fizikai kemia

1. Fizikai kémiai
alapismeretek

2. Érettségi követelmény

3. I. Diffúzió

4. Jellemzői
• Az oldott anyag részecskéi a nagyobb
koncentrációjú helyről a kisebb
koncentrációjú felé áramlanak, a
koncentráció kiegyenlítődéséig
• Hajtóereje: koncentrációkülönbség
• Biológiai jelentősége:
• Biztosítja a szervezet számára a szükséges
anyagok eloszlását a sejtek közötti térben
és a sejtekben
• légzési gázok (O2, CO2) áramlása a gázok
parciális nyomáskülönbségének hatására,
ami a gázok koncentrációkülönbségével
egyenesen arányos
• talajból a növények számára fontos ionok
átjutása a növény sejtfalán (a sejthártyán
viszont már aktív transzporttal)

5. II. Ozmózis
Ozmózis rap:
https://www.youtube.com/watch?v=HqKlLm2MjkI

6. 1. Fogalma
• a víz molekulák (!!! vagy
oldószermolekulák) féligáteresztő
hártyán keresztül történő diffúziója a
kisebb (!) koncentrációjú hely felől a
nagyobb felé
• hajtóereje a koncentrációk
kiegyenlítődése
• Féligáteresztő (szemipermeábilis):
• kis méretű oldószermolekulák jutnak csak
át a hártya pórusain, nagy méretű
molekulák és hidratált ionok nem.
• Ilyen pl: sejthártya, celofán, vékonybél

7. 2. Ozmózisnyomás
• Az a nyomás amit a töményebb oldatra gyakorolva
megakadályozható a víz molekulák átáramlása a
féligáteresztő hártyán keresztül a hígabb oldatból a
töményebb oldatba
• Az a szívóerő ami biztosítja a víz molekulák átáramlását
a féligáteresztő hártyán keresztül a hígabb oldatból a
töményebb oldatba

8. • A sziki zsázsa sejtjeinek ozmotikus szívóereje
(ozmotikus potenciálja) 40-50 atm (bar) nyomással
egyenértékű, míg a tölgyfáé csak 4-5 atm.
• Fejtse ki röviden, mit jelent az ozmózis, milyen
szerepet játszik a gyökerek vízfelvételében, mi módon
jellemezhető nagysága az ábrán látható
ozmométerrel, és mi magyarázza a tölgyfa és a sziki
zsázsa sejtjeinek eltérő ozmotikus szívóerejét!
• Az ozmózis kis molekulájú oldószer áramlása féligáteresztő hártyán át.
• Az ozmométerbe a vizsgált oldatot, míg a féligáteresztő hártyán kívülre a
tiszta oldószert / vizet töltve a féligáteresztő hártyán át megindul az
oldószer/ víz beáramlása, mely addig tart, amíg a fölemelkedő
folyadékoszlop (hidrosztatikai) nyomása ki nem egyensúlyozza az oldat
szívóerejét / ozmotikus potenciálját.
• A gyökerek folyadékfelvételének feltétele, hogy a gyökér sejtjeinek nagyobb
legyen az ozmotikus szívóereje / negatívabb az ozmotikus potenciálja, mint
a környező talajnedvességet kötő erők.
• A szikes talaj nagy ozmotikus szívóereje miatt az abban élő növényeknek azt
meghaladó ozmotikus szívóerőt kell létrehozniuk.

9. 3. Fajtái
• endozmózis: a víz molekulák a
féligáteresztő hártya külső oldala felől
a belső oldal felé mozognak
növényi sejtek (gyökérszőrsejtek)
vízfelvétele,
érett szőlőszem megrepedése esős
időben,
a víz felszívódása az állati bélfalon
a víz visszaszívódása a szűrletből a vesébe
a vörösvérsejtek hemolízise
• exzmózis: a víz molekulák a
féligáteresztő hártya belső oldala felől
a külső oldal felé mozognak
a növényi sejtek plazmolízise
a vörösvérsejtek zsugorodása

10. 4. Vvt viselkedése különböző
koncentrációjú oldatokban
• Izoozmotikus: pl. fiziológiás sóoldat
(0,9%-os NaCl, a sejtplazmával azonos
koncentrációjú, infúzióban adva nem
változtatja meg a sejtek térfogatát):
nincs változás
• Hiperozmotikus: pl. tengervíz:
zsugorodik
• Hipoozmotikus: pl. deszt víz:
szétpukkan = hemolízis

