a viimane neist. MnO2 ehk mangaandioksiid on praktikas tähtsaim mangaani oksiid ja levinuim Mn ühend looduses. MnO2 on tugev oksüdeerija, mis juba nõrgal kuumutamisel vesiniku atmosfääris redutseerub: MnO2 + H2 MnO + H2O. MnO2 oksüdeerib ka ammoniaaki: 6MnO2 + 2NH3 3Mn2O3 + N2 + 3H2O. MnO2 on amfoteerne oksiid. Sulatamisel leelistega õhuhapniku juuresolekul moodustuvad manganaadid(VI): 2MnO2 + 4KOH + O2 2K2MnO4 + H2O Soojendamisel hapetega tekivad vaheühendina Mn(IV)soolad, mis kergelt redutseeruvad Mn(II)sooladeks: MnO2 + 4HCl MnCl2 +Cl2 + H2O, millega võib laboris saada vaba kloori. Mn2O7 ehk mangaan(VII)oksiidi saadakse punakaspruuni plahvatusohtliku õlika vedelikuna rohelisest lahusest, mis tekib konts H2SO4 toimel permanganaatidele. ülitugev oksüdeerija ka toatemperatuuril, kiirel soojendamisel laguneb plahvatusega:
MnO2 on tähtsaim oksiid, see on peaaegu musta värvusega kristalliline aine, mida saadakse Mn(NO3) 2 ettevaatlikul kuumutamisel. Toatemperatuuril ei reageeri MnO2 hapetega. Soojendamisel hapetega tekivad mangaan(II)soolad, esialgu moodustuvad reaktsioonil Mn4+ ioonid, need aga redutseeruvad kergesti, andes Mn2+ MnO2 + 4HCl MnCl2 + Cl2 + 2H2O (vaheühend MnCl4) MnO2 reageerib sulatamisel metallioksiidiga, moodustades manganitte e mangaate(IV). (MO*MnO2, MO*2MnO2, MO*3MNO2, MO*5MnO2, milles M on leelismuldmetall). MnO2 reageerimisel kontsentreeritud leeliste lahustega moodustub sinise värvusega lahus, milles on ioonide Mn3+ ja Mn5+ ekvimolekulaarne segu, sest neis tingimustes on Mn(IV)- ühendid termodünaamiliselt ebapüsivad. MnO2 rakendatakse keemialaboris katalüsaatorina näiteks KClO3 lagundamisreaktsioonil. Tehnikas lisatakse MnO2 klaasimassile lehtklaasi saamisel. Klaasivalmistuse toorainetes
Mis on redutseerija? Mis on oksüdeerija? Mida näitab oksüdatsiooniaste? 26. Mis on korrosioon? 1. Keemilised vooluallikad on kuivelement, vask-tsink element, pliiaku ja kütuselement. Keemilised vooluallikad toimivad tänu oksüdeerumisele ja redutseerimisele, mille käigus vabanev energia muudetakse elektrienergiaks. Kuivelement töötab pressitud NaO2 ja C-varda abil, mida ümbritseb elektrolüüt tahke NH4Cl(sool). Kuivelemendil on Zn kest, mis toimib anoodina. Zn+2MnO2+2NH4 → 2MNOOH+[Zn(NH3)2]+H2O Vask-tsink element töötab kahes keeduklaasis oleva CuSO4 ja ZnSO4 ja vastavalt nende sees oleva Cu ja Zn pulga abil. Zn on anood, Cu katood. Kahe anuma vahel on elektrolüütsild, milles on HCl. Pulkadele kinnitatakse elektrijuhe. Zn+CuSO4 → ZnSO4+Cu Pliiaku anoodiks on Pb ja katoodiks PbO2, elektrolüüdiks on ~30% H2SO4 lahus. Aku töötamisel Pb oksüdeerub, moodustades halvastilahustuva PbSO4 ja PbO2 redutseerub,
Tema tsinkkesta (1, vaata lisadest joonist 1) sees on NH4Cl pasta (2). Kesta sisemuse keskel asub söepulk (3), mida ümbritseb MnO2 kiht (4). Pealt on element hermeetiliselt suletud (näiteks pigiga). Kui selle elemendi tsinkkest hakkab oksüdeeruma, juhitakse tsingil tekkiv elektronide liig voolutarbija kaudu söepulgale ja sealt MnO 2-le, mis seetõttu hakkab redutseeruma. Protsessi summaarse võrrandi võib üles tähendada järgmiselt: Zn + 2MnO2 + 2 NH4Cl = [Zn(NH3)2]Cl2 + 2Mn(O)OH Protsess kestab kuni suurem osa tsinkkestast on lahustunud ja pasta hakkab läbisöövitatud kesta aukudest välja valguma. See näitab, et element on oma aja ära elanud ja pole võimeline enam vooluallikana eksisteerima, mistõttu muutub ta kasutamiskõlbmatuks. Leclanche'i elemendi tööpinge on 1,5V ning tema mahutavus ja tööiga on väikesed. (Timotheus, 1999:259) Kuna sellel elemendil on suur sisetaksistus, ei saa temalt tugevat voolu
