Sziasztok! Mivel a kémia érettségi írásbeli részén találkozhattok esettanulmánnyal is, és ez a 100 pontos feladatlapon egy 10- 15 pontos feladat lehet, úgy gondolom nem árt előre megismerkedni ezzel a feladat-típussal is! Az esettanulmányos feladatok úgy épülnek fel, hogy egy hosszabb olvasmány után tesznek fel nektek kérdéseket azzal a témával kapcsolatban, amelyet maga az olvasmány tárgyal. Balázs Lóránt könyve a kémia tudományának kialakulásáról alapmunkának számít a kémiával foglalkozók körében; ha valaki közületek nem hallott volna eddig róla, annak szívesen megmutatom a saját példányomat, és így el tudja dönteni, érdemes-e elolvasni. Én csak ajánlani tudom! Ahogyan a most következő részletet és a hozzá kapcsolódó kérdéseket is a középszintre készülők figyelmébe:
"A görögök és a rómaiak nagyobb mennyiségben mésszel készült maltert használtak téglák és kövek egymáshoz kötésére. A meszet már abban az időben is ősinek számító módszerrel égették. A mészégetés, mészoltás és a habarcs kötésének kémiai magyarázatára már az arisztotelészi elméletet használták. Az i.e. I. században Vitruvius római építész szerint a négy őselem keverékéből álló mészkő hevítésekor a víz és a levegő eltávozik, és helyükbe tűz nyomul. A tűz a víznél és a levegőnél könnyebb "elem", ezért a kiégetés után a mész súlya kisebb lesz. Vitruviusnak annyiban kétségkívül igaza volt, hogy a mészégetéskor "levegő", pontosabban gáz távozik el a mészkőből, és a keletkező égetett mész valóban lényegesen kisebb súlyú, mint a kiindulási termék. Elméletét tehát valószínűleg a gyakorlati megfigyelések alapján állította fel, amelyet a mészoltási folyamat magyarázata is igazol. A mészoltásnál az égetett mész vízfelvétel közben oltott mésszé alakul, miközben jelentős hő fejlődik. Vitruvius ezért feltételezte, hogy a reakcióban a víz egyszerűen kiszorítja az égetéskor bevitt tüzet, és ennek eredményeként az oldat felmelegszik. Az oltott mészhez homokot kevernek, és az így készült habarcsot vakoláshoz, az építőkövek egymáshoz kötéséhez használják fel. Köztudott dolog, hogy a habarcs csak bizonyos idő után köt meg, s közben a fal nedves lesz. Vitruvius ezt is megmagyarázta: az oltott mészből a víz eltávozik, mert a pórusokba homok lép, ezáltal a mész és a homok reakciója lejátszódik, a habarcs megköt. Arisztotelész bizonyára nem gondolta, hogy elméletét ilyen egyszerűsített, vulgarizált formában alkalmazzák majd, de mindenesetre Vitruvius rendkívül logikusan használta fel a kémiai reakciók magyarázatára." Remélem ez a rövid idézet meghozta a kedveteket :)
A kérdések pedig a következők lennének:
1. Mi a mészkő kémiai összetétele? (Képletet és tudományos nevet kírnek itt és egy-egy ponttal jutalmazzák, ha tudjátok!)
2. Mi a mészégetés lényege? A reakcióban szereplő anyagok száma szerint milyen reakciótípusba sorolhatjuk? (Természetesen itt is egy-egy pont jár a helyes megoldásért.)
3. Mit gondolt Vitruvius, mi történik mészégetéskor? (Itt egy pontot ér, ha valaki tud olvasni, és érti is, amit olvas :) )
4. Valójában melyik az a gáz, amely mészégetéskor felszabadul? (Egy pont jár annak, aki érti a második kérdésnél válaszként saját maga által felírt képletet.)
5. Hogyan értelmezhető mai tudásunkkal a "tűz bevitele" a mészégetés során? (Ha már találkoztál az "endoterm" kifejezéssel, és érted is, hogy mit jelent, egy pontot kapsz a válasz megfogalmazásáért.)
6. Írja fel a mészoltás egyenletét, és jellemezze többféle szempontból a reakciót! (Nos, itt egy pont jár az egyenletért, és kettő a jellemzésért, ugyanis két kategória elégséges a válasz elfogadásához. Márpedig két kategóriát mi is említettünk már a korábbi kérdésekre adott válaszunkban. Lásd a második és az ötödik kérdéseket!)
7. Hogyan változik a habarcs tömege, miközben megköt (és a fal nedves lesz)? Írja fel ennek kémiai egyenletét, és ez alapján igazolja állítását! (Ez egy négy pontos kérdés! Egy pontot ér, ha látjátok, hogy nő a habarcs tömege, két pont jár ha fel is írjátok ennek kémiai egyenletét, és egy pont jár, ha ezekből be is tudjátok fejezni a választ.)