11. 5. Növényi sejt viselkedése különböző
koncentrációjú oldatokban
• Hypotoniás oldatban változást nem fogunk tapasztalni,
mert a merev sejtfalra ráfeszül a sejthártya, leáll a
vízbeáramlás  nem pukkan szét
• Hypertóniás oldatban plazmolízis következik be: vízelvonó
anyagok hatására a sejt plazmája (illetve a sejthártya) a
vízveszteség mértékének megfelelően fokozatosan elválik a
sejtfaltól  Kísérlet: plazmolízis vizsgálata vörös/
lilahagyma allevelén

12. Kísérlet: plazmolízis vizsgálata vörös/ lilahagyma allevelén
• Bőrszöveti nyúzatokat készítünk a vöröshagyma, vagy
lilahagyma húsos alleveléből.
1. Az egyik nyúzatot 4- 5 percre 1 %- os KCl- oldatba helyezzük,
majd tárgylemezre tesszük, lefedjük, és mikroszkóppal
megvizsgáljuk.
• A sejten kívüli oldat a sejtnedvnél töményebb, vagyis hipertóniás, a sejt
vizet veszít és a sejtplazma zsugorodik. Ezt a merev sejtfal nem követi, a
plazma (és a sejthártya) elválik a sejt faltól.
• Ha a hipertóniás oldat alkáli- fémionokat tartalmaz, a citoplazma
gömbölyded formában zsugorodik össze = Konvex plazmolízis
2. A másik nyúzatot 1 %- os CaCl2- os oldatba tesszük és 4- 5 perc
múlva megvizsgáljuk.
• Ha a hipertóniás oldat alkáliföldfém- ionokat tartalmaz, a citoplazma
csipkés széllel, szakadozottan válik le a sejtfalról = Konkáv plazmolízis
3. Deplazmolízis: ha normális, izotóniás – a sejt citoplazmájával
meg-egyező koncentrációjú – oldatba visszahelyezzük a sejtet,
az vissza-áll eredeti alakjába.

13. Lilahagyma húsos allevelei
Nyúzatot készítünk
Mikroszkópban megvizsgáluk
KCl-ben áztatjuk: konvex
CaCl2-ben áztatjuk

14. 6. Ozmotikusan aktív
anyagok
A szervezet ozmotikusan aktív anyagai:
• Ionok: Na, K, Ca
• vízben oldott molekulák pl.
• glükóz
• Fehérjék (plazmafehérjék közül kiemelkedően
fontosak az albuminok)
A plazmafehérjék (főleg az albuminok)
szerepe:
• anyagkicserélődésben a nagyvérköri
kapilláris hálózatnál
• Nyirokképződésben és szövetnedv
visszaszívásánaá
• visszaszívásban: a víz visszaszívásában a
vesében a szűrletből a vérbe

15. 7. Biológiai jelentősége
• gyökerek folyadékfelvételének feltétele (ld. Lent)
• vízvisszaszívás a vesében: az ozmózis elvén alapuló passzív transzport (a
vesetubulusból aktí-van visszaszívott ionokat a víz passzívan követi)
• vér: állandó ionkoncentrációnak kell uralkodnia (fiziológiás koncentráció),
mely ozmotikusan a sejtközötti tér és a sejtek ozmózisnyomásával***
egyenlő  Azért adnak tehát a kórházban is fiziológiás (izotóniás) sóoldat
alapú infúziókat, hogy a sejtek ozmózisból eredő károsodását elkerüljék.

16. III. Oldatok

17. 1. Oldatok típusai

18. 2. Kolloidok jellemzői
• Részecskék mérete: 1 – 500 nm
• A biológiai szempontból fontos makromolekulák
ekkorák
• Kis tömegükhöz képest nagy felület
• Adszorpcióra képesek: felületükön anyagokat (víz,
ionok stb.) köthetnek meg
• Ha a megkötött anyag víz, akkor hidratációról
beszélünk
• Ha a vízburok megszűnik a kolloid részecskék
összetömörülnek, kicsapódnak – koaguláció

19. 3. Kolloid rendszerek formái
• Szol: ha a kolloidokban a diszpergált részecskék
szabadon elmozdulhatnak, azaz a kolloidrendszer
folyékony állapotú
• Gél: ha a részecskék hidrátburkukkal egymáshoz
kapcsolódnak és így nem tudnak elmozdulni, kialakul a
kocsonya. A szol hűtéssel, részleges vízelvonással géllé
alakítható.
• Ha még több vizet távolítunk el a gél kiszárad, de ekkor
sem veszíti el az összes víztartalmát. Később képes újra
vizet felvenni – duzzadás - és visszanyeri eredeti
állapotát pl. száraz magvak csírázáskor

