Kémia biológusoknak EA

Általános információk:
- kód: kembiok17ea
- kreditérték: 4
- heti óraszám: 4

Előfeltételek:
gyenge előfeltétel a Kémia kritériumtárgy és a Kémia laboratóriumi gyakorlat

Ráépülő tárgyak:
-

Tárgyfelelős:
- Magyarfalvi Gábor

Oktatók:
- Magyarfalvi Gábor
- Láng Győző
- Turányi Tamás

Tartalom:

  1. Elemi részecskék, atomok, elemek, ionok és gyökök, a periódusos rendszer. Molekulák, vegyületek és a kovalens kötés. Anyagmenyiség, elegyek összetétele, koncentráció, a sztöchiometria alapjai.
  2. Atomok és molekulák szerkezete, természetes rádioaktivitás, az elektron felfedezése, atomszínképek, a kvantummechanikai atommodell, kvantumszámok, ionizációs energia, elektronaffinitás, elektronegativitás, atompályák, a kémiai kötés, a molekulák elektronszerkezete, σ és π kötés. Lewis-szerkezetek, a molekulák alakja, VSEPR elmélet. Az intermolekuláris kölcsönhatások és energiaviszonyaik.
  3. Kémiai egyensúlyok, tömeghatás törvénye, Le Chatelier elv, elektrolitos disszociáció, víz ionszorzata, sav-bázis elméletek, a pH skála. Oldatok pH-jának számítása, sók hidrolízise, pufferoldatok, a HH-egyenlet. Heterogén kémiai egyensúlyok, oldhatósági szorzat.
  4. Oxidációs és redukciós folyamatok, redoxi egyenletek rendezése. Szervetlen kémia alapjai, elemek gyakorisága, elemek és vegyületeik általános jellemzése.
  5. A leíró szervetlen kémia alapjai, az s, a p és a d mező elemeinek és vegyülete­inek fő jellemzői. A szervetlen elemek és vegyületek biológiai funkciói.
  6. Az analitika alapvető módszerei, fontosabb titrimetriai eljárások. Tisztítás, mintavétel, az elválasztástechnika módszerei. A molekula­spekt­roszkó­pia alapelvei. Gerjesztések, rezgések, Lambert-Beer törvény. Az NMR jelenség, a tömegspektrometria elve.
  7. A reakciókinetika alapfogalmai; Koncentrációváltozási-sebesség, reakciósebesség, sebességi egyenlet, sebességi együttható, rendűség. Tömeghatás törvénye. A sebességi együttható hőmérsékletfüggése. Felezési idők. Kinetikai egyszerűsítő elvek: sebességmeghatározó lépés. Katalízis, katalizátor. Michaelis-Menten enzimkatalízis modell. Gázállapot; Állapotjelzők és definícióik. Hőmérséklet mérése, hőmérsékleti skálák. A termodinamika nulladik főtétele. A tökéletes gáz állapotegyenlete. Parciális nyomás és Dalton törvénye.
  8. A termodinamika alapfogalmai; Rendszer (nyílt, zárt, izolált), környezet, reverzibilis és irreverzibilis folyamatok, intenzív és extenzív sajátságok, állapotfüggvények és folyamat-függvények. Belső energia, munka, hő. Térfogati munka. Előjelkonvenció.
  9. A termodinamika I. főtétele. Az entalpia definíciója és tulajdonságai. Hőkapacitás. Standard állapot, termokémiai egyenlet, standard reakcióentalpia, standard moláris képződési entalpia, referencia-állapotú elem. Hess tétele. A termodinamika II. főtétele; Az entrópia definíciója és tulajdonságai.
  10. A termodinamika III. főtétele, következménye, statisztikus magyarázata. A szabadentalpia definíciója, számítása, tulajdonságai. A kémiai folyamatok iránya. Standard reakció-szabadentalpia. Az egyensúly feltétele. Standard reakció-szabadentalpia. Az egyensúlyi állandó meghatározása termodinamikai és kinetikai alapon. Az egyensúlyi állandó hőmérséklet- és nyomásfüggése.
  11. Elegyek; Elegyedés, elegy, oldószer, oldott anyag, oldat. Homogén, inhomogén és heterogén rendszerek; fázisok és fázisegyensúlyok; Clapeyron-egyenlet, Clausius-Clapeyron-egyenlet; forráspont, olvadáspont és hármaspont; forráspont változása a nyomás változásával. Fázisdiagram; jellegzetes pontok és vonalak egy fázisdiagramon, CO2 és H2O fázisdiagramja; a fázisok, a komponensek és a szabadsági fokok száma; Gibbs-féle fázisszabály. Kolligatív sajátságok; Forráspontemelkedés, fagyáspontcsökkenés, ozmózis.
  12. Homogén elektrokémiai rendszerek egyensúlyai; elektrolit, elektrolitikus disszociáció, elektrolitoldatok, az elektroneutralitás tétele, erős-, gyenge elektrolit, az Ostwald-féle hígítási törvény, abszolút és relatív aktivitás, közepes aktivitás, aktivitási tényező, az aktivitási tényező változása a koncentrációval, a Debye - Hückel elmélet alapfeltevései, az ionerősség, a pH fogalma és mérése.
  13. Redoxi folyamatok, elektródpotenciál fogalma, Nernst egyenlet, galváncellák, standard elektródpotenciál fogalma. Az elektrokémiai cella; celladiagram, cellareakció, galváncella, elektrolizáló cella, az elektrokémiai kettősréteg, egyensúlyok a fém/elektrolit oldat fázishatáron, az elektrokémiai cella elektromos potenciálkülönbsége, „belső ellenállás”, elektromotoros erő, az elektromotoros erő mérése, a diffúziós potenciál, a cellareakció potenciálja, termodinamikai paraméterek meghatározása elektrokémiai mérések segítségével.
  14. Elektródok; csereáram elektródpotenciál, egyensúlyi elektródpotenciál, az elektródreakció potenciálja, Nernst-egyenlet, „formális potenciál”, elsőfajú elektródok, másodfajú elektród, redoxi elektródok. Faraday törvények, elektrolízis, elektródreakció. Elektroanalitika: potenciometria és amperometria. coulombmetria, voltammetria és fajtái, konduktometria.

Tananyag:
- Náray-Szabó Gábor, Kémia, Akadémiai Kiadó
- Villányi Attila: Kémia összefoglaló, Műszaki
- Póta György: Fizikai kémia gyógyszerészhallgatók számára (jegyzet, Debreceni Egyetem, 2013)
- Kiss László, Láng Győző: Elektrokémia (Semmelweis Kiadó, Budapest, 2011)
- Szalma József, Láng Győző, Péter László: Alapvető fizikai kémiai mérések és a kísérleti adatok feldolgozása (jegyzet, ELTE Eötvös Kiadó, 2008)
- McMurry, Fay: Chemistry, Pearson

Évközi feladatok:
- nincs

Számonkérés:
- Írásbeli vizsga