5. Miks peavad organismid keskkonnast pidevalt energiat ammutama? Organismid peavad keskkonnast pidevalt energiat ammutama, sest nad loovad pidevalt korrapäraseid molekulaarseid struktuure ja kulutavad see läbi energiat, mis on vaja tagasi saada. Taimed saavad energiat päikesevalgusest, loomad toidust. 6. Kas elusorganismid on oma keskkonnaga termodünaamilises: tasakaaluolekust kaugel 7. Miks toimub lahustunud aine isevooluline ühtlane jaotumine üle kogu lahuse ruumala? Lahustunud aine isevooluline ühtlane jaotumine toimub, sest see on tingitud molekulide soojusliikuvuse difusioonist. Tänu soojusliikuvuse kaootilisusele ( molekulid liiguvad suunata), toimub ühtlane jaotumine ehk korrapäratuse kasv. 8. Termodünaamika teine seadus väidab isoleeritud süsteemi entroopia kasvab üritades saavutada maksimaalset väärtust. Kuidas on võimalik elu eksisteerimine ilma eeltooduga vastuollu minemist?
Termodünaamika teine printsiip essee Termodünaamika teine seadus väidab, et isevoolulised protsessid kulgevad looduses alati tasakaaluoleku suunas, et looduslikes protsessides entroopia kasvab ja , et tööd tegemata ei saa soojus iseenesest üle minna külmemalt soojemale. Isevooluline protsess kulgeb iseenesest. Energia muundamise käigus, kus keemiline energia muudetakse kineetiliseks energiaks, kaasneb ebakorrapärasuse kasv. Seda ebakorrapärasuse ühikut nimetatakse entroopiaks. Entroopia on Universumi korrapäratuse määr. Samuti allub molekulide juhusliku liikumise tõttu ka keha soojus entroopia seadustele. Mida enam energiat soojuse produtseerimisel ümber muudetakse, seda enam kasvab entroopia. Näiteks toodab inimene liikudes soojust ,
temperatuuril võrdne nulliga (kui T = 0, siis S = 0) entroopia muut reaktsioonides: ΔS < 0 ühinemisreaktsioonides (eksotermiline) ΔS > 0 lagunemisreaktsioonides (endotermiline) ΔS < 0 gaaside neeldumisel (ng < 0) ΔS > 0 gaaside eraldumisel (ng > 0) entroopia kasvab temperatuuri tõstmisel: S (tahke) < S (vedel) << S (gaas) entroopia kasvab ainete segamisel kui ainult entroopiafaktor oleks concerned, siis: ΔS > 0 isevooluline; ΔS < 0 isevoolutu; ΔS = 0 pöörduv, võib kulgeda mõlemasuunaliselt. entroopia S defineeritud termodünaamilise tõenäolsuse W kaudu R ln W Na S= ; kus Na – Avogadro arv; R – universaalne gaasikonstant reaktsiooni standardne entroopia: ΔS0 reaktsioon = ΣnS0f (saadused) - ΣnS0f (lähteained) GIBBSI ENERGIA
Elektrokeemiline- galvaanielemendi teke, aktiivsem metall anoodiks ja vähem aktiivsem katoodiks 3.Miks metallide tootmiseks nende ühenditest tuleb energiat kulutada ,metallide korrosioon aga toimub iseeneslikult ? Korrosioon toimub keskkonna mõjul. 4.Selgitage keemilise vooluallika ja galvaanelemendi töö põhimõtet. Keemiline vooluallikas on seade, milles elektrokeemilises reaktsioonis vabanev energia muundub vahetult elektrienergiaks. galvaanelement- toimub isevooluline keemiline reaktsioon ja sellest vabanev energia kasutatakse elektri saamiseks. 5.Määra reaktsioonivõrrandis oksüdeerija ja redutseerija ,märgi kõikide elementide o. -a-d. N2(O5( +H2O = 2HNO3( N -oksüdeerija 2Na + 2H2(O = 2NaOH+ H2 NA-oksüdeerija 6.Neutraalseslahuses on kontaktis tsink ja hõbe. Kumb metall korrodeerub ?Kirjutage toimuva oksüdeerumis-ja redutseerumisreaktsiooni võrrandid. Hõbe korrodeerub. 7
