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

Samankaltaiset tiedostot
Alikuoret eli orbitaalit

ATOMIN JA IONIN KOKO

ULKOELEKTRONIRAKENNE JA METALLILUONNE

EPÄORGAANINEN KEMIA HARJOITUKSIA. Jaksollinen järjestelmä

Jaksollinen järjestelmä ja sidokset

Ionisidos ja ionihila:

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

MUUTOKSET ELEKTRONI- RAKENTEESSA

Jaksollinen järjestelmä

Siirtymämetallien erityisominaisuuksia

9. JAKSOLLINEN JÄRJESTELMÄ

Hapettuminen ja pelkistyminen: RedOx -reaktiot. CHEM-A1250 Luento

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

Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka Kari Sormunen Kevät 2012

CHEM-A1200 Kemiallinen rakenne ja sitoutuminen

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

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

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

Hapetus-pelkistymisreaktioiden tasapainottaminen

Fysiikan, kemian, matematiikan ja tietotekniikan kilpailu lukiolaisille

Taulukko Käyttötarkoitus Huomioita, miksi? Kreikkalaisten numeeriset etuliitteet

Luku 2: Atomisidokset ja ominaisuudet

Hapettuminen ja pelkistyminen: RedOx -reaktiot. CHEM-A1250 Luento

Puhtaat aineet ja seokset

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

luku2 Kappale 2 Hapettumis pelkistymisreaktioiden ennustaminen ja tasapainottaminen

Määritelmä, metallisidos, metallihila:

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

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

REAKTIOT JA TASAPAINO, KE5 KERTAUSTA

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

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

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

Jaksollinen järjestelmä

KE2 Kemian mikromaailma

Sukunimi: Etunimi: Henkilötunnus:

Luku 3. Protolyysireaktiot ja vesiliuoksen ph

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

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

luku 1.notebook Luku 1 Mooli, ainemäärä ja konsentraatio

Kemian opiskelun avuksi

Fysiikan, kemian ja matematiikan kilpailu lukiolaisille

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

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

Taulukko Käyttötarkoitus Huomioita, miksi? Kreikkalaisten numeeriset etuliitteet

3.1 Sidostyyppejä ja reaktiotyyppejä. Elektronegatiivisuus = alkuaineen kyky vetää elektroneja puoleensa

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

neon kemian kertauskirja Miria Hannola-Teitto Reija Jokela Markku Leskelä Elina Näsäkkälä Maija Pohjakallio Merja Rassi EDITA HELSINKI

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

Seoksen pitoisuuslaskuja

Chem-C2400 Luento 2: Kiderakenteet Ville Jokinen

CHEM-A1250 KEMIAN PERUSTEET kevät 2016

c) Mitkä alkuaineet ovat tärkeitä ravinteita kasveille?

Liukoisuus

Näiden aihekokonaisuuksien opetussuunnitelmat ovat luvussa 8.

Kaikki ympärillämme oleva aine koostuu alkuaineista.

HEIKOT VUOROVAIKUTUKSET MOLEKYYLIEN VÄLISET SIDOKSET

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

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

Seokset ja liuokset. 1. Seostyypit 2. Aineen liukoisuus 3. Pitoisuuden yksiköt ja mittaaminen

Elektrolyysi Anodilla tapahtuu aina hapettuminen ja katodilla pelkistyminen!

1-12 R1-R3. 21, 22 T4 Tutkielman palautus kurssin lopussa (Työ 2 ja Työ 3), (R4-R6) Sopii myös itsenäiseen opiskeluun Työ 4 R7 - R8

2. Koska f(5) > 8 ja yhdeksän pisteen varaan voidaan virittää kupera viisikulmio, niin f(5) = 9.

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

Tunti on suunniteltu lukion KE 4 -kurssille 45 minuutin oppitunnille kahdelle opettajalle.

Kiinteiden materiaalien rakenne

Sähkökemiaa. Hapettuminen Jännitesarja Elektrolyysi Faradayn laki Korroosio

Tekijä lehtori Zofia Bazia-Hietikko

Rakennusalan kemia 5 op

REAKTIOT JA TASAPAINO, KE5 Vahvat&heikot protolyytit (vesiliuoksissa) ja protolyysireaktiot

1. Materiaalien rakenne

Ellinghamin diagrammit

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

Kemia keskeinen luonnontiede

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

KE2 KURSSIKOE 4/2014 Kastellin lukio

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

ROMUMETALLIA OSTAMASSA (OSA 1)

Johdantoa. Kemia on elektronien liikkumista/siirtymistä. Miksi?

