Kémia, műszaki menedzser hallgatóknak

Kémia, műszaki menedzser hallgatóknak

• Vezetés, a vezető feladata (Merre?, ‘direction’)

– Irányítás, a célok szem előtt tartásával, járható útra (Hasonlattal:

felmászni a dzsungel legmagasabb fájára, ahonnan szétlátni, s megmondani a földön dolgozó ösvényvágóknak, hogy merre vágjanak utat, merre haladjanak, hogy a megfelelő irányban

mindnyájan kijussunk a dzsungelből, vagy átkeljünk a dzsungelen.)

• Menedzselés, a menedzser feladata (Hogyan?, ‘manage’)

– Elősegíteni egy-egy kitűzött feladat minél optimálisabb elvégzését.

(Az előző hasonlattal: Segíteni a dzsungelvágókat a munkájukban, hogy pl. hogyan élesítsék jól a késüket, vagy megszervezni a

műszakokat köztük, hogy felváltva dolgozzanak, ill. pihenjenek, azaz, hogy minél optimálisabban haladjon a csapatunk kifelé a dzsungelből, ill. át a dzsungelen, sít.

• Mindkét esetben a valóságot reálisan kell látni, jó térképekre, pontos és sokrétű tudásra van szükség sokféle területen a valóságban való jó

eligazodáshoz, ill. az optimális megoldások megtalálásához, azok megtárgyalásához, tanácsolásához és alkalmazásához.

• A világ, a valóság változásai megkövetelik az egyéni személyes tudás, hozzáértés állandó fejlesztését, a változásokhoz való hatékony

alkalmazkodás, azaz saját „boldogulásunk” végett, mind az egyének, mind az egyének társas szerveződései (család, cég, szervezet, stb.) esetén.

Kémia, műszaki menedzser hallgatóknak

• A „hatásos” (boldoguló) emberek hét szokása

(Stephen R. Covey: The Seven Habits of Highly Effective People, Simon & Schuster, 1999)

– Ön-vezetés és ön-menedzsment: A saját magunkra vonatkozó elhatározásaink és másoknak tett igéreteink megtartásán mérve => ‘Private victory’)

• 1. Felelős válaszokat adj! Tudatosan fontold meg mit válaszolsz a kihívásokra = ‘Be Proactive!’ (A személyes látásmód alapelve)

• 2. A gondolkodást a céloddal kezdd! (Legyenek jó elveid és jó céljaid!)= ‘Begin with the End in Mind!’ (A személyes önvezetés alapelve)

• 3. A fontos dolgokkal foglalkozz időben! = ‘Put First Things First!’ (A személyes önmenedzsment alapelve)

– Együttműködés másokkal (családban, ill., egyéb szervezetben =

‘Interdependence’). Együtt olyat is képesek vagyunk alkotni, amelyet külön-külön egyenként összevéve nem tudnánk=> ‘Public victory’)

• 4. A veled együttműködők is nyerjenek! = ‘Think Win/Win!’ (Az interperszonális vezetés alapelve)

• 5. Értsd meg először a partnere(i)d céljait, hogy aztán az(ok) hasonlóan megértsé(k) a tiéidet! = ‘Seek First to Understand, Then to Be Understood!’. (Az empatikus

kommunikáció alapelve)

• 6. Működj aktívan, alkotóan közre, hogy a partnere(i)d is kedvet kapjanak a munkához! =

‘Synergize!’. (A kreatív együttműködés alapelve)

– 7. Állandóan fejleszd magad (fizikailag, szellemileg tudásban, lelkileg és szociálisan/érzelmileg) = „Élesítsd a fűrészt” = ‘Sharpen the Saw!’). (A kiegyensúlyozott önmegújítás alapelve)

• Fejleszd magad az előző hat szokásod kialakításában való előrehaladásod érdekében.

• Tartsd kiegyensúlyozottan a „termelésedet” és a „termelő képességedet”

(‘Balancing Production and Production Capability’).

(Járjon eszedben Aiszopusz meséje az aranytojást tojó libáról és gazdájáról.)

Kémia, műszaki menedzser hallgatóknak

• Műszaki ismeretek – természettudományok ismeretek - kémia.

(Madách Imre: Az ember tragédiája, XII.szín, U alakra épült nagyszerű falanszter udvara....)

– Ádám: „ Mi a tudvágyat szakhoz nem kötők, Átpillantását vágyjuk az egésznek.”

– ...

– Tudós: „Azt jól tevétek, méltányolni tudlak. A tudománynak gazdag ágai Egy organizmus sok külön vonása, Együtt igéző csak.”

