KE4 Materiaalit ja teknologia
|
|
- Tiina Väänänen
- 6 vuotta sitten
- Katselukertoja:
Transkriptio
1 Leena Turpeenoja 4 KE4 Materiaalit ja teknologia HELSINGISSÄ KUSTANNUSOSAKEYHTIÖ OTAVA
2 otavan asiakaspalvelu Puh tilaukset Kirjavälitys Oy Puh painos 2017 Leena Turpeenoja ja Kustannusosakeyhtiö Otava toimitus: Suvi Salo piirrokset: Aki Scharin ja Suvi Salo kannen kuva: Getty Images graafinen suunnittelu ja taitto: Aki Scharin ja Ville Repo valokuvat: s. 184 digitaalisen aineiston kuvaukset: Hannu Huhtamo demonstraatiot: Leena Turpeenoja ja Suvi Salo kopiointiehdot Tämä teos on oppikirja, joka on suojattu tekijänoikeuslailla (404/61). Tämän teoksen tai sen osan valokopiointi, skannaaminen tai muu digitaalinen kopiointi tai käyttö edellyttää oikeudenomistajan luvan. Kopiosto ry myöntää teosten osittaiseen kopiointiin lupia. Opetus- ja kulttuuriministeriö on hankkinut muun muassa peruskouluille, lukioille ja ammatillisille oppilaitoksille luvan valokopioida julkaisuja opetus- ja tutkimuskäyttöä varten. Teoksen tai sen osan muuntelu on kielletty. Lisätietoja luvista kopiosto.fi. ISBN
3 kirjan käyttäjälle Mooli 4 Materiaalit ja teknologia sisältää lukion kemian opetussuunnitelman (2016) KE4-kurssin tavoitteiden ja sisältöjen mukaisen aineiston. Kurssi on yksi kemian syventävistä kursseista. Kurssin keskeisinä teemoina ovat kemian merkitys teknologiassa ja yhteiskunnassa sekä erilaisten materiaalien ominaisuudet, käyttö ja elinkaari. Kurssilla tutustutaan muun muassa metallien ja polymeerien kemiaan sekä sähkökemian sovelluksiin. Kokeellisuus eri muodoissaan sekä tutkimustulosten käsitteleminen, tulkitseminen ja esittäminen ovat tälläkin kurssilla harjoiteltavia taitoja. Lisäksi perehdytään tutkimussuunnitelman tekoon sekä kehitetään ongelmanratkaisutaitoja. Kemiallisten reaktioiden laskennallisia taitoja syvennetään KE3-kurssin pohjalta. Tieto- ja viestintäteknologiaa hyödynnetään tiedonhankinnassa ja erilaisten tuotosten muodostamisessa. Kiitos Jussi Tahvanaiselle tehtävien tarkistamisesta ja filosofian maisteri Johanna Puukilaiselle käsikirjoituksen kommenteista. Kiitokset myös Otavan kirjasäätiölle työn tukemiseen myönnetystä apurahasta. Kuopiossa huhtikuussa 2017 Leena Turpeenoja
4 SISÄLLYS materiaalit ja teknologia 6 Kivikirveestä keinoihoon 7 Mitä on nanoteknologia? 8 Materiaalit ja tuotteen elinkaari 10 Suomen teknologiateollisuus 11 KE4-kurssin tavoitteet ja sisältö 12 Vinkkejä kurssin opiskeluun 12 Oppikirjassa käytetyt symbolit 13 Ota selvää! 14 Kertaa oppimaasi! 14 1 jaksollinen järjestelmä kemistin työkaluna Ulkoelektronirakenne ja metalliluonne 20 Harjoittele! 23 2 hapettumispelkistymisreaktiot ja sähkökemia Hapetusluku ja reaktioyhtälöiden tasapainottaminen 44 Harjoittele! Spontaanit hapettumispelkistymisreaktiot 54 Harjoittele! Sähkökemialliset parit virtalähteinä 64 Harjoittele! Elektrolyysi pakotettu hapettumispelkistymisreaktio 77 Harjoittele! Elektronegatiivisuus ja sidoksen luonne 24 Harjoittele! Atomin ja ionin koko 27 Harjoittele! 33 Harjoittele lisää! 89 3 reaktiosarja- ja seoslaskut Oksidien happo-emäsluonne 35 Harjoittele! 38 Harjoittele lisää! Reaktiosarjojen laskennallinen käsittely 94 Harjoittele! Seosreaktioiden laskennallinen käsittely 99 Harjoittele! 105 Harjoittele lisää! 107
5 4 erilaisia materiaaleja 109 Tutki ja kokeile! Metallit materiaaleina 110 Harjoittele! Siirtymämetallien erityisominaisuuksia 122 Harjoittele! Keraamit ja komposiitit 132 Harjoittele! 136 Harjoittele lisää! polymeerit Erilaisia polymeerejä 144 Harjoittele! Synteettiset polymeerit 148 Harjoittele! Polymeroitumisreaktiot 155 Harjoittele! 162 Harjoittele lisää! 165 Työ 1. Aineiden ominaisuudet ja jaksollinen järjestelmä 168 Työ 2. Alkuaineiden reaktiivisuus tee tutkimussuunnitelma! 168 Työ 3. Metallien jännitesarja 169 Työ 4. Erilaisia hapettumispelkistymisreaktioita 170 Työ 5. Sähköparin lähdejännite 171 Työ 6. Erilaisia elektrolyysejä 172 Työ 7. Galvaanisen kennon lähdejännite tee tutkimussuunnitelma! 173 Työ 8. Hypokloriittipitoisuuden määrittäminen 174 Työ 9. Kupari(II)oksidin valmistus reaktiosarjalla 175 Työ 10. Mineraalitutkimus 176 Työ 11. Metallien korroosio tee tutkimussuunnitelma! 178 Työ 12. Messingin koostumuksen määrittäminen 178 Työ 13. Cu 2+ -ionipitoisuuden määrittäminen 180 Työ 14. Veden rautaionipitoisuuden määrittäminen 181 Työ 15. Tutkitaan polymeerejä 182 Työ 16. Valmistetaan polymeerejä 182 Kuvalähteet 184 Keskeisiä käsitteitä 185 Hakemisto 188 Tehtävien vastaukset 190 Jaksollinen järjestelmä 212
6 materiaalit ja teknologia 6
7 kivikirveestä keinoihoon Ihmiskunnan historiassa eri aikakausia on nimetty muun muassa sen mukaan, millaisia materiaaleja on ollut käytettävissä. Kivikaudella työkaluja valmistettiin kivestä, puusta ja luista. Lisäksi käytössä olivat savi ja eläinten nahat. Ensimmäinen tunnettu metalli oli kupari, jota hyödynnettiin Lähiidässä noin eaa. Noin vuotta myöhemmin opittiin hyödyntämään pronssia, joka on kuparin ja tinan seos. Tällöin elettiin pronssikauden aikaa. Rautakaudella työkalut ja aseet valmistettiin raudasta, jota puhdistettiin luonnon rautamalmeista. Lähi-idässä raudan pelkistämisreaktiota hyödynnettiin noin eaa., mutta Eurooppaan raudan käsittelytaito saapui vasta noin eaa. Erilaisten materiaalien käyttö näinä historiallisina aikakausina perustui pelkästään käytännön kokemuksiin ja materiaalien ominaisuuksista tehtyihin havaintoihin, sillä aineiden rakennetta ei vielä tunnettu eikä erilaisten materiaalien ominaisuuksia osattu selittää. Materiaalien valmistus ja ominaisuuksien muuntelu kutakin käyttötarkoitusta varten oli mahdollista vasta, kun ymmärrettiin, kuinka aineet rakentuvat erilaisilla kemiallisilla sidoksilla ja mikä yhteys aineen rakenteella ja sen ominaisuuksilla on. Nykyisin tiedämme, että metallien ominaisuudet poikkeavat suuresti epämetallien ominaisuuksista ja ioniyhdisteiden ominaisuudet ovat kovin erilaiset molekyyliyhdisteiden ominaisuuksiin verrattuna. Lisäksi osaamme selittää aineen kemiallisen rakenteen avulla, mistä ominaisuuksien erot johtuvat. Kuva 1. Suomessa raudanpuhdistus esimerkiksi järvimalmeista tapahtui niin sanotuissa ruukeissa, joissa voimanlähteinä käytettiin höyrykoneita. Kuvassa on Museoviraston konservoima Sourun ruukin 25 metriä korkea tiilipiippu. Kuva: Museovirasto/Soile Tirilä. MATERIAALIT JA TEKNOLOGIA 7
8 Kuva 2. Bakeliitti oli ensimmäinen synteettinen polymeeri, jota käytettiin muun muassa puhelinten kuorimateriaalina. Bakeliitti oli kovaa, ja se rikkoontui helposti iskusta. Nykyisten puhelinten kuorimateriaaleissa on myös synteettisiä polymeerejä, mutta kuori on huomattavasti kevyempi. Puhelimen toiminnan kannalta oleellista on kuitenkin erilaisten metallien hyödyntäminen. Nykyisin materiaaleilla tarkoitetaan useimmiten kiinteitä aineita, joiden ominaisuuksia hyödynnetään teknologisissa sovelluksissa. Materiaaleja voidaan myös luokitella esimerkiksi niiden koostumuksen, ominaisuuksien tai käyttötarkoituksen perusteella luvun lopulla ja 2000-luvun alussa materiaaliteknologian saralla tapahtui paljon. Tuolloin kehitettiin monia uusia materiaaleja kuten keraameja, erilaisia komposiitteja, nestekiteitä sekä biohajoavia ja sähköä johtavia muoveja. Materiaalitekniikka on osaltaan mahdollistanut muun muassa lääketieteen, elektroniikan ja informaatiotekniikan nopean kehityksen. Kemistit kehittävät edelleenkin erilaisia kuituja, kalvoja, pinnoitteita ja liima-aineita, joilla voi olla sähköisiä, magneettisia tai optisia ominaisuuksia tai ne ovat mekaanisesti erityisen kestäviä. Uusien materiaalien kehittäminen ja jo käytössä olevien materiaalien ominaisuuksien parantaminen on yhteistyötä monien eri osaajien välillä. Tässä työssä tarvitaan kemistejä, fyysikkoja, biologeja ja insinöörejä. Vahva matematiikan osaaminen mahdollistaa erilaisten matemaattisten mallien ja laskennallisten menetelmien hyödyntämisen, kun materiaalia kehitetään mittatilaustyönä tiettyä tarkoitusta varten. muistatko? 1 nm = 10-9 m mitä on nanoteknologia? Nanoteknologia liittyy atomien, molekyylien ja kooltaan 100 nanometriä pienempien rakenteiden tutkimukseen ja hyödyntämiseen. Tällöin puhutaan keskimäärin atomia sisältävistä kokonaisuuksista. Nanopartikkeleiksi kutsuttujen rakenteiden tuottaminen voi tapahtua kahdella eri tavalla. Yksi tapa on pilkkoa suurempia rakenteita pienemmiksi ja taas pienemmiksi, kunnes saavutetaan nanomittakaava. Tämän menetelmän haitta on syntyvät sivutuotteet, sillä kaikkea lähtömateriaalia ei saada pilkottua halutuksi nanopartikkeliksi. 8
