TTÜ Eesti Mereakadeemia keemia eksamipiletid (0)

!
1. Mõisted kiirus, kiirendus, jõud, töö, energia, rõhk, võimsus ja nende SI süsteemis kasutatavad ühikud . Mool , gaaside universaalkonstant R ja elektrolüüsi nähtuste kirjeldamisel kasutatav Faraday konstant F.
a) Kiirus näitab, kui suure teepikkuse/ vahemaa läbib keha ühes ajaühikus mööda trajektoori.
Kiirust mõõdame tavaliselt km/h (loe kilomeetrit tunnis), m/s (loe meetrit sekundis)
b) Kiiruse muutumist iseloomustab kiirendus. Kiir endus näitab kuipalju kiirus muutub ajaühikus. K!iirenduse SI-ühik on üks meeter sekundi ruudu kohta (m/s2). a=∆v/∆t
c) Jõud on füüsikaline suurus, mis iseloomustab keha liikumisoleku muutust ajas: F=p/t
(!liikumishulk/aeg)
d) Töö on füüsikaline suurus, mis võrdub jõu ja selle jõu mõjul keha poolt läbitud teepikkuse
korrutisega. Keemias ja füüsikalises keemias vaadeldakse tööna kõiki nähtusi mille tulemusena tekib potentsiaalide vahe. Tööd tehakse siis kui liikuvale kehale mõjub liikumissihiline jõud.
SI-süsteemis on džaul (J): 1J (džaul)
V! alem : A = F×s (töö= jõud x teepikkus) - mõõdetakse Nm
e) Energia on keha võime teha tööd. Energia on füüsikaline suurus mis näitab, kui palju tööd võib
keha antud tingimustes teha.
E!nergia mõõtühik SI-süsteemis on džaul (J).
f) Rõhk on füüsikaline suurus, mis võrdub pinnale risti mõjuva jõu ja pindala suhtega:
kus p = rõhk, F = jõud, S = pindala, P = F : S, Rõhu ühik SI-süsteemis on paskal (Pa).
Kui välisjõud mõjub tahkele kehale, siis annab keha rõhu edasi mõjuva jõu suunas. Vedelikud ja g!aasid alluvad Pascali seadusele.
g) Võimsus on füüsikaline suurus, mis võrdub tehtud töö ja selle tegemiseks kulunud ajavahemiku
j!agatisega. SI-süsteem: 1W, valem: N = A / t(võimsus=töö/aeg)
h) mool - ainehulga ühik, mis sisaldab Avogadro arvu (6,02 x 1023) aineosakesi (molekule,
aatomeid, ioone); tähis n, ühik mol
m! ool (mol) on aine kogus grammides , mis arvuliselt võrdub tema molekulmassiga.
i) Universaalne gaasikonstant on füüsikaline konstant, mis väljendab ühe mooli ideaalse gaasi
tehtavat paisumistööd tema temperatuuri tõstmisel ühe kelvini võrra muutumatu rõhu juures.
Arvuliselt on tema väärtus järgmine: R = 8,314472(15) J · K-1 · mol-1
jääval rõhul paisuvad kõik gaaside soojendamisel ühepalju (Charlesi seadus) ja nimelt 10 kohta
1!/273-ndiku.
j) Faraday konstant F on ühe mooli prootonite või elektronide kogulaeng (vastavalt miinus või pluss märgiga):!
F = (6,0225 x 1023 prooton x mool-1)× (1,6021 x 10-19 C x prooton -1) = 9,6487 x 104 C x mol-1
Elektrilaeng F kulonit peab läbima lahust ühe mooli igat liiki ühelaenguliste ioonide eraldamiseks,
z-laenguliste ioonide ühe mooli eraldamiseks kulub z×F kulonit
ümardatult F = 96500 C x mol-1 või26,8 A x h x mol-1.
Elektrolüüsi seadus (Faraday, 1832-1833) - Elektroodil eraldunud aine mass on võrdeline e!lektrolüüdilahust või sula elektrolüüti läbinud elektrihulgaga.
1. Tumeaine ehk varjatud aine on aineliik füüsikas, mida ei ole näha, kuid mida on tunda
tema raskusjõu tõttu. See tähendab, et ta osaleb gravitatsioonilises vastasmõjus tavaainega, kuid ei kiirga valgust ega muud elektromagnetkiirgust ning on seetõttu nähtamatu optilistele, infrapuna - ja raadioteleskoopidele.!
Doppleri efektiks nim nähtust, kus liikuva laineallika poolt tekitava laine sagedus sõltub laineallika
liikumises vastuvõtja suhtes. Kui laineallikas läheneb vastuvõtjale on vastu võetav signaali sagedus suurem kui laineallika omasagedus ( lainepikkus on lühem). Kui aga laineallikas eemaldub vastuvõtjast, on vastu võetav signaali sagedus väiksem kui laineallika omasagedus (lainepikkus on pikem). Nt: kuuleme meile läheneva vormelauto poolt tekitatud heli kõrgemana (suurem sagedus), meist eemalduva oma aga madalamana (väiksema sagedusega) kui kuuleb autoroolis istuv piloot. G!alaktikate liikumist, ehk Universumi paisumist, saab avastada-tuvastada Doppleri efekti kaudu. Suur Pauk. Suur Pauk ei olnud plahvatus olemasolevas ruumis, vaid mateeria, ruumi ja aja ühine tekkimine algsest singulaarsusest. Toimus plahvatuslik paisumine universumis.
Suure Pauguga vabanenud energia konverteerus osaliselt tollaste tingimustes võimalikeks subatomaarseteks osakestest , mis olid suuremalt jaolt ebastabiilsed ning lagunesid prootoniteks, neutroniteks, footoniteks ja neutriinodeks.
Universumi arengut kujutatakse tavaliselt ajakoonusena. Piki koonust kulgeb ajatelg . Koonuse läbimõõt kujutab Universumi suurust. Vasakul on nullpunkt, aja ja ruumi tekkimine kirjeldamatult väikese ja kirjeldamatult kuumana. Järgneb väga kiire paisumine ja jahtumine , kuni kiirgus saab hakata ruumis levima. Läheb veel mitusada miljonit aastat, kuni tekivad esimesed tähed ja g!alaktikad. Kiirgus jääb taustana alles ja kui ruum üha laieneb , suureneb selle lainepikkus. Elementide tekkimine - 380 000 aastaga oli Universum jahtunud umbes 3600 kelvinini. Elektronid ja prootonid moodustasid vesiniku aatomeid. Siis sai valgus levima hakata, kosmoloogid ütlevad, et kiirgus vabanes ja Universum hakkas läbi paistma. Tumeainest oli juba moodustunud suuremõõduline struktuur. Nüüd sai ka aine gravitatsiooni mõjul samades kohtades koonduma hakata. Moodustusid galaktikad ja tähed. Nii on moodustunud Universumi kõige suurem struktuur, mida tihti nimetatakse kärgstruktuuriks.
Linnutee galaktikas hakkas umbes 9 miljardit aastat pärast Suurt Pauku kosmilisest gaasist ja tolmust moodustuma uus täht, Päike. Kokkutõmbuv ja kuumenev gaasipilv haaras kaasa hukkunud tähtedest pärit aatomeid. Kui Päike oli end gravitatsioonijõuga piisavalt kokku surunud ja kuumenenud, algas termotuumareaktsioon. Osa täheainest, sh veidi aatomeid, mis vesinikust ja heeliumist raskemad , ei jõudnud Päiksesse koonduda, neist moodustus planeedisüsteem , nii nagu see juhtub paljude tähtede juures. Päikese kiirgus ja päikesetuul mõjutasid planeetide arengut. Kaugemad suured planeedid said rohkem kergeid elemente ja on gaasilised. Lähemad planeedid tulid kivised ja sisaldavad palju metalle .!
Kui kivised planeedid olid väga kuumad ja põhiosas vedelad, sattus üks neist, Maa, kosmilise kokkupõrke osaliseks . Teine osaline oli väiksem ja hävis täielikult. Osa põrkel laiali paiskunud ainest moodustas Maale kaaslase, Kuu.! !
2. Aine ehitus. Aatomid , elektronid, prootonid, kvargid . Mikroosakeste kahetine iseloom. Aatomi ehitus ja aatomite suurus. Fundamentaalsed jõud looduses. Hundi reegel ja Pauli printsiip.!
Aine ehitus - koosneb osakestest (aatomid, ioonid , molekulid), mis mõjutavad üksteist tõmbe ja tõukejõududega. Aine hulka saab määrata ( mõõduks osakeste arv) - kuna võtab enda alla mingi ruumi ja omab kaalu.
Elektron on negatiivselt laetud fermion spinniga 1/2 ja ta kuulub leptonite hulka olles esimese
põlvkonna lepton. Elektroni leptonlaeng (Le). Elektron on ilma sisemise struktuurita elemtaarosake, mis on negatiivselt laetud. Elektronid moodustavad koos nukleonidega (prooton ja neutron ) aatomeid.!
Kvargid omavad värvilaengut (annavad kokku valge värvi) ning osalevad seetõttu tugevas vastastikmõjus .!
Pauli printsiip - aatomis ei saa olla kahte täpselt ühesuguses energiaolekus asuvat (st.
