ühendite (mis on peale ekstraheerimist uuesti pinnale kogunevas tolueenikihis) värvused. Peale ekstraheerimist lahus, kus alguses oli KBr muutus orandžiks, teises katseklaasis, seal kus alguses oli KI, lahus muutus punaseks. Mõlemates katseklaasides tekkis mitte lahustuv läbipaistev tolueeni kiht. Kirjutada redoksreaktsioonide võrrandid ja poolreaktsioonide võrrandid. Arvutada nendele reaktsioonidele redokspotentsiaalide vahe ∆E0 (liikumapanev jõud) ja hinnata, kas antud reaktsioonid standardtingimustel kulgevad. 2 KBr Cl2 Br2 2 KCl Cl2 2e 2Cl 1,36V - oksüdeerija Br2 2e 2 Br 1,09V – redutseerija E 0 1,36 1,09 0,27V E 0 0,27V 0 ˃ antud reakstsioon kulgeb standardtingimustel spontaalselt 2 KI Cl2 I 2 2 KCl Cl2 2e 2Cl
domineerivad redutseerivad omadused; kui positiivne, domineerivad oksüdeerivad omadused. REDOKSREAKTSIOONI KULGEMINE redoksreaktsioon kulgeb spontaanselt siis, kui Gibbsi vabaenergia muut on negatiivne ΔG<0 ΔG = -zFΔE ; z – tasakaalustatud reaktsioonis liidetud (loovutatud) elektronide arv (sõltub koefitsentidest) ΔG – Gibbsi energia muutus redoksreaktsioonis ΔE – redokssüsteemide (poolelementide) redokspotentsiaalide vahe. F= e ·NA =96485C·mol−1 Faraday konstant ΔG<0 siis, kui E oksüdeerija – E redutseerija > 0; st reaktsioon kulgeb spontaanselt kui E oksüdeerija > E redutseerija Kui redokspotentsiaalide vahe on väiksem kui 0,1...0,2 pole spontaansus kindlalt määratud ja kulgemise ulatus sõltub oluliselt tingimustest. _______________________________________________________________________________________________
zF a red E redokspotentsiaal, aoks/ared oksüdeeritud/redutseeritud vormi aktiivsus, E° standardpotentsiaal, x/y astendajad (reaktsioonivõrrandi kordajad). Redokspotentsiaal kui reaktsiooni suuna kriteerium. -G = zFE , G Gibbsi energia muutus redoksreaktsioonis, E redokssüsteemide (poolelementide) redokspotentsiaalide vahe. Metallide korrosioon, korrosioonitõrje korrosioon metalli hävimine (oksüdeerumine) ümbritseva keskkonna toimel elektrokeemiline korrosioon toimub metalli ja elektrolüüdilahuse piirpinnal, koosneb: metalli oksüdeerumisest (anoodprotsess) ja depolarisaatori redutseerumisest (katoodprotsess). Keemia alused. Põhimõisted ja -seaduspärasused VI. Aatomiehitus 1. Kvantmehhaanilise mudeli põhiseisukohad, kvantarvud
zF a red E – redokspotentsiaal, aoks/ared – oksüdeeritud/redutseeritud vormi aktiivsus, E° – standardpotentsiaal, x/y – astendajad (reaktsioonivõrrandi kordajad). Redokspotentsiaal kui reaktsiooni suuna kriteerium. -∆G = zF∆E , ∆G – Gibbsi energia muutus redoksreaktsioonis, ∆E – redokssüsteemide (poolelementide) redokspotentsiaalide vahe. Metallide korrosioon, korrosioonitõrje korrosioon – metalli hävimine (oksüdeerumine) ümbritseva keskkonna toimel elektrokeemiline korrosioon – toimub metalli ja elektrolüüdilahuse piirpinnal, koosneb: metalli oksüdeerumisest (anoodprotsess) ja depolarisaatori redutseerumisest (katoodprotsess). Keemia alused. Põhimõisted ja -seaduspärasused VI. Aatomiehitus 1. Kvantmehhaanilise mudeli põhiseisukohad, kvantarvud
2NO3- + 2CH2O + 2H3O+ 2N2O + 2CO2 + 5H2O NO3- + 2CH2O + 2H3O+ NH4+ + 2CO2 + 3H2O 54. Mis on redokspotentsiaal? Töö või energia hulk, mida on vaja rakendaada, et viia elektron pinnast lõpmatu kaugele vaakumis. 55. Mis on oksüdatsiooniaste? Määra oksüdatsiooni aste etteantud ühendites. Oksüdatsiooniaste on elemendi aatomi laeng ühendis, eeldusel et ühend koosneb ioonidest ühe elemendi kaupa. 56. Mida on võimalik arvutada ja määrata redokspotentsiaalide abil? Redokspotentsiaalide abil on võimalik arvutada redoksrektsiooni Gibbsi energia muut, mis omakorda võimaldab määrata reaktsiooni iseenesliku kulgemise suunda. 57. Mis on elektroni aktiivsus? Elektroni aktiivsus defineeritakse järgmiselt: H2= 2H+ +2e E0= OV. Potentsiaalide väärtuste võrdlemiseks on võetud H/Pt elektroodi potentsiaal võrdseks 0, seda nim ka vesiniku standardpotentsiaaliks. 58. Mida iseloomustab pE?
