4 Metallit ja materiaalit Flashcards
elektrolyysissä hapettumis-pelkistymisreaktio saadaan aikaan
sähkövirran avulla
epäjalot metallit
Li, K, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb
jalot metallit
Cu, Hg, Ag, Au
jalot metallit hapettuvat
vain hapettavilla hapolla
hapettavassa happomolekyylistä pelkistyy
jokin muu aine kuin vety (esim. typpihappo)
epäjalot metallit liukenevat happoihin
vetyä vapauttaen
hapettumisreaktion potentiaaliarvo E_h
on pelkistymispotentiaalin vastaluku
paras hapetin
fluorimolekyyli
paras pelkistin
litiummetalli
hapetusluku kasvaa, tapahtuu
hapettuminen
hapetusluku pienenee, tapahtuu
pelkistyminen
sähköpari eli
galvaaninen kenno
yksinkertainen sähkökemiallinen pari
Daniellin pari
Daniellin parin kennokaavio
- Zn (s) | ZnSO4 (aq) || CuSO4 (aq) | Cu (s) +
Sähkökemiallisessa parissa hapettuminen tapahtuu
negatiivisella kohtiolla, eli negatiivisella elektronilla
normaalivetyelektrodilla tarkoitetaan
platinaelektronia
galvaanisessa kennossa hapettumis-pelkistymisreaktio tuottaa
sähkövirtaa
sähköparissa epäjalompi metalli on aina
negatiivinen elektrodi
parin elektrodien välistä jännite-eroa kutsutaan
lähdejännitteeksi
elektrolyysikennon negatiivinen kohtio
katodi
elektrolyysin suolasulatteen positiiviset ionit eli
kationit hakeutuvat katodille pelkistymään
elektrolyysin avulla voidaan
valmistaa ja puhdistaa alkuaineita ja pinnoittaa esineitä
elektrolyysissä kennon läpi kulkeva sähkömäärä:
Q = It
elektrolyysissä muodostuvien aineiden ainemäärät lasketaan suureyhtälöstä
It = nzF
Faradayn vakio F ilmaisee
yhden elektronimoolin sähkömäärän eli varauksen
pääryhmien metalleilla on vain yksi, ryhmänumerosta pääeltävä
hapetusluku
pääryhmien metalleja esiintyy maaperässä
monina mineraaleina
pääryhmien metallien puhdistus mineraaleista tehdään
pelkistämällä elektrolyyttisesti
tärkeitä pääryhmien metalleja ovat
Na, Mg, K, Al
sivuryhmien metalleja kutsutaan myös
d- ja f-lohkon metalleiksi
monet d-lohkon metalleista esiintyvät
useilla eri hapetusluvuilla
osa d-lohkon metalleista on ns.
siirtymäalkuaineita
siirtymäalkuaineille tyypillisiä ominaisuuksia (3)
värilliset yhdisteet
kyky toimia katalyytteinä
taipumus muodostaa kompleksiyhdisteitä
tärkeimmät typpiyhdisteet (2)
ammoniakki NH3
typpihappo HNO3
ammoniakin valmistus Haber-Bosch-menetelmällä
N2 (g) + 3 H2 (g) ⇌ [Fe] 2 NH3 (g)
typpihapon valmistus Ostwaldin menetelmällä
4 NH3 (g) + 5 O2 (g) → 4 NO (g) + 6 H2O (g) 2 NO (g) + O2 (g) → 2 NO2 (g) 4 NO2 (g) + O2 (g) + 2 H2O (l) →4 HNO3 (aq)
happi ja otsoni ovat voimakkaita
hapettimia
monet metallit muodostavat hapen kanssa
emäksisiä oksideja
monet epämetallit muodostavat hapen kanssa
happamia oksideja
vetyä käytetään teollisuudessa
pelkistimenä
yleisin fosforia sisältävä mineraali
apatiitti
CaF2 ⋅ 3 Ca3(PO4)2
fosforihappo
H3PO4
maankuoressa rikin yleisimpiä yhdisteitä ovat
sulfidit S²⁻
rikkidioksidi SO2 voi hapettua
rikkitrioksidiksi SO3
rikkidioksidi SO₂ muodostaa veden kanssa
rikkihapoketta H2SO3
rikkitrioksidi SO3 muodostaa veden kanssa
rikkihappoa H2SO4
rikkitrioksidi SO3 muodostaa veden kanssa
