Keskkonnakeemia (7)

• Oksüdtasiooniaste- elemendi aatomi laeng ühendis eeldusel, et ühend koosneb ioonidest ühe elemendi kaupa.
  

• Redokspotensiaal- elektronide üleminekule vastab elektriline potensiaal, mis näitab elektronide liitmise võimet. Redokspotensiaalide abil on võimalik arvutada redoksreaktsiooni Gibbsi energia muut, mis omakorda võimaldab määrata reaktsiooni iseeneseliku kulgemise suunda.
  
• Elektroni aktiivsus- H2 → 2H+ + 2ē E° = 0 V
  
• Nernsti võrrand- Oks + nē ↔ Red Fe3+ + ē → Fe2+
  
• pH- mida suurem on H+ , seda väiksem on pH—happeline keskkond. Mida väiksem on H+ , seda suurem on pH -- aluseline keskkond. pH= -log [H+]
  
• pE iseloomustab muula/ vee süsteemi redokstingimusi. Kõrge pE- oksüdeerivad tingimused. Madal pE- redutseerivad tingimused. pE ja pH väärtused määravad, mis osakestena ja millises oksüdatsiooniastmes erinevad elemendid võivad eksisteerida.
  
• Korrosioon- metallide keemiline hävimine väliskeskkonna mõjul (põhjustavad keskkonna füüsikalised ja keemilised mõjutused).
  

• Metall hävib ümbritseva keskkonna mõjul iseenesest kusjuures metall reageerib keemiliste ainetega osaliselt.
  
• Esineb mitteelektrolüüdide ( bensiin , nafta , õli) kokkupuutel metalliga.
  

• Kokkupuutes peavad olema kaks metalli või metall ja mittemetall või metall ja keemiline ühend.
  
• Keskkond peab olema elektrolüüt.
  
• Redoksreaktsioonid toimuvad metalli pinnal olevad elektrolüüdi lahuses, toimub kaks reaktsiooni: metalli aatomite oksüdeerumine; oksüdeeruja tarvitab ära vabanenud elektronid.
  
• Sõltub metallide keemilisest aktiivsusest ja keskkonna iseloomust.
  

• Oksüdeeruva metalli kokkupuude vähemaktiivsema metalliga või lisandiga
  
• Siis jaotuvad oksüdeerumis- ja redutseerumisprotsessid nii: aktiivsem metall taas oksüdeerub ehk loovutav elektrone on taas anoodiks; vähemaktiivsem metall taa katoodiks, selle pinnal, aga ei redutseeru ehk liida elektrone mitte vastavad ioonid , vaid redutseerub nüüd O 2 või H+.
  

• Metalli pind passiveeritakse oksüdeerimise teel.
  
• Metall isoleeritaks väliskeskkonnast.
  
• Katmine korrosioonikindla metalliga ( Cr, Ni, tsinkplekk).
  
• Inhibiitorite kasutamine.
  
• Korrosioonitõrje vahendid: polümeeri vesilahus; vahekiht ( kemikalid reageerivad metalli pinnaga ja tekkib vahekiht metalli ja polümeerse kihi vahel.
  

Hüdrosfäär

• katkendlik kiht Maa atmosfääri ja litosfääri vahel, tahke ja vedel vesi.
  

• Hüdrosfäärikeemia- määratud vee molekuli füüsikalis- keemiliste omadustega ja piirpindade atmosfäär/hüdrosfäär ning litosfäär/ hüdrosfäär keemiaga.
  
• Vee molekuli füüsikalis- keemilised omadused:
  

• Polaarne molekul
  
• Moodustab vesiniksidemeid ja esineb dimeeridena( H2O), trimeeridena(H2O)3 ja stabiilsed on ka klastrid (H2O)20 .
  
• Allub autoprotolüüsile H2O + H2O = H3O+ + OH–
  

• Hüdrofiilne- vett ´´armastav´´, polaarsed ühendid.
  
• Nukleofiilne- tuuma, ka prootonit ´´armastav´´ .
  
• Elektrofiilne- elektroni ´´armastav´´ reagent .
  
• Hüdrofoobne – vett ´´eemale tõukav ´´ , mittepolaarsed ühendid( benseen, alifaatsed süsivesinikud nagu metaan , propaan ).
  
• Lahustuvuse ´´ kuldreegel ´´- sarnane lahustub sarnases.
  