Teiste elektroodide (metallide või ka muude redokssüsteemide) potentsiaale vesinikelektroodi suhtes standardolekus, nad on toodud käsiraamatutes vastavate tabelitena. 4. Kuidas tekib galvaanipaar? Kui elektrolüüdi lahuses või sulatises on kokkupuutes kaks erinevat metalli, siis tekib nn galvaanipaar. Anoodiks on negatiivsema potentsiaaliga metall, katoodiks aga positiivsema potentsiaaliga metall. 5. Mis on galvaanipaaris redoksreaktsioonide liikumapanevaks jõuks? Kuidas seda arvutatakse? Redokspotentsiaalide vahe ¢E, mille arvutamisel lahutatakse katoodi potentsiaalist anoodi potentsiaal. Toimuvate reaktsioonidekorral on redokspotentsiaalide vahe positiivne suurus. 6. Milles seisneb metallide korrosioon? Millised on korrosiooni peamised liigid? Korrosioon on materjalide hävimine, mis on tingitud: ² ümbritseva keskkonna mõjust (temperatuur, mehaanilised jõud jt.); ² reaktsioonidest ümbritsevas keskkonnas sisalduvate ainetega. Korrosiooni peamisteks liikideks ² keemiline korrosioon
2NO3- + 2CH2O + 2H3O+ 2N2O + 2CO2 + 5H2O NO3- + 2CH2O + 2H3O+ NH4+ + 2CO2 + 3H2O 54. Mis on redokspotentsiaal? Töö või energia hulk, mida on vaja rakendaada, et viia elektron pinnast lõpmatu kaugele vaakumis. 55. Mis on oksüdatsiooniaste? Määra oksüdatsiooni aste etteantud ühendites. Oksüdatsiooniaste on elemendi aatomi laeng ühendis, eeldusel et ühend koosneb ioonidest ühe elemendi kaupa. 56. Mida on võimalik arvutada ja määrata redokspotentsiaalide abil? Redokspotentsiaalide abil on võimalik arvutada redoksrektsiooni Gibbsi energia muut, mis omakorda võimaldab määrata reaktsiooni iseenesliku kulgemise suunda. 57. Mis on elektroni aktiivsus? Elektroni aktiivsus defineeritakse järgmiselt: H 2= 2H+ +2e E0= OV. Potentsiaalide väärtuste võrdlemiseks on võetud H/Pt elektroodi potentsiaal võrdseks 0, seda nim ka vesiniku standardpotentsiaaliks. 58. Mida iseloomustab pE?
Elektrolüüdid on ained, mille lahused või sulatised juhivad elektrit. Kui elektrolüüdi lahuses või sulatises (soolade, aluste, hapete lahustes, aga ka niiskes õhus või pinnases) on kokkupuutes kaks erinevat metalli, siis tekib nn galvaanipaar. Anoodiks on negatiivsema potentsiaaliga metall, katoodiks aga positiivsema potentsiaaliga metall. 5. Mis on galvaanipaaris redoksreaktsioonide liikumapanevaks jõuks? Kuidas seda arvutatakse? Redoksreaktsioonide liikumapanevaks jõuks on redokspotentsiaalide vahe ¢E, mille arvutamisel lahutatakse katoodi potentsiaalist anoodi potentsiaal. Toimuvate reaktsioonidekorral on redokspotentsiaalide vahe positiivne suurus. 6. Milles seisneb metallide korrosioon? Millised on korrosiooni peamised liigid? Korrosioon on materjalide hävimine, mis on tingitud: ² ümbritseva keskkonna mõjust (temperatuur, mehaanilised jõud jt.); ² reaktsioonidest ümbritsevas keskkonnas sisalduvate ainetega. Korrosiooni peamisteks liikideks ² keemiline korrosioon
Elektrolüüdid on ained, mille lahused või sulatised juhivad elektrit. Kui elektrolüüdi lahuses või sulatises (soolade, aluste, hapete lahustes, aga ka niiskes õhus või pinnases) on kokkupuutes kaks erinevat metalli, siis tekib nn galvaanipaar. Anoodiks on negatiivsema potentsiaaliga metall, katoodiks aga positiivsema potentsiaaliga metall. 5. Mis on galvaanipaaris redoksreaktsioonide liikumapanevaks jõuks? Kuidas seda arvutatakse? Redoksreaktsioonide liikumapanevaks jõuks on redokspotentsiaalide vahe ¢E, mille arvutamisel lahutatakse katoodi potentsiaalist anoodi potentsiaal. Toimuvate reaktsioonidekorral on redokspotentsiaalide vahe positiivne suurus. 6. Milles seisneb metallide korrosioon? Millised on korrosiooni peamised liigid? Korrosioon on materjalide hävimine, mis on tingitud: ² ümbritseva keskkonna mõjust (temperatuur, mehaanilised jõud jt.); ² reaktsioonidest ümbritsevas keskkonnas sisalduvate ainetega. Korrosiooni peamisteks liikideks ² keemiline korrosioon
Elektrolüüdid on ained, mille lahused või sulatised juhivad elektrit. Kui elektrolüüdi lahuses või sulatises (soolade, aluste, hapete lahustes, aga ka niiskes õhus või pinnases) on kokkupuutes kaks erinevat metalli, siis tekib nn galvaanipaar. Anoodiks on negatiivsema potentsiaaliga metall, katoodiks aga positiivsema potentsiaaliga metall. 5. Mis on galvaanipaaris redoksreaktsioonide liikumapanevaks jõuks? Kuidas seda arvutatakse? Redoksreaktsioonide liikumapanevaks jõuks on redokspotentsiaalide vahe ¢E, mille arvutamisel lahutatakse katoodi potentsiaalist anoodi potentsiaal. Toimuvate reaktsioonidekorral on redokspotentsiaalide vahe positiivne suurus. 6. Milles seisneb metallide korrosioon? Millised on korrosiooni peamised liigid? Korrosioon on materjalide hävimine, mis on tingitud: ² ümbritseva keskkonna mõjust (temperatuur, mehaanilised jõud jt.); ² reaktsioonidest ümbritsevas keskkonnas sisalduvate ainetega. Korrosiooni peamisteks liikideks ² keemiline korrosioon