9 tymiini vetysidos adeniini Kuva 3. DNA:n kaksoiskierteen muodostuminen solussa on esimerkki molekyylien itsejärjestymisestä. Tässä tapahtumassa adeniini muodostaa aina vetysidoksia tymiinin kanssa ja sytosiini aina guaniinin kanssa. vetysidos sytosiini guaniini Toisessa menetelmässä hyödynnetään biomolekyylien ominaisuutta järjestyä suuremmiksi rakenteiksi eli niin sanottua itsejärjestymistä. Molekyylien liittyminen toisiinsa on tällöin hyvin järjestelmällistä ja säännöllistä. Esimerkkejä tällaisista tapahtumista soluissa ovat esimerkiksi DNA:n kaksoisjuosteen muodostumiseen vaadittava emäspariutuminen tai proteiinien kolmiulotteisen rakenteen muotoutuminen erilaisilla kemiallisilla sidoksilla. Nanoputkiksi kutsutaan materiaaleja, joissa toistuu grafeenin ja fullereenin rakenteet. Sylinterimäinen putki koostuu kuusi hiiliatomia sisältävistä renkaista. Putki suljetaan fullereenille tyypillisellä rakenteella, jossa toistuvat viisi ja kuusi hiiliatomia sisältävät renkaat. Nanoputket johtavat sähköä, mikä voidaan selittää hiiliatomien sp²-hybridisaatiolla. Tällöin kukin hiiliatomi muodostaa kolme yksinkertaista kovalenttista sidosta kolmeen muuhun hiiliatomiin. Kunkin hiiliatomin neljäs, p-orbitaalilla oleva ulkoelektroni jää vapaaksi. Tämä mahdollistaa sähkönjohtavuuden. Nanoputket ovat myös hyvin lujaa materiaalia eli ne kestävät mekaanista rasitusta, mikä selittyy hiiliatomien välisillä vahvoilla kovalenttisilla sidoksilla. Nanoputkien ominaisuuksia voidaan muokata laittamalla niiden sisään muita alkuaineita, yhdisteitä tai pieniä biomolekyylejä, kuten pieniä proteiineja. Nanoputkien hyödyntäminen esimerkiksi katalyytteinä perustuu niiden verrattain suureen pinta-alaan partikkelikokoonsa nähden. muistatko? Vetysidos on dipoli-dipolisidoksen erikoistapaus, joka muodostuu sellaisten molekyylien tai molekyylinosien välille, joissa vety on liittynyt kovalenttisella sidoksella hyvin pienikokoiseen ja elektronegatiiviseen atomiin. Tällaisia ovat happi-, typpi- tai fluoriatomi. Sidos on sähköinen vetovoima vetyatomin positiivisen dipolin ja happi-, typpi- tai fluoriatomin negatiivisen dipolin välillä. muistatko? Fullereeni ja grafeeni ovat hiilen allotrooppisia muotoja. MATERIAALIT JA TEKNOLOGIA 9
10 Kuva 4. Nanoputket koostuvat hiiliatomeista. Putken halkaisija on vain joitakin nanometrejä. Hiiliatomi Kovalenttinen sidos Viiden hiiliatomin rengas Kuuden hiiliatomin rengas muistatko? Hiilen sp 2 - hybridisaatiossa 2s-orbitaali ja kaksi 2p-orbitaalia sulautuvat kolmeksi sp 2 - hybridiorbitaaliksi. Näillä hybridiorbitaaleilla olevat ulkoelektronit (3 kpl) muodostavat kolme sigmasidosta muiden atomien kanssa. Hiiliatomin neljäs ulkoelektroni jää hybridisoitumattomalle p-orbitaalille. Näiden elektronien muodostamaa sidosta kutsutaan pii-sidokseksi. Nanoteknologian avulla voidaan etsiä ratkaisua, kuinka tuottaa yhä enemmän elintarvikkeita maapallon kasvavan väkiluvun tarpeisiin. Sen avulla voidaan myös ehkäistä, diagnosoida ja hoitaa erilaisia sairauksia ja tauteja. Tieto- ja viestintätekniikan kehittäminenkään ei onnistu ilman nanoteknologian hyödyntämistä. Nanotieteissäkin yhdistyy aidosti monitieteisyys, sillä tällä alueella tarvitaan materiaalitutkijoita, mekaniikka- ja sähköalan insinöörejä, lääkäreitä, biologeja, fyysikkoja, kemistejä ja matemaatikoita. Näitä eri alojen asiantuntijoita yhdistää tarve jakaa atomien ja molekyylien keskinäistä vuorovaikutusta koskevaa tietoa uusien teknologioiden kehittämiseksi. materiaalit ja tuotteen elinkaari Tuotteen elinkaari on tuotteen koko tuotanto- ja käyttöhistoria alusta loppuun. Elinkaari alkaa raaka-aineiden hankinnasta ja päättyy jätteiden käsittelyyn. Tuotteiden suunnittelua ohjaavat kuluttajien tarpeet, sillä kuluttajat eivät nykyisin ole enää kiinnostuneita pelkästään lopputuotteen ympäristövaikutuksista, vaan yhä useammin tuotteen koko elinkaaresta. Kuva 5. Tuotteen elinkaari koostuu useasta osatekijästä. Uudelleenkäyttö ja kierrätys ovat ominaisuuksia, joiden tulisi kiinnostaa meitä kuluttajia yhä enemmän. Valmistus ja jalostus Luonnon raakaaineiden käyttö Jätteiden käsittely Jakelu ja kuljetukset Käyttö ja kunnossapito Uudelleenkäyttö ja kierrätys 10
11 Teräs 70 % Sulatus ja valmistus raaka-aineeksi Ruostumaton teräs Sinkki Murskattu materiaali Muut metallit 5 % Lyijy Kupari Alumiini Sulatus & jalostus Uusiokäyttö Magnesium erotteluprosessit Kumi, muovi, tekstiili 25 % loppusijoitus uudelleenkäyttö Kuva 6. Auton materiaalit osataan nykyisin kierrättää ja ottaa uusiokäyttöön tehokkaasti. Elinkaariarvioita tehdessään tuotetta valmistava yritys selvittää koko tuotanto- ja käyttöhistorian aikaiset ympäristövaikutukset. Tällöin tuotteelle arvioidaan niin sanottu ekotase, joka erittelee tuotantoon tarvittavat raakaaineet ja energiamäärän sekä tuotannossa syntyvät loppu- ja sivutuotteet, jätteet ja päästöt. Ekotaseen avulla arvioidaan tuotannon ympäristökuormitukset, jolloin niitä on helpompi muuttaa ja vähentää. suomen teknologiateollisuus Teknologiateollisuus on Suomen tärkein vientiala, sillä teknologiateollisuuden yritykset vastaavat yli puolesta Suomen viennistä. Teknologiateollisuuden yrityksissä on töissä lähes suomalaista, ja jopa 30 % suomalaisista on joko suoraan tai välillisesti töissä teknologia-alalla. Teknologiateollisuuden merkitys Suomen menestyksen rakentamisessa on ollut ja tulee olemaan suuri. Teknologiateollisuus koostuu viidestä päätoimialasta: elektroniikka- ja sähköteollisuus kone- ja metallituoteteollisuus metallien jalostus suunnittelu ja konsultointi tietotekniikka. tiedätkö? Vuonna 2017 suomalaiset kuluttajat toimittivat viralliseen kierrätykseen vain noin 30 % datalaitteistaan (puhelimet, tietokoneet, tabletit jne.). Näiden laitteiden kierrättäminen olisi erityisen tärkeää, sillä ne sisältävät muun muassa arvokkaita ja harvinaisia metalleja. Esimerkiksi kannettavan tietokoneen materiaaleista 99 % voidaan hyödyntää uudelleen. Suomalainen metallien jalostustekniikka on tunnettua maailmanlaajuisesti. Yli puolet maailman kuparista ja kolmannes nikkelistä valmistetaan suomalaisten kehittämällä ekologisella menetelmällä, joka tuottaa tarvitsemansa energian itse. Suomessa valmistetaan ja jalostetaan muun muassa teräs- ja kuparituotteita, sinkkiä ja nikkeliä. Käytöstä poistetuista terästuotteista kierrätetään yli 90 prosenttia. (Lähde: Teknologiateollisuus ry.). MATERIAALIT JA TEKNOLOGIA 11
12 ke4-kurssin tavoitteet ja sisältö Kurssin tavoitteena on, että opiskelija» osaa käyttää ja soveltaa materiaaleihin ja teknologiaan liittyviä kemian käsitteitä jokapäiväisen elämän, ympäristön ja yhteiskunnan ilmiöissä» osaa tutkia kokeellisesti ja malleja käyttäen materiaaleihin ja sähkökemiaan liittyviä ilmiöitä» harjaantuu ilmaisemaan itseään kemialle ominaisilla tavoilla ja analysoimaan eri tietolähteiden argumentointia» osaa käyttää tieto- ja viestintäteknologiaa tuotosten muodostamisessa. Kurssin keskeiset sisällöt ovat» kemian merkitys teknologiassa ja yhteiskunnassa» metallien ja polymeerien ominaisuudet, käyttö ja elinkaari» atomin ulkoelektronirakenne ja jaksollinen järjestelmä alkuaineiden jaksollisten ominaisuuksien selittäjänä» hapetusluvut ja hapetus-pelkistysreaktiot» sähkökemian keskeiset periaatteet: jännitesarja, normaalipotentiaali, kemiallinen pari ja elektrolyysi» kemiallisten reaktioiden laskennallinen soveltaminen» tutkimuksen tai ongelmanratkaisun ideointi ja suunnittelu» yhteistyön rooli kemiallisen tiedon tuottamisessa. vinkkejä kurssin opiskeluun Tässä jaksossa tutustut materiaalitekniikan kehitykseen, saat kuvan erilaisista moderneista materiaaleista sekä tuotteen elinkaariajattelusta. Jaksossa esitellään myös, mitkä ovat alkavan kurssin tavoitteet ja keskeiset sisällöt opetussuunnitelman mukaan. Ota selvää! -tehtävien avulla voit tutustua materiaalitekniikan opintoihin tai paneutua yksityiskohtaisemmin johonkin materiaalitekniikan sovellukseen. Seuraa myös uutisointia, sillä materiaalitekniikan saralla tapahtuu koko ajan! Testaa kurssin aluksi, mitä jo osaat tekemällä Kertaa oppimaasi! -tehtävät. Jaksossa 1 kerrataan jaksollisen järjestelmän rakennetta ja systematiikkaa sekä syvennetään tietoa atomirakenteen erityisesti ulkoelektronirakenteen merkityksestä jaksollisten ominaisuuksien selittäjänä. Kertaa Mooli 1 -kirjasta aiemmin opiskellut jaksollista järjestelmää koskevat periaatteet sekä alkuaineen elektronirakenteeseen liittyvät käsitteet. Jaksossa 2 kerrataan metallien jännitesarja sekä käsitteet hapettuminen, pelkistyminen ja hapetusluku. Lisäksi opiskellaan, kuinka hapetusluku voidaan laskea ja kuinka hapettumis-pelkistymisreaktioita tasapainotetaan hapetuslukujen avulla. Usein hapettumis-pelkistymisreaktioiden tasapainotuksesta edetään laskennalliseen tehtävään, joten tarvitset KE3-kurssilla opiskeltuja laskutaitoja. Kertaa Mooli 3 -kirjasta, kuinka laskennallisen tehtävän ratkaisu tehdään huolellisesti ja täsmällisesti. Jaksossa 2 opiskellaan myös hapettumis-pelkistymisreaktioiden käytännön sovelluksia eli sähkökemiaa. Tässä yhteydessä opitaan ennustamaan, 12
