Keemia ja füüsika üleminekueksam 10 klassile (8)

Keemia ja füüsika üleminekueksam
1) AATOMI EHITUSE PLANETAARNE MUDEL

• Kõik ained koosnevad molekulidest ning need omakorda aatomitest.
  
• Planetaarse mudelile rajas aluse E. Rutherford aastal 1909.
  
• Mudeli järgi koosneb aatom tuumast, milles asuvad positiivse laenguga prootonid ja ilma laenguta neutronid . Tuuma ümber on elektronkate, mis koosneb elektronkihtidest, kus asuvad elektronid, millel on negatiivne laeng. Aatomil puudub summaarne laeng, sest prootonite ja elektronide arv on võrdne.
  
• Elektronid tiirlevad ümber tuuma kindla raadiusega ringikujulisel orbiidil. Seespoolsed elektornkihid on kõige madalama energiaga, tuumast kaugemad on suurema energiaga. Elektronkihid täituvad energia kasvu järjekorras: esmalt kõige väiksema energiaga kihid , siis suurema energiaga.
  
• Igasse elektronkihti mahub kindel arv elektrone.
  
• 1. kihil kuni 2 elektroni
  
• 2. kihil kuni 8 elektroni
  
• 3. kihil kuni 18 elektroni
  
• 4. kihil kuni 32 elektroni
  
• Kaltsiumi planetaarne mudel→ (joonista õpiku vms järgi)
  

2) AATOMI EHITUSE KVANTMEHHAANILINE MUDEL.
Tänapäevase ehk kvantmehhaanilise aatomimudeli rajajad olid saksa teadlane W. Heisenberg ja austria teadlane E.Schrödinger 1923. aastal.
See aatomiehituse mudel ei püüagi kirjeldada elektroni liikumise täpset teed. Elektronid liiguvad aatomis ülikiiresti, moodustades oma liikumisel negatiivse laengu pilve- nn elektronpilve. Kiire liikumise tõttu on kõik elektronid aatomis nagu laiali määritud. (Võrdlus argielust: Kui jälgida jalgratta liikumist, näeme, et kiirema sõidu korral ei ole võimalik kodaraid enam eristada. Need oleksid nagu laiali määritud üle kogu raatta. Sama käib ka muude esemete väga kiirel liikumisel. )
Tänapäevase aatomimudeli aluseks on võetud elektroni leidumise tõenäosus aatomi erinevates osades. Seal, kus elektron liigub sagedamini, on tema leidumise tõenäosus suurem ehk elektronpilve tihedus on selles kohas suurem.
Orbitaaliks nimetakse sellist ala aatomis, kus elektroni leidumise tõenäosus on suur. Orbitaal näitab elektroni liikumisel tekkiva elektronpilve kuju. Elektron liigub põhiliselt vaid orbitaaliga määratud alas ja väljaspoole orbitaali satub ta üsna harva. Kõik orbitaalid ei ole ühesuguse kujuga - osa on kerakujulised , kuid on ka keerukama kujuga orbitaale.
Üks orbitaal mahutab kuni 2 elektroni. Kaks elektroni, mis asuvad samal orbitaalil, moodustavad elektronipaari. Elektronidel on lisaks negatiivsele laengule ka magnetilised omadused. Selleks, et elektronid saaksid moodustada elektronpaari, peavad nende magnetväljad olema vastassuunalised. Vastassuunaline magnetväli vähendab elektronide omavahelist tõukumist ühesuguse (negatiivse) laengu tõttu.Elektronkihid jaotatakse omakorda alakihtideks. Esimene (kõige sisemine) elektronkiht koosneb vaid ühest alakihist. Igal järgmisel elektronkihil on üks alakiht rohkem kui eelmisel.
3) PERIOODILISUSSEADUS JA PERIOODILISUSTABEL .
Perioodilisuseadus
Keemiliste elementide omadused on perioodilises sõltuvuses nende tuumalaengust. Perioodi piires elementide järjenumbri kasvamisel nõrgenevad metallilised ja tugevnevad mittemetallilised omadused. Metallilised omadused tugevnevad peaalarühmas ülalt alla, mittemetallilised omadused aga nõrgenevad.
Perioodilisustabel
1869. aastal Vene keemiku Dmitri Mendelejevi poolt kokku pandud süsteem keemiliste elementide kohta. Tema pani elemendid tabelisse tuumalaengu kasvu järjekorras. Tänapäeval jaotatakse elemendid tuumalaengu järgi. Sarnaste omadustega elemendid on tabelis kohakuti üksteise all.
Perioodid - Samas perioodis asuvatel elementidel on ühesugune elektronkihtide arv. Perioodi numbri kasvades elektronkihtide arv aatomis kasvab. (üks periood on elemendirida vasakult paremale)
Rühmad - jaotatakse A ja B rühmadeks. Samas A-rühmas asuvatel A-rühma elementidel on ühesugune väliskihi elektronide arv. B- rühma elementidel täitub elementidega eelviimase kihi d- alakiht. Enamasti on neil viimasel kihil 2 elektroni. B-rühma nr. näitab max. oksüdatsiooniastet. (tabelis on rühmad ülevalt alla)
4) KEEMILINE SIDE. KOVALENTNE MITTEPOLAARNE SIDE.
Keemiline side on aatomite- või ioonidevaheline vastastikmõju, mis seob nad molekuliks või kristalliks.
Kovalentne side on aatomitevaheline keemiline side, mis tekib ühiste elektronpaaride moodustamisel.
Kovalentne mittepolaarne side on keemiline side, milles kahe aatomi ühine elektonipaar kuulub võrdselt mõlemale sidet moodustavale aatomile; esineb võrdse (või väga lähedase) elektronegatiivsusega aatomite vahel.
(N: H2 aatomite vahel moodustub ühine elektronpaar , kui mõlema aatomi elektronid (üks kummaltki) moodustavad paari.)
5) KOVALENTNE POLAARNE SIDE. POLAARSUS.