ühesuguste kvantarvudega) elektroni. - igal aatomiorbitaalil saab olla 2 elektroni! Pauli printsiip määrabki elektronide reeglipärase paigutuse elektronkihis – põhimõtte, et kihis on alati kõik elektronid oma kindlate omadustega ning erinevad kõigist teistest ja samasuguste parameetritega elektrone sinna juurde ei lasta.! !
Hund ’i reegel spinnide kohta: ühesugused orbitaalid ( samade n ja l väärtustega) täituvad esmalt ü!hesuguse spinnkvantarvuga elektronidega.!
3. Elementide perioodiline süsteem, selle ülesehituse põhimõtted. Metallid ja
mittemetallid . Isotoobid . Elementide elektronegatiivsus . S-, d- ja p-elemendid. E!lementide perioodilise süsteemi tähtsus loodusteadustes. !
Perioodid - horisontaalsed read, on ühesugune elektronide arv. Perioodi numbri kasvades elektronkihtide arv kasvab. Tähis n = elektronkihtide arv aatomis.
Rühmad - vertikaalsed read. Kokku 18 rühma mis jaotatakse A ja B rühmadeks. Esimese kolme perioodi elemendid asuvad ainult A -rühmades, alates neljandast perioodist tuleavd juurde ka B - rühmad. Rühma numbri suurenedes väliskihi elektronide arv kasvab A- rühm = väliskihi elektronide arv aatomis.
Isotoobid on sama keemilise elemendi aatomid, mis erinevad üksteisest neutronite arvu poolest ja seega ka massiarvu (ning aatomimassi) poolest.
Metall - lihtaine, millel on metallidele iseloomulikud omadused, keemiliste reaktsioonides käitub redutseerijana. Keemilise elemendi võime loovutada oma väliskihi elektrone, käituda redutseerijana. Omadused seda tugevamad, mida kergemini tema aatomid loovutavad elektrone. Tugevnevad perioodilisustabelis rühmas ülevalt alla ja perioodis paremalt vasakule. Positiivne oksüdatsiooniaste.
Mittemetall - lihtaine, millel puuduvad metallidele iseloomulikud omadused. Keemilise elemendi võime siduda oma väliskihti elektrone, käituda oksüdeerijana. Omadused on seda tugevamad mida kergemini saavad tema aatomid endaga siduda elektrone. Tugevnevad perioodilisutabelis rühmas alt üles ja ja perioodis vasakult paremale.
Elektronegatiivsus näitab keemilise elemendi aatomi võimet t’mmata keemilises sidemes enda poole ühist elektronipaari. Mida suurem on elemendi elektronegatiivsus, seda tugevamad on tema mittemetallilised omadused ja seda nõrgemad on metallilised omadused. Keemiliste elmentide elektronegatiivsus kasvab perioodilisustabeli A - rühmades alt üles ja perioodides vasakult paremale (väärisgaasideni).
4. Keemilised sidemed. Ühendite polaarsus . Erinevate keemiliste sidemete tugevus ja ainete omadused sõltuvalt keemilistest sidemetest. Allotroobid. Orbitaalide hübridiseerimine süsiniku näitel. Vabade elektronpaaride osa metaani, ammoniaagi ja vee molekulide polaarsuse kujunemisel.
Keemiliste sidemete moodustamisel lähevad aatomid üle püsivamasse olekusse, kus nende energia on väiksem. Keemiline reaktsioon on protsess, milles tekivad ja katkevad keemilised sidemed. Keemiliste sidemete tekkel energia alati eraldub, keemiliste sidemete lõhkumiskes tuleb energiat kulutada. Sideme lõhkumiseks tuleb kulutada sama palju energiat kui eraldus selle sideme tekkimisel.
Kovalentse sideme polaarsus sõltub sidet moodustavate keemiliste elementide elektronegatiivsuse erinevusest. Mida suurem on elektronegatiivsuse erinevaus, seda tugevamini on ühine elektronpilv nihutatud elektronegatiivsema elemendi aatomi suunas ja seda polaarsem on tekkinud kovalentne side. Kui aga elemendid on enam vähem võrdse elektronegatiivsusega, jaotub ka ühine elektronipaar nende vahel ligikaudu võrdselt ja side on peaaegu mittepolaarne.
Ainete omadused sõltuvad oluliselt sellest, kui tugev on aine osakeste omavaheline vastastiktoime. Sellest sõltub nt ainete sulamis ning keemistemp ., lahustuvus vees jt lahustites . Elektronide ühtlane jaotumine tagab metallilise sideme tugevuse ühtlase jaotuvuse kogu materjali ulatuses ning metalli sepistatavuse, kuna nihe metallis ei vii aatomite omavahelisele tõukumisele.
Allotroopia - keemilise elemendi esinemine mitme lihtainena. Reeglina ongi allotroobid suure tugevusega materjalid kuna aine aatomid on omavahel seotud kovalentsete sidemetega. ! Allotroobid on erinevad struktuuri ja omaduste poolest.!
Näiteid allotroopidest:!
Süsinik – süsi, grafiit , teemant , grafeen jt.!
Hapnik – monohapnik , dihapnik (O2 - atmosfääris olev, see mida me hingame), osoon (O3 ), punane hapnik (O4).!
F!osfor – punane, valge, must jt.!
Orbitaalide hübridiseerumisest metaani (CH4) näitel.!
Ergastatud süsiniku aatomi skeemist nähtub , et väliskihi elektronide energia on erinev. Teatavasti on s-orbitaalile kuuluva elektroni energia väiksem kui p-orbitaalile elektroni energia. Siis peaks metaani molekulis olema üks C-H side nõrgem (väiksema energiaga) kui kolm ülejäänud C-H sidet, mis on tekkinud p-orbitaali elektronide abil. Veelkord süsinikust: seega ja kuigi süsinik peaks teoreetiliselt olema kahevalentne (2s paar ja kaks paardumata 2p elektroni),
kuid peaaegu kõigis ühendites, sealjuures kõigis orgaanilistes ühendites, on süsinik neljavalentne. Üks 2s elektronidest ergastub kolmandale vabale 2p orbitaalile ja kõik neli teise nivoo elektroni osutuvad mittepaardunuiks. See süsiniku ainulaadne omadus – 4 paardumata elektroni olemasolu välisorbitaalil - on olnud eelduseks elu tekkimisele ja selle eksistentsile.! !
5. Molekulidevahelised sidemed kui ainete omaduste ja meie elukeskkonna kujundajad . Vesi, selle molekuliehitus ja põhjused, miks vesi käitub tavatingimustes vedelikuna, tahkisena (jääna) ja gaasina.
Molekulidevahelised jõud on olemuselt füüsikalised jõud, enamasti mingit keemilist sidet seejuures molekulide vahel ei teki. Molekulidevahelised jõud on palju nõrgemad kui need jõud, mis seovad osakesi keemiliste sidemetega, sealhulgas ka vesiniksidemete korral. Seetõttu ongi enamik molekulaarseid aineid küllaltki madala sulmais - ja keemistemperatuuriga. Kuna molekulid on üksteisega üsna nõrgalt seotud, on tahked molekulaarsed ained ühtlasi küllaltki pehmed.
Temperatuuri alanedes gaasiimolekulide soojusliikumine nõrgeneb ja nende vahel hakkavad avalduma suhteliselt nõrgad tõmbejõud. Nenden jõudue mõjul läheb aine üle vedelasse olekusse, temp edasisel alandamisel aga tahkesse olekusse.
Molekulidevaheliste jõudude tugevus sõltub nii molekulide suurusest kui ka polaarsusest. Seetõttu ongi erinevate molekulaarsete ainete sulamis- ja keemistemperatuurid küllaltki erinevad. Väiksemate mittepolaarsete molekulide (H2, O2, CH4) vahel avalduvad molekulidevahelised jõud üsna nõrgalt. Seetõttu on enamik väiksemate molekulidega aineid toatemperatuuril gaasilises olekus. Suuremate molekulide vahel avalduvad molekulidevahelised jõud tugevamini. Sel juhul võivad jõud ka tavatingimustes olla piisavalt tugevad, hoidmaks molekule koos - kas seostunult vedelikuks või tahkeks kristalseks aineks (nt benseen , väävel, glükoos )
7. Vedelikud ja gaasid. Vesi ja vesiniksidemed . Vee olekudiagramm . Kavitatsioon . Pindpinevus ja selle muutumine sõltuvalt lisanditest ja keskkonnatingimustest. Mitsellid.
Vesinikside on täiendav side, mille tugevalt positiivse osalaengugaa vesiniku aatom saab moodustada negatiivse osalaenguga elektronegatiivse elemendi aatomiga. Vesiniksidemed tekivad enamasti molekulide vahel
