Kurssin 1 kertaus 13. elokuuta :49

Transkriptio

1 Kurssin 1 kertaus 13. elokuuta :49 Aine Puhdas aine Alkuaine Metalli Metallisidos Uloimmat elektronit pääsevät vaeltamaan vapaasti positiivisten atomiydinten välillä pitäen rakenteen kasassa Epämetalli Kovalenttinen sidos Atomit jakavat keskenään elektroneja saadakseen oktettirakenteen Atomihila Vain saman aineen atomeja, esimerkiksi hiilen allotrooppiset muodot Allotropia Saman epämetallin erilaiset esiintymismuodot, joissa on eri määrä atomeita - esim. hiilen fullereenit, grafiitti ja timantti Puolimetalli Hilarakenne Yhdiste Ioniyhdiste Ionisidos Metalli luovuttaa elektronin epämetallille, jolloin metallista tulee kationi ja epämetallista anioni Ionihila Molekyyliyhdisteet Kovalenttinen sidos Atomit jakavat keskenään elektroneja saadakseen oktettirakenteen Molekyylihila Molekyylit järjestäytyvät Pooliset yhdisteet Elektronegatiivisuuserot aiheuttavat pysyviä dipoleja Dipoli-dipolisidos Vetysidos Erityisen vahva dipolidipolisidos Poolittomat yhdisteet Dispersiovoimat Heikot sidokset Molekyylien väliset sidokset Dipoli-dipolisidos Vetysidos Dispersiovoimat Seos Homogeeninen Homogeeninen seos syntyy, kun aineet pääsevät sekoittumaan hiukkastasolla, koska niiden rakenteet ovat riittävän samankaltaiset Esimerkiksi ioniyhdisteet liukenevat poolisiin yhdisteisiin, sillä ionit pitävät dipoleiden sähkövarauksista Metalliseokset eli lejeeringit, liuokset ja kaasuseokset Heterogeeninen Heterogeeninen seos syntyy, kun aineet eivät sekoitu hiukkastasolla, koska niiden rakenteet ovat riittävän erilaiset Esimerkiksi ioniyhdisteet eivät liukene poolittomiin aineisiin Lietteen (kiinteä ja neste), vaahdot (kaasu ja neste) ja emulsiot (neste ja neste) Raja on liukuva Puolimetallit, esim. pii, voivat olla mukana metallina ioniyhdisteessä ja epämetallina molekyyliyhdisteessä H O H Kemialliset sidokset Vedyn elektronegatiivisuus on 2,1 ja hapen 3,5. Hapelle muodostuu siis kaksinkertainen negatiivinen osittaisvaraus ja jokaiselle vedylle yksinkertainen positiivinen osittaisvaraus H H H N Typelle syntyy kolminkertainen negatiivinen osittaisvaraus ja jokaiselle vedylle yksinkertainen positiivinen osittaisvaraus Teknisesti ottaen yksittäinen hiilidioksidikupla limonadissa lasketaan vaahdoksi :-DDD Yhdisteet Epäorgaaniset yhdisteet Esimerkiksi vesi ja hiilidioksidi Orgaaniset yhdisteet Sisältävät aina hiiltä sekä usein vetyä ja happea Hiilivedyt Sisältävät vain hiiltä ja vetyä Poolittomia Alkaanit, alkeenit ja alkyynit Alkoholit Sisältävät ainakin yhden hydroksyliryhmän eli OH- KE6 Sivu 1

2 Sisältävät ainakin yhden hydroksyliryhmän eli OHryhmän Poolisia Hiilivetyjä korkeammat sulamis- ja kiehumispisteet Aldehydit ja ketonit Muodostuvat alkoholeista hapettumalla [O] Hapen määrä kasvaa tai vedyn määrä vähenee Primääriset alkoholit hapettuvat alkoholeiksi ja sekundääriset alkoholit ketoneiksi. Tertiääriset alkoholit eivät hapetu lainkaan Eli kuinka monta hiiltä on kiinni happiatomiin kiinnittyneessä hiilessä Karboksyylihapot Muodostuvat aldehydeistä hapettumalla [O] Hapen määrä kasvaa tai vedyn määrä vähenee Eetterit Muodostuvat alkoholeista kondensaatioreaktiolla Alkoholien hydroksyyliryhmät yhdistyvät ja vettä lohkeaa pois Esterit Muodostuvat karboksyylihaposta ja alkoholista kondensaatioreaktiolla Amiinit Sisältävät ainakin hiiltä ja typpeä Emäksiä, sillä typpi voi vastaanottaa ylimääräisen protonin Pahanhajuisia (esimerkiksi pilaantuvat ruoat muodostavat amiineja) Rasvat Glyserolin ja rasvahappojen estereitä (yleensä) Kertaa eetterit ja esterit! Kappale 4, tehtävät 33-60! 36, 38, 43, 47, 50, 52 KE6 Sivu 2