Tema tsinkkesta (1, vaata lisadest joonist 1) sees on NH4Cl pasta (2). Kesta sisemuse keskel asub söepulk (3), mida ümbritseb MnO2 kiht (4). Pealt on element hermeetiliselt suletud (näiteks pigiga). Kui selle elemendi tsinkkest hakkab oksüdeeruma, juhitakse tsingil tekkiv elektronide liig voolutarbija kaudu söepulgale ja sealt MnO 2-le, mis seetõttu hakkab redutseeruma. Protsessi summaarse võrrandi võib üles tähendada järgmiselt: Zn + 2MnO2 + 2 NH4Cl = [Zn(NH3)2]Cl2 + 2Mn(O)OH Protsess kestab kuni suurem osa tsinkkestast on lahustunud ja pasta hakkab läbisöövitatud kesta aukudest välja valguma. See näitab, et element on oma aja ära elanud ja pole võimeline enam vooluallikana eksisteerima, mistõttu muutub ta kasutamiskõlbmatuks. Leclanche’i elemendi tööpinge on 1,5V ning tema mahutavus ja tööiga on väikesed. (Timotheus, 1999:259) Kuna sellel elemendil on suur sisetaksistus, ei saa temalt tugevat voolu
nimetatakse -sidemeks. Näitame, et kaksikside kujutab endast reaktsioonitsentrit süsivesinikuahelas: CH2=CH-CH2 -CH=CH2 + H2 -> CH3 CH2- CH2- CH2 -CH3 1) Oksüdeerumine Alkeenid oksüdeeruvad suhteliselt kergesti nii õhuhapniku kui ka teiste oksüdeerijate toimel, kuid sõltuvalt tingimustest võivad tekkida väga erinevad saadused. Tüüpilisemateks oksüdeerijateks loetakse kaaliumpermanganaadi (KMnO4) lahust või broomivett. Tõestamisreaktsioon: 3C2H4 + 2KMnO4 -> 2KMnO4+ 4H2O -> 2MnO2 + 2KOH + OH-CH2-CH2-OH Benseeni ja tsüklohekseeni reageerimise võrdlus broomivee ja kaaliumpermanganaadi lahusega.Benseen viimastega ei reageeri, mistõttu nendele iseloomulik värvus säilub. a) Täielik põlemine C5H8 + 7O2 ->5CO2 + 4H2O b) Mittetäielik põlemine C5H12 + 3O2 ->5Co + 6H2O Eteen põleb etaaniga võrreldes palju heledama leegiga, kuna ta sisaldab protsentuaalselt rohkem süsinikku. Süsiniku osakesed ei jõua leegis kiiresti ära
S 2011/2012 18. Elektrokeemia 18 Leeliselement ("alkaline" patarei) Konstruktsioon analoogne mangaantsinkelemendiga, ka oks¨udeerija (MnO2) ja redutseerija (Zn) on samad. Erinevus on elektrol¨uu¨dis, milleks on tugev leelis, n¨aiteks KOH: Anoodil: Zn + 2OH- - ZnO + H2O + 2e- Katoodil: 2MnO2 + H2O + 2e- - Mn2O3 + 2OH- Klemmipinge samuti umbes 1,5 volti. Eelised: suurem erimahtuvus (ained kasutatakse t¨aielikumalt ¨ara); pikem s¨ailivusaeg (leelis ei korrodeeri tsinki sama tugevasti kui happeline NH4Cl); u¨htlasem klemmipinge kasutamisel (OH- kontsentratsioon on p¨usiv) Puudused: keerukam toota (ranged n~ouded lekkekindlusele); kallim. YKI0020 Keemia alused Toomas Tamm 2011
O) Kuivelement - elektrokeemilised alalistoiteallikad, mille elektromotoorjõud (emj) on tavaliselt 1,5 V ja sisetakistus suurusjärgus 1 oom. Patareid on tavaliselt jadamisi ühendatud kuivelementide või akumulaatorite kogumid Mn-Zn element - · anoodiks tsink · katoodiks süsinikvarras ja MnO2 · elektrolüüdiks NH4Cl, ZnCl2 ja MnO2 segu tärklisekliistris · anood: Zn - 2e- = Zn2+ · katood: 2NH4 + + 2MnO2 +2e- = Mn2O3 + 2NH3 + H2O Hg-pataerei kasutatakse kellades, kalkulaatorites, väike patarei Sama kui Mn-Zn patarei kuid: · 1) sisaldab aluselist elektrolüüti KOH · 2) Zn pind kare = suurem pind, pikem kasutusiga, Emj E = 1,5 V Anoodil Zn + 2OH- = Zn(OH)2 + 2e- Katoodil 2MnO2 + 2H2O + 2e- = 2MnO(OH) + 2OH- Pliiaku anoodiks Pb, katoodiks PbO4, elektroodid asetsevad elektrolüüdis, milleks on väävelhappe (H2SO4) 33,6%-line vesilahus (ruumala järgi).