– Lucifer: „Szép hölgy gyanánt.”

– Tudós: „De mindamellett a vegytan csupán” – – Lucifer: „Az a közép, hol élete lakik. -”

– Tudós: „Találtad!”

– Lucifer: „Ezt mondá a matézisről Előttem már egy matematikus.”

– Tudós: „Hiúságból mindenki önmagát Tekinti látkörében a középnek. –”

– Lucifer: „Te jól választád kedvenc tárgyadúl A kémiát.”

– Tudós: „Abban nyugodt vagyok. - De hát nézzük meg ....”

• Kémia: Általános kémia.

(Alapfogalmak, alapismeretek, összefüggések, törvényszerűségek átismétlése az eligazodás, és majdani alkalmazás elősegítésére)

– Középiskolás anyag, „de nem középiskolás fokon”

– Egyetemi szintű kiegészítésekkel (fizikai kémiai, termodinamikai elvekkel) – Kémiai számítási feladatokban való alkalmazási készség elérése érdekében – Kísérletek és gyakorlati foglalkozások nélkül

Kémia, műszaki menedzser hallgatóknak

• Erőforrások a Kémia c. tárgy teljesítéséhez

– Heti 2x45 perc előadás: Ch.ép. C.14. terem

• Szerdánként 14¹⁵-16 között.

– Előadókkal konzultáció a Szervetlen (régebben Általános) és Analitikai Kémia Tanszéken:

(Ch.ép. I. emelet, a Max. Terem bejáratától balra föl)

• Dr. Novák Csaba (Ch.I. em. 15, tel: 463-34-19, e-mail: cs-novak@mail.bme.hu)

• Dr. Madarász János (Ch.I.em. 17, tel: 463-40-47, e-mail: madarasz@mail.bme.hu)

– Jegyzet intranetről nyomtatható: (írta Dr. Horváth Viola) ftp:// vagy http:// oktatas.ch.bme.hu/

/oktatas/konyvek/anal/Muszaki-Menedzser-Kemia/Kémiai_I_jegyzet (+ előadási fóliák másolatai is ott lelhetők fel)

– Saját középiskolai tankönyveik

– Könyvtári könyvek (BME-OMIKK könyvtára, Aleph-OPAC- katalógus, helyben és weben is)

• „Általános Kémia” c. könyvek (pl. Nyilasi Jánostól)

• „General Chemistry” c. könyvek (pl. D.D. Ebbing)

• „Kémiai számítások”, könyvek, egyetemi jegyzetek

Kémia, műszaki menedzser hallgatóknak

• Követelmények a Kémia c. tárgy félévközi jegyes teljesítéséhez:

– Három (még kettő), előadási időben megírandó zárthelyi dolgozat

• Időpontjai és helyei:

– 2. ZH: 2010. április 28, szerda 14¹⁵-15⁰⁰, Ch. C.14.. és a Ch. Max, – Helyszín:

A-tól Gy-ig bezárólag (ca.66 fő) Ch.C.14; többiek (133 fő) Ch. Max.

– 2. Pót ZH: 2010. május 5, szerda 16¹⁵-17¹⁵, csupán a Aud. Max.

– 3. ZH: 2010. május 12, szerda 14¹⁵-15⁰⁰, Ch. C.14.. és a Ch. Max, – Helyszín:

A-tól Gy-ig bezárólag (-66 fő) Ch.C.14; többiek (133 fő) Ch. Max.

– 3. Pót ZH: 2010. május 18, kedd de. 8¹⁵-9⁰⁰, Ch. Max.?

– Végső pótlás csak egy ZH-ból: 2010. május 20, csütörtök 8¹⁵-10⁰⁰, Ch. C.14.?

• Kémia írásbeli zárthelyi dolgozatai (számítási feladatok és kifejtős kérdések)

A kémia (vegyészet) az anyagok mérésen alapuló (kísérleti, méréses, mennyiségi) tudomány

• Megérteni, megtanulni

1.) A kémiai anyagmennyiség és egysége, a mol

2.) A kémiai reakciók sztöchiometriája (kémiai egyenlet, anyagmérleg,

anyagmegmaradás)

3.) Molfogalom a gázok körében, gáztörvények

4.) Reakciók hőeffektusa,

entalpia(hő)mérleg, Hess-törvénye, standard képződési entalpiák

5.) Kémiai reakciók kinetikája (sebessége, mechanizmusa, rendűsége)

6.) A reakciók egyensúlyi leírása (egyensúlyi állandó, tömeghatás törvénye, reakciós hányados)

7.) Sav-bázis reakciók egyensúlya, elektrolitikus disszociáció

8.) Redox-reakciók, oxidációs

fok(szám), galvánelemek, elektrolízis 9.) Reakciók termodinamikai hajtóereje (Gibbs-féle szabadentalpia, entrópia, entalpia, belső energia)

• és számítási feladatokban alkalmazni!

