Kordamisküsimuste vastused aines "Rakenduskeemia" (0)

Kordamisküsimused aines “ Rakenduskeemia ”
 
1. Mis elemendi saab toota uriinist? Kirjeldage eksperimendi.
Toota saab  fosforit . 1l kohta 1 gramm. Keetmise käigus destilleeris vee välja, sai 
pasta  ja kuumutas pastat päevi, sai väikseid fosforitükikesi.
2. Kes ja kuidas avastas vesiniku. Kirjutage reaktsiooni võrrandit. 
Henry  Cavendish  lisas  metal i (Zn) happele. Mullikesed hakkasid ilmuma. Kogus 
seda gaasi, nähtamatu, maitseta, lõhnata. Pani põlema - plahvatas. Zn + H2SO4
3. Keda peetakse kaasaegse keemia isaks ja miks? 
Keemia isaks peatakse Antoine Lavoisier, sest ta tõestas, et on olemas erinevad 
keemilised elemendid, mitte õhk, vesi, maa ja tuli. Üritas isegi neid grupeerida.
4. Millega tegeleb keemia ja mis on keemia harud ( iseloomustage  neid)? 
Keemia on teadus ainetest ja nende muundumisprotsessidest, mil e käigus ühed 
ained muunduvad teisteks keemiliste sidemete ümberjaotumise ning elektronkatete 
ümberformeerumise tõttu.
Põhiharud:
 Füüsikaline keemia – keemia üldised põhialused.
 Orgaaniline keemia – süsinikuühendite reaktsioonid ja omadused. 
 Anorgaaniline keemia – kõigi ülejäänud elementide ühendite reaktsioonid ja 
omadused. 
Eriharud:
 Analüütiline keemia – objektide keemilise koostise määramine. 
 Biokeemia – bioloogiliselt oluliste ainete, protsesside ja reaktsioonide 
uurimine . 
 Teoreetiline keemia – ainete struktuuri ja omaduste uurimine matemaatiliste 
mudelite kaudu.
 Keemiainseneriteadus – tööstuslike keemiliste protsesside uurimine
5. Keemia makroskoopiline ja mikroskoopiline tase ( näided ). 
 Mikroskoopiline tase: aatomite vaheliste sidemete muutumine jms 
(oksüdatsiooniastme muutus)
 Makroskoopiline tase: toimuvad silmaga nähtavad või siis mõnel muul viisil 
jälgitavad muutused. (raua roostetamine).
  Keemik  reeglina mõtleb mikroskoopilisel tasemel, s.t kuidas sidemed tekivad, 
katkevad jne. 
 Eksperimenti tehakse reeglina makroskoopilisel tasemel. 
 Mõlemal tasemel toimuvaid protsesse kirjeldatakse keemiliste ja 
matemaatiliste valemite abil. 
6. Selgitage millest koosneb teaduslik meetod. 
1. Andmete kogumine.
2. Seoste otsimine andmekogumites.
3. Hüpoteesi(de) formuleerimine ja eksperimentaalne kontrollimine.
4. Teooria formuleerimine:  kvalitatiivsed ja kvantitatiivsed teooriad;  ennustused 
teooria põhjal; mudelid. 
7. Materjalide füüsikalised omadused: nimetage ja iseloomustage neid.
 Tihedus
  Sulamistemperatuur
 Metallide  kõvadus  (Mohs skaala): talk 1,  teemant  5 000 000
 Magnetvälja järgi: ferromagneetilised (Fe), paramagneetilised (Al), 
diamagneetilised (Cu)
