Látványos Kémiai Kísérletek

Látványos KémiaiKísérletekLátványos KémiaiKísérletek

Bemutatja: Farkas Ádám László,ELTE fizika BScBemutatja: Farkas Ádám László,ELTE fizika BSc

Rövid áttekintésRövid áttekintés

Pár szó a fizika, illetve kémia országosversenyekrőlPár szó a fizika, illetve kémia országosversenyekről

Fizikai változásokFizikai változások

Redoxi reakciókRedoxi reakciók

Egy kis szerves kémia:addíció, szubsztitúcióEgy kis szerves kémia:addíció, szubsztitúció

Reakciósebesség, oszcilláló reakcióReakciósebesség, oszcilláló reakció

ÉrdekességÉrdekesség

Kémia és fizika országosversenyekKémia és fizika országosversenyek

Kémia:Kémia:

Résztvevős versenyekRésztvevős versenyek

Hevessy Gy. (7-8. o.)Hevessy Gy. (7-8. o.)

Irinyi J. (9-10. o.)Irinyi J. (9-10. o.)

OKTV (11-12. o.)OKTV (11-12. o.)

Curie (7-12. o.)Curie (7-12. o.)

Levelezős versenyek:Levelezős versenyek:

Középiskolai KémiaLapok (KöKéL)Középiskolai KémiaLapok (KöKéL)

VegyÉSZtornaVegyÉSZtorna

Fizika:Fizika:

Résztvevős versenyek:Résztvevős versenyek:

Öveges J. (8. o.)Öveges J. (8. o.)

Mikola S. (9-10. o.)Mikola S. (9-10. o.)

OKTV (11-12. o.)OKTV (11-12. o.)

Budó Á. (9-12. o.)Budó Á. (9-12. o.)

Levelezős versenyek:Levelezős versenyek:

ABACUS fizika rovatABACUS fizika rovat

KözépiskolaiMatematikai és FizikaiLapok (KöMaL)KözépiskolaiMatematikai és FizikaiLapok (KöMaL)

A Cartesius-búvárA Cartesius-búvár

Működésének lényege: Akémcső a benne lévővízzel és levegővelegyütt pontosan olyansűrűségű, mint akörülötte levő víz.Működésének lényege: Akémcső a benne lévővízzel és levegővelegyütt pontosan olyansűrűségű, mint akörülötte levő víz.

Ha mindezt zárt edénybehelyezzük, akkor az edénybena nyomást megnövelve akémcsőben lévő levegőtérfogata csökken, víz áramlikbe  a kémcső és a levegősűrűsége nagyobb lesz, mint avízé a kémcső lesüllyed.

Fázisok közötti átmenetFázisok közötti átmenet

A jód vízben rosszul, sárgás színneloldódik. Apoláris szerves oldószerbenjól, lila színnel oldódik, az oxigéntartalmú szerves anyagok barnásszínnel oldják a jódot.A jód vízben rosszul, sárgás színneloldódik. Apoláris szerves oldószerbenjól, lila színnel oldódik, az oxigéntartalmú szerves anyagok barnásszínnel oldják a jódot.

Redoxi reakciókRedoxi reakciók

Robbanások háttere, bemutatásaRobbanások háttere, bemutatása

Nagy hővel járó redoxi reakciók(égések, egyesülések)Nagy hővel járó redoxi reakciók(égések, egyesülések)

Robbanások háttereRobbanások háttere

Robbanás: Pillanatszerűen lejátszódóreakció, mely jelentős térfogat-növekedéssel jár.Robbanás: Pillanatszerűen lejátszódóreakció, mely jelentős térfogat-növekedéssel jár.

Pl.: Autók robbanó motorja, petárdák.Pl.: Autók robbanó motorja, petárdák.

Robbanások: Fekete lőporRobbanások: Fekete lőpor

A fekete lőpor (Black Powder (BP))összetétele:A fekete lőpor (Black Powder (BP))összetétele:

~75% KNO3: ez az oxidálószer~75% KNO3: ez az oxidálószer

~15% C: tüzelő anyag~15% C: tüzelő anyag

~10% S: tüzelő anyag, égés gyorsító~10% S: tüzelő anyag, égés gyorsító

Reakcióegyenlet (közelítőleg):Reakcióegyenlet (közelítőleg):

2KNO3+2S+2C=K2S+N2+2CO2+SO22KNO3+2S+2C=K2S+N2+2CO2+SO2

Robbanások: NI3Robbanások: NI3

Nitrogén-trijodid (NI3):Nitrogén-trijodid (NI3):

Rendkívül instabil, a legkisebbmechanikai vagy hőhatásra robban(bomlik). Ezért zárt edényben tárolniszigorúan TILOS!Rendkívül instabil, a legkisebbmechanikai vagy hőhatásra robban(bomlik). Ezért zárt edényben tárolniszigorúan TILOS!