20. IV. Adszorpció

21. 1. Abszorpció - adszorpció
• Anyagban való elnyelődés, pl:
• fény abszorpciója a
színanyagokban
• Felületen való megkötődés,
adszorpción alapuló
jelenségek pl:
• Enzimek kötik a szubsztrátot
• Vízmolekulák kötődnek a
talajkolloidokon
• kromatográfia

22. 2. Enzimműködés
• az aktív centrumukhoz kötődik (adszorbcióval) a
szubsztrát (kulcs-zár),
• Aktív centrum: szubsztrát térszerkezetének kiegészítője
• Szubsztrát: az átalakuló anyag
• végbemegy a kémiai folyamat,
• a termék leválik,
• visszaáll az enzim eredeti szerkezete
• Részletesen ld. Biokatalizátorok c. ppt

23. 3. Talajkolloidok
• Víz molekulákat vagy vízben oldott ionokat adszorbeálnak
felületükön.
• A talajkolloidok (agyag, humusz) pl. a humusz kolloidok
negatív töltésmintázatú részecskék, a felületükön a víz
molekulák mellett kationokat is adszorbeálnak

24. 4. Adszorpció orvosi szénen
Kísérlet:
• Lombikba öntünk kb. 200 cm3 vizet, majd 5- 6
csepp fukszinoldattal vagy tintával megfestjük.
• Négy szem orvosi szenet összetörünk
dörzsmozsárban.
• A szenet a lombikba tesszük, jól összerázzuk, majd
leszűrjük.
Tapasztalat:
• A szűrlet színtelen, mert az orvosi szén (aktív szén)
jó adszorpciós képességgel rendelkezik, és
megkötötte a festék molekulákat.
• Hasonló jelenség fordul elő az enzimműködésnél,
és a talajkolloidoknál.
Jelentősége:
• emésztőrendszer számára káros anyagok (puffasztó
gázok és méreganyagok) meg-kötője, mivel a
bélrendszeren áthaladva nem szívódik fel, hanem
egyszerűen kiürül a bélsárral együtt. Leginkább
hasmenéses panaszokra használják

25. 5. Kromatográfia
• Az anyagkeverékek fizikai
szétválasztására használt
módszer.
• Az elválasztás az összetevők
különböző adszorpcióján alapul
• Az elválasztás végbemehet:
• Oszlopon 
oszlopkromatográfia (krétán
levélkivonatot)
• Rétegen  papírkromatográfia
• A vizsgált anyag megoszlik az
oszlopban vagy rétegben levő
állófázis és az oszlopon,
rétegen áthaladó mozgófázis
között.

26. • Az elválasztást lehetővé teszi:
• a különböző anyagok az állófázison eltérő erősséggel
kötődnek meg (adszorbeálódnak), ezért különböző
sebességgel vándorolnak,
• az oszlop vagy réteg végén egymástól elkülönülve
jelennek meg.
• A kromatográfia mennyiségi elemzésre és anyagok
azonosítására alkalmas.

27. Kísérlet: növényi színanyagok szétválasztása
krétakromatográfiával
• A salátalevelet szaggassátok minél apróbb darabokra, szórjátok dörzsmozsárba,
majd szórjatok rá kvarchomokot és dörzsöljétek össze alaposan!
• Ezután adjatok hozzá etil-alkoholt és dörzsöljétek még néhány percig! 10 percre
tegyük melegvíz-fürdőbe!
• Szűrjétek le a dörzsmozsár tartalmát egy főzőpohárba: a szűrlet nyers
klorofilloldat.
• Állítsatok egy kihegyezett krétát (ez az állófázi) a szűrletbe (ez a mozgófázis),
majd kb. 20 perc elteltével vegyétek ki a krétát és hagyjátok pár percig száradni!

28. Tapasztalat és magyarázat
• A klrofilloldat felszívódik,
főbb összetevőire (színes
sávokra) válik szét.
• Etanol szerepe:
• Oldószer: kioldja a növényi
színanyagokat
• Vivőanyag
• Sávok:
• Sárga: karotin, xantofill, ez
van legmagasabban a gyenge
kötődés miatt
• Sárgászöld: klorofil –b
• Kékeszöld: klorofil –a: legalul,
mert legerősebben kötődik