1.) Tömeg – mol átszámítás, a kémiai képlet felírása

2.) A kémiai egyenletek kiegyensúlyozása az anyagmegmaradás törvénye szerint 3.) Gázok hiányzó, vagy kiadódó

állapotjellemzőinek számítása 4.) Reakcióhők számítása, entalpia(hő)mérleg felállítása

5.) Reakciósebesség és reakciórendűség számítása

6.) Egyensúlyi koncentrációk, egyensúlyi állandók számítása

7.) pH, disszociációs fok számítása

8.) Redox-egyenletek kiegyensúlyozása, elektromotoros erő, elektródpotenciálok, elektrolízis számítása

9.) Egyszerű és kombinált termodinamikai számítások

Anyagok

Egynemű tiszta anyagok Keverékek

Elemek Vegyületek

(Csak kémiai reakciókkal, ill. elektrolízissel választhatók szét elemeikre)

Homogén keverékek Heterogén (oldatok, elegyek) keverékek

Kémiai anyagok csoportosítása

összetettségük szerint

Elemek (azonos atomokból)

• Összetételük jelölése: elemi vegyjel (+alsó index =összetételi mutató):

– (Egy)atomos gázok (=nemes gázok): He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn (radon); (erős, ún. elsőrendű kémiai kötések nélküliek; az 1-es alsó indexet nem írjuk ki)

– Két vagy több (de véges számú) azonos atomból álló, lokalizált közös elektronpárral létesülő kovalens

kötésű molekulák: pl. O₂, N₂, H₂, Cl₂, P₄, S₈, C₆₀, ….

– Megszámlálhatatlanul sokatomosak (szintén nem kapnak indexet)

• irányított kovalens kötésű atomrács: C (gyémánt, grafit), Si, Ge, Sn,...

• ill. delokalizált közös elektronokkal létesülő fémes kovalens kötésű fémesrács : Al, Fe, Cu, Zn, Pb, Sn, ...,

Vegyületek

• Eltérő atomokból meghatározott arányban

(sztöchiometriában) erős kémiai kötéssel összekapcsolva létrejövő képződmények, melyek csak kémiai

módszerekkel választhatók szét elemeikre.

• Összetételük jelölésére képlet/formula szolgál:

elemeik vegyjele + összetételi aránymutatók (sztöchiometriai indexek)

• Összetételi egységük

– Vagy a molekulájuk (elkülönült közös elektronpárokkal, kovalens kötéssel összetartott egységek)  a molekulaképlet tükrözi az atomi arányokat a molekulán belül, pl. H2O, NH3, CH4 sít.

– Vagy nincs is, mivel kiterjedt ionos rácsú, esetleg atom- vagy fémes rácsú anyagok  ekkor az ún. tapasztalati

formula(képlet)-egység általában a legkisebb egész számokat tartalmazó elemi arányt mutatja: NaCl, CaCl2, AlCl3, sít.

• Sztöchiometria az, hogy milyen meghatározott arányban épülnek össze:

– Állandó súlyviszonyok törvénye

– Többszörös súlyviszonyok törvénye

A kémiai (vagy ekvivalens) anyagmennyiség mértékegysége a mol

• Tömegmérés mérlegen (mg - g - kg – t), de ....!

• Az összetételi egységek tömegének kifejezésére új mértékegységek:

– Szubmikroszkópos (atomi) szinten:

1 atomi tömegegység (1 ate):

1 ate:= 1/12 m(¹²C) = 1/12 m(6p+6n)

– Makroszkópikus szinten (az anyagmennyiség

egysége g-nyi szinten mérhető legyen, azaz sok-sok („tucatnyi!?”) részecske együttesen):

1 mol:

(Definició:) valamely tiszta anyag 1 mol-ja éppen ugyanannyi (közelítőleg N_A=6•10²³ db) egyazon részecskét (atomot, molekulát, képletegységet,

gyököt, sít) tartalmaz, mint ahány szénatomot egy 12 g tömegű, csupáncsak ¹²C izotópból felépülő

szénminta.