Bomlása:Bomlása:

2NI3 = N2 + 3I22NI3 = N2 + 3I2

Redoxi: Fémek égéseRedoxi: Fémek égése

Hétköznap is látható pl. csillagszóróknál,vagy flexelés közben.Hétköznap is látható pl. csillagszóróknál,vagy flexelés közben.

Világos szikrák:4Al+3O2=2Al2O3Világos szikrák:4Al+3O2=2Al2O3

Barnás szikrák:2Fe+O2=2FeOBarnás szikrák:2Fe+O2=2FeO

Vakító láng:2Mg+O2=2MgOVakító láng:2Mg+O2=2MgO

Redoxi: Termit reakcióRedoxi: Termit reakció

Redukálószer: AlRedukálószer: Al

Oxidálószer: Fe2O3Oxidálószer: Fe2O3

Gyújtókeverék: KMnO4 és MgGyújtókeverék: KMnO4 és Mg

A reakció során felszabaduló hő akonzervdobozt is megolvasztja.A reakció során felszabaduló hő akonzervdobozt is megolvasztja.

A reakció:A reakció:

Fe2O3+2Al=2Fe+Al2O3Fe2O3+2Al=2Fe+Al2O3

Redoxi: Szulfid képződésRedoxi: Szulfid képződés

A vas, a cink, az alumínium kénnelheves reakcióban fém-szulfidot képez:A vas, a cink, az alumínium kénnelheves reakcióban fém-szulfidot képez:

2Me+xS=Me2Sx2Me+xS=Me2Sx

A fém-szulfidokból sósav hatására H2S(záptojás szagú gáz) szabadul fel.A fém-szulfidokból sósav hatására H2S(záptojás szagú gáz) szabadul fel.

Me2Sx+2xHCl=xH2S+2MeClxMe2Sx+2xHCl=xH2S+2MeClx

Redoxi: Alumíniun+jódRedoxi: Alumíniun+jód

Az alumínium jóddal exoterm reakcióbanegyesül:Az alumínium jóddal exoterm reakcióbanegyesül:

2Al+3I2=2AlI32Al+3I2=2AlI3

A lángot a kémiai reakció miattláthatjuk.A lángot a kémiai reakció miattláthatjuk.

A füstöt a halmazállapot változás okozza(fizikai kh.) Jód: SzublimálA füstöt a halmazállapot változás okozza(fizikai kh.) Jód: Szublimál

Redoxi:glicerin+hipermangánRedoxi:glicerin+hipermangán

A hipermangán erélyes oxidálószer, így arácseppentett glicerin elég.A hipermangán erélyes oxidálószer, így arácseppentett glicerin elég.

14KMnO4+3C3H5(OH)3=7K2O+14MnO2+9CO2+12H2O14KMnO4+3C3H5(OH)3=7K2O+14MnO2+9CO2+12H2O

Redoxi:Vegyész tűzhányóRedoxi:Vegyész tűzhányó

Az ammónium-bikromát hő hatásárabomlik. Látszólag ég, de semmilyenkülső anyagot nem igényel. (bomlik,inert környezetben is menne)Az ammónium-bikromát hő hatásárabomlik. Látszólag ég, de semmilyenkülső anyagot nem igényel. (bomlik,inert környezetben is menne)

(NH4)2Cr2O7=N2+Cr2O3+4H2O(NH4)2Cr2O7=N2+Cr2O3+4H2O

Redoxi: Benzol égéseRedoxi: Benzol égése

A telítetlen szénhidrogének kormozólánggal égnek.A telítetlen szénhidrogének kormozólánggal égnek.

Benzol égése:Benzol égése:

C6H6+9O2=6CO2+3H2OC6H6+9O2=6CO2+3H2O

Redoxi: EzüsttükörRedoxi: Ezüsttükör

Az ezüsttükör-próba az aldehidekkimutatására szolgál.Az ezüsttükör-próba az aldehidekkimutatására szolgál.