Kavitatsioon (lad. keeles cavum – õõnsus, lohk, koobas) on nähtus, kui vedeliku (enamasti ülikiirel) voolamisel siserõhk langeb üksikutes kohtades alla nn. aurumise kriitilist rõhku. Neis kohtades tekivad tühikud – auru- või õhumullid -, mille täitumisel võib mõnes punktis tekkida omakorda ülisuur rõhk!
Loomulikult – mida suurem on rõhk ümbritsevas keskkonnas, seda väiksem on kavitatsiooni tekkimise tõenäosus ehk vedelike keemistemperatuur on seda kõrgem, mida kõrgem on rõhk. Seega kõrge rõhu all töötavates torudes ja meresügavustes liikuvate laevade vintidel on kavitatsiooni tekkimise oht väiksem. !
Küll aga metalli pinnaga kokku puutudes tekitab kavitatsioon metalli pinnakihis pulseerivaid pingeid, mis põhjustavad metalli väsimist ja kulumist. !
Olekudiagrammid seovad kõikide faaside (tahke, vedel, gaas ) püsivuspiirid. ! Olekudiagrammid võimaldavad määrata aine agregaatolekut erinevatel temperatuuridel ja rõhkudel, samuti keemis- ja sulamistemperatuuri erinevatel rõhkudel.!
Olekudiagrammid on kolmemõõtmelised teljestikus P-V-T, sagedamini kasutatakse tasapinnalist P- T diagrammi.!
Kõver BD lõpeb alati kriitilises punktis Tkr, Pkr. Sellest temperatuurist kõrgemal ei saa antud aine
e!ksisteerida vedelas olekus (olenemata rõhust). H2O: 374.2°C ja 218.3 atm!
mitsell , lahuses pindaktiivse aine molekulide ühinemisel tekkinud kolloidosakeste
mõõtmete ja iseloomuliku siseehitusega liitosake. Mitsellide tekkimisega seletatakse näiteks seepide pesemisvõimet. !
Iga vee molekul on vesiniksidemete abil seotud lähimate naabermolekulidega, moodustades tetraeedrilise struktuuri. Vee ja õhu piirpinnal jääb see struktuur tasakaalustamata (Joonis 14). Paariliseta jäänud sideme pooled moodustavadki pindkile. Viimane püüab kokku tõmbuda ja omandada nii väikese pindala kui võimalik. Antud ruumala juures on minimaalne pind keral . Taolist pinna püüet kokku tõmbuda nimetataksegi pindpinevuseks.!
2
Pindpinevusteguri ühikuks on 1 N/m = 1 J/m
. Pindpinevustegur sõltub vedeliku
temperatuurist : mida kõrgem on temperatuur, seda väiksem on pindpinevustegur. Samuti sõltub pindpinevustegur vedelikus olevatest lisanditest. Näiteks mõned ained (pesuvahendid, piiritus ) vähendavad pindpinevustegurit. Selliseid aineid nimetatakse pindaktiivseteks aineteks. Kui vedelik satub kokkupuutesse tahke keha pinnaga, tuleb arvestada tõmbejõude vedeliku pinna ja tahke keha molekulide vahel. Kui vedeliku molekulide omavahelised tõmbejõud on väiksemad kui vedeliku ja tahke keha molekulide vahel, siis valgub vedelik keha pinnal laiali ja öeldakse, et on tegemist märgamisega. Kui vedeliku molekulide omavahelised tõmbejõud on suuremad , siis on tegemist mittemärgamisega. Sel juhul võtavad väikesed vedelikutilgad horisontaalsel pinnal kera kuju.
Pindpinevus on vedeliku pinnakihi omadus säilitada antud tingimustes võimalikult väiksemat pinda. Vedeliku pinnamolekulid mõjutavad üksteist tõmbejõududega, mis on
suunatud piki pinda. Pindpinevusnähtuse põhjustavad molekulaarjõud (nt: põhjus, miks vihmapiisk koos on). Hea nägemise korral võib paljude veest välja tõstetavate esemete korral märgata, kuidas veepind venib teatud määral asjadele järele. Kui vihmapiisk jõuab aknale , siis hoiavad teda seal kinni jälle molekulaarjõud. Kuna klaasi ja vihmavee
molekulid on erinevad, siis on tegemist adhesioonijõududega (ladina keeles: adhaereo -
kinni hoidma, küljes rippuma). Kohesioon ja adhesioon osalevad mitmetes huvitavates ja olulistes nähtustes: pindpinevus, vedelike voolamine torudes ja lahtistes voolusängides, tilkumine, märgumine, imbumine poorsetesse ja kiulistesse materjalidesse.
Jõudu, mida kokkutõmbuv vedelikupind avaldab temaga piirnevatele kehadele, nimetatakse pindpinevusjõuks. See jõud mõjub alati vedeliku pinna tasandis. Pindpinevusjõud ühikulise pikkuse kohta kannab nime pindpinevustegur. Pindpinevustegur kirjeldab jõudu ühikulise pikkuse kohta. Samas kirjeldab pindpinevustegur ka energiat ühikulise pinna kohta ja seega on tal võrdväärne ühik: džauli ruutmeetri kohta (J/m2). Seepärast kõneldakse mõnikord pinnaenergiast. Pindpinevusjõud Fp on seotud pinna piirjoone pikkusega l järgmiselt: Fp = αl , kus α on pindpinevustegur, mis on arvuliselt võrdne jõuga, millega vedeliku pind
Pindpinevus väheneb temperatuuri tõusuga ja suureneb pisut soolsuse kasvades. Oluliselt mõjutavad pindpinevust mitmesugused lahustunud orgaanilised ained, näiteks pindaktiivsed ained ehk detergendid . Loodusvetes on pindpinevus väiksem rabajärvedes, veeõitsengute korral
ja suurtaimestiku poolest rikastes järvedes (Joonis 15). Pindkile on elupaigaks reale organismidele, m! ida üldistatult kutsutakse neustoniks!
8. Termodünaamika. Termodünaamika kolm seadust. Süsiniku aineringe ,
fotosüntees . Ajanool ja entroopia -negentroopia. Universaalne taandaja ja universaalne hapendaja kui Maa elukeskkonna kujundajad. Nende allikad-päritolu.!
Termodünaamika I printsiip - Süsteemile antud soojushulk läheb süsteemi siseenergia
suurendamiseks ning paisumisel tehtavaks tööks. Keha siseenergia muut on võrdne kehale antud soojushulga ja väliste jõudude poolt tehtud töö summaga ∆U=∆Q+A; ∆Q - gaasile juurdeantav soojushulk, ∆U - gaasi sisenergia muut ja A –gaasi kokkusurumisel tehtud töö.
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 ülemises osas, hüdrosfääris ja atmosfääris on nendes ümber kujunenud elementide jaotus ja teiseks saanud nende ühendid. Fotosünteesi nimetatakse geokeemilises plaanis ka
„fotosünteetiliseks oksüdeerimiseks“ !
Maa sisekihid vulkanismi kaudu toovad esile seda, mida mis elukeskkonda vastandab ning rahva m! üütides kannab nimetust „põrgu“, kohta kus puudub elu.!
Entroopia Päikesel suureneb ja negentoopia (korrastatus) kasvab seal, kus see on võimalik. Me
t!unneme selleks ainult üht protsessi – fotosünteesi.!
Looduses toimubki termodünaamika vaatepunktist vastupidine protsess – fotosünteesi kaudu
negentroopia (negatiivne entroopia = korrastatuse) loomine!
Fotosüntees (kreeka photo - 'valgus' + synthesis – ühendamine, liitmine ) on looduses asetleidev protsess, mille käigus elusorganismid muudavad päikeseenergia keemiliseks energiaks. Fotosüntees toimub fotoaktiivsete pigmentide, eelkõige klorofülli kaasabil.!
Fotosünteesi lähteaineteks on süsinikdioksiid , vesi ja mineraalained (energiaallikaks on päikeseenergia), lõpp-produktiks ehk saaduseks on süsivesikud , peamiselt glükoos, fruktoos ja tärklis ning kõrvalsaaduseks hapnik.!
Fotosünteesi kindlustamisel ja meie elu aluseks olev protsess on väga õnnestunud tuumaenergia kasutamise viis – Päike ei ole ju midagi muud kui efektiivne, ilus ja esialgu ohutu tuumareaktor - termotuumareaktor. !
Teisalt Maailmaruum oma madala (3 kraadi absoluutsel temperatuuriskaalal) temperatuuriga on suurepärane „ prügikast “ madalakvaliteetse (läbitöötatud) jääksoojuse paigutamiseks.! Fotosünteesi lihtsustatud üldvalemina:!
6CO2 + 12H2O + footonid → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O !
EHK!
s!üsihappegaas + vesi + valgusenergia (footonid) → glükoos + hapnik + vesi!