13 millä edellytyksillä hapettumis-pelkistymisreaktio tapahtuu spontaanisti ja kuinka tällaisten reaktioiden avulla voidaan tuottaa sähkövirtaa. Toinen tärkeä hapettumis-pelkistymisreaktioiden sovellus on elektrolyysi. Elektrolyysiä hyödynnetään teollisessa mittakaavassa alkuaineiden valmistuksessa, puhdistuksessa ja esineiden pinnoituksessa. Taulukkokirjasta löytyvät metallien jännitesarja ja normaalipotentiaalitaulukko ovat keskeisiä työkaluja käsiteltäessä hapettumis-pelkistymisreaktioita ja sähkökemiaa. Varmista, että osaat käyttää näitä taulukoita oikein. Sähkökemian laskuissa hyödynnetään sähkömäärän (Q) ja hapettuvan tai pelkistyvän aineen ainemäärän (n) välistä riippuvuutta. Tarvittava suureyhtälö on taulukkokirjassa. Usein materiaalien valmistus ja puhdistus teollisessa mittakaavassa tapahtuu monien kemiallisten reaktioiden eli reaktiosarjojen kautta. Jaksossa 3 opiskellaan, kuinka tällaisia reaktiosarjoja käsitellään laskennallisesti. Lisäksi harjoitellaan seoksessa olevien aineiden määrien ratkaisemista tasapainotettujen reaktioyhtälöiden avulla, eli opiskellaan niin sanottujen seoslaskujen periaatteet. Tässäkin yhteydessä tarvitset KE3-kurssilla opittuja tasapainotettuun reaktioyhtälöön liittyviä laskutaitoja. Jaksossa 4 kerrataan metallien keskeisiä ominaisuuksia ja tutustutaan metalleihin materiaalikemian ja teknologian sovelluksissa. Uutena asiana opiskellaan niin sanottujen siirtymämetallien kemiaa. Tässä jaksossa esitellään myös, millaisia materiaaleja ovat keraamit ja komposiitit. Jaksossa 5 opiskellaan polymeerikemiaa. Polymeerit ovat joko synteettisiä polymeerejä tai luonnon polymeerejä eli biopolymeerejä. Biopolymeerien (hiilihydraatit, proteiinit ja nukleiinihapot) kemiaa on esitelty Mooli 2 -kirjassa. Tässä kirjassa käsitellään siksi vain synteettisiä polymeerejä. Keskeistä on ymmärtää, millaisista monomeereistä ja millaisilla kemiallisia sidoksilla erilaiset polymeerit rakentuvat ja kuinka polymeroitumisreaktioiden yhtälöitä kirjoitetaan. Kertaa KE3-kurssilla opittujen additio- ja kondensaatioreaktioiden periaatteet. oppikirjassa käytetyt symbolit Kuhunkin jaksoon liittyvien kokeellisten töiden numerot näet tämän symbolin sisällä. Videoidun kokeellisen työn tunnistat tästä symbolista. Tämä symboli on tehtävän yhteydessä silloin, kun tehtävän ratkaisemisessa tarvitaan taulukkokirjaa. Tehtävä, jossa voidaan hyödyntää tieto- ja viestintätekniikkaa esimerkiksi molekyylien visualisoimiseen, on merkitty tällä symbolilla. Ylioppilastehtävän tunnistat tästä symbolista. MATERIAALIT JA TEKNOLOGIA 13
14 ota selvää! Millaisia materiaalitekniikan jatko-opintomahdollisuuksia Suomessa on? Ketkä ovat saaneet Millenium-teknologiapalkinnon, ja mistä innovaatiosta se on heille myönnetty? Millaisten materiaalien kanssa ja missä yhteydessä olet päivittäin tai viikoittain tekemisissä? Mitkä tekijät ovat tärkeitä, kun luokkatoverisi, ystäväsi tai perheenjäsenesi ostavat esimerkiksi vaatteita, elintarvikkeita, kosmetiikkaa tai elektroniikkatuotteita? Tee aiheesta kyselytutkimus ja mieti tulosten esitystapa (graafinen esitys, histogrammi, taulukko jne.). Mitä metalleja erilaiset data- ja mobiililaitteet sisältävät, ja miten voit kierrättää kyseiset laitteet? Millaisia nanoteknologian sovelluksia lääketieteessä käytetään? Mitä haittoja nanoteknologiasta voi olla? kertaa oppimaasi! 1. Oheisen kolmion kussakin kulmassa on yhden aineiden rakenteessa esiintyvän vahvan sidostyypin nimi. Kirjoita kullekin sidostyypille sen aineen kemiallinen merkki tai kaava, jossa on eniten kyseisen sidostyypin luonnetta. 2. Vastaa perustellen, mikä tehtävän 1 aineista a) on kaasu huoneenlämmössä b) johtaa sähköä kiinteässä olomuodossa c) johtaa sähköä veteen liuenneena. ionisidos metallisidos kovalenttinen sidos 14
15 3. Valitse kullekin metallille yksi vaihtoehto. METALLI a) K b) Na c) Ca d) Mg e) Ni f) Ti g) Gd h) Zn i) Fe j) Pb k) Cu l) Al VAIHTOEHTO 1 Käytetään lentokoneiden rakenteissa keveytensä vuoksi. 2 Käytetään halvoissa koruissa, voi aiheuttaa kosketusallergiaa. 3 Käytetään sähköjohdoissa ja -kaapeleissa. 4 Luuston alkuaine. 5 Käytetään teräksen valmistuksessa. 6 Englanniksi alkuaine on potassium. 7 Esiintyy osana klorofyllimolekyylin rakennetta. 8 Liikaa saatuna kohottaa verenpainetta. 9 Käytetään pakkausmateriaalina muun muassa juomatölkeissä. 10 Nimetty suomalaisen kemistin mukaan. 11 On messingin raaka-aine. 12 Käytetään akkuteollisuudessa. 4. Kirjoita seuraavien mineraalien kemiallinen kaava ja nimeä mineraali kaavan perusteella. a) Kassiteriitti. b) Bauksiitti. c) Kvartsi. d) Kryoliitti. e) Sinoperi. B 5. Ohessa on joidenkin yhdisteiden kauppanimiä. Mikä on yhdisteen kemiallinen kaava ja nimi tämän kaavan perusteella? Laske kunkin yhdisteen moolimassa. Liitä kukin yhdiste yhteen kuvien A D käyttökohteeseen. a) Kipsi. b) Sammutettu kalkki. c) Kidesooda eli pesusooda. d) Chilensalpietari. C A D MATERIAALIT JA TEKNOLOGIA 15
16 6. Merkitse oheiseen jaksolliseen järjestelmään a) jakso 3 b) ryhmä 16 c) kuparin kemiallinen merkki, järjestysluku ja suhteellinen atomimassa d) kaikkein elektronegatiivisimman alkuaineen kemiallinen merkki e) sen maa-alkalimetallin järjestysluku, jolla uloimmat elektronit ovat kuorella 4 f) eniten puolijohdeteknologiassa käytetyn alkuaineen kemiallinen merkki g) sen alkuaineen järjestysluku ja kemiallinen merkki, jonka ulkoelektronirakenne on 4s²4p¹ h) tantaalin järjestysluku ja kemiallinen merkki Atomin X elektronirakenne on 1s²2s²2p⁶3s² ja atomin Y 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵. a) Mihin jaksoon X ja Y kuuluvat? Perustele. b) Mihin ryhmään X ja Y kuuluvat? Perustele. c) Tunnista X ja Y. d) Kumpi alkuaineista on epämetalli? e) Kumpi alkuaineista hapettuu ja kumpi pelkistyy, kun alkuaineet reagoivat keskenään? f) Kumpi alkuaineista toimii kohdan e) reaktiossa hapettimena? Perustele. g) Kirjoita alkuaineiden X ja Y välinen reaktioyhtälö (olomuodon symboleineen) ja nimeä reaktiotuote. 8. Tasapainota seuraavat reaktioyhtälöt. Tunnista, mikä reaktioista on metallien välinen hapettumis-pelkistymisreaktio. Mikä reaktioyhtälöistä kuvaa neutraloitumisreaktiota? Mistä reaktiosta on kyse kohdassa d)? a) Al(s) + FeO(s) Al₂O₃(s) + Fe(s) b) H₃PO₄(aq) + NH₄OH(aq) (NH₄)₃PO₄(aq) + H₂O(l) c) PCl₅(g) + H₂O(l) H₃PO₄(aq) + HCl(aq) d) CH₃CH₂COOH(l) + O₂(g) CO₂(g) + H₂O(g) 16
17 9. Rautaa voidaan puhdistaa pelkistämällä sitä rauta(iii)oksidista alkuainehiilen avulla. Raudan lisäksi reaktiossa muodostuu hiilidioksidia. a) Kirjoita tapahtumaa kuvaava tasapainotettu reaktioyhtälö olomuodon symboleineen. b) Laske, kuinka monta grammaa hiiltä tarvitaan pelkistämään 1,2 kg rauta(iii)oksidia raudaksi. c) Laske, mikä tilavuus hiilidioksidia tällöin muodostuu NTP-oloissa. 10. Deodoranteissa, erityisesti antiperspiranteissa, on käytetty erilaisia alumiinisuoloja, joiden tehtävänä on supistaa hikirauhasten tiehyitä ja vähentää siten hien eritystä. Eräs tällainen suola on alumiinikloridi, jonka käytöstä luovuttiin, koska se ärsytti monien käyttäjien ihoa ja aiheutti vaatteisiin vaikeasti puhdistettavia tahroja. Ratkaise, kuinka monta grammaa alumiinikloridia syntyy, kun 18,0 grammaa alumiinia ja 16,0 grammaa klooria reagoivat. 11. Lyhenne CNT tulee sanoista carbon nanotube. Tällaisia hiilinanoputkia voidaan valmistaa niin sanotulla HIPCO-menetelmällä. Lyhenne HIP- CO puolestaan tulee sanoista high pressure carbon monoxide. HIPCO-menetelmä hyödyntää seuraavia reaktioita: Reaktio (1): Fe(CO) 5 (g) Fe(s) + 5 CO(g) Reaktio (2): x CO(g) ½ x CNT(s) + ½ x CO 2 (g). Hiilinanoputken kasvaminen atomi atomilta tapahtuu reaktiossa (1) muodostuneen raudan pinnalla. Tyypillisessä nanoputkessa on hiiliatomia. Ratkaise, mikä tilavuus hiilimonoksidia (NTP-oloissa) tarvitaan tällaisen nanoputken valmistamiseksi. Mikä on valmistetun nanoputken massa? MATERIAALIT JA TEKNOLOGIA 17
18 18
19 1 jaksollinen järjestelmä kemistin työkaluna Jaksollisen järjestelmän rakentuminen nykymuotoonsa perustui useiden eri tutkijoiden monia vuosia kestäneisiin havaintoihin ja johtopäätöksiin. Se onkin erinomainen esimerkki kansainvälisen yhteistyön tärkeydestä suurten tieteellisten saavutusten aikaansaamiseksi. Nykyiset jaksolliset järjestelmät pohjautuvat pitkälti venäläisen Dimitri Mendelejevin tapaan luokitella alkuaineet. Hän oli ensimmäinen, joka oivalsi alkuaineen atomimassan ja alkuaineen kemiallisten ominaisuuksien välisen yhteyden. Laatimansa järjestelmän avulla hän myös pystyi ennustamaan tuolloin tuntemattomien alkuaineiden ominaisuuksia. Nämä ennustukset todettiin myöhemmin paikkansa pitäviksi. Kaikkien yli sadan nykyisin tunnetun alkuaineen fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien ennustaminen ja ymmärtäminen ilman systemaattista järjestelmää olisi varsin vaikeaa. Lisääntynyt tieto alkuaineista ja niiden erilaisista yhdisteistä voidaan pitää hallinnassa juuri jaksollisen järjestelmän avulla. 12 tutki ja kokeile! Mitä voit päätellä alkuaineen elektronirakenteesta jaksollisen järjestelmän avulla? Miten metallit ja epämetallit sijaitsevat jaksollisessa järjestelmässä? Mitä tarkoittavat s-, p-, d- ja f-lohko? Mitä tietoa saat nikkelistä hyödyntämällä jaksollista järjestelmää? JAKSOLLINEN JÄRJESTELMÄ KEMISTIN TYÖKALUNA 19
