Jelentkezés a felkészítőre
Kurzusjelentkezés

Molekulák térszerkezete és polaritása (VSEPR-elmélet) – II. rész

Molekulák térszerkezete és polaritása (VSEPR-elmélet) – II. rész

Nemkötő elektronpárok a központi atom körül

Az előző részben olyan molekulák térszerkezetét állapítottuk meg, ahol nem volt nemkötő elektronpár a központi atomon. A nemkötő elektronpár is fejt ki taszító hatást, sőt még taszítóbbat, mint a kovalens kötés (kötő elektronpár), így nagy szerepe van a térszerkezet kialakulásában. Ebben a posztban következzen néhány ilyen feladvány, segítségül most is a VSEPR-elméletet hívhatjuk (annyira szépen szól: Valence Shell Electron Pair Repulsion, Shakespeare nem tudott ilyeneket…). Ismét hosszú, de ismét érdemes elolvasni, mert olyan – a kémia érettségin és az életben is – gyakran előforduló molekulák téralkatát tudjátok majd meg, mint az ammónia (NH3), a víz (H2O) vagy a kén-dioxid (SO2).

És most következzenek azok a molekulák, amelyek központi atomján van nemkötő elektronpár (E). Ezek a molekulák „torzult” szerkezetűek ezért szinte minden esetben polárisak lesznek. A nemkötő elektronpár térigénye nagyobb, mint a ligandumoké. A kötésszöget úgy becsülhetjük meg, ha vesszük a ligandumok és nemkötő elektronpárok összegét (X+E; melyet sztérikus számnak is nevezünk) és azt mondjuk, hogy a kötésszög kisebb annál, mint ha ennyi ligandum (csak X) lenne a központi atomon. Ha például AX2E2 típusú molekuláról beszélünk, akkor X+E = 4, vagyis a kötésszög 109,5°-nál kisebb (mert X = 4 – tetraéder – esetén 109,5° lenne).

A kén-dioxid (SO2) V-alakú (angolul „bent”) molekulája

A kén-dioxid (SO2) V-alakú (angolul „bent”) molekulája

Kezdjük a legegyszerűbbel, ahol a két ligandum mellett egy nemkötő elektronpár található a központi atomon: AX2E szerkezet.

  • A molekula V-alakú
  • X+E = 3, tehát a kötésszögek meghatározásánál a síkháromszögből indulunk ki, a kötésszög így
  • Kisebb, mint 120°
  • A képen látható kén-dioxid (SO2) pl. ilyen szerkezetű
  • A molekula poláris (a „kötélhúzás” során itt nem egymással szemben húzzák a kötelet, hanem többé-kevésbé egy irányba)
  • A dipólusmomentum vektorok nem oltják ki egymást, az oxigén részlegesen negatív töltésű
  • A molekulák között a legerősebb kcsh. a dipól-dipól kcsh.
  • Memo:
  • A harmadik periódustól az atomok akár annyi kötést képesek kialakítani, mint amennyi vegyértékelektronjuk van
  • Take-home message:
  • Azok a molekulák, melyek központi atomjának van nemkötő elektronpárja, szinte mindig polárisak

A víz (H2O) V-alakú molekulája

A víz (H2O) V-alakú molekulája

Adjunk még egy nemkötő elektronpárt a központi atomhoz: AX2E2 szerkezet, a molekula szintén

  • V-alakú, akárcsak a kén-dioxid, azonban
  • X+E = 4, tehát a kötésszögek meghatározásánál a tetraéderből indulunk ki, a kötésszög így
  • Kisebb, mint 109,5°
  • A víz (H2O, a képen látható), SCl2, SH2, SeH2, XeO2 és a hipoklórossav (HOCl) pl. ilyen szerkezetű
  • A molekula poláris
  • A vízmolekulák közötti legerősebb kcsh. a hidrogénkötés, más központi atomok esetén dipól-dipól kcsh.
  • Take-home message:
  • Azokban a V-alakú molekulákban, ahol a központi atomon két nemkötő elektronpár található kisebb a kötésszög, mint azokban, ahol csak egy

Az ammónia (NH3) trigonális piramis alakú molekulája

Az ammónia (NH3) trigonális piramis alakú molekulája

Nézzük mit történik, ha három ligandum és egy nemkötő elektronpár található a központi atomon: AX3E szerkezet

  • Háromszög-alapú piramis (trigonális piramis)
  • X+E = 4, tehát a kötésszögek meghatározásánál szintén a tetraéderből indulunk ki, a kötésszög így
  • Kisebb, mint 109,5° (pontosan 107°)
  • Az ammónia (NH3, a képen látható), foszfin (PH3), AsH3, PCl3, XeO3 pl. ilyen szerkezetű
  • Az ammónia kötésszöge nagyobb, mint a vízé, hiszen az ammóniában csak 1, míg a vízben 2 nemkötő elektronpár található a központi atomon
  • A molekula poláris
  • Az ammóniamolekulák közötti legerősebb kcsh. a hidrogénkötés, más központi atomok esetén a dipól-dipól kcsh.