• Polaarne aine- lahustub polaarses lahustis ( alkohol vees).
  
• Mittepolaarne aine- lahustub mittepolaarses lahustis (propaan, benseen).
  
• Vee karedus - Ca 2+, Mg2+, Fe 2+ ioonide olemasolu vee ( Fe annab pruuni värvi).
  

• Karbonaatne karedus- vee karedus, mis on pühjustatud kaltsiumi- ja magneesiumi ühendite esinemisest vees. Selline vee karedus kaob vee keetmisel , ehk vesi muutub keemilise reaktsiooni käigus kaltsiumkarbonaadi ja magneesiumhüdroksiidi sadestumisel pehmemaks.
  

• Mittekarbonaatne karedus ehk jäävkaredus- vee karedus ,mis on põhjustatud erinevalt karbonaatsest karedusest kloriididest ja sulfaatidest, mis tasakaalustavad magneesiumi- ja kaltsiumiioone. Veekuumutamisel selline karedus ei kao.
  
• Üldkaredus- mittekarbonaatne ja karbonaatne karedus kokku. Mõõdetakse enamasti millimoolides liitri vee kohta.
  
• Magneesiumi- ja kaltsiumiühendite kontsentratsiooni järgi mingis vees saab rääkida karedast veest ja pehmest veest.
  

• Happelisus - vesinikioonide negatiivne kümnendlogaritm ehk vesinikioonide kontsentratsioon. Rakendadakse prkatikas keskkonna happeliuse või aluselisuse hindamiseks. Mida madalam on pH, seda rohkem on H+ ioone. Neutraalne keskkond pH = 6,5..7. Kui pH on alla 3 ja üle 9, kahjustuvad soontaimede juured otseselt kui ka kaudselt läbi toitainete ja kahjulike ainete liikumise. Kui pH on alla 4......4,5 lahustub toksiline Al3+ ja liigub taimejuurtesse, ka Mn2+ ja Fe3+ .
  
• Vee leelisus - võime haarata H+ ioone (pH>7). Leelisus iseloomustab vee võimet siduda H+ ioone (hapet neutraliseerivate osakeste hulk vees).
  
• Ühendid merevees - heitveega satub pestitsiide ja väetist. Tulemuseks vetikate vohamine , mis takistab päikesekiirguse toimel toimuvad fotosünteesi. Hapnik. Süsihappegaas vahekord muutub- loomsetel organismidel ei jätku hapnikku. Merevette satub heitvetega ka toksilisi ühendeid, näiteks dimetüülelavhõbe.
  
• Biokeemiline hapnikutarve (BHT)- veekogu ökoloogilist seisundit , eeskätt vees olevate orgaaniliste ainete hulka iseloomustav näitaja. BHT on mg-des väljendatud hapniku hulk. BHT kaudu hinnatakse vee reostatust biokeemiliselt lagundatava orgaanilise ainega.
  
• PbS +2O2 → PbSO4 - redoksreaktsioon merevees.
  
• Aeroobsed protsessid hüdrosfääris- hapniku (õhu) juuresolekul (hüdrosfääri pinnakihtides aeroobne hingamine . Anaeroobsed - ilma õhu (hapniku) juurdepääsuta (mere pühjas anaeroobke hingamine).
  
• Reovesi - olmes või tootmises rikutud vesi, mida peab enne veekogusse või pinnasesse juhtimist puhastama . Reoveed jagunevad: olme- ehk kommunaalreoveed; tööstuslikud reoveed; põllumajanduslikud reoveed; atmosfäärne reovesi.
  

• Heitvesi - kasutuses olnud ja loodusesse tagasi juhitav vesi (võib olla reostunud või mitte).
  
• Olme- ehk kommunaalreovesi- suur orgaaniliste ainete sisaldus. Olmereovetele on omane kõrge bakterioloogiline saastus.
  
• Tööstuslik reovesi- vett kasutatakse tööstuses soojakandjana( katlad , jahutusvedelikuna ( masinaehitus , metallitööstus, toiduainetööstus), lahustina, pesemisvahendina jne. Mineraalsete saasteainete peamisteks allikateks on: väetisetööstus, keemiatööstus, keraamikatööstus jne. Orgaanilisi saasteaineid sisaldavad reoveed pärinevad peamiselt: naftatöötlemise ja naftakeemiatööstusest jne. Bakteriaalse ja bioloogilise saastuse annavad reoveel lihakombinaadid, nahavabrikud jne.
  