Elektrolüüdid on ained, mille lahused või sulatised juhivad elektrit. Kui elektrolüüdi lahuses või sulatises (soolade, aluste, hapete lahustes, aga ka niiskes õhus või pinnases) on kokkupuutes kaks erinevat metalli, siis tekib nn galvaanipaar. Anoodiks on negatiivsema potentsiaaliga metall, katoodiks aga positiivsema potentsiaaliga metall. 5. Mis on galvaanipaaris redoksreaktsioonide liikumapanevaks jõuks? Kuidas seda arvutatakse? Redoksreaktsioonide liikumapanevaks jõuks on redokspotentsiaalide vahe ¢E, mille arvutamisel lahutatakse katoodi potentsiaalist anoodi potentsiaal. Toimuvate reaktsioonide korral on redokspotentsiaalide vahe positiivne suurus. 6. Milles seisneb metallide korrosioon? Millised on korrosiooni peamised liigid? Korrosioon on materjalide hävimine, mis on tingitud: ² ümbritseva keskkonna mõjust (temperatuur, mehaanilised jõud jt.); ² reaktsioonidest ümbritsevas keskkonnas sisalduvate ainetega. Korrosiooni peamisteks liikideks ² keemiline korrosioon
Elektrolüüdid on ained, mille lahused või sulatised juhivad elektrit. Kui elektrolüüdi lahuses või sulatises (soolade, aluste, hapete lahustes, aga ka niiskes õhus või pinnases) on kokkupuutes kaks erinevat metalli, siis tekib nn galvaanipaar. Anoodiks on negatiivsema potentsiaaliga metall, katoodiks aga positiivsema potentsiaaliga metall. 5. Mis on galvaanipaaris redoksreaktsioonide liikumapanevaks jõuks? Kuidas seda arvutatakse? Redoksreaktsioonide liikumapanevaks jõuks on redokspotentsiaalide vahe ¢E, mille arvutamisel lahutatakse katoodi potentsiaalist anoodi potentsiaal. Toimuvate reaktsioonidekorral on redokspotentsiaalide vahe positiivne suurus. 6. Milles seisneb metallide korrosioon? Millised on korrosiooni peamised liigid? Korrosioon on materjalide hävimine, mis on tingitud: ² ümbritseva keskkonna mõjust (temperatuur, mehaanilised jõud jt.); ² reaktsioonidest ümbritsevas keskkonnas sisalduvate ainetega.
63. Mida nimetatakse standardseks redokspotentsiaaliks? Teiste elektroodide potentsiaale vesinikelektroodi suhtes standardolekus 64. Kuidas tekib galvaanipaar? Elektrolüüdid on ained, mille lahused või sulatised juhivad elektrit. Kui elektrolüüdi lahuses või sulatises (soolade, aluste, hapete lahustes vms) on kokkupuutes kaks erinevat metallic, siis tekib nn galvaanipaar. 65. Mis on galvaanipaaris redoksreaktsioonide liikumapanevaks jõuks? Kuidas seda arvutatakse? Redokspotentsiaalide vahe mille arvutamisel lahutatakse katoodi potentsiaalist anoodi potentsiaal. 66. Milles seisneb metallide korrosioon? Millised on korrosiooni peamised liigid? Materjalide hävimises, mis on tingitud keskkonna mõjust, reaktsioonidest keskonnas sisalduvate ainetega. Peamised ligiid: keemiline, elektrokeemiline, bio-, erosioon-. 67. Kuidas kaitsta metalli korrosiooni eest? Kaitsekatete (metallist, oksiid-ja fosfaat,
82. Katalüüs ja katalüsaator. Toime selgitus. Näide. 83. Redoksreaktsioonide mõiste. Reaktsioone võib liigitada oksüdatsiooniastme muutuseta ja muutusega kulgevateks reaktsioonideks. Neid nimetatakse redoksreaktsioonideks. Redoksreaktsioonides toimub elektronide liikumine ühelt elemendilt teisele 84. Oksüdeerijad, mõiste, näited. 85. Redutseerijad, mõiste, näited. 86. Metallide pingerida. Metallelektroodide rida, järjestatuna standardsete redokspotentsiaalide kasvu järgi, nimetatakse metallide pingereaks. Pingereas vesinikust eespool on aktiivsed metallid, mis tõrjuvad lahjendatud hapetest välja vesiniku 87. Standardne elektroodpotentsiaal. Mõiste ja kust nende väärtusi leida ja mida nendega teha saab. 88. Nernsti võrrand. Valem koos selgitustega. 3 Kõikide teiste elektroodide potentsiaale vesinikelektroodi suhtes standardtingimustel nim. standardseteks redokspotentsiaalideks (E0, V)
süsteemi oksüdeerivaid või redutseerivaid omadusi. 63. Mis on oksüdatsiooniaste? Määra oksüdatsiooni aste etteantud ühendites. arv, mis näitab aatomi oksüdeerituse astet keemilises ühendis. Lihtainete oksüdatsiooniaste on 0. Liitainetes on kõigi aatomite oksüdatsiooniastmete summa 0. O (hapnik) –II; H (vesinik) I; Püsivad: I – Na, K; II – Mg, Ca; III – Al. Muutuvad: Fe, Ni II või III; Cu, Hg I või II; Sn, Pb II või IV; 65. Mida on võimalik arvutada ja määrata redokspotentsiaalide abil? on võimalik arvutada redoksreaktsiooni Gibbsi energia muut, mis omakorda võimaldab määrata reaktsiooni iseenesliku kulgemise suunda. 66. Mis on elektroni aktiivsus? H2 → 2H+ + 2ē E° = 0 V 67. Mida iseloomustab pE? Mõõtühikuta suurus, mis iseloomustab keemilise süsteemi võimet vahetada elektrone ja seal toimuvaid redoksreaktsioone. 68. Mis on korrosioon? Kuidas selle vastu võidelda? metallide keemiline hävinemist väliskeskkonna toimel