20 1.1 ulkoelektronirakenne ja metalliluonne tässä luvussa» kerrataan jaksollisen järjestelmän rakenne» kerrataan, mikä yhteys atomin ulkoelektronirakenteella on sen sijaintiin jaksollisessa järjestelmässä» opitaan, kuinka metalliluonne muuttuu jaksollisessa järjestelmässä. Jaksollisessa järjestelmässä alkuaineet sijaitsevat kasvavan järjestysluvun eli protonimäärän mukaan seitsemässä vaakarivissä eli jaksossa. Jakson numero kertoo, millä elektronikuorella kyseisen jakson alkuaineatomien uloimmat elektronit ovat. Jaksollisen järjestelmän pystysarakkeita eli ryhmiä on kaiken kaikkiaan kahdeksantoista. Pääryhmien alkuaineiden (ryhmät 1 2 ja 13 18) ulkoelektronien lukumäärän voi päätellä ryhmänumerosta. Sivuryhmien alkuaineiden (ryhmät 3 12) ulkoelektronien määrän pystyy päättelemään kvanttimekaanisen atomimallin mukaan kirjoitetusta elektronirakenteesta. Jaksollinen järjestelmä voidaan jakaa myös eri lohkoihin. Tällöin halutaan korostaa, mille kvanttimekaanisen atomimallin alakuorelle elektronit viimeisenä asettuvat. Tämän jaottelun perusteella jaksollisessa järjestelmässä on s-, p-, d- ja f-lohko. 20
21 s-lohko 1s 2s 3s d-lohko s-lohko 2p 3p 1s Kuva 7. Jaksollisen järjestelmän lohko ilmoittaa viimeiseksi täyttyvän alakuoren kirjaimen. 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 5d 6p 7s 6d Alkuaineista suurin osa on metalleja, ja ne sijaitsevat jaksollisessa järjestelmässä ryhmissä Metallien asettuminen näihin ryhmiin selittyy metalliatomien ulkoelektronirakenteella. Ryhmien 1, 2 ja 13 metalleilla on ryhmänumeronsa perusteella 1 3 ulkoelektronia. Kemiallisissa reaktioissa metalliatomit luovuttavat nämä elektronit eli hapettuvat. Tämän seurauksena näillä metalleilla on vain yksi positiivinen hapetusluku. Ryhmien 3 11 niin sanotuilla siirtymämetallien atomeilla sen sijaan voi olla vaihteleva määrä reaktioihin osallistuvia elektroneja ja siten useita eri hapetuslukuja. Esimerkiksi kromi voi esiintyä yhdisteissään hapetusluvuilla +II, +III ja +VI ja rauta hapetusluvuilla +II ja +III. Siirtymämetallien erityisominaisuuksia tarkastellaan lähemmin jaksossa 4. Jaksollisessa järjestelmässä alkuaineen metalliluonne lisääntyy, kun siirrytään ryhmässä ylhäältä alas ja jaksossa oikealta vasemmalle. Tämän 4f 5f f-lohko p-lohko muistatko? Minimienergiaperiaatteen mukaisesti esimerkiksi 4s-alakuorella on alhaisempi energia kuin 3d-alakuorella. Elektronit asettuvatkin ensin uloimman kuoren 4s-alakuorelle ja vasta tämän jälkeen 3dalakuorelle. tiedätkö? Jaksollisen järjestelmän kehittäjinä Mendelejevin lisäksi pidetään saksalaista Johann Döbereineria ja englantilaista John Newlandsia. muistatko? Hapetuslukua käytetään myös yhdisteitä nimettäessä ja kemiallisia kaavoja kirjoitettaessa. Hapetusluku merkitään roomalaisin numeroin. metalliluonne kasvaa epämetalliluonne kasvaa metalliluonne kasvaa epämetalliluonne kasvaa Kuva 8. Alkuaineet muuttuvat metalleista epämetalleiksi, kun jaksollisessa järjestelmässä siirrytään vasemmalta oikealle. Metalliluonne puolestaan kasvaa ryhmässä alaspäin mentäessä. metalli epämetalli puolimetalli JAKSOLLINEN JÄRJESTELMÄ KEMISTIN TYÖKALUNA 21
22 tiedätkö? Hapetusluku lasketaan tiettyjen sääntöjen perusteella. Nämä säännöt opiskellaan jaksossa 2. säännönmukaisuuden perusteella cesium (Cs) on kaikkein metallisin luonnossa esiintyvistä pysyvistä alkuaineista. Vastaavasti alkuaineen epämetalliluonne kasvaa jaksossa vasemmalta oikealle ja ryhmässä alhaalta ylös. Tyypillisiä epämetalleja ovat vety, ryhmien keveimmät alkuaineet sekä kaikki ryhmän 17 halogeenit. Näiden alkuaineiden atomeilla on ryhmänumeronsa mukaisesti 1 tai 4 7 ulkoelektronia. Epämetalleille tyypilliseen tapaan nämä alkuaineet pyrkivät metallien kanssa reagoidessaan vastaanottamaan elektroneja eli pelkistymään. Epämetallin negatiivinen hapetusluku määräytyy tällöin sen perusteella, kuinka monta elektronia atomi on vastaanottanut. Kun epämetallit sitoutuvat keskenään molekyyliyhdisteiksi, kunkin atomin ulkoelektronien määrä ratkaisee, kuinka monta kovalenttista sidosta atomien välille muodostuu eli kuinka monta elektronia atomit jakavat saadakseen pysyvän elektronirakenteen. Siten vetyatomi muodostaa aina vain yksinkertaisen kovalenttisen sidoksen, mutta hiili- ja happiatomi voivat sitoutua toiseen atomiin myös kaksoissidoksella, typpi- ja hiiliatomi jopa kolmoissidoksella. Molekyyliyhdisteissä hapetusluku määräytyy alkuaineen elektronegatiivisuuden perusteella siten, että negatiivinen hapetusluku merkitään sidoksen elektronegatiivisemmalle atomille. Esimerkiksi vesimolekyylissä happiatomin hapetusluku on II ja molempien vetyatomien hapetusluku on +I. Alkuaineiden tavallisimpia hapetuslukuja on esitetty taulukkokirjassa. kertaa» Jaksollisessa järjestelmässä on ryhmiä, jaksoja ja lohkoja.» Ryhmät, jaksot ja lohkot antavat tietoa alkuaineatomin elektronirakenteesta.» Metallit, epämetallit ja puolimetallit sijaitsevat tietyssä osassa jaksollista järjestelmää.» Metalliluonne kasvaa jaksossa oikealta vasemmalle ja ryhmässä ylhäältä alaspäin. kasvaa kasvaa» Epämetalliluonne kasvaa jaksossa vasemmalta oikealle ja ryhmässä alhaalta ylöspäin. kasvaa kasvaa» Metalleilla on taipumus luovuttaa elektroneja eli hapettua.» Epämetalleilla on taipumus vastaanottaa elektroneja eli pelkistyä.» Ioniyhdisteissä metalleilla on positiivinen ja epämetalleilla negatiivinen hapetusluku.» Molekyyliyhdisteissä hapetusluku määräytyy alkuaineen elektronegatiivisuuden perusteella. 22
23 harjoittele! 1.1 Täydennä taulukko annettujen elektronirakenteiden perusteella. Elektronirakenne Ulko- Jakso Ryhmä Lohko Kemi- Metalli Epä- Puoli- elektronien allinen metalli metalli lukumäärä merkki 1s²2s²2p⁶3s²3p² 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁵ 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p³ 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s² 3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁵ 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹ 1.2 Täydennä viivalle a) maa-alkalimetallien ryhmänumero b) jakson 5 ja ryhmän 14 metalli c) halogeenien ryhmänumero d) lohko, johon kaikki halogeenit kuuluvat e) ryhmän 13 alkuaineiden ulkoelektronien lukumäärä f) maa-alkalimetallien hapetusluku g) d-lohkon alkuaine, joka kuuluu jaksoon 5 ja ryhmään 7 h) ryhmän 14 ja jakson 4 puolimetalli 1.4 Päättele jaksollisen järjestelmän perusteella, kumpi alkuaineista a) on metallisempi, arseeni vai titaani b) johtaa paremmin sähköä, Cr vai Kr c) olisi parempi eriste, Sn vai S d) on kiinteä huoneen lämpötilassa, Sr vai Br₂ e) pelkistyy kemiallisissa reaktioissa, P vai K. Perustele vastauksesi. 1.3 Minkä jakson ja ryhmän alkuaineesta on kyse, kun a) alkuaineen kemiallinen merkki on Te b) atomin elektronirakenne on 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁵ c) alkuaineen suhteellinen atomimassa on 107,87 d) alkuaineesta muodostuu X³--ioni, jonka elektronirakenne on 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ e) alkuaine on maa-alkalimetalli, jolla on luonnossa pysyviä isotooppeja ja joka on siksi ryhmänsä metallisin? Merkitse kohtien b) e) vastauksiin myös alkuaineiden kirjaintunnukset. JAKSOLLINEN JÄRJESTELMÄ KEMISTIN TYÖKALUNA 23
