Anorgaanilised ained (0)

II kursususe teemad
1. Keemilised vooluallikad. Nimeta keemilisi vooluallikaid ja nende tööpõhimõtteid (ka reaktsioonid mis nendes toimuvad!). Kes oli esimese vooluallika leiutaja?
2. Leelis - ja leelismuldmetallid . Nende kasutamine igapäevaelus. Keemilised ja füüsikalised omadused (ka reaktsioonid!). Nende metallide ühendid ja nende kasutamine igapäevaelus.
3. p-metallid. Nende kasutamine igapäevaelus. Keemilised ja füüsikalised omadused (ka reaktsioonid!). Nende metallide ühendid ja nende kasutamine igapäevaelus.
4. Siirdemetallid . Nende kasutamine igapäevaelus. Keemilised ja füüsikalised omadused (ka reaktsioonid!). Nende metallide ühendid ja nende kasutamine igapäevaelus.
5. Mis metallide üldomadused, võrreldes mittemetallidega?
6. Mis on allotroop ?
7. Halogeenid . Nende kasutamine igapäevaelus. Keemilised ja füüsikalised omadused (ka reaktsioonid!). Nende ühendid ja nende kasutamine igapäevaelus.
8. Kalkogeenid. Nende kasutamine igapäevaelus. Keemilised ja füüsikalised omadused (ka reaktsioonid!). Nende ühendid ja nende kasutamine igapäevaelus.
9. Vesinik . Kasutamine igapäevaelus. Keemilised ja füüsikalised omadused (ka reaktsioonid!). Selle ühendid ja kasutamine igapäevaelus.
10. V A rühma elemendid. Nende kasutamine igapäevaelus. Keemilised ja füüsikalised omadused (ka reaktsioonid!). Nende ühendid ja nende kasutamine igapäevaelus.
11. Võrdle grafiiti ja teemantit. Ära aja segamini , grafiit ja graniit on erinevad asjad!
12. Võrdle CO2 ja CO.
13. Peab oskama erinevate keemiliste elementide elektronvalemi koostamist ja sellest lähtuvalt selgitama, miks on erinevates ühendites just sellised keemilise elemendi oksüdatsiooniastmed.
14. Lahuse %-lise koostise ülesanne.
15. Metallide üldomadused
16. Metallide reageerimine mittemetallidega
Metall +hapnik
Metall +mittemetall
17. Metallide reageerimine happega
18. Metallide reageerimine alustega (amfoteersed metallid, mis need on?)
19. Metallide reageerimine sooladega
20. Metallide reageerimine veega (kuumutamisel ja ilma)
21. Metallide tootmine
22. Metallide sulamid
23. Mis on kulla proovi nr?
24. Saagise ülesanne.
25. Redoksreaktsiooni tasakaalustamine elektronbilansi meetodil.
Mis on redutseerija ?
Mis on oksüdeerija ?
Mida näitab oksüdatsiooniaste?
26. Mis on korrosioon ?

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, moodustades samuti PbSO4. Akut saab ka laadida . Tühjenenud aku laadimiseks juhitakse akust läbi vastassuunalist alalisvoolu.
Kütuselemendis on võimalik kasutada kütuseks mitmesuguseid energiarikkaid gaasilisi või vedelaid aineid (nt vesinik, metaan, metanool jt). Vesinik-hapnikelemendis toimivad omavahel H2(-) ja O2(+) ning reaktsiooni saaduseks on vesi.
2H2+O2 → 2H2O
Esimese vooluallika leiutaja oli Alessandro Volta 1800. aastal. See toimis H2SO4, Zn ja Fe pulga toimel.