Nitrifikatsioon 2NH4+(vedel)+2O2+H2O2NO3(vedel)+2H3O+ Denitrifikatsioon 4NO3+5CH2O+4H3O2N2+5CO2+11H2 55. Mis on redokspotentsiaal? Kui suurt energiat peame rakendama, et viia elektron ühelt elektroodilt teisele. 56. Mis on o.a? Määra o.a aste etteantud ühendites Oksüdatsiooniaste näitab iooni laengu suurust keemilises ühendis. Nt Br: +35/2)8)18)7) ja siis kastid nooltega suunatud üles ja alla. 57. Osata tasakaalustada redoksreaktsioone 58. Mida on võimalik arvutada ja määrata redokspotentsiaalide abil? 59. Mis on elektroni aktiivsus? H22H++2 elektroni E0=0V 60. Mida iseloomustab pE? Kui H ühikulise konsentratsiooniga lahuses on tasakaalus H 2 rõhul 1 atm on selles keskkonnas elektronide aktiivsus 1. · pE iseloomustab mulla/ vee süsteemi redokstingimusi · Kõrge pE- oksüdeerivad tingimused · Madal pE- redutserivad tingimused · pE-pH diagrammid võimaldavad iseloomustada vee/mulla peamisi omadusi
-CoQ on väike mobiilne elektronide kandja, mis vahendab elektrone primaarsete dehüdrogenaaside ja kompleksi III tsütokroomi b vahel. CoQ on seotud membraani lipiidse faasiga tänu hüdrofoobsele molekuli iseloomule. -Tsütokroom c on perifeerne membraanivalk, mis on seotud mitokondri sisemembraaniga tsütosooli poolel. ATP kui makroergilise ühendi süntees toimub NADH ja FADH2 energia arvel. Selgitada on seda kõige lihtsam vaadeldes mainitud ühendite redokspotentsiaale. Redokspotentsiaalide abil on võimalik iseloomustada elektronide liikumist kahe ühendi segust koosnevas süsteemis. Biokeemias kasutatakse tavaliselt redokspotentsiaali defineerimiseks standardelektroodi pH = 7 juures. Mõõdetavat potentsiaali nimetatakse standardseks bioloogiliseks elektroodipotentsiaaliks Eo’. Redoksreaktsiooni vabaenergia on arvutatav otse Eo’ väärtusest Nernsti võrrandi abil. ΔGo’ = -nFΔEo’
Elektroodpotentsiaalid- Elektrokeemilise ahela potentsiaal on vahe üksikute elektroodide potentsiaalide vahel E = Ekatood Eanood Standartne elektroodpotentsiaal- Kõikide teiste elektroodide potentsiaalevesinikelektroodi suhtes samadel tingimustel. 105. Galvaanielemendi elektromotoorjõu leidmine- E0 = E0oks E0red Katood anood E0(Zn2+/Zn) = 0,76 V E0(Cu2+/Cu) = 0,34 V E0 = 0,34 - (-0,76) = 1,10 V 106. Metallide pingerida- Metallelektroodide rida, järjestatuna standardsete redokspotentsiaalide kasvu järg. 107. Nernsti võrrand- Elektroodpotentsiaal näitab, mil määral elektrokeemilises ahelas eksisteerivad kontsentratsioonid erinevad nende tasakaalukontsentratsioonidest. 108. Keemilised vooluallikad- kuivelement: tavaline (anoodiks tsinkpurk, katoodiks süsinikvarras,elektrolüüdiks NH4Cl, ZnCl2); Hg patareid(kasut kellades, kalkulaatoris). Pb aku: anoodiks Pb plaadid,katoodiks PbO2, pakitud metallplaadi sisse, elektrolüüdiks H2SO4 vesilahus.
Oksüdeerija liidab elektrone - tema oa väheneb (redutseerub), lihtained, millede aatomid seovad suhtelised kergelt elektrone: O2, F2, Cl2, Br2, I; liitained, mis sisaldavad metallide aatomeid, mis võivad siduda elektrone (Sn, Fe, Cu, Cr, CrO42- Redutseerija loovutab elektrone - tema oa kasvab (oksüdeerub), aktiivsed metallid, gaasiline vesinik, CO ja süsinik 1. Metallide pingerida Metallelektroodide rida, järjestatuna standardsete redokspotentsiaalide kasvu järgi, nimetatakse metallide pingereaks Pingereas vesinikust eespool on aktiivsed metallid, mis tõrjuvad lahjendatud hapetest välja vesiniku Pingereas eespool asuv metall tõrjub soola lahusest välja temast pingereas tagapool oleva metalli. Metallide pingereas eespool asuv metall on galvaaniahelas anoodiks (-), tagapool asuv katoodiks (+) 1. Standardne elektroodpotentsiaal
B energeetiline efekt oleks . Kui reaktsioonis osalevate ainete kontsentratsioonid on võrdsed, ainult siis on reaktsiooni energeetiline efekt võrde molekulisisese muutuse poolt põhjustatuga µ0 [J/mol]. Reaktsiooni energeetiline efekt läheneb nullile, kui reaktsioon toimub keemilise tasakaalu lähedal. Kui reaktsioonis toimuv keemiline potentsiaali muutus oleks 96500 J/mol, võiks öelda, et reaktsioonis olevate ainete redokspotentsiaalide vahe oleks 1V. ATP laialdane kasutatavus metabolismis tuleneb energiarikka sideme ülekandevõimalusest, fosfaatrühma ülekande teel. ATPs on rida O aatomeid paigutatud lähestikku lineaarses struktuuris. O aatomite vahel valitseb tugev tõukejõud, mis püüab fosfaatrühmi üksteisest lahku tõugata. Fotokeemiliselt on aktiivne ainult punase kvandi energia. fotosünteesi mehhanism lõikab lühemalaineliste kvantide energia maha ja muudab selle soojuseks.