• KOVALENTNE POLAARNE SIDE - Kovalentne side erineva elektronegatiivsusega aatomite vahel, sidet moodustavatel aatomitel tekivad seejuures erinimelised osalaengud.
  
• Kovalentse polaarse sideme puhul koosnevad ühendid erinevatest mittemetalli aatomitest.
  
• Ühised elektronpaarid on tõmmatud elektronegatiivsema (mittemetallilisema) elemendi aatomi poole. / Elektronpilv liigub mittemetallilisema elemendi aatomi poole.
  

POLAARSUS – elektronegatiivsem element tõmbab teise elemendi ja enda ühist elektronpaari enda poole. Ühesõnaga elektronegatiivsus/mittemetallilisus.
Elektronegatiivsus – elektronide enda poole tõmbamise võime. Sõltub: 1) väliskihi elektronide arv (mida vähem 8-st puudu seda elektronegatiivsem), 2) kihtide arv (mida vähem kihte seda elektrinegatiivsem), 3) tuumalaeng (mida rohkem + - e, seda elektronegatiivsem).
6) IOONILINE JA METALLILINE SIDE.
Iooniline side

• Vastasmärgiga laengutega ioonide vahel esinevat tõmbejõudu ioonkristallis nimetatakse iooniliseks sidemeks .
  
• Iooniline side tekib, kui kokku saavad kahe aine aatomid , mille elektronegatiivsuste erinevus on väga suur. Sellisel juhul läheb ühine elektronpaar täielikult üle elekronegatiivsema aine aatomile, millest saab anioon . Aine aatomist, mis loovutab elektrone, saab katioon. Anioon ja katioon on omavahel vastaslaengutega.
  