3 Kertausmoniste 18. elokuuta :23 1. Kalsiumkloridi Maantiesuola Ammoniumnitraatti Lannoite Titaanioksidi Valkoinen pigmentti Litiumkarbonaatti Lääkeaine Natriumnitriitti Säilöntäaine Alumiinioksidi Hionta-aine 1. (toinen) a) B, C, D, F b) B, F c) C d) B (infuusiossa eli tiputuksessa), D (diabeetikolle verensokerin laskiessa liikaa), H (myrkytyksissä) e) E (pooliton liuotin) f) E (myrkyllinen, syövyttävä), G (myrkyllinen, syövyttävä) Ruokasooda on natriumvetykarbonaattia Tärpätti on pooliton liuotin, jota saadaan havupuiden pihkasta Mineraalitärpätti eli lakkabensiini on ominaisuuksiltaan vastaava, mutta sitä saadaan öljystä Sprii on voimakkaasti poolinen liuotin Gadolinium on nimetty suomalaisen kemistin Johan Gadolin(in) mukaan Rasvahappoanioni Karboksylaatti-ioni 1. a) b) c) d) e) f) (kolmas) Helium, neon, argon, krypton, ksenon ja radon Vety, fluori, kloori, happi, typpi Rikki Elohopea Polonium Gadolinium 1. (neljäs) a) Veteen on usein liuenneena suoloja, jotka voivat toimia varauksenkuljettajina mahdollistaen sähkönjohtavuuden. Myös veden omat oksonium- ja hydroksidi-ionit saavat aikaan minimaalisen sähkönjohtavuuden. b) Veden kovuudella tarkoitetaan veteen liuenneiden kalsium- ja magnesiumsuolojen määrää. Nämä suolat reagoivat saippuan karboksylaatti-ionien kanssa kuluttaen osan saippuasta ja siten sen tehostakin. c) Pintajännitys johtuu vesimolekyylien keskinäisen vuorovaikutuksen poikkeuksellisesta käyttäytymisestä rajapinnalla. Vesimolekyylien väliset sidokset vetävät vesimolekyylejä toisiaan kohti, mutta koska rajapinnan ulkopuolella ei ole vesimolekyylejä vetämässä rajapinnan molekyylejä, pakkautuvat nuo molekyylit saaden aikaan pintajännityksen. Kidevesi kiinnittyy suolaan ioni-dipolisidoksella 1. a) b) c) d) e) f) 4. a) b) c) (viides) Etaanihappo Karboksyylihappojen suolat Sakkaroosi Pitkäketjuisia hiilivetyjä Pitkäketjuisia hiilivetyjä Polysakkaridi (toisen puolen ensimmäinen) Molekyylien sisällä kovanttisia sidoksia, molekyylien välillä dispersiovoimia, dipoli-dipolisidoksia ja vetysidoksia Molekyyliyhdisteille tyypillistä ovat suuri hiukkaskoko, matalat sulamis- ja kiehumispisteet ja monimutkaisuus Polyvinyylikloridi (PVC) on kloorieteenistä additioreaktiolla valmistettava synteettinen polymeeri ja muovi. Sen rakennekaava on Se on kestävää ja taipuisaa ainetta, jota käytetään esimerkiksi rakennusmateriaalissa ja putkissa KE6 Sivu 3

