KE2 Kemian mikromaailma



Samankaltaiset tiedostot
KE2 Kemian mikromaailma

Kertaus. Tehtävä: Kumpi reagoi kiivaammin kaliumin kanssa, fluori vai kloori? Perustele.

Jaksollinen järjestelmä ja sidokset

(Huom! Oikeita vastauksia voi olla useita ja oikeasta vastauksesta saa yhden pisteen)

KE2 KURSSIKOE 4/2014 Kastellin lukio

Kertausta 1.kurssista. KEMIAN MIKROMAAILMA, KE2 Atomin rakenne ja jaksollinen järjestelmä. Hiilen isotoopit

REAKTIOT JA TASAPAINO, KE5 KERTAUSTA

Määritelmä, metallisidos, metallihila:

Ionisidos ja ionihila:

Alikuoret eli orbitaalit

Kovalenttinen sidos ja molekyyliyhdisteiden ominaisuuksia

MUUTOKSET ELEKTRONI- RAKENTEESSA

Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka Kari Sormunen Kevät 2012

KE4, KPL. 3 muistiinpanot. Keuruun yläkoulu, Joonas Soininen

YLEINEN KEMIA. Alkuaineiden esiintyminen maailmassa. Alkuaineet. Alkuaineet koostuvat atomeista. Atomin rakenne. Copyright Isto Jokinen

ATOMIN JA IONIN KOKO

NIMI: Luokka: c) Atomin varaukseton hiukkanen on nimeltään i) protoni ii) neutroni iii) elektroni

Käytetään nykyaikaista kvanttimekaanista atomimallia, Bohrin vetyatomi toimii samoin.

Jaksollinen järjestelmä

Kaikki ympärillämme oleva aine koostuu alkuaineista.

ULKOELEKTRONIRAKENNE JA METALLILUONNE

Kaikenlaisia sidoksia yhdisteissä: ioni-, kovalenttiset ja metallisidokset Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka

Avaruus- eli stereoisomeria

c) Mitkä alkuaineet ovat tärkeitä ravinteita kasveille?

luku 1.notebook Luku 1 Mooli, ainemäärä ja konsentraatio

KE1 KERTAUSTA SIDOKSISTA VASTAUKSET a) K ja Cl IONISIDOS, KOSKA KALIUM ON METALLI JA KLOORI EPÄMETALLI.

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

elektroni = -varautunut tosi pieni hiukkanen nukleoni = protoni/neutroni

Tehtävä 2. Selvitä, ovatko seuraavat kovalenttiset sidokset poolisia vai poolittomia. Jos sidos on poolinen, merkitse osittaisvaraukset näkyviin.

1. a) Selitä kemian käsitteet lyhyesti muutamalla sanalla ja/tai piirrä kuva ja/tai kirjoita kaava/symboli.

KEMIA. Kemia on tiede joka tutkii aineen koostumuksia, ominaisuuksia ja muuttumista.

Lasku- ja huolimattomuusvirheet ½ p. Loppupisteiden puolia pisteitä ei korotettu ylöspäin, esim. 2 1/2 p = 2 p.

Luku 2: Atomisidokset ja ominaisuudet

2. Maitohapon CH3 CH(OH) COOH molekyylissä

9. JAKSOLLINEN JÄRJESTELMÄ

Avaruus- eli stereoisomeria

Kemian opiskelun avuksi

d) Klooria valmistetaan hapettamalla vetykloridia kaliumpermanganaatilla. (Syntyy Mn 2+ -ioneja)

Johdantoa/Kertausta. Kemia on elektronien liikkumista/siirtymistä. Miksi?

Lasku- ja huolimattomuusvirheet - ½ p. Loppupisteiden puolia pisteitä ei korotettu ylöspäin, esim. 2½ p. = 2 p.

CHEM-C2210 Alkuainekemia ja epäorgaanisten materiaalien synteesi ja karakterisointi (5 op), kevät 2017

Kvanttimekaaninen atomimalli. "Voi hyvin sanoa, että kukaan ei ymmärrä kvanttimekaniikkaa. -Richard Feynman

OPETTAJAN OPAS. Sisällys Opettajalle 3 Kurssisuunnitelma 5 Tenttisuunnitelma 6 Kemikaaliluettelo 7

Kemia 1. Mooli 1, Ihmisen ja elinympäristön kemia, Otava (2009) MAOL taulukot, Otava

Ionisidos syntyy, kun elektronegatiivisuusero on tarpeeksi suuri (yli 1,7). Yleensä epämetallin (suuri el.neg.) ja metallin (pieni el.neg.) välille.

