KE04 Flashcards
kemiallinen reaktio
reagoivien aineiden eli lähtöaineiden rakenneosien sidoksia katkeaa, atomit järjestäytyvät uudelleen ja niiden välille muodostuu uusia sidoksia. muodostuvien aineiden rakenneosat ovat erilaisia kuin lähtöaineiden rakenneosat, eli syntyy uusia aineita. tapahtuu energianmuutoksia
reagenssi
reaktion lähtöaine. aine joka kuluu kemiallisessa reaktiossa muodostaen uutta ainetta
miten kemiallisen reaktion voi tunnistaa?
- värin muutos
- happamuuden muutos
- olomuodon muutos
- haju
- lämpötilan muutos
-ääni
-valo
millaisilla mittareilla voidaan tutkia kemiallisen reaktion tapahtumista?
esim. lämpö-, paine- tai pH-mittari
törmäysteoria
sillä voidaan selittää kemiallisen reaktion tapahtumista.
jotta reaktio voi tapahtua
- rakenneosien täytyy törmätä toisiinsa
- törmäyksellä täytyy olla tarpeeksi energiaa
- törmäyksen täytyy tapahtua oikeasta suunnasta
miksi puhelimen akku hyytyy talvella ulkona?
akun virta saadaan kemiallisista reaktioista, joita tapahtuu akun sisältämien aineiden välillä. kun lämpötila on alhainen, rakenneosien liike hidastuu ja reaktioon tarvittavien törmäysten määrä vähenee
eksoterminen reaktio
energiaa vapautuu, reaktioseoksen lämpötila nousee
endoterminen reaktio
energiaa sitoutuu, reaktioseoksen lämpötila laskee
voiko ekso- tai endoterminen reaktio olla niin hidas, ettei ympäristön lämpötilan muutoksia huomaa?
voi
mistä ääni aiheutuu kemiallisessa reaktiossa?
kemiallisen energian muuttumisessa ilmassa olevien molekyylien liike-energiaksi
reaktioyhtälö
kuvaa lähtöaineiden muuttumista reaktiotuotteiksi. kertoo missä suhteessa aineet reagoivat keskenään ja missä suhteessa uusia aineita muodostuu
jos reaktioastiassa on reaktioon osallistumattomia aineita, merkitäänkö niitä reaktioyhtälöön?
ei
merkitäänkö reaktioyhtälöön aineiden olomuodot?
joo, epäorgaanisissa reaktioissa. orgaanisissa reaktioissa ei, ne reaktiot kirjoitetaan rakennekaavoin tai viivakaavoin
miten liuottimena käytetty vesi merkataan reaktioyhtälöön?
aq. liukenemisyhtälössä vettä ei merkitä reaktioaineisiin, vaan se käy ilmi tuotteiden olomuotomerkinnästä aq
mitä jos reaktio-olosuhteet eivät käy ilmi tehtävästä?
oletetaan että tapahtuu huoneenlämpötilassa
ioniyhdisteen merkitseminen
kaavaan ensin kationi, sitten anioni. varauksettomassa yhdisteessä varausten summan tulee olla 0. kaavaan merkitään ionien määrät alaindeksillä. moniatomisilla ioneilla käytetään sulkeita
aineiden olomuodot reaktioyhtälössä (huoneenlämpötilassa)
- metallit kiinteitä (paitsi elohopea Hg)
- kaksiatomiset molekyylit kaasuja (esim. F_2), paitsi bromi Br_2 neste ja jodi I_2 kiinteä
- ioniyhdisteet usein kiinteä tai vesiliuoksessa
- hapot yleensä vesiliuoksissa
- vesi neste, palamistuotteena kaasu, ei koskaan aq
mitä reaktionuolen kohdalla tapahtuu?
kemiallisen reaktion mekanismiin liittyviä välivaiheita, kuten elektronien siirtymisiä, joiden yksityiskohtia ei esitetä reaktioyhtälössä
tasapainoreaktio
ei tapahdu loppuun asti, vaan reaktioseokseen jää myös lähtöaineita. kaksisuuntainen nuoli kuvaa reaktion tapahtumista molempiin suuntiin
mitä reaktionuolen ylä- tai alapuolelle voidaan merkitä?
tietoja reaktio-olosuhteista, kuten kuumennuksesta, katalyytistä, paineesta tai liuottimesta. kuumennusta voidaan merkitä iso delta tai lämpötila.
aineen häviämättömyyden laki
lähtötuotteissa on yhtä monta saman alkuaineen atomia kuin reaktiotuotteissa. lähtöaineiden yhteen laskettu massa on siis yhtä suuri kuin reaktiotuotteiden yhteen laskettu massa
tuleeko kertoimen olla pienin mahdollinen kokonaisluku?