Taimed kasutavad valgust ja loomad toitu. 8. Miks peavad organismid keskkonnast pidevalt energiat ammutama? 9. Et kindlustada oma keeruka struktuuri säilimine ja et hoida vabaenergia väärtus negatiivsena, vastasel juhul oleksid organismid surnud. 10. Kas elusorganismid on oma keskkonnaga termodünaamilises: a) tasakaalus b) tasakaaluoleku lähedal c) tasakaaluolekust kaugel? Ümbritseva keskkonnaga tasakaalus olev organism on surnud organism 11. Miks toimub lahustunud aine isevooluline ühtlane jaotumine üle kogu lahuse ruumala? Vastavalt TD II seadusele kulgevad kõik isevoolulised protsessid entroopia kasvu suunas. Ühtlasel jaotumisel korrapäratus suureneb ehk entroopia kasvab. Enamik ainete lahustumine on TD ebasoodne ehk endotermiline. Lahustumine saab siis toimuda entroopia kasvu arvelt. Lahustunud aine ühtlane jaotumine üle kogu lahuse ruumala korrapäratus kasvab ja entroopia kasvab. 12
•Elektrolüüsiseadme välisahelas on elektrivoolu kandvateks osakesteks elektronid, elektrolüüdi lahuses või sulas elektrolüüdis aga ioonid. KEEMILINE VOOLUALLIKAS •Keemiline vooluallikas on seade, milles keemilises reaktsioonis vabanev energia muudetakse vahetult elektrienergiaks. •Akud on keemilised vooluallikad, mida saab tühjendamisel uuesti laadida, patareid mõeldud üldiselt ühekordseks kasutamiseks. •Keemilise vooluallika elektroodidel kulgeb isevooluline redoksreaktsioon: anoodil toimub oksüdeerumine, katoodil redutseerumine. •Üheks olulisemaks vooluallikas on pliiaku ehk autoaku. Selles on elektroodideks plii ja pliioksiid, elektrolüüdiks väävelhappe lahus. •Kasutatakse ka kütuseelemente, milles saadakse elektrienergiat kütuste näit. vesiniku oksüdeerumisel vabaneva energia arvel. KORRISIOON EHK ROOSTETAMINE •Korrosioon on metalli hävimine ümbritseva keskkonna mõjul
kinni maksta energia kulutamisega (H<0). Seega peavad elusorganismid oma keerulise struktuuri loomiseks ja säilitamiseks kulutama pidevalt energiat. Et elu saaks toimida, peab organismis toimuvate reaktsioonide summaarne G olema negatiivne. 6. Kas elusorganismid on oma keskkonnaga termodünaamilises: a) tasakaalus b) tasakaaluoleku lähedal c) tasakaaluolekust kaugel? Ümbritseva keskkonnaga tasakaalus olev organism on surnud organism! 7. Miks toimub lahustunud aine isevooluline ühtlane jaotumine üle kogu lahuse ruumala? Vastus: Molekulide korrapärasel asetamisel on erinevaid võimalusi alati vähem ja seega on ka vastava süsteemi entroopia väiksem. Asetades veekihi ettevaatlikult värvilahusele suurendame lahuse ruumala kuid algolekus on värvimolekulid ikkagi ligikaudu oma algses ruumalas (enne vee lisamist). Mingi hulga värvimolekulide paigutamisel suuremasse ruumalasse on alati rohkem erinevaid võimalusi kui nende paigutamisel väiksemasse ruumalasse
järjekindlate ja suhteliselt radikaalsete reformide toel. Rahvamajanduse ja rahvusliku rikkuse jätkuv kasv ning riigi poliitilise, majandus- ja rahasüsteemi võime lahendada kriitilisi olukordi tunnistavad seniste valikute õigsust. Eesti edukus on paljuski taandatav heale üldisele haridustasemele, mis tugineb traditsioonilisele hariduse väärtustamisele eestlaste poolt. Olulised muudatused on aset leidnud ka haridussüsteemis. Laulva revolutsiooni käigus tekkis haridussüsteem; osalt isevooluline, osalt seadusandlikult tagatud areng on hariduselu demokratiseerinud ja detsentraliseerinud; hariduse sisu on muutunud oluliselt inimesekesksemaks; suurenenud on pluralism ja valikuvõimalused nii haridusasutusi kui hariduse sisu puudutavalt. 1992. a vastu võetud haridusseadus ja sellel tuginevad teised seadused on loonud uue haridusõigusliku keskkonna. Käesolevaks hetkeks on radikaalsete sotsiaal-majanduslike ümberkorralduste faas asendumas tasakaalustatuma,