Fotosünteesi protsesside – fotosünteetilise oksüdeerimise - tulemusena on võimalik nende
organismide olemasolu, kes kasutavad fotosünteesi produkte oma elutegevuse tagamiseks – seened, paljud mikroorganismid , kõik loomad (inimene kaasa arvatud). Fotosünteesi produktide kasutajad saavad eksiteerida järgneva reaktsiooni kaudu, reaktsiooni kaudu milles reageerivad omavahel “universaalne” taandaja ja “universaalne” hapendaja (mõlemad on fotosünteesi produktid):!
„!CH2O“ + O2 ↔ CO2 + H2O!
9. Keemiline kineetika. Reaktsiooni aktivatsioonienergia. Mono -, di- ja
trimolekulaarsed reaktsioonid, reaktsiooni kiiruse määramine. Katalüüs . Osoonikiht atmosfääris ja selle katalüütiline lagundamine.!
Osooni leidub atmosfääris alates maapinnast kuni 90 km kõrguseni. Samas on õhus osooni äärmiselt vähe (looduslikes tingimustes maapinna lähedal 10-6 - 10-7 mahuprotsenti
Osoonikihi tähtsus seisneb selles, et see neelab Päikeselt lähtuvat
lühilainelist ultraviolettkiirgust. Osoonikiht toimib filtrina ning tõkestab kahjuliku UV-B kiirguse jõudmise maapinnale olulisel määral.
Stratosfäär .!
Ülalpool tropopausi on õhk väga kuiv – vaid mõni miljondik mahuosa vett – stratosfäär tähendab ise kihilisust ja viitab sellele, et ülestikku paiknevate kihtide vahel õhk ei segune – temperatuur kasvab kõrguse suurenedes. Temp max on 50 km kõrgusel stratopausi nime kandvas kihis. ! Stratosfääris on 90% osoonist ja osoon seda kihti ka „kütab“. Kasvuhoonegaasid aga jahutavad. ! Osoonikihi vähenemine põhjustab jahtumist – ! j!a alates 1979-ndast aastast on see langenud paar kraadi kümnendis.!
Osoon (O3) on mürgine, ebameeldiva lõhnaga, atmosfääris harvaesinev
gaas. Õhu koostises oleva hapniku (O2) molekul koosneb vaid kahest hapnikuaatomist, kuid osoonimolekulis on neid kolm ( trihapnik ). Osoonimolekulid tekivad fotokeemilise reaktsiooni tulemusena. Hapnikumolekulide reageerimisel tekivad osoonimolekulid ning samas tekivad osoonimolekulide lagunemisel hapnikumolekulid. Kui tekkivate
osoonimolekulide arv on sama suur kui lagunevate osoonimolekulide arv, siis on reaktsioon dünaamilises tasakaalus.
Osooni leidub nii Maa ülemises atmosfääris (stratosfääris) kui ka alumises kihis. Osoon võib olla inimeste tervisele ja keskkonnale “hea” või “halb” sõltuvalt selle paiknemisest atmosfääris. „Hea“ osoon tekib stratosfääris loomulikul teel ning takistab kahjuliku UV-kiirguse jõudmist Maa pinnale, kus see võib kahjustada inimesi ja ökosüsteeme.
„Halb“ osoon on õhusaaste , mis esineb maapinnalähedases õhukihis. Maapinnalähedane osoon on raskekujuline saastaja . Ta on kahjulik sissehingamisel ning võib kahjustada põllusaaki, puid ja muud taimestikku. Alumise kihi osoon on linnasudu peamine komponent .
Osoonimolekule kahjustavad osoonikihti kahandavad ained (OKA-d). Need ained reageerivad fotokeemilises reaktsioonis osoonimolekulidega. Pärast ühe osoonimolekuli hävitamist on OKA-d võimelised hävitama üha uusi osoonimolekule.
10. Atmosfäär, selle koostis ja selle kujunemine. Fotosünteesi osa atmosfääri kujunemisel. Kliimamuutused ja inimtegevuse osa selles, k!asvuhooneefekt. Redutseeritud atmosfäär. Solaarkonstant ja albeedo.
Redutseeritud atmosfääriks nimetakse kujuteldavat atmosfääri – atmosfääri rõhul 1 bar maapinnast kuni õhukihi ammendumiseni s.t. eeldusel , et atmosfäär oleks normaalrõhul võrdselt jagunenud kogu vertikaali ulatuses. Sellisel juhul oleks atmosfääri paksus vaid 8000 meetrit – selline kujuteldav atmosfäär annab hea võimaluse võrrelda selle erinevate komponentide sisaldust meie õhustikus. Taolistel tingimustel olekski osoonikihi paksus vaid 3 mm – seega !
8 000 000 mm-ist vaid 3 mm (!).! Reaalsed gaasid atmosfääris.! Kuiva õhu koostis (ruumala %):! N2 -78.08!
O2 -20.95! Ar - 0.93! CO2 - 0.041!
Ne, He, CH4, Kr, H2, N2O, Xe, hapniku allotroopi osooni - O3!
on kokku alla 0,01%.!
Lisaks sellele on õhus alati veel niiskust (veeauru).!
Solaarkonstant on Päikese energia, mis jõuab Maa atmosfääri ülemisele
piirile kiirtega risti olevale pinnaühikule ajaühikus Maa–Päike keskmisel kaugusel. Üle kõikide lainepikkuste integ - reerides omab solaarkonstant praegu WMO tunnustatud väärtust (Lenoble, 1993):
S0* = 1.367 kW/m2
11. Lahused ja lahustumine. Elektrolüütiline dissotsiatsioon . Vedelike
dielektriline konstant. Alused ja happed , pH ja selle parameetrid . Elektrofiilid ja nukleofiilid.
Lahus (üldjuhul vedelik) koosneb lahustist ja lahustunud ainest. Lahusti on see aine, mis lahuse
m! oodustumisel ei muuda oma agregaatolekut. !
Alus on aine, mis annab vesilahusesse hüdroksiidioone.
Hape on aine mis annab vesilahusesse vesinikioone
Elektrolüütiline dissotsiatsioon on lahustumisega kaasnev aine jagunemine ioondieks - toimub vastandiktoime polaarsete molekulidega.
Elektrolüüdid on happed, alused ja soolad . !
Elektrofiil on aineosake , millel on vaba või osaliselt vaba aatomorbitaal ja selle tulemusena positiivne elektrilaeng või osalaeng.(happed)!
Nukleofiil on aineosake, millel on vaba elektronpaar ja selle tulemusena
negatiivne laeng või osalaeng. (alused)!
pH näitab lahuse happelisust.!
Erinevad lahused võivad olla kas happelised , neutraalsed või aluselised. Neutraalses lahuses on H+- ja OH--ioone võrdselt. Happelises lahuses on H+-ioonid ülekaalus. Mida happelisem on lahus, seda suurem on selle vesinikioonide sisaldus. Aluselises lahuses on aga OH--ioone rohkem kui H+-ioone. Mida aluselisem on lahus, seda suurem on selle hüdroksiidioonide sisaldus.
Lahuste happelisust või aluselisust iseloomustatakse pH mõistega – see väljendab H+-ioonide sisaldust. Eri lahuste omavaheliseks võrdluseks kasutatakse pH- skaalat , mis jääb vahemikku 0...14. Neutraalse lahuse pH=7. Happelistel lahustel jääb see alla 7 (pH7). Mida happelisem on lahus, seda väiksem on selle pH väärtus ning mida aluselisem on lahus, seda suurem on pH. Lahuse pH sõltub nii lahustunud aine omadustest kui ka lahuse kontsentratsioonist.
Dielektriline konstant on oluline “lahustumiskeskkonna kujundaja”.!
dielektrilised konstandid - suurused, mis näitavad, mitu korda vastastikused tungid kahe laengu vahel on antud keskkonnas ( lahustis ) väiksemad kui vaakumis .!
Dielektrilisi konstante :!
Vesi (polaarsed molekulid) – 81 (33…88);! ; Sipelghape – 58;! Etanool – 27;! Kloroform – 5,1;
Bensool (vähepolaarsed molekulid) – 2,3;!
Suhteline dielektriline läbitavus ehk keskkonna dielektriline läbitavus on füüsikaline suurus, mis näitab, mitu korda on elektrivälja tugevus homogeenses materjalis väiksem väljatugevusest vaakumis.!
Suhtelist dielektrilist läbitavus tähistatakse tavaliselt E. See avaldub konkreetse keskkonna korral suhtega Ε = εa / ε0 , kus εa on antud keskkonna absoluutne dielektriline läbitavus ja ε0 vaakumi
a!bsoluutne dielektriline läbitavus.!
11. Lahuste kolligatiivsed omadused. Lahustite ja lahuste küllastunud aururõhud ja sellest tulenevalt lahuste keemis- ja külmumistemperatuuride muutused võrreldes lahustite vastavate parameetritega. Rault ’i seadus ja moolimurd. Molaarsed ja molaalsed kontsentratsioonid. Jää tekkimise tähtsus hoovustekonveieri (termohaliinse konveieri) kujundamisel.!