24 työ 1. aineiden ominaisuudet ja jaksollinen järjestelmä työn tavoitteet Tutkitaan eri tietolähteistä, kuinka aineiden fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet muuttuvat ryhmittäin tai jaksoittain. Hyödynnetään tieto- ja viestintäteknologiaa tuotosten muodostamisessa. työn taustaa Kirjan sivut työn suoritus Osa 1 Kokoa internetistä tietoa, kuinka alkuaineiden ominaisuudet muuttuvat jaksoittain tai ryhmittäin. Esitä keräämäsi tieto taulukkoina ja graafisina kuvaajina. Liitä mukaan tarkat lähdeviitteet (mitä verkkosivuja hyödynsit ja päivämäärä, jolloin vierailit kyseisillä sivuilla). a) Alkali- ja maa-alkalimetallien sulamispiste. b) Halogeenien kiehumispiste. c) Jakson 3 alkuaineiden sulamispiste. Osa 2 Etsi internetistä videoita, jotka havainnollistavat, kuinka a) alkalimetallien reaktiokyky muuttuu atomikoon muuttuessa b) halogeenien reaktiokyky muuttuu atomikoon muuttuessa c) kolmannen jakson alkuaineiden oksidien happo-emäsluonne muuttuu jaksossa vasemmalta oikealle. Laadi havainnoista yhteenveto ja selitä havainnot. Liitä yhteenvetoosi tarkat tiedot, mitä verkkosivuja hyödynsit ja milloin vierailit kyseisillä sivuilla. Jaa yhteenvetosi muille ryhmäläisille. työ 2. alkuaineiden reaktiivisuus tee tutkimussuunnitelma! työn tavoitteet Harjoitellaan tutkimussuunnitelman ideointia ja laatimista. Hyödynnetään tieto- ja viestintäteknologiaa tuotosten muodostamisessa. Kirjan sivut: työn taustaa Luonnontieteellisen tutkimuksen tekoon liittyy useita eri vaiheita. Aluksi tutkittavasta asiasta laaditaan tutkimussuunnitelma, jota varten pohditaan muun muassa seuraavia asioita: Mitä halutaan tutkia eli mikä on yksityiskohtainen tutkimusongelma? Mitä tutkitaan ja millä menetelmällä? Mitä tekijöitä muunnellaan ja kuinka se tehdään? Mitkä tekijät vakioidaan ja kuinka se tehdään? Mitä välineitä, laitteita ja reagensseja tarvitaan? Kuinka paljon mittauksia tehdään ja kuinka monta kertaa koe toistetaan? Miten tuloksia käsitellään ja missä muodossa (kuvat, taulukot, graafiset esitykset jne.) ne esitetään? työn suoritus Ideoikaa parin kanssa tai pienryhmässä työn yleisestä otsikosta oma, yksityiskohtaisempi tutkimusongelma. Valitkaa tutkittavaksi muuttujaksi yksi tekijä. Harjoitelkaa tutkimussuunnitelman tekoa edellä esitettyjä periaatteita hyödyntämällä. Esitelkää suunnitelma muille ryhmäläisille. 168
25 tehtävien vastaukset kertaa oppimaasi! 1. Metallisidos Cs Ionisidos CsF Kovalenttinen sidos F₂ 2. a) Fluori, sillä fluorimolekyylit ovat pieniä ja poolittomia, joten molekyylien välille muodostuu vain hyvin heikkoja (hetkellisistä dipoleista) syntyviä dispersiovoimia. b) Cesium, sillä se on metalli, jonka hilarakenteessa on vapaita ulkoelektroneja, jotka toimivat virran kuljettajina. c) Cesiumfluoridi, sillä se on ioniyhdiste, joka liukenee veteen ioneina. Eli vesiliuoksessa on ioneja, jotka toimivat virran kuljettajina. 3. a) 6 g) 10 b) 8 h) 11 c) 4 i) 5 d) 7 j) 12 e) 2 k) 3 f) 1 l) 9 4. a) SnO₂, tina(iv)oksidi. b) Al₂O₃ 2 H₂O, kidevedellinen alumiinioksidi. c) SiO₂, piidioksidi. d) Na₃AlF₆, natriumalumiinifluoridi. e) HgS, elohopea(ii)sulfidi. 5. a) CaSO₄ 2 H₂O, kidevedellinen kalsiumsulfaatti, M = 172,182 g/mol, kuva B. b) Ca(OH)₂, kalsiumhydroksidi, M = 74,096 g/mol, kuva C. c) Na₂CO₃ 10 H₂O, kidevedellinen natriumkarbonaatti, M = 286,150 g/mol, kuva D d) NaNO₃, natriumnitraatti, M = 85,00 g/mol, kuva A a) Jaksoon 3, sillä molempien atomien ulkoelektronit ovat kuorella 3. b) X kuuluu ryhmään 2 (maa-alkalimetallit), sillä alkuaineella on kaksi ulkoelektronia. Y kuuluu ryhmään 17 (halogeenit), sillä alkuaineella on seitsemän ulkoelektronia. c) X = magnesium, Y = kloori d) Kloori on epämetalli. e) Magnesium hapettuu ja kloori pelkistyy. f) Kloori toimii hapettimena, sillä se vastaanottaa elektroneja eli pelkistyy. g) Mg(s) + Cl₂(g) MgCl₂(s), magnesiumkloridi. 8. a) 2 Al(s) + 3 FeO(s) Al₂O₃(s) + 3 Fe(s). b) H₃PO₄(aq) + 3 NH₄OH(aq) (NH₄)₃PO₄(aq) + 3 H₂O(l). c) PCl₅(g) + 4 H₂O(l) H₃PO₄(aq) + 5 HCl(aq). d) 2 CH₃CH₂COOH(l) + 7 O₂(g) 6 CO₂(g) + 6 H₂O(g). Metallien välinen hapettumis-pelkistymisreaktio on a). Reaktioyhtälö b) kuvaa neutraloitumisreaktiota. Reaktio d) kuvaa orgaanisen yhdisteen (propaanihapon) täydellistä palamisreaktiota. 9. a) 2 Fe₂O₃(s) + 3 C(s) 4 Fe(s) + 3 CO₂(g). b) m(c) = 140 g. c) V(CO₂) = 250 dm Reaktioyhtälö on: 2 Al(s) + 3 Cl₂(g) 2 AlCl₃(s). m(alcl₃) = 20,1 g. 11. V(CO) = 2, dm 3, m(cnt) = 5, g. b) ryhmä 16 d) F a) jakso 3 d) Si e) 20 c) Cu 29 g) 31 Ga h) Ta
26 1 jaksollinen 1.1 ulkoelektronirakenne ja metalliluonne 1.1 järjestelmä kemistin työkaluna Elektronirakenne Ulko- Jakso Ryhmä Lohko Kemi- Metalli Epä- Puoli- elektronien allinen metalli metalli lukumäärä merkki 1s²2s²2p⁶3s²3p² p Si X 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁵ d Mn X 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p³ p As X 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s² 3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁵ p I X 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹ d Sc X 1.2 a) 2 b) Sn c) 17 d) p e) 3 f) +II g) Tc h) Ge 1.3 a) Jakso 5, ryhmä 16. b) Jakso 4, ryhmä 7, Mn. c) Jakso 5, ryhmä 11, Ag. d) Jakso 3, ryhmä 15, P. e) Jakso 6, ryhmä 2, Ba. Kalium on metalli, joka pyrkii hapettumaan eli luovuttamaan elektroneja. 1.2 elektronegatiivisuus ja sidoksen luonne 1.5 a) elektronegatiivisuusarvo Halogeenit 1.4 a) Titaani. Perustelu: molemmat ovat jakson 4 alkuaineita, mutta titaani on enemmän vasemmalla (ryhmä 4). Metalliluonne kasvaa jaksossa oikealta vasemmalle mentäessä. b) Cr. Perustelu: kromi on metalli (sähkönjohde) ja järjestysluku krypton epämetalli. c) S. Perustelu: rikki on epämetalli (eriste) ja tina on metalli (sähkönjohde). b) elektronegatiivisuusarvo Maa-alkalimetallit d) Sr. Perustelu: strontiumilla on metallihila, jota pitävät koossa vahvat metallisidokset. Bromi on epämetalli, joka koostuu poolittomista kaksiatomisista molekyyleistä. Hilarakennetta pitävät koossa heikot dispersiovoimat. e) P. Perustelu: fosfori on epämetalli, joilla on taipumus pelkistyä eli ottaa vastaan elektroneja. järjestysluku TEHTÄVIEN VASTAUKSET 191
ULKOELEKTRONIRAKENNE JA METALLILUONNE
ULKOELEKTRONIRAKENNE JA METALLILUONNE Palautetaan mieleen jaksollinen järjestelmä ja mitä siitä saa- Kertausta daan irti. H RYHMÄT OVAT SARAKKEITA Mitä sarakkeen numero kertoo? JAKSOT OVAT RIVEJÄ Mitä
LisätiedotJohdantoa/Kertausta. Kemia on elektronien liikkumista/siirtymistä. Miksi?
Johdantoa/Kertausta MATERIAALIT JA TEKNOLOGIA, KE4 Mitä on kemia? Kemia on elektronien liikkumista/siirtymistä. Miksi? Kaikissa kemiallisissa reaktioissa tapahtuu energian muutoksia, jotka liittyvät vanhojen
LisätiedotJaksollinen järjestelmä ja sidokset
Booriryhmä Hiiliryhmä Typpiryhmä Happiryhmä Halogeenit Jalokaasut Jaksollinen järjestelmä ja sidokset 13 Jaksollinen järjestelmä on tärkeä kemian työkalu. Sen avulla saadaan tietoa alkuaineiden rakenteista
LisätiedotAlikuoret eli orbitaalit
Alkuaineiden jaksollinen järjestelmä Alkuaineen kemialliset ominaisuudet määräytyvät sen ulkokuoren elektronirakenteesta. Seuraus: Samanlaisen ulkokuorirakenteen omaavat alkuaineen ovat kemiallisesti sukulaisia
LisätiedotMääritelmä, metallisidos, metallihila:
ALKUAINEET KEMIAA KAIK- KIALLA, KE1 Metalleilla on tyypillisesti 1-3 valenssielektronia. Yksittäisten metalliatomien sitoutuessa toisiinsa jokaisen atomin valenssielektronit tulevat yhteiseen käyttöön
Lisätiedotluku2 Kappale 2 Hapettumis pelkistymisreaktioiden ennustaminen ja tasapainottaminen
Kappale 2 Hapettumis pelkistymisreaktioiden ennustaminen ja tasapainottaminen 1 Ennakkokysymyksiä 2 Metallien reaktioita ja jännitesarja Fe(s) + CuSO 4 (aq) Cu(s) + AgNO 3 (aq) taulukkokirja s.155 3 Metallien
LisätiedotVesi. Pintajännityksen Veden suuremman tiheyden nesteenä kuin kiinteänä aineena Korkean kiehumispisteen
Vesi Hyvin poolisten vesimolekyylien välille muodostuu vetysidoksia, jotka ovat vahvimpia molekyylien välille syntyviä sidoksia. Vetysidos on sähköistä vetovoimaa, ei kovalenttinen sidos. Vesi Vetysidos
LisätiedotKertaus. Tehtävä: Kumpi reagoi kiivaammin kaliumin kanssa, fluori vai kloori? Perustele.
Kertaus 1. Atomin elektronirakenteet ja jaksollinen järjestelmä kvanttimekaaninen atomimalli, atomiorbitaalit virittyminen, ionisoituminen, liekkikokeet jaksollisen järjestelmän rakentuminen alkuaineiden
LisätiedotOpettajalle. 1. Digiopetusaineen rakenne. 2. Lukion opetussuunnitelman (OPS 2016) KE4-kurssi ja Mooli 4
Opettajalle 1. Digiopetusaineen rakenne 2. Lukion opetussuunnitelman (OPS 2016) KE4-kurssi ja Mooli 4 3. Mooli 4 -oppikirjan rakenne ja käytetyt symbolit 4. KE4-kurssin ajankäyttö 5. Kokeellisuus ja monipuolinen
LisätiedotHapetus-pelkistymisreaktioiden tasapainottaminen
Hapetus-pelkistymisreaktioiden tasapainottaminen hapetuslukumenetelmällä MATERIAALIT JA TEKNO- LOGIA, KE4 Palataan hetkeksi 2.- ja 3.-kurssin asioihin ja tarkastellaan hapetus-pelkistymisreaktioiden tasapainottamista.
LisätiedotKertausta 1.kurssista. KEMIAN MIKROMAAILMA, KE2 Atomin rakenne ja jaksollinen järjestelmä. Hiilen isotoopit
KEMIAN MIKROMAAILMA, KE2 Atomin rakenne ja jaksollinen järjestelmä Kertausta 1.kurssista Hiilen isotoopit 1 Isotoopeilla oli ytimessä sama määrä protoneja, mutta eri määrä neutroneja. Ne käyttäytyvät kemiallisissa
LisätiedotFysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka Kari Sormunen Kevät 2012
Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka Kari Sormunen Kevät 2012 Aine koostuu atomeista Nimitys tulee sanasta atomos = jakamaton (400 eaa, Kreikka) Atomin kuvaamiseen käytetään atomimalleja Pallomalli
LisätiedotLasku- ja huolimattomuusvirheet ½ p. Loppupisteiden puolia pisteitä ei korotettu ylöspäin, esim. 2 1/2 p = 2 p.
Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta dia-valinta 014 Insinöörivalinnan kemian koe 8.5.014 MALLIRATKAISUT ja PISTEET Lasku- ja huolimattomuusvirheet ½ p. Loppupisteiden puolia pisteitä ei korotettu
Lisätiedot1. Malmista metalliksi
1. Malmista metalliksi Metallit esiintyvät maaperässä yhdisteinä, mineraaleina Malmiksi sanotaan kiviainesta, joka sisältää jotakin hyödyllistä metallia niin paljon, että sen erottaminen on taloudellisesti
LisätiedotATOMIN JA IONIN KOKO
ATOMIN JA IONIN KOKO MATERIAALIT JA TEKNOLOGIA, KE4 Alkuaineen sijainti jaksollisessa järjestelmässä ja koko (atomisäde ja ionisäde) helpottavat ennustamaan kuinka helposti ja miten ko. alkuaine reagoi
LisätiedotKemia 3 op. Kirjallisuus: MaoL:n taulukot: kemian sivut. Kurssin sisältö
Kemia 3 op Kirjallisuus: MaoL:n taulukot: kemian sivut Kurssin sisältö 1. Peruskäsitteet ja atomin rakenne 2. Jaksollinen järjestelmä,oktettisääntö 3. Yhdisteiden nimeäminen 4. Sidostyypit 5. Kemiallinen
LisätiedotKäsitteitä. Hapetusluku = kuvitteellinen varaus, jonka atomi saa elektronin siirtyessä
Sähkökemia Nopea kertaus! Mitä seuraavat käsitteet tarkoittivatkaan? a) Hapettuminen b) Pelkistyminen c) Hapetusluku d) Elektrolyytti e) Epäjalometalli f) Jalometalli Käsitteitä Hapettuminen = elektronin
LisätiedotMUUTOKSET ELEKTRONI- RAKENTEESSA
MUUTOKSET ELEKTRONI- RAKENTEESSA KEMIAA KAIK- KIALLA, KE1 Ulkoelektronit ja oktettisääntö Alkuaineen korkeimmalla energiatasolla olevia elektroneja sanotaan ulkoelektroneiksi eli valenssielektroneiksi.
Lisätiedot5.10 Kemia. Opetuksen tavoitteet
5.10 Kemia Kemian opetus tukee opiskelijan luonnontieteellisen ajattelun ja nykyaikaisen maailmankuvan kehittymistä osana monipuolista yleissivistystä. Opetus ohjaa ymmärtämään kemian ja sen sovellusten
LisätiedotJAKSOLLINEN JÄRJESTELMÄ
JASOLLINEN JÄRJESTELMÄ Oppitunnin tavoite: Oppitunnin tavoitteena on opettaa jaksollinen järjestelmä sekä sen historiaa alkuainepelin avulla. Tunnin tavoitteena on, että oppilaat oppivat tieteellisen tutkimuksen
LisätiedotCHEM-C2210 Alkuainekemia ja epäorgaanisten materiaalien synteesi ja karakterisointi (5 op), kevät 2017
CHEM-C2210 Alkuainekemia ja epäorgaanisten materiaalien synteesi ja karakterisointi (5 op), kevät 2017 Tenttikysymysten aihealueita eli esimerkkejä mistä aihealueista ja minkä tyyppisiä tehtäviä kokeessa
LisätiedotSukunimi: Etunimi: Henkilötunnus:
K1. Onko väittämä oikein vai väärin. Oikeasta väittämästä saa 0,5 pistettä. Vastaamatta jättämisestä tai väärästä vastauksesta ei vähennetä pisteitä. (yhteensä 10 p) Oikein Väärin 1. Kaikki metallit johtavat
LisätiedotNIMI: Luokka: c) Atomin varaukseton hiukkanen on nimeltään i) protoni ii) neutroni iii) elektroni
Peruskoulun kemian valtakunnallinen koe 2010-2011 NIMI: Luokka: 1. Ympyröi oikea vaihtoehto. a) Ruokasuolan kemiallinen kaava on i) CaOH ii) NaCl iii) KCl b) Natriumhydroksidi on i) emäksinen aine, jonka
LisätiedotREAKTIOT JA TASAPAINO, KE5 KERTAUSTA
KERTAUSTA REAKTIOT JA TASAPAINO, KE5 Aineiden ominaisuudet voidaan selittää niiden rakenteen avulla. Aineen rakenteen ja ominaisuuksien väliset riippuvuudet selittyvät kemiallisten sidosten avulla. Vahvat
Lisätiedot(Huom! Oikeita vastauksia voi olla useita ja oikeasta vastauksesta saa yhden pisteen)
KE2-kurssi: Kemian mikromaalima Osio 1 (Huom! Oikeita vastauksia voi olla useita ja oikeasta vastauksesta saa yhden pisteen) Monivalintatehtäviä 1. Etsi seuraavasta aineryhmästä: ioniyhdiste molekyyliyhdiste
LisätiedotFysiikan, kemian, matematiikan ja tietotekniikan kilpailu lukiolaisille
Fysiikan, kemian, matematiikan ja tietotekniikan kilpailu lukiolaisille 25.1.2018 Kemian tehtävät Kirjoita nimesi ja lukiosi tähän tehtäväpaperiin. Kirjoita vastauksesi selkeällä käsialalla tehtäväpaperiin
LisätiedotTaulukko Käyttötarkoitus Huomioita, miksi? Kreikkalaisten numeeriset etuliitteet
Päivitetty 8.12.2014 MAOLtaulukot (versio 2001/2013) Taulukko Käyttötarkoitus Huomioita, miksi? Kreikkalaisten numeeriset etuliitteet esim. ilmoittamaan atomien lukumäärää molekyylissä (hiilimonoksidi
LisätiedotElektrolyysi Anodilla tapahtuu aina hapettuminen ja katodilla pelkistyminen!
Elektrolyysi MATERIAALIT JA TEKNOLOGIA, KE4 Monet kemialliset reaktiot ovat palautuvia eli reversiibeleitä. Jo sähkökemian syntyvaiheessa oivallettiin, että on mahdollista rakentaa kahdenlaisia sähkökemiallisia
LisätiedotNäiden aihekokonaisuuksien opetussuunnitelmat ovat luvussa 8.
9. 11. b Oppiaineen opetussuunnitelmaan on merkitty oppiaineen opiskelun yhteydessä toteutuva aihekokonaisuuksien ( = AK) käsittely seuraavin lyhentein: AK 1 = Ihmisenä kasvaminen AK 2 = Kulttuuri-identiteetti
LisätiedotJohdantoa. Kemia on elektronien liikkumista/siirtymistä. Miksi?
Mitä on kemia? Johdantoa REAKTIOT JA ENERGIA, KE3 Kemia on elektronien liikkumista/siirtymistä. Miksi? Kaikissa kemiallisissa reaktioissa tapahtuu energian muutoksia, jotka liittyvät vanhojen sidosten
LisätiedotReaktioyhtälö. Sähköisen oppimisen edelläkävijä www.e-oppi.fi. Empiirinen kaava, molekyylikaava, rakennekaava, viivakaava
Reaktioyhtälö Sähköisen oppimisen edelläkävijä www.e-oppi.fi Empiirinen kaava, molekyylikaava, rakennekaava, viivakaava Empiirinen kaava (suhdekaava) ilmoittaa, missä suhteessa yhdiste sisältää eri alkuaineiden
LisätiedotFyKe 7 9 Kemia ja OPS 2016
Kuvat: vas. Fotolia, muut Sanoma Pro Oy FyKe 7 9 Kemia ja OPS 2016 Kemian opetuksen tehtävänä on tukea oppilaiden luonnontieteellisen ajattelun sekä maailmankuvan kehittymistä. Kemian opetus auttaa ymmärtämään
LisätiedotIonisidos syntyy, kun elektronegatiivisuusero on tarpeeksi suuri (yli 1,7). Yleensä epämetallin (suuri el.neg.) ja metallin (pieni el.neg.) välille.
2.1 Vahvat sidokset 1. Ionisidokset 2. 3. Kovalenttiset sidokset Metallisidokset Ionisidos syntyy, kun elektronegatiivisuusero on tarpeeksi suuri (yli 1,7). Yleensä epämetallin (suuri el.neg.) ja metallin
LisätiedotHapettuminen ja pelkistyminen: RedOx -reaktiot. CHEM-A1250 Luento
Hapettuminen ja pelkistyminen: RedOx -reaktiot CHEM-A1250 Luento 9 Sisältö ja oppimistavoitteet Johdanto sähkökemiaan Hapetusluvun ymmärtäminen Hapetus-pelkistys reaktioiden kirjoittaminen 2 Hapetusluku
LisätiedotJaksollinen järjestelmä
Mistä kaikki alkoi? Jaksollinen järjestelmä 1800-luvun alkupuoli: Alkuaineita yritettiin 1800-luvulla järjestää atomipainon mukaan monella eri tavalla. Vuonna 1826 Saksalainen Johann Wolfgang Döbereiner
LisätiedotLuku 2: Atomisidokset ja ominaisuudet
Luku 2: Atomisidokset ja ominaisuudet Käsiteltävät aiheet: Mikä aikaansaa sidokset? Mitä eri sidostyyppejä on? Mitkä ominaisuudet määräytyvät sidosten kautta? Chapter 2-1 Atomirakenne Atomi elektroneja
LisätiedotOrgaanisten yhdisteiden rakenne ja ominaisuudet
Orgaanisten yhdisteiden rakenne ja ominaisuudet 1 2 KOVALENTTISET SIDOKSET ORGAANISISSA YHDISTEISSÄ 3 4 5 6 7 Orgaanisissa molekyyleissä hiiliatomit muodostavat aina neljä kovalenttista sidosta Hiiliketju
LisätiedotIonisidos ja ionihila:
YHDISTEET KEMIAA KAIK- KIALLA, KE1 Ionisidos ja ionihila: Ionisidos syntyy kun metalli (pienempi elek.neg.) luovuttaa ulkoelektronin tai elektroneja epämetallille (elektronegatiivisempi). Ionisidos on
LisätiedotKE4, KPL. 3 muistiinpanot. Keuruun yläkoulu, Joonas Soininen
KE4, KPL. 3 muistiinpanot Keuruun yläkoulu, Joonas Soininen KPL 3: Ainemäärä 1. Pohtikaa, miksi ruokaohjeissa esim. kananmunien ja sipulien määrät on ilmoitettu kappalemäärinä, mutta makaronit on ilmoitettu
LisätiedotKovalenttinen sidos ja molekyyliyhdisteiden ominaisuuksia
Kovalenttinen sidos ja molekyyliyhdisteiden ominaisuuksia 16. helmikuuta 2014/S.. Mikä on kovalenttinen sidos? Kun atomit jakavat ulkoelektronejaan, syntyy kovalenttinen sidos. Kovalenttinen sidos on siis
Lisätiedot9. JAKSOLLINEN JÄRJESTELMÄ
9. JAKSOLLINEN JÄRJESTELMÄ Jo vuonna 1869 venäläinen kemisti Dmitri Mendeleev muotoili ajatuksen alkuaineiden jaksollisesta laista: Jos alkuaineet laitetaan järjestykseen atomiluvun mukaan, alkuaineet,
LisätiedotKaikenlaisia sidoksia yhdisteissä: ioni-, kovalenttiset ja metallisidokset Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka
Kaikenlaisia sidoksia yhdisteissä: ioni-, kovalenttiset ja metallisidokset Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka Kari Sormunen Kevät 2012 Kertausta IONIEN MUODOSTUMISESTA Jos atomi luovuttaa tai
LisätiedotKE1 Ihmisen ja elinympäristön kemia
KE1 Ihmisen ja elinympäristön kemia Arvostelu: koe 60 %, tuntitestit (n. 3 kpl) 20 %, kokeelliset työt ja palautettavat tehtävät 20 %. Kurssikokeesta saatava kuitenkin vähintään 5. Uusintakokeessa testit,
LisätiedotJaksollinen järjestelmä
Jaksollinen järjestelmä (a) Mikä on hiilen järjestysluku? (b) Mikä alkuaine kuuluu 15:een ryhmään ja toiseen jaksoon? (c) Montako protonia on berylliumilla? (d) Montako elektronia on hapella? (e) Montako
Lisätiedot1. a) Selitä kemian käsitteet lyhyesti muutamalla sanalla ja/tai piirrä kuva ja/tai kirjoita kaava/symboli.