A foszfin (PH3) trigonális piramis alakú molekulája

A foszfin (PH3) trigonális piramis alakú molekulája

Foszfin:

  • AX3E szerkezet
  • Trigonális piramis
  • A szerkezet megegyezik az ammóniáéval, de vessünk egy pillantást a kötésszögekre, amely itt pontosan
  • 94° vagyis kisebb, mint az ammónia esetében, ebből következik az alábbi
  • Take-home message:
  • Nagyobb központi atomtörzs esetében a nemkötő elektronpárok nagyobb térigényűek, így a kötésszög (azonos ligandumok esetén) kisebb

Az foszfor-triklorid (PCl3) trigonális piramis alakú molekulája

Az foszfor-triklorid (PCl3) trigonális piramis alakú molekulája

Foszfor-triklorid:

  • AX3E szerkezet
  • Trigonális piramis
  • A szerkezet megegyezik az ammóniáéval és a foszfinéval, de vessünk egy pillantást a kötésszögekre, amely itt pontosan
  • 98° vagyis nagyobb, mint az foszfin esetében, ebből következik az alábbi
  • Take-home message:
  • Nagyobb ligandum nagyobb térigényű, így a kötésszög (azonos ligandumok esetén) azonos atomtörzs esetében nagyobb

Az xenon-trioxid (XeO3) trigonális piramis alakú molekulája

Az xenon-trioxid (XeO3) trigonális piramis alakú molekulája

Következzen egy egzotikusabb példa, hogy lássuk, az eddig szerzett tudással simán meg tudunk oldani egy ilyen problémát: xenon-trioxid (XeO3), igen, ilyen létezik.

  • AX3E szerkezet (a nyolc vegyértékelektronból 6 kötésben az oxigénekkel, így marad egy nemkötő elektronpár), alakja így
  • Trigonális piramis, a kötésszög tehát
  • Kisebb, mint 109,5° (pontosan 90°, mert a Xe atomtörzs nagyon nagy)
  • A molekula poláris
  • Molekulák közötti legerősebb kcsh. a dipól-dipól kcsh.
  • Memo:
  • Nagyobb központi atomtörzs esetében a nemkötő elektronpárok nagyobb térigényűek, így a kötésszög (azonos ligandumok esetén) kisebb

A nitrogén dioxid (NO2) V-alakú, párosítatlan elektront tartalmazó molekulája

A nitrogén dioxid (NO2) V-alakú, párosítatlan elektront tartalmazó molekulája

A ravaszabb elmékben felmerülhet a kérdés, hogy mi a helyzet az olyan molekulákkal, melyeknek a központi atomján páratlan számú elektron található, főleg nitrogénvegyületek esetében. Nos, a helyzet egyszerűbb, mint gondolnánk: A VSEPR elmélet ezeket az elektronokat „fél elektronpárként” kezeli. Így a kötésszög mindig két érték között mozog félúton: a kérdéses molekulából képzett anionban és kationban található kötésszögek között. Vegyünk egy példát: A nitrogén-dioxid (NO2) kötésszögére vagyunk kíváncsiak. Az NO– V-alakú (AX2E szerkezetű), a kötésszög így kisebb, mint 120°, pontosan (115°). Az NO+ lineáris (AX2 szerkezetű), a kötésszög így pontosan 180°. A NO2 tehát V-alakú, kötésszögét a két említett ion közé várjuk, és valóban értéke 134°. A szerkezet jelölése: AX2E0.5.

A fehérfoszfor (P4) molekulája, amely minden foszforatom körül trigonális piramis téralkatú

A fehérfoszfor (P4) molekulája, amely minden foszforatom körül trigonális piramis téralkatú

Következzen egy különlegesebb elemmolekula, a fehérfoszfor

  • A harmadik periódustól az atomok nem képesek egymás között többszörös kötéseket kialakítani, így „trükkösen” oldják meg, hogy kielégítsék „elektronszomjukat”
  • A foszfornak 3 elektronra van szüksége a nemesgáz-szerkezet eléréséhez, így négyen alkotnak egy tetraédert, melyben minden atom három másikhoz kapcsolódik egyszeres kovalens kötéssel
  • A szerkezet minden foszforatom körül trigonális piramis
  • A kötésszög mindössze 60° a feszített szerkezet miatt
  • Memo:
  • Az elemmolekulák mindig apolárisak
  • A molekulák közötti legerősebb kcsh. a diszperziós kcsh.
  • Take-home message:
  • A harmadik periódustól kezdve az elemek nem képesek önmagukkal többszörös kötést kialakítani

A kén (S8) nyolcatomos molekulája, amely minden kénatom körül V-alakú

A kén (S8) nyolcatomos molekulája, amely minden kénatom körül V-alakú

A kén, hasonlóan a foszforhoz nem képes önmagával többszörös kötést kialakítani.

  • A nemesgáz szerkezet eléréséhez 2 elektronra van szüksége, így 2 kovalens kötést létesít
  • Az elemi kén 8 atomos gyűrűkből áll, ahol a kénatomok egyszeres kötéssel kapcsolódnak egymáshoz
  • Ha figyelmesen megnézitek a szerkezetet látható, hogy 4, illetve 5 atom két egymás feletti síkban helyezkedik el
  • A kénatomok körül V-alakú szerkezet alakul ki, a kötésszög
  • Kisebb, mint 109,5° pontosan (92,8°)
  • Memo:
  • Az elemmolekulák mindig apolárisak
  • A molekulák közötti legerősebb kcsh. a diszperziós kcsh.
  • A harmadik periódustól kezdve az elemek nem képesek önmagukkal többszörös kötést kialakítani

A szénsav molekulája, amely több központi atomot is tartalmaz

A szénsav molekulája, amely több központi atomot is tartalmaz

A következő vegyületek szervetlen oxosavak, melyekben több központi atom van, a képen látható a szénsav. Ilyenkor minden központi atom körül külön definiálhatjuk a téralkatot.

