1 Oulun seudun ammattikorkeakoulu Kemian opetuksen päivät Tekniikan yksikkö OULU 13.-14.4. 2012 Tenttikysymyksiä insinöörien kemian opintojaksolla Millainen aine on inhibiittori? Reaktiota hidastava aine Mitä tarkoittaa karbonisoituminen? Betonin neutraloitumisreaktio eli karbonatisoituminen on seurausta hiilidioksidin tunkeutumisesta betoniin ja sen aiheuttamasta betonin huokosveden emäksisyyden (ph) alenemisesta. Miksi heliumkaasua (He) käytetään ilmapalloissa kaasuna, vaikka vetykaasu (H 2 ) olisi kevyempi kaasu? Heliumissa on oktetti (1s 2 ), joten ei reagoi. Vety muodostaa ilman hapen kanssa ns. räjähdyskaasun ja reagoi kiivaasti. Betoni on yksi yleisimmistä rakennusmateriaaleista. Miksi betonia valettaessa betoni on pidettävä koko ajan märkänä? Vesi on kovettumisreaktion lähtöaine. Betoni imee kosteutta huokosiinsa. Mikä tämän ilmiön nimi on ja mihin se perustuu? Kapillaari-ilmiö. Perustuu poolisuuteen eli elektronegatiivisuuseroon. Molemmat ovat poolisia, jolloin vetävät toisia puoleensa. Miksi huokostimen lisääminen parantaa betonin pakkasenkestävyyttä? Huokostin antaa betonin sisällä olevalle vedelle lisää tilaa laajeta. Vesi jäätyessään laajenee ja jos tilaa ei olisi, vesi rikkoisi betonin seinämän. Miksi lämpötilan nostaminen lisää kemiallista korroosiota? Lämpötilan noustessa ilman kosteus kasvaa. Kemiallinen korroosio on ilman kosteuden vaikutuksesta aiheutuvaa korroosiota. Yleisesti: kun lämpötila nousee, reaktionopeus kasvaa reagoivien lähtöaineiden törmätessä toisiinsa useammin ja voimakkaammin. Perustele, miksi alumiinikattilaa ei pidä puhdistaa natriumhydroksidia (NaOH) sisältävällä uuninpuhdistusaineella? Emäksinen uuninpuhdistusaine syövyttää alumiinia, koska alumiini on tuolloin korroosioalueella Pourbaix:n diagrammin mukaan. Mihin perustuu ruostumattoman teräksen ruostumattomuus? Teräksellä ulkopinnalla kromioksidikerros (Cr 2 O 3 ), joka suojaa ruostumiselta.
2 Perustele, miksi rakenteissa veden virtaus voidaan johtaa sinkitetyltä peltikatteelta kuparisiin syöksytorviin, mutta ei päinvastoin? Katolta tulevassa vedessä metalli on ionimuodossa ja kuparinen syöksytorvi on atomimuodossa. Sinkitetyn katon hapettuneesta pintakerroksesta voi Zn 2+- ioni vapautua ja lähteä sadeveden mukana jalompaan kupariseen syöksytorveen. Tällöin ei tapahdu mitään. Sinkki on epäjalompi kuin kupari, joten jos sinkki on ionimuodossa ja kupari atomimuodossa, ei reaktiota tapahdu. Toisinpäin, kuparin ollessa ionimuodossa ja sinkin atomimuodossa, tapahtuu hapetus-pelkistysreaktio, ja sinkitetty syöksytorvi alkaa hapettumaan. Miksi muoveissa käytetään stabilisaattoreita? Stabilisaattori estää muovin haurastumisen => vahvistaa ja pidentää käyttöikää Mihin perustuu öljymaalin