temperatuuri langetamisel nihkub tasakaal eksotermilise (ehk otsereaktsiooni tavaliselt) suunas (mida suurem on reaktsiooni aktiviseerimisenergia Ea, seda suurem on temperatuuri mõju) tasakaalu nihkumine ei mõjuta tasakaalukonstandi arvväärtust tasakaalukonstandi seos Gibbsi energiaga G°T = - RTlnKT tasakaaluolekus ΔG=0. Gibbsi energia arvutamisel saab määrata kas protsess on isevooluline või mitte. püsival temperatuuril võivad spontaanselt toimuda vaid reaktsioonid, mille juures vabaenergia väheneb. mida suurem on vabaenergia vähenemine arvuliselt, seda kaugemal on süsteem tasakaaluolekust ja seda tugevam selle kalduvus reageerida, et läheneda tasakaaluolekule. tasakaal heterogeensetes süsteemides aine oleku diagramm – faasidevahelise tasakaalu tingumuste diagramm (p=const) p C 1 a tm
keeltes samatähenduslik.[1] Patarei Patarei on keemiline vooluallikas, mis koosneb ühest või mitmest galvaanielemendist või akust, mis muundavad salvestatud keemilise energia elektrienergiaks. Esimese patarei leiutas 1800. aastal Alessandro Volta ning sellest ajast saadik on patareid muutunud igapäevaselt vajalikuks energiaallikaks nii kodudes kui ta tootmisettevõtetes.[7] Galvaanielement Galvaanielement ehk element on Luigi Galvani järgi nime saanud elektrivoolu allikas, kus toimub isevooluline keemiline reaktsioon ja sellest vabanev energia kasutatakse elektri saamiseks. Esimese galvaanielemendi ehitas 1799. aastal Luigi Galvani katsetest lähtuvalt Alessandro Volta. Galvaanielement on ühekordse kasutusega, erinevalt akust ei saa seda uuesti laadida.Tänapäeval on galvaanielementidest kasutusel põhiliselt kuivelemendid, milles elektrolüüt on pasta kujul. kuivelemente kasutatakse patareidena taskulampides, raadiotes, elektronkellades ja mujal. kuivelemendid on mõeldud
keemilise energia kujul toidust. Külmkapp ei toimu jah isevooluliselt, aga iseseisvalt ehk elektrienergiata ta külmutamisega ikka hakkama ei saa 5. Miks peavad organismid keskkonnast pidevalt energiat ammutama? Et kindlustada oma keeruka struktuuri säilimine ja hoida vabaenergia väärtus negatiivne, kuna vastasel juhul oleksid nad surnud. 6. Kas elusorganismid on oma keskkonnaga termodünaamilises: tasakaaluolekust kaugel? 7. Miks toimub lahustunud aine isevooluline ühtlane jaotumine üle kogu lahuse ruumala? Vastavalt termodünaamika II seadusele kulgevad protsessid isevooluliselt entroopia suurenemise suunas. Ühtlasel jaotamisel korrapäratus suureneb ehk entroopia kasvab. b) Enamike ainete lahustumine on endotermiline ehk termodünaamiliselt ebasoodne. Lahustumine saab siis toimuda entroopia kasvu arvelt. Aine ühtlasel jaotumisel üle kogu selle ruumala korrapäratus kasvab ja seega entroopia suureneb. 8