joo
mitä jos reaktioyhtälöä ei saa tasapainotettua kokonaisluvulla?
murtolukua voi käyttää välivaiheena, kunhan kertoo lopuksi kaikki kertoimet nimittäjällä
stoikiometria
kun tasapainotettua reaktioyhtälöä hyödynnetään jonkin reaktioon osallistuvan aineen ainemäärän laskemiseen. riittää että tiedetään yhden aineen ainemäärä. kertoimet ovat suoraan verrannollisia ainemääriin. ainemäärien suhde = kertoimien suhde
miten ainemäärät kannattaa sijoittaa verrantoon?
tunnettu ainemäärä nimittäjään
miten lopputulos esitetään jos lähtöarvot on annettu massoina?
massana, ellei muuta sanota
saanto
tuotteen massa, arvioidaan reaktion onnistumista
teoreettinen saanto
kun reaktioyhtälön kertoimia hyödyntäen lasketaan kuinka monta grammaa reaktiotuotetta saadaan. kuvaa sitä paljonko reaktiotuotetta saataisiin, jos kaikki lähtöaine reagoisi
todellinen saanto
kokeellisesti saatu reaktiotuotteen massa. voi olla pienempi kuin teoreettinen saanto jos reaktio ei etene loppuun asti, sivureaktiot jotka kuluttavat lähtöainetta, mittausepätarkkuudet (jos saanto määritetään kvantitatiivisen tarkasti)
saantoprosentti
todellinen saanto jaettuna teoreettisella saannolla kertaa 100%
mitä jos saanto on yli 100%?
tuote ei ole puhdasta, todellinen saanto ei voi olla isompi kuin teoreettinen saanto
rajoittava tekijä
aine, joka loppuu reaktiossa ensin ja siten määrää paljonko reaktiotuotteita voi syntyä. reaktio pysähtyy ja ylimäärin olevaa ainetta jää reagoimatta. pitää laskea aina kun on 2 tai useampi lähtöaine, paitsi jos sanotaan että toista on ylimäärin tai toinen lähtötuote on happi
miten lasketaan muodostuvan tuotteen ainemäärä rajoittavan tekijän avulla?
laitetaan osoittajaan reaktiotuotteen ainemäärä ja nimittäjään rajoittavan tekijän ainemäärä
miten kaasu siirtyy?
lämpöliikkeestä johtuvan diffuusion avulla
mistä paine aiheutuu?
kaasumolekyylit törmäävät säilytysastiansa seiniin. mitä pienempään tilaan kaasu suljetaan, sitä suuremmaksi paine kasvaa
miksi kaasun rakenneosat törmäävät toisiinsa harvemmin kuin nesteiden rakenneosat?
kaasussa rakenneosien välinen etäisyys on suurempi
mitkä vaikuttavat kaasun tilavuuteen?
ainemäärä, lämpötila ja ympäröivä paine
ideaalikaasu
teoreettinen kaasu. sen rakenneosat ajatellaan pistemäisiksi, eikä niiden välillä ole vuorovaikutuksia. mallintaa kaasujen käyttäytymistä, joka on hyvin samanlaista. hyvin alhaisissa lämpötiloissa tai suurissa paineissa eri kaasujen käyttäytyminen poikkeaa ideaalikaasusta
miten kaasujen käyttäytyminen on samanlaista?
kun paine ja lämpötila eivät muutu, tietyssä tilavuudessa on aina sama ainemäärä kaasua yhdisteestä riippumatta.
1 bar
10^5 Pascalia
Celcius Kelvineiksi
lisätään 273,15
ideaalikaasun tilanyhtälö
pV=nRT
p=paine, V=tilavuus, n=ainemäärä, R=moolinen kaasuvakio, T=lämpötila kelvin
NTP-olosuhteet
ilmanpaine 101 325 Pa ja huoneenlämpötila 20 celcius astetta
ideaalikaasun moolitilavuus ainemäärän laskemisessa
n= V/V_m
kaasupullon turvallinen säilyttäminen ja kuljettaminen
- pullo suljettu kunnolla
- pystyasento
- hyvin tuettu pullo
- ei lähellä lämmönlähteitä (lämpötilan täytyy olla alle 40 celcius)
- varmista hyvä ilmanvaihto
miksi tulipaloa sammutetaan vedellä?
