Alkuaineiden kemiaa

Question 1

Mistä ionin ominaisuuksista vesimolekyylin ja ionin vuorovaikutuksen suuruus ja hydrataatiopiirin koko riipppuu?

Answer 1

Ionin varauksesta ja ionin säteestä

z²/r

Question 2

Mitä tarkoittaa hydratoitumisenergia?

Answer 2

Kuvitteellinen energia reaktiolle

M^z+(g) → M^z+(aq)

Question 3

Miten metallin elektronegatiivisuus vaikuttaa sen hydratoimisenergiaan?

Answer 3

Question 4

Mitkä kaksi yllättävää asiaa seuraa hydrataatiosta?

Answer 4

1. ionien kyky läpäistä solumembraani heikkenee
   Cs+>Rb+>K+>Na+>Li+
   (kun polarisointikyky kasvaa eli suurempi hydrataatiopiiri)
2. Saostusreaktioissa entropia kasvaa vapautuvien vesimolekyylien ansiosta

Question 5

Mitä tapahtuu, kun vesimolekyyli dissosioituu kationin vaikutuksesta?

Answer 5

Muodostuu hydroksokationi, kun hydratoitunut kationi toimii Brönstedin happona

[M(H₂O)₆]^z+ + H₂O → [M(H₂O)₅(OH)]^(z-1)+

kationi vetää hapen e-paria
happi vetää OH:n e-paria
vety saa positiivisen varauksen
ja muistuttaa protonia
ja lopulta dissosioituu
ja sitoutuu liuotin vesimolekyyliin

Question 6

Miten hydroksidikationi voi reagoida (3 erilaista)?

Answer 6

Polymeroituminen:

• 2 [M(aq)(OH)]^(z-1)+ ⇔ [(aq)M-O-M(aq)]^(2z-2)+ + H₂O

Oksokationin muodostuminen:

• [M(aq)(OH)₂]^(z-2)+ ⇔ [M(aq)O]^(z-2)+ + H₂O

Metallihydroksin muodostuminen:

• z [M(aq)(OH)]^(z-1)+ ⇔ M(OH)_z(s) + (z-1)[M(aq)]^z+

Question 7

Mikä on oksokationi ja miten se muodostuu?

Answer 7

Oksokationi on muotoa [MO(aq)]^(z-2)+

Se muodostuu, kun hydroksidikationi menettää kaksi OH-ryhmäänsä.

Question 8

Mikä on hydroksidikationi ja miten se muodostuu?

Answer 8

Hydroksidikationi on muotoa [M(aq)OH]^(z-1)+

Se muodostuu, kun yksi tai useampi metallisin hydrataatiopiirin vesistä dissosioituu. Hydratoitunut metallikationi toimii silloin Brönstedin happona:

• HA + H₂O ⇔ A^- + H₃O⁺

Question 9

Mikä on metallihydroksidi ja miten se muodostuu?

Answer 9

Metallihydroksidi on muotoa M(OH)_z ja yleensä kiinteä.

Se muodostuu, kun metallihydroksidikationi sakkautuu sopivassa (korkeassa) pH:ssa.

Question 10

Millainen pH tulee olla, kun metallihydroksidi muodostuu?

Answer 10

Tarpeeksi korkea, reaktio tapahtuu, kun pH = pK_a

missä pK_a on (kai) metallikationin happovakio.

Question 11

Miten metallihydroksidi voi reagoida (3 tapaa)?

Answer 11

1. Dehydraatio oksidiksi

M(OH)_z(s) ⇔ MO_z/2(s) + z/2 H₂O

2. Liukeneminen hydroksianionina

M(OH)_z(s) + OH^-(aq) ⇔ [M(OH)_(z+1)]^- (aq)

3. Oksohappona toimiminen ja dissosioituminen oksoanioniksi

M(OH)_z(s) ⇔ MO_z^-z(aq) + z H₃O⁺(aq)

Question 12

Miten kationin happamuus riippuu sen varauksesta, säteestä ja elektronegatiivisuudesta?