Jaksollinen järjestelmä

Isomerian lajit. Rakenne- eli konstituutioisomeria. Avaruus- eli stereoisomeria. Ketjuisomeria Funktioisomeria Paikkaisomeria

Erilaisia entalpian muutoksia

Kemian tehtävien vastaukset ja selitykset Lääketieteen ilmainen harjoituskoe, kevät 2017

Kemia 1. Mooli 1, Ihmisen ja elinympäristön kemia, Otava (2009) MAOL-taulukot, Otava

Cis trans isomeria. Pohdintaa: Kummalla 1,2 dikloorieteenin isomeerillä on korkeampi kiehumispiste? kp = 60,2 o C. kp = 48,5 o C

KE1 Kemiaa kaikkialla

Stipendiaattityöt Jyväskylän yliopiston kemian laitos

a) Puhdas aine ja seos b) Vahva happo Syövyttävä happo c) Emäs Emäksinen vesiliuos d) Amorfinen aine Kiteisen aineen

Puhdasaine Seos Aineen olomuodot

Kemiallisia reaktioita ympärillämme Fysiikan ja kemian pedagogiikan perusteet

Fysiikan, kemian, matematiikan ja tietotekniikan kilpailu lukiolaisille

1. ELEKTRONIEN ENERGIA

Reaktioyhtälö. Sähköisen oppimisen edelläkävijä Empiirinen kaava, molekyylikaava, rakennekaava, viivakaava

HEIKOT SIDOKSET. Heikot sidokset ovat rakenneosasten välisiä sidoksia.

12. Amiinit. Ammoniakki 1 amiini 2 amiini 3 amiini kvarternäärinen ammoniumioni

Avaruus eli stereoisomeria

KEMIA HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEET

Atomi. Aineen perusyksikkö

SIDOKSET. Palautetaan mieleen millaisia sidoksia kemia tuntee ja miten ne luokitellaan: Heikot sidokset ovat rakenneosasten välisiä sidoksia.

2. Suolahappoa lisättiin: n(hcl) = 100,0 ml 0,200 mol/l = 20,0 mmol. Neutralointiin kulunut n(hcl) = (20,0 2,485) mmol = 17,515 mmol

Fysiikan ja kemian pedagogiset perusteet Kari Sormunen Syksy 2014

Vesi. Pintajännityksen Veden suuremman tiheyden nesteenä kuin kiinteänä aineena Korkean kiehumispisteen

Kemiaa tekemällä välineitä ja työmenetelmiä

MOOLIMASSA. Vedyllä on yksi atomi, joten Vedyn moolimassa M(H) = 1* g/mol = g/mol. ATOMIMASSAT TAULUKKO

Kemia 1. Mooli 1, Kemiaa kaikkialla, Otava 2016 MAOL-taulukot, Otava

HEIKOT VUOROVAIKUTUKSET MOLEKYYLIEN VÄLISET SIDOKSET

Lämpö- eli termokemiaa

Kvanttimekaaninen atomimalli

8. Alkoholit, fenolit ja eetterit

Taulukko Käyttötarkoitus Huomioita, miksi? Kreikkalaisten numeeriset etuliitteet

c) Nimeä kaksi alkuainetta, jotka kuuluvat jaksollisessa järjestelmässä samaan ryhmään kalsiumin kanssa.

Ylioppilastutkintolautakunta S tudentexamensnämnden

Kiteinen aine. Kide on suuresta atomijoukosta muodostunut säännöllinen ja stabiili, atomiseen skaalaan nähden erittäin suuri, rakenne.

KEMIA lyhennettyjä ratkaisuja. 1. a) Vesiliukoisia: B, C, D, F, G

Elektrolyysi Anodilla tapahtuu aina hapettuminen ja katodilla pelkistyminen!

CHEM-A1250 Luento 3 Sidokset (jatkuu) + kemiallinen reaktio

REAKTIOT JA TASAPAINO, KE5 KERTAUSTA

17VV VV 01021

Erilaisia entalpian muutoksia

sulfonihappoihin fenoleihin aldehydeihin amiineihin

VESI JA VESILIUOKSET

2. Alkaanit. Suoraketjuiset alkaanit: etuliite+aani Metaani, etaani... Dekaani (10), undekaani, dodekaani, tridekaani, tetradekaani, pentadekaani..