vesi on palamistuote, eli se ei pala uudelleen. kun esim. rakennus palaa, lämpötilan noustessa tarpeeksi, kaikista rakennuksen palavista materiaaleista höyrystyy ilmaan palavia yhdisteitä. ne muodostavat hapen kanssa seoksen joka leimahtaa liekkeihin. vedellä pyritään laskemaan palavan materiaalin lämpötilaa niin, ettei palavia yhdisteitä enää höyrystyisi
palamisreaktio
aine reagoi hapen kanssa vapauttaen energiaa, eli se on eksoterminen reaktio. tuotteena syntyy oksideja, eli happiyhdisteitä
mainitse muutamia palamisreaktiota
vetyn ja hapen seos palaa vedeksi
hiili palaa hiilidioksidiksi
hiilivedyt palavat hiilidioksidiksi ja vedeksi
miksi vesi on palamisreaktioiden reaktiotuotteissa kaasuna?
koska palamisessa lämpötila on niin korkea
kyteminen
happi reagoi suoraan kiinteän aineen kanssa (vrt. vasta siitä höyrystyvien kaasujen kanssa). paljon hitaampaa kuin kaasumaisten aineiden reagointi
miksi puhdas etanoli syttyy helpommin kuin koivuhalko jota poltetaan takassa?
etanoliliuoksen pinnasta höyrystyy etanolimolekyylejä, jotka muodostavat ilman hapen kanssa seoksen. tämä seos syttyy, kun sitä lämmitetään tulitikulla. jotta koivuhalko syttyy, sitä täytyy ensin lämmittää esim. polttamalla sytykkeitä. korkean lämpötilan seurauksena koivuhalosta höyrystyy hiiliyhdisteitä, ja hapen ja hiiliyhdisteiden seos syttyy palamaan
miksi palaminen jatkuu itsestään?
palamisreaktio lämmittää ainetta -> höyrystyy lisää palavia yhdisteitä
leimahduspiste
lämpötila, jossa aineesta höyrystyy riittävästi kaasua, jotta se voi syttyä palamaan. kun aineen lämpötila on leimahduspisteen yläpuolella, pienikin kipinä riittää sytyttämään sen
syttymisen edellytykset
- syttyvän aineen lämpötila on korkeampi kuin sen leimahduspiste
- palamisreaktion käynnistävä energia kuten palava tulitikku
palamisen edellytykset
- palava aine aka polttoaine
- happi tai happea sisältävä ilma
voiko räjähtävä seos muodostua myös aineen leimahduspisteen alapuolella?
voi, jos aine on riittävän hienojakoista
hajoamisreaktio
vain yksi lähtöaine, joka hajoaa yksinkertaisimmiksi yhdisteiksi. hajoaminen voi alkaa esim. lämmön tai valon vaikutuksesta
epätäydellinen palaminen
aine voi palaa epätäydellisesti, jos happea on rajoitetusti saatavilla. muodostuu usein oksidien lisäksi muita palavan aineen hajoamistuotteita kuten hiiliyhdisteiden palaessa hydroksideja ja hiiltä eli nokea
mihin räjähdysaineiden teho perustuu?
hajoamisreaktioon, jossa vapautuu erittäin nopeasti paljon kaasuja. kaasujen tilavuus on suurempi kuin kiinteän aineen ja nopea kaasujen muodostuminen aiheuttaa tuhoisan paineaallon
mihin kaasuräjähdys perustuu?
helposti syttyvän kaasun ja ilman hapen seoksen räjähdysmäiseen palamiseen. hitaampi, kuin hajoamisreaktioon perustuva räjähdys
millaiset orgaaniset yhdisteet voivat olla räjähtäviä?
sellaiset, joissa on paljon typpeä ja happea suhteessa hiilen määrään. typpikaasun muodostuminen on energeettisesti suotuisaa ja kasvattaa nopeasti reaktiotuotteiden tilavuutta. happi muodostaa hiilen ja vedyn kanssa hiilidioksidia, hiilimonoksidia ja vesihöyryä, jotka kasvattavat kaasujen määrää
mitä monissa räjähdeaineissa on?
nitroryhmiä eli NO_2-ryhmiä
miten epämetallioksidit reagoivat veden kanssa?
muodostaen happoja, joissa on epämetalliatomeihin liittyneitä hydroksiryhmiä. on kuitenkin olemassa myös muunlaisia happoja, esim vetykloridin vesiliuos suolahappo, jossa ei ole happea ollenkaan
protoninsiirtoreaktio
happomolekyyli voi reagoidessaan veden kanssa luovuttaa hydroksiryhmästään vetyionin eli protonin, joka siirtyy vesimolekyylille
hapon ja veden reaktio
muodostuu hapon ioni ja ja oksonium-ioni (H_3O+). jos hapon ioni luovuttaa vielä toisen vetyionin, syntyy erilainen hapon ioni ja oksoniumioni.