Ez összesen 14 pont, ha mindenre helyesen válaszoltatok. Remélem belátjátok, hogy egy ilyen feladat alapvetően nem nehéz, csak figyelmet és körültekintést igényel, meg persze némi gyakorlást. Ha rendszeresen jöttök és a házi feladatokat is komolyan veszitek, nem lesz ezekkel a típusfeladatokkal sem problémátok.
Most pedig nézzünk egy példát emelt szinten is:
"Abban az üzemanyagcellában, amelyet mi kifejlesztettünk, metil-alkoholt égetünk. A metil-alkoholt is úgy kell felfogni, mint energiatároló anyagot. Energia kell az előállításához, ezt az energiát tároljuk metanol formájában. Amikor aztán a metanolt elégetjük, a befektetett energiát visszakapjuk. Ugyanúgy, mint ahogyan a szénhidrogének, a kőolajtermékek vagy a földgáz, a széntartalom mindig szén-dioxiddá, a hidrogéntartalom pedig vízzé alakul. Persze, mondhatnánk, hogy környezetvédelmi szempontból ez a módszer is ugyanolyan káros, mint a ma használt üzemanyagok, hiszen szén-dioxidot termel, ami üvegházhatású gáz, és nagymértékben hozzájárul a Föld klímaváltozásához.
A lényeges különbség az, hogy a szén-dioxidot hidrogénnel vissza lehet alakítani metil-alkohollá, új üzemanyaggá. Ez nem százmillió évig tart, mint a kőolaj vagy a földgáz természetes keletkezése, hanem a kémiai folyamat rövid idő alatt végbemegy az üzemben. Az embernek így lehetősége lesz, hogy megfelelő szintetikus szén-dioxid körforgást alakítson ki.
A szén-dioxid hidrogénezésekor általában csak kisebb százalékban keletkezik metil-alkohol, és nagyobb mennyiségben hangyasav és formaldehid. A munkánkban azonban ezeket is át tudjuk metanollá alakítani, így ez a technológiai probléma is megoldható.
Ugyanakkor a metil-alkohol nyersanyagként is felhasználható: előállíthatók belőle mindazok a termékek, amelyeket ma kőolajból és földgázból nyerünk. Egy igen egyszerű katalitikus folyamatban lehet belőle etilént (etént) vagy propilént (propént) készíteni. Ezekből pedig mindazokat a termékeket, amiket ma a kőolajipar és a vegyipar olajból vagy földgázból állít elő."
Ez a cikk az Élet és Tudományból származik. Könnyed olvasmánynak mondanám (nem kimondottan szakmai lap), ami hasznos időtöltést nyújthat mindenki számára, aki a természettudományok iránt kicsit is érdeklődik, bárhová is felvételizik az érettségi után. A cikk írója Oláh György Nobel-díjas kémikusunk, akinek a nevét a kémiából érettségizőknek illik ismerni. A feladat itt is hasonló; a fenti szövegrészlettel kapcsolatos kérdésekre kell válaszolni:
1. Írja fel a metil-alkohol égésének reakcióegyenletét! (Ez egy tipikus egy pontos kérdés.)
2. A cikk szerint milyen módon lenne kialakítható a szintetikus szén-dioxid körforgás? (Tehát, ahogy a középszinten is, az olvasni tudok előnyt élveznek :) de egy pontnál ők sem érdemelnek többet)
3. Írja fel a szén-dioxid metil-alkohollá történő átalakítása során keletkező egyéb szerves vegyületek nevét és szerkezeti képletét! (Itt is csak olvasni kell tudni, ami egy pontot ér, és ha a szövegben is említett két vegyület szerkezeti képletét is tudjátok, az újabb egy-egy pontot jelent.)
4. Írja fel az égési egyenletüket azoknak a szénhidrogéneknek, amelyek metil-alkoholból előállíthatók! (Miután kikerestétek a szövegből ezt a két szénhidrogént, csak le kell írni egy-egy tipikus égési egyenletet, rendezve a két oldalt sztöchiometriailag és máris meg van a következő két pont!)
5. Jellemezze a metil-alkoholt fizikai tulajdonságai alapján (halmazállapot szobahőmérsékleten és standard nyomáson, szín, szag, forráspont)! (Természetesen konkrét érték a forráspontra senkitől sem várható el fejből, ezért elég annyit írni, hogy molekulatömegéhez képest viszonylag magas forrásponttú, lásd hidrogén-kötések! vagy a függvénytáblázat használata javasolt még :) )
Nos, mondjátok meg őszintén, éreztek jelentős különbséget a két szint között ebben a feladat-típusban? Ha igen, osszátok meg velem, amikor legközelebb jöttök, légyszí, mert én nem látom :)
Addig is minden szépet és jót mindenkinek!
Üdv: András