• Põllumajanduslik reovesi- mineraalse saastuse põhjustavad väetiste vale hoidmine ja kasutamine. Orgaaniliste saastuse põhjustavad peamiselt loomapidamisfarmide kompleksid , eriti suurfarmid.
  
• Atmosfäärne reovesi- sademetest tingitud veevoolud kannavad veekogudesse maapinnalt ja ka atmosfäärist kaasahaaratud saasteaineid. Veekogudesse toodud biogeensed ained toovad kaasa vetikate ülemäärase kasvu.
  
• Eutrofeerumine - toitanete üleküllus veekogus, mis sageli põhjustab vee kvaliteedi halvenemist.
  
• Veest võib leida- polaarsed vee molekulid. Palju hüdroksooniumioone, mis muudavad looduslikud veekogud happelisemaks. Vees on ka gaase. Vees on alati mitmeid metalliioone Fe 2+, Fe 3+, Ca 2+, Mg 2+( kui nende ioonide konsentratsioonid on normaalse, siis nad on loomulikud vee komponendid.).
  
• Ohtlikud ained vees- raskemetallid; muud anorgaanilised ühendid ( fluoriidid , arseen, boor ); aromaatsed süsivesikud (benseen, fenoolid , ksüleenid); polütsüklilised aromaatsed süsivesikud ( krüseen, naftaleen ); amiinid ; pestitsiidid (2,4-D; aldriin).
  

Püsivad orgaanilised saatseained keskkonnas. Bioakumulatsioon

• Mürk- aine, mis organismi sattudes põhjustab juba suhteliselt väikestes annustes tugevaid, organismile kahjulikke talitlushäireid või surma. Mürgi mõju võib olla kiire või aeglane, süsteemne või lokaalne . Kohalik toime ilmneb kehaosal, millel on olnud kontakt kemikaaliga. Üldine toime ilmneb siis, kuii kemikaal on imendunud ja levinud alguspunktist teistesse kehaosadesse.
  
• Doos - aine kordselt manustatud hulk( tavaliselt mõõdetakse doosi mg/kg).
  
• Toksilisus - aine toksilisus väljendamiseks on loodus LD. LD- teatud protsendi katseloomade surma põhjustav aine kogus (LD 50 põhjustab 50% katseloomade surma). Toksilisust mõjutavad tegurid: kontsentratsioon (aine hulgast sõltub tema efekt ravimina ); ekspositsiooniaeg (lühi/pikaajaline); manustamise viis (kopsude, naha, suus kaudu).
  
• IARC klassifikatsioon - Rahvusvaheline Vähiuurimiskeskus.
  
• Bioakumulatsioon - nähtus, kus organismi kogunenud toksilised ained suurema kiirusega kui need metabolismi käigus organismist eritatakse. Mida pikem on mingi aine bioloogiline poolestusaeg , seda suurem on risk kroonilisele mürgistumisele. Bioakumuleerumise näiteks on pliiühendite akumuleerumine inimorganismi, mis mingi kontsentratsiooni juures hakkab negatiivsle mõjutama inimroganismi, ja mille lõpptulemusena inimene võib surra.
  
• POPd- looduses laialt levinud keemilised ühendid, mis on keskkonnas äärmiselt püsivad ning enamasti ka elustikule toksilised. Püsivad orgaanilised saatseained satuvad loodusesse väga erinevatel viisidel , kuid põhiliselt on nende teke seotud inimeste tööstustegevusega. POP-e on leitud kõikidest maailma piirkondadest.
  

• N-nitrosoamiinid on püsivad kantserogeensed ühendid organismis, tihti ka mutageense toimega. N- nitrosoamiinide lähteühendid on sekundaarsed amiinid, nitritid , lämmastikoksiidid ja nitraadid .
  
• Nitrosoühendite füüsikalis-keemilised omadused- nitrosoühendite hulka kuuluvad järgmist tüüpi ühendid: . Kus R 1 on alküülne, arüülne või atsükliline radikaal ning R2 radikaalil võivad olla aromaatilised, eeter-, amido -, ning teised rühmad. N-nitrosoamiinid on kas õlised vedelikud või tahked ained. Nad lahustuvad vees ja paljudes orgaanilistes solventides. Nitrosoamiinid on püsivad ühendid ja hästi lenduvad ained, need ei lagune leeliste ja hapete toimel.
  