soojusenergia (roomajad näit.), valgusenergia (fotosünteesivad taimed) või keemilise energia kujul toidust. Miks peavad organismid keskkonnast pidevalt energiat ammutama? Energia on vajalik erinevate protsesside toimumiseks kehas 2. Kas elusorganismid on oma keskkonnaga termodünaamilises: a) tasakaalus b) tasakaaluoleku lähedal c) tasakaaluolekust kaugel ? 3. Miks toimub lahustunud aine isevooluline ühtlane jaotumine üle kogu lahuse ruumala? Et kindlustada oma keeruka struktuuri säilimine ja hoida vabaenergia väärtus negatiivne. Vastavalt termodünaamika II seadusele kulgevad protsessid isevooluliselt entroopia suurenemise suunas. Ühtlasel jaotamisel korrapäratus suureneb ehk entroopia kasvab. Enamike ainete lahustumine on endotermiline ehk termodünaamiliselt ebasoodne. Lahustumine saab siis toimuda entroopia kasvu arvelt
Keemiliselt pöörduvad protsessid pole samad, mis termodünaamiliselt pöörduvad protsessid. Termodünaamiliselt täiesti pöörduvaid protsesse looduses ei esine. Täielikult mittepöörduvaid esineb, töö on siis 0. Looduses kulgevad protsessid on vähem või rohkem mittepöörduvad. Oma kulgemisel tasakaaluoleku suunas võivad nad teha kasulikku tööd. Mida pöörduvam on protsess, seda rohkem kasulikku tööd saame. Tasakaaluolek on kõige tõenäolisem; isevooluline protsess jõuab sinna varem või hiljem. Tasakaaluolekus süsteem kaotab ta töövõime. Pöörduva protsessi puhul teeb süsteem tööd Gibbsi vabaenergia muutumise arvel. Nt: glükoosi põletamine õhu käes on termodünaamiliselt täielikult mittepöörduv protsess. Ja kasulik töö on 0, kuna vabanev energia hajub soojusena. Aga glükoosi oksüdeerimine rakus kulgeb üle paljude vahestaadiumite, millel on igaühel oma tasakaaluolek → pöörduvus kasvab → selle arvelt saab tööd.
Kolloidlahuste osmootne rõhk on väikesem kui osmootne rõhk tõelistes lahustes, kuna kolloidosakese osakese mass on märgatavalt suurem tavalisest molekulist ja kolloidosakese osakese kontsentratsioon on märgatavalt väikesem tavaliste molekulide kontsentratsioonist. Kolloidlahuste osmootne rõhk on pöördvõrdeline osakeste raadiuste kuupidega, raadiused muutuvad aja jooksul tänu agregateerumisele. Difusioon on soojusliikumisest tingitud isevooluline ioonide, molekulide või dispergeeritud osakeste kontsentratsioonide ühtlustumine süsteemis. Difusioonikoefitsient väljendab arvuliselt aine hulka, milline läbib ajaühikus pinnaühikut ühikulise kontsentratsioonigradiendi korral. Pinnanähtused Peenestus (dispersiooni) süsteemi omadused sõltuvad peenestusfaasi osakeste arvust peenestuskeskkonnas. Kui osakesi on vähe ja nendevahelised kontaktid on harvad, võime lugeda osakesi nende iseseisvas liikumises üksteisest vabadeks
Kõrvalekalded Lambert-Beeri seadusest tekivad jämedispergeeritud süsteemides ja kontsentreeritud lahustes. Samuti ei sobi see võrrand metallide soolide puhul.. 4. Difusioonikonstandi ja difusiooni sügavuse avaldise tuletamine. Difusioonikonstant: Osakeste ühtlane jaotus süsteemis on nende kõige tõenäosem olek. Aine ülekanne allub samadele seaduspärasustele kui soojuse ja elektri ülekanne. Difusioon on soojusliikumisest tingitud isevooluline ioonide, molekulide või dispergeeritud osakeste kontsentratsioonide ühtlustumine süsteemis. 1855.a. näitas Fick, et ajavahemikul dt läbi pinna s valitud suunas x difundeerunud aine mass dm on võrdeline kontsentratsiooni gradiendiga dc/dx: dm/dt= -Ds*(dc/dx) Kui kontsentratsiooni gradient dc/dx on ajas konstantne, siis läbi pinna s aja t jooksul kandub mass m: m = - sD*(dc/dx)t Difusioonikoefitsient D väljendab arvuliselt aine hulka, milline läbib ajaühikus
