Keemia eksamiküsimused 2009 (2)

I RÜHM
1) Planetaarne aatomimudel – Rutherford 1911. Peaaegu kogu aatomi mass on koondunud väga väikesess positiivselt laetud tuuma. Elektronide arv=tuuma posit.laeng. elektronid tiirlevad ringorbiidil ümber tuuma. Planetaarne aatomi püsivuse tingimus: F1=F2 ehk mv2/r = e1e2/r2, kus e1, e2 on elektroni ja tuuma laengud ;r on elektroni ringorbiidi raadius, m on elektroni mass ja v tema liikumiskiirus. Rutherfordi planet.aatomimudel selgitas alfa osakeste hajumisnähtusi, kuid ei selgitanud aatomi stabiilsust ega aatomispektrite katkendlikkust.Need prbleemid ületas N.Borh(1913).
2) Vesinikside vees – Vee molekulis on mõlemad O-H sidemed polaarsed, mõlema vesinikaatomi s- orbitaalid osaliselt vabad.Võimalik O vaba elektronipaariosaline kattumine H-aatomite pooltühja s-orbitaaliga ja vesiniksideme moodustumine kahe naabermolekuli vahel. Moodustuvat vesiniksidet vees stabiliseerib täiendavalt elektostaatiline tõmbumine posit(H) ja negat(O) osalaengute vahel. Vesi esineb mitmest molekulist koosnevatest assotsiaatide(H2O). Vesiniksidemete olemasolu vees avaldub enamikes biol.protsessides. Üldiselt on vesiniksidemetel oluline mõju *molekulide assotsiatsioonile/dissotsiatsioonile *ainete lahustumisele, kristallumisele jne *molekulide, eriti makromolekulide konformatsioonile jpm.Vesiniksidemete esinemine/puudumine mõjutab aine omadusi.olemasolu soodustab ainete lahustuvust, puudumine kahandab.
3) Gibbsi energia – J.W. Gibbs - ameerika füüsik- teoreetik , peam.tööd keemil. termodünaamika ja statistilise mehaanika alalt, üks vektorarvutuse loojaid. Entalpiat ja entroopiat ühendav termodünaamiline funktsioon(G).G= H-TS (G-Gibbsi energia, H- Entalpia , S-entroopia). Gibbsi energia abil on mugav väljendada keemiliste protsesside tasakaalu(selles on tema kasutamise mõte).
4) Sõna keemia tähendus ja päritolu – Tuleb kreekakeelsest sõnast khemia(mis omakorda egiptusekeelsest sõnast kham või hemi. – kunst muuta „tavalisi“ metalle väärismetallideka või nende sulamiteks. Keemia on teadus ainetest ja nende muundumise seaduspärasustest. Ümbritseva maailma aineline aspekt.
5) Perioodilisuse avastamine ja sõnastused – Elementide süstemaatiseerimise esimesed katsetused 19.saj. * Sakslane J.Döbereiner rühmitas KE-d aatomasside ja omaduste alusel triaadid(Li-Na-K; Ca-Sr-Ba jne). *Elenentide klassifikatsioon 1857 W.Odling. *Saksa keemik L. Meyer uuris aatomiruumalade ja –masside vahelist seostUjõudis kõige lähemale perioodilisusele). *Vene keemik D. Mendelejev -keemiliste elementide perioodilisusseaduse avastamine(1869). *Elementide omadused, aga seetõttu ka nende poolt moodustatud lihtsate ja keeruliste kehade(liht- ja liitainete ) omadused asuvad perioodilises sõltuvuses nende aatomkaalust. Kaasaegne sõnastus: Keemiliste elementide ja nende moodustunud liht- ning liitainete omadused on perioodilises sõltuvuses aatomite tuumalaengust(järjekorranumbrist).