CHEM-A1250 Luento 3, klo Kemiallinen reaktio

Kemiallisia reaktioita ympärillämme Fysiikan ja kemian pedagogiikan perusteet

Metallit materiaaleina. kappale 4

KEMIAN MIKROMAAILMA, KE2 VESI

2. Maitohapon CH3 CH(OH) COOH molekyylissä

MINERAALI- TUOTTEET Kierrätys ja Mineraalituotteet

Workshop: Tekniikan kemia OAMK:ssa

Atomi. Aineen perusyksikkö

Käytetään nykyaikaista kvanttimekaanista atomimallia, Bohrin vetyatomi toimii samoin.

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

REAKTIOT JA TASAPAINO, KE5 Vahvat&heikot protolyytit (vesiliuoksissa) ja protolyysireaktiot

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

Kemiallinen tasapaino 3: Puskuriliuokset Liukoisuustulo. Luento 8 CHEM-A1250

Kuva 1: Yhdisteet A-F viivakaavoin, tehtävän kannalta on relevanttia lisätä näkyviin vedyt ja hiilet. Piiroteknisistä syistä tätä ei ole tehty

Liuos voi olla hapan, emäksinen tai neutraali

Fysiikan, kemian ja matematiikan kilpailu lukiolaisille

REAKTIOT JA TASAPAINO, KE5 KERTAUSTA

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

1. Malmista metalliksi

Tehtävä 1. (6 p). Nimi Henkilötunnus Maankuori koostuu useista litosfäärilaatoista. Kahden litosfäärilaatan törmätessä raskaampi mereinen laatta

vi) Oheinen käyrä kuvaa reaktiosysteemin energian muutosta reaktion (1) etenemisen funktiona.

Transkriptio:

CHEM-C2210 Alkuainekemia ja epäorgaanisten materiaalien synteesi ja karakterisointi (5 op), kevät 2017 Tenttikysymysten aihealueita eli esimerkkejä mistä aihealueista ja minkä tyyppisiä tehtäviä kokeessa voisi olla HUOM! ei ole täysin kattava tehtävälista eli kokeessa voi myös olla muita tehtäviä ja myös muun tyyppisiä tehtäviä Tentissä ei kysytä pieniä yksityiskohtia (esim. alkuaineen löytövuosi, nimen alkuperä, pitoisuus maankuoressa, alkuaineen isotoopit jne.). Alla olevat esimerkit toivottavasti kuvaavat minkä tyyppisiä tehtävät voivat olla. Luentotehtävissä on myös paljon esimerkkejä. 1. Jaksolliset ja ryhmäominaisuudet: Mitkä alkuaineet ovat puolimetalleja (metalleja/ epämetalleja)? Miten elektronegatiivisuus / 1. ionisaatioenergia / atomisäde / ionisäde / metalliluonne jne. muuttuu mentäessä ryhmässä alaspäin tai jaksossa oikealle? Millä alkuaineilla on vinosukulaisuutta? Miksi ja miten kyseiset alkuaineet muistuttavat toisiaan? Miten alkalimetallien reaktiivisuus muuttuu (kasvaa/pienenee/pysyy samana) ryhmässä alaspäin mentäessä? Mistä tämä johtuu? Miten halogeenien hapetuskyky muuttuu ryhmässä alaspäin mentäessä? Mistä tämä johtuu? Mitä tarkoitetaan ytimen efektiivisellä varauksella ja elektronien varjostusefektillä? Miten Slaterin sääntöjä voidaan hyödyntää ytimen efektiivisen varauksen määrittelemisessä? (Slaterin sääntöjä ei tarvitse osata kirjoittaa) 2. Elektronirakenne ja hapetusluvut ja ionit: Kirjoita alkuaineen X elektronirakenne jaksollisen järjestelmän avulla. Päättele ja perustele sen elektronirakenteen perusteella, mitkä ovat alkuaineen X tärkeimmät hapetusluvut. Mitä ioneja sillä on happamissa vesiliuoksissa? Kirjoita raudan elektronirakenne. Onko raudalla parittomia elektroneja? Jos on, niin minkä ominaisuuden ne aiheuttavat? Mikä on rikin stabiileimman ionin (happamassa liuoksessa) varaus? Perustele vastauksesi ionin elektronirakenteen avulla. Kirjoita lyijyn elektronirakenne. Osoita elektronirakenteiden avulla, mitkä ovat lyijyn kaksi positiivista hapetuslukua. Kumpi niistä on stabiilimpi? Miksi? Perustele vastauksesi. Mitkä elektronit poistuvat ensimmäisenä siirtymämetalli-ionien muodostuessa? Mikä on harvinaisten maametallien yleisin/ stabiilein hapetusluku? Selitä, miksi se on stabiilein. Millä harvinaisilla maametalleilla on tästä poikkeavia hapetuslukuja ja mitkä hapetusluvut ovat? Perustele vastauksesi elektronirakenteiden avulla.