Az átlagos kémiai (mol-ekvivalens, moláris) atom-, ill. képlettömegek definiciói

• Szubmikroszkópos (atomi) szinten: (az átlagos izotóp eloszlást képviselő) Átlagos atomi tömeg (ate):=

(A számértéke a periodusos rendszer táblázatából kiolvasható!)

• Makroszkópikus (moláris) szinten, a mol definiciója miatt, 1 mol azaz 6•10²³ db atom tömege számértékileg az előzővel azonos g-nyi, azaz

Átlagos moláris atomtömeg (A, g/mol)

1 molnyi (NA = 6•10²³ db) atom mérhető tömege, átlagos, természetes izotópeloszlás mellett, mértékegysége 1 g/mol

• Átlagos moláris molekulatömeg (M, g/mol):= vagy

Átlagos moláris képlet(formula)egység-tömeg (M, g/mol):=

• Általánosítás: Tehát bármely egymenű „tiszta” anyag grammokban kifejezett

„moltömege, M”, azaz 1 mol-nyi mennyisége ugyanannyi (éppen 6•10²³ db) egyazon részecskét (atomot, molekulát, képletegységet, gyököt, sít)

tartalmaz, mint amennyi szénatomot egy 12 g tömegű csupáncsak ¹²C izotópból felépülő szénminta.

i i

1

[átlagos moláris atomtömeg (g/mol)] [összetételi mutató (index)]

NATOM

i





i i

1

[izotóp-előfordulási gyakoriság (%/100)] [izotóp-atomtömeg (ate)]

IZOTÓP

N

i





Alapvetően fontos számítások

• Moltömeg számítása a vegyületek sztöchiometriai képletéből

• Az elemek súlyszázalékos előfordulásának

kiszámítása megadott, ismert képletű vegyület esetén

• Elemanalízis eredményeiből a vegyület tapasztalati képletének felállítása

• Tömeg-, ill. mol-arányok, -hányadok(-törtek) és -százalékok tetszőleges irányú (oda-vissza)

átszámítása

Kémiai reakciók, kémiai reakcióegyenletek

• Kémiai reakció: változások az atomok kapcsolódásában, új összekapcsolódási rend, új típusú új tulajdonság együttessel bíró anyagok, újabb vegyületek előállása, ill. előállítása.

• Egyfajta „mágia, varázslat”, de az anyagmegmaradás törvénye érvényesül: atomok nem vesznek el, s nem is alakulnak át,

emiatt a reakciótermékek össztömege megegyezik a kiindulási anyagok össztömegével.

• Meghatározott mol-, ill. súlyarányokban történnek a változások!

• Leírása reakcióegyenlettel, amely az ún. reakció-

sztöchiometriai együtthatók segítségével tükrözi az adott arányú változásokat, s amely értelmezhető egyaránt

– molekuláris szinten (atomok, képletegységek, molekulák darab száma szerint)

– molnyi mennyiségek (molarányok) szintjén

– makroszkópikus tömegű anyagmennyiségek szintjén (az egyenértékű tömegeket a molokból a moltömegek ismeretében kiszámíthatjuk)

• Lehetőség az ekvivalens reagáló anyagmennyiségek

számbavételére! (Atomok, molok száma és tömegeik szerint!)

Moláris atomtömegek:

Moláris molekulatömegek:

Kémiai reakció:

Reakcióegyenlet:

4( )_g 2 2( )_g 2( )_g 2 2 ( )_f

CH  O  CO  H O

Reagáló mólok száma: 1 mol CH₄ + 2 mol O₂  1 mol CO₂ + 2 mol H₂O

4 2

2 2

16 / ; 32 / ;

44 / ; 18 / .

CH O

CO H O

M g mol M g mol

M g mol M g mol

 

 

Ekvivalens tömegek: 1 mol•16 g/mol = 16 g CH₄, 2 mol•32 g/mol = 64 g O₂, 1 mol•44 g/mol = 44 g CO₂ és 2 mol•18 g/mol = 36 g H₂O

12 / , 1 / , 16 /

C H O

A  g mol A  g mol A  g mol

Molszámok:

Vegyjel, képlet, mol, moltömeg, molszám reakció, anyagmegmaradás törvénye

Anyagmegmaradás:

1 1 1 1

REAGENSEK NTERMÉKEK ; REAGENSEK NTERMÉKEK

N N

i j i i j j

i j i j

m m n M n M

   

 

   

i i

i

n m

 M

[Korlátozó „minor” komponens, kitermelési fok (%)]