Leelis- ja muldmetallid on IA ja IIA rühma elemendid. Need on kõige metallilisemad elemendid. Suure aktiivsuse tõttu ei esine need elemendid looduses kunagi lihtainena, vaid ühendite koostises, seega võib neid ehedalt kohata ainult keemialaboris. Leelis- ja muldmetallid kuuluvad s-elementide hulka, ehk nende väliskihil elektronvalem on vastavalt ns1 või ns2. Leelismetallid on IA rühma elemendid ning nende oksüdatsiooniaste ühendites on I. Leelismuldmetallid on IIA rühma aktiivsemad elemendid (Ca ja järgnevad elemendid), nende oksüdatsiooniaste ühendites on II.
Keemilised ja füüsikalised omadused

• värvivad leeki (erinevate metallide ühendid muudavad leegi värvust)
  
• pehmed , suhteliselt kergesti lõigatavad
  
• suhteliselt kerged (väikese tihedusega)
  
• suhteliselt madala sulamistemperatuuriga
  
• hea elektri- ja soojusjuhitavusega
  
• puhas metallipind on läikiv ja valdavalt hõbevalge värvusega
  
• leelismetalle tuleb hoida suletud nõus, õlikihi all
  
• tarbeesemeid valmistada ei saa:
  
  • reageerivad hapnikuga (oksüdeerub) 2Na+O2 → 2Na2O
    
  • reageerivad veega (tekib leelis) 2Na+2H2O → 2NaOH+H2
    
  • reageerivad hapetega Na+HCl → 2NaOH+H2
    
  • sooladega ei reageeri
    
  • reageerib teiste mittemetallidega 2Na+Cl2 → 2NaCl
    

Leelismetalli ühendid vihikus.

p-metallid on metallid, mille väliskihi elektronvalem on npn, nad asuvad IIIA, IVA,VA, VIA rühmades. Tuntuimad neist on Al, Pb ja Sn. Alumiiniumit kasutatakse juhtmetes ja üldiselt ehituses, tehnikas ning sulamites. Tina kasutatakse sulamites ja konservikarpide valmistamisel. Pliid kasutatakse pliiakudes ja elektrikaablite kaitsetorude valmistamisel. Plii ja tina sulamit kasutatakse jootmisel.
Keemilised ja füüsikalised omadused

• vastupidavad vee ja õhu suhtes
  
• Al ja Sn on hõbevalged, kerged ja pehmed metallid, Pb on tumeda sinakashalli värvusega (Pb õhus seismisel tekib oksiidikiht , millega omandab oma tuhmi värvuse), pehme ja raske metall.
  
• Al on küllaltki aktiivne metall, kuid Sn on väheaktiivne ja Pb pole keemiliselt aktiivne.
  
• madalad sulamistemperatuurid
  
• Pb takistab radioaktiivse kiirguse levikut, Pb ja tema ühendid on mürgised
  

p-metallide ühendid
Al2O3 – alumiiniumoksiid , valge kristalne , inertne aine, vastupidav vee ja hapete, leeliste toimele, smirgel – peeneteraline korund, kasutatakse poleerimisvahendites
Al(OH)3 – alumiiniumhüdroksiid, valge tahe aine, vees ei lahustu, lahustub hapetes ja leelistes, nõrk alus
Al2(SO4)3 – tugevalt happeline sool, kasutatakse joogivee puhastamisel
SnO2 – tina(IV) oksiid , kasutatakse värvipigmendina värvide ja emailide valmistamisel
Pb3O4 – pliimennik, kasutatakse korrosioonivastaste kruntvärvide koostises
PbO2 – plii(IV)oksiid, tugevate oksüdeerivate omadustega, kasutatakse elektroodimaterjalina pliiakudes

Siirdemetallid ehk d-elemendid asuvad B-rühmades. Tuntuimad neist on raud, vask, tsink, nikkel (Ni), kroom (Cr) jt. Kõige tähtsam on raud. Neil metallidel on palju kasutusalasid – ehitus, elektrotehnika , sulamid. Titaan on vastupidav ka mereveele, seega kasutatakse seda laevatööstuses.
Keemilised ja füüsikalised omadused