(Näide: Naatriumkloriid tekib naatriumist ning kloorist. Kui need kaks aatomit kokku saavad, toimub järgmine: kloor , olles elekronegatiivsem, võtab naatriumilt juurde ühe elektroni. Kloorist saab anioon, laenguga -1 ja naatriumist saab katioon, laenguga +1. )

• Elektronegatiivsus – suurus, mis iseloomustab keemilise elemendi aatomi võimet keemilise sideme moodustamisel tõmmata enda poole ühist elektronpaari. (Mida rohkem on elektrone väliskihil, seda elekronegatiivsem. )
  
• Vastasmärgiliste laengutega ioonide vahel on elektrostaatiline tõmme. Tõmbumise tõttu moodustub ioonkristall, mis koosned vastaslaengutega ioonidest. Keskmes asuvad ioonid moodustavad korrapärase struktuuri – ioonvõre.
  

Päris puhtakujulist ioonset sidet pole olemas, kus ühine elektronpaar täielikult on üle läinud anioonile. Kõikides ainetes on ioonide vahel vähesel määral ka kovalentset sidet. Aineid, milles esineb valdavalt iooniline side nimetatakse ioonseteks aineteks .
Ioonsete ainete iseloomulikud omadused: kõvad, kuid seejuures haprad , sulamistemperatuur on üsna kõrge, enamik lahustub hästi vees ning sulanud olekus või vesilahuses juhivad nad hästi elektrit.
Metalliline side

• Metalliliseks sidemeks nimetatakse ühiste väliskihi elektronide abil moodustunud keemilist sidet.
  
• Esineb puhastes metallides või metalli sulamites.
  
• Metallivõres paiknevad aatomid üksteisele väga lähedal ning välised elektronorbitaalid kattuvad. Väliskihi elektronid on tuumaga nõrgalt seotud ning pääsevad liikuma ühe aatomi orbitaalist teise aatomi orbitaali. Väliskihi elektronid muutuvad kõigile aatomitele ühiseks.
  

Hea elektri- ja soojusjuht, peegeldavad hästi valgust. Elektri- ja soojusjuhtivus on erinev, olenebelektornide vabadusest. Mida vabamad, seda paremini juhivad.
Metalliline side on metallide plastilisuse põhjuseks. Elektronkihid võimaldavad metallikristallis üksteise suhtes nihkumist ning libisemist, ilma, et need puruneksid. Kuumutamisel saab metalle voolida, painutada ja valtsida.
7)ANORGAANILISTE ÜHENDITE PÕHIKLASSID.
OKSIIDID on ained, mis koosnevad kahest elemendist, millest üks on hapnik.
Oksiide liigitatakse keemiliste omaduste põhjal: aluselised (CaO, MgO), happelised (SO2 , CO2), amfoteersed (ZnO, Al2O3), neutraalsed (NO, CO).
HAPPED on ained, mis annavad lahusesse vesinikioone . Happed koosnevad vesinikioonidest ja happeanioonidest.
Happeid liigitatakse:

• vesiniku aatomite arvu järgi:
  

üheprootonilised happed (HCl, HNO3 )
mitmeprootonilised happed (H2S, H2SO3)

• hapniku sisalduse järgi:
  

hapnikku sisaldavad e. hapnikhapped – HNO3, H2SO4
hapnikku mittesisaldavad happed – HCl, H2S

• tugevuse järgi:
  

tugevad happed – H2SO4, HNO3, HCl
nõrgad happed – H2CO3, H2S
ALUSED (hüdroksiidid) on ained, mis annavad lahusesse hüdroksiidioone. Hüdroksiidid koosnevad metallioonidest ja hüdroksiidioonidest (OH-).
Hüdroksiide liigitatakse vees lahustuvuse järgi:

• vees lahustuvad hüdroksiidid e. leelised (tugevad alused) – aktiivsete metallide hüdroksiidid: ( NaOH , KOH )
  
• vees lahustumatud hüdroksiidid (nõrgad alused) – enamuse metallide hüdroksiidid. ( AlOH3 )
  

SOOLAD on kristalsed ained, mis koosnevad (metalli) katioonidest ja (happe) anioonidest). Vesiniksoolad sisaldavad happeaniooni koostises vesinikku (näiteks NaHSO4).
Sooli liigitatakse lahustuvuse järgi:

• lahustuvad ( NaNO3 - salpeeter