Seoksen pitoisuuslaskuja

Yhdisteiden nimeäminen

Henkilötunnus: - KOULUTUSOHJELMA Sukunimi: Etunimet: Nimikirjoitus: KEMIA. Kemian kuulustelu klo 9.00

Sukunimi: Etunimi: Henkilötunnus:

Kemia s2011 ratkaisuja. Kemian koe s 2011 lyhennettyjä ratkaisuja

Heikot sidokset voimakkuusjärjestyksessä: -Sidos poolinen, kun el.neg.ero on 0,5-1,7. -Poolisuus merkitään osittaisvarauksilla

17VV VV Veden lämpötila 14,2 12,7 14,2 13,9 C Esikäsittely, suodatus (0,45 µm) ok ok ok ok L. ph 7,1 6,9 7,1 7,1 RA2000¹ L

Luento 1: Sisältö. Vyörakenteen muodostuminen Molekyyliorbitaalien muodostuminen Atomiketju Energia-aukko

Kemia keskeinen luonnontiede

ORGAANINEN KEMIA. = kemian osa-alue, joka tutkii hiilen yhdisteitä KPL 1. HIILI JA RAAKAÖLJY

Rakennusalan kemia 5 op

Transkriptio:

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 on kerrottu eri alakohtien (a-, b- jne.) pistearvot. 1. Kirjoita kussakin kohdassa nimi ja kemiallinen merkki yhdelle vihjeeseen sopivalle alkuaineelle. a) Kolmannen jakson aine, joka on toisessa ryhmässä. b) Metalli, joka värjää kaasupolttimen liekin vihreäksi. c) Kevein halogeeni. d) Aine, jonka atomia kuvaa merkintä 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 2. e) Alkalimetalli, jolla on suurin atomi. f) Alkuaine, jonka atomissa on 82 protonia. 2. Nimeä yhdisteet a c ja kirjoita kaavat yhdisteille d f. a) Ag 3 PO 4 d) typpimonoksidi b) C 3 COOLi e) natriumdikromaatti c) CuCl f) ammoniakki 3. Selitä seuraavat havainnot aineen rakenteen tai kemiallisten sidosten avulla. a) Kullasta voidaan takoa ohuita levyjä mutta marmorista (CaCO 3 ) ei. b) Natriumfluoridin sulamispiste on noin 800 C mutta kalsiumfluoridin jopa 1418 C. c) Glyseroli on hyvin veteen liukenevaa mutta sykloheksaani ei juurikaan liukene. glyseroli O O O sykloheksaani KÄÄNNÄ!

4. a) Kopioi molekyylien A C rakennekaavat vastauspaperillesi, ja merkitse niihin hiiliatomien hybridisaatiotyypit. (2 p.) a) Mitä avaruusisomerian muotoja molekyyleillä A C esiintyy? Perustele. (4 p.) A B C 3 C C C C C C 3 5. a) Määrittele, mitä tarkoitetaan ionisoitumisenergialla. (1 p.) b) Piirrä taulukkokirjan tietojen avulla kuvaaja alkuaineiden 7 20 ensimmäisen ionisoitumisenergian muuttumisesta alkuaineen järjestysluvun funktiona. Sitten piirrä kuvaaja samojen aineiden toisen ionisoitumisenergian muuttumisesta. Valitse pystyakselin mittakaava niin, että voit piirtää kuvaajat samaan koordinaatistoon. (1 p.) c) Miksi typen ensimmäinen ionisoitumisenergia on korkeampi kuin hiilen? (1 p.) d) Miksi kuvaajien huippukohdat vastaavat eri järjestyslukuja? (2 p.) e) Magnesiumin ensimmäinen ionisoitumisenergia on suurempi kuin alumiinin. Miksi tämä on erikoista? Päättele tämän perusteella, millainen elektronirakenne on erittäin pysyvä. (1 p.) 6. Emma sai kesätöitä analyyttisen kemian laboratoriosta. Eräänä työtehtävänään hänen tuli selvittää kideveden määrä natriumkarbonaattinäytteessä. Emma aloitti työn punnitsemalla näytettä upokkaaseen ja ryhtyi kuumentamaan sitä kaasupolttimella. Oheisessa taulukossa on Emman saamat punnitustulokset tutkimuksen eri vaiheissa. massa (g) upokas 21,608 upokas + näyte 22,913 upokas + näyte ensimmäisen kuumennuksen jälkeen 22,275 upokas + näyte toisen kuumennuksen jälkeen 22,204 upokas + näyte kolmannen kuumennuksen jälkeen 22,204 a) Miksi näytettä piti kuumentaa? Miksi Emma kuumensi näytettä kolmesti? (1 p.) b) Emma tietää, että kidevedellisen natriumkarbonaatin suhdekaava on Na 2 CO 3 n 2 O. Selvitä kideveden määrää kuvaava kokonaisluku n. (4 p.) c) Miten vaikuttaa lopputulokseen, jos pieni määrä näytettä roiskahtaa pois upokkaasta ensimmäisen kuumennuksen aikana? (1 p.)