• kõrge sulamistemperatuur
  
• keskmise aktiivsusega või väheaktiivsed metallid
  
• ühendite moodustamiseks loovutavad väliskihilt enamasti 2 elektroni
  
• vees raskesti lahustuvad
  
• hea elektri- ja soojusjuhitavus
  
• värvus hõbevalgest terashallini
  

Siirdemetallide ühendid
Siirdemetallioksiide kasutatakse värvipigmentidena: Cr2O3 , Cu2O, HgO, CuO, MnO2 , ZnO, TiO2 . Need on erineva värvusega, vees praktiliselt lahustumatud tahked ained, nõrgalt aluseliste omadustega, reageerivad hapetega, osa neist amfoteersed oksiidid (keemiliselt eriti väheaktiivsed ja üsna vastupidavad nii hapete kui ka leeliste toimele)
Fe2O3 – raud(III)oksiid, tumekollasest mustjaspruuni värvusega (oleneb saamisviisist), kasutatakse odava värvipigmendina
Fe3O4 ja FeO musta värvusega ning tekivad kõrgemal temperatuuril
Fe3O4 – rauatagi, raud(II) ja raud(II) segaoksiid, magnetiliste omadustega, kasutatakse püsimagnetites
Fe(HCO)3 – vees (katlakivi pruuni värvusega)
FE(OH)2 – raud(II)hüdroksiid, väga ebapüsiv, kokkupuutel õhuga oksüdeerub ta raud(III)hüdroksiidiks
FeSO4 – raud(II)sulfaat, tahkel kujul raudvitriol FeSO4 * 7H2O, taimekaitsevahend
FeCl3 – raud(III) kloriid , tume kristalne aine, väga hügroskoopne (imeb intensiivselt õhuniiskust), töödeldakse vask-trükiplaate elektroonsete skeemide valmistamisel
CuSO4 * 5H2O – vaskvitrol, kasutatakse taimekahjurite tõrjes, mürgine
( CuOH )2CO3 ehk CU(OH)2*CuCO3 – malahhiit, pikaajalisel õhus seismisel tekib hallikasroheline paatinakiht, mida võib märgata vanade kirikute või raekodade tornikiivritel

Metallid on kõvemad, tavaliselt hallika värvusega, raskemad ning tavaliselt tahked ained, üldjuhul redutseerijad, head soojus - ja elektrijuhid, sepistatavad. Mittemetallid võivad olla nii gaasilises, tahkes kui ka vedelas olekus, värvuseid palju, tahked ained on väga haprad, ei juhi hästi elektrit ega soojust, üldjuhul oksüdeerijad .

Allotroop on keemilise elemendi esinemine mitme lihtainena.

Lk 111 Halogeenid on VIIA rühma elemendid F, Cl, Br, I. Nende oksüdatsiooniaste on –I, toimivad lihtainetena oksüdeerijana . 7 elektroni väliskihil. Mürgised. Madala keemistemperatuuriga.

Kalkogeenid on VIA rühma elemendid, tuntuimad S ja O. Hapnik on lõhnata, maitseta, värvuseta gaas , vees vähe lahustuv, keemistemperatuur -183 oC. Toimib oksüdeerijana. Tekib fotosünteesil.

Lk 106 Vesinik asub IA rühmas, kuna ta väliskihil on ainult 1 elektron . Vesinik moodustab maakoorest alla 1 massiprotsendi, kuid aatomite arvult on ta üks levinumaid elemente. Vesinik on niivõrd kerge, et vesinik hajub maailmaruumi. Vesinikul on kolm isotoopi: tavaline vesinik ehk prootium (0 neutronit), raske vesinik ehk deuteerium (1 neutron), üliraske vesinik ehk triitium (radioaktiivne, 2 neutronit). Vesinik lihtainena on lõhnata, maitseta, värvuseta ning kõige kergem gaas, vees väga vähe lahustuv ning ta keemistemperatuur on -253oC. Vesinik toimib keemilistes reaktsioonides redutseerijana. Vesinikku kasutatakse igapäevaselt raketikütusena ja energeetikas.
Vesiniku ühendid:
2H2+O2→2H2O – vesi