6) Organismi koostis – H2O moodustab ~60% inimorganismi massist. Ülejäänud on valgud (20%), rasvad (15%), anorgaanil ühendid. Peamiselt orgaanogeenid: O,C,H. Inimorganismile peetakse möödapääsmatult vajalikuks elemente: F, Si, V, Cr,Mn;Fe, Co,Ni,Cu, Zn,As,Se, Mo, Sn,I.
7) Elektronorbilaatlide teooria – orbitaal on elektronide jaotustiheduse kuju, kus ’elektronide liikumist iseloomustavate lainete amplituud , faas(+ või -), sõlmpindade kuju’ on suur, seal elektroni esinemise tõenäolsus on kõrge ja vastupidi.Elektronorbitaale kujutatakse summaarse tõenäolsuse piirkondadena, mis hõlmavad kuni 99% ruumist, kus elektron võib esineda. Orbitaalide kuju ja energia võimaldavad selgitada ka aatomite vahel toimivaid jõudusid ja keemilise sidemete omadusi molekulis.
II RÜHM
1) Teadmised vanas Egiptuses – Kasutati paljusid keemilisi muundumisi: keraamika , kääritamine, värvid, kulla eraldamine jm. Egiptlased tundsid kulla metallurgiat, hõbeda saamist(sulamist pliiga ), vaske ja pronksi, rauda, pliid , elavhõbedat, klaasi(liiva sulatamine taimse tuhaga), rasv +taimetuhk= seep , kangaste värvimine(taimsed ja loomsed värvid), nahaparkimine(soola, lubjaga ), paljud medikamendid, toiduainetehnoloogia (teraviljaleib, õlu, äädikas, eeterlikud õlid), kosmeetika, lubi ehitusmaterjalina.
2) Metallside – On parem kui metallilineside.MS on keemiline side, mis on tingitud nn elektrongaasi (valentelektronide) vastastoimest kristallvõre positiivselt laetud ioonide skeletiga. Metallide madala ioni-satsiooni-potensiaali tõttu eralduvad nende aatomitest kergesti väliskihtide elektronid, mis on suure liikuvuse ja iseseisvusega.MS on tugev side.. kõige tüüpilisemad MS elemendid on leelismetallid , kuid MS esineb(vähemal määral) kõigis metallides, sulamites, metallisarnastes ühendites.
3) Atmosfääri koostis – püsivad komponendid: N2 78%, O2 21%, Ar 0.93%, ülejäänusid vähe. Muutuvad komponendid: CO2, veeaur. Juhuslikud:SO2, H2S, CO, NH3 jt. Ülemistes kihtides osoon (O3) – madalamal sisaldus väga väike osoonikiht . Süsinikdioksiidid kogu atmosfäär- nn kasvuhooneefekt .
4) Kristallvõre tüübid – 1.aatomvõre-kristallvõre sõlmpunktides aatomid(seotud tugeva kovalentsete sidemetega).Tugeva sideme tõttu on aatomkristallilisel ainetel suur kõvadus, kõrge sulamistemp, väike lahustuvus ja lenduvus . Teemant . 2.Molekulvõre-sõlmpunktides neutraalsed molekulid, seotud nõrkade van der Waasi jõududega(võivad lisanduda vesiniksidemed ).Tüüpiline anorg ühenditele ja tahkestunud gaasidele.3.ioonvõre- Sõlmpunktides vaheldumisi katioonid ja anioonid . Kristallil minimaalne pot,energia. Tüüpiline tugeva ioonsidemetaga ühenditele( soolad , oksiidid ). Madal lenduvus, suur kõvadus, halvad elektrijuhid.
5) Bohri postulaadid - *Elektron võib liikuda ümber tuuma vaid statsionaarsel ringorbiitidel. *Statsionaarsetel orbiitidel liikudes elektron energiat ei kiirga. *Elektron kiirgab või neelab energiat ainult üleminekul ühelt statsionaarselt orbiidilt teisele seejuures energiakvandi suurus hv=E1-E2. Oma postulaatidega lahendas N. Bohr joonspektrite tekkemehhanismi selgitamise probleemid.