• Nitrosoühendeid jaotatakse keemilise struktuuri alusel järgmiselt:
  

• Sümmeetrilised: dialküülnitrosamiinid
  
• Mittesümmeetrilised: dialküülnitrosoamiinid.
  
• Nitrosamiinid funktsionaalsete rühmadega.
  
• Tsüklilised nitrosamiinid
  
• Nitrosamiidid.
  

• Nitrosoühendid kutusvad esile pahaloomuliste kasvajate tekke paljudel loomadel. Nitroroühendite kantserogeensus ja toksilisus sõltuvad keemilisest struktuurist. Nitrosoamiidid on aktiivsed mutageenid, eriti nitrosoalküülkarbamiidid.
  
• Nitrosoühendid õhus- sisaldus õhus sõltub põhiliselt tehnoloogilisest inimtegevusest (tööstused, loomakasvatus). Põhilised lämmastikusisaldavad allikad atmosfääris on tööstuse gaastijäätmed ning küttuse põletamisprodukt. Gaasijäätmetes on sobilikud tingimused nitrosoühendite lähteühendite sünteesiks. Nitrosoühendid atmosfääris ei ole stabiilsed.
  
• Nitrosoühendid mullas- lämmastiku sisaldus mullas on määratud järgmiste protsessidega: orgaaniliste ainete mikrobioloogilise lagundamisega, nitrifikatsiooniga ja denitrifikatsiooniga. Amiinide moodustamine mullas toimub keemiliste ühendite või orgaaniliste ainete lagundamisel. Nitraatide põhiline allikas on põllumajandus.
  
• Nitrosoühendid vees- põhilised nitrosoühendite ja lähteühendite allikad on vees tööstusettevõtete, põllumajandusettevõtete jäätmed, lämmastiku väetised ning mürkkemikaalid. Nitrosoühendite süntees vees on tingitud mikroflooraga, vee pH alandamisega, kliima tingimustega. Vetikatest ja nende lagundamise produktidest võivad tekkida ühendid, mis organismi sattumisel kiirendavad nitroseerimisreaktsiooni. Loodulsiku populatsioonide anaeroobsel lagundamisel produktidena võivad tekkida erinevad diamiinid, tsüklilised amiinid või polüamiinid. Nitrosoühendid on eriti stabiilsed veekeskonnas.
  
• Nitrosoühendid toiduainetes - toidus on sageli suur amiinide sisaldus, mis on valkude metabolismi kõrvalprodukt. Amiinid moodustavad ka toidu säilitamisel ja erinevat tüüpide töötlemisel. Mitraate sisaldavad juurviljad ja vorstitooted on nitritite põhiallikad. Nitrosoamiinid moodustavad toidu tehnoloogilisel töötlemisel, säilitamisel. Mõned liha ja kalatoodete valmistamisel lisatakse NaNO2 , mis annab lihale ilusa punaka värvuse.
  
• Toiduainete töötlus- värske liha- või kalatooted võivad sisaldada suuri nitriti kontsentratsioone. Toidu soolamisel valgu lagundavad, moodustades aminohapped ning teised lämmastikusisaldavaid ühendeid. Toidu praadimise ajal lähteühendite kontsentratsioon suureneb 10- kordselt. Pikaajalisel säilitamisel nitraati sisaldavates toitudes tekivad nitritid. Nitrite teke on võimalik ka madalal temperatuuril külmutus ruumides. Kõik tubaka tooted sisaldavad nitrosoühendeid või viimased tekivad tarvitamise ajal. Mitmekordne toiduainete töötlemine viib nitrosoühendite moodustamisele. Kõige ohutum on keetmise või auru töötlemise protsess. Selle protsessi ajal valgud kõrvalekeeravad, kuid ei moodusta nii intensiivselt nitroseerimise lähtühendeid.
  
• Nitrosoühendite moodustamise protsess sõltub ainult nitroseeritavatest ühenditest (nitrit, nitraatn oksiidid).
  

Aine ühendid, %, ainehulk, tihedus, molaarsus

• Ainehulk- füüsikaline suurus, mis näitab aineosakeste arvu ühes massiühikus.
  
• Ainehulga arvutamine massi järgi- n= m/M n- ainehulk, m- aine mass, M- molaarmass
  

• Ainehulga arvutamine ruumala järgi- n = V/ Vm n- ainehulk, V- aine ruumala, Vm- aine molaarruumala (gaasilisel ainel alati 22,4 l/mol).
  