Rault’i (Francois Raoult 1830 – 1901) seadus ja aururõhk .
Küllastunud auru rõhk on antud temperatuuril kindel suurus – temperatuuri tõstmisel see suureneb.!
Kui vedelikus lahustada mingit ainet, siis muutub lahusti aurustumine raskemaks – aururõhu a!lanemine on seda suurem, mida suurem on lahuse kontsentratsioon.!
Lahuste omadused, mis olenevad vaid lahustunud aine (aineosakeste arvust) ja lahusti suhtelisest
sisaldusest ja mitte niivõrd nende keemilisest loomusest nimetatakse kolligatiivseteks omadusteks. !
Neli sellist tähtsat omadust on 1)lahuse aururõhu langus, 2) lahuse keemistemperatuuri tõus, 3) lahuse külmumistemperatuuri langus ja 4) osmoos . Kõigi nende puhul on määrav kas lahuse kahe faasi või kahe erineva kontsentratsiooniga (erineva entroopia astmega) lahuse ( osmoosi korral) o!mavaheline tasakaal.!
Iga vedeliku küllastunud auru rõhk on antud temperatuuril jääv suurus. Mingi mittelenduva aine
lahustumisel vedelikus alaneb selle vedeliku aururõhk (lisand lahustis suurendab lahusti entroopiat ja seetõttu vähendab Gibbsi energiat). Järelikult on mittelenduva aine lahuse küllastunud auru rõhk alati madalam kui puhtal lahustil samal temperatuuril. Seejuures alaneb lahuse aururõhk alati seda rohkem, mida suurem on lahuse kontsentratsioon.!
Kõik puhtad vedelikud külmuvad ja keevad konstantse rõhu juures kindlal temperatuuril. Vedelikes lahustunud ained alandavad lahusti külmumistemperatuuri ja tõstavad keemistemperatuuri.! Lahjendatud lahuse külmumistemperatuuri alanemine on võrdeline lahuse molaalsusega kuna taolist kontsentratsiooni ei mõjuta temperatuur!
ΔT = Kkm,!
kus ΔT – on lahuse külmumistemperatuuri alanemine, !
Kk – lahuse krüoskoopiline konstant!
m – lahuse molaalsus, s.so. lahustunud aine moolide arv 1000 g lahustis.!
Kui m =1, siis ΔT = Kk.!
NB! Lahuste kontsentratsioonid on molaalsed.
Molaalne kontsentratsioon (lahuse molaalsus) näitab lahustunud aine moolide arvu 1 kilogrammis
l!ahustis.!
NB! Molaarse kontsentratsiooni puhul on tegemist aine hulgaga lahusti mahus , viimaste suhe aga
muutub erinevate temperatuuride puhul. Molaalne kontsentratsioon – suhe - mass-massis - on aga igal temperatuuril samane.!
Hapniku kontsentratsioon on veekihis reeglina suurim pinnakihi läheduses – parem kontakt atmosfääriga ja intensiivseim fotosüntees. Hapniku kontsentratsioon on reeglina väikseim hüppekihi (püknokliini) all, olgu siis selleks termokliin, halokliin või kemokliin – 150 – 1500 m sügavusel. Põhjuseks – ülemistest veekihtidest laskuva orgaanika aeroobne lagunemine – hapnik lihtsalt tarbitakse ära.!
Sügavamad kihid on reeglina hapnikurikkamad – tavaliselt vete konvenktsiooni tulemusel – põhjus pooluste läheduses toimub külmema hapnikurikka vee sukeldumine hoovustena soojemate veemasside alla mis levib kogu Maailmaookeanis ehk arktilised mered (seal kus vesi jahtub – m! uutub tihedamaks) need mille kaudu ookeanid „hingavad“.!
Termohaliinse konvektsiooni käivitavast mehhanismist ehk veel krüoskoopiast.!
Jää moodustumisel eelkõige Antaktika ja Arktika piirkondades moodustub kõrgenenud tihedusega ehk soolasem vesi, kuna moodustuv jää on väiksema soolasisaldusega, seega „võtab jää moodustumine mereveest osa vett välja“ ja „järelejääv vesi“ on soolasem ning seega ka tihedam k!ui algne, (vaata palun käesoleva loengu eelpool olevat osa eutektikumide moodustumisest).! Seega on merevee tihedus suurem eelkõige kahel põhjusel – madalam temperatuur ja suurenenud soolsus , asjaolud mis käivitavad meie hoovuste süsteemi – vaata järgmised slided.!
Ja veel soolsuse kujunemisest Antarktika piirkonnas, tsirkumpolaarse hoovuse „käigushoidmiseks“. Selleks, et toimiks termohaliinne tsirkulatsioon tänaseks väljakujunenud mahus, on vaja, et igal aastal moodustuks Antarktika piirkonnas !
c!a 200 gigatonni jääd.!
12. Osmoos ja seda kirjeldavad seadused. Osmoosi tekkemehhanism.
Osmoosi olulisus elusorganismidele. Mere soolsus, selle kujunemine ja soolsuse allikad, ioonide viibeajad merevees . Kalad magedas ja täissoolsusega vees.!
Lahusti ühepoolset difusiooni poolläbilaskva membraani kaudu mingi aine lahusesse nimetatakse
osmoosiks (kreeka k. osmos – tõuge , rõhk).!
Meeldetuletus:!
puhtas vees liiguvad vee molekulid läbi poolläbilaskva membraani mõlemas suunas ühesuguses hulgas ja kiirusega.!
Osmoosi protsessides on lahusti difusiooni tulemuseks kahe omavahel poolläbilaskva membraani kaudu kokkupuutuva lahuse kontsentratsioonide ühtlustumine. Kuid osmoosi tulemusena tekib rõhk ka poolläbilaskvale membraanile, mis võrdub rõhuga, mida avaldaks lahustunud aine, kui
samal temperatuuril oleks gaasilises olekus ja tema ruumala võrduks seejuures lahuse ruumalaga.! Nähtuse loogiline seletus on asjaolus, et lahustunud aine molekulid on lahuses jaotunud samas ruumalas kui nende „jaotuskeskkond“ oleks gaasiline – sealt ka rõhu võrdsus, sõltumata lahusti o!lekust.!
Osmoos ja kalad.!
Luukalad pärinevad arengulooliselt mageveest.!
Mageveekaladel on organismi soolsus suurem kui mageveel.!
Mageveekalad ei joo vett, sest vesi tungib osmoosi tõttu ise nende organismi (valdavalt lõpuste kaudu, aga ka niivõrd-kuivõrd vett läbilaskva naha kaudu).!
Mageveekalade rakuseinad hoiavad sooli kinni – neil on defitsiidiks elektrolüütide ioonid.!
M! ageveekalad eritavad suures koguses lahjat uriini.!
Täissoolsusega (mere)vees (35‰) hakkaks mageveekaladest vesi naha ja lõpuste kaudu välja
difundeeruma, kuna merevee soolsus (osmootne rõhk) on suurem kui mageveekala organismisisestel vedelikel .
Merevees mageveekalal uriini eritumine väheneks, ei oleks võimalik enam eemaldada ainevahetuse lõppprodukte ning sellele lisanduks kehavedelike suurenenud soolasisalduse mürgine toime. Kala hukkuks.!
Täissoolsusega merede elustik .!
Eluks täissoolsusega merevees kohastunud luukalad on hüpotoonilised – nende organismi soolsus on väiksem kui ookeaniveel.!
Organismis olev vesi difundeerub naha kaudu keskkonda.!
Veekao kompenseerimiseks joovad ookeanikalad suures koguses vett, mis imendub sooltorus.! Nad eritavad lõpuste ja soolanäärme kaudu sooli – enamasti ühevalentseid naatriumi, kaaliumi ja kloori ioone. Soolade eritamine on suhteliselt palju energiat nõudev protsess.Arengulooliselt soolases vees kujunenud kõhrkalad (haid, raid) tasakaalustavad ookeanivee kõrget soolasisaldust kõrgendatud kusiaine (karbamiidi) ja soolade kontsentratsiooni kaudu nende lümfis ja veres ning soolanäärme abil, mis aitab liigsetel sooladel organismist eemaldada.!
Füsioloogilised eripärad .!
Kõhrkalade kehavedelikud sisaldavad rohkesti karbamiidi, mistõttu on merevee suhtes hüpertooniline. Vesi tungib seetõttu vabalt läbi väliste katete kõhrkalade kehasse, aktiivselt ei joo
n!ad kunagi. Vee ülejääk eritatakse neerude kaudu.
Ainelise mateeriavormi väljaliseks üleminekul vabanevat energiat tunneme kui tuumaenergiat. !
Tuumareaktorites saadakse energiat just seetõttu, et uraanituumade lagunemisel muutub osa tuumade massist väljaliseks vormiks - energiaks.
Veel rohkem energiat vabaneb reaktsioonis, kus vesiniku aatomituumad liituvad ja tekib heelium . Selline reaktsioon toimub meie Päikese ja kõigi teiste tähtede sisemuses.
13. pilet

