Kemia 3 op. Kirjallisuus: MaoL:n taulukot: kemian sivut. Kurssin sisältö

Transkriptio

1 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 reaktio, reaktioyhtälö 6. Määrälliset laskut 7. Reaktion nopeus, kemiallinen tasapaino 8. Hapot, emäkset ja ph 9. Liukoisuus 10. Hapettuminen, pelkistyminen, jännitesarja,akut 11. Elektrolyysi sovelluksineen. Korroosio 12. Ympäristökemiaa 1

2 Kurssin suoritus Koe Kotitehtävät *1/3 täysistä pisteistä riittää kurssin läpäisyyn 1. Alkuaine 2. Yhdiste 3. Seos Peruskäsitteet Alkuaine koostuu vain yhdenlaisista atomeista. Yhdiste koostuu molekyyleistä, jotka rakentuvat useammanlaisista atomeista. Seos ei koostu keskenään samanlaisista molekyyleistä, vaan sisältää erilaisia molekyylejä ja atomeja. 2

3 Alkuaine ja yhdiste Alkuaineilla on kemiallinen merkki (esim. H, O, S, ) Alkuaineita on n. 108 kpl Yhdisteillä on kemiallinen kaava, josta ilmenee sen molekyylin rakenne: esim. H 2 O, H 2 SO 4, CO 2 Eräitä alkuaineita: Nimi Tunnus Engl. Happi O Oxygen Rikki S Sulphur Vety H Hydrogen Hiili C Carbon Kloori Cl Chlorine Rauta Fe Iron 3

4 Atomimassayksikkö 1 u 1 u = 1/12 hiili-isotooppi 12 C:n massasta vetyatomi H painaa n. 1 u 1 protoni painaa myös 1 u 1 neutroni painaa myös 1 u 1 elektroni painaa 1/2000 u (kevyt) Atomin rakenne Helium Kuoret: Elektroni: massa pieni varaus= -e Ydin: protoni: p massa = 1 u varaus = +e 1 u = atomimassayksikkö = n.protonin massa = 1.6*10-27 kg 1 e = alkeisvaraus = 1.6*10-19 C neutroni: n massa =1 u varaus = 0 4

5 Atomin rakenne Helium Kyseessä on 4 He -atomi 2 Järjestysluku Z = ytimen protoniluku = 2 Massaluku A = P+N=4 =protoniluku+neutroniluku = ytimen paino elektroneja on sama määrä kuin protoneja Elektronikuoret ydin Kuoret voidaan esittää järjestysluvulla n = 1,2,3,4 tai kirjaimilla K,L,M,N, Kuorelle n mahtuu enintään 2n 2 elektronia. Montako elektronia mahtuu 2.kuorelle? 5

6 Atomipaino A Atomin isotoopin massaluku A = P + N Taulukkokirjoissa atomipainot ovat useimmiten desimaalilukuja. Esim. hiilen A = Tähän on kaksi syytä: 1) Luonnossa alkuaineista esiintyy useita isotooppeja. Taulukkokirjan atomipaino on tällöin esiintymisprosenteilla painotettu keskiarvo eri isotooppien massaluvuista. 2) Atomin massa < sen osien massat yhteensä, koska atomin syntyessä osa massoista katoaa Einsteinin kaavalla E = mc 2. Atomin atomipainoista voidaan laskea yhdisteen molekyylipaino: esim. CO 2 : M = *16 = 44 Isotoopit Neutronien määrä voi olla eri saman alkuaineen eri atomeilla alkuaineen pysyessä silti samana. Hiilellä on mm.isotoopit: 12 C, 13 C ja 14 C. Protoneja niissä kaikissa on 6 kpl, elektroneja on myös 6 kpl, mutta neutroneja niissä on 6, 7 ja isotoopissa 14 C 8 kpl (14-6). Alkuaineen erimassaisia atomeja sanotaan ko. alkuaineen isotoopeiksi. Esim. Uraanilla (Z=92) on isotoopit: 238 U ja 235 U, joista jälkimmäinen on ydinvoimaloiden polttoaine. Osa isotoopeista on stabiileja, osa radioaktiivisia. Esim. 14 C -isotoopista on MaOL:ssa mainittu säteilylajiksi - ja puoliintumisajaksi 5600a. (Säteilee elektroneja ja puoliintumisaika on 5600 vuotta.) 6

7 Eräitä isotooppeja 60 Co = sädehoidossa käytetty koboltti 127 Cs = ydinreaktiossa syntyvää Cesiumia, jota tavataan 60 -luvun ydinkokeiden seurauksena vieläkin Lapin poroista. 14 C = em. radiohiili, jonka avulla voidaan määrittää vanhojen orgaanisten jätteiden ikä Rn = radon, haitallinen kaasu maaperässä Ionit Atomi on sähköisesti neutraali(varaukseton) Kun atomiin tulee ylimääräinen elektroni tai siitä lähtee elektroni, atomista tulee ioni, eli varattu atomi Esim. K + positiivinen Kalium-ioni Ca 2+ positiivinen Kalsium-ioni Cl - negatiivinen kloridi -ioni 7

8 Yhdisteet Kemiallinen kaava kertoo alkuainekoostumuksen esim. H 2 SO 4 koostuu molekyyleistä, joissa on 2 vetyä, yksi rikki ja 4 happea: Molekyylipaino M = 2*1 + 1*32+ 4*16= 98 Veden H 2 O molekyylipaino M = 2* = 18 Esimerkkejä: Mikä seuraavista kupariyhdisteistä sisältää eniten kuparia? CuO, Cu 2 SO 4 Ratk. Atomipainot: Cu: 63.6, S: 32, O: 16 kuparia CuO:ssa : 63.6/( )*100% = 79.9% ja Cu 2 SO 4 :ssa: 2*63.6 /(2* *16)*100%= 57.0% CuO on siis kuparirikkaampi. 8

9 Tehtäviä 1. Montako protonia, neutronia, ja elektronia on atomeissa a) 235 U b) 238 U c) 60 Co d) 127 Cs 2. Laske atomipainoja käyttäen seuraavien yhdisteiden pros. alkuainekoostumukset: a) H 2 O b) CO 2 c) H 2 SO 4 3. Tutki MaOL:n isotooppitaulukon avulla, mikä jodin (I) isotooppi on se, jota tulee varoa ydinonnettomuuden ensimmäisten viikkojen aikana. (puoliintumisaika muutamia päiviä). 9