Redokspotentsiaal kui reaktsiooni suuna kriteerium. Redokspotentsiaal ehk oksudatsioonipotentsiaal on keemilise elemendi voi uhendi tendents liita elektrone ja seetottu redutseeruda. Nernsti vorrand: E=E0 + RT/nF ln coks/cred Kus E0 standardpotensiaal (V); n reaktsioonist osavotavate elektronide arv; F Faraday arv; R gaasi universaalkonstant (8,314 J/Kmol); T temperatuur (K); Coks ja Cred oksudeeritud ja redutseeritud vormi molaarne kontsentratsioon (mol/L). Redokspotentsiaalide abil on voimalik arvutada redoksreaktsiooni Gibbsi energia muut, mis omakorda voimaldab maarata reaktsiooni iseenesliku kulgemise suunda.Redoksreaktsioonide osatahtsus organismide elutegevuses ja kogu biosfaaris on vaga suur. 56. Mis on korrosioon? Kuidas selle vastu võidelda? Korrosioon on metalli havimine. Korrosioon on iseeneslikult kulgev oksudatsioon. On redoksreaktsioon. Toimub ohus, vees ja pinnases. Korrosiooni torjumiseks kasutatakse järgnevaid vahendeid: katoodkaitse
T - temperatuur, K; F - Faraday arv, ~96 500 C/mol; z - redoksreaktsiooni elementaarprotsessis osalevate elektronide arv; a oks - oksüdeeritud vormi (nt. Fe 3+ -iooni) aktiivsus lahuses; a red - redutseeritud vormi (nt. Fe 2+ -iooni) aktiivsus lahuses. Lahjades lahustes, kus 1, võime aktiivsuse võtta võrdseks kontsentratsiooniga. Mida suurem on redokspotentsiaali väärtus, seda tugevam oksüdeerija on oksüdeeritud vorm ja seda nõrgem redutseerija on redutseeritud vorm. Redokspotentsiaalide järgi saame otsustada, kas antud tingimustes on võimalik redoksprotsessi läbi viia soovitud suunas. Redokssüsteemide standardpotentsiaalid standardvesinikelektroodi suhtes temperatuuril 25 o C Oksüdeeritud vorm z Redutseeritud vorm E o ,V H 2 O 2 + 2H + 2 2H 2 O +1,78
Igal elemendil/ühendil on temale omane redokspotentsiaal, kusjuures mida positiivsem ehk suurem on elemendi/ühendi redokspotentsiaal, seda kõrgem on tema võime redutseeruda. Nernsti võrrand: E=E0 + RT/nF ln coks/cred kus E0 – standardpotensiaal (V); n – reaktsioonist osavõtavate elektronide arv; F – Faraday arv; R – gaasi universaalkonstant (8,314 J/K∙mol); T – temperatuur (K); Coks ja Cred – oksüdeeritud ja redutseeritud vormi molaarne kontsentratsioon (mol/L). Redokspotentsiaalide abil on võimalik arvutada redoksreaktsiooni Gibbsi energia muut, mis omakorda võimaldab määrata reaktsiooni iseenesliku kulgemise suunda Eluslooduses: Fotosüntees on paljuastmeline protsess, mille käigus toimub süsihappegaasis sisalduva süsiniku taandumisreaktsioon. Rakusisese oksüdatasiooni protsess, mille keskseks osa on nn. hingamisahel. Hingamisahela võtmereaktsioon – hapniku taandumist veeks. 55. Mis on korrosioon? Kuidas selle vastu võidelda?
loovutamise tendents – tegemist on tugeva redutseerijaga. 54. Redokspotentsiaal. Nernsti võrrand. Redokspotentsiaal kui reaktsiooni suuna kriteerium. Redoksprotsessid eluslooduses. Nernsti võrrand Redokspotentsiaal on tasakaaluline elektroodipotentsiaal, mis iseloomustab süsteemi oksüdeerivaid või redutseerivaid omadusi. Kui süsteemi redokspotentsiaal on negatiivne, domineerivad redutseerivad omadused, kui positiivne, siis domineerivad oksüdeerivad omadused. Redokspotentsiaalide abil on võimalik arvutada redoksreaktsiooni Gibbsi energia muut, mis omakorda võimaldab määrata reaktsiooni iseenesliku kulgemise suunda. Nt fotosüntees on redoksprotsess. 55. Mis on korrosioon? Kuidas selle vastu võidelda? Korrosioon – metalli hävimine (oksüdeerumine) ümbritseva keskkonna toimel - toimub õhus, looduslikes vetes ja pinnases - iseeneslikult kulgev oksüdatsioon - redoksreaktsioon
elektromotoorjõud. Näiteks: tsinkplaat tsinksulfaadi lahuses. Vaskplaat vasksulfaadi lahuses. Zn -, Cu+- elektroodid ja elektronid liiguvad anoodilt katoodile. 93. Elektrokeemilise ahela potentsiaal on vahe üksikute elektroodide potentsiaalide vahel E = Ekatood Eanood. Kõikide teiste elektroodide potentsiaale vesinikelektroodi suhtes samadel tingimustel nimet. Standardseteks redokspotentsiaalideks (°, V). 94. ° = °oks °red 95. Metallelektroodide rida, järjestatuna standardsete redokspotentsiaalide kasvu järgi, nimetatakse metallide pingereaks. Pingereas vesinikust eespool on aktiivsed metallid, mis tõrjuvad lahjendatud hapetest välja vesiniku. Pingereas eespool asuv metall tõrjub soola lahusest välja temast pingereas tagapool oleva metalli. 96. Nernsti võrrand- Elektroodpotentsiaal näitab, mil määral elektrokeemilises ahelas eksisteerivad kontsentratsioonid erinevad nende tasakaalukontsentratsioonidest. 97
