Keemilised vooluallikad
• Kuiv element e
patarei Keemilisel reaktsioonil vabanev energia muudetakse vooluenergjaks
• Vask
tsink element
Redoksreaktsioon . Elektronide
loovutamine (oksüdeerumine) ja elektronide
liitmine (redutseerumine) tuleb äbi viia eraldi elektronidel.
• Plii aku
Redoksreaktsioon. Elektronide loovutamine(oksüdeerumine) ja elektronide
liitmine(redutseerumine) tuleb äbi viia eraldi elektronidel.
• Kütuselement
Kütuse oksüdeerumisel tekkiv energia
• Esimese vooluallika
leiutas Luigi Galovani
Leelis ja
leelismuldmetallid .
• Omadused: Värviline
leek , peab hoidma õlikihi all kuna reageerivad hapnikuga, tarbeesemeid
väike tihedus), madal sulamis ei saa valmistada,
pehmed , kerged(temeperatuur head elektri ja
soojus juhid,puhas
metal pind( läikiv ja hõbevalge värvus), neis on metallilised siedemed ja nad
on aktiivsed redutseerijad.
• Laboris kasutatakse naatriumi ja kaltsiumi, vahel ka liitiumi ja
kaaliumi . Keemiatööstuses
kasutatakse enamasti naatriumi, seda kasutatakse suhteliselt aktiivsemate metallide saamiseks
nende ühenditest.
Naatrium lambid- naatiumi aurudega täidetud lambid(tänavavalgustus)
Liitiumpatareid.
• Ühendid: CaO- kustutamata
lubi , Ca(OH) -kustutatud lubi,
NaOH -
seebikivi , Na CO
-
pesusooda , NaHCO -söögisooda, NaCl-
keedusool , Na SO -elektrolüüdina ,
CaSo +2/0.5 H O- märg/kuiv kips, Ca (PO ) -väetis, HNO -ilutulestikes
p-Metallid
• Kõik metallidele
omased tunnused. P-metallid on õhu ja vee suhtes vastupidavad metallid.
Alumiinium reageerib kergesti leeliste ja hapetega, teised p-metallid nii kergesti ei reageeri.
Tina ja plii on madala sulamis temperatuuriga. Plii on mürgine.
• Kasutamine: Alumiiniumist valmistatakse kõiksugu tarbeesemeid, kerge hea töötlemis
omadustega
metallina on ta hinnatud materjal ehituses. Tina kasutatakse tinatatud plekkist
konservkarpide valmistamisel.
Pliid kasutatakse autoakude(pliiakude) valmistamisel. Veel
kasutatakse pliid näiteks elektrikaablite kaitsetorude valmistamisel. Pliid kasutakse
tuumakiirgust takistavate kaitseekraanide valmistamisel(näiteks tuumaelektrijaamades)
• Ühendid:
Alumiinium oksiid Al O rhk korund. Peeneteraline korund ehk
smirgel on kasutuses
lihvimispulbri, puhastuspastade jms koostises. Läbipaistvad suured korundi
kristallid on
vääriskivid. Neis on lisandeid seega on nad värvilised. Punane korund =rubiin, sinine/kollane
korund=safiir.
Alumiinium hüdroksiid Al(OH) tegelikult polümeerne
keeruka struktuuriga muutuva
koostisega aine, mida väljendab
tinglik valem Al O x nH O
Alumiiniumi
soolad .
Alumiiniumkloriid AlCl ja
alumiiniumsulfaat Al (SO )
Tina(IV)oksiid SnO kasutatkse värvipigmendina värvide ja emailide valmistamisel(valge)
Oranž pliimennik Pb O kasutatakse korrosioonivastastes kruntvärvides
Pruunika/musta värvusega plii(IV)oksiid PbO kasutatakse elektroodimaterjalina pliiakudes.
Siirdemetallid • Siirdemetallid ehk d-elemendid asuvad perioodilisustabeli B-rühmades. Tähtsamad neist on: Cr,
Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ag, Hg.
O.a:
• Kõvemad ja kõrgema
sulamistemperatuuriga kui A-rühma elemendid.
Siirdemetallide seas on
kekmise aktiivsuse ja väikese aktiivsusega
metalle . Siirdemetallide hulka kuuluvad kõik
väärismetallid. Õhu ja vee suhtes enamasti vastupidavad.
• Kõige enam kasutatakse praktikas rauda.
Niklit ja
kroomi kasutatakse paljude sulamite
koostises. Kroomi kasutatakse laevatööstuses. Vaske kasutatakse peamiselt elektrijuhtmetes.
•
Oksiidid ; valged ZnO ja TiO ,roheline Cr O , punased Cu O ja HgO, mustad CuO ja MnO .
Mitmeid neist kasutatakse värvipigmentidena. Raua oksiidid
ooker on
kollakas ja
rauamennik punakas.
Rauatagi Fe O on magneetiliste omadustega. Raud(II) sooladest tähtsaim on
raud(II)
sulfaat FeSO mis tahkel kujul esineb roheka kristallhüdraadina FeSO x7H O mida
nimetatakse raudvitrioliks ja kasutatakse taimede kaitsmiseks mürgina. Raud(III)sooladest on
tähtsaim raud(III)
kloriid DeCl selle lahuseid kasutatakse vask-trükiplaatide töötlemisel.
Vasesooladest tähtsaim on
vaskvitriol CuSO x5H O seda kasutatakse taimetõrjes.
Heleroheline pool vääriskivi malahiit on vase ühend (
CuOH ) CO sama koostisega on ka
vaskesemete pinnale õhus seismise käes tekkiv hallikasroheline plaatinakiht mida võib näha
vanade kirkute katustel.
Metallid vs
mittemetallid • M
etallid
• Keemilised omadused
• Tavaliselt 1-3 elektroni väliskihis
• Loovutavad kergesti elektrone
• On head redutseeriad
• Madal
elektronegatiivsus • Füüsilised omadused
• Head elektri ja soojus juhid
• Sepistatav
• Metalliline läige
•
Tahked toa temperatuuril
• (v.a Hg)
•
• M
ittemetallid
• Keemilised omadused
• Tavaliselt 4-8 elektroni väliskihis
• Võtavad elektrone kergesti
• On head oksüdeerijad
• Suur elektronegatiivsus
• Füüsikalised omadused
• Ei juhi elektrit ega soojust
• Rabedad(kui tahked)
• Ei ole sepistatavad
• Ei ole metallilist sära
• Toa temperatuuril tahked,
• Vedelad ja gaasid.
•
•
Allotroop • Allotroop on aine millel on
samasugune koostis aga erinev olek teise ainega võrreldes.
•
Halogeenid • Halogeenid on VIIA rühma elemendid(
fluor ,
kloor ,
broom ja
jood ). Halogeenid on kõige
aktiivsemad mittemetallid ja seetõttu ei leia neid loodusest lihtainena vaid peamiselt sooladena.
Halogeenide kõige iseloomulikumad ühendid on
halogeniidid milles nende o.a
• on –I. Peale
fluori võib olla kõigil halogeenidel ka positiivne o.a. Looduses leidub kõige
rohkem kloori mis tavaliselt esineb kloriididena(NaCl, KCl,
MgCl jt)
• Halogeenid lihtainena on madala keemis temperatuuriga. Tahke jood kuumutamisel
sublimeerub (
aurustub ilma vahepealse vedela olekuta). Kõik halogeenid lihtainena on
mürgised. Nende
aurud on terava lõhnaga ja kahjustavad hingamisteid.
•
• Fluor – helekollane
gaas • Kloor – Kollakasrohkeline
gaas • Broom –
punakaspruun kergesti lenduv vedelik
• Jood – Hallikasmust
metalse läikega
kristalne aine sublimeerub kergesti lillaks auruks
• Kloori lahustumisel vees reageerib ta veega ja
tekkib kloorivesi. Kloorivett kasutatakse
joogivee ja
basseinivee deinfitseerimisel. Argielus on tuntud joodi lahus
etanoolis –
jooditinktuur – mida kasutatakse meditsiinis desinfitseerimisvahendina.
• Halogeenid on tugevad oksüdeerijad. Fluor on kõige aktiivsem mittemetall, ta reageerib
peaaegu kõigi liht ja liitainetega. Kloor on ka tugev oksüdeerija ja ta reageerib enamuse
orgaaniliste ühendite ja mittemetallidega.
• Halogeniidid on halogeenide ühendid o.a-s -I . Vesinikhalogeniidid on terava lõhnaga
mürgised gaasid. Vesinikhalogeniid lahustuvad hästi vees
andes vesinikhalgeniidhapped.
Tuntuim on
vesinik kloriid
hape ehk
soolhape . Vesinikbromiidhape ja
vesinikjodiidhape on
tugevaad
happed kuid
vesinikfluoriidhape on nõrk hape.
Vesinikhalogeniidhapete sool näiteks
natriumkloriid ehk keedusool.
• Soolhape – vajalik osa seedeprotsessis. Fluori ühendeid kasutaatakse hambapastades et välitada
hambakaariase teket. Jood esineb kilpnäärmes ja kui seda piisavalt toidust ei saa võib tekkida
kipnäärme haigus. Tuntumad argielus on klooriühendid(keedusool, soolhape ja kloorilubi)
Kasutatakse ka mitmesuguseid kloori sisaldavaid orgaanilisi aineid nii
lahustina (kloroform
CHCl jt), polümeermaterjalina, taimekaitsevahendina jne. Fluoriplast ehk
Teflon kasutatakse
keedupottide või pannide vooderdisena.
Freoone kasutatakse jahutusvedelikuna
külmutusseadmetes, aerosoolide tekitamsieks jm.
•
• Kalkogeenid
• Kalkogeenid kuuluvad VIA rühma ja tähtsamad neist on Hapnik ja Väävel. On suht tugevate
mittemetalliliste odaustega kuid jäävad elektornegatiivsuselt alla halogeenidele. Nende
tavaliseks o.a-ks on –II või VI. Negatiivne o.a on ta tavaliselt metalliliste ja vähemaktiivste
mittemetalliliste elementidega. Positiivne o.a on neil hapniku ja suurema elektronegatiivsusega
ainetega reageerimisel(väävel regeerib nii).
•
Hapnik on levinuim element maakoores ja teda leidub lihtainena kui ka ühenditena.
•
Väälite leidub kõige enam väävliühenditest sulfiididest(püriit DeS , PbS jt) ja
õhkusaastavatest gaasilistest väävliühenditest(H S, SO ). Väävlit leidub ka looduses ehedal
kujul.
•
Hapnik•
Lõhnata, maitseta, värvuseta gaas. Vees suhteliselt vähe lahustuv. Keemis temp -183C
•
Hapniku o.a –II. Hapniku alotroop
trihapnik O ehk
osoon . Hapnikut saadakse
hapnikurikaste ainete(KMnO , KNO ,
KClO ) kuumutamisel eriti kergesti saa hapniku H O
lagunemisel katalüsaatori(MnO ) mõjul.
Hapniku kõige levinum ühend on vesi, mis on keemiliselt püsiv aine, väga nõrk
elektrolüüt ja tal avalduvad nii
happelised kui ka
aluselised omadused. Teine
veele sarnane
ühed on
vesinikperoksiid H O mida kasutatakse näiteks pleeegitamisel. Hapniku levinuim allotroop on O ehk
dihapnik mis tekkib fotosünteesi tulemusel. Teine allotroop on trihapnik O ehk osoon.
•
Väävel• Väävel on suhteliselt aktiivne. Oksüdeerijana käitub väävle metallide ja endas vähemaktiivsete
mittemetallidega.
•
Sulfiidid . Divesiniksulfiid H S mis on mürgine ja ebameeldiva haisuga. Divesiniksulfiidhape
mis tekkib
gaasilise H S juhtimisel vette on väga nõrk ja ebapüsiv hape. Vääveldioksiid SO
on terava lõhnaga värvusetu mürgine gaas mida kasutatakse näiteks keldrite, ladude jt
hoidlate desinfitseerimisel. Selle lahustumisel vees moodustub väävlishape H SO mis on ebapüsiv.
Väävelhape H SO on värvuseta, lõhnata,
vest ligi 2x raske õlitaoline vedelik ning ta on tugev
hape. Väävelhapet kasutatakse paljude ainete kuivatamiseks kuna ta neelab endasse niiskust.
Väävelhappe soolasid nimetatakse sulfaatideks. Tuntumad neis on vaskvitriol ja raudvitriol
mida kasutatakse
taimekaitses . Veel on tuntud naatriumtiosulfaat Na S O (fotograafias
kinnislahuse valmistamiseks, meditsiinis jm)
•
• Vesinik
• Vesinik on niivõrd kerge et maa gravitatsioonijõud ei suuda teda atmosfääris kinni hoida seega
haiub ta laiali maailmaruumi. Vesinikku leiab looduse mitme isotoobina. Tavalise vesiniku ehk
prootiumi
( H)aatomituumaks on proton. Vähesel määral leidub ka rasket vesinikku ehk
deuteeriumi( H või D) mille aatomituumaks on üks proton ja üks
neutron . Üliraske vesinik ehk
tritium ( H või T)
aatomituum koosneb 1 prootonist ja 2 neutronist.
• Vesinik koosneb kaheaatomilistest molekulidest (H ). Vesinik on lõhnata, maitseta, värvuseta
gaas mis on kõige väiksema tihedusega(kergem) gaas. Vees lahustub vesinik väga vähe ja
keemis temp on -253C
Vesiniku o.a ühendites on I
• Vesinikku kasutatakse raketikütusena, metallide redutseerimisel oksiididest,
amoniaagi ja
paljude orgaaniliste ainete tootmises. Enam on hakatud kasutama vesinikku ka
energeetikas(kütuselement), Kuna vesinik on nii kerge kasutatakse ted aka
ilmavaatlusballoonide täitegaasina.
•
• VA rühm
• VA rühma elementidest tähtsamad on lämmastik ja
fosfor . Nende o.a võivad olla –III kuni V.
Lämmastik looduses esineb põhiliselt lihtainena atmosfääris. Lämmastikku esineb ka
mineraalide koostises, eelkõige nitraatides ehk salpeetrites( tšiili
salpeeter NaNO , india
salpeeter KNO jt).
Fosforit looduse lihtainena peaaegu ei esine. Teda leidub peamiselt
kaltsiumfosfaati(Ca (PO ) ) sisaldavate mineraalide koostises(
fosforiit , apatiit jt).
• Lämmastik on väheaktiivne. Värvuseta, lõhnata maitseta gaas mis vees hästi ei lahustu.
Lämmastik on õhust veidi kergem ja tema keemis temp on -196C.
Vöga kõrgel temperatuuril(3000C) reageerib lämmastik hapnikuga ja moodustub
lämmastiktioksiid. Kõrgel temperatuuril võib lämmastik reageerida ka erinevate metallide
(moodustades nitride) ja eritingimustel ka
vesinikuga moodustades amoniaaki NH .Lihtainena
kasutatakse lämmastiku näiteks elektripirnides et hõõgniit kiiresti läbi ei põleks.
Vedelat lämmastiku kasutatakse asjade jahutamisel väga madalatele temperatuuridele.
•
Amoniaak (NH ) – nuuskpiiritus, Amoniaagihüdraat (NH xH O), Amoniaagi
soolad(
tekkivad amoniaakhüdraadi ja happe reageerimisel) amooniumnitraat on väetis aga teda
kasutatakse ka lõhkeainetes. Kergitusainena taignas kasutatakse NaHCO ,NH HCO kui ka
(NH ) CO
Lämmastik oksiidid runrumad on NO ja NO . Dilämmastikoksiid N O ehk
naerugaas on kasutuses narkoosis.Lämmastik hape on tugev hape ja temast moodustavad soolad ehk
nitraadid , mida kasutatakse väetistena(KNO ,NaNO ,NH NO ) ning ka mitmete lõhkeainete
valmistamisel. Hõbe(I)nitrit on kasutuses meditsiinis.