  • A szénatom körül AX3 (síkháromszög) szerkezet alakul ki, a kötésszög
  • < 120°, a kettős kötés nagyobb térigénye miatt
  • Az oxigénatom körül AX2E2 (V-alakú) szerkezet alakul ki, a kötésszög (ugyanígy a salétromsavban a foszforsavban és kénsavban)
  • < 109°
  • A molekula poláris
  • A molekulák közötti legerősebb kcsh. a hidrogénkötés

A salétromsav molekulája, amely több központi atomot is tartalmaz

A salétromsav molekulája, amely több központi atomot is tartalmaz

A salétromsavban

  • A nitrogénatom körül AX3 (síkháromszög) szerkezet alakul ki, a kötésszög
  • Kisebb, mint 120°, a kettős kötések nagyobb térigénye miatt
  • A molekula poláris
  • A molekulák közötti legerősebb kcsh. a hidrogénkötés

A foszforsav molekulája, amely több központi atomot is tartalmaz

A foszforsav molekulája, amely több központi atomot is tartalmaz

A foszforsavban

  • A foszforatom körül AX4 (tetraéderes) szerkezet alakul ki, a kötésszög
  • < 109,5° a kettős kötés nagyobb térigénye miatt
  • A molekula poláris
  • A molekulák közötti legerősebb kcsh. a hidrogénkötés

A kénsav molekulája, amely több központi atomot is tartalmaz

A kénsav molekulája, amely több központi atomot is tartalmaz

A kénsavban

  • A kénatom körül AX4 (tetraéderes) szerkezet alakul ki, a kötésszög
  • < 109,5°, a kettős kötések nagyobb térigénye miatt
  • A molekula poláris
  • A molekulák közötti legerősebb kcsh. a hidrogénkötés

Összefoglalás

Foglaljuk tehát össze a legfontosabb dolgokat. A központi atomot tartalmazó molekulákban a központi atom körül a téralkatot a VSEPR-elmélet segítségével állapíthatjuk meg. Ez azon alapul, hogy a kötő és nemkötő elektronpárok taszítják egymást és a lehető legmesszebb helyezkednek el egymástól. A kémia érettségin gyakran előforduló téralkatok a lineáris (CO2), a síkháromszöges (SO3) és a tetraéderes (CH4), vagy ha nemkötő elektronpár is van a kp-i atomon akkor a V-alakú (SO2, H2O) vagy a trigonális piramis (NH3). A fontos szabályok, amiket megállapítottunk a téralkatok vizsgálata közben.
  • A lineáris esetben 180°, a síkháromszögesben 120°, a tetraéderesben 109,5° a kötésszög
  • A π kötés nagyobb térigényű, mint a σ (ld. formaldehid)
  • Az nemkötő elektronpár nagyobb térigényű, mint a kötő (ld. víz, kén-dioxid, ammónia)
  • Nagyobb központi atomtörzs esetén kisebb kötésszög (pl. víz vs. kén-hidrogén)
  • A szimmetrikus molekulák, melyek központi atomján nincs nemkötő elektronpár és minden ligandum ugyanolyan, apolárisak
  • Ha egy központi atomon többféle ligandum van, vagy nemkötő elektronpár, a molekula poláris
Oszd meg!

Kapcsolódó cikkek

kémia érettségi számolási feladatok tematikusan

Elméleti kémia feladatok tematikus gyűjteménye – Kémia emelt érettségi témakörök 2024

Ebben a posztban tematikusan kigyűjtve láthatjátok az összes eddigi emelt kémia érettségi elméleti feladatát, kivéve az egyszerű választásos feladatokat. A linkekre kattintva közvetlenül a megjelölt feladathoz (illetve annak megoldásához) juthattok.
A témakörök szerint csoportosított feladatok közül sokat – összetett feladatok – több témakörnél (pl. szerves és szervetlen kémiánál) is megtaláltok.

kémia érettségi számolási feladatok tematikusan

Emelt kémia érettségi: számolási feladatok gyűjteménye tematikusan

Tartalomjegyzék Kémia érettségi feladatsorok Alább tematikusan rendezve találjátok az összes emelt kémia érettségi számolási feladatát. Az összes eddigi közép és emelt kémia érettségi feladatsort megtaláljátok ezen az oldalon. A linkekre kattintva közvetlenül a megjelölt feladathoz juthattok. Bizonyos (összetett) feladatok több feladattípusnál is szerepelnek. Gázok, gázelegyek Ilyen típusú kérdések lehetnek: Mekkora térfogatú egy adott nyomású és hőmérsékletű ideális gáz? Mi a gázelegy összetétele egy reakció előtt és/vagy után? Az alábbi fogalmak ismerete/számítása elengedhetetlen: relatív sűrűség, sűrűség, átlagos moláris tömeg. lvlUP kurzus: Emelt kémia számolások Youtube video: Gázok, gázelegyek   Összetétel / Oldhatóság Ilyen típusú kérdések lehetnek: Milyen összetételű egy adott oldat (koncentráció, sűrűség, tömegszázalék, tömegkoncentráció)? Koncentrációk átváltása. Mennyi egy adott anyag oldhatósága egy adott oldószerben (telített oldat tömegszázalékos összetétele, x g / 100 g oldószer). Az oldhatóság hőmérsékletfüggése. lvlUP kurzus: Emelt kémia számolások Youtube video: Oldhatóság   Titrálás / Sztöchiometria Sav-bázis vagy redoxi titrálások során meg kell határozni egy ismeretlen koncentrációjú oldat koncentrációját. Sokszor fordulnak elő visszaméréses titrálások, ahol feleslegben használjuk a reagenst, majd “visszatitráljuk” a felesleget. A titrálásos feladatok esetében sokszor egy adott anyag összetételét kell meghatároznotok, legyen az például egy porkeverék vagy akár egy kristályvizes só. Sokszor bonyolultabb egyenletek rendezése is része a feladatoknak. lvlUP kurzus: Emelt kémia számolások Youtube video: Titrálás   Keverékek Ismeretlen összetételű keverékek összetételét (többnyire tömegszázalékát) kell kiszámolnotok. A keveréket általában valamilyen kémiai reakcióba viszik, ahol vagy az egyik, vagy mindkét komponens reagál. lvlUP kurzus: Emelt kémia számolások Youtube video: Keverékek   Erős savak / bázisok Erős savak és bázisok oldatának pH-ját, koncentrációját kell kiszámolni. 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. lvlUP kurzus: Savak és bázisok rendszerei Youtube video: pH számítás I. – Erős savak és bázisok   2008 május 8 (megoldás) 2008 május (idegen ny.) 7 (megoldás) 2011 október 8 (megoldás) 2016 október 6 (megoldás) 2019 október 9 (megoldás) 2022 október 9 (megoldás) Gyenge savak / bázisok A gyenge savak/bázisok egyensúlyi rendszerek, így kicsit bonyolultabbak a kapcsolódó számítási feladatok. 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!)? lvlUP kurzus: Savak és bázisok rendszerei Youtube video: pH. számítás II. – Gyenge savak és bázisok   2005 október 7 (megoldás) 2006 február 9 (megoldás) 2006 október 9 (megoldás) 2007 május 9 (megoldás) 2007 október 8 (megoldás) 2008 október 9 (megoldás) 2009 május 10 (megoldás) 2010 október 9 (megoldás) 2011 május (idegen ny.) 8 (megoldás) 2013 május 9 (megoldás) 2013 október 9 (megoldás) 2014 május 9 (megoldás) 2014 május (idegen ny.) 7 (megoldás) 2014 október 7 (megoldás) 2015 október 9 (megoldás) 2016 május 9 (megoldás) 2017 október 8 (megoldás) 2018 május 7 (megoldás) 2018 május (idegen ny.) 6 (megoldás) 2018 október 9 (megoldás) 2019 május 9 (megoldás) 2019 május (idegen ny.) 6 (megoldás) 2020 május 8 (megoldás) 2020 október 9 (megoldás) 2021 május 9 (megoldás) 2021 május (idegen ny.) 7 (megoldás) 2021 október 7 (megoldás) 2022 május 9 (megoldás) 2022 május (idegen ny.) 8 (megoldás) 2023 október 9 c (megoldás) (

