Vesiniku aatommass on 1,00794±0,00007 g·mol-1 Füüsikalised omadused Lihtainena on vesini lõhnatu ja värvitu. Vesinik on kõige kergem gaas, mis on õhust 14,5 korda kergem. Vesiniku keemistemeratuur on -253 kraadi celisiuse järgi. Keemilised omadused Mittemettalidega reageerides käitub vesinik redutseerjana, Vesiniku reaagerimisel hapnikuga ehk vesiniku põlemisel tekib saadusena vesi. Aktiivsete metallidega reageerides käitub vesinik oksüdeerijana ja saadusena tekib hüdriid. Väheaktiivsete ja keskmise aktiivsusega metallidega vesinik ei reageeri. Levik looduses Vesinik on üks levinumaid mittemetallilisi elemente maakoores. Maailmaruumis on vesinik aga kõige levinum keemiline element, ta moodustab põhiosa ka Päikese massist. Looduses vesinikku lihtainena praktiliselt ei leidu, kuid ta kuulub paljude ühendite koostisse. Vesiniku levinum ühend on vesi. Kasutusalad Vesiniku kasutatakse raketikütusena,metallurgias metallide redutseerimisel oksiididest.
prootium, deuteerium, triitium, D. Mendelejev, perioodilisussüsteem, rühm, periood, elektronskeem, elektronvalem, ruutskeem, s-alakiht, p-alakiht, d- alakiht, s-orbitaal, p-orbitaal, d-orbitaal, paardunud elektron, paardumata elektron, aatomi põhiolek, elektronegatiivsus, metall, mittemetall, metallilisus, redutseerija, oksüdeerija, oksüdeerumine, redutseerumine, katioon, anioon, siirdemetall, leelismetall, leelismuldmetall, halogeen, väärisgaas, hüdriid, s-elemendid, p-elemendid, d-elemendid, f- elemendid, oktetireegel, max o.a, min o.a Küsimused 1. Miks on aatom tervikuna neutraalne, kuidas tekivad erinimelised ioonid, millised on nende osakeste raadiused võrreldes üksteisega? PÕHJENDA! 2. Millised on s-, p-, d-, ja f-elemendid ja nende väliselektronkihte iseloomustavad valemid? 3. Miks on siirdemetallide oksüdatsiooniaste enamasti kaks? 4
Metalli reageerimine: 1. Mittemetalliga Aktiivsed metallid reageerivad mittemetallidega toatemperatuuril või mõõdukal soojendamisel. Väiksema aktiivsusega metallid reageerivad mittemetallidega kuumutamisel ja mitteaktiivsed metallid reageerivad mittemetallidega väga aeglaselt isegi tugeval kuumutamisel. a) Metall + O2 -> oksiid b) Metall + halogeen -> soolad / metall + S -> sulfiid / metall + P -> fosfiid / metall + N -> nitride / metall + H -> hüdriid 2. Happelahusega Metalli reageerimisel happega muutub metalli aatom metalli katiooniks, sest ta loovutab elektrone. Need elektronid liidab endaga vesinikuioonm, mis on pärit happest. Selle tulemusena saab vesinikuioonist vesiniku aatom, mis ühineb teise vesiniku aatomiga ja moodustab vesiniku molekuli. Metall on redutseerija ja vesinikuioon oksüdeerija. Metallid, mis asuvad pingereas H-st tagapool, on vesinikust nõrgemad redutseerijad ja ei suuda hapetest vesinikku välja tõrjuda
● Reageerides mitemetallidega käitub H2 redutseerijana. H2 + S = H2S H2 + Cl2 = 2HCl ( https://www.opiq.ee/kit/76/chapter/3794 ) 7 / 24 Keemilised omadused ● H2 ja O2 reageerimisel tekib saadusena vesi. 2H2 + O2 = 2H2O (https://www.opiq.ee/kit/76/chapter/3794) ● H2 reageerimisel aktiivsete metaliidega tekib hüdriid* ning H2 on oksüdeerija. H2 + 2Na = 2NaH * vesiniku ja mõne muu keemilise elemendi ühend. 8 / 24 Saamine ● Laboris: Zn reageerimisel H2SO4 või HCl-i lahusega. Zn (t) + H2SO4 => ZnSO4 + H2 (g) Zn (t) + 2HCl (l) => ZnCl2 (l) + H2 (g) (https://www.opiq.ee/kit/76/chapter/3794) 9 / 24