 Läige
  Radioaktiivsus
8. Kuidas saab metallid liigitada lähtuvalt füüsikalistest omadustest (näided).
 Sulamistemeratuur: kergsulavad (Hg -39), rasksulavad (W 3400)
 Tiheduse järgi: kergmetallid (Li 0,53),  raskmetallid  (Au 19,3)
9. Raud ja  rauasulamid  (omadused, kasutamine, võrdlus). 
tihedus 7,87 g/cm3
sulamistemperatuur on 1535 Celsiuse kraadi
hea  korrosioonikindlus
sisalduselt maakoores neljandal kohal
hõbevalge
keskmise kõvadusega  metall
plastiline 
hea  soojus - ja elektrijuht
keskmise aktiivsusega metal
reageerib mittemetallidega (sulfiidide, fosfiidide jne. teke)
leelistega ei reageeri
 teras (kuni 2% C)
 malm (2-5% C)
  roostevaba  teras (roostevaba kroomteras ja kroomnikkelteras)
10. Vask ja  vasesulamid  (omadused, kasutamine, võrdlus). 
tihedus 8,9 g/cm3
sulamistemperatuur on 1083 Celsiuse kraadi
värvus varieerub  punasest  kuldkollaseni
plastiline
väga hea korrosioonikindlus
sepistatav, valtsitav ja traadiks tõmmatav metal
hea  soojus - ja elektrijuht
kuumutamisel õhus kattub vask musta värvusega vask(II)oksiidi kihiga
kuivas õhus on vask püsiv
Bioloogiline tähtsus - bioelement
Mürgisus - sisaldus joogivees ei tohi ületada 2 mg/l
Cu + H2SO4(lahjen.) = ei toimu
Vasesulamid:
 messing ehk valgevask (Cu - Zn)
 pronks (Cu - Sn)
 melhior (Cu - Ni)
 uushõbe ehk alpaka (Cu - Ni - Zn)
11.  Nikkel  ja niklisulamid (omadused, kasutamine, võrdlus). 
tihedus: 8,9 g/cm3
sulamistemperatuur: 1455 Celsiuse kraadi
väga hea korrosioonikindlus
hõbevalge, läikiv, püsiv õhu ja vee suhtes
Ni oksüdeerub alates 500°C NiO tekkega,halogeenidega reageerides tekivad NiHal2
ühendid
kuumutamisel reag. ka teiste mittemetallidega.
reageerib lahjendatud hapetega
leelistega ei reageeri
konts.  HNO3  toimel passiveerub
Niklisulamid
 Ni-Cu
 Ni-Cr
12.  Alumiinium  ja  alumiiniumisulamid  (omadused, kasutamine, võrdlus). 
hõbevalge
tihedus: 2,7 g/cm³
sulamistemperatuur: 660 °C
väga hea korrosioonikindlus
hea elektri- ja soojusjuht, kerge ning äärmiselt plastiline
reageerib paljude  lihtainete  ja hapetega 2Al + 3I2 = 2AlI3
hapetest tõrjub ta välja vesinikku ning tekib sool
lahjend. hapetest tõrjub välja vesiniku, leelistega tekivad kompleksühendid 
2Al + 6H+ = 2Al3+ + 3H2
külmas konts.  lämmastik - ja väävelhappes passiveerub, kuuma H2SO4 toimel tekib 
Al2(SO4)3 ja eraldub SO2
2Al + 6HNO3(konts.) = Al2O3 + 6NO2 + 3H2O
reageerib leelistega 2Al + 2NaOH +6H20 => 2Na[Al(OH)4] + 3H
Alumiiniumisulamid
 duralumiinium (Al - Cu - Mg - Mn)
  silumiin  (Al - Si)
13.  Magneesium  ja  magneesiumisulamid  (omadused, kasutamine, võrdlus). 
tihedus: 1,74 g/cm3
sulamistemperatuur: 650 Celsiuse kraadi
väga hea korrosioonikindlus
hästi lõiketöödeldav ja keevitatav
pole ni   plastne  kui alumiinium
akti vne
lahustub hapetes väga energiliselt,  kusjuures  moodustuvad  divesinik  ja Mg2+- ioonid :
tekib sool
aluseliste  lahustega  reageerib vähe, sest pinnale moodustub reaktsioonisaadustest 
kaitsekiht.
Magneesium reageerib ka paljude teiste elementidega,näiteks lämmastikuga 
(kuumutamisel tekibmagneesiumnitriid (Mg3N2)
reageerib kergesti halogeenidega
Magneesiumisulameid legeeritakse alumiiniumiga, tsingiga, mangaaniga ja
tsirkooniumiga.