A kovalens kötés polaritása

Néha a tanár is belezavarodik Melyik állítás nem igaz a kovalens kötéssel kapcsolatban? A) Közös elektronpárral létrehozott kötés. B) Egyszeres kovalens kötés csak szigma-kötés lehet. C) Apoláris kovalens kötés csak azonos atomok között alakulhat ki. D) Egy molekulában több, mint három pi-kötés is lehet. E) Két atom között legfeljebb két pi-kötés alakulhat ki.   Én úgy gondoltam, hogy ezek közül mindegyik állítás igaz és így nem találtam a helyes (vagyis a hamis) választ. Csak hogy előre tisztázzuk: a helyes (tehát nem igaz) válasz a C. Úgy gondoltam, hogy jobb, ha egy blogposztot szentelek a témának is kifejtem, miért nem voltam biztos a válaszban. Pár szó a kovalens kötésről A kovalens kötés olyan elsőrendű kémiai kötés, amelyben az atomok közös vegyértékkel rendelkeznek. Kovalens kötés kialakulásakor két atompálya átfedésével egy molekulapálya jön létre. Ha kettő (vagy néha több) atom vegyértékelektronjai közös pályán mozognak, azt kovalens kötésnek nevezzünk. Az elektronegativitás egy kísérletileg meghatározott szám, ami a kovalens kötésben részt vevő atomoknak az a képessége, hogy a molekulán belül vonzzák a kovalens kötést alkotó elektronpárt. Tehát leegyszerűsítve: elektronvonzó képesség. Kovalens kötést általában a relatíve nagy elektronegativitású elemek alakítanak ki, vagyis leginkább a nemfémek (a periódusos rendszerben jobb felül található elemek, valamint a hidrogén, ld. lent színessel kiemelve). Más elemek is képesek erre, pl. a bór, a berillium és bizonyos d-mezőbeli fémek is, de a legtöbb esetben a nemfémeknél fogtok kovalens kötésekkel találkozni. Ökölszabály az, hogy akkor alakul ki kovalens jellegű jellegű kötés két atom között, ha az azok közötti elektronegativitásbeli különbség kisebb, mint 1,7. 1. ábra: A periódusos rendszer.A nemfémes elemeket színessel jelölve láthatjátok. Mi is az az apoláris kötés? A létrejövő kovalens kötések lehetnek apolárisak (egyformán oszlanak meg a két atom között) vagy polárisak (nagyobb valószínűséggel találhatóak az egyik atomhoz közelebb, mint a másikhoz). 2. ábra: A periódusos rendszer.Minél sötétebb a szín, annál nagyobb az atomok elektronegativitása. Például a hidrogéné 2,20, a foszforé 2,19, az arzéné 2,18. Ezek nagyon közel vannak egymáshoz, de nem egyeznek meg. Az én értelmezésem az volt, hogy ezek között is – nagyon gyengén – poláris kötés alakul ki. A poszt elején feltett éles emelt kémia érettségi kérdésre ezért is nem válaszoltam a C-vel, hiszen a számokat nézve csak akkor azonos elektonegativitású két atom, ha két ugyanolyan atomról van szó, tehát pl. két hidrogénről (H2 molekula), két oxigénről (O2 molekula), két kénről (S8 molekulában), stb. A kötés polaritása valójában – mint annyi minden az életben – egy skálával jellemezhető. Valóban, a lehető legtisztábban apoláris kötések azonos atomok között jönnek létre, de nem csak ezeket tekintjük apolárisnak. Nem kell, hogy két atom elektronegativitása pontosan megegyezzen, elég, ha közel azonos. Az irodalomban azt állítják, hogy egy kovalens kötést apolárisnak tekinthetünk, ha az elektronegativitás-különbség a két atom között kisebb, mint 0,4. Ez azt jelenti, hogy például a foszfor-hidrogén közötti kovalens kötésre apoláris kötésként tekinthetünk, hiszen a foszfor és a hidrogén nem azonos atomok. Sőt, így pl. a szén-hidrogén kovalens kötésre is apoláris kötésként tekinthetünk, így tehát a C válasz (“Apoláris kovalens kötés csak azonos atomok között alakulhat ki.”) valóban nem igaz, hiszen a két atom között az elektronegativitás-különbség 2,55-2,20=0,35. A poláris kovalens kötés Ha a kötést kialakító két atom elektronegativitásának különbsége nagyobb, mint 0,4, de kisebb mint 1,7, a kötés poláris kovalens kötés. A poláris kovalens kötés esetén az atomok nem egyenlően vonzzák magukhoz az elektronpárt, így nem egyforma mértékben “tartozik” az elektronnpár az egyes atomokhoz. Ezt a jelenséget úgy szoktuk ábrázolni, hogy az adott atomok fölé a görög delta betűt írjuk (δ) egy + vagy – jellel. Előbbi az ún. parciális (magyarul részleges) pozitív, utóbbi a parciális negatív töltést jelöli. Deltával jelöljük tehát az egynél kisebb relatív töltést. 3. ábra: A hidrogén-fluorid molekulája.A fluoratom parciálisan negatív, a hidrogénatom parciálisan pozitív töltésű. Ahhoz az atomhoz, amelyiknek nagyobb az elektronegativitása egy részleges negatív töltést, a kisebb elektronegativitásúhoz részleges pozitív töltést rendelhetünk. Molekulák polaritása Ennek a blogposztnak nem célja, hogy részletesen tárgyaljuk a molekulák polaritását, azt egy másik alkalommal vesézzük ki. Azt viszont felvetném, hogy a kötés polaritása, noha fontos eleme, de nem határozza meg az egész molekula polaritását (hacsak nem kétatomos molekuláról van szó). Ezt gondolatébresztőként négy molekula polaritásának elemzésével mutatnám be. Fluor (apoláris kötés, apoláris molekula): Ahogy említettem, a kétatomos molekulák esetében, ha a kötés apoláris, akkor a molekula is, ez a helyzet például a fluor esetében. Két azonos elektronegativitású atom (hiszen ugyanolyanok) apoláris kovalens kötéssel összekötve. Mivel egyik atom sem hordoz parciális töltést, így maga a molekula apoláris. Hidrogén-klorid (poláris kötés, poláris molekula): Két jelentősen eltérő elektronegativitású atom (EN(H)=2,20; EN(Cl)=3,16) poláris kovalens kötéssel összekötve. A klóratom parciális negatív, a hidrogénatom parciális pozitív töltést hordoz. Szén-dioxid (poláris kötések, apoláris molekula): A szén és az oxigén két jelentősen eltérő elktronegativitású atom (EN(C)=2,55; EN(O)=3,44), így köztük poláris kovalens kötés alakul ki. Azonban a két polaritásvektor (az alábbi ábrán piros nyilak jelzik) kioltják egymást, a két vektor eredője nulla. Így a molekula maga – még ha a kötései polárisak is – apoláris lesz. 4. ábra: A szén-dioxid molekulája.A kötések ugyan polárisak, de a két polaritásvektor ellentétes irányba mutat, így eredőjük 0, tehát a szén-dioxid apoláris. Foszfin (apoláris kötések, poláris molekula): A foszfin molekulaképlete PH3. Egy példája a csupa apoláris kötésekkel rendelkező, mégis poláris molekulának. A központi foszforatomhoz három hidrogénatom kötődik, található rajta továbbá, a hirdogének által bezárt síkhoz képest a foszforatom átellenes oldalán egy nemkötő elektronpár (az alábbi ábrán sárgával jelölve). A foszfor és a hidrogénatomok elektronegativitása gyakorlatilag megegyezik, így a kötő elektronpár ugyanannyira tartozik a hidrogén-, mint a foszforatomokhoz. Így tehát a közöttük kialakuló kötés apoláris. Ha megnézzük a foszfin dipólusmomentuma (ami egy szám, ami a dipólusság, vagy polaritás mértékét adja meg) nem nulla, tehát a molekula poláris. Ezt azzal magyarázhatjuk, hogy a központi foszforatomon található nemkötő elektronpár miatt a foszfor körül az elektronok eloszlása nem egyenletes, a nemkötő elektronpár oldalán nagyobb az elektronsűrűség, így a molekula gyengén poláris lesz. 5. ábra: A foszfin molekulája.A kötések apolárisak, viszont a foszforatomon található nemkötő elektronpár miatt az elektronsűrűség nem egyenletesen oszlik el, tehát a molekula poláris.

Érettségi statisztikák! – 9 ábra, ami segít taktikázni biológia és kémia emelt érettségin!