Ratkaisut 1. a) magnesium, Mg, b) kupari, Cu (Muitakin sopivia on.) c) fluori, F, d) titaani, Ti, e) frankium, Fr, f) lyijy, Pb. 2. a) hopeafosfaatti, b) litiumasetaatti (tai litiumetanaatti), c) kupari(i)kloridi, d)no, e) Na 2 Cr 2 O 7, f) N 3. 3. a) Kulta on metalli. Sen rakenne koostuu kultakationeista ja vapaasti liikkuvista elektroneista. Taottaessa kultaa elektronit liikkuvat kationien väliin estäen positiivisia kationeja asettumasta vierekkäin. Näin rakennetta rikkovia sähköisiä poistovoimia ei pääse syntymään, ja rakenne muovautuu uuteen muotoon. Marmori on ioniyhdiste, jonka rakenne koostuu Ca 2+ -kationeista ja CO 3 2 -anioneista. Nämä ionit ovat liian suuria liukuakseen toistensa ohitse marmoria taottaessa. Samanmerkkiset ionit joutuvat kohdakkain ja rakenne murtuu sähköisen poistovoiman takia. b) Sulamispiste on sitä korkeampi, mitä vahvempi sidosvoima aineen rakenneosien välillä vaikuttaa. Natrium- ja kalsiumfluoridi ovat molemmat ioniyhdisteitä. Edellinen koostuu Na + - ja F -ioneista, jälkimmäinen taas Ca 2+ - ja F -ioneista, jotka sitoutuvat toisiinsa vahvalla ionisidoksella. Na + - ja Ca 2+ - ionien koot ovat suurin piirtein samat, mutta Ca 2+ -ionilla on suurempi varaus. Siksi Ca 2+ - ja F -ionien välinen ionisidos on vahvempi kuin Na + - ja F -ionien välinen. Siksi kalsiumfluoridin sulamispiste on korkeampi. c) Vesi on poolinen liuotin. Pooliset yhdisteet liukenevat tyypillisesti poolisiin liuottimiin ja poolittomat yhdisteet poolittomiin liuottimiin. Glyseroli on poolinen molekyyli sen hydroksyyliryhmien elektronegatiivisten happiatomien takia. Siksi glyseroli liukenee runsaasti veteen. Sykloheksaani taas on hiilivetynä pooliton molekyyli, joten se ei liukene pooliseen veteen. 4. a) A: vasemmalta oikealle lukien sp 3, sp 2, sp 2, sp 3, sp 3. B: vasemmalta oikealle lukien sp 3, sp, sp, sp, sp, sp 3. C: Kaksoissidokseen osallistuvat hiiliatomit ovat sp 2 -hiilia ja kaikki muut ovat sp 3 -hiiliä. b) Jokaisella molekyylillä A C esiintyy konformaatioisomeriaa, sillä vapaasti pyörivien yksinkertaisten sidosten takia metyyliryhmät voivat olla lomittain- tai kohdakkainmuodoissa. B:llä ei esiinny muita avaruusisomerian lajeja. A:lla esiintyy lisäksi cis trans-isomeriaa, sillä kaksoissidoshiiliin liittyneet vetyatomit voivat olla joka samalla tai eri puolilla kaksoissidoksen akselia (ks. kuva). trans cis * * *