kuivuminen? Happi reagoi ilman hapen kanssa ja sitoo maalin polymeeriketjut happisilloin toisiinsa. Miksi kiertovesisysteemiin tuleva vesi kuumennetaan ennen sen johtamista verkostoon? Vedestä poistetaan happi, jolloin korroosiota ei synny. Mihin tarkoitukseen käytetään korroosioinhibiittoria? Hidastamaan korroosion syntymistä. Selitä, miksi peltikatto voi ruostua, mikäli katolle jääneitä lehtiä ei poisteta? Piirrä selkeä kuva, merkitse siihen anodi ja katodi? Kun lehdet ovat märät, niin syntyy konsentraatiokenno niiden kohtien välille, jossa on ja ei ole lehtiä. Tällöin lehtikohdasta tulee anodi eli metalli hapettuu (ruostuu) ja avoimesta kohdasta katodi. Syy: ilmastusero (ero happipitoisuudessa).. Kumpi on parempi korroosioreaktion nopeuden kannalta, kupariruuvi hiiliteräslevyssä vai hiiliteräsruuvi kuparilevyssä? Perustele vastauksesi. Jalompi kupari, epäjalompi hiiliteräs => korroosioreaktio on hitaampaa, kun kupariruuvi hiiliteräslevyssä. Korroosio kiihtyy, kun katodin pinta-ala on suurempi kuin anodin (tällöin jalomman katodin pinnalla on enemmän elektroneja vastaanottavia happimolekyylejä).. Kysymyksessä on galvaaninen korroosio. Mitä eroa on kuumasinkitetyllä ja sähkösinkitetyllä tuotteella? Kuumasinkitty tuote on valmistettu upottamalla tuote kuumaan sinkkikylpyyn, kun taas sähkösinkitty on valmistettu elektrolyysillä.
3 Petrimaljalle laitettiin 10% NaCl-liuosta ja upotettiin siihen Pt-elektrodit. Liuoksen tiputettiin pieni KMnO 4 kide (MnO 4 - ionit ovat violetteja), kytkettiin tasajännite noin 5,5 V. Koe toistettiin happamissa olosuhteissa. Miten MnO 4 - ionit liikkuivat sähkökentässä kummassakin kokeessa? Perustele MnO 4 - ionien liikesuunta kummassakin kokeessa! (Katso muistitikulta video KMnO 4 ). -Neutraaleissa olosuhteissa ionien liikettä selittää: erimerkkiset varaukset vetävät toisiaan puoleensa. - Happamissa olosuhteissa: normaalipotentiaalitaulukosta todetaan, että permanganaatti-ioni on vahva hapetin, mutta hapettumis-pelkistymisreaktio vaatii lähtöaineiksi myös vetyioneja ja siksi se tapahtuu vain happamissa olosuhteissa. MnO 4 - + 8 H + + 5 e - Mn 2+ + 4 H 2 O Voiko kloorikaasua tai kloridi-ionipitoista liuosta johtaa kupariputkea pitkin? Perustele. -Kloori kaasumuodossa (Cl 2 ) on vahva hapetin ja voi hapettaa kuparin. Kupariputki syöpyy. E 0 /V Cu 2+ + 2 e - Cu +0,34 Cl 2 (g) + 2 e - 2 Cl - (aq) +1,36 -Kloridi-ioni on oktetissa eikä voi hapettaa mitään. Kupariputki ei syövy, vaikka kloridiionipitoista liuosta johdetaan sitä pitkin. (HUOM! Oktetti EI ole sitä, että uloin kuori on täynnä. Kloridin uloin kuori ei ole täynnä, sillä 3. kuoren d-orbitaalilla ei ole elektroneja. Oktetissa atomilla on uloimmalla kuorella 8 elektronia eli s- ja p-orbitaalit ovat täynnä.)