Mikor az ember nagy dologba vágja a fejszéjét, jól teszi, ha alaposan tájékozódik a rá váró feladatokról. Az emelt kémia és biológia érettségik pont olyan komoly célok, amiknél a stratégia kiemelkedően fontos, hiszen ezekből a tárgyakból – különösen emelt szinten – leggyakrabban felvételi céljából mérettetik meg magukat a diákok. A felvételi pedig egy verseny, ahol a tudásotokat nem csak egy papír megszerzéséért méritek össze. Aki jobban teljesít, az jut be az első helyen jelölt szakra – legyen szó orvosiról vagy más kompetitív karokról. miből, hogyan és milyen ütemben készüljetek Az elmúlt évek érettségi statisztikáit, hivatalos nyilvános adatait az alábbi linken érhetitek el: https://www.ketszintu.hu/publicstat.php Böngésszétek, de nem könnyű dolog a táblázatokból bármi hasznosat kiolvasni. Ezért ebben a blogposztban összeszedtük nektek és néhány diagramon keresztül bemutatjuk az elmúlt öt év emelt biológia és emelt kémia érettségijével kapcsolatos érdekes megfigyeléseket, összefüggéseket. A következő kérdésekre próbálunk választ adni: Biológia vs. kémia: Melyiken teljesítenek jobban a diákok? Írásbeli vs. Szóbeli: Tényleg könnyebb a szóbeli? COVID: Milyen hatása volt a járványnak? Újrapróbálkozók: A diákok hány százaléka tett ismétlő vizsgát? Nemi különbségek: Hogyan teljesítenek a fiúk és hogyan a lányok? Földrajzi eloszlás: Milyen eredmények születtek megyei lebontásban? Biológia vs. kémia érettségi: A biosz könnyebb?(Spoiler: Igen, de…) Biológiából nagyobb és szerteágazó műveltséget igényel a megtanulandó anyagrész. Kémiából viszont a jobban körülhatárolt tudáshalmazt mélyebben kell érteni, és több az elvont, gyakran bonyolult összefüggés. Biológia emelten az esszéírás, míg a kémiából az írásbeli pontszámok felét kitevő számolási feladatok szoktak nehézséget okozni. De lássuk mit mondanak a számok: a biológia vagy a kémia érettségi könnyebb? 1. ábra: Az emelt szintű kémia és biológia érettségik összesített átlagos eredménye a 2017-2021 időszakban, beleértve a májusi és októberi érettségi időszakot is. (Forrás: www.ketszintu.hu) Az átlageredményekből azt láthatjuk, hogy a biológia érettségin az elmúlt években határozottan magasabb pontszámot értek el a diákok, több mint 5 százalékponttal. Vigyázat! Bár következtethetnénk arra, hogy mivel könnyebb a biológia érettségi, egyértelműen erre érdemes a nagyobb hangsúlyt fektetni, Vigyázat! ettől az általánosítástól óva intenénk mindenkit. Logikusnak tűnik, hiszen ugyanúgy 100 felvételi pontot lehet mindkét tárggyal szerezni, és látszólag jobban megtérül a biológiába fektetett energia. Mégis, egyrészt a mért különbség annyira nem számottevő, hogy a diákok teljesítményét befolyásoló egyéni tényezőket kompenzálni tudná. Gondolunk itt például a számolási, érvelési képességekre, logikára, térlátásra, magolási toleranciára. Tehát ha valaki jobbnak érzi magát kémiából, továbbra sem érdemes túlhajszolnia magát biológiából, legalábbis nem a fenti statisztika miatt. Másrészt, a fentiek alapján a kompetitív, túljelentkezésre hajlamos szakot célzó diákok közt pont a kémia lesz az, ami elválasztja a jó tanulókat a kiválóaktól. Kémiában egy feltételezett 100%-os érettségivel 40 pontot tudsz verni a mezőnyre, hasonló biológia eredménnyel meg csak 35-öt! Nade álljunk meg egy szóra… … és nézzük meg az eloszlást is! A pusztán átlagokra alapozott következtetések veszélyesek. Az átlagot néhány szélsőséges érték jelentősen befolyásolhatja. Vegyük például a magyar átlagkereset. Kétségkívül logikus bizonyos helyzetekben ezt a mérőszámot használnunk. Mégis lehetséges, sőt valószínű, hogy sokkal többen nézünk erre a számra úgy, hogy “bárcsak nekem is ennyi lenne”, mint úgy, hogy “de jó, hogy nekem több”. Így célszerűbb a kémia és biológia érettségik esetén is inkább valamilyen eloszlást megnéznünk. Ábrázoljuk tehát, hányan érnek el egy adott pontsávba tartozó eredményt! 