TD II seadus - Igas reaalses isoleeritud süsteemis kulgevad soojuslikud protsessid süsteemi entroopia kasvu suunas. Soojus ei saa iseenesest üle minna külmemalt kehalt kuumemale kehale. entroopia ehk taandatud soojushulk. S=Q/T Termodünaamika III seadus: Absoluutne nulltemperatuur on saavutamatu.! ! Elu Maakeral, kogu fossiilkütuste põletamisel põhinev energeetika on võimalik vaid fotosünteesi poolt genereeritud hapendajate (O2) ja taandajate (CH2O) omavahelise redokspotentsiaalide erinevuse tõttu, sinna salvestatud vabaenergia tõttu – viimane ongi vaadeldav negentroopiana (korrastatusega – negatiivse entroopiaga) ja on toimunud ning toimub päikeseenergia salvestamise ja selle kasutamise arvel.! Fotosüntees on suurim redoksreaktsioon mis Maal tema ajaloo jooksul on toimunud. Alates evolutsiooni poolt fotosünteesi „leiutamisest“ on taandavate omadustega keskkonnast litosfääri
·Lihtained, millede aatomid seovad suhtelised kergelt elektrone: O , F , Cl , Br , I jt., 2 2 2 2 2 omandades vastavalt järgmised oksüdatsiooniastmed: hapnik (II), halogeenid (I). Liitained, millised sisaldavad metallide aatomeid, mis võivad siduda elektrone ·Oksüdeerija liidab elektrone tema o-a. väheneb (ta redutseerub). 76. Metallide pingerida. Metallelektroodide rida, järjestatuna standardsete redokspotentsiaalide kasvu järgi, nimetatakse metallide pingereaks. Pingereas vesinikust eespool on aktiivsed metallid, mis tõrjuvad lahjendatud hapetest välja vesiniku Mg + H2SO4 MgSO4 + H2 Pingereas eespool asuv metall tõrjub soola lahusest välja temast pingereas tagapool oleva metalli. ·Pingerida on loetelu elementidest, mis on reastatud nende elektronpotentsiaali järgi
Elektrokeemia Redoksreaktsioonides toimub elektronide üleminek ühelt elemendilt teisele vastavalt oksüdatsioon (elektronide liitmine) ja reduktsioon (elektronide loovutamine). _ Ainete oksüdeerimis-ja redutseerimisvõime kvantitatiivseks iseloomustamiseks kasutatakse elektrokeemilisi redokspotentsiaale E (ka elektroodipotentsiaal) elektronide üleminekule (o.a. muutusele) vastab elektriline potentsiaal, mis näitab elektronide liitmise võimet. _ Redokspotentsiaalide abil on võimalik arvutada redoksreaktsiooni Gibbsi energia muut, mis omakorda võimaldab määrata reaktsiooni iseenesliku kulgemise suunda Elektroodid on põhimõtteliselt laenguga plaadikesed (pulgakesed) _ Anoodil toimub alati oksüdeerumine ehk elektronide loovutamine _ Katoodil toimub alati redutseerumine ehk elektronide liitmine _ Et katoodi ja anoodi määrab ära neil toimuv protsess, siis on nende laengud galvaanielemendis ja elektrolüüsi korral erinevad.
Fe lahustub vees, Fe vähelahustuv (Fe(OH)3), Cr kantserogeenne, Cr vajalik biometall Redokspotentsiaal Redoksreaktsioonides toimub elektronide üleminek ühelt elemendilt teisele vastavalt oksüdatsioon ja reduktsioon. Ainete oksüdeerimis-ja redutseerimisvõime kvantitatiivseks iseloomustamiseks kasutatakse elektrokeemilisi redokspotentsiaale E (ka elektroodipotentsiaal) elektronide üleminekule (o.a. muutusele) vastab elektriline potentsiaal, mis näitab elektronide liitmise võimet. Redokspotentsiaalide abil on võimalik arvutada redoksreaktsiooni Gibbsi energia muut, mis omakorda võimaldab määrata reaktsiooni iseenesliku kulgemise suunda. Elektroni aktiivsus Elektroni aktiivsus defineeritakse järgmiselt: H2 2H+ + 2 E° = 0 V + Kui H ühikulise kontsentratsiooniga lahuses on tasakaalus H2 rõhul 1 atm on selles keskkonnas elektronide 0 aktiivsus 1. pE =0--- pE = -log a. Mida suurem a seda väiksem on pE => redutseeriv keskkond, Mida väiksem a
2Ag+ + Cu = 2Ag + Cu2+ Elektrokeemilise ahela potentsiaal on vahe üksikute elektroodide potentsiaalide vahel E = Ekatood Eanood Pole võimalik mõõta üksiku elektroodi elektromotoorjõudu, tuleb kasutada võrdlust mingi kindla kokkuleppelise elektroodiga - vesinikelektrood. Kõikide teiste elektroodide potentsiaale vesinikelektroodi suhtes samadel tingimustel nim. standardseteks redokspotentsiaalideks (E0, V). Standardsete redokspotentsiaalide (ka nn. standardpotentsiaalide) väärtused on toodud vastavates käsiraamatutes 110. Galvaanielemendi elektromotoorjõu leidmine (osata arvutada standardpotentsiaalidest). E0 = E0 oks E0 red Katood anood (-) Zn(t) | ZnSO4 (aq) | K2SO4küllast. | CuSO4 (aq) | Cu(t) (+) anood | lahus | soolasild | lahus | katood + E0(Zn2+/Zn) = 0,76 V E0(Cu2+/Cu) = 0,34 V E0 = 0,34 - (-0,76) = 1,10 V 111. Metallide pingerida.