14.  Woodi  sulami omapärasus. 
50% vismuti, 26,7% plii, 13,3 % tina ja 10% kaadmiumi
sulamistemperatuur on madalam tema komponentide sulamistemperatuuridest.
sulab temperatuuril 70 C (komponentide
sulamistemperatuurid: Bi 271.3 °C, Pb 327.46 °C,Sn 231.93 °C ja Cd 321.07 °C.
hallika värvusega,
tihedus: 9700 kg/m3.
15. Kuidas on võimalik arvutada ainehulga? 
Ainehulk  on füüsikaline suurus, mis näitab aineosakeste arvu ühes massiühikus.
Mool (n, mol) on ainehulk, mis sisaldab 6,02
x  1023  osakest (molekuli, aatomit, iooni,
elektroni)
n=m/M
n=V/Vm Vm=22,4l/mol (normaaltingimustel)
16. Mida väljendab lahuse molaarne kontsentratsioon? Kas molaarne 
kontsentratsioon on mõõdetav või arvutatav suurus? Selgitage. 
Molaarne kontsentratsioon ehk molaarsus iseloomustab lahuse kontsentratsiooni 
ning näitab, mitu mooli ainet on lahustatud 1 liitris lahuses.
Molaarse kontsentratsiooni mõõtühik on: 1M= 1mol/l --> ühe molaarne lahus ehk üks
mool ainet/ühes li tris lahuses.
Arvutatav suurus, sest on vaja arvutada moolide arv. Cm=n/V
17. Mis on keemiline  reaktsioon ? Reaktsioonitüübid (näided). 
Keemilist reaktsiooni kirjeldatakse reaktsiooni võrrandiga, mis näitab protsessis 
osalevaid  lähteaineid ja lõppprodukte.
Looduses, keemiatööstuses ja bioloogilistes protsessides kulgevad keemilised 
reaktsioonid jaotatakse kaheks:
 reaktsioonid, milles reageerivate ainete aatomite oksüdatsiooniaste ei muutu 
 reaktsioonid, milles aatomite oksüdatsiooniaste muutub ( redoksreaktsioon )
1. Paralleelsed reaktsioonid ühtede ja  samade  lähteainete vahel võib tekkida 
mitu erinevat keemilist reaktsiooni
Näiteks  benseeni  reageerimisel klooriga tekib alati nii klorobenseeni C6H6 + 
Cl2 = C6H5Cl + HCl 
Kui ka heksakloroheksaani C6H6 + 3Cl2 = C6H6Cl6
2. Ühinemisreaktsioonid selle tulemusel tekib liht- või li tainetest ühend.
(Orgaanilisest keemiast kuuluvad siia oksüdeerimine, halogeenimine, 
polümeerimine jne.)
H2 + Cl2 = 2HCl
NaOH  + CO2 = NaHCO3
3. Lagunemisreaktsioon
Cl2=2CL
2H20=2H2+O2
4. Asendusreaktsioon selle käigus asendavad  lihtaine   aatomid   liitaine  koostisse 
kuuluva teise elemendi aatomi
Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu
5. Vahetusreaktsioon see kulgeb kahe liitaine vahel, kusjuures tekib kaks uut 
liitainet:
BaCl2 + Na2SO4 = BaSO4 + 2NaCl
6. Isomerisatsioonireaktsioon sel e reaktsiooni käigus jääb aine kvalitatiivne ja 
kvantitatiivne  koostis endiseks, aine struktuur muutub aga aatomite 
ümberpaiknemise tõttu
CH3CH2CH2CH3 →  CH3CH (CH3)CH3
7. Allotroopne muundumisreaktsioon sellel juhul tekivab ühest lihtainest teine
lihtaine.
3O2 = 2O3
18. Keemilised reaktsioonid metallidega. Metallide reageerimine hapetega, 
leelistega ja veega. 
HCl ja lahjendatud H2So4, kõik mis vasakul H2 st reageerivad, paremal poole
ei reageeri, mida rohkem vasakul pool seda akti vsem.
Kontsentreeritud H2So4 ja Hno3 reageerivad kõigega. ( vesiniku ei teki)
Metall  +  leelis
Reageerivad ainult hüdroksiididega, mil el on lisaks aluselisele ka happeline 
omadus: Al, Zn
Reaktsiooniks vaja ka VETT! 
Metall +  vesi
I ja II A rühma metal id annavad OH 
P metal id ja siirdemetallid annavad oksiidi
Vähemakti vsed ei tõrju veest vesiniku välja ka kõrgel temperatuuril.
19.  Redoksreaktsioonid . 
Redoksreaktsioon on keemiline reaktsioon, mil e juures elektronid lähevad üle 
redutseerijalt oksüdeerijale ning esimese oksüdatsiooniaste suureneb, teise oma 
samal ajal väheneb (elektronide üleminek  ühelt  aatomilt teisele).
20. Mis on oksüdatsiooniaste? Määra oksüdatsiooniaste etteantud ühendites. 
Oksüdatsiooniaste on elemendi aatomi laeng ühendis,  eeldusel , et ühend koosneb 
ioonidest ühe elemendi kaupa.
21. Mis on standardpotentsiaal? Kuidas on seotud standardpotentsiaalid ja 
oksüdeerijad  (redutseerijad)? 
Standardpotentsiaal on metallide pingerida. Mida vasemal vesinikust metall paikneb,
seda aktiivsem ta on, seda kergemini ta oksüdeerub ja tõrjub hapetest välja vesiniku.
Pingereas vesinikust paremal asuvad metal id vesinikkloriidhappega ja lahjendatud 
väävelhappega ei reageeri.
Teise rühma kuuluvad metallide reaktsioonid hapetega, mil e  anioon  on tugevam 
oksüdeerija  kui  vesinikioon . Antudreaktsioonides vesinikku ei eraldu. Nende  
reageerimisel metallidega on oksüdeerijaks happe anioonid, mitte vesinikioonid.
Sellisteks hapeteks on kontsentreeritud H2SO4 ja mistahes kontsentratsiooniga 
HNO3.
22. Mis on  korrosioon ? Kuidas selle vastu võidelda? 
Korrosiooniks nimetatakse metallide keemilist hävinemist väliskeskonna toimel.
Võitlemine:
 metalli  isoleerimine  väliskeskonnast ( oksiid - ja fosfaatkatted, värvkatted ja 
kaitsemäärded)
 katoodkaitse
 protektorkaitse
  katmine  korrosioonikindlama metal iga (Cr, Ni, Zn, Sn)
 inhibiitorite kasutamine
 polümeeri vesilahus
 vahekiht
23. Millega tegeleb  elektrokeemia ? Milleks kasutatakse elektrokeemilisi 
protsesse? 
Elektrokeemia on keemia haru, mis tegeleb spontaansete reaktsioonide arvel 
elektrivoolu saamisega, elektrivoolu toimel mittespontaansete reaktsioonide 
läbiviimisega ja kõige sel ega seonduvaga. 
Elektrokeemilised meetodid võimaldavad elektriliste mõõtmiste põhjal jälgida 
keemilise reaktsiooni  kulgu  või ioonide kontsentratsioone lahustes.
24. Keemilised vooluallikad. 
Keemilised vooluallikad on praktilises kasutuses olevad galvaanielemendid, mida 
kasutatakse elektrivoolu saamiseks.
25.  Elektrolüüs . 
Elektrolüüs ongi redoksreaktsiooni läbiviimine elektrivoolu toimel spontaansele 
vastassuunas.
 redoksreaktsioon, mis toimub elektrolüüdi lahuses võisulas  elektrolüüdis
 elektroodide pinnal elektrivoolu toimel, kus  elektrienergia  muundub 
keemiliseks energiaks!
  elektrokeemiline  reaktsioon alalisvoolu mõjul, mis reeglina viib aine 
lagunemisele.
Elektrolüüsi kasutamine:
 akti vsete metallide tootmiseks
 toormetallide  puhastamiseks
 keemiatööstuse toorainete saamiseks
26. Mis on elektrokeemiline  rakk ? Millest see koosneb? 
Galvaanielement – seadis, kus redoksreaktsioonis redutseerimis- ja 
oksüdeerimisreaktsioonide tulemusena vabaneva energia (saadakse erinevate 
potentsiaalidega elektroodide ühendamisel) arvel tekib  elektrivool  =>
keemilise reaktsiooni energia muudetakse elektrienergiaks.