3. Alkuaineiden esiintyminen Mitkä alkuaineet ovat yleisimpiä/harvinaisempia maailmankaikkeudessa? Maankuoressa? Perustele miksi. Mitä yhteistä on alkuaineilla: O, Ne, Mg, Si, S, Ar ja Ca, jotka ovat hyvin yleisiä maailmankaikkeudessa? Millä alkuaineilla (mistä järjestysluvusta alkaen) ei ole pysyviä isotooppeja? Alkuaineet voidaan luokitella 4 ryhmään sen mukaan, missä muodossa ne esiintyvät maapallolla. Luokittelussa käytetään nimityksiä atmofiili, litofiili, kalkofiili ja siderofiili. Selitä lyhyesti, mitä ne tarkoittavat ja anna esimerkki kunkin luokan alkuaineesta. Anna esimerkki alkuaineesta, joka esiintyy maapallolla a) kaasuna, b) oksidina, c) sulfidina ja d) alkuaineena. Mitkä alkuaineet esiintyvät maankuoressa vapaina alkuaineina? Millaisina yhdisteinä (mineraaleina) seuraavat alkuaineet esiintyvät maankuoressa: Mg, Ti ja Cu? 4. Alkuaineet elämälle välttämättömät / myrkylliset Mitkä alkuaineet ovat elämälle välttämättömiä? Anna x esimerkkiä. Mitkä alkuaineet ovat ihmiselle erittäin myrkyllisiä? Mitä alkuaineita ihminen tarvitsee hivenaineina eli pieniä määriä? Valitse yksi alkuaine ja kerro tarkemmin sen biologisesta merkityksestä. 5. Nimeäminen (ohjeet laboratoriotöissä) Laboratoriotöissä harjoiteltuja nimeämisiä, myös kompleksit. Anna seuraavien yhdisteiden nimet: a) TiCl 4 b) K 2SO 4 c) [Al(H 2O) 6] 3+ d) [CoBr(NH 3) 5]SO 4 (Perusalkuaineiden ja ionien nimet tulisi osata) Nimeä seuraavat yhdisteet. Mihin yhdisteitä voidaan käyttää? (Tehtävässä annetaan perusyhdisteitä) 6. Sitoutuminen ja sen vaikutus ominaisuuksiin Millaisia ovat ionisidoksellisten (kovalenttisten / metallisidoksellisten) yhdisteiden yleiset ominaisuudet? Ennusta Van-Arkel Ketelaar kolmion avulla, onko yhdiste X ionisidoksellinen vai kovalenttinen yhdiste? (Tehtävässä annetaan ko. kolmio ja elektronegatiivisuudet).

Alla olevassa taulukossa on 3. jakson alkuaineiden oksidien kemialliset kaavat. Merkitse taulukkoon oksidien sitoutuminen (kovalenttinen sidos / ionisidos / metallisidos / molekyylien välinen sidos). Merkitse myös oksidin happo-emäsluonne (hapan, emäksinen, neutraali) ja olomuoto (kaasu, kiinteä, neste). Oksidi Na 2O MgO Al 2O 3 SiO 2 P 4O 10 SO 2, SO 3 ClO 2 Sitoutuminen Happo-emäsluonne Olomuoto (Tehtävässä voi olla myös jokin muu yhdiste (halogenidi, hydroksidi jne.) tai jokin ryhmä) Tarkastele, miten 14. ryhmän oksidien sitoutuminen ja happo-emäsluonne muuttuvat ryhmässä alaspäin mentäessä. Millaisina ioneina 14. ryhmän alkuaineet esiintyvät happamissa vesiliuoksissa? MnO:n sulamispiste on 1785 C ja Mn 2O 7:n 6 C. Mistä näin suuri ero johtuu? Kumpi oksideista on hapan? Perustele vastauksesi. Perustele kemiallisesti, miksi SnI 4 ei liukene veteen ja sen sp. on 143 C, kun taas SnI 2 liukenee veteen ja sen sp. on 320 C. Alla olevassa taulukossa on 3. jakson alkuaineiden sulamispisteet. Perustele sitoutumisen avulla eroja sulamispisteissä. Na Mg Al Si P S Cl Ar sp. C 98 649 660 1420 44 119-101 -189 Millaisina ioneina 3. jakson alkuaineet esiintyvät vesiliuoksissa? Tallium muodostaa kahdenlaisia yhdisteitä, joista toisissa talliumin varaus on +1 ja toisissa +3. Minkä halogenidi-ionin kanssa tallium muodostaa todennäköisemmin: a) ionisidoksellisen b) kovalenttisen yhdisteen? Kirjoita yhdisteiden kaavat. Merkitse alla olevaan taulukkoon kyseisen alkuaineen oksidin/oksidien kaava/kaavat ja happoemäsluonne, hydroksidin kaava ja happo-emäsluonne sekä ioni/ionit happamassa vesiliuoksessa. Miten sitoutuminen ja metalliluonne muuttuvat ryhmässä alaspäin mentäessä? Alkuaine Oksidit Hydroksidi Ionit happamassa C Si Ge Sn Pb