Answer 12

Mitä suurempi varaus, pienempi säde ja suurempi elektronegatiivisuus,

sitä happamampi kationi

Question 13

Miksi halidit eivät hydrolisoidu?

Answer 13

Halideja siis ovat Fluoridi, Kloridi, Bromidi, Jodidi.

Suuri anioni eli halidi peittää pienen kationin, jolloin vesimolekyylit eivät mahdu vuorovaikuttaa kationin kanssa.

Question 14

Mikä on halidiryhmä?

Answer 14

Suurikokoiset anionit Fluori, Kloori, Bromi, Jodi

Question 15

Miten metallien esiintymismuodot ja happamuus liittyvät toisiinsa?

Answer 15

Ei happamat esiintyvät ioneina

Happamat esiintyvät hydroksideina

Erittäin happamat esiintyvät oksideina

Question 16

Esimerkkejä metallikationien esiintymismuodoista ja happamuudesta

Answer 16

Question 17

Mikä on oksoanioni ja miten se muodostuu?

Answer 17

Oksoanioni on muotoa MO_x^y-

Epämetallit ja korkean hapetusasteen metallit ovat vesiliuoksessa hydroksideina ja oksideina, jolloin ne voivat toimia oksohappoina ja muodostaa oksoanioneja.

Question 18

Mikä on oksoanionien hydrolyysi ja mitä siinä tapahtuu?

Answer 18

MO_x^y-(aq) + H₂O ⇔ [MO_x-1OH]^(1-y)-(aq) + OH^-(aq)

Oksoionin varaus vetää veden protoneja puoleensa

Question 19

Millaiset oksoanionit hydrolysoituvat useita kertoja?

Answer 19

Hyvin emäksiset oksoanionit

Question 20

Mikä on hydroksoanioni ja miten se syntyy (3 tapaa)?

Answer 20

Hydroksoanioni on esimerkiksi muotoa M(OH)_x^(x-y)-

1. Oksoanionin hydrolyysissä voi jäädä jäljelle,

jos y > x muodossa MO_x^y-

2. Emäksisissä liuoksissa heikosti happamat kationit voivat liueta hydroksoanionia, koska hydroksoanionit ovat heikommin emäksisiä kuin vastaavat oksoanionit
3. Amfoteeriset hydroksidit ja oksidit voivat myös muodostaa

Question 21

Mistä tekijöistä (3kpl) oksoanionin emäksisyys riippuu ja miten?

Answer 21

1. Keskusatomin elektronegatiivisuus:

Emäksisyys kasvaa, kun EN pienenee, jolloin hapen varaus kasvaa

2. Oksoryhmien määrä:

Emäksisyys on suurempi, mitä vähemmän oksoryhmiä

3. Oksoanionin varaus:

Emäksisyys on suurempi, mitä suurempi varaus on

Question 22

Miten nimetään oksoanionit?

Answer 22

IUPAC:
lkm(oksoryhmät)+Keskusatomi+aatti+(keskusatomin hapetusaste/ionin varaus)

esim. NO₂^- dioksonitraatti(III)ioni

Perinteinen:

hypo-…-iitti

…-iitti (alempi)

…-aatti (yleisin hapetusaste)

per-…-aatti (ylempi)

Yleisin hapetusaste yleensä ryhmä numeroa vastaava, paitsi 6 -> 4 ja siirtymämetalleilla n-1

esim. NO₂^- hyponitriitti

Question 23

Miten voidaan päätellä oksoanionin kaava?

Answer 23

1. kokonaiskoortinaatioluvun mukainen määrä paikkoja oksoryhmille ja vapaille elketronipareille
2. Vapaiden elektroniparien sijoittaminen ( d- ja f- elektroneja ei huomioida)
3. O2- - ionit sijoitetaan vapapiksi jääneisiin paikkoihin ja lasketaan varaus

Question 24

Mistä riippuu oksoanionin oksoryhmien määrä?