4 Orgaanisten yhdisteiden reaktioita 19. elokuuta :33 Palaminen Orgaaninen yhdiste + Hapettuminen ja pelkistyminen Primäärinen alkoholi <-> aldehydi <-> karboksyylihappo Sekundäärinen alkoholi <-> ketoni Tertiäärinen alkoholi ei hapetu Protolyysi Karboksyylihapot luovuttavat mielellään protonin eli protolysoituvat Neutraloituminen Happo + emäs = suola + vesi Kondensaatioreaktio Happo + alkoholi = esteri + vesi Alkoholi + alkoholi = eetteri + vesi Nimeäminen: esim. etanoli + metanoli = etyylimetyylieetteri Subsituutioreaktio Tyydyttyneiden yhdisteiden reaktioita Atomeja korvataan toisilla Metaani + kloori -> Metyylikloridi Metyylikloridi + kloori -> dimetyylikloridi Dimetyylikloridi + kloori -> kloroformi (trikloorimetaani) Kloroformi + kloori -> tetrakloorimetaani Additioreaktio Tyydyttymättömien yhdisteiden reaktioita Lisätään tavaraa Esim. propeeni + vetybromidi -> 2-bromipropeeni Markovnikovin säännön mukaan vetyhalogenidin vety kiinnittyy siihen hiileen, jossa on jo entuudestaan enemmän vetyä Yo-kokeen tehtävä 6 Funktionaaliset ryhmät: Hydroksyyliryhmät Karbonyyliryhmät Kaksoissidos Orgaanisen yhdisteen määritelmän mukaan siinä on oltava hiiltä ja vetyä sekä yleensä hiilten välisiä kovalenttisia sidoksia Metaani ja metanoli ovat orgaanisia yhdisteitä mutta hiilidioksidi ei Aldehydit ja ketonit = karbonyyliyhdisteet Hyviä hapettimia: eli kaliumpermanganaatti eli kaliumkromaatti Orgaanisten yhdisteiden hapettumisessa joko lisätään happea tai poistetaan vetyä Orgaanisten yhdisteiden pelkistymisessä joko lisätään vetyä tai poistetaan happea Etanolin hapettuminen etikkahapoksi Vedyt tykkää vedystä ja halogeenit tykkää hiilestä ja vedyt tykkää vedystä ja halogeenit tykkää hiilestä ja (huono biisi-imitaatio, ks. Sami Hedbergin Biisit Youtubesta) O - C - O - Esterisidos KE6 Sivu 4

5 Kurssin 2 kertaus 20. elokuuta :44 Kvanttimekaanisen atomimallin keskeisiä käsitteitä Atomiorbitaali Kuvaa neljän eri kvanttiluvun avulla sitä avaruuden osaa atomin ytimen ympärillä, josta elektronit todennäkösisimmin löytyvät Paulin kieltosääntö ja Hundin sääntö Tarvitaan tarkasteltassa Minimienergiaperiaate! Hundin sääntö Jos atomissa on useita samanenergisiä orbitaaleja, elektronit asettuvat niille samansuuntaisin spinein niin pitkälle kuin mahdollista. Toisin sanoen ne haluavat eri magneettiset kvanttiluvut (vierekkäiset laatikot). Paulin kieltosääntö Jokaisella atomin elektronilla on erilainen neljän kvanttiluvun yhdistelmä Atomiorbitaali Jaetaan energian mukaan s p d f Hybridiorbitaali Jaetaan hybridisoituneiden orbitaalien lukumäärän mukaan sp Muutokset atomin elektronirakenteessa Kaikki alkuaineet pyrkivät luovuttamalla tai vastaanottamalla elektroneja saavuttamaan jalokaasujen elektronirakenteen eli oktetin Jos aineeseen tuodaan lisää energiaa valona tai lämpönä, ulkoelektronit virittyvät eli siirtyvät korkeammille energiatasoille Elektronien palatessa perustilaansa vapautuu sähkömagneettista säteilyä, joka nähdään joillakin alkuaineilla näkyvänä valona Menevät päällekkäin ja muodostuu Molekyyli Poolinen Pooliton KE6 Sivu 5

6 Isomeria 22. elokuuta :58 Isomeria Rakenneisomeria Avaruusisomeria Cis-trans-isomeria Ketju- eli runkoisomeria Funktioisomeria Konformaatioisomeria Optinen isomeria Kaksoissidos Paikkaisomeria Esimerkiksi sykloheksaani Kiraalinen eli asymmetrinen hiili KE6 Sivu 6