4 Soveltavia tenttikysymyksiä eri koulutusohjelmissa AUTOMAATIOTEKNIIKKA 1. Kalsiumkloridia tarvitaan mm. sorateiden pölyn sidontaan. Sen valmistuksessa tarvitaan suolahappoa eli vetykloridia, joka valmistetaan reaktion (1) mukaisesti: H 2 (g) + Cl 2 (g) 2 HCl (g) H<0 (1) Kaasumaisessa HCl-molekyylissä esiintyy poolinen kovalenttinen sidos. HCl (g) johdetaan veteen, jolloin saadaan n. 30 massa-% liuos. Vesiliuoksessa HCl-molekyylit hajaantuvat täydelleen ioneiksi. Suolahapon vesiliuos pumpataan edelleen kalkkikivimurskeeseen, joka on muodostunut kalsiumkarbonaatista. Tapahtuu reaktio (2). Muodostunut CO 2 (g) nesteytetään kaupalliseksi tuotteeksi. CaCO 3 + 2 HCl CaCl 2 + CO 2 (g) +??? (2) (a) Miten esität ilmaisun suolahapon vesiliuos lyhyesti kemian kielellä? (b) Mitä tarkoittaa H<0? (c) Miten reaktiotasapainoon vaikuttaa, jos reaktioseosta (1) lämmitetään? Perustele. (d) Esitä klooriatomin valenssielektronit? (e) Selitä, mitä tarkoittaa poolinen kovalenttinen sidos ja miten se muodostuu? (f) Suolahapon vesiliuosta voidaan käyttää moniin tarkoituksiin kuten mm. metallien syövytykseen. Tällöin metalli hapettuu. Mitä metallille tapahtuu sen hapettuessa? (g) Mikä on reaktiossa (2) muodostunut kolmas lopputuote? (a) HCl (aq) (c) Le Chatelieren periaatteen mukaan eksoterminen reaktio hidastuu lämmitettäessä. 2. Sinkkiä käytetään esimerkiksi teräslevyjen päällystämiseen. Sinkki antaa teräkselle hyvän suojan korroosiota vastaan. Sinkki esiintyy luonnossa sinkkivälkkeenä, ZnS, ja sinkkikarbonaattina, ZnCO 3. Sinkkiä valmistetaan sinkkivälkkeestä seuraavien vaiheiden kautta: 1. sinkkirikasteen pasutus: 2 ZnS + 3O 2 2 ZnO (s) + 2 SO 2 2. rikkihapon lisäys sinkkipasutteeseen: ZnO (s) + H 2 SO 4 Zn 2+ + SO 2-4 + H 2 O 3. metallisen sinkin erotus elektrolyyttisesti (a) Perustele, miksi sinkki on hyvä korroosiosuojamateriaali. (b) Selitä reaktio, joka tapahtuu yleensä metallille, kun se korrodoituu. (c) Selitä, miksi sinkkipasutteeseen lisätään rikkihappoa. (d) Esitä reaktio, joka tapahtuu sinkille elektrolyyttisessä erotuksessa. (e) Kertyykö sinkki elektrolyyttisessä erotuksessa anodille vai katodille? Perustele.
5 (a) Sinkki on ns. passivoituva metalli (kuten myös Al, Cr jati), joka muodostaa ollessaan ilman hapen kanssa kosketuksissa tiiviin metallioksidi-suojakerroksen. Myöhemmin siihen muodostuu edelleen sinkkioksidi-karbonaattia. (b) Se hapettuu. (c) Jotta sinkki saadaan liukoiseen Zn 2+ -muotoon (reaktio 2) (d) Zn 2+ + 2 e - Zn(s) (e) Katodille, joka on kytketty jännitelähteen miinusnapaan ja josta saadaan reaktioon tarvottavat elektronit TALOTEKNIIKKA 3. Omakotitalossa on öljylämmitys, jota kului 3750 litraa vuodessa. Oletetaan, että öljy sisältää C 18 H 38 molekyylejä (lämpöarvo on 44 MJ/kg, tiheys 0,845 kg/l). Öljy poltetaan kattilassa öljypolttimien avulla. Öljypolttimen tehtävä on hajottaa öljy pieniksi pisaroiksi tai kaasuttaa öljy. Palamisreaktiossa syntyy savukaasuja. Typen oksideja ei muodostu, sillä niitä alkaa