Kemian kurssikoe, Ke1 Kemiaa kaikkialla RATKAISUT Maanantai 14.11.2016 VASTAA TEHTÄVÄÄN 1 JA KOLMEEN TEHTÄVÄÄN TEHTÄVISTÄ 2 6! Tee marinaalit joka sivulle. Sievin lukio 1. a) Selitä kemian käsitteet lyhyesti
Lisätiedot5.10 KEMIA OPETUKSEN TAVOITTEET
5.10 KEMIA Kemian opetuksen tarkoituksena on tukea opiskelijan luonnontieteellisen ajattelun ja nykyaikaisen maailmankuvan kehittymistä osana monipuolista yleissivistystä. Opetus välittää kuvaa kemiasta
LisätiedotKäytetään nykyaikaista kvanttimekaanista atomimallia, Bohrin vetyatomi toimii samoin.
1.2 Elektronin energia Käytetään nykyaikaista kvanttimekaanista atomimallia, Bohrin vetyatomi toimii samoin. -elektronit voivat olla vain tietyillä energioilla (pääkvanttiluku n = 1, 2, 3,...) -mitä kauempana
LisätiedotYLEINEN KEMIA. Alkuaineiden esiintyminen maailmassa. Alkuaineet. Alkuaineet koostuvat atomeista. Atomin rakenne. Copyright Isto Jokinen
YLEINEN KEMIA Yleinen kemia käsittelee kemian perusasioita kuten aineen rakennetta, alkuaineiden jaksollista järjestelmää, kemian peruskäsitteitä ja kemiallisia reaktioita. Alkuaineet Kaikki ympärillämme
Lisätiedot5.10 Kemia. Opetuksen tavoitteet
5.10 Kemia Kemian opetuksen tarkoituksena on tukea opiskelijan luonnontieteellisen ajattelun ja nykyaikaisen maailmankuvan kehittymistä osana monipuolista yleissivistystä. Opetus välittää kuvaa kemiasta
Lisätiedot3.10 Kemia. Opetuksen tavoitteet
3.10 Kemia Kemian opetuksen tarkoituksena on tukea opiskelijan luonnontieteellisen ajattelun ja nykyaikaisen maailmankuvan kehittymistä osana monipuolista yleissivistystä. Opetus välittää kuvaa kemiasta
LisätiedotSähkökemia. Sähkökemiallinen jännitesarja, galvaaninen kenno, normaalipotentiaali
Sähkökemia Sähkökemiallinen jännitesarja, galvaaninen kenno, normaalipotentiaali Esimerkki 1 Pohdi kertauksen vuoksi seuraavia käsitteitä a) Hapettuminen b) Pelkistin c) Hapetusluku d) Elektrolyytti e)
LisätiedotLukion kemian OPS 2016
Lukion kemian OPS 2016 Tieteellisen maailmankuvan rakentuminen on lähtökohtana. muodostavat johdonmukaisen kokonaisuuden (ao. muutoksien jälkeen). Orgaaninen kemia pois KE1-kurssilta - yhdisteryhmät KE2-kurssiin
LisätiedotKE2 Kemian mikromaailma
KE2 Kemian mikromaailma 1. huhtikuuta 2015/S.. Tässä kokeessa ei ole aprillipiloja. Vastaa viiteen tehtävään. Käytä tarvittaessa apuna taulukkokirjaa. Tehtävät arvostellaan asteikolla 0 6. Joissakin tehtävissä
LisätiedotLukion kemian OPS 2016
Lukion kemian OPS 2016 Tieteellisen maailmankuvan rakentuminen on lähtökohtana. muodostavat johdonmukaisen kokonaisuuden (ao. muutoksien jälkeen). Orgaaninen kemia pois KE1-kurssilta - yhdisteryhmät KE2-kurssiin
LisätiedotFysiikan, kemian ja matematiikan kilpailu lukiolaisille
Fysiikan, kemian ja matematiikan kilpailu lukiolaisille 22.1.2015 Kemian tehtävät Kirjoita nimesi, luokkasi ja lukiosi tähän tehtäväpaperiin. Kirjoita vastauksesi selkeällä käsialalla tehtäväpaperiin vastauksille
LisätiedotMetallien ominaisuudet ja rakenne
Metallien Kemia 25 Metallien ominaisuudet ja rakenne Metallit ovat käyttökelpoisia materiaaleja. Niiden ominaisuudet johtuvat metallin rakennetta koossa pitävästä metallisidoksesta. Metalleja käytetään
LisätiedotKaikki ympärillämme oleva aine koostuu alkuaineista.
YLEINEN KEMIA Yleinen kemia käsittelee kemian perusasioita kuten aineen rakennetta, alkuaineiden jaksollista järjestelmää, kemian peruskäsitteitä ja kemiallisia reaktioita. Alkuaineet Kaikki ympärillämme
LisätiedotATOMIHILAT. Määritelmä, hila: Hilaksi sanotaan järjestelmää, jossa kiinteän aineen rakenneosat ovat pakkautuneet säännöllisesti.
ATOMIHILAT KEMIAN MIKRO- MAAILMA, KE2 Määritelmä, hila: Hilaksi sanotaan järjestelmää, jossa kiinteän aineen rakenneosat ovat pakkautuneet säännöllisesti. Hiloja on erilaisia. Hilojen ja sidosten avulla
LisätiedotTekijä lehtori Zofia Bazia-Hietikko
Tekijä lehtori Zofia Bazia-Hietikko Tarkoituksena on tuoda esiin, että kemia on osa arkipäiväämme, siksi opiskeltavat asiat kytketään tuttuihin käytännön tilanteisiin. Ympärillämme on erilaisia kemiallisia
LisätiedotErilaisia entalpian muutoksia
Erilaisia entalpian muutoksia REAKTIOT JA ENERGIA, KE3 Erilaisille kemiallisten reaktioiden entalpiamuutoksille on omat terminsä. Monesti entalpia-sanalle käytetään synonyymiä lämpö. Reaktiolämmöllä eli
LisätiedotRauman normaalikoulun opetussuunnitelma 2016 Kemia vuosiluokat 7-9
2016 Kemia vuosiluokat 7-9 Rauman normaalikoulun opetussuunnitelma Kemia vuosiluokat 7-9 Rauman normaalikoulun kemian opetuksen pohjana ovat perusopetuksen opetussuunnitelman perusteiden kemian opetuksen
LisätiedotTehtävä 2. Selvitä, ovatko seuraavat kovalenttiset sidokset poolisia vai poolittomia. Jos sidos on poolinen, merkitse osittaisvaraukset näkyviin.
KERTAUSKOE, KE1, SYKSY 2013, VIE Tehtävä 1. Kirjoita kemiallisia kaavoja ja olomuodon symboleja käyttäen seuraavat olomuodon muutokset a) etanolin CH 3 CH 2 OH höyrystyminen b) salmiakin NH 4 Cl sublimoituminen
LisätiedotTaulukko Käyttötarkoitus Huomioita, miksi? Kreikkalaisten numeeriset etuliitteet
Päivitetty 13.12.2016 MAOLtaulukot (versio 2001/2013/2014) Taulukko Käyttötarkoitus Huomioita, miksi? Kreikkalaisten numeeriset etuliitteet esim. ilmoittamaan atomien lukumäärää molekyylissä (hiilimonoksidi
LisätiedotErilaisia entalpian muutoksia
Erilaisia entalpian muutoksia REAKTIOT JA ENERGIA, KE3 Erilaisille kemiallisten reaktioiden entalpiamuutoksille on omat terminsä. Monesti entalpia-sanalle käytetään synonyymiä lämpö. Reaktiolämmöllä eli
LisätiedotKEMIA 7.LUOKKA. Laajaalainen. liittyvät sisältöalueet. osaaminen. Merkitys, arvot ja asenteet
KEMIA 7.LUOKKA Opetuksen tavoitteet Merkitys, arvot ja asenteet Tavoitteisiin liittyvät sisältöalueet T1 kannustaa ja innostaa oppilasta kemian opiskeluun T2 ohjata ja kannustaa oppilasta tunnistamaan
LisätiedotSiirtymämetallien erityisominaisuuksia
Siirtymämetallien erityisominaisuuksia MATERIAALIT JA TEKNOLOGIA, KE4 Sivuryhmien metallien kemiaa: Jaksojen (vaakarivit) 4 ja 5 sivuryhmien metalleista käytetään myös nimitystä d-lohkon alkuaineet, koska
LisätiedotKemian opiskelun avuksi
Kemian opiskelun avuksi Ilona Kuukka Mukana: Petri Järvinen Matti Koski Euroopan Unionin Kotouttamisrahasto osallistuu hankkeen rahoittamiseen. AINE JA ENERGIA Aine aine, nominatiivi ainetta, partitiivi
Lisätiedot1-12 R1-R3. 21, 22 T4 Tutkielman palautus kurssin lopussa (Työ 2 ja Työ 3), (R4-R6) Sopii myös itsenäiseen opiskeluun Työ 4 R7 - R8
I Aineet ympärillämme 1 Kemia on 1x75 min tai 1-12 R1-R3 Kemia 1 kurssiin tutustumisen voi aloittaa Pohditehtävällä, jonka jälkeen opiskelijat tekevät ryhmissä yhden tehtävistä R1-R3 (tietokoneet). Oheismateriaali:
LisätiedotNormaalipotentiaalit
Normaalipotentiaalit MATERIAALIT JA TEKNOLOGIA, KE4 Yksittäisen elektrodin aiheuttaman jännitteen mittaaminen ei onnistu. Jännitemittareilla voidaan havaita ja mitata vain kahden elektrodin välinen potentiaaliero
LisätiedotLukion kemia 3, Reaktiot ja energia. Leena Piiroinen Luento 2 2015
Lukion kemia 3, Reaktiot ja energia Leena Piiroinen Luento 2 2015 Reaktioyhtälöön liittyviä laskuja 1. Reaktioyhtälön kertoimet ja tuotteiden määrä 2. Lähtöaineiden riittävyys 3. Reaktiosarjat 4. Seoslaskut
LisätiedotLiitetaulukko 1/11. Tutkittujen materiaalien kokonaispitoisuudet KOTIMAINEN MB-JÄTE <1MM SAKSAN MB- JÄTE <1MM POHJAKUONA <10MM
Liitetaulukko 1/11 Tutkittujen materiaalien kokonaispitoisuudet NÄYTE KOTIMAINEN MB-JÄTE
LisätiedotReaktiosarjat
Reaktiosarjat Usein haluttua tuotetta ei saada syntymään yhden kemiallisen reaktion lopputuotteena, vaan monen peräkkäisten reaktioiden kautta Tällöin edellisen reaktion lopputuote on seuraavan lähtöaine
LisätiedotKEMIA. Kemia on tiede joka tutkii aineen koostumuksia, ominaisuuksia ja muuttumista.