6) Elektronegatiivsus ja selle seos ioonsidemetega – Ühe aatomi valentselektron >teine aatom >negatja posit ioon. Kui elektron läheb täielikult üle –puht- elektrostaatiline interaktsioon –ioonside.Tekib väga erinevate elektronegatiivsusega elementide puhul(leelismetallidega ja halogeenid); täiesti puhtal kujul ei esine.L.Pauling esitas ligikaudse seose sidemete ioonilisuse määra hindamiseks EN alusel: EN-ioonilisuse määr(%). 1,0-20; 1,5-40; 2,0-60; 2,5-80.Teatud energeetiliste mõõtmiste ja kalkulatsioonide abil saab sideme ioonilisuse astet määrata palju täpsemalt. Elektornegatiivsus- sobiv suurus elektronisidumisvõime iseloomustamiseks aatomites(L.Pauling 1932).
7) La Chartelivu printsiip ja järeldused sellest – Dünaamika tasakaalu põhimõte. Kui mingi välisjõu(temp, rõhu, konsentratsiooni muutumine) rikub keemilist tasakaalu, siis klugevad süsteemis selle mõju tagajärgi vähendavad reaktsioonid, mis viivad süsteemi uude tasakaaluolekusse. Järeldused:* Ühe lähteaine täiendav sisestamine süsteemi tekitab süsteemisisese vastasmõju, mis viib selle ainekoguse vähenemisele.Seetõttu väheneb ka teise lähteaine konsentratsioon ja suurened saaduste konsentr. *Mingi komponendi eraldumisel tasakaalul süsteemist nihkub tasakaal selle aine täiendava tekke suunas. *rõhu suurendamine põhjustab konsentratsiooni tõusu süsteemis. Kui gaasiliste ainete hulk reaktsioonis ei muutu või gaasilisi aineid ei osale, siis rõhu muutumine keemilist tasakaalu ei mõjuta. *Temperatuuri tõustes nihkub tasakaal endotermilise reaktsiooni korral saaduste tekkimise suunas, eksotermilise reaktsiooni korral saaduste vähenemise suunas.
III RÜHM
1) Einsteini valem - E= mc2. energia ja massi ekvivaletsuse seadus(1905). Aatomi mass peaks võrduma stabiilsete komponentosakeste(elektronid, prootonid , neutronid) massiga. Tegelikult esineb kõigi elementide puhul ’puudujääk’. Massidefekt moodustub energiana eraldunud massi osa. Eriti oluline suurte energiate füüsikas.massidefektile vastab nukleonide seoseenergia (isel tuuma püsivust). Mida suurem on antud tuuma moodustumise massidefekt, seda stabiilsem on tuum.
2) Alkeemia – Maagilised protseduurid, salapärased retseptid . Alkeemia oli terviklik keskaegne kultuurinähtus, mitte vähe ja veidralt arenenud keemia. See, mis alkeemias ühtib keemiaga(ainete ja nende omaduste eristamine, reaktsioonide läbiviimine jne) ei olnud alkeemias eesmärk omaette . Tähtis oli hoopis see, et alkeemik elaks läbi jumaliku loomishetke, arendaks endas jumalikke jooni(täiuslikkus). Seos kaasaegse keemiaga – avastati ja võeti kasutusele mitmeid lihtaineid ja ühendeid(Zn, NH3, happed - H2SO4, HCl), ka erinevaid orgaanilisi aineid- etanool, atsetoon , eeter. Arendati laborisisustust ja tehnikat .
3) Litosfääri koostis – Maakoorest saab inimkond kogu keemilise tooraine : kütused, soolad, metallid, ehitusmaterjalid ,kivimid, savid , lõhkeained. 112. tuntud elemendist leidub looduses 94. 84% maakoorest 3 elementi: O 47%, Si 30%, Al 8%. Levinud metallid on ka Fe, Ca, Na, K. Elemendid looduses on peam ühenditena.Levinumad on väikese järjekorranumbriga(kuni26) ja paari-järjenumbriga elemendid.