muodostua vasta korkeissa lämpötiloissa. Palamisreaktio: C 18 H 38 +27 ½ O 2 18 CO 2 + 19 H 2 O Asuntoon oli kymmeniä vuosia sitten asennettu vesipattereita ja asennuksen yhteydessä oli kiertoveteen lisätty inhibiittoreita, jotka eivät enää tehoa. Vuosien kuluessa teräksisten patterien ja putkistojen hapettumista oli tapahtunut ja sen seurauksena oli vapautunut vetykaasua. Kaasu oli noussut patterin yläosaan ja se pitää nykyisin patterin yläosan haaleana. Patterin pohjalle on puolestaan kertynyt ruostesakkaa, joka sisältää mm. korroosioreaktiossa muodostuneita erilaisia erilaisia ferro (Fe 2+ )- ja ferri (Fe 3+ )-ionien suoloja. Putkiin ja lämmityskattilaan on myös saostunut käytetyn huonolaatuisen kiertoveden vaikutuksesta ns. kattilakiveä. Remontin yhteydessä asunnon patteriverkosto puhdistetaan, kiertovesi vaihdetaan, tarkistetaan sen alkaliteetti, kovuus ja alumiini-ionipitoisuus. Lisäksi asennetaan uusia kupariputkia sekä messinkiliittimiä. (a) Laske omakotitalon tuottama hiilidioksidipäästö vuoden aikana. (b) Mitä savukaasu sisältää? (c) Selitä, miten kemialliset reaktiot etenevät palamisprosessin syttymis- ja etenemisvaiheissa. (d) Miksi typen oksideja muodostuu vain korkeissa lämpötiloissa? (e) Selitä, miksi öljy on hajotettava pieniksi pisaroiksi ennen palamista. (f) Mikä tehtävä inhibiittoreilla on kiertovedessä? (g) Selitä ja perustele, minkälainen kemiallinen sidos esiintyy vetymolekyylissä. (h) Mikä rakenteellinen ero on ferro- ja ferri-ioneilla? (i) Mitä kattilakivi on kemiallisesti? (j) Mitä vedestä tutkittava alkaliteetti kuvastaa sen laadusta? (k) Mitä tarkoittaa kova vesi? (l) Esitä alumiiniatomin valenssielektronit ja alumiini-ionin ionivaraus. (m) Selitä, mihin perustuu se, että kupariputkea voidaan asennettaessa taivutella vahingoittamatta sitä. (n) Selitä, mistä aiheutuu kuparin ja muiden metallien korkea sulamispiste. (o) Mitä on messinki?
6 (a) 9,9 tonnia (b) CO 2, H 2 O, N 2 ja ilmaylimäärää (typpeä ja happea) (c) Syttymisvaiheessä ensimmäiset kovalenttiset sidokset katkeavat sytytyksessä tuodun aktvoitumisenergian avulla. Tällöin muodostuu radikaaleja (parittoman, sitoutumattoman elektronin omaavia atomeja ja molekyyleejä), joilla on riittävän suuri energia uusien kovalenttisten sidosten katkaisemiseksi. Ketjureaktio etenee uusien radikaalien muodostuessa. (d) Typpimolekyylin kolminkertainen sidos on niin vahva, että palamislämpötila ei riitä sen katkaisemiseen. (e) Kun reaktion lähtöaineet ovat eri olomuodoissa, on lähtöaineiden yhteisen pintaalan oltava mahdollisimman suuri, jotta reaktio tapahtuisi mahdollisimman nopeasti. (f) Hidastaa korroosiota. (i) CaCO 3 (s) (j) Kun alkaliteetti on korkea, vesi sisältää aineita (humus, vetykarbonaatti, aluminaatti, silikaatti,fosfaatti ym), jotka kykenevät sitomaan itseensä vetyioneja ja puskuroimaan vettä happamia liuoksia vastaan. (k) Kalsium(ja magnesium)- ionipitoisuus on korkea. (m)tapahtuu dislokaatio eli metallin hilatasot liukuvat tai pyörivät