2. ábra: Hisztogram a 2017-2021 emelt kémia érettségi vizsgáinak összesített eredményéről. (Forrás: www.ketszintu.hu) Ez a 2. ábra azt mutatja, hogy a kémiából érettségiző diákok hány százaléka írt olyan érettségit, amelyik eredménye az adott, x-tengelyen látható százalék tartományba esett. Például 40% és 50% közötti eredményt ért el a diáksereg 12%-a. Ahogy látható, az eredmények egy harang alakú görbét írnak le, aminek a maximuma a nagyobb százalékok felé van eltolva. A legtöbb diáknak (módusz) 70-80% közé esik az eredménye. Az átlag 60%, és láthatjuk, hogy a medián nagyon közel esik az átlaghoz (62%), vagyis kb. ugyanannyian írnak rosszabb érettségit az átlagnál, mint amennyien jobbat. A diákok 35%-a 50%-nál rosszabb eredményt ér el. Hasonlítsuk össze gyorsan a biológia görbéjével! 3. ábra: Hisztogram a 2017-2021 emelt biológia érettségi vizsgáinak összesített eredményéről. (Forrás: www.ketszintu.hu) A biológia érettségi eredményeinek eloszlásán azt látjuk, hogy a kialakult görbe valamelyest jobbra tolódik a kémiáshoz képest – de ez a korábban is vizsgált magasabb biológia átlageredmény miatt várható volt. Továbbá azt látjuk, hogy a biológia görbe magasabb és keskenyebb. A legtöbb diákot tartalmazó kategória (módusz) továbbra is a 70-80%. Fontos különbség azonban, hogy biológián ez a diákok 21%-át tartalmazza, míg a kémia érettségin ugyanez 16%. Ugyanakkor kevesebb a szélsőségesen jó és rossz teljesítményű diák a kémia érettségihez képest. Szakszóval élve kémia érettségin nagyobb a szórás (kémia – 22, biológia – 17). Eszerint a kémia érettségi jobban el tudja különíteni a különböző teljesítményeket: Összességében kevesebb az átlagosnak minősített teljesítmény és a holtverseny. Ez kifejezetten jó tulajdonság, ha a diákokat rangsorolni szeretnénk (ugyebár felvételi). Az átlag (65%) és a medián (66%) pedig itt is nagyon közel esik egymáshoz, de a diákoknak csak kb. negyede ér el 50%-nál rosszabb eredményt! Emlékezzünk, ez a kémiánál több mint egy harmad volt! Az eloszlások összehasonlítása is arra utal, amit az átlagok alapján véltünk: úgy tűnik, a kémia érettségi a nehezebb, hiszen a biosz első 20 pontja gyakorlatilag ingyen van. Ezáltal kémián lehet igazán beelőzni a mezőnyt. Viszont. Kicsit árnyalja ezt a képet a tény, hogy biológiából 90% feletti teljesítményt csak nagyon kevesen produkálnak. Igaz, biológiából nagyon kevesen érnek el nagyon gyenge eredményt, de több mint 3x annyi 90% feletti kémia érettségit írnak, mint biológiát. Összességében tehát ugyan könnyebb a biológia érettségi, de sokkal nehezebb hibátlanra megírni. Hangsúlyozzuk, hogy a Ti egyéni eredményeiteket ezek a statisztikák nem befolyásolják. Ha valaki imádja a kémiát, simán lehet sokkal eredményesebb kémia érettségije. Mindenesetre úgy tűnik, ha “átlagos képességű” diáknak érzitek magatokat, akkor azzal számolhattok, hogy valószínűleg a biológia érettségire kicsit több pontot fogtok kapni. Ha pedig a jó tanulók közé sorolnátok magatokat, kémiából van több esélyetek a maximumhoz közeli pontot elérni. Írásbeli vs. Szóbeli: Kidumáljuk magunkat. A kémia érettségi végeredményét (4. ábra – kék) és az írásbelin elért eredményeket (4. ábra – világosbarna) összehasonlítva elég egyértelmű összefüggésre lehetünk figyelmesek. 4. ábra: A 2017-2021 időszak emelt kémia érettségi vizsgáinak átlagos eredménye (szóbeli+írásbeli – kék, csak írásbeli – világosbarna. Forrás: www.ketszintu.hu) Szinte