4) Sidemete polaarsus - keemiline side on seda polaarsem , mida erinevamad on elementide elektronegatiivsused. Kõige polaarsem side: leelismetalli ja halogeeni aatomite vahel. Sama tüüpi ühendite korral sidemete polariseeritavus ksavad siduva elektronpilve tiheduse vähenedes, seega aatomite mõõtmete kasvamisega ja elektronegatiivsuste kahanemistega(suureneb reas HF>HCl>HBr>HI) Polariseeritavuse piirjuhtum on sidemete katkemine ja ioonide teke. Kui katkemisel läheb elektronpaar täielikult üle ühele aatomitest – heterolüütiline katkemine.
5) kolloidlahuste keemilised-füüsikalised om - *valgushajumine. Kolloidosakeste pinnal toimub küllalt suur valguse hajumine. Selle tõttu on KL läbi juhitud valguskiirtekimbu tee lahuses näha heleda koonusena. *Elektrilised om.-sageli elektriliselt laetud(Ag-halogeniidid). Välise elektrivälja mõjul liigub graanul katoodi(-) või anoodi(+) suunas, difuusse kihi ioonid vastupidises suunas. KL om põhinevad paljud tehnikas kasut võtted – kangaste värvimisel, tarbevee puhastamisel koagulandiga(veepuhastusjaamades).
6) reaktsiooni etapid
IV RÜHM
1) Hessi seadus – Summaarne entalpia muut keemilises reaktsioonis ei sõltu selle reaktsiooni toimumise teest ega vahe-etappidest. *Termokeemilised vôrrandid – selline reakts. vôrrand, millele on lisatud reakts.i soojusefekt . Q-efekt sôltub T-st ja P-st. *Hessi seadus – reaktsiooni Q-efekt sôltub ainult lähteainete ja saaduste iseloomust (ja oleku parameetritest), kui ei sôltu reaktsiooni kulgemsie viisist ega vahe etappidest. * Tekkeentalpia – [H = ΣHj,f - ΣHi,f]: ühe mooli aine tekkimisel lihtainetest eraldub vôi neeldub soojust st. ühe mooli aine tekkimise Q-efekt. *Pôlemisentalpia – [Hc = ΣHj,c - ΣHi,c].
2) Määramatuse printsiip
3) Scheele, tema elu ja teadus – (1742- 1786 )Rootsi üks väljapaistvamaid keemikuid, väga erudeeritud , ilma kõrghariduseta. Töötas peamiselt apteekides, sisustas laboreid. Sai O2 (tuliõhk) mitmel erineval viisil ja uuris seda põhjalikult. Mõistes O2 osa põlemisprotsessides, ei loobunud siiski flogistoniteooriast. Avastas kloori( 1774 ), sai ühena esimestest N2, P4, Mo. Eraldas või sünteesis esimesena mitmeid As, F, Mo, W ühendeid, anorggaanilisi ja orgaanilisi happeid-HCN, H3AsO4. oblik-, viin -, õun-, sidrunhapetjne.
4) Mis on elementaarosake – (EO) on struktuurita või struktuuriga mikroosake, mis võtab kõigist nüüdisajal tuntud füüsikalistest protsessidest osa jagamatu tervikuna . Tänapäeval – tuntud üle 350 EO (arv kasvab pidevalt); pole välistatud,et EO on lõpmata palju. EO-* footonid * leptonid * hadronid
5) Einsteini valemi juurde massidefekt – E= mc2. energia ja massi ekvivaletsuse seadus(1905). Aatomi mass peaks võrduma stabiilsete komponentosakeste(elektronid, prootonid, neutronid) massiga. Tegelikult esineb kõigi elementide puhul ’puudujääk’.Massidefekt moodustub energiana eraldunud massi osa. Eriti oluline suurte energiate füüsikas.massidefektile vastab nukleonide seoseenergia(isel tuuma püsivust). Mida suurem on antud tuuma moodustumise massidefekt, seda stabiilsem on tuum.