toistensa suhteen. Metallisidos ei kuitenkaan katkea, vaan positiivisesti varautuneiden metalli-ionien ja liikkuvan elektronisumun välinen vetovoima säilyy. (n) Metallisidos on vahva sidos ja tarvitaan paljon energiaa sen rikkomiseen. TIETOTEKNIIKKA 4. Perinteisessä elektroniikassa käytetään monia materiaaleja: kuparia ja kultaa käytetään johdekerroksina, piitä ja galliumarsenidia (GaAs) käytetään puolijohdemateriaaleina, kuparilevyn syövytykseen voidaan käyttää ferrikloridia (FeCl 3 ), jne. Kuparilevyn syövytyksessä tapahtuva kemiallinen reaktio on:? Fe 3+ (aq) + Cu(s) +? H 2 O -> Cu 2+ (aq) + 2 Fe(OH) 2 (s) +? H + (a) Täydennä reaktioyhtälön kertoimet kysymysmerkkien kohdalle. (b) Mikä on reaktiotyyppi, joka tapahtuu kuparille sitä syövytettäessä? (c) Mihin perustuu sähkön kulku kultajohtimessa? (d) Selitä kemiallisen sidoksen avulla, miksi kulta on pehmeää ja muokattavaa. (e) Mikä on galliumin ionivaraus? Perustele. (f) Mitkä ovat kullan ja piin kemialliset merkit? (g) Selitä, miksi puhtaan piin ja galliumarsenidin rakenteet muistuttavat timantin rakennetta. (g) Timantissa hiilen neljä valenssielektronia ovat kovalenttisesti sitoutuneet neljään muuhun hiiliatomiin. Galliumarsenidissa galliumin kolme ja arseenin viisi elektronia muodostavat samanlaiset sidokset näiden atomien ympärille.
7 HYVINVOINTITEKNOLOGIA 5. Ihminen sisältää massastaan noin 70% vettä. Vettä on sekä solujen sisällä (intrasellulaarineste) että solujen ulkopuolella (ekstrasellulaarineste). Veteen, jota voidaan kutsua elektrolyyttiliuokseksi, on liuennut ioneina monia aineita kuten natriumia, kaliumia, kloridia, kalsiumia jne. Suurin osa elimistön kalsiumista on kuitenkin luissa. Solukalvo on pääasiassa rasvoista muodostunut. Vesiliukoinen insuliinihormoni vaikuttaa siten, että se sitoutuu solun pinnalla olevaan reseptorimolekyyliinsä (vastaanottajamolekyyli), minkä jälkeen viesti välittyy solussa eteenpäin toisten molekyylien avulla. Rasvaliukoiset steroidit kulkeutuvat itse solun sisälle, missä ne sitoutuvat omiin reseptoreihinsa. (a) Mitä voit sanoa ihmisen solun sisäisten ja ulkoisten vesiliuosten sähkönjohtavuudesta? Perustele! (b) Esitä kaliumin kemiallinen merkki (c) Perustele, miksi insuliinin reseptori sijaitsee solukalvolla, kun taas steroidien reseptorit sijaitsevat solun sisällä. (d) Mikä on kalsiumin ionivaraus? Perustele!. (e) Selitä, mihin perustuu kalsiumkloridin liukeneminen veteen? (f) Miksi luiden kalsiumfosfaatti ei liukene veteen? (g) Selitä, mihin perustuu kalsiumkloridin sulaminen? (a) Solun sisä- ja ulkopuolella on vettä ja siihen liuenneita ioneja. Molemmat voivat johtaa sähköä. (c) Insuliini on poolinen molekyyli eikä voi ilman aktiivista kuljettajamolekyyliä läpäistä poolitonta solukalvoa kuten pooliton steroidirakenteinen hormoni. Siksi insuliinin vastaanottajamolekyyli sijaitsee solukalvolla. (f) Ionisidosten vahvuus on erilainen eri ionien välillä. (g) Lämpöliike voittaa kemiallisen vetovoiman ja ionisidos katkeaa.