ionisoitumisenergia (kj/mol) C:llä esiintyy em. konformaatioisomerian ohella myös kuuden hiilen renkaan aikaansaamaa konformaatioisomeriaa: rengas voi olla tuoli- tai venemuodoissa. Lisäksi C:llä on cis transisomeriaa, sillä hiilirenkaaseen liittyneet metyyliryhmät ja alaosan pidempi hiiliketju voivat olla samalla tai eri puolilla rengasta. C:llä on myös optista isomeriaa, sillä siinä on asymmetrisiä hiiliatomeja, jotka on merkitty eo. kuvaan tähdellä. 5. a) Ionisoitumisenergia tarkoittaa sitä energiamäärää (kj/mol), joka vaaditaan poistamaan elektroni kaasumaisesta atomista tai ionista. b) 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 järjestysluku 1. ionisoitumisenergia 2. ionisoitumisenergia c) iili ja typpi ovat saman jakson alkuaineita, joten niiden uloimmat elektronit ovat samalla elektronikuorella. Typen ytimessä on kuitenkin yksi protoni enemmän, joten sillä ydinvaraus on suurempi. Typpiydin vetää ulkoelektroneja puoleensa suuremmalla voimalla kuin hiiliydin. Siksi typellä on suurempi ionisoitumisenergia. (Samasta syystä typpiatomi on pienempi kuin hiiliatomi.) d) Ionisoitumisenergia on suurimmillaan sellaisten aineiden kohdalla, joiden atomilla tai ionilla on oktetti eli täydet kahdeksan elektronia korkeaenergisimmällä p-orbitaalilla. Jalokaasuilla on oktetti, joten ensimmäisen ionisoitumisenergian huiput ovat jalokaasujen neon (Z = 11) ja argon (Z = 18) kohdilla. Kun ensimmäinen elektroni poistetaan, menettävät jalokaasut oktetin ja sen saavat alkalimetallit. Siksi toisen ionisoitumisenergian huiput eivät enää ole jalokaasujen vaan alkalimetallien natrium (Z = 12) ja kalium (Z = 19) kohdilla. e) Pääsääntöisesti ionisoitumisenergia kasvaa c-kohdassa esitetystä syystä siirryttäessä jaksossa vasemmalta oikealle. Magnesiumilla pitäisi siis perusteella olla alhaisempi ionisoitumisenergia kuin alumiinilla, mikä on ristiriitaista ionisoitumisenergioista tehdyn havainnon kanssa. Magnesiumin elektronirakenne on [Ne] 3s 2 ja alumiinin [Ne] 3s 2 3p 1. Siis magnesiumin uloimmat elektronit ovat täydellä 3s-alakuorella ja alumiinilla vajaalla 3p-alakuorella. Koska magnesiumilla on alumiinia korkeampi ionisoitumisenergia, voidaan päätellä, että täysi alakuori on energeettisesti pysyvämpi tila kuin vajaa.

6. a) Näytettä kuumennettiin, jotta kidevesi haihtuisi. Ensimmäisen kuumennuksen jälkeen ei vielä tiedä, onko kaikki vesi haihdutettu. Toisen kuumennuksen jälkeen nähtiin, että ensimmäisessä kuumennuksessa vettä jäi haihtumatta. Kolmannen kuumennuksen jälkeen massa ei enää eronnut toisen kuumennuksen jälkeisestä, joten kaikki vesi oli toisessa kuumennuksessa jo haihtunut. b) m(kidevedellinen Na 2 CO 3 ) = 22,913 g 21,608 g = 1,305 g. m( 2 O) = 22,913 g 22,204 g = 0,709 g. m(kuiva Na 2 CO 3 ) = 1,305 g 0,709 g = 0,596 g. n( 2 O) = m( 2 O) / M( 2 O) = 0,709 g / (18,016 g/mol) 0,039354 mol. n(kuiva Na 2 CO 3 ) = m(kuiva Na 2 CO 3 ) / M(Na 2 CO 3 ) = 0,596 g / (105,99 g/mol) 0,0056232 mol. Ainemäärien suhde: n( 2 O) : n(kuiva Na 2 CO 3 ) 0,039354 mol : 0,0056232 mol 6,9985 : 1 7 : 1. Siis n = 7 eli kidevedellisen natriumkarbonaatin kaava on Na 2 CO 3 7 2 O. c) Jos näytettä roiskahtaa pois, saadaan haihtuvalle vedelle todellista suurempi massa ja n:lle liian suuri arvo.