29. V. Abszorpció

30. Abszorpció
• Sugárzás
anyagban való
elnyelődése
• Folyadékban vagy
szilárd anyagban
elnyelődnek a
gázok

31. VI. Kapillaritás

32. • az a fizikai jelenség, mikor a folyadékok a
gravitáció ellenében képesek elmozdulni
nagyon vékony csövekben.
• Oka, hogy a felületi feszültség, illetve a
folyadék és a cső molekulái közti adhéziós
(vonzó)erők a vékony keresztmetszet esetén
képesek „legyőzni” a gravitációt, így a csőben a
folyadék szintje „feljebb kúszik” a nem
hajszálvékony csőben lévő folyadékszinthez
képest.
• A kapilláris jelenség fordítva is működhet, ha
nem nedvesítő folyadékról van szó (vagyis a
folyadék és a cső molekulái „nem jönnek ki jól”
egymással, taszítják egymást, pl. higany +
üveg).
1. Fogalma

33. 2. Jelentősége
• A növény a párologtatással fogyasztja a talaj
gyökérzónájának nedvességét.
• Ha az utánpótlás elmarad, (nincs csapadék) a talaj
kezd kiszáradni. Ha a talajvíz közel van a
gyökérzethez a kisméretű talajpórusok
szívóhatására, kapillaritására a hiányzó nedvesség
pótlódik.
• A kiszáradt talajnak nagy a felületi kapillaritása, a
kapálás ezt megszűnteti, ezért a talaj vízvesztesége
csökken.

34. VII. Kémiai alapfogalmak

35. • az az energiamennyiség, ami a
reaktánsok kötéseinek felbontásához
és aktivált komplex kialakulásá-hoz
szükséges.
• Az elegendő aktiválási energiával
rendelkező reaktánsok (azon
molekulák, amikből a termék lesz)
aktivált komplexumot hoznak létre,
ami egy instabil állapot (a
komplexben a régi és az új kötések
egyszerre jelen vannak).
• Az aktivált komplex tovább alakulhat
termékké vagy vissza kiindulási
anyagokká.
• Az aktiválási energiát általában 1 mol
reaktánsra adják meg, tehát
mértékegysége kJ/mol.
1. Aktiválási energia

36. • olyan anyag, ami a kémiai
reakció aktiválási energiáját
csökkenti, tehát a reaktánsok
számára alacsonyabb Ea-jú,
kisebb energiabefektetéssel
végbemenő reakció utat nyit.
• nem lép reakcióba a reagáló
anyagokkal  reakció végén
változatlan formában
visszakapjuk (és később újra fel
tudjuk használni),
• mindkét irányba katalizálja a
folyamatot
• Az enzimek biokatalizátorok!
2. Katalizátor

37. • Elsőrendű kötés: atomok közt jön létre
• Kovalens: diszulfid híd, éterkötés, észterkötés,
peptidkötés, foszfo-diészter kötés
• fémes
• ionos
• Másodrendű kötések: molekulák közt jön
létre
• H hidas: olyan molekulák közt, amik F, O vagy N-
hez kötötten tartalmaznak H-t
• Van der Waals kötések:
• Diszeperziós: apoláris molekulák átmenetileg polárossá
válva gyenge elektrosztatikus kölcsönhatsással
kapcsolódnk
• Dipólus-dipólus kölcsönhatás: poláris molekulák közti
gyenge elektrosztatikus kölcsönhatsás
3. Kémiai kötések

38. 4. Kémiai reakciók
• Hidrolízis: két molekula vízbelépés
közben bomlik fel, makromolekula -
alegységek (monomerek)
szétbomlási folyamata:
• keményítő, glikogén  maltóz 
glükóz
• fehérje (polipeptidlánc) 
aminosavak
• nukleinsav  nukleotidra
• Zsír  glicerinre + zsírsavra
• Kondenzáció: két molekula
vízkilépés közben kapcsolódik össze
(fenti folyamatok fordítottja)

39. • Addíció:
• Többszörös kötést tartalmazó
molekula (alkén, alkin) egyesül egy
másik molekulával (halogén, H-
halogenid, víz), melléktermék nincs.
• Pl. olajok H addíciója: margaringyártás
• Polimerizáció: Sok telítetlen
molekula egyesül 1 anyag (nincs
melléktermék)
• Kiindulási anyag neve:
monomer
• Termék neve: polimer
• Pl:
• fehérjék – aminosav polimerek
• Keményítő, cellulóz – glükóz
polimer
• DNS, RNS: nukleotid-polimer

40. • Oxidáció: Olyan
reakció, amiben egy
anyag:
• Oxigént vesz fel
• Hidrogént ad le
• Elektront ad le
• Pl: lebontó folyamatok
(biológiai oxidáció,
erjedés)
• Redukció: Olyan
reakció, amiben egy
anyag:
• Oxigént ad le
• Hidrogént vesz fel
• Elektront vesz fel
• Pl: felépítő folyamatok
(fotoszintézis,
kemoszintézis)