Kui juhtida näiteks eteeni läbi violetse värvusega KMnO4 lahuse, siis kaotab viimane oma iseloomuliku värvuse (KMnO4 lahus valastub), kuna tekib värvuseta ühend (külmalt etaan-1,2-diool või soojendatult aldehüüd). Juhtides eteeni läbi pruunika värvusega broomivee, muutub viimane läbipaistvaks. Seega kasutatakse KMnO4 lahust või broomivett alkeenide (kaksiksideme) tõestusreaktsioonidena. Eteeni tõestamisreaktsioon: 3C2H4 + 2KMnO4 2KMnO4 + 4H2O 2MnO2 + 2KOH + OH-CH2-CH2-OH Benseeni ja tsüklohekseeni reageerimise võrdlus broomivee ja kaaliumpermanganaadi lahusega. Benseen viimastega ei reageeri, mistõttu nendele iseloomulik värvus säilub.
potentsiaali määrava iooni aktiivsus. 113. Keemilised vooluallikad: kuivelement (tavaline, leelis ja Hg patareid), Pb aku, kütuseelement (vesinik-hapnik). Kuivelement: galvaani või leclanche element, mille vedel elektrolüüdilahus on muudetud voolamise vältimiseks pastaks või geeliks. anoodiks tsinkpurk; katoodiks süsinikvarras; elektrolüüdiks NH4Cl, ZnCl2 ja MnO2 segu tärklisekliistris; anood: Zn - 2e- ® Zn2+; katood: 2NH4+ + 2MnO2 + 2e- ® Mn2O3 + 2NH3 + H2O Hg patareid: kasutatakse kellades, kalkulaatorites Pb aku: suhteliselt väike energia ja massi, energia ja ruumala suhe, on suur võimalik voolutugevus ning suur võimsuse ja massi suhe. anoodiks Pb plaadid; katoodiks PbO2, pakitud metallplaadi sisse; elektrolüüdiks H2SO4 vesilahus (~40%) anoodil: Pb + SO42- -2e- ® PbSO4 katoodil: PbO2 + 4H+ + 2SO42- + 2e- ® PbSO4 + 2H2O Pb + PbO2 + 2H2SO4 ® 2PbSO4 + 2H2O
Kuivelement: n Elektrolüüsi kasutatakse metallesemete pinna katmiseks teise metalliga n anoodiks tsinkpurk n katoodiks süsinikvarras n elektrolüüdiks NH4Cl, ZnCl2 ja MnO2 segu tärklisekliistris n NaCl vesilahuses toimub katoodil mitte Na+ ioonide, vaid vee n anood: Zn - 2e- ® Zn2+ redutseerumine: n katood: 2NH4+ + 2MnO2 + 2e- ® Mn2O3 + 2NH3 + H2O 2H2O + 2e- ® H2 + 2OHn Hg patareid: kasutatakse kellades, kalkulaatorites anood: 2Cl- - 2e- ® Cl2 Pb aku: n katood: 2H2O + 2e- ® H2 + 2OH- n anoodiks Pb plaadid 2Cl- + 2H2O ® Cl2 + H2 + 2OHehk
n katoodiks süsinikvarras n Elektrolüüsi kasutatakse metallesemete pinna katmiseks teise metalliga n elektrolüüdiks NH4Cl, ZnCl2 ja MnO2 segu tärklisekliistris n anood: Zn 2e Zn2+ n NaCl vesilahuses toimub katoodil mitte Na + ioonide, vaid vee n katood: 2NH4+ + 2MnO2 + 2e Mn2O3 + 2NH3 + H2O redutseerumine: Hg patareid: kasutatakse kellades, kalkulaatorites 2H2O + 2e H2 + 2OHn Pb aku: anood: 2Cl 2e Cl2 n anoodiks Pb plaadid
