hőmérsékletű ideális gáz? Mi a gázelegy összetétele egy reakció előtt és után? Ez utóbbit több megadott adat alapján is kiszámíthatjuk, ezek leggyakrabban: relatív sűrűség, sűrűség, átlagos moláris tömeg.

Fontos fogalmak, definíciók:

Ideális gáz: A fizikában használt absztrakció. Az ideális gázok részecskéi pontszerűek (nincs kiterjedésük), folytonos, egyenes vonalú egyenletes mozgást végeznek, közben rugalmasan ütköznek egymással (nincs a részecskék között kölcsönhatás) és az edény falával.

Egyetemes gáztörvény: pV=nRT, ahol p a nyomás (Pa-ban), V a térfogat (m³-ben), n az anyagmennyiség (mólban), R az egyetemes gázállandó (értéke: 8,314 Jmol^-1K^-1) és T a hőmérséklet (K-ben).

Kristályvizet tartalmazó sók:

Imádják! Általános tapasztalat, hogy a kristályvizes feladatok témaköre is szinte minden kémia érettségin előkerül. A szívatás lényege: amikor egy ilyen szerves vagy szervetlen ionvegyületet feloldunk, akkor nem csak oldott anyagot viszünk be az oldatba, hanem oldószert is, hiszen a kristályvíztartalom folyékony vízzé alakul. Ajaj. De nem kell izgulnotok, a videóban találtok a problémára több megoldási lehetőséget is.

A témakörben két videónk került fel. A „Kristályvizes feladatok I.” című anyagban találhattok egy rövid elméleti bevezetést arról, hogy hogyan is alakulnak ki ezek a kristályok (datív kötéssel koordináló vízmolekulák és egyéb ínyencségek), ezután olyan feladatok megoldása következik, amelyek kifejezetten ezek vízben való feloldásával kapcsolatos problémákat feszegetnek (pl. a keletkező oldat vagy a kristályvizes só pontos összetétele).

A „Kristályvizes feladatok II.” című videóban nem az oldatok vannak középpontban. A kristályvíztartalmú só pontos képlete a kérdés, azonban nem csak azt nem tudjuk, hogy hány mól kristályvizet tartalmaz a só, de azt sem, hogy milyen fémionok alkotják. A megadott adatokból kell varázsolnunk valamit, és varázsolunk is!

Fontos fogalmak, definíciók:

Kristályvíz: A kristályos anyagokban jelen lévő víz, amely meghatározott arányban épül be a kristályszerkezetbe.

Oldat: Két, vagy többkomponensű, többnyire folyékony homogén keverék.

Telített oldat: Ha az oldott komponens koncentrációja megegyezik az adott körülményekhez (oldószer, hőmérséklet, nyomás) tartozó oldhatóságával, vagyis a feleslegben hozzáadott anyag oldatlanul nem oldható fel.

A kémiai egyensúly:

Majdnem minden emelt szintű kémia feladatsorban találkozhatsz ilyen számolással. Ha pedig nincs számolás, akkor egy-két elméleti kérdéssel bombáznak majd (szerencsére ilyet is csempésztünk a vidibe). A „Kémiai egyensúly feladatok” videóban 4 feladat kerül megoldásra, melyekben a következő problémák merülnek fel: Milyen egy adott rendszer összetétele az egyensúly beállta után? Mekkora az egyensúlyi állandó? Hány százalékos az átalakulás a kiindulási anyagokra nézve? Hogyan változik az összetétel, ha a kémiai egyensúlyt megzavarjuk, pl. változtatjuk a hőmérsékletet, nyomást, térfogatot?

Fontos fogalmak, definíciók:

Dinamikus egyensúly: Az az állapotot, amelyben valamely megfordítható folyamat oda- és visszaalakulási sebessége megegyezik. Ekkor makroszkopikusan szemlélve a rendszert nem tapasztalunk változást (a komponensek koncetrációja állandó), miközben mikroszkopikusan az ellentétes irányú folyamatok (oda- és visszaalakulás) folyamatosan lejátszódnak.

Titrálás:

Bármikor előjöhet és nem csak sav-bázis, de redoxi rendszerekben is. A „Titrálás” című videóban is egy rövid elméleti bevezetéssel kezdünk: mi is az a titrimetria, vagy másnéven térfogatos elemzés. Utána bemutatunk redoxi titrálásokat, melyek esetekben sokszor a reakcióegyenlet rendezése is nagy kihívás (szerencsére erre itt egy külön videónk is: „Kémiai egyenletek, egyenletrendezés”). De természetesen nem maradhat el egy jó kis old school sav-bázis titrálás sem. A titrálásos feladatok esetében sokszor egy adott anyag összetételét kell meghatároznotok, legyen az például egy porkeverék vagy akár egy kristályvizes só.

Termokémia:

Termokémiával kapcsolatos számítások a kémia érettségin a feladatok egy-egy alpontjában szoktak főleg előfordulni. Ilyen videót ugyan még nem töltöttünk fel, de fogunk, szóval érdemes követni a csatornát! Itt általában vegyületek képződéshőinek ismeretében kell reakcióhőket kiszámolni, vagy fordítva. Legtöbbször szerves vegyületek égetésénél kerül elő, de sokszor fordul elő szervetlen sók oldáshőjével vagy egyensúlyi reakciók reakcióhőjével kapcsolatos számolás is.

Fontos fogalmak, definíciók:

Termokémia: A kémiai reakciók során lejátszódó hőmérséklet- és energiaváltozásokkal foglalkozó tudomány, a fizikai kémia egyik ága.