Elektrokeemia käsitleb ioone sisaldavate lahuste ja metalli kokkupuutepiiril (pinnal) toimuvaid protsesse – sellest võtavad osa ioonid ja elektronid s.t. toimub välise vooluringi kaudu laengukandjate ümberpaigutumine mille käigus muutub (väheneb - galvaanilementides või suureneb - elektrolüüsiseadmetes) süsteemi vabaenergia. Elektrokeemia tegeleb uuringutega elektrienergia ja keemilise energia vastastikusest konverteerimisest. Elektrilised efektid ilmnevad elektrilaengu liikumisel – olgu see siis seotud ioonide, elektronide või teiste (s.t. teist tüüpi) laengukandjate liikumisega.

SI süsteemi ühikud mille kaudu kirjeldatakse elektrokeemilisi nähtuseid- Esiteks - elektrilaengu ühikuks on kulon – C (1 C = 1 s×A).
Liikuvate laengute hulk on voolu hulk I. Voolu hulka mõõdetakse amprites. Voolu hulk (voolu tugevus) on 1 amper kui juhet läbib üks kulon sekundis: 1 A = 1C × s-1 ( Elektrivool tekib vooluringis siis kui kahe punkti vahel on pinge ehk potentsiaalide vahe.) Voolu pinget mõõdetakse voltides ning kui süsteemi, mille potentsiaal on 1 volt (V), läbib laeng 1 kulon (1C), siis vabaneb 1 džaul 1(J) energiat :1V × C = 1J.
Pinge, voolu tugevus ja takistus on seotud järgmisel moel Ohmi seaduse kaudu: V = I × R