Maal, kuna kergem kui õhk. Saamine elektrolüüs (vesi tavaliselt), laboris Metall + hape (va. konts. lämmastik- ja väävelhape) ja süsinikuga. O-a (siin ja edaspidi oksüdatsiooni aste) I..-I. Molekulaarne aine(H2), hästi väikese tihedusega, seetõttu ka kerge, lõhnatu, värvitu gaas, vähe lahustub vees, hästi madal keemistemperatuur. Molekulidevahelised jõud nõrgad. Peaaegu alati redutseerija (o-a I), aktiivsete metallide reageerides tekib aga hüdriid (o-a -I) 2Li + H2= 2LiH. Hüdriid on väga tugevad redutseerijad. Kasutatakse raketikütuse segudes, tootmistel ja oksiidide saamiseks, energeetikas. Halogeenid Hal2: p-orbitaali metallid, ns2np5 , viimasel kihil 7 elektroni. Molekulaarsed mittemetallid. Väga tugevad oksüdeerijad lihtainena. O-a -I...VII (va. F). Suhteliselt nõrgad molekulidevahelised jõud, madalad keemistemperatuurid, kõik on lihtainena mürgised. Reegel: Iga aktiivsem halogeen tõrjub ühendist vähem aktiivsema välja.
Aku Seade mis suudab endasse elektrienergiat salvestada, elektronid salvestuvad keemilise protsessi tulemusena, akusid on võimalik taaslaadida Akude elektrimahutavust mõõdetakse Amper tundides (AH) Ampertund (AH) Näitab kui suurt voolutugevust suudab aku endast tunni jooksul väljastada Näitab aku vastupidavusaega 1000 mAH (milliampertundi) = 1 AH AA ja telefoni akud Akude kolm põhitüüpi (kuivakud) NiCd Nikkel Kaadium NiMH Nikkel metall hüdriid Li-Ion Liitium Ioon Lisaks on kasutusel ka Plii happeakusid (Pb lead Acid battery) mida kasutatakse suuremate seadmete puhul, näiteks UPS akudena NiCd Kõige vanem akutüüp Aku tuleb enne taaslaadimist täiesti tühjaks laadida, et vältida akumälu tekkimist Aku võimaldab ~1000 taaslaadimist Akut võimalik üle laadida (põhjustab aku riknemist või isegi purunemist) Tundlik suurte temperatuuride suhtes NiCd akud on väga keskkonnaohtlikud Akumälu tekkimine
* A-rühma metallidel on enamjaolt väliskihi elektronide arv võrdne rühma numbriga. * B-rühma metallidel on väliskihil 2 elektroni ning eelviimane kiht on see, mis täitub viimasena. * Metalli aatomid võivad elektrone ainult loovutada seega alati redutseerijad ja pos. o.a. * Pingerida: K,Ba,Ca,Na,Mg, Al,Mn,Zn,Cr,Fe,Ni,Sn,Pb,H,Cu,Hg,Ag,Pt,Au * Metall + -) Hapnik = oksiid -) Väävel = sulfiid -) Halogeen (7A) = Halogen -) Vesinik = hüdriid -) Lämmastik = nitriid -) Süsinik = karbiid -) Hape = sool + vesinik *) Erandid: Kontsentreeritud väävelhape ja lämmastikhape reageerivad metallidega, mis on vesinikust paremal. Saadusi on kolm: sool, oksiid ja vesi. Alumiiniumi ja raua puhul need passiveeruvad. -) Sool = metall + soom (metall peab olema aktiivsem kui soolas olev metalliioon + ei tohi olla I/II A rühma metall ja sool vees lahustuv) * Metalli saab enamjaolt maa seest maakidena:
Põhjustab kopsuhaigusi, bronhiiti jms. Poloonium- Avastasid ja eraldasid uraanimaagist M.Curie-Skłodowska ja P. Curie 1898. radioaktiivne element, stabiilseid isotoope pole.Äärmiselt haruldane element. Saadakse suuremates kogustes (grammides) 209Bi kiiritamisel neutronitega või prootonitega. OM: pehme hõbevalge metall, oksüdatsiooniastmed: -II, II, IV (stabiilseim) ja VI. Õhus oksüdeerub. Reageerib hapetega → PoII (roosa) → PoIV (kollane).Vesinikuga → lenduv hüdriid H2Po (divesinikpoloniid); Metallidega → poloniidid, saadakse kuumutamisel; hapnikuga → PoO2 tahke aine, 2 kristallvormi (kollane ja punane); Biotoime: energiaallikas “aatomipatareides”, kosmoseaparaatides, teisaldatavates seadmetes. Po ja tema ühendid on väga mürgised 17.rühm: halogeenid F, Cl, Br, I, At ns2np5, o-a 0, -I.(püsivaim) kuni VII. Halogeenidele on iseloomulik eriti suur elektronafiinsus ja kõrge elektronegatiivsus.