2Ag++aldehid+OH-=Ag+karbonsav+H2O2Ag++aldehid+OH-=Ag+karbonsav+H2O

Egy kis szerves kémiaEgy kis szerves kémia

Szubsztitúció Egyszeres kötés hasad. Akilépő atom vagy atomcsoport helyéreúj atom vagy atomcsoportkapcsolódik.Szubsztitúció: Egyszeres kötés hasad. Akilépő atom vagy atomcsoport helyéreúj atom vagy atomcsoportkapcsolódik.

Addíció: Telítetlen kötésre épülnek be újcsoportok.Addíció: Telítetlen kötésre épülnek be újcsoportok.

Szerves: SzubsztitúcióSzerves: Szubsztitúció

Fenol + bróm reakciója:Fenol + bróm reakciója:

A fenol (színtelen) hidrogénjeit cseréljüka brómmal (sárgás barna). A keletkezőtribróm-fenol színtelen.A fenol (színtelen) hidrogénjeit cseréljüka brómmal (sárgás barna). A keletkezőtribróm-fenol színtelen.

Amit látunk: Eltűnik a bróm sárgás színe.Amit látunk: Eltűnik a bróm sárgás színe.

Szerves: AddícióSzerves: Addíció

Többek között a paradicsomlé is azértszínes, mert hosszú delokalizált(konjugált) elektronrendszerttartalmaz (kis kitérő…)Többek között a paradicsomlé is azértszínes, mert hosszú delokalizált(konjugált) elektronrendszerttartalmaz (kis kitérő…)

Ha erre a kötésrendszerre brómotaddícionálunk: megszűnik adelokalizáció, ezzel eltűnik a szín.Ha erre a kötésrendszerre brómotaddícionálunk: megszűnik adelokalizáció, ezzel eltűnik a szín.

ReakciósebességReakciósebesség

A Landolt reakcióA Landolt reakció

Létezik-e oszcilláló reakció? Nem!Létezik-e oszcilláló reakció? Nem!

Mutassunk ellenpéldát!A Beluosov-Zhabutinsky (BZ) reakcióMutassunk ellenpéldát!A Beluosov-Zhabutinsky (BZ) reakció

Sebesség: LandoltSebesség: Landolt

A reakció párhuzamosan több úton fut:A reakció párhuzamosan több úton fut:

S2O82-+2I-=I2+2SO42- S2O82-+2I-=I2+2SO42-

I2+2S2O32-=S4O62-+2I-I2+2S2O32-=S4O62-+2I-

Az első reakcióban kiváló jódot látjuk.De az mindaddig elreagál (a másodikreakció szerint), amíg van tioszulfát.Az első reakcióban kiváló jódot látjuk.De az mindaddig elreagál (a másodikreakció szerint), amíg van tioszulfát.

Sebesség:Létezik-e oszcilláló reakció?Sebesség:Létezik-e oszcilláló reakció?

Mivel minden reakcióenergiaveszteséggel (hő) jár, így areakció lezajlása után nincs elégenergia, hogy visszajussunk akiindulási állapotba.Mivel minden reakcióenergiaveszteséggel (hő) jár, így areakció lezajlása után nincs elégenergia, hogy visszajussunk akiindulási állapotba.

Következmény: a kémiai reakció mindigbeáll az egyensúlyi állapotbaKövetkezmény: a kémiai reakció mindigbeáll az egyensúlyi állapotba

Sebesség:Beluosov-ZhabutinskySebesség:Beluosov-Zhabutinsky

A jód szemmel láthatólag oszcillál. Demivel köztitermék, ezt megteheti.(nyulak, farkasok; autó)A jód szemmel láthatólag oszcillál. Demivel köztitermék, ezt megteheti.(nyulak, farkasok; autó)

A reakció az előbbinél is több ágon zajlikegyszerre (min. 10-15 reakció futpárhuzamosan)A reakció az előbbinél is több ágon zajlikegyszerre (min. 10-15 reakció futpárhuzamosan)

Egy kis érdekesség:A „kárósav”Egy kis érdekesség:A „kárósav”

A „kárósav”: kénsav és hidrogén-peroxidkeveréke. Gyakorlatilag mindenszerves anyagot „eltüntet”.A „kárósav”: kénsav és hidrogén-peroxidkeveréke. Gyakorlatilag mindenszerves anyagot „eltüntet”.

Köszönöm a figyelmet!Köszönöm a figyelmet!

Farkas Ádám LászlóFarkas Ádám László