7. Kiinteän olomuodon rakenteet Millaisia kidevirheitä kiinteiden aineiden hiloissa voi olla? Tehtävä, jossa annetaan jonkin yhdisteen rakenteen alkeiskoppi ja pyydetään määrittelemään esim. alkeiskopin kationien ja anionien lukumäärä, kaavayksiköiden lukumäärä, koordinaatioluvut yms. 8. Analyysimenetelmät (XRD, FTIR, XRR) ja ohutkavlonkasvatusmenetelmät (ALD, MLD) - menetelmän periaate - lyhyesti laitteisto eli laitteiston osat (eri osien toimintaperiaatteita ei tarvitse osata) - käyttökohteet: mitä voidaan näytteestä analysoida, mitä tietoa näytteestä saadaan ko. menetelmällä - näytteen valmistus ja siihen vaikuttavat tekijät - Selitä lyhyesti ALD-menetelmän periaate / Selitä lyhyesti MLD-menetelmän periaate - Mitä eroa on ALD- ja MLD-menetelmillä? - Missä sovelluskohteissa ALD- ja/tai MLD-menetelmiä voidaan käyttää? - Mitkä ovat ALD-menetelmän edut verrattuna muihin ohutkalvojen kaasufaasikasvatusmenetelmiin? 9. Termit/ilmiöt/säännöt/efektit Selitä lyhyesti seuraavat termit/ilmiöt/säännöt/efektit: a) Lantanoidikontraktio eli lantanoidikutistuminen b) Oddo-Harkinsin sääntö c) Inerttipari-efekti d) Litofiilinen alkuaine e) Fajansin säännöt f) Polymorfia ja isomorfia g) Elektronivajaa yhdiste h) Platinametallit i) Harvinaiset maametallit j) Keinotekoinen alkuaine jne 10. Käyttökohteet ja ominaisuudet Yhdistä yhdisteelle/alkuaineelle ominaisuus ja käyttökohde. (Eli tehtävässä on annettu n kpl alkuaineita/yhdisteitä ja n kpl ominaisuuksia, n kpl käyttökohteita, ja ne pitää yhdistää) Mitkä ovat harvinaisten maametallien pääkäyttöalueet? Mikä ominaisuus liittyy ko. käyttökohteeseen? 11. Metallikompleksit Mitä tarkoitetaan metallikompleksilla? tai Kuvaile metallikompleksit rakenne ja sitoutuminen. Mitä tarkoitetaan metallikompleksien rakenneisomerialla? Anna esimerkkejä. Miksi Ti 4+ -ionin vesiliuos on väritön, mutta Ti 3+ -ionin vesiliuos on purppuran värinen?

12. Ominaisuuksista (liittyvät elektronirakenteisiin ja sitoutumiseen) Anna esimerkki erittäin reaktiivisesta alkuaineesta. Mitkä jalokaasut on saatu reagoimaan? Minkä alkuaineiden kanssa ne ovat reagoineet? (Ei siis tarvitse tietää yhdisteiden kaavoja) Miksi vesiliukoisten Al(III)-yhdisteiden liuokset ovat happamia? Mitkä alkuaineet ovat hyviä pelkistimiä/hapettimia? Miksi? Miksi monet siirtymämetallit/lantanoidit ovat paramagneettisia? Miksi monet siirtymämetalli-ionit/lantanoidi-ionit ovat värillisiä? Miksi alkalimetalliyhdisteet ovat valkoisia ja niiden vesiliuokset värittömiä? Mitkä siirtymämetallien ominaisuudet erottavat ne pääryhmien metalleista? Mistä johtuu SnI 4:n voimakas oranssipunainen väri? Miksi otsoni on tehokas hapetin? Miksi lantanoidi-ioneista esimerkiksi Eu 3+ -ioni soveltuu hyvin aktivaattori-ioniksi loisteaineiseen? Miksei La 3+ - ja Lu 3+ -ionit sovellu loisteaineiden aktivaattori-ioneiksi? jne.