• p= m/V - p- aine tihedus, V- aine ruumala, m- mass Tihedus on füüsikaline suurus, mis näitab ühikulise ruumalaga aine massi.
  
• Aatommas- näitab elemendi aatomi massi süsinikuühikutes ( mitu korda on antud elemendi aatom raskem kui 1/12 süsinuku aatimist).
  
• Molekulmass - võrdne ainet moodustavate elementide aatommasside summaga ( näidates mitu korda on molekuli mass suurem 1/12 süsiniku aatomi massist ja on samuti ühikuta suurus).
  
• P%=( osa/ tervik) *100% - Lahus= lahustunud aine + lahusti
  
• Aine moolide arvu leidmine- n= m/M, n= V/Vm , n= N/Na (Na= 6,02 *10 23) (N= osakeste arv)
  
• Molaarsus - C=n (lahustunud aine)/ V ( lahus dm 3)
  
• Mool - ainehulk, mis sisaldab 6,02 *10 23 osakest (molekuli, aatomit, iooni, elektroni).
  
• Molaarmass- ühe mooli aine mass grammides .
  
• Molaarne kontsentratsioon ehk molaarsus- iseloomustab lahuse kontsentratsiooni ning näitab, mitu mooli ainet on lahustunud 1 liitris lahustis.
  
• Molaarse kontsentratsiooni mõõtühik- 1M = 1mol/l-- ühe molaarne lahus ehk üks mool ainet ühes liitris lahuses.
  

Keemia põhimõisted

• Mateeria- kõik, mis täidab ruumi ja omab massi.
  
• Aine- mateeria vorm, millel on väga erinev koostis ja struktuur.
  
• Keemia- teadus, mis uurib aineid ja nendega toimuvaid muundusi ja muudatustele kaasnevaid nähtusi.
  
• Keskkonnakeemia- keemia aladistsipliin, mis hõlmab meid ümbritsevas keskkonnas toiumvaid keemilisi ja füüsikalisi protsesse, kurjuures käsitletakse keskkonna seisundit mõjutavate faktorite toimet elukeskkonnas kulgevatele protsessidele.
  
• Puhas aine- süsteem, mis koorneb ainult ühesugustest molekulidest või kindlas vahekorras olevatest erinevates ioonidest.
  
• Segu- süsteem, mis koosneb kahest või enamast puhtast segust .( homogeenne , heterogeenne ).
  
• Lahus- kahest või enamast komponendist koosnev homogeenne süsteem ( protsendiline sisaldus, ruumalaprotsent, moolumur, mooliprotsent ).
  
• SI ühikud- pikkus (meeter, m); mass(kilogramm kg); aeg (sekund s); voolutugevus( amper A); temperatuur (kelin K); ainehulk(mool mol).
  

Biosfäärikeemia

• Biosfäär- Maad ümbritsev elusloodust sisaldav kiht (hõlmab nii lito -, hüdro- kui ka atmosfääri).
  
• Atmosfäär- Maad ümbritsev gaasiline kiht, mille ülapiir ei ole täpselt määratav( meteoroloogias loetakse ülapiiriks 1000- 1200 km).
  
• Hüdrosfäär- Maa atmosfääri ja litosfääri vahel paiknev katkendlik kiht, mille moodustavad tahke ja vedel vesi.
  
• Litosfäär- Maa tahke väliskiht, mille ülemine osa on maakoor .
  
• Aineringe- ökosüsteemis toimuv keemiliste elementide tsükliline liikumine läbi lagundamis - ja sünteesiprotsesside orgaaniliste ühendite koosseisust anorgaaniliste ühendite koosseisu ja tagasi (hapnikuringe, veeringe , lämmastikuringe, süsinikuringe, fosforiringe , väävliringe).
  

• Veeringe
  

• Süsinikuringe
  

• Lämmastikuringe
  

• Fosforiringe
  

Atmosfäär

• Lämmastik- õhus molekulaarsena N2 (anorgaanilised ühendid N2, N2O, NO,NO2, HNO3 ,NH3).
  
• Väävel- õhus gaasilistena (COS, SO2, H2S, CS2). COS, H2S CS2 jt oksüdeeruvad õhuhapniku toimel SO2 –ks.
  
• Osoon (O3)-
  

• Fotolüüs: