2 Kemian mikromaailma Flashcards
Kuorimallissa
elektronit asetetaan elektronikuorille kasvavan energian mukaisessa järjestyksessä
Elektronikuoria merkitään ytimestä lukien
numeroilla 1, 2, 3, .. tai kirjaimilla K, L, M, N
Elektronikuorelle, jonka järjestysnumero on n, mahtuu
2n² elektronia
Kvanttimekaanisen atomimallin keskeisiä käsitteitä ovat
- pääkuori
- orbitaali
- kvanttiluku
- alakuori
Elektronin tilaa atomissa kuvataan
neljän kvanttiluvun yhdistelmällä
Orbitaaleja kuvataan
ns. rajapintakuvaajilla
Energiaminimiperiaate
Elektronit ovat atomiytimen ympärillä siten, että niiden energia on mahdollisimman pieni
Hundin sääntö
Jos täyttyvillä orbitaaleilla on sama energia, kullekin orbitaalille sijoitetaan ensin yksi elektroni, joilla kaikilla on sama spini
Paulin kieltosääntö
samalla orbitaalilla voi olla enintään kaksi elektronia, joilla on eri spini
Jos atomiin tuodaan lisää energiaa esimerkiksi lämpönä tai valona
ulkoelektronit virittyvät eli siirtyvät korkeammille energiatasoille
Kun atomin viritystila purkautuu
vapautuu sähkömagneettista säteilyä
Jos ulkoelektronit saavat riittävästi energiaa
ne irtoavat kokonaan ja atomi ionisoituu ioniksi
Positiivinen ioni
kationi
Negatiivinen ioni
anioni
Suurin osa alkuaineista on
metalleja
Metalliluonne kasvaa
ryhmässä ylhäältä alaspäin ja jaksossa oikealta vasemmalle
Metalleilla on taipumus
luovuttaa elektroneja
Epämetalleilla on taipumus
vastaanottaa elektroneja
Elektronegatiivisia ovat
epämetallit
Elektropositiivisia ovat
metallit
Elektronegatiivisuus kuvaa
kemiallisesti sitoutuneen atomin kykyä vetää puoleensa sidoselektroneja
Elektronegatiivisuus kasvaa
ryhmässä alhaalta ylöspäin ja jaksossa vasemmalta oikealle
Alkuaineiden reaktiokykyä voidaan ennustaa
atomikoon avulla
Mitä suurempi pääryhmien 1-2 metalliatomi on
sitä helpommin se reagoi
Mitä pienempi ryhmän 17 epämetalli on
sitä kiivaammin se reagoi
Ionisoitumisenergia kuvaa
sitä energiamäärää, joka tarvitaan kun kaasumaisesta atomista tai ionista irtoaa elektroni
Metallien ionisoitumisenergia-arvot ovat yleensä
pienempiä kuin epämetallien
Elektroniaffiniteettiarvo ilmaisee
sen energiamäärän, joka sitoutuu tai vapautuu, kun kaasumaiseen atomiin tai ioniin liittyy elektroni
Poolittomien alkuainemolekyylien välille muodostuu
vain heikkoja dispersiovoimia
Suoloille tyypillinen kiderakenne
ionihila
Elektrolyytti
sähkönkuljettaja
Poolisten molekyylien välille muodostuu
dipoli-dipolisidoksia tai vetysidoksia
Ionisidos on
vahva sähköinen vetovoima
Kemiallisten sidosten vertailu voi perustua
- ioniluonteeseen
- sidosenergiaan
- sidospituuteen
- siihen, onko kyseessä atomien vai molekyylien välinen sidos
Atomien väliset sidokset
ovat vahvoja
- metallisidos
- ionisidos
- kovalenttinen sidos
Molekyylien väliset sidokset
ovat heikkoja
- vetysidos
- dipoli-dipolisidos
- dispersiovoima
Vesimolekyylien välille syntyy
vahvoja vetysidoksia -> pintajännitys
Sokeri liukenee veteen
molekyyleinä
Suola liukenee veteen
ioneina
Suolakiteen hajoaminen ja ionien siirtyminen vesiliuokseen johtuu
ionien ja vesimolekyylien välisistä sähköisistä vetovoimista, ioni-dipolisidoksista
Hydraatti
vesimolekyylien ympäröimä ioni
Hapettuminen tarkoittaa
elektronien luovuttamista
Pelkistyminen tarkoittaa
elektronien vastaanottamista
Suhdekaava ilmoittaa
yhdisteessä olevien ionien ainemäärien pienimmät kokonaislukusuhteet
Suhdekaava voidaan laskea
kun tiedetään reagoivien alkuaineiden massat
Molekyylikaava kertoo
kuinka monta kunkin alkuaineen atomia molekyylissä on
Rakennekaavasta selviää
miten eri alkuaineatomit ovat sitoutuneet toisiinsa
Isomeerejä ovat yhdisteet
joilla on sama molekyylikaava mutta eri rakennekaava
Rakenne- eli konstituutioisomeria jaetaan
- ketju- eli runkoisomeria
- paikkaisomeria
- funktioisomeria
Avaruus- eli stereoisomeriassa
sidokset suuntautuvat avaruudellisesti eri tavoin eli näillä isomeereilla on erilainen kolmiuloitteinen rakenne
Optinen isomeeri eli
peilikuvaisomeeri
Molekyylien kolmiuloitteisella muodolla on vaikutus
aineen fysikaalisiin ominaisuuksiin
Optiset isomeerit kääntävät
tasopolarisoidun valon värähtelytasoa eri suuntiin
Molekyylin eri avaruusrakenteilla on
myös erilaisia biokemiallisia ja fysiologisia ominaisuuksia
Molekyylin biokemialliset ja fysiologiset ominaisuudet selittyvät
entryymiproteiinien ja ns. reseptorimolekyylien spesifisyydellä
VSEPR- teorian mukaan
kovalenttiset sidokset suuntautuvat avaruudessa mahdollisimman kauas toisistaan
Molekyylin muotoon vaikuttaa
myös keskusatomin vapaiden elektroniparien määrä
Kovalenttisen sidoksen muodostumista kuvataan atomiorbitaalien sijaan
molekyyliorbitaaleilla
Yksinkertainen kovalenttinen sidos
sigma-sidos (s+s)
Kovalenttinen kaksoissidos
sigma- ja pii-sidos (s+p)
Kovalenttinen kolmoissidos
sigma- ja kaksi pii-sidosta (s+p+p)
Bentseenirenkaan jokainen hiiliatomi on
sp²-hybridisoitunut
Avaruus- eli stereoisomeerien lajit
- konformaatioisomeria
- cis-trans-isomeria
- optinen isomeria
Konformaatioisomeria
Molekyylin yksinkertaiset kovalenttiset sidokset voivat kiertyä ympäri ja muodostaa näin erilaisia kolmiuloitteisia rakenteita (tuoli- ja venemuodot)
Cis-trans-isomeria
Kaksoissidoksen muodostaviin hiiliatomeihin liittyneet atomit tai atomiryhmät voivat asettua pysyvästi joko kaksoissidoksen samalle (cis) tai vastakkaisille (trans) puolille
Optinen isomeria
yhteen hiiliatomiin on liittynyt neljä erilaista atomia tai atomiryhmää (asymmetrinen hiiliatomi)
Kiraalinen yhdiste
optisesti aktiivinen yhdiste
Raseemisessa seoksessa on
yhtä paljon kumpaakin enantiomeeria
Toistensa kanssa peilikuvia olevia isomeereja kutsutaan
enantiomeereiksi