Kristalli pinnale toimuvat adsorptsiooni kontsentratsioonist.- temperatuurist Emulsiooni lõhkumine DIFUSIOONIKONSTANDI AVALDISE TULETAMINE: valguse lainepikkusest ja temperatuurist. Suurus ln (in/i0)=kcal=B võib vaadelda kui kristalliseerumise jätku. Kristalli saab edasi (deemulgeerimine):1) kaitsekile keemiline lõhkumine, lisatakse Difusioon on soojusliikumisest tingitud isevooluline ioonide, nim ekstinktsiooniks ehk optiliseks tiheduseks. B-L seadus kehtib nii ehitada aga nende ioonidega, millest kristall juba koosneb. Järgneval aineid, millised lõhuvad kaitsvad adsorptsioonikihid. Näiteks hapete molekulide või dispergeeritud osakeste kontsentratsioonide tõeliste lahuste kui kolloidlahuste madala dispergeeritud faasi joonisel näidatud AgI kristall on asetatud KI lahusesse. Kristall lisamine
Seepide kontsentreeritud lahustes on mitsellid kihilised. Kihilise struktuuri tekkimisel süsteemi viskoossus suureneb järsult. Kui sellises tahke ainega sarnanevas lahuses solubiliseerub vähesel määral mingit mittepolaarset ainet, näiteks süsivesinik dodekaani, siis muutuvad seebi kihikujulised mitsellid uuesti ümarstruktuurideks ja viskoossus väheneb tuhandeid kordi. DIFUSIOONIKONSTANDI AVALDISE TULETAMINE: Difusioon on soojusliikumisest tingitud isevooluline ioonide, molekulide või dispergeeritud osakeste kontsentratsioonide ühtlustumine süsteemis. ajavahemikul dt läbi pinna s valitud suunas x difundeerunud aine mass dm on võrdeline kontsentratsiooni gradiendiga dx/dc: dm/dt=-Ds*(dc/dx). Kui kontsentratsiooni gradient on ajas konstantne, siis läbi pinna s aja jooksul t kandub mass m: m= - sD * dc/dx *t Difusioonikoefitsient D väljendab arvuliselt aine hulka, milline läbib ajaühikus pinnaühikut ühikulise
ebastabiilsed. Süsteem püüdleb energia vähenemise poole. Protsess on iseeneslik kuna dGS < 0. Loetleme siin kahte võimalust Gibbsi pinna vabaenergia vähendamiseks. 1. Pinna vähendamine (dS < 0). Kolloidsüsteemidel on kalduvus väikeste osakeste liitumisele suuremateks agregaatideks, mis viib süsteemi eripinna ja selle kaudu ka Gibbsi vaba energia kahanemisele. Seda nimetatakse agregateerumiseks ja see on isevooluline protsess. 2. Pindpinevuse vähendamine (d < 0) pindpinevust vähendavate madala pindpinevusega aine kogunemisega faaside piirpinnale. Seda nimetatakse adsorptsiooniks. Aineid, millised adsorbeeruvad ja millised vähendavad pindpinevust , nimetatakse pindaktiivseteks aineteks. Pindliig: = (niS-niV)/S või (niS-niV)/m niS- moolide arv pinnakihis niV-moolide arv faasi sisemuses. 10. Adsorptsioon adsorptsioon on süsteemi üksikute komponentide kontsentreerumine faaside eralduspinnale
ulatuses, adsorptsioonis on see seotud aga aine (adsorbendi) piirpinnaga. 81. Absorptsioon ja adsorptsioon (erinevus). Absorptsioon on keemias gaasi või gaasisegu neeldumine vedelikus või tahkises, harvem mõeldakse selle all vedeliku neeldumist tahkises. Neeldumiskeskkonda või -ainet nimetatakse absorbendiks, neeldunud ainet aga absorbaadiks. Adsorptsioon süsteemi mingi komponendi isevooluline kogunemine faaside (tahke-gaas, vedelik-gaas) eralduspinnale Kui adsorptsioon kandub edasi faasi sisemusse (gaasi neeldumine vedelikes), nimet nähtust absorptsiooniks Aine, mille pinnal toimub adsorptsioon adsorbent (aktiivsüsi, silikogeel), adsorbeeruv aine - adsorbaat. Adsorbendi pinnal on teatav lisaenergia (pinnaenergia), vastastoimel adsorbaadi osakestega see pinnaenergia väheneb. 82. Millised ained on hüdrofoobsed, millised hüdrofiilsed?