o Sigma konjugatsioon. Primaarne karbokatioon on kõige vähem stabiilsem ja tertsiaarne stabiilseim. C-H sidemel hakkab elektrontihedust mõjutama positiivne laeng, elektrontihedus delokaliseerub ja nihkub karbokatiooni peale > stabilisatsioon o Mida rohkem on katiooni tsentris metüülrühmasid, seda rohkem on interaktsiooni ja pilv rohkem delokaliseeritud -> stabiilsem ühend o Hüdriidi ülekanne (hüdriid on miinuslaenguga vesinikuioon), stabiliseerib karbokatiooni o Alküülrühma ülekanne toimib pmst samamoodi Katalüütiline krakkimine (C-C sideme lõhkumine) o I etapp karbokatiooni moodustumine o II etapp beeta-lõhenemine o Reaktsioon toimub eriti hästi alkeenidega, naftatööstuses alkaan esmalt dehüdreeritakse alkeeniks. o Beeta-lõhenemine:
Hüdriidi valem on seotud pea-alarühma numbriga. · Tugevalt elektropositiivsed leelis- ja leelismuldmetallid moodustavad soolataolisi hüdriide, kus vesinik esineb hüdriidioonina (H-). 2K(s) + H2(g) =t 2KH(s) t temp, juuresolek. · Soolataolised hüdriidid on valged, kõrge sulamistemperatuuriga kristalsed ained. · Metallilised hüdriidid moodustuvad mõnede delementide kuumutamisel vesinikus. Nad on mustad, pulbrilised ja elektrit juhtivad. Kuumutamisel või happe toimel hüdriid laguneb ja eraldub vesinik. · Metallilisi hüdriide uuritakse vesiniku transpordi ja säilitamise eesmärgil. · Mittemetallid moodustavad molekulaarseid hüdriide, mis koosnevad diskreetsetest molekulidest. Nad on sageli lenduvad. Nad on sageli Brønstedi happed 6. Selgitage perioodilisi seoseid näidete abil oksiidide omadustes. Kirjeldage aluselisi, amfoteerseid ja happelisi oksiide ning kirjutage nende tasakaalustatud tekkereaktsioonid. · Kõik elemendid (v
Lisa 1:Täiendavaid juhiseid anorgaaniliste ühendite valemite kirjutamiseks: Elemendisümbolite järjestus valemis: -elektronegatiivsuse järgi,KCl -iooni iseloomustav element esikohale, OH- -arvesta tegelikku struktuuri, HOCN -katioon enne aniooni,NaCl Koostisosade nimetused: -elektropositiivne koostisosa - vastava elemendi nimetus -elektronegatiivne koosstisosa –tuletatakse elemendi ladinaleelsest nimetusest pluss järrelliide “iid” näit. hydrogenium hüdriid oxygenium oksiid Mitmeaatomiline elektronegatiivne koostisosa puhul kasutatakse nimetusi sulfaat, nitraat jne. Orgaaniliste ühendite valemite kirjutamisest vt. orgaanilise keemia loenguplokis. Lisa 2: sidemete klassifitseerimine elektronegatiivsuste erinevuste järgi: side -iooniline 2,0-3,2 metall-mittemetall(mm) -peamiselt iooniline 1,5-2,0 sama ja mm-mm