Answer 24

Keskusatomin koosta ja hapetusasteesta.

(kun p-ryhmän hapetusaste on ryhmän numero - 2, niillä on tilaa vievä elektronipari)

Question 25

Miten lasketaan oksoanionin kokonaiskoordinaatioluku?

Answer 25

Koordinoitujen atomien lukumäärä + vapaiden elektronien lukumäärä huom. 2. jakso p-ryhmä 3 3. ja 4. jakso p-ryhmät ja 6.jakson siirtymämetallit 6

Question 26

Mikä on oksohappo?

Answer 26

Oksohappo on muotoa H_yMO_x

Question 27

Miten oksohappoja muodostuu?

Answer 27

a) Oksoanionia protonoimalla tai antamalla hydrolyysin edistyä MO_x-y(OH)_y b) protonoimalla hydroksianionia ja eliminoimalla vesimolekyylejä M(OH)_y esim: M(OH)₃^- + H⁺ ⇔ M(OH)₂ + H₂O

Question 28

Miten oksohappojen happamuus lasketaan ja arvioidaan?

Answer 28

H_yMO_x + H₂O ⇔ H_y-1MO_x^- + H₃O⁺ pK_a on laskettavissa konjugaattiemäksen H_y-1MO_x^- emäsvakiosta pK_a = 14 - pK_b tai arvioitavissa oksoryhmien lukumäärän perusteella pK_a = 8,5 - 5,7(x-y) \> Mitä enemmän oksoryhmiä, sitä voimakkaampi happo

Question 29

Miten oksohapot nimetään?

Answer 29

Johdetaan konjugaattiemäksestä hypo-...-iitti \> ali-...-hapoke - iitti \> -hapoke - aatti \> happo per-...-aatti \> per-...-happo

Question 30

Mikä on oksidi?

Answer 30

muotoa MO_x

Question 31

Mitkä ovat oksidien happoemäsreaktiot?

Answer 31

1. Hapan oksidi + emäksinen oksidi ⇒ vesi 2. Hapan oksidi + emäs ⇒ suola + vesi 3. Emäksinen oksidi ja happo ⇒ suola + vesi

Question 32

Milloin oksidi on hapan ja emäksinen ja mikä asia sen määrää?

Answer 32

E-O-H on emäksinen, jos E on metalli on hapan, jos E on epämetalli Elektronegatiivisuusero määrää kumpi sidos E-O vai O-H on polaarisempi ja alttiimpi veden hyökkäykselle

Question 33

Mitä oksideille tapahtuu vesiliuoksessa?

Answer 33

Monet oksidit ovat ainakin muodollisesti emästen tai happojen anhydreja: ne ovat muodostuneet poistamalla vettä vastaavasta emäksestä tai haposta. Tällöin vedessä tapahtuu käänteinen reaktio. Esim: CO₂ + H₂O ⇒ H₂CO₃ SO₃ + H₂O ⇒ H₂SO₄ CaO + H₂O ⇒ Ca(OH)₂

Question 34

Mitä ovat amfoteeriset oksidit ja miten ne reagoivat vedessä?

Answer 34

Amfoteeriset oksidit ovat puolimetallien oksideja ja toimivat sekä happoina ja emäksinä. Ovat veteen niukkaliukoisia

Question 35

Miten epämetallioksidit reagoivat vedessä?

Answer 35

Epämetallioksidit reagoivat veden kanssa, jolloin muodostuu oksohappoja NM-O-H, jotka dissosioituvat anioniksi ja hydroniumiksi. Esim Liitä kuva

Question 36

Mikä on emäksen ja hapon anhydri ja miten se liittyy oksideihin?

Answer 36

Emäksen/hapon anhydri on muodostunut emäksestä/haposta poistamalla vettä. Useat oksidit ovat anhyrejä ja veteen liutessaan tapahtuu käänteinen reaktio.

Question 37

Miten ioninen oksidi reagoi veden kanssa?