• Fosforit on kahte sugust valge ja punane fosfor. Valge fosfor on mürgine ja väga süttimisohtlik.
Valge fosfor
helendab pimedas • Valge fosfor
• Valge vahataoline tahke aine. Vees ei lahustu. Lahustub hästi mõnedes orgaanilistes lahustes.
Küllaltki aktiivne aine. Võib iseenesest süttida. Helendab pimedas. Väga mürgine
• Punane fosfor
• Tumepunane tahke aine. Ei lahustu vees ega orgaanilistes ainetes.
• Väheaktiivne aine. Süttib kuumutamisel (üle 250C). Ei helenda . Ei ole mürgine
• Punane fosfor on põhiline
koosts tikkutoosi süütepinnal.
• Fosfor(V)oksiid P O Teda kasutatakse ainete kuivatamisel kuna
imab niiskust.
• Ortofosforhape või lihtsalt
fosforhape H PO on keskmise
tugevusega hape.
• CO vs CO2
• Mõlemad on värvitud maitsetud ja lõhnatud gaasid. CO gaas on mürgine. Co gaasi ei esine
looduslikul kujul see tekkib erinevate kütuste põlemisl(
bensiin jne). CO gaas on paljudes
riikides kõige
tavalisem aine mille mürgitusse surrakse. CO2 on looduslikult olemas. See tekkib
inimeste ja loomade hingamise käigus, kõdunemisel ja põlemisel. CO2 mürgitus on harv aga
sukeldujad peavad ettevaatlikud olema.
•
Grafiit vs
Teemant • Mõlemad on süsiniku
saadused . Teemant on kõige kõvem aine mida teame. See on sellepärast
et temas on kõvad sidemed. Grafiidis on samuti kõvad sidemed kuid temas on
kihid ja kihte ei
seo kõvad sidemed, seega puruneb grafiit kergesti. Grafiit juhib elektrit.
• Metallid + mittemetallid = sool
• Aktiivsed metallid reageerivad halogeenide hapniku ja väävliga juba toatemperatuuril.
Vähemaktiivsed metallid reageerivad mittemetallidega alles kuumutamisel. Väärismetallid on
oksüdeerumise suhtes väga vastupidavad.
•
Redutseerija on
metal ja ta loodutab elektrone oksüdeerija on mittemetall ja ta liidab elektrone.
Hapnikuga reageerides tekkib metallic pinnale
oksiidikiht .
• Metallid + hape = sool + vesinik
• Enamik metalle reageerib aktiivselt hapetega tõrjudes välja vesiniku. Hapetega ei reageeri
tavaliselt väärismetallid ja näiteks vask ja elavhõbe. Pingereas vesinikust vaskaul pool
reageerivad hapetega, paremal pool ei reageeri.
• Metallid + vesi =leelis + vesinik
• Veega reageerivad katiivselt vaid leelis ja leelismuldmetallid. Ülevalt alla suureneb
reageerimise aktiivsus. Keskmise aktiivsusega metallid reageerivad vaid kuumutamisel
veeauruga. Ja siis tekkib oksiid ja vesinik. Rauast vähemaktiivsed metallid veega ei reageeri
üldse.
• Metallid + sool = teine sool + teine metal
• Pingerea järgi näeb kas metal tõrjub välja teise metalli soolast või mitte.
• Metallid+alus=
•
Korrosiooniks nimetatakse metallide hävinemist ümbritseda keskkonna mõjul.
• O.a – elemendi aatomite oksüdeerumis astet iseloomustav suurus
• Redutseerija – aine mille osakesed loovutavad elektrone(ise oksüdeerub)
• Oksüdeerija –
vastupidine redutseerijale
•
Kõik kommentaarid