Element koosneb kahest vastavasse elektrolüüdilahusesse
paigutatud elektrodist
 Elektrodid on omavahel ühendatud metal  juhtmega
 Elektrolüüdilahused on ühendatud elektrolüüdisillaga
27.  Analüütilise  keemia eesmärk.
Analüütilise keemia eesmärk: mitmesuguste objektide keemilise koostise määramine
Millised ained on uuritavas objektis sees?  Kvalitati vne analüüs
Kui palju on neid aineid uuritavas objektis sees? Kvantitatiivne analüüs 
29. Analüüsiobjekt ja  proov .
Analüüsiobjekt (analysis object) on objekt, mille keemilist koostis me keemilise 
analüüsi teel määrame 
Enamasti ei määrata mitte objekti täielikku keemilist koostist vaid ainult mõnede 
konkreetse  juhu  jaoks huvipakkuvamate ainete, analüütide, sisaldust.
Analüüsiobjektid on enamasti li ga suured selleks, et neid tervenisti analüüsiks 
kasutada, selle asemel võetakse objektist analüüsiks proov.
Proov (sample) on osa analüüsiobjektist, mida kasutatakse analüüsi
 
30.  Analüüt  ja  maatriks .
Analüüt (analyte) on aine, mille sisaldust me analüüsiobjektis määrata  soovime  
Maatriks  (matrix) on proovi see osa, mis ei ole analüüt.
31.  Analüüsimeetod  ja –metoodika (näided).
Analüüsimeetod (analysis method) on põhimõtteline menetlus teatud liiki objektides 
teatud analüüdi sisalduse  määramiseks . (Keemiline, füüsikaline, füsiokeemiline) 
Näiteks  EDTA -ga tiitrimine
Analüüsimetoodika (analysis procedure) on detailne eeskiri analüüsi läbiviimiseks
Näiteks EDTA-ga tiitrimise metoodika tsingi määramiseks vase-tsingi sulamites 
32. Analüüsi etapid. 
1. Meetodi/metoodika valimine 
2. Metoodika  valideerimine  
3. Proovi võtmine 
4. Proovi jagamine identseteks alamproovideks 
5. Proovi  kaalumine  ja ettevalmistamine (ekstraheerimine), lahuse valmistamine 
6. Segajate mõju elimineerimine
7. Kalibreerimisproovide või -lahuste valmistamine 
8. Analüüsiaparatuuri kalibreerimine 
9. Füüsikaliste või keemiliste suuruse mõõtmine, mis on seotud analüüdi 
konsentratsiooniga proovis
10. Tulemuse arvutamine ja sel e usaldusväärsuse (määramatuse) hindamine.
33. Valideerimine.
Valideerimine (validation) on protsess, mille eesmärk on välja selgitada, kas 
metoodika vastab eesmärgile (fitness for purpose), st. kas ta kõlbab analüüsiks, 
milleks teda soovitakse kasutada.
Valideerimise olulisimateks vahenditeks on 
•
referentsmaterjalid 
•
laboritevahelised võrdlusmõõtmised 
34. Metoodika avastamis- ja määramispiirid.
Avastamispi r (ka detekteerimispiir) ( limit  of detection, LoD) on vähim analüüdi 
sisaldus proovis, mida on antud metoodikaga veel võimalik usaldusväärselt 
detekteerida ja identifitseerida.
Määramispiir (ka kvantiseerimispiir) (limit of quantitation, LoQ) on madalaim analüüdi
sisaldus proovis, mida antud metoodika võimaldab usaldusväärselt kvantitatiivselt 
määrata.
35. Termodünaamika I seadus. 
Termodünaamika I seadus ehk energia jäävuse seadus ütleb: energia ei teki ega 
kao, vaid muundatakse mingiks teiseks vormiks. 
36. Termodünaamika I seaduse matemaatiline  avaldis .
U
    
 q   

37. Protsessid püsival ruumalal ja rõhul,  entalpia ,  soojusmahtuvus .
Siseenergia  muut on võrdne soojusefektiga konstantsel ruumalal. 