hapot
aineet, jotka luovuttavat protoneja ja reagoivat veden kanssa muodostaen oksoniumioneja
hapan liuos
liuos, jossa on ylimäärin oksoniumioneja
hydroniumioni
oksoniumioni
mitä jos happo voi luovuttaa 2 protonia?
se on kahdenarvoinen happo (eli montako vetyä siinä on)
alkali- ja maa-alkalimetallien reaktiot veden kanssa
kaikki reagoivat veden kanssa muodostaen hydroksideja ja vetykaasua (paitsi beryllium). alkalimetallien ja veden reaktio on kiivas ja tuottaa paljon lämpöä. reaktio on kiivaampi kun siirrytään ryhmässä alaspäin, jolloin reaktiivisuus lisääntyy ja ionisoitumisenergia pienenee. myös alkali- ja maa-alkalimetallien oksidit muodostavat veden kanssa hydroksideja
miksi magnesiumihydroksidin olomuodoksi merkitään kiinteä kun se on vedessä?
se on hyvin niukkaliukoinen
mitä alkalimetallihydroksidit muodostavat liuetessaan veteen?
alkalimetalli-ioneja ja hydroksidi-ioneja
liukenevatko maa-alkalimetallihydroksidit veteen hyvin?
eivät
emäs
aine, joka voi vastaanottaa protonin (eli siinä on hydroksidi-ioni). myös aineet jotka veteen liuetessaan muodostavat hydroksidi-ioneita veden kanssa
emäksinen liuos
liuos, jossa on ylimäärin hydroksidi-ioneita
neutraloitumisreaktio
kun hapon ja emäksen liuokset reagoivat. liuoksen happamuus muuttuu. happo luovuttaa protonin emäkselle ja reaktiotuotteina suolaa ja vettä
neutraloitumisreaktion reaktioyhtälö
lähtöaineiksi merkitään hapon ja emäksen vesiliuokset ja reaktiotuotteiksi muodostuva suola ja vesi. jos muodostuva suola on liuennut veteen ioneina, sille olomuodoksi (aq). jos liuoksesta haihdutetaan vesi, jäljelle jää kiinteää suolaa. Tällöin emäksestä lähtöisin olevien kationien ja haposta lähtöisin olevien anionien välille muodostuu ionisidoksia. Muodostunut suola nimetään kationin ja anionin perusteella.
milloin vesi merkitään tyypillisesti näkyviin neutraloitumisreaktion reaktioyhtälöön?
kun reagoiva emäs on hydroksidi
mitä happojen vesiliuoksiin muodostuu protoninsiirtoreaktiossa? entä emästen
oksoniumioneita. hydroksidi-ioneita. niiden välillä tapahtuu neutraloituminen -> vettä
happo-emästitraus
neutralointititraus, käytetään hapon tai emäksen konsentraation määrittämiseen kvantitatiivisesti. tällöin hapan liuos neutraloidaan tunnetun väkevyisellä emäsliuoksella tai päinvastoin. titrauslaitteistossa tilavuudeltaan tunnettu näyte laitetaan keittopulloon ja tunnetun väkevyinen liuos statiiviin kiinnitettyyn byrettiin. Näytteen sekoittamiseen voidaan käyttää magneettisekoittajaa. Näytteeseen lisätään indikaattoriliuosta, jotta sen värinmuutoksesta voidaan tunnistaa kohta, jossa kaikki titrattava happo tai emäs on kulunut loppuun
ekvivalenttipiste
kohta, jossa kaikki titrattava happo tai emäs on kulunut loppuun. happoa ja emästä on kulunut reaktioyhtälön kertoimien mukaan toisiaan vastaavat määrät.
miten näytteen pitoisuus lasketaan titraustuloksesta?
- lasketaan neutralointiin kuluneen tunnetun väkevyisen titrausliuoksen ainemäärä
- määritetään reaktioyhtälön kertoimien perusteella näytteen ainemäärä
- lasketaan konsentraatio tilavuuden ja ainemäärän avulla
niukkaliukoinen suola
saostuu veteen muodostuen saostuman eli sakan. Muita veteen huonosti liukenevia ioniyhdisteitä ovat muun muassa monet fosfaatit, karbonaatit ja hydroksidit. Muodostuvalle niukkaliukoiselle suolalle merkitään reaktioyhtälöön olomuodoksi kiinteän olomuodon tunnus (s).
milloin niukkaliukoisia suoloja voi muodostua?
kun yhdistetään kaksi suolaliuosta keskenään
mitä voidaan käyttää liuoksessa olevien ionien tunnistamiseen?
Saostumisreaktioita ja reaktioissa muodostuvia värillisiä sakkoja