8 KONETEKNIIKKA 6. Tyypillisesti auton alustan osat ovat kuumasinkitettyjä ja auton kori sähkösinkitetty. Korissa on käytetty myös runsaasti muovisia osia. Tavallisesti polttoaineena käytetään bensiiniä tai dieseliä. Mutta esimerkiksi DaimlerChrysler on kehittänyt polttokennolla toimivia autoja, joissa voidaan käyttää polttoaineena vetyä. (a) Nimeä sähkökemiallinen kenno, joka toimii akkua käytettäessä? (b) Nimeä sähkökemiallinen kenno, joka toimii akkua ladattaessa? (c) Nimeä sähkökemiallinen kenno, joka toimii auton korin sähkösinkityksessä? (d) Selitä lyhyesti, miten sähkösinkitys suoritetaan. Piirrä, kuva, esitä kennon anodi ja katodi, plus- ja miinus-napa sekä elektronien liikesuunta. (e) Sinkityksellä pyritään hidastamaan teräksisen auton korin korroosiota. Selitä ne kemialliset reaktiot, jotka tapahtuvat, kun sinkkipintaan tulee teräkseen ulottuva naarmu. (f) Mitä muodostuu pakokaasuun, kun polttoaineena käytetään bensiiniä (C 8 H 18 )? (g) Mitä muodostuu pakokaasuun, kun polttoaineena käytetään vetyä (H 2 )? (h) Biodiesel on uusiutuva polttoaine. Miten uusiutuvien ja uusiutumattomien polttoaineiden kemialliset koostumukset eroavat toisistaan? (i) Miten auton alumiinivanteet kestävät (oletetaan käsittelemättömäksi alumiiniksi), kun pesuliuoksen ph on hyvin emäksinen. (j) Auton akun elektrodit ovat latauksen jälkeen lyijyä (Pb) ja lyijyoksidia (PbO 2 ). Selitä, mihin perustuu akun toiminta auton käynnistyksen yhteydessä. (k) Muodostuuko typen oksideja pakokaasuun käynnistyksen vai ajon aikana? Perustele.
9 (a) Sähköpari (b) Elektrolyysikenno (c) Elektrolyysikenno (d) Selitä lyhyesti, miten sähkösinkitys suoritetaan. Piirrä, kuva, esitä kennon anodi ja katodi, plus- ja miinus-napa sekä elektronien liikesuunta. (e) Sinkki epäjalompana korrodoituu ja reagoi hapen sekä kosteuden kanssa muodostaen Zn(OH) 2. Sinkkihydroksidi saostuu ja tukkii naarmun ja joka edelleen muuttuu tiiviiksi suojaavaksi sinkkioksidi/-karbonaattikerrokseksi (ZnCO 3 + ZnO) (h) Uusiutuvissa polttoaineissa on hiiltä, vetyä, happea ja vettä sekä pieniä määriä muita aineita. Uusiutumattomissa polttoaineissa ei ole happea eikä vettä. (j) Tarkastellaan normaalipotentiaalitaulukkoa, josta havaitaan lyijyoksidin olevan hyvä hapetin, joka riistää lyijyltä (Pb) elektroneja. (k) Typen oksideja muodostuu pakokaasuun ajon aikana eli vasta sitten, kun moottoritilassa on niin kuuma, että typpimolekyylin kolminkertainen kovalenttinen sidos katkeaa.
10 a. RAKENNUSTEKNIIKKA 7. Oheinen teksti on Kestopuu Oy:n kiinnitysohjeesta. (a) Perustele, miksi ohjeessa kielletään laittamasta eri metallista valmistettuja kiinnikkeitä kosketuksiin toistensa kanssa. Esitä reaktiot, mitä tapahtuu, kun kuparinaulaa on käytetty kuumasinkityn teräslevyn kiinnittämiseen puuhun. (b) Mikä on arseenin kemiallinen merkki? (c) Selitä kemiallisten sidosten avulla, mihin perustuu se, että hakattaessa naula vääntyy eikä murru. (d) Vertaa kuparinaulan ja sinkitetyn teräsnaulan korroosiokestävyyttä happamissa ja hapettomissa olosuhteissa. (e) Perustele, miksi betoniin ei voi kiinnittää sinkki- tai kuparikiinnikkeitä, mutta voi asettaa rautaisia kiinnikkeitä. (f) Perustele, miksi puunkyllästysaineen kuparisuolat syövyttävät sinkin nopeasti. (g) Perustele, miten kova vesi vaikuttaisi sinkitettyyn naulaan. (h) Perustele, miksi puu kostuu helposti.