2) Pööratav ioonireaktsioon: nõrga happe ja nõrga aluse vaheline neutralisatsioonireaktsioon. 106. Redoksreaktsioonid, mõiste (osata tasakaalustada redoksreaktsioone). Redoksreaktsioon - keemiline reaktsioon, mille käigus aatom liidab või loovutab elektrone. Elektronide liikumise tõttu muutub ka aatomi oksüdatsiooniaste. 107. Galvaanielement, töötamise põhimõte, näide. Galvaanielement - elektrivoolu allikas, kus toimub isevooluline keemiline reaktsioon ja sellest vabanev energia kasutatakse elektri saamiseks. Galvaanielement on ühekordse kasutusega, erinevalt akust ei saa seda uuesti laadida. Galvaanielement koosneb negatiivsest elektroodist (korpus) tavaliselt (tsink) ja positiivsest elektroodist (vask, grafiit või metallioksiid), mis on sukeldatud vedelasse või pastataolisesse (kuivelementidel) massi. Galvaanielemendis tekib elektrivool vooluringi ühendamisel positiivsel
Looduses on difusioon esindatud nt loomadel imbuvad toitained soolestikust verre või inimestem imbub hapnik mingil määral ka läbi naha organismi. Tootmises: Kui ühe metalli pinda katame teisega. Kroomime terast, siis paneme terase kroomipulbrisse ja kuumutame 1000oc juures. Kroomipulber imbub terase pinnakihti. Või keevitamine. enamikes neis protsessides kasutatakse ka suurt temperatuuri, kuna siis on difusioon kiirem (suurem kin e). Adsorptsioon on süsteemi mingi komponendi isevooluline kogunemine faaside (tahke-gaas, vedelik- gaas) eralduspinnale. Adsorptsioon on pinnanähtus, mille puhul vedeliku või gaasi molekulid kogunevad molekulaarjõudude toimel keha pinnale. Ainet, mida adsorptsiooni käigus eemaldatakse, nim adsorbaadiks; ainet või keskkonda, mille piirpinnal adsorptsioon toimub nim adsorbendiks. Adsorbtsiooni kasutamine praktikas: kromatograafia analüüsimeetod, kus uuritav segu juhitakse
inimestel imbub hapnik läbi naha. Tootmises nt. kui ühe metalli pinda katame teisega. Kroomime terast, siis paneme terase kroomipulbrisse ja kuumutame 1000*C juurde. Kroomipulber imbub terase pinnakihti (difusioon). Või keevitamine. Pmst ühe aine molekulide teise lükkamine difusioon. Enamikes neis protsessides kasutatakse ka suurt temperatuuri kuna siis on difusioon kiirem (molekulide suurem kineetiline energia) Adsorptsioon süsteemi mingi komponendi isevooluline kogunemine faaside (tahke-gaas, vedelik-gaas) eralduspinnale Adsorptsioon on pinnanähtus, mille puhul vedeliku või gaasi molekulid kogunevad molekulaarsidejõudude (van der Waalsi jõudude) toimel tahke keha pinnale. Ainet, mida adsorptsiooni käigus eemaldatakse, nimetatakse adsorbaadiks; ainet või keskkonda, mille piirpinnal adsorptsioon toimub, nimetatakse adsorbendiks. Adsorptsiooniisotermid - adsorbeerunud aine hulga sõltuvus tema kontsentratsioonist või osarõhust antud temperatuuril
tegemist Lys epsilon aminorühmaga, mis mood Shiffi aluse. Tulemuseks on eliminatsiooni reaktsioon. Oksüdeeritud puriin eemaldatakse pärast oma rolli täitmist. Shiffi aluse vaheühendit on võimalik kinni püüda. Seostumisenergia kasutamine katalüüsis Seostumisenergia energeetiline efekt, mis kaasneb ensüümi seostumisel substraadiga. S + EES GS GE GES Gibbsi energia muut G on lõppoleku energia lahutada algoleku energia G=GES-(GS+GE) Et reaktsioon oleks isevooluline, peab kaasnema Gibbsi energia vähenemine. Gibbsi energias on entroopia ja entalpia. Seostumist soodustavad vesiniksidemete moodustumine, Wander-Waalsi interaktsioonid, laeng-laeng interaktsioonide tekkimine. Neid kõiki tuleb vaadelda vaba substraadi suhtes. Vesikeskkonnas on vesi väga tugev sidemete moodustaja, moodustab soodsaid vesiniksidemeid. Kui seostumine ensüümiga, siis substraat tõstetakse teise keskkonda
annaabi.ee 