kallis. Kõikide teiste elektroodide potentsiaale vesinikelektroodi suhtes samadel § Liivaosakesed peavad täitma vahed kruusaosakeste vahel tingimustel Põhiline konstruktsioonimaterjal: saab valada kohapeal, kõveneb nim. standardseteks redokspotentsiaalideks (E0, V). Standardsete toatemperatuuril. redokspotentsiaalide § Puudused: suhteliselt nõrk ja habras; temperatuuri muutused (ka nn. standardpotentsiaalide) väärtused on toodud vastavates põhjustavad paisumist ja kokkutõmbumist; vesi tungib pooridesse ja see käsiraamatutes põhjustab pragunemist külmas kliimas. § Omadusi saab parandada lisanditega. 107. Galvaanielemendi elektromotoorjõu leidmine (osata 112. Elektrolüüs: sulatatud soolade ja vesilahuste
n Elektrokeemilise ahela potentsiaal on vahe üksikute elektroodide 111. Elektrolüüsiahel, töötamise põhimõte, näide. potentsiaalide vahel E = Ekatood Eanood n Pole võimalik mõõta üksiku elektroodi elektromotoorjõudu, tuleb kasutada võrdlust mingi kindla kokkuleppelise elektroodiga - vesinikelektrood. Kõikide teiste elektroodide potentsiaale vesinikelektroodi suhtes samadel tingimustel nim. standardseteks redokspotentsiaalideks (0, V). Standardsete redokspotentsiaalide (ka nn. standardpotentsiaalide) väärtused on toodud vastavates Vajab reaktsiooni toimumiseks välist pingeallikat käsiraamatutes n Ag elektrood on positiivne anood n Cu elektrood on negatiivne katood
tingimustel. · Mida suurem positiivne E, seda tugevam oksüdeerija, mida väiksem, seda tugevam redutseerija, · Anoodiks ehk redutseerijaks on element, mille E on väiksem, katoodiks ehk oksüdeerujaks on element, mille E on suurem, · Rektsioon kulgeb spontaanselt kui Eº(oks) > Eº(red). Metallide pingerida metallelektroodide rida, järjestatuna standardsete redokspotentsiaalide kasvu järgi. · Aktiivsed metallid tõrjuvad lahjendatud hapetest välja vesiniku, · Eespool asuv metall tõrjub soola lahusest välja temast tagapool oleva metalli, · Eespool asuv metall on galvaaniahelad anoodiks, tagapool asuv katoodiks. Nernsti võrrand elektroodpotentsiaal näitab, mil määral elektrokeemilises ahelas eksisteerivad kontsentratsioonid erinevad nende tasakaalukonsentratsioonidest. E=Eº-RT/nF·ln a(oks)a(H)/a(red) (CD/AB) Keemilised vooluallikad
asuv katoodiks. Galvaanielemendi standardse emj. leidmine Elektromotoorjõudu mõõdetakse voltides. Redokspotentsiaale kasutatakse ka muude redokssüsteemide (näit. lahustes toimuvad redoksreaktsioonid) iseloomustamiseks. Mida suurema positiivse väärtusega on E0, seda tugevam oksüdeerija; mida väiksem on E0, seda tugevam redutseerija. F2 + 2e 2F E0 = 2.87 V F2 on tugevaim oksüdeerija Redoksreaktsioonide spontaansuse kriteerium Redokspotentsiaalide abil on võimalik arvutada redoksreaktsiooni Gibbsi energia muut, mis omakorda võimaldab määrata reaktsiooni iseenesliku kulgemise suunda. Standardolekus on kõikide redoksprotsessis osalevate ainete/ioonide kontsentratsioonid (siin Cu2+ ja Zn2+) 1 mol/L. Tahkete ainete (siin Cu ja Zn) ja puhaste vedelike ning gaaside (rõhul 1 atm) kontsentratsioonid (täpsemalt küll aktiivsused) loetakse võrdseks ühega. Seega kirjeldab
redokspotentsiaal, kusjuures mida positiivsem ehk suurem on elemendi/ühendi redokspotentsiaal, seda kõrgem on tema afiinsus elektronide suhtes ehk võime redutseeruda. Nernsti võrrand: E=E0 + RT/nF ln coks/cred kus E0 standardpotensiaal (V); n reaktsioonist osavõtavate elektronide arv; F Faraday arv; R gaasi universaalkonstant (8,314 J/K·mol); T temperatuur (K); Coks ja Cred oksüdeeritud ja redutseeritud vormi molaarne kontsentratsioon (mol/L). Redokspotentsiaalide abil on võimalik arvutada redoksreaktsiooni Gibbsi energia muut, mis omakorda võimaldab määrata reaktsiooni iseenesliku kulgemise suunda. Redoksreaktsioonide osatähtsus organismide elutegevuses ja kogu biosfaaris on väga suur. Fotosüntees on paljuastmeline protsess, mille käigus toimub süsihappegaasis sisalduva süsiniku taandumisreaktsioon ning tekivad keerukad orgaanilised ühendid, nt. fruktoos: 6CO2 + 6H2O C 6 H 12 O 6 + 6 O 2
E = Ekatood – Eanood. Kõikide teiste elektroodide potentsiaale vesinikelektroodi suhtes samadel tingimustelnim. standardseteks redokspotentsiaalideks. 110. Galvaanielemendi elektromotoorjõu leidmine (osata arvutada standardpotentsiaalidest) E0 = E0oks – E0red katood anood E0(Zn2+/Zn) = – 0,76 V E0(Cu2+/Cu) = 0,34 V E0 = 0,34 - (-0,76) = 1,10 V 111. Metallide pingerida Metallelektroodide rida, järjestatuna standardsete redokspotentsiaalide kasvu järgi, nimetatakse metallide pingereaks. Pingereas vesinikust eespool on aktiivsed metallid, mis tõrjuvad lahjendatud hapetest välja vesiniku. Pingereas eespool asuv metall tõrjub soola lahusest välja temast pingereas tagapool oleva Metalli Metallide pingereas eespool asuv metall on galvaaniahelas anoodiks (-), tagapool asuv katoodiks (+). 112. Nernsti võrrand