Kaksikkiht metalli pinnal. ( Oksüdeerumine on elektronide loovutamise protsess (oksüdatsiooniaste suureneb).Redutseerumine on elektronide liitmise protsess (oksüdatsiooniaste väheneb). Oksüdeerija on element, mis liidab elektrone (oksüdatsiooniaste väheneb). Redutseerija on element, mis loovutab elektrone (oksüdatsiooniaste suureneb). Lahusel moodustub positiivne laeng ja metallil negatiivne – seega neil moodustuvad erinevad potentsiaalid – lahuse ja metalli pinnakihtidel tekib potentsiaalide vaheline kaksikkiht.

Galvaani element – vooluallikas mis toimib oma vabaenergia arvel. (skeem 2anumat lahustega , mida ühendab soolasild, ühes tsink, teises vask, elektronide ülekandel, läheb lamp põlema. – anood | lahus | soolasild | lahus | katood +) Reaktsioon kulgeb iseenesest, elektronid liiguvad anoodilt katoodile. Anood on elektrood , millel toimub oksüdatsioonireaktsioon. Katood on elektrood, millel toimub redutseerimisreaktsioon.(elektronid liiguvad ära katoodilt, anood annab elektronid tagasi. Oksudeerumine toimub anoodil , redutseerimine toimub katoodil).
14. PILET