(vesinik-hapnik). Patarei on elektrokeemiline element (sageli järjestikku ühendatud mitu), mida võib kasutada konstantse pingega alalisvoolu saamiseks. Aku - korduvkasutusega alalisvooluallikas, reaktsioonid anoodil ja katoodil on pööratavad. - anoodiks tsinkpurk - katoodiks süsinikvarras - elektrolüüdiks NH4Cl, ZnCl2 ja MnO2 segu tärklisekliistris - anood: Zn - 2e- Æ Zn2+ - katood: 2NH4+ + 2MnO2 + 2e- -> Mn2O3 + 2NH3 + H2O Pliakumulaator - anoodiks Pb plaadid - katoodiks PbO2, pakitud metallplaadi sisse - elektrolüüdiks H2SO4 vesilahus (~40%) Anoodil (-): Pb + SO42- - 2e- -> PbSO4 Katoodil (+): PbO2 + 4H+ + 2SO42- + 2e- -> PbSO4 + 2H2O summaarselt: Pb + PbO2 + 2H2SO4 -> 2PbSO4 + 2H2O Laadimisvoolu toimel kulgevad mõlemad reaktsioonid vastassuunas. Järjestikku on tavaliselt ühendatud 6 elementi, iga elemendi emj E = 2 V, kokku 12V.
1,5 V). Konkreetse vooluallika klemmipinge on aga seotud temasse jäänud energiahulgaga. Seda seost kasutatakse näiteks mobiiltelefoni aku laetuse indikaatorites. Mangaan-tsinkelement (,,odav" taskulambipatarei) Leeliselement (,,alkaline" patarei) Konstruktsioon analoogne mangaantsinkelemendiga, ka oksüdeerija (MnO2) ja redutseerija (Zn) on samad. Erinevus on elektrolüüdis, milleks on tugev leelis, näiteks KOH: Anoodil: Zn + 2OH . ZnO + H2O + 2e Katoodil: 2MnO2 + H2O + 2e . Mn2O3 + 2OH Klemmipinge samuti umbes 1,5 V. Eelised: suurem erimahtuvus (ained kasutatakse täielikumalt ära), pikem säilivusaeg (leelis ei korrodeeri tsinki sama tugevasti kui happeline NH4Cl), ühtlasem klemmipinge kasutamisel (OH kontsentratsioon on püsiv). Puudused: keerukam toota (ranged nõuded lekkekindlusele), kallim kui mangaantsinkelement. Pliiaku (autoaku) Elektrolüüs
! Tänapäeval on kasutusel peamiselt kuivelemendid, milles elektrolüüt on pasta kujul. Neist tähtsaim on Leclanche'i element . Selle tsinkkest on täidetud NH4Cl pastaga. Kesta keskel asub söepulk, mida ümbritseb MnO2 kiht. Pealt on elektrood hermeetiliselt suletud(nt. pigiga). Tsinkkest hakkab oksüdeeruma. Tsingil tekkiv elektronide liig juhitakse voolutarbija kaudu söepulgale ja sealt MnO2-le, mis seetõttu hakkab redutseeruma. Protsessi summaarne võrrand oleks umbes selline: Zn+2MnO2+2NH2Cl -> [Zn(NH3)2]Cl2+ 2Mn(O)OH. Protsess kestab seni, kuni suurem osa tsinkkestast on lahustunud ja pasta hakkab läbisöövitatud kesta aukudest välja valguma. See näitab, et elektrood on oma aja ära elanud. Leclanche'i elektroodi tööpinge on 1,5 V, mahtuvus ja tööiga on väikesed. Leclahche'i ja teisi galvaanielemente kasutataksegi väikese võimsusega tarbjate jaoks (taskulambid, elektrilised kellad, väikesed arvutid jne). 39. Milline protsess on elektrolüüs
annaabi.ee 