Entalpia (kui rõhk ei muutu) 
Keemias toimub enamus reaktsioone aga konstantsel rõhul (lahtises anumas). Siin 
teeb süsteem saadud soojuse arvel ka tööd ja tema siseenergia muutus on selle 
võrra väiksem. Siseenergia pole piisavalt hea olekufunktsioon, kirjeldamaks 
süsteemiga toimunud muutusi. Konstantsel rõhul toimuvate protsesside 
kirjeldamiseks on parem entalpia H.  H
  =  U
  + P  V 
 Entalpiamuut on  soojusefekt  
konstantsel rõhul. 
Soojusmahtuvus –  soojushulk , mis kulub keha temperatuuri tõstmiseks 1 ºC võrra 
kui temperatuuri tõstmine ei muuda aine agregaatolekut (keemilist koostist). 
Soojusmahtuvuse ühikuks on [J/K].
38. Järeldused Hessi seadusest, tekke- ja põlemissoojused. 
Entalpiamuut (soojusefekt) sõltub süsteemi alg- ja lõppolekust, mitte aga protsessi 
läbiviimise teest või reaktsiooni vahestaadiumitest!
Produktide standradsete tekkeentalpiate summast lahutame lähteainete 
tekkeentalpiate summa, arvestades stöhhiomeetrilisi koefitsiente. 
St. tekkentalpia – soojusefekt 1 mooli aine tekkimisel puhastest lihtainetest nende 
standardolekus. 
St. põlemisentalpia – soojusefekt 1 mooli orgaanilise aine täielikul oksüdeerumisel 
CO2 -ks ja veeks (ja lisaks N2 -ks, kui ühend sisaldab lämmastikku). 
39. Termodünaamika II seadus, termodünaamiliselt  pöörduvad  ja 
mittepöörduvad protsessid.
Ei ole võimalik sel ine protsess, kus kogu soojus muutetaks tööks ning pole võimalik 
kanda soojust üle külmemalt kehalt soojemale ilma tööd tegemata. 
Isoleeritud süsteemi  entroopia  kasvab ajas. 
Pöörduval protsessil suureneb gaasi energia samapalju kui väheneb soojusallika 
energia ning süsteemi energia ei muutunud.
Iseeneslikud protsessid on mittepöörduvad (nt. rõhu ühtlustumine,  segunemine , 
temperatuuri ühtlustumine, keemiline reaktsioon). 
Mittepöörduva (spontaanse) protsessi  summaarne  entroopia muut isoleeritud 
süsteemis on positiivne. 
40. Entroopia, tema avaldis pöörduvate ja mittepöörduvate protsesside korral, 
entroopia kasvu seadus.
Termodünaamikas mõõdetakse korrapäratust entroopiaga S. Mida suurem on 
korrapäratus, seda suurem on ka entroopia. 
Isoleeritud süsteemis toimuvad iseeneslikud protsessid entroopia kasvu suunas. 
Entroopia kasvab: sulamisel, aurustumisel, T-i tõstmisel, gaasi paisumisel, tahke 
aine lahustumisel jne 
Pöörduv deltaS=q/T
Mittepöörduv  deltaS>q/T
41. Entroopia leidmine isotermilistes protsessides ja temperatuuri muutumisel
42. Entroopia III seadus, absoluutse entroopia arvutamine 
standardtingimustes.
43.  Gibbsi   vabaenergia , reaktsiooni suuna ja tasakaalu kriteeriumid. 
Gibbsi energia (tuntud ka kui Gibbsi vabaenergia, tähistatakse ΔG) on 
termodünaamiline potentsiaal, mis iseloomustab tööd, mida termodünaamiline 
süsteem suudab teha konstantsel temperatuuril ja rõhul.
Püsival rõhul ja temperatuuril saavad spontaanselt toimuda vaid need protsessid 
(keemilised reaktsioonid), mille Gibbsi energia väheneb. 
Seega kulgeb iga protsess iseeneslikult vabaenergia vähenemise suunas (∆G