E = Ekatood – Eanood. Kõikide teiste elektroodide potentsiaale vesinikelektroodi suhtes samadel tingimustelnim. standardseteks redokspotentsiaalideks. 105. Galvaanielemendi elektromotoorjõu leidmine (osata arvutada standardpotentsiaalidest) E0 = E0oks – E0red katood anood E0(Zn2+/Zn) = – 0,76 V E0(Cu2+/Cu) = 0,34 V E0 = 0,34 - (-0,76) = 1,10 V 106. Metallide pingerida Metallelektroodide rida, järjestatuna standardsete redokspotentsiaalide kasvu järgi, nimetatakse metallide pingereaks. Pingereas vesinikust eespool on aktiivsed metallid, mis tõrjuvad lahjendatud hapetest välja vesiniku. Pingereas eespool asuv metall tõrjub soola lahusest välja temast pingereas tagapool oleva Metalli Metallide pingereas eespool asuv metall on galvaaniahelas anoodiks (-), tagapool asuv katoodiks (+). 107. Nernsti võrrand Elektroodpotentsiaal näitab, mil määral elektrokeemilises ahelas eksisteerivad kontsentratsioonid erinevad nende
– anood | lahus | soolasild | lahus | katood + E0 = E0oks – E0red katood anood E0(Zn2+/Zn) = – 0,76 V E0(Cu2+/Cu) = 0,34 V 27 E0 = 0,34 - (-0,76) = 1,10 V 111. Metallide pingerida. Metallelektroodide rida, järjestatuna standardsete redokspotentsiaalide kasvu järgi, nimetatakse metallide pingereaks. Li, Rb, Cs, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Sc, Be, Al, Ti, Mn, Nb, Ta, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Mo, Sn, Pb, H2 Bi, Cu, Ag, Rh, Hg, Os, Pd, Ir, Pt, Au Pingereas vesinikust eespool on aktiivsed metallid, mis reageerides lahjendatud mitteoksüdeerivate hapetega (HCl, HBr, H2 SO4), tõrjuvad happest vesiniku välja. Mida enam vasakul pingereas on metalli sümbol, seda kergemini loovutavad selle me-
𝑛𝐹 𝑐𝑟𝑒𝑑 kus E0 – standardpotensiaal (V); n – reaktsioonist osavõtavate elektronide arv; F – Faraday arv; R – gaasi universaalkonstant (8,314 J/K·mol); T – temperatuur (K); Coks ja Cred – oksüdeeritud ja redutseeritud vormi molaarne kontsentratsioon (mol/L). Redokspotensiaal kui Redokspotentsiaalide abil on võimalik arvutada redoksreaktsiooni Gibbsi energia reaktsiooni suuna muut, mis omakorda võimaldab määrata reaktsiooni iseenesliku kulgemise suunda. kriteerium Eluslooduses Redoksreaktsioonide osatähtsus organismide elutegevuses ja kogu biosfaaris on väga suur. Fotosüntees on paljuastmeline protsess, mille käigus toimub süsihappegaasis
katoodiks (oksüdeerijaks) element, mille E0 on suurem (vask). Tugevaim tuntud oksüdeerija on fluor F2 (mistõttu fluoril puuduvad positiivse oa-ga ühendid), tugevaim redutseerija metalliline liitium E0(F2/2F–) = 2,87 V E0(Li+/Li) = -3,05 V 109. Galvaanielemendi elektromotoorjõu leidmine (osata arvutada standardpotentsiaalidest). 110. Metallide pingerida. - Metallelektroodide rida, järjestatuna standardsete redokspotentsiaalide kasvu järgi. Pingereas vesinikust eespool on aktiivsed metallid, mis tõrjuvad lahjendatud hapetest välja vesiniku. Mg + H2SO4 Æ MgSO4 + H2 Pingereas eespool asuv metall tõrjub soola lahusest välja temast pingereas tagapool oleva metalli. Metallide pingereas eespool asuv metall on galvaaniahelas anoodiks (-), tagapool asuv katoodiks (+). Li, Rb, Cs, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Sc, Be, Al, Ti, Mn, Nb, Ta, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Mo, Sn, Pb, H2,Bi,
Kuna membraan laseb laetud osakesi difusiooni teel väga halvasti läbi, siis tekib prootongradient, mis koos elektrilise potentsiaaliga moodustavad prootoni liikumapaneva jõu (PMF-i). Elektronide transportsüsteem (ETS ehk hingamisahel) võtab elektronid doonormolekulilt, mis on madala redokspotentsiaaliga molekul, ning kannab need positiivsema redokspotentsiaaliga ühendile ehk elektronide aktseptorile. Hingamisaehlas saadav energia (G) sõltub transportahela redokspotentsiaalide erinevusest (E). Neid reaktsioone katalüüsivad tsütoplasmamembraani seoselised kompleksid, mis kasutavad elektronide doonori ja aktseptori energiaerinevusi prootongradiendi tekitamiseks kahele poole membraani. Prootongradient koos elektrilise potentsiaaliga moodustavad prootonite liikumapaneva jõu (PMF-i), mida kasutatakse ATP sünteesiks ATP-süntaasi abil. Hingamisahela esimeseks komponendiks on dehüdrogenaas, mis võtab
annaabi.ee 