Answer 37

Oksidi voi reagoida hydroksidi-ioniksi esim. Na₂O(s) + H₂O ⇒ 2Na(OH)(aq) ⇒ 2Na⁺(aq) + 2OH^-(aq) Happamassa vedessä Na₂O(s) + 2 H₃O⁺ ⇒ 2 Na⁺ + 2 H₂O

Question 38

Millaisia ovat epämetallioksidien sidokset?

Answer 38

Elektronegatiivisuusero on pieni, jolloin polaariset kovalenttisidokset

Question 39

Mitkä ja miten jaksolliset ominaisuudet vaikuttavat oksideihin?

Answer 39

1. Ainutlaatuisuusperiaate 1. Kovalenttinen luonne 2. taipumus piisidoksiin 2. Inertti pari -efekti 1. Esim. Sn Pb esiintyvät myös hapetusasteella (ryhmän numero - 2) 3. metalli-epämetalli raja 1. Happo-emäs ominaisuudet 2. Kiderakenne 1. haihtuvuus ja sulaminen 2. molekyyli (epämetalli) vai jatkuva (metalli)

Question 40

Mitkä asiat vaikuttavat alkuaineiden esiintymismuotoihin vedessä?

Answer 40

Ionien hydrolyysi pH Suolojen saostuminen Kompleksoituminen REDOX-reaktiot Hydrolyysiominaisuuksien tunteminen auttaa dominoivien spesiesten ennustamisessa

Question 41

Miten yksiatomisten ionien emaksisyys kasvaa?

Answer 41

Voimistuu anionin varauksen kasvaessa ja koon pienetessä korrelointi z²/r

Question 42

Mikä on Lewisin happo ja Lewisin emäs?

Answer 42

Happo vastaanottaa elektroniparin Emäs luovuttaa elektroniparin Reaktiossa syntyy kompleksi A + :B ⇒ A-B Esimerkkejä H⁺ + :NH₃ ⇒ NH₄ H⁺ + :OH₂ ⇒ H₃O⁺

Question 43

Mitkä ovat Lewisin happoemäs-reaktioita?

Answer 43

1. Kompleksin muodostuminen 2. Adduktin muodostuminen 3. Molekyyli tai ioni kasvattaa koordinaatiolukuaan 4. Molekyyli/ioni täydellä oktetilla uudelleen järjestää valenssielektroninsa ja vastaanottaa elektroniparin 5. Emäksen ja hapon korvaus 6. Saostus- ja liukenemisreaktiot

Question 44

Mitkä ovat emäksen ja hapon korvausreaktiot?

Answer 44

Emäksen korvaus A-B + :B' ⇒ :B + B'-A Hapon korvaus A-B + A' ⇒ A + A'-B Metaasireaktio A-B + A'-B' ⇒ A'-B + A-B'

Question 45

Mitkä ovat saostus- ja liukenemisreaktiot Lewinsin hapoilla ja emäksillä?

Answer 45

n M^z+(aq) + n :X^z-(aq) ⇔ (MX)_n(s) Tai täydellisemmin: n [M(OH₂)_a]^z+ + n [:X(H₂O)_b]^z- ⇔ (MX)_n(s) + n (a+b) H₂O

Question 46

Mitä tarkoittaa adduktin muodostus?

Answer 46

Molekyyli täydentää vajaan oktenttinsa vastaanottamalla elektroniparin. Esim. BF₃ + :NH₃ ⇒ [B(NH₃)F₃] _{trifluoroammineboron(III)}

Question 47

Mitä Lewisin happoemäsreaktiossa syntyy?

Answer 47

Komplekseja

Question 48

Miten booriryhmän ominaisuuksia ja sovelluksia voidaan ymmärtää Lewisin happo-ominaisuuksilla?