7 KE6 Sivu 7 Termokemia 26. elokuuta :43 Endoterminen Reaktio sitoo energiaa Eksoterminen Reaktio vapauttaa energiaa Entalpiamuutos Kertoo reaktiossa vapautuvan tai sitoutuvan energian määrän Endotermisten reaktioiden entalpiamuutos on positiivinen (reaktio tarvitsee energiaa) Eksotermisten reaktioiden entalpiamuutos on negatiivinen (reaktioon tarvitaan negatiivinen määrä energiaa) Energiakaavio Eksotermisessä reaktiossa entalpia laskee -> kuvaaja laskee Endotermisessä reaktiossa entalpia kasvaa -> kuvaaja nousee Kalorimetri Eristetty astia lämpömittarilla c = veden ominaislämpökapasiteetti m = veden massa Sidosenergiat reaktiossa Vanhat sidokset katkeavat ja uudet muodostuvat Tarvitaanko energiaa lisää vai vapautuuko sitä? c = konsentraation muutos ( asdf Aktivoitumisenergia Olemassa olevien sidosten katkaisemiseen tarvitaan energiaa, sekä endo- että eksotermisissä reaktioissa Siirtymäkompleksilla tarkoitetaan reaktion vaatiman energian huippua, jossa vanhat sidokset ovat katkenneet mutta uusia ei ole vielä muodostunut Aktivoitumisenergialla tarkoitetaan siirtymäkompleksin saavuttamiseen tarvittavaa energiamäärää Katalyytit pienentävät aktivoitumisenergiaa ja siksi nopeuttavat reaktioita

8 KE6 Sivu 8 Hapettumis-pelkistymisreaktiot 29. elokuuta :41 Puolireaktiot Puolireaktioita löytyy MAOLin normaalipotentiaalitaulukosta Niitä voi käyttää reaktioiden tasapainottamiseen sekä syntyvän tai tarvittavan jännitteen määrittämiseen

9 Tasapainoreaktiot 2. syyskuuta :43 Tasapainotila on saavutettu, kun aineiden konsentraatiot eivät enää muutu :) Ammoniakkisynteesi Tasapainoreaktiossa tapahtuu etenevän reaktion lisäksi myös palautuva reaktio Kun reaktiossa on saavutettu tila, jossa etenevän reaktion nopeus ( ) on yhtä suuri kuin palautuvan reaktion nopeus ( on reaktio tasapainotilassa Dynaaminen tasapainotila voidaan saavuttaa vain suljetussa systeemissä Olosuhteita ei muuteta -> tasapainotila säilyy Lähtöaineiden ja lopputuotteiden konsentraatiot eivät enää muutu eli ne ovat vakioita Reaktionopeudet Massavaikutuksen laki Tasapainovakio, kun Tasapainovakion yksikkö vaihtelee [] = konsentraatio Suuri tasapainovakio tarkoittaa suurta tuotemäärää Pieni tasapainovakio tarkoittaa pientä tuotemäärää Etenevän ja palautuvan reaktion tasapainovakioiden välillä vallitsee yhteys = etenevän reaktion tasapainovakio = palautuvan reaktion tasapainovakio KE6 Sivu 9

10 KE6 Sivu 10 Titraus 3. syyskuuta :53 V(NaOH)/ml ph 0 1,04 1,0 1,11 2,0 1,15 3,0 1,18 4,0 1,21 5,0 1,25 6,0 1,29 7,0 1,34 8,0 1,38 9,0 1,42 10,0 1,47 11,0 1,52 12,0 1,58 13,0 1,64 14,0 1,70 15,0 1,78 16,0 1,86 17,0 1,96 18,0 2,07 19,0 2,21 20,0 2,44 21,0 3,00 22,0 10,08 23,0 11,08 24,0 11,38 25,0 11,55 26,0 11,66 27,0 11,75 28,0 11,82 29,0 11,87 30,0 11,93 Kaverin veikkaus 22 Logger Pro:ssa epätarkemmat arvot kuin tässä