Színes oldatok. Néhány kémcső alján láthattok szilárd anyagot is, ezek ún. telített oldatok.

Oldhatósággal kapcsolatos számolások

find here Itt beágyazott új videónkban, az emelt kémia érettségi számolási feladatinak sűrűn előforduló építőkövével, az oldhatósággal, illetve annak hőmérsékletfüggésével foglalkozunk. Lesz szó telített, telítetlen és túltelített oldatokról is. Szokás szerint néhány válogatott érettségi példán keresztül mutatom be, hogy hogyan célszerű ezeket a feladatokat megközelíteni. Ebben blogposztban pedig a videót kiegészítve röviden összefoglaljuk, hogy mit kell tudnotok az oldhatóságról. Oldatokkal kapcsolatos számolás egészen biztosan lesz a kémia érettségin, így ennek a témakörnek az alapos ismerete mindenképp szükséges ahhoz, hogy magas pontszámot érhessetek el a vizsgán. Színes oldatok. Néhány kémcső alján láthattok szilárd anyagot is, ezek ún. telített oldatok. Színes oldatok. Néhány kémcső alján láthattok szilárd anyagot is, ezek ún. telített oldatok.Az oldhatóság Az oldhatóság Adott oldószer általában nem képes korlátlanul oldani más anyagokat, egy bizonyos mennyiségű feloldandó anyag hozzáadása után az oldódás egyensúlyra vezet. Amennyiben az oldat már nem képes többet feloldani a feloldandó anyagból, akkor telített oldatnak nevezzük. Fogalmazhatunk másképp is: telített oldat, amelynek összetétele megegyezik a szilárd anyaggal egyensúlyban lévő oldat összetételével. Az oldat definíció szerint homogén rendszer. A képen látható rendszerek közül a zöld, a kék és a fehér is opálos, így a teljes rendszer (folyadék és szilárd fázis) nem oldat, hiszen heterogén. Ezekben az oldott és a feloldatlanul maradt anyag egyensúlyban van egymással, vagyis a folyadék fázis telített oldat. Az oldat definíció szerint homogén rendszer. A képen látható rendszerek közül a zöld, a kék és a fehér is opálos, így a teljes rendszer (folyadék és szilárd fázis) nem oldat, hiszen heterogén. Ezekben az oldott és a feloldatlanul maradt anyag egyensúlyban van egymással, vagyis a folyadék fázis telített oldat.Fontos szó az egyensúly: a telített oldatban a feloldatlanul maradt anyag folyamatosan oldódik fel, ezzel egyetemben azonban a feloldott anyag folyamatosan válik ki az oldatból. A két folyamat sebessége megegyezik, így makroszkopikusan nincs változás. Ha például agyoncukrozzuk a teánkat, annyira, hogy egy bizonyos mennyiségű cukor feloldatlanul marad, majd a bögrét éjszakára félretesszük, biztosak lehetünk benne, hogy reggelre már nem ugyanazok a cukormolekulák lesznek a szilárd fázisban, mint este voltak. De a mennyiségek nem változtak, így olyan, mintha semmi sem történt volna. Fontos az is, hogy az telített oldat összetétele függ a hőmérséklettől, de erről bővebben később. Emiatt az oldhatósági adathoz mindig meg kell adni azt is, hogy milyen hőmérsékletre vonatkozik. Egy adott anyag oldhatóságát úgy jellemezhetjük, hogy telített oldatának összetételét adjuk meg. Ez legtöbbször a tömegszázalékos összetétel, vagy hogy hány gramm anyagot tud feloldani 100 gramm oldószer. tömegszázalékos összetétel, vagy hogy hány gramm anyagot tud feloldani 100 gramm oldószer. De lehetne más összetételre jellemző adat is, például koncentráció. Az oldhatóság hőmérsékletfüggése Az oldhatóság hőmérsékletfüggése Minden anyag oldhatósága függ a hőmérséklettől. Miért? Mert az oldódáshoz tartozó folyamathő (az oldáshő) nem 0, hanem vagy egy pozitív vagy egy negatív érték. Előbbi esetben a folyamat endoterm, utóbbi esetben exoterm. Az alábbi egyensúlyi folyamatot megzavarhatjuk a hőmérséklet változtatásával: folyadékoknál: X(sz) = X(aq) gázoknál: Y(g) = Y(aq) folyadékoknál: X(sz) = X(aq) gázoknál: Y(g) = Y(aq) folyadékoknál: X(sz) = X(aq) gázoknál: Y(g) = Y(aq) A Le-Chatelier-elv értelmében, ha a hőmérsékletet növeljük, az egyensúly az endoterm irányba tolódik. Amennyiben a fenti reakciók jobbra endotermek (vagyis az oldáshő endoterm), akkor jobbra fog tolódni az egyensúly, vagyis az adott