Answer 48

Ryhmän 13 kemialliset ominaisuudet 1. Tyhjä p-orbitaali \> sp2 - hybridisaatio 1. esim. AlCl₃ on kaasufaasissa dimeeri, eli Al-atomit vastaanottavat elektroniparin toiselta AlCl₃ -molekyylin Cl-atomilta 2. Katalyytit 1. AlCl₃ , BF₃ 3. Boorihalidien happovoimakkuus 1. Kompleksin X₃B:N(CH₃)₃ stabiilisuus kasvaa BF₃ \< BCl₃ \< BBr₃ , joten BF₃ on vahvin happo 2. Elektronegatiivisuuden perusteella pitäisi olla toisinpäin, mutta piisidos on vahvin pienimmän fluorin tapauksessa

Question 49

Mitä tarkoittaa HSAB-periaate?

Answer 49

Reaktiot etenevät suuntaan, jossa kova happo sitoutuu kovaan emäkseen ja pehmeä happo sitoutuu pehmeään emäkseen. Polaariset kovalenttiyhdisteet pyrkivät reagoimaan niin, että syntyy ioniyhdiste tai vain heikosti polaarinen kovalenttiyhdiste. HSAB-periaate auttaa ennustamaan reaktion suotuisuutta. HSAB-periaatteesta seuraa liukoisuusasioita: kovakova ja pehmeäpehmeä ovat niukkaliukoisia sekä veteen niukkaliuokoinen saadaan liukenemaan valitsemalla sopiva ligandi

Question 50

Miten hapot lajitellaan HSAB-periaatteen mukaan?

Answer 50

Kovat * Useimmat metalli-ionit ja myös H⁺, B³⁺ ja C⁴⁺ * Pieni EN ja suuri varaustiheys, sitoutuvat ionisesti Pehmeät * Jaksollisesssa järjestelmässä alhaalla oikealla Puolikovat * Hapetusaste tärkeä, isompi, niin kova

Question 51

Miten emäkset jaotellaan HSAB-periaatteen mukaan?

Answer 51

Kovat * F^- ja hapen kautta sitoutuvat ligandit sekä amiinit Pehmeät * Vähemmän elektronegatiivisia epämetalleja sekä suuria ja helposti polaroituvia

Question 52

Mikä on REDOX-reaktio?

Answer 52

REDOX-reaktiossa alkuaineiden hapetusluku muuttuu: Pelkistyy, kun hapetusluku pienenee, vastaanottaa elektroneja ja toimii hapettimena Hapeettuu, kun hapetusluku kasvaa, luovuttaa elektroneja ja toimii pelkistimenä

Question 53

Milloin REDOX tapahtuu?

Answer 53

Reaktio on suotuisa, kun Gibbsin energian muutos on negatiivinen dG = dH - TdS Elektrokennopotentiaalien avulla dG = -nFE Nernstin yhtälö E = E⁰ - RT/(nF) ln Q

Question 54

Mikä on standardipelkityspotentiaali?

Answer 54

Tasapainopotentiaali, kun kaikki redox-reaktioon osallistuvat spesiekset ovat standarditilassaan: Kaasut 1 atm, nesteet ja kiinteät puhtaita, liuenneet: c = 1 M Potentiaalia verrataan vedyn osareaktioon 2 H⁺(aktiivisuus 1) + 2e^- ⇔ H₂ (1 atm), E⁰ = 0,0 V

Question 55

Minkä asian kanssa metallien standardipelkityspotentiaali korreloi?

Answer 55

Elektronegatiivisuuden, mitä suurempi EN sitä suurempi standardipelkistyspotentiaali (normaalipotentiaali)

Question 56

Mitä standardipelkistyspotentiaali kertoo spesieksestä?

Answer 56

Mitä positiivisempi E⁰ on, sitä helpommin spesies pelkistyy.

Question 57

Mikä on sähkökemiallinen sarja?

Answer 57

Sähkökemiallisessa sarjassa metallit on asetettu järjestykseen standardipelkistyspotentiaalien mukaan eli hapettumiskyvyn mukaan. Vedyn normaalipotentiaalia pienemmän normaalipotentiaalin omaavat metallit ovat epäjaloja ja suuremman normaalipotentiaalin omaavat metallit jaloja. Epäjalot ovat pelkistimiä ja jalot hapettimia. Sanotaan myös sähkökemiallinen jännitesarja.