V A

Grafiit ja teemant on süsiniku allotroobid. Teemant on tänu oma korrapärase ja ühtlase ehitusega looduses kõige tugevam lihtaine ja väga kõrge sulamistemperatuuriga. Teemantit kasutatakse eelkõige tööriistade (teemantnoad-, puurid jne) valmistamisel. Läbipaistvad suured teemantkristallid on hinnalised vääriskivid. Grafiit on tumehall, metallidele iseloomuliku läikega kristalne aine, koosned üksteisega nõrgalt seotud süsiniku aatomite kihtidest ja seetõttu on grafiit üsna pehme, lõhenedes kergesti kihtideks. Selle omaduse tõttu kasutatakse grafiiti pliiatsisüdamike ja määrdeainete valmistamiseks. Grafiit juhib elektrit, kuigi ta on mittemetall, selle tõttu kasutatakse grafiiti ka eletoodimaterjalina.

CO2 ehk süsihappegaas ja CO ehk vingugaas on süsiniku oksiidid. CO on vees vähelahustuv värvuseta ja lõhnata väga mürgine gaas, mille sissehingamine võib lõppeda surmaga. CO kuulub neutraalsete oksiidide hulka, millele ei vasta hapet ega alust. CO2 on värvuseta õhust raskem gaas, mis tekib süsiniku ja enamiku orgaaniliste ühendite täielikul põlemisel. Süsihappegaasi tekib ka hingamisel, kõdunemisel, tööstusprotsessides. CO2 on happeline oksiid, reageerimisel veega moodustab ta ebapüsiva süsihappe.

.

.

Metallid on värvuselt hallikad, nad on tahked kõvad ained (erandid Hg, Au, Cu), kerge või raske kaaluga, sepistatavad, läikega ained. Metallid sulavad üpris madalatel või kõrgetel temperatuuridel, paljud metallid juhivad hästi soojust ja elektrit.

Metall+hapnik→oksiid
Nt: Na+O2→Na2O
4Fe+3O2→2Fe2O3
Metall+mittemetall→sool
Nt: Ca+Cl2→ CaCl2
Zn+S→ZnS

Metall+hape
Reageerivad hapetega ei reageeri hapetega
Nt: metall+hape→sool+vesinik
Fe+2HCl→FeCl2+H2
Zn+H2SO4→ZnSO4+H2
Ag+ HNO3 →ei reageeri

Metall+leelis→sool+vesinik
Al+ NaOH +H2O→Na[Al(OH)4]

Metall+sool→uus sool+uus metall
Tingimus: Reaktsioonis osalev metall peab olema valemis olevast metallist aktiivsem.
Nt: Fe+CuSO4→FeSO4+Cu

Metall+vesi→leelis+vesinik
Nt: Ca+2H2O→Ca(OH)2+H2
Metall+veeaur to→leelis+vesinik
Nt:Mn+H2O to→MnO+H2
Külma veega reageerivad Li .... Mg
Veeauruga reageerivad Mg .... Fe

Vaid väheseid metalle leidub looduses lihtainena, enamik metallilistest elementidest esineb looduses ühenditena mitmesugustes maakides. Maagid koosnevad tavaliselt peale vajaliku metalliühendist ka kõrvalainetest. Metalli saamiseks tuleb metalliühendit redutseerida, see toimub kõrgel temperatuuril. Redutseerijana kasutatakse selleks tavaliselt C, CO, H, Al, Mg, Na.

.

Kulla proovi nr määrab kulla puhtuse . 100% kuld on proovi numbriga 999. Samuti määratakse metallide puhtust karaatides, 24 karaati on 100% kuld.

?

Oksüdeerija võtab elektrone juurde, redutseerija loovutab neid. Oksüdatsiooniaste näitab aatomi oksüdeerituse taset.

Korrosioon on metalli hävimine ( oksüdeerumine ) keskkonna toimel.