rakennusalan kemia 5 op - lapin amkweb.lapinamk.fi/jouko.teeriaho/kemia_osio1.pdf · 2019-01-21 ·...
Post on 12-Feb-2020
3 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Rakennusalan kemia 5 op
Oppimateriaali:
Materiaalit Moodlessa
MaoL:n taulukot: kemian sivut
- samat taulukot löytyvät Moodlesta ja
webistä: http://web.lapinamk.fi/jouko.teeriaho
Moodle - työtila:
Rakennusalan kemia R501RL14 (päiväopetus)
avain: kemia
Osa1
10. Konsentraatio
11. Hapot, emäkset ja pH
12. Metallien kemiaa (metalliseokset)
1. Peruskäsitteet ja atomin rakenne
2. Jaksollinen järjestelmä, oktettisääntö
3. Yhdisteiden nimeäminen
4. Sidostyypit
5. Kemiallinen reaktio, reaktioyhtälö
6. Määrälliset laskut, palamislaskut,
7. Lämpökemiaa
8. Reaktion nopeus,
9. reaktion tasapaino, liukoisuustulo
17. Orgaaniset yhdisteet
18. Ympäristön ja sisäilman kemiaa
13. Hapettuminen, pelkistyminen
14. Metallien jännitesarja ja akut
15. Elektrolyysin sovelluksia.
16. Sähkökemiallinen korroosio
Osa2
Osa3
Osa4
Osa5
S
I
S
Ä
L
T
Ö
Opintojakson suorittaminen
• Moodlen tehtävät 5*10p = 50 p- monivalinta-, aukko- ja yhdistelytehtäviä
• Palautettavat laskut 5*5p = 25 p- Palautus Moodlen palautuslaatikkoon
• Koe 25 p-Koealue määritellään erikseen, paino kemian laskuissa
yhteensä max 100 p
PISTERAJAT: 40 p = 1 , 52p = 2 , 64 p = 3 , 76 p = 4 , 88 p = 5
Läpipääsyyn riittää Moodle-tehtävien tekeminen.
Ehtona kuitenkin on, että jokaisesta viidestä osiosta on saatava väh. 8 p
Peruskäsitteet
1. Alkuaine
2. Yhdiste
3. Seos
Alkuaine koostuu vain yhdenlaisista atomeista.
Yhdiste koostuu molekyyleistä, jotka rakentuvat
useammanlaisista atomeista.
Seos ei koostu keskenään samanlaisista molekyyleistä,
vaan sisältää erilaisia molekyylejä ja atomeja.
Alkuaine ja yhdiste
• Alkuaineilla on kemiallinen merkki (esim.
H, O, S,…)
• Alkuaineita on n. 108 kpl
• Yhdisteillä on kemiallinen kaava, josta
ilmenee sen molekyylin rakenne:
• esim. H2O , H2SO4, CO2
Eräitä alkuaineita:
Nimi Tunnus Engl.
Happi O Oxygen
Rikki S Sulphur
Vety H Hydrogen
Hiili C Carbon
Kloori Cl Chlorine
Rauta Fe Iron
Atomimassayksikkö 1 u
• 1 u = 1/12 hiili-isotooppi 12C:n massasta
• vetyatomi H painaa n. 1 u
• 1 protoni painaa myös 1 u
• 1 neutroni painaa myös 1 u
• 1 elektroni painaa 1/2000 u (kevyt)
Atomin rakenne
Ydin:
protoni: p
massa = 1 u
varaus = +e
neutroni: n
massa =1 u
varaus = 0
Kuoret:
Elektroni:
massa pieni
varaus= -e
1 u = atomimassayksikkö = n.protonin
massa = 1.6*10 -27 kg
1 e = alkeisvaraus = 1.6*10 -19 C
Helium
Atomin rakenne
Kuvassa on4He -atomi
Helium
2
Järjestysluku Z = ytimen
protoniluku = 2
Massaluku A = P+N=4
=protoniluku+neutroniluku
= ytimen paino
elektroneja on sama määrä
kuin protoneja
Elektronikuoret
ydin
1 2 3
Kuoret voidaan esittää
järjestysluvulla
n = 1,2,3,4… tai kirjaimilla
K,L,M,N,…
Kuorelle n mahtuu enintään
2n2 elektronia.