Redoksreaktsioonid ja korrosioon . – (võrdlus: Korrosioon on keemia seisukohalt redoksprotsess, mille käigus metallide aatomid oksüdeeruvad ja muutuvad metalli ioonideks). Elektrokeemilised reaktsioonid on kõik redoksreaktsioonid (kuna muutuvad nendes reaktsioonides osalevate ainete oksüdatsioonoastmed). Korrosioon ehk korrodeerumine on keemilise aine, kivimi , koe või materjali, enamasti aga metalli, osaline häving keskkonnas toimuvate keemiliste reaktsioonide tõttu (mis enamasti on sisuliselt samased galvaanielemendis toimuvaga). Korrosioonina on tuntuim metallide oksüdeerimine hapniku toimel. Neist kõige tuntum korrosiooni vorm on roostetamine, milles raud muutub raud(II) kaudu raud(III)oksiidiks. (Korrosioon on materjali keemiline reaktsioon ainetega materjali ümbrusest, mis kutsub materjalis esile mõõdetava muutuse. Metallide korrosioon on metallide oksüdeerumine, selle tulemusena võivad metallisse tekkida augud või metallikihid lahti tulla. Raua korrosiooni nimetatakse roostetamiseks.)

Korrosioonikaitse - On teada, et teras saavutab korrosioonikindluse, kui ta sisaldab piisavalt kroomi selleks, et tema pinnal tekiks metalli kaitsva Cr2O3 ühtlane kelme. Roostevaba terase väärtuslikuks omaduseks on kaitsekelme vigastuste kiire kadumine Cr oksiidikelme taastumise tulemusena – roostevaba terase püsivus sarnaneb haavade iseeneslikule “paranemisele” kuna kroom on just see metall, mis korrodeerub kergemini kui raud ja nii moodustub kroomist kiiresti uus “kaitsekile”. Katoodkaitse on aktiivne kaitse korrosiooni eest.

elektrolüüsi (lagundamine elektrivoolu toimel) - elektrolüütide lahustes ja sulatistes kujutavad elektrivoolu toimel kulgevad muutused endast redoksprotsessi. Faraday esimene seadus - Elektrolüüsi ajal on elektroodidel toimuvates keemilistes reaktsioonides tekkiva aine hulk võrdeline elektrolüüti läbiva elektrihulgaga. Faraday teine seadus - Erinevatest elektrolüütidest võrdse elektrihulga läbijuhtimisel on elektroodidel eralduva iga aine moolide arv pöördvõrdeline tema ioonlaengu suurusega.
15. PILET

Kolloidid ehk pihused on mehhaaniline segu, kus üks aine on ühtlaselt pihustatud teise. Olgu ka kohe märgitud, et kolloidid (kolloidosakesed) on liiga väikesed selleks, et neid mikroskoobis näha, kuid reeglina piisavalt suured, et hajutada valgust. (ainet, mis pihustununa ühtlaselt jaotub teises aines(disperssne), nimetatakse PIHUSFAASIKS. Ainet, milles pihusfaas ühtlaselt jaotub, nimetatakse PIHUSKESKKONNAKS).

Looduses on kolloidlahused kõikjal – kolloidlahused on praktiliselt kõik elusorganismides olevad vedelikud, ka suur osa looduses olevaid lahuseid jne. (nt Merevees on suur osa materjalist kolloididena.)Kolloidlahused võivad esineda soolidena ja geelidena (tarretena). Viimastel on mõningaid tahkete ainete omadusi.

Browni liikumine on nähtus, mis kujutab endast vedelikus või gaasis hõljuvate mikroskoopiliste osakeste (Browni osakeste) korrapäratut liikumist. (Browni liikumist on teravsilmadel võimalik jälgida ka palja silmaga.)

Adsorptsioon (nt aktiveeritud süsi) on füüsikaline seostumine või sidemete moodustumine teise faasi pinnaga (reageerivad ained adsorbeeritakse tahke katalüsaatori pinnale, gaase vedelike pinnale jne.). Vedeliku pinnakiht on molekulaarselt liikuv – see on seotud molekulaarkineetilise liikumisega – vedeliku ja lahustunud aine molekulid konkureerivad koha pärast pinnakihis – need on kaks vastastikust protsessi: 1) adsorptsiooni protsess, mis kulgeb vastavalt vaba energia miinimumi printsiibile ja mille tulemusel lahustunud aine koondub vedeliku pinnakihti. 2) desorptsiooni protsess, mis on põhjustatud osmootsetest jõududest ja mis ühtlustavad kontsentratsiooni kogu lahuse ruumalas. Positiivne adsorptsioon – paljude ainete molekulid kogunevad vees lahuse pinnakihti – vee pindpinevus väheneb – pindaktiivsed ained – seega väheneb nende kontsentratsioon lahuse ja suureneb pinnakihis.
Absorptsioon on ühe substantsi lülitumine teise koostisse (vedelikke absorbeeritakse tahkistesse, gaase vedelikke jne.). Ainet, millel on võime kontsentreerida oma pinnale teist ainet nimetatakse adsorbendiks ja ainet, mis viimase pinnale koguneb adsortiiviks.

Kromatograafia on meetod väga väikeste erinevate ainetehulkade lahutamiseks nende segudest ja seda nii analüütilistel kui ka preparatiivsetel eesmärkidel.

Kolloidlahuse dispersse faasi üksikosakest nimetatakse mitselliks. Olenevalt mitselli iseloomust, moodustub selle ümber ioonsfäär, mille väline kiht võib omada nii positiivset kui negatiivset laengut.
16.PILET

Püsivuse seisukohalt jaotatakse keemiliste elementide aatomid püsivateks (stabiilseteks) ja radioaktiivseteks (ebastabiilseteks) elementideks – mille tuumad lagunevad spontaanselt. Elementide radioaktiivsus on seotud prootonite ja neutronite üldarvuga ja nende arvulise vahekorraga aatomi tuumas. Nii on paarisarvulise aatominumbriga elemendid levinumad (stabiilsemad) kui nende naaberelemendid, mille aatominumber on paaritu arv.

Tuumade kindel stabiilsus-ebastabiilsus ongi eelduseks, et aine (paljude tuumade) poolestusaeg on kindel suurus. radioaktiivse isotoobi poolestusaeg konstantne suurus. See vastab olukorrale, kus aatomid eksisteerivad nii-öelda omapead, sõltumata välisest mõjust.Poolestusaega tähistatakse τ 1/2. Tõenäosust, et aatom laguneb kindla ajaühiku jooksul, nimetatakse radioaktiivse lagunemise konstandiks ja tähistatakse λ.

Aatomituumi koos hoidvaid jõude nim tuumajõududeks. Nõrk tuumajõud (nõrk vastastikmõju). See põhjustab radioaktiivsust ja mängib rolli elementide moodustamisel tähtedes ja varases Universumis. (annab tuumadele stabiilsuse)
Tugev tuumajõud (tugev vastastikmõju) hoiab aatomituumas koos prootoneid ja neutroneid. See hoiab koos ka prootoneid ja neutroneid endid ja nende osiseid. Tugeva tuumajõu roll on oluline ka sellepärast, et need tagavad just osakeste endi olemasolu, tagavad nn. kvargivangituse – see tähendab selle, et kvargid esinevad vaid “kolmekesi koos”. Tugev tuumajõud on päikeseenergia.

Päikeselt saabuv energiavoog on termotuumaenergeetilise päritoluga, Maal toimub ainult selle konverteerimine fotosünteesi kaudu, mille käigus sellest ka väike osa salvestatakse.

Ahelreaktsiooni toimumiseks peab lõhustuv materjal (ehk tuumkütus ) ületama nn. kriitilise massi ja omama ka sobilikku geomeetrilist kuju, et neutronid massist liiga lihtsalt ei lahkuks. Ideaalsel juhul piisab ühest spontaansest tuumalõhustumisest, et vallandada ahelreaktsioon . Uraani rikastamine . U-235 on võimeline töötama uraanikatlas madalama rikastusastmega puhul (ca 3,5%) aatompommis aga vaid kõrge U-235 sisalduse korral (ca 30%). U-235 osakaal looduslikus uraanis on vaid 0,5…0,7%, ülejäänu on valdavalt U-238

Berülliumist vms. materjalist valmistatud neutronpeeglid suunavad tuumkütusest välja lennanud neutronid uuesti lõhustuvasse massi tagasi ning annavad neutronile veel ühe võimaluse leida lõhustuv tuum

Ainete radioaktiivsel lagunemisel vabaneb toosama supernoova sisemuses ebastabiilsetesse aatomituumadesse salvestatud energia tuumakildude kineetilise energiana, energiana, mis võib kergesti konverteeruda soojuseks. Seega toimub just see, mis toimubki aatomireaktorites ja tuumapommis .

Tuumaenergeetikas tekkivad radioaktiivsed jäätmed.?