anyag oldhatósága nő. Amennyiben az oldáshő negatív (az oldódás folyamata exoterm) a reakció balra tolódik a hőmérséklet növelésével, vagyis melegben rosszabbul oldódik az adott anyag. Minden anyag oldhatósága függ a hőmérséklettől. Minden anyag oldhatósága függ a hőmérséklettől.A szilárd anyagok esetében elképzelhetünk endoterm (pl. glükóz) és exoterm (pl. NaOH) oldódást is, a gázok esetében az oldódás azonban mindig exoterm. Vagyis a gázok mindig rosszabbul oldódnak magasabb hőmérsékleten. Szegény halak nyáron… Na jó, menjünk bele ebbe még egy picit mélyebben: ΔoH = Erács + Ehidr. ΔoH = Erács + Ehidr. ΔoH = Erács + Ehidr. o rács hidr Vagyis az oldáshő két komponensre bontható, a rácsenergiára (felbontjuk a szilárd anyagban lévő kötőerőket) és a hidratációs energiára (az oldódó anyag és a víz molekulái között létrejönnek kötőerők). A rácsenergia mindig pozitív (endoterm folyamat) a hidratációs mindig negatív (exoterm folyamat). Így, ha egy adott anyagnál a rácsenergia dominál (nagyobb, mint a hidratációs energia abszolútértéke), akkor endoterm, ha a hidratációs energia, akkor exoterm lesz az oldódása. Gázok esetében nincs rácsenergia, ezért mindig exoterm az oldódásuk. A túltelített oldat fogalma is sokszor előkerül a kémia érettségin. Az ilyen rendszerekben több oldott anyag található, mint amennyi a telített oldatban. Ezek az oldatok metastabil rendszerek, kis zavaró hatásra (pl. rázás, porszem hozzáadása) azonnal kicsapódik belőlük a “feleslegben lévő” oldott anyag. Ilyen oldatot úgy lehet készíteni, hogy egy magas hőmérsékleten jól oldódó sónak elkészítjük a telített oldatát (magas hőmérsékleten), majd nagyon lassan, minden zavaró hatástól mentesen hagyjuk hűlni. Ha az adott só alacsonyabb hőmérsékleten rosszabbul oldódik, akkor – amennyiben nem válnak ki a kristályok, túltelített oldathoz jutunk. Más módon túltelített oldat nem készíthető. A megoldási stratégia: keverési egyenlet A megoldási stratégia: keverési egyenlet Van, amikor ennél egyszerűbb megoldási mód is létezik, robusztussága és egyszerűsége miatt én mégis azt javaslom, hogy az oldhatósággal kapcsolatos számítások során a keverési egyenletet használjátok. A keverési egyenletet alapvetően arra a problémára alkalmazták, hogy kiszámítsák két azonos komponensekből álló, de eltérő összetételű oldat bizonyos arányú keverése után (pl. 100 gramm 10 w%-os és 55 gramm 20 w%-os ecetsavoldat) milyen lesz a keletkező oldat összetétele. A keverési egyenlet így néz ki: m1 ∙ w%1 + m2 ∙ w%2 = (m1 + m2) ∙ w%3 m1 ∙ w%1 + m2 ∙ w%2 = (m1 + m2) ∙ w%3 m1 ∙ w%1 + m2 ∙ w%2 = (m1 + m2) ∙ w%3 1 1 2 2 1 2 3 Ez az egyenlet kisebb átalakításokkal nem csak ilyen oldatok keverésénél, hanem töményítésnél és hígításnál, sőt átkristályosításnál és a kristályvíztartalmú sókkal kapcsolatos számításoknál is jól használható. Ezekben az esetekben az oldószerre és az oldott anyagra is “oldatként” tekintünk, melyek 0 vagy 100 %-ban tartalmazzák az oldott anyagot: hígításnál: az oldószer w%-a 0, hiszen nem tartalmaz oldott anyagot töményítésnél: amennyiben oldószert párologtatunk el, annak w%-a 0, hiszen nem tartalmaz oldott anyagot. Mivel eltávolítjuk a rendszerből, ezért negatív előjellel kell szerepeljen az egyenlet bal oldalán (vagy pozitívval a jobb oldalon).

Keress minket!

Facebook-f Facebook-messenger Youtube Instagram Envelope Tiktok

© lvlmeup.hu
2024
Minden jog fentartva.

ÁSZF

Adatvédelem

Kémia érettségi felkészítő

Egy éves hozzáférés
89.990 Ft
Havi előfizetés
14.990 Ft/hó

Biológia érettségi felkészítő

Egy éves hozzáférés
89.990 Ft
Havi előfizetés
14.990 Ft/hó

Biológia és kémia felkészítő

Egy éves hozzáférés
149.990 Ft
Havi előfizetés
24.990 Ft/hó

Kémia érettségi felkészítő

Egy éves hozzáférés: 89.990 Ft
Havi előfizetés: 14.990 Ft/hó

Biológia érettségi felkészítő

Egy éves hozzáférés: 89.990 Ft
Havi előfizetés: 14.990 Ft/hó

Biológia és kémia felkészítő

Egy éves hozzáférés: 149.990 Ft
Havi előfizetés: 24.990 Ft/hó