11 KE6 Sivu 11 Tärppejä 5. syyskuuta :11 Kojugoituneet kaksoissidokset muodostavat delokalisoituneen elektronirakenteen, esimerkiksi bentseenirenkaassa Karboksyylihappojen protolyysissä muodostuvaa ionia kutsutaan karboksylaatti-ioniksi Karbonyyliryhmä on ketonien funktionaalinen ryhmä Salaman valo syntyy siitä, kun salaman hajottamat typpimolekyylit yhdistyvät uudelleen ja energiaa vapautuu Ks. Happosateiden syntykaavioni Mooli 4:n sivulta 96

12 Kertaus orgaanisten yhdisteiden reaktioista 10. syyskuuta :47 1. Palaminen 2. Hapettuminen [O] ja pelkistyminen [H] 3. Subsituutio Substituentti korvaa orgaanisesta yhdisteestä esimerkiksi vedyn Esimerkiksi bentseenin vetyatomeita voidaan helposti korvata esimerkiksi kloorilla 4. Additio Tyydyttymättömien yhdisteiden reaktioita Hydraus Vedyn lisäämistä Hydrataatio Veden lisäämistä Markovnikovin sääntö Vetyhalogenidin vety liittyy additioreaktiossa orgaanisen yhdisteen siihen hiileen, jossa on jo entuudestaan enemmän vetyä Tarvitsevat usein katalyytin Esimerkiksi valo, reagenssi (kemiallinen aine) 5. Eliminaatioreaktio Dehydrataatio Veden poistamista molekyylistä, jolloin usein muodostuu kaksoissidoksia Esim. etanolista voidaan valmistaa dehydrataation avulla eteeniä 6. Kondensaatioreaktio Molekyylejä liittyy yhteen siten, että niiden välistä lohkeaa vettä Eetteröityminen Alkoholi + alkoholi -> eetteri + vesi R-O-R Glykosidinen sidos Nimitys polysakkaridien happisilloille Esteröityminen Karboksyylihappo + alkoholi -> esteri + vesi Sillaksi jäävä happi on peräsisin alkoholista Karboksyylihaposta lohkeaa hydroksyyliryhmä ja alkoholista vety -> vettä R-COO-R Luonnon polymeerit: Proteiinit, tärkkelys yms. 7. Hydrolyysi Kondensaatioreaktion vastareaktio Esterihydrolyysi Esteri + vesi -> alkoholi + karboksyylihappo Emäshydrolyysi Saippuoituminen eli saippuan valmistus Esimerkiksi natriumhydroksidin (NaOH) natrium ja happi liittyvät rasvahappoon ja vety glyseroliin (esterin happihan on peräisin alkoholista ) 8. Protolyysi Happo + vesi -> happo- + H3O+ Emäs + vesi -> Hemäs+ + OH- 9. Neutraloituminen / suolanmuodostus Happo + emäs -> suola + vesi 10. Hajoaminen Tuotteita on enemmän kuin lähtöaineita Esimerkiksi dehydrataatio Kaksoissidosten cis-trans-isomeria! Se on osoitettava rakennekaavassakin! Preliminäärin tehtävä 6 Lääkeaineen suolahappokäsittelyllä voidaan Nostaa sulamispistettä Parantaa vesiliukoisuutta Parantaa sähkönjohtavuutta Muuttaa liuoksen ph:ta KE6 Sivu 12

13 Läksyt 15. elokuuta :40 Viikkotehtävät ja monisteen kaikki tehtävät Yo-kokeen tehtävä 6 Kertausmoniste 2:n tehtävät 2, 3 ja 3 Prelin ekalta sivulta kolme tehtävää, suosituksia: s t. 137, 140, 143, 145, 148, s t. 152, 156, 159, 161 Prelin tehtävä 10 Vanhan yo:n tehtävä 7 Lue s , tee s t. 323, yo 2012 t. 12 Titrausmoniste Prelin tehtävät 7 ja 10 S t. 264 (torstaiksi, se on ainoa koeviikon tunti) Osta uusi MAOL Karboksylaatti-ioni! Tee tehtäviä!!! KE6 Sivu 13

14 KE6 Sivu 14 Kysymyksiä opelle 22. syyskuuta :09 Voidaanko grafiitin hiililevyjä kutsua grafeeniksi? Onko grafyyni riittävän luotettavaa tietoa, jotta sen saisi mainita? Kyseessä on siis grafeenia muistuttava hiililevy, jossa sp2-hybridisaation lisäksi on myös sp-hybridisaatiota