Halog e niidid: SbF 3 värvitud kristallid , lahustub ülihästi ve e s (üle 80% 25ºC juure s ) , kasutataks e tekstiilitööstus e s , org. Sünte e si s , Sb Cl 3 värvitud kristallid , lahustub ve e s ( 9%, 25ºC), se ejuur e s hüdrolüü su b oksiidkloriidid, näit. SbO Cl , kasut. tööstuslikus org. sünte e si s (kloorimisr e a g e nt olefiinidele ) , tekstiili immuta mis e k s , Hüdriid: SbH 3 stibaan, värvitu väga mürgine gaa s , saad ak s e Mg või Zn antimoniid + HCl , lagun e b ae gla s elt juba toate m p l, põleb õhus , kasutataks e ülipuhta Sb saa mi s e k s . Metallina kasutataks e Sb mitm e s u g u st e (pea m . Pb ja Sn sisaldavate) sulamite 8 Vismut: G
HCl Na OH Sn C l2 2 Sn( O H)2 Na( S n( O H)3) Na-trihüdroksostannaat Sn(OH)4 seismisel või soojendamisel: Sn(OH)4 → H2SnO3 tina(IV)hüdroksiid metatinahape (ei reag. hapete ega alustega) Hüdriid SnH4 – stannaan värvitu, väga mürgine gaas, ebapüsiv (laguneb aegl. juba 0ºC juures (→lihtained). Vähesel määral tekib Sn-soolade redutseerimisel tsingiga (HCl juuresolekul) Sooladest tähtsamad (halogeniidid – vt eespool) SnSO4 – tina(II)sulfaat, kasut. elektrolüütilisel tinatamisel 3.11.4. Kasutamine Ligi 60% sulamitena + Cu – pronksid + Cu, Zn – valgevask + Sb – babiit (antifriktsiooniline, ka + Cu) + Zr – tuumareaktorites + Ti – turbiinid
Keemilises mõttes käituvad ioonilised hüdriidid aluseliste ühenditena. KH+HOH=KOH +H2 Metallilised hüdriidid on elektrijuhid, metalse läikega ja evivad ka teisi metallilistele ainetele iseloomulikke omadusi. Vastavad metallilised ühendid tekivad siis, kui valentstsoonis saavutatakse teatav elektronide konts. Ti2H, TiH, TiH2. Metallilised hüdriidid moodustuvad mõnede delementide kuumutamisel vesinikus. Nad on mustad, pulbrilised ja elektrit juhtivad. Kuumutamisel või happe toimel hüdriid laguneb ja eraldub vesinik. Metallilisi hüdriide uuritakse vesiniku transpordi ja säilitamise eesmärgil. Mittemetallid moodustavad molekulaarseid hüdriide, mis koosnevad diskreetsetest molekulidest. Nad on sageli lenduvad. Nad on sageli Brønstedi happed. Kovalentsete ühendite hulka kuuluvad hüdriidi vesinikust vähem elektroneg-te mittemetalliliste elementidega, nagu SiH4, BH3. Keemilistelt omadustelt on mittemetallide h-id happelised ühendid. SiH4+4HOH=H4SiO4+4H2 6
Kuueliikmelised ühe heteroaatomi- ga heterotsüklid Püridiin ja tema derivaadid Püridiin (joon. 50) on ebameeldiva lõhnaga, värvusetu, küllaltki mürgine vedelik. Ta on aromaat- ne ühend. Püridiinse lämmastiku vaba elektronipaar annab ühendile aluselised omadused. N-asendatud Joon. 50 püridiinium-katioon on koensüüm NAD reaktiivseks osaks, st just tema redutseerumisvõime (võtab vastu + hüdriid-iooni) on aluseks NAD-sõltuvale dehüdro- N N geenimisele (vt peatükk 6). R P ü rid iin Vitamin B6 (püridoksiin) sisaldab samuti püridiin- N -a s e n d a tu d tuuma. Püridiini hüdrogeenimisel tekib heksahüdro- p ü rid iin iu m - püridiin (piperidiin)
annaabi.ee 