rikkihappoa H2SO4
rikkihapon valmistus kontaktiprosessilla
S (l) + O2 (g) → SO2 (g)
2 SO2 (g) + O2 (g) ⇌ 2 SO3 (g)
SO3 (g) + H2O (l) → H2SO4
halogeenit eivät esiinny luonnossa sellaisenaan, koska ovat
niin reaktiivisia aineita
metallien kanssa reagoidessaa halogeenit ottavat vastaan helposti elektroneja eli
pelkistyvät muodostaen halogenidi-ioneja (F⁻, Cl⁻, Br⁻, I⁻)
polymeerit muodostuvat
monomeereistä polymeroitumisreaktioissa
synteettiset kumit ovat
polymeerejä, joita kutsutaan myös elastomeereiksi
neopreeni on
täysin synteettinen kumi
tärkein elastomeeri
vulkanoitu kumi
tekokuidut ovat
ohuita, lankamaisia polymeerejä
polyadditioreaktio
yksittäisten monomeerien kaksoissidokset aukeavat ja sidoselektronit voivat muodostaa uusia sidoksia toisten monomeerien kanssa
eteeni + eteeni + eteeni + … = polyeteeni
radikaali on
hyvin reaktiivinen hiukkanen, jolla on parittomia elektroneja
polykondensaatio
monomeerien funktionaaliset ryhmät reagoivat siten, että niiden välille muodostuu uusi sidos ja usein vapautuu vettä
butaanidihappo + 1,2-etaanidioli = polyesteri
polyamidit syntyvät
kondensaatioreaktiossa, jossa monomeerien funktionaalisina ryhminä ovat karboksyyliryhmä ja aminorymä
1,6-diaminoheksaani + heksaanidihappo = nylon 66
polyadditioreaktiossa on kolme vaihetta
herätevaihe,
etenemisvaihe
päättymisvaihe
polyeteeni
PE
muovikalvot, pakkaukset, pullot
polypropeeni
PP
keittiövälineet, pakkaukset, kuidut
polystyreeni
PS
pakkausmateriaalit, kertakäyttöastiat, lämmöneristeet
polyvinyylikloridi
PVC
muoviputket, lattiapinnoitteet
kondensaatiopolymeerejä (3)
polyuretaani (eristevaahdot, auton osat, jalkineet, vettä hylkivät pinnoitteet
polyeteenitereftalaatti (magneettinauhat, virvoitusjuomapullot)
nylon 66 (huonekalut, kuidut, pinnoitteet)
biopolymeerit jaetaan kolmeen ryhmään
polysakkaridit eli hiilihydraatit
polypeptidit eli proteiinit
polynukleotidit eli nukleiinihapot
monosakkaridit muodostavat hiilihydraattimolekyylin siten, että
aina kaksi monosakkaridia liittyy toisiinsa hydoksyyliryhmän kautta (polykondensaatioreaktio)
kahden hydroksyyliryhmän välille muodostuvaa etterisidosta kutsutaan hiilihydraattikemiassa
glukosidisidokseksi
suoraketjuinen glukoosipolymeeri
amyloosi
haarautunut glukoosipolymeeri
amylopektiini
amyloosiketjussa glukosidisidos muodostuu aina hiiliatomien
1 ja 4 välille (suora)
amylopektiiniketjussa glukosidisidos muodostuu aina hiiliatomien
1 ja 6 välille (haarautunut)
amidisidos, peptidisidos
aminohapon aminoryhmä -NH2 liittyy toisen aminohapon karboksyyliryhmään -COOH
primäärirakenne
eri aminohappojen tarkka järjestys proteiiniketjussa
sekundäärirakenne
polypeptidiketjujen kiertyessä tai laskostuessa vetysidoksin
kierteinen sekundäärirakenne l.
alfa-helix, polypeptidiketjujen kiertyessä vetysidosten muodostuessa aina neljän aminohapon välein
laskoksinen sekundäärirakenne l.
beta-helix, polypeptidiketjujen laskostuessa vetysidosten muodostuessa
tertiäärirakenne
proteiinin sivuketjujen välille syntyvät sidokset (dispersiovoimat, ionisidokset, vetysidokset, rikkisillat)