11 (a) Epäjalompi metalli eli sinkki hapettuu ja elektronit virtaavat jalomman kuparin pinnalle. Kuparin pinnalla veteen liuennut happi ottaa elektronit vastaan ja reagoi veden kanssa. On huomattava, että atomimuotoinen jalompi metalli ei ota elektroneja vastaan. Muodostuu sähköpari, jossa sinkkilevy on anodi ja kuparinaula on katodi. Kysymyksessä on galvaaninen korroosio. (d) Tulos luetaan Pourbaix-diagrammista, missä y-akseli voidaan arkielämässä ajatella happipitoisuudeksi. (e) Betonin ph vaihtelee, mutta voi olla yli 13. vastaus luettavissa Pourbaixdiagrammeista. (f) Jalomman kuparin Cu 2+ -ionit voivat hapettaa atomimuotoisen sinkin. (g) Kovan veden Ca2+ - ionit eivät epäjalompina vaikuta atomimuotoiseen sinkkiin. (h) Puussa oleva selluloosan pooliset OH-ryhmät vetävät puoleensa polista vettä.
12 9. Yksityisiä kaivoja on maassamme noin 300 000. Kaivoveden tulee olla terveydelle vaaratonta. Porakaivojen vesissä voi olla suuria pitoisuuksia mm. rautaa, mangaania, nitraatteja, fluoridia, radioaktiivista radonia ( 222 Rn) jne. Jos porakaivo on puhkaistu merenrannan läheisyydessä makean pohjavesikerroksen läpi suolaisen veden kerrokseen, voi vedessä olla myös natriumkloridia. Jos ph on alhainen ja vesi on pehmeää, on vaarana että vesi syövyttää metalliputkia ja muita järjestelmään kuuluvia metalliosia kuten messinkisiä liittimiä. (a) Mitkä ovat fluorin ja mangaanin kemialliset merkit? (b) Mitä alhainen ph kuvastaa veden laadusta? (c) Miten nitraatti (NO - 3 ) vaikuttaa rauta- tai kupariputkiin? (d) Talousveden laatua seurattaessa mitataan sen sähkönjohtavuutta. Mitä se kuvastaa veden laadusta? (e) Selitä molekyylitasolla, miksi veden kiehumispiste on korkea. (f) Mitä arvioisit radonin kemiallisesta reaktiivisuudesta? Perustele. (g) Mikä on radiumin ionivaraus sen muodostaessa kemiallisia yhdisteitä? Perustele. (h) Selitä, miten radon muodostuu radiumista ( 226 Ra) uraanin hajoamissarjassa: 226 Ra 222 Rn (c) NO 3 - on vahva hapetin ja kykenee hapettamaan sekä rauta-että kupariatomin. (d) Vesiliuoksessa ionit toimivat sähkön kuljettajina. Hyvä veden sähkönjohtavuus aiheutuu ionimuotoisten epäpuhtauksien suuresta pitoisuudesta. (e) Nestemäisessä vedessä vesimolekyylien välillä muodostuu ja katkeaa vetysidoksia koko ajan. Vetysidos on vahva ja tarvitaan runsaasti sen katkaisemiseksi kokonaan. (f) Radon on oktetissa eli energiaminimissä, minkä vuoksi se ei reagoi helposti. (h) Järjestysluku pienenee kahdella ja massaluku neljallä: radiumista poistuu alfahiukkanen eli 2 protonia ja 2 neutronia.