KEMIA Kemia on tiede joka tutkii aineen koostumuksia, ominaisuuksia ja muuttumista. Kemian työturvallisuudesta -Kemian tunneilla tutustutaan aineiden ominaisuuksiin Jotkin aineet syttyvät palamaan reagoidessaan
LisätiedotSIDOKSET. Palautetaan mieleen millaisia sidoksia kemia tuntee ja miten ne luokitellaan: Heikot sidokset ovat rakenneosasten välisiä sidoksia.
SIDOKSET IHMISEN JA ELINYMPÄ- RISTÖN KEMIA, KE2 Palautetaan mieleen millaisia sidoksia kemia tuntee ja miten ne luokitellaan: Vahvat sidokset ovat rakenneosasten sisäisiä sidoksia. Heikot sidokset ovat
LisätiedotKemia s10 Ratkaisut. b) Kloorin hapetusluvun muutos: +VII I, Hapen hapetusluvun muutos: II 0. c) n(liclo 4 ) = =
1. 2. a) Yhdisteen molekyylikaava on C 6 H 10 : A ja E b) Yhdisteessä on viisi CH 2 yksikköä : D ja F c) Yhdisteet ovat tyydyttyneitä ja syklisiä : D ja F d) Yhdisteet ovat keskenään isomeereja: A ja E
LisätiedotKE2 Kemian mikromaailma
KE2 Kemian mikromaailma 30. maaliskuuta 2017/S.H. Vastaa viiteen tehtävään. Käytä tarvittaessa apuna taulukkokirjaa. Kopioi vastauspaperisi ensimmäisen sivun ylälaitaan seuraava taulukko. Kokeen pisteet
LisätiedotEPÄORGAANINEN KEMIA HARJOITUKSIA. Jaksollinen järjestelmä
EPÄORGAANINEN KEMIA HARJOITUKSIA Jaksollinen järjestelmä Mitkä alkuaineet ovat oheisesta jaksollisesta järjestelmästä peitetyt A ja B? Mitkä ovat A:n ja B:n muodostamien kloridien stoikiometriat? Jos alkuaineita
Lisätiedota) Puhdas aine ja seos b) Vahva happo Syövyttävä happo c) Emäs Emäksinen vesiliuos d) Amorfinen aine Kiteisen aineen
1. a) Puhdas aine ja seos Puhdas aine on joko alkuaine tai kemiallinen yhdiste, esim. O2, H2O. Useimmat aineet, joiden kanssa olemme tekemisissä, ovat seoksia. Mm. vesijohtovesi on liuos, ilma taas kaasuseos
LisätiedotPuhtaat aineet ja seokset
Puhtaat aineet ja seokset KEMIAA KAIKKIALLA, KE1 Määritelmä: Puhdas aine sisältää vain yhtä alkuainetta tai yhdistettä. Esimerkiksi rautatanko sisältää vain Fe-atomeita ja ruokasuola vain NaCl-ioniyhdistettä
LisätiedotWorkshop: Tekniikan kemia OAMK:ssa
1 Oulun seudun ammattikorkeakoulu Kemian opetuksen päivät Tekniikan yksikkö OULU 2012 Workshop: Tekniikan kemia OAMK:ssa Miksi betonissa rauta ruostuu ulkopuolelta ja puussa sisäpuolelta? Rautatanko betonissa:
LisätiedotLasku- ja huolimattomuusvirheet ½ p. Loppupisteiden puolia pisteitä ei korotettu ylöspäin, esim. 2½ p. = 2 p.
Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta dia-valinta 2015 Insinöörivalinnan kemian koe 27.5.2015 MALLIRATKAISUT JA PISTEET Lasku- ja huolimattomuusvirheet ½ p. Loppupisteiden puolia pisteitä ei
Lisätiedotluku 1.notebook Luku 1 Mooli, ainemäärä ja konsentraatio
Luku 1 Mooli, ainemäärä ja konsentraatio 1 Kemian kvantitatiivisuus = määrällinen t ieto Kemian kaavat ja reaktioyhtälöt sisältävät tietoa aineiden rakenteesta ja aineiden määristä esim. 2 H 2 + O 2 2
LisätiedotLukion kemian OPS 2016
Lukion kemian OPS 2016 Tieteellisen maailmankuvan rakentuminen on lähtökohtana. Keskeiset sisällöt muodostavat johdonmukaisen kokonaisuuden (ao. muutoksien jälkeen). Orgaaninen kemia pois KE1-kurssilta
LisätiedotHapettuminen ja pelkistyminen: RedOx -reaktiot. CHEM-A1250 Luento
Hapettuminen ja pelkistyminen: RedOx -reaktiot CHEM-A1250 Luento 5 25.1.2017 Hapettuminen ja pelkistyminen Alun perin hapettumisella tarkoitettiin aineen yhtymistä happeen l. palamista: 2 Cu + O 2 -> 2
Lisätiedotelektroni = -varautunut tosi pieni hiukkanen nukleoni = protoni/neutroni
3.1 Atomin rakenneosat Kaikki aine matter koostuu alkuaineista elements. Jokaisella alkuaineella on omanlaisensa atomi. Mitä osia ja hiukkasia parts and particles atomissa on? pieni ydin, jossa protoneja
Lisätiedotd) Klooria valmistetaan hapettamalla vetykloridia kaliumpermanganaatilla. (Syntyy Mn 2+ -ioneja)
Helsingin yliopiston kemian valintakoe: Mallivastaukset. Maanantaina 29.5.2017 klo 14-17 1 Avogadron vakio NA = 6,022 10 23 mol -1 Yleinen kaasuvakio R = 8,314 J mol -1 K -1 = 0,08314 bar dm 3 mol -1 K
LisätiedotSähkökemiaa. Hapettuminen Jännitesarja Elektrolyysi Faradayn laki Korroosio
Sähkökemiaa Hapettuminen Jännitesarja Elektrolyysi Faradayn laki Korroosio Hapettuminen ja pelkistyminen 1. Hapetin ja pelkistin 2. Hapetusluku Sähkökemiaa 1. Sähköpari 2. Metallien jännitesarja 3. Elektrolyysi
LisätiedotSeoksen pitoisuuslaskuja
Seoksen pitoisuuslaskuja KEMIAA KAIKKIALLA, KE1 Analyyttinen kemia tutkii aineiden määriä ja pitoisuuksia näytteissä. Pitoisuudet voidaan ilmoittaa: - massa- tai tilavuusprosentteina - promilleina tai
LisätiedotKvanttimekaaninen atomimalli. "Voi hyvin sanoa, että kukaan ei ymmärrä kvanttimekaniikkaa. -Richard Feynman
Kvanttimekaaninen atomimalli "Voi hyvin sanoa, että kukaan ei ymmärrä kvanttimekaniikkaa. -Richard Feynman Tunnin sisältö 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Kvanttimekaaninen atomimalli Orbitaalit Kvanttiluvut Täyttymisjärjestys
LisätiedotEPIONEN Kemia 2015. EPIONEN Kemia 2015
EPIONEN Kemia 2015 1 Epione Valmennus 2014. Ensimmäinen painos www.epione.fi ISBN 978-952-5723-40-3 Painopaikka: Kopijyvä Oy, Kuopio Tämän teoksen painamiseen käytetty paperi on saanut Pohjoismaisen ympäristömerkin.
LisätiedotAtomi. Aineen perusyksikkö
Atomi Aineen perusyksikkö Aine koostuu molekyyleistä, atomeista tai ioneista Yhdiste on aine joka koostuu kahdesta tai useammasta erilaisesta atomista tai ionista molekyylit rakentuvat atomeista Atomit
Lisätiedotarvioinnin kohde
KEMIA 8-lk Merkitys, arvot ja asenteet T2 Oppilas asettaa itselleen tavoitteita sekä työskentelee pitkäjänteisesti. Oppilas kuvaamaan omaa osaamistaan. T3 Oppilas ymmärtää alkuaineiden ja niistä muodostuvien
LisätiedotDiplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta dia-valinta Insinöörivalinnan kemian koe MALLIRATKAISUT
Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta dia-valinta 2015 Insinöörivalinnan kemian koe 27.5.2015 MALLIRATKAISUT 1 a) Vaihtoehto B on oikein. Elektronit sijoittuvat atomiorbitaaleille kasvavan
LisätiedotAlkuaineita luokitellaan atomimassojen perusteella
IHMISEN JA ELINYMPÄRISTÖN KEMIAA, KE2 Alkuaineen suhteellinen atomimassa Kertausta: Isotoopin määritelmä: Saman alkuaineen eri atomien ytimissä on sama määrä protoneja (eli sama alkuaine), mutta neutronien
LisätiedotFysiikan, kemian ja matematiikan kilpailu lukiolaisille
Fysiikan, kemian ja matematiikan kilpailu lukiolaisille 28.1.2016 Kemian tehtävät Kirjoita nimesi, luokkasi ja lukiosi tähän tehtäväpaperiin. Kirjoita vastauksesi selkeällä käsialalla tehtäväpaperiin vastauksille
LisätiedotKE1 KERTAUSTA SIDOKSISTA VASTAUKSET 2013. a) K ja Cl IONISIDOS, KOSKA KALIUM ON METALLI JA KLOORI EPÄMETALLI.
KE1 KERTAUSTA SIDOKSISTA VASTAUKSET 2013 Atomien väliset VAVAT sidokset: Molekyylien väliset EIKOT sidokset: 1. IOISIDOS 1. DISPERSIOVOIMAT 2. KOVALETTIE SIDOS 2. DIPOLI-DIPOLISIDOS 3. METALLISIDOS 3.
LisätiedotHEIKOT SIDOKSET. Heikot sidokset ovat rakenneosasten välisiä sidoksia.
HEIKOT SIDOKSET KEMIAN MIKRO- MAAILMA, KE2 Palautetaan mieleen (on tärkeää ymmärtää ero sisäisten ja ulkoisten voimien välillä): Vahvat sidokset ovat rakenneosasten sisäisiä sidoksia. Heikot sidokset ovat
LisätiedotKeraamit ja komposiitit
Keraamit ja komposiitit MATERIAALIT JA TEKNOLOGIA, KE4 Määritelmä, keraami: Keraami on yleisnimitys materiaaleille, jotka valmistetaan polttamalla savipohjaista (alumiinisilikaatti) ainetta kovassa kuumuudessa.
LisätiedotOsio 1. Laskutehtävät
Osio 1. Laskutehtävät Nämä palautetaan osion1 palautuslaatikkoon. Aihe 1 Alkuaineiden suhteelliset osuudet yhdisteessä Tehtävä 1 (Alkuaineiden suhteelliset osuudet yhdisteessä) Tarvitset tehtävään atomipainotaulukkoa,
LisätiedotKE04. Kurssikalvot. Tuomas Hentunen. Kevät Tuomas Hentunen KE04 Kevät / 24
KE04 Kurssikalvot Tuomas Hentunen Kevät 2016 Tuomas Hentunen KE04 Kevät 2016 1 / 24 Metallien jännitesarja Metallien sähkökemiallinen jännitesarja on muodostettu metallien ja vedyn kasvavan pelkistymiskyvyn
Lisätiedot