Kemian syventävät kurssit

Transkriptio

1 Kemian syventävät kurssit KE2 Kemian mikromaailma aineen rakenteen ja ominaisuuksien selittäminen KE3 Reaktiot ja energia laskuja ja reaktiotyyppejä KE4 Metallit ja materiaalit sähkökemiaa: esimerkiksi pariston toiminnan selittäminen KE5 Reaktiot ja tasapaino happojen ja emästen sekä liukoisuuden tutkimista, esim. ph laskut. KE6 Kemian kertauskurssi Kerrataan ylioppilaskirjoituksiin. 1

2 KE2 Kemian mikromaailma Arviointi: koe %, viikkotehtävät %, työt %. Poissaoloraja: kuusi tuntia voi korkeintaan olla pois. Uusintakokeessa viikkotehtävien ja töiden osuus vaikuttaa loppuarvosanaan. 2

3 Kurssimateriaalia jaetaan Peda.netissä: urly.fi/j6b taulumuistiinpanot kotitehtävät vanha kurssikoe ratkaisuineen Sähköisesti palautettavat työt palautetaan Google Classroomin kautta: classroom.google.com. Sieltä löytyvät myös viikkotehtävät. Kurssin koodi Classroomissa: g9dd4a 3

4 Atomin rakenne Mitkä seuraavista väittämistä ovat totta? Käytä apuna alkuaineiden jaksollista järjestelmää. a) Alumiiniatomilla on 3 elektronia. b) Alumiiniatomilla on 13 elektronia. c) Alumiiniatomilla on 3 elektronia kolmannella elektronikuorella. d) Alumiiniatomin ytimessä on 13 elektronia. e) Alumiiniatomi on suurempi kuin booriatomi. 4

5 Elektronirakenteet kuorimallin mukaan E N M L K 19K Samalla elektronikuoren elektroneilla keskimäärin sama energia ja etäisyys ytimestä. n:nnelle kuorelle mahtuu 2n 2 elektronia. Minimienergiaperiaate: elektroni asettuu matalimpaan mahdolliseen energiatilaan. 5

6 Hmm...?! 2n 2 19K 6

7 Kvanttimekaaninen atomimalli Elektronikuori jakautuu alakuoriin, jotka jakautuvat atomiorbitaaleihin. Orbitaali kuvaa sitä avaruuden aluetta ytimen ympärillä, jossa elektroni todennäköisimmin on. Kvanttimekaaninen atomimalli antaa paremmin havaintoihin sopivan kuvan atomin elektronirakenteesta. Opiskeluvinkki: varmista, että ymmärrät, mitä eroa on elektronikuorella ja atomiorbitaalilla. 7

8 Elektronikuorien jakautuminen orbitaaleihin elektronikuori alakuoret atomiorbitaalit K (= 1. kuori) 1s 1 kpl 1s orbitaaleja L (= 2. kuori) 2s 1 kpl 2s orbitaaleja 2p 3 kpl 2p orbitaaleja M (= 3. kuori) 3s 1 kpl 3s orbitaaleja 3p 3 kpl 3p orbitaaleja 3d 5 kpl 3d orbitaaleja N (= 4. kuori) 4s 1 kpl 4s orbitaaleja 4p 3 kpl 4p orbitaaleja 4d 5 kpl 4d orbitaaleja 4f 7 kpl 4f orbitaaleja Atomiorbitaalien muotoja 8

9 Atomien elektronirakenteiden kirjoittaminen Minimienergiaperiaate: Elektroni sijoittuu mahdollisimman matalaenergiselle orbitaalille. 1s (Tähän 2s 2p täyttymisjärjestykseen on poikkeuksia!) 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f 6s 6p 6d 7s 7p 9

10 Hundin sääntö: Elektroni sijoittuu ensisijaisesti tyhjälle orbitaalille. Se sijoittuu toisen elektronin pariksi vain jos samaenergista tyhjää orbitaalia ei ole vapaana. "Ääks! En kyllä asu samalla orbitaalilla tuon kanssa!" OK! Paulin kieltosääntö: Orbitaalille ei mahdu kahta elektronia enempää, ja niilläkin on oltava eri spinit. (Spin on kvanttimekaniikan käsite, joka kuvaa (yksinkertaistaen) elektronin pyörimisliikettä.) "Yhyy! Olemme liian samanlaisia. Kaipaan erikoisempaa kaveria!" OK! 10

11 Esimerkki: Hiiliatomin elektronikonfiguraatio: E 6C 2p 2s 1s 2 2s 2 2p 2 1s 11

12 Tehtävä: Laadi hapen ja kalsiumin elektronirakenteiden laatikkomallit. Vertaa taulukkokirjasta löytyviin elektronirakenteisiin. E 2p 2s 1s E 3d 4s 3p 3s 2p 2s 1s 12

13 Elektronirakenteen kokeellinen tutkiminen: spektriviivat Kuva koejärjestelystä Vetytäytteisen purkauslampun kuva Vedyn emissiospektri 13

14 Elektronien virittyminen E virittyminen viritystila purkautuu viritystila viritystila energiaa vapautuu perustila Virittyminen: elektronin siirtyminen korkeampienergiselle orbitaalille ulkoisen energian ansiosta (lämmittäminen, säteilytys). Virityksen purkautuminen: elektronin palaaminen perustilaansa. Samalla vapautuu energiaa sähkömagneettisena säteilynä. Spektrissä näkyy vain erillisiä viivoja, ei kokonaista värijatkumoa. > Atomissa on vain tiettyjä mahdollisia energiatiloja eli energia on kvantittunutta. 14

15 Demo: Liekkivärit. 15