41. 5. Izoméria
• Azonos összegképlet mellett a molekuláknak
különböző térszerkezete alakulhat ki
• Típusai:
• Konstitúciós
• Térizoméria
• Geometriai vagy cisz/transz
• Optikai vagy konfigurációs
• konformációs

42. Konstitúciós izoméria
• atomok kapcsolódási sorrendje más, ezért kémiai és
élettani tulajdonsági jelentősen eltérnek
• szőlőcukor és gyümölcscukor
• Etilalkohol és dimetil éter

43. Geometriai/ cisz-transz izoméria
• Azonos összegképlet
• Azonos kapcsolódási sorrend
• Térbeli elrendeződés más, nem alakulnak
át egymásba: cisz-butén – transz butén!
• Kémiailag hasonlóak, élettani hatásuk
eltér
• Pl.
• cisz-transz zsírok
• Látás: cisz retinálfényre transz retinál
• Pálcikák-sötétben, csapok fényben (színlátás)
• Galamb: csak csap (csapok színlátásért felenek, sok
fényben működnek, nappal lát csak)
• Bagoly: csak pálcika (pálcika fény/árny látáshoz kell,
kevés fényben is működik, ezért a bagoly nem lát
színeket, de szürkületben is lát)

44. • Kiralitás:
• Egy tárgy akkor királis, ha nem azonos a
tükörképével.
• ha a tárgynak van tükörsíkja, akkor nem lehet
királis.
• Királis egy molekula, ha van királis C atomja: ez
olyan C atom, aminek mind a négy liganduma
különböző
• Történeti okokból a tükörképi molekulapárok
(enantiomer párok) egyikét rendszeresen a latin
dextro (jobb) szó miatt D, a másikat a latin bal
(levo) szó miatt L betűvel jelölik, ezek a síkban
polarizált fény síkját ellentétes irányba forgatják
• Biomolekulák közül a szénhidrátok és az
aminosavak királisak: D-szénhidrátok és L-
aminosavak
• Szuper cikk:
http://www.inorg.unideb.hu/LenteBlog/blog13
0915.html
Optikai vagy konfigurációs

45. THALODIMIDE
1957 Németország: terhességi rosszullét elleni gyógyszer – egyik enantiomer
másik enantiomer és a kettő keveréke, a racém - mutagén
Enantioszelektív szintézisek: 2001-es kémiai Nobel-díj: Knowles, Noyori, Sharpless
Királis elválasztások (kromatográfia)

46. Konformációs izomerek
• Azonos összegképlet
• Azonos kapcsolódási sorrend
• Térbeli elrendeződés („forma”) más,
egymásba átalakulhatnak
• Kémiailag hasonlóak, élettani hatásuk
azonos
• Jelentősége:
 pl. sejthártyában található ioncsatornák
így működnek: megkötik az ionta
molekula formája megváltozikion bejut

47. • A szerves vegyületek tulajdonságait alapvetően meghatározó
atom vagy atomcsoport.
• Egy vegyületcsoportban (pl. az alkoholok csoportjában) a funkciós
csoport ugyanaz (-OH azaz hidroxil csoport)
• Gyakorlás: http://erettsegi.com/tesztek/kemia-teszt-szerves-
kemia-funkcios-csoportok-felismerese/
Funkciós cs. képlete Csoport neve Vegyületcs. neve végződés
-OH Hidroxil csoport Alkohol -ol
-O- Éter csoport Éter -éter
Aldehid cs. / formil
cs.
Aldehid -al
Keto cs./karbonil cs. Keton -on
Karboxil cs. Karbonsav -sav
Észter cs. észter -észter
-NH2 Amino cs. Aminok -amin
6. Funkciós csoport

49. 7. Biomolkulák és építőkövei

50. 8. Egyéb
• Hőkapacitás: megmutatja, hogy mekkora
hőmennyiség szükséges az adot mennyiségű anyag
hőmérsékletének 1˚C-kal történő emeléséhez.
• Párolgáshő: az az energia, amely szükséges a
folyadék gázzá alakításához.
• Diszpergálás: az anyagnak kisebb méretű részekre
történő darabolása.

51. Ismétlés

52. • Az alábbi ábra egy kísérlet kezdőpillanatát mutatja.
Magyarázza meg az egy óra elteltével bekövetkező
változások okát és következményét!
• Mit nevezünk modellnek?
• Milyen élettani folyamatot modellezhetünk ezzel a
kísérlettel?