Question 58

Mitä sähkökemiaalisesta sarjasta seuraa?

Answer 58

Epäjalot metallit liukenevat happoihin, sillä vety pystyy hapettamaan niitä.

Question 59

Mitä anodilla tapahtuu ja minkä merkkinen sen napa on Galvaanisessa kennossa ja Elektrolyysikennossa?

Answer 59

Galvaanisessa kennossa anodilla on - napa ja siinä tapahtuu hapettuminen Elektrolyysikennossa anodi on + napa ja siinä tapahtuu hapettuminen

Question 60

Mikä on Latimerin diagrammi?

Answer 60

Standardipotentiaalit eivät ole additiivisia, mutta Gibbsin energiat ovat. Kuva

Question 61

Miten Latimerin diagrammilla voidaan laskea reaktion standardipotentiaali?

Answer 61

Lasketaan se osareaktioiden gibsiin energioita summaamalla

Question 62

Mikä on disproportionoituminen?

Answer 62

Sama alkuaine hapettuu ja pelkistyy. Esim. H₂O₂ → H₂O + O₂

Question 63

Mikä on Frostin diagrammi?

Answer 63

Visualisoi eri hapetusasteiden stabiilisuuden: Stabiilisuutta verrataan alkuaineeseen hapetusasteella 0. Stabiilein hapetusaste on alinna. Pystyakselilla NE⁰ / V Vaaka-akselilla hapetusluku. Punainen on hapan ja sininen on emäksinen. Kuva

Question 64

Mikä on kompronoituminen?

Answer 64

Eri hapetusastetta olevat alkuaineet hapettuvat ja pelkistyvät samalle hapetusasteelle. M + M²⁺ → M⁺

Question 65

Mitä Frostin diagrammista voi päätellä?

Answer 65

Stabiilein spesies on alinna Kahden spesieksen välinen kulmakerroin on standardipelkistyspotentiaali E⁰ ►mitä suurempi positiivisempi kulmakerroin, sitä helpommin suuremman hapetusluvun spesies pelkistyy. Jos spesies on ylempanä viereisiä spesieksiä, sillä on tapana disproportinoitua. Jos spesies on alempana viereisiä spesieksiä, sillä on tapana kompronoitua.

Question 66

Mitä REDOX-reaktioiden kinetiikasta tulisi tietää?

Answer 66

Redox-reaktion tasapainopotentiaali ei kerro mitään reaktion nopeudesta, ainoastaan sen, että onke reaktio mahdollinen. Redox-reaktiot tarvitsevat tietyn ylipotentiaalin, jotta ne etenesivät merkittävällä nopeudella. Ylipotentiaali riippuu monesta tekijästä, mutta karkeasti ylipotentiaali on suuri silloin, kun reaktio on monivaiheinen: kuluu tai muodostuu 2-atomisia kaasuja hapettuvan ja pelkistyvän spesieksen hapetusluvut muuttuvat eri verran koordinaatiopiirissä tapahtuu muutos: nopea ulomman koordinaatiopiirin redox hidas sisemmän koordinaatiopiirin redox Oksoanioneilla tyypillisiä sisemmän koordinaatiopiirin redox: Oksoanionin keksusatomin on havaittu pelkistyvän sitä hitaammin, mitä korkeampi keskusatomin hapetusluku on ja mitä pienempi keskusatomi on.

Question 67

Mikä on syklinen voltametri?

Question 68

Miten ilmakehän happi toimii hapettimena?

Question 69

Mikä on Pourbaix-diagrammi?

Question 70

Mikä on kompleksointi?

Question 71

Miten kompleksointi vaikuttaa tasapainopotentiaaleihin?

Question 72

Mitä on metallien hapettuminen ja mitä siitä seuraa?

Question 73

Mitä veden REDOX-reaktioiden kinetiikasta tulisi tietää?