Montako elektronia
mahtuu toiselle kuorelle ?
Atomipaino A
Atomin isotoopin massaluku A = P + N
Taulukkokirjoissa atomipainot ovat useimmiten
desimaalilukuja. Esim. hiilen A = 12.01. Tähän on kaksi
syytä:
1) Luonnossa alkuaineista esiintyy useita isotooppeja.
Taulukkokirjan atomipaino on tällöin esiintymisprosenteilla
painotettu keskiarvo eri isotooppien massaluvuista.
2) Atomin massa < sen osien massat yhteensä, koska atomin
syntyessä osa massoista katoaa Einsteinin
kaavalla E = mc2.
Atomin atomipainoista voidaan laskea yhdisteen molekyyli-
paino: esim. CO2 : M = 12 + 2*16 = 44
Isotoopit
• Neutronien määrä voi olla eri saman alkuaineen eri
atomeilla alkuaineen pysyessä silti samana. Hiilellä on
mm.isotoopit: 12C, 13C ja 14C. Protoneja niissä kaikissa on 6
kpl, elektroneja on myös 6 kpl, mutta neutroneja niissä on 6
, 7 ja isotoopissa 14C 8 kpl (14-6).
• Alkuaineen erimassaisia atomeja sanotaan ko. alkuaineen
isotoopeiksi. Esim. Uraanilla (Z=92) on isotoopit:
• 238U ja 235U, joista jälkimmäinen on ydinvoimaloiden
polttoaine.
• Osa isotoopeista on stabiileja, osa radioaktiivisia. Esim.
• 14C -isotoopista on MaOL:ssa mainittu säteilylajiksi β- ja
puoliintumisajaksi 5600a. (Säteilee elektroneja ja
puoliintumisaika on 5600 vuotta.)
Eräitä isotooppeja
• 60Co = sädehoidossa käytetty koboltti
• 127Cs = ydinreaktiossa syntyvää Cesiumia, jota
tavataan 60 -luvun ydinkokeiden seurauksena
vieläkin Lapin poroista.
• 14C = em.”radiohiili”, jonka avulla voidaan
määrittää vanhojen orgaanisten jätteiden ikä
• Rn = radon, haitallinen kaasu maaperässä,
josta suomalainen saa yli 50% vuotuisesta
säteilyannoksestaan
Ionit
• Atomi on tavallisesti sähköisesti neutraali
(varaukseton)
• Kun atomiin tulee ylimääräinen elektroni tai
siitä lähtee elektroni, atomista tulee ioni, eli
varattu atomi
• Esim. K+ positiivinen kalium-ioni
Ca2+ positiivinen kalsium-ioni
Cl- negatiivinen kloridi -ioni
Positiivisia ioneja sanotaan kationeiksi, negatiivisia anioneiksi
Yhdisteet
Kemiallinen kaava kertoo alkuainekoostumuksen
esim.
H2SO4 koostuu molekyyleistä,
joissa on 2 vetyä, yksi rikki ja 4 happea:
Molekyylipaino
M = 2*1 + 1*32+ 4*16= 98
Veden H2O molekyylipaino
M = 2*1 + 16 = 18
Esimerkkejä:
Mikä seuraavista kupariyhdisteistä sisältää
eniten kuparia? CuO, Cu2SO4
Ratk. Atomipainot: Cu: 63.6, S: 32, O: 16
kuparia CuO:ssa : 63.6/(63.6+16)*100%= 79.9%
ja Cu2SO4:ssa:
2*63.6 /(2*63.6+32+4*16)*100%=57.0%
CuO on siis kuparirikkaampi.
Tehtäviä
1. Montako protonia, neutronia, ja elektronia on
atomeissa
a) 235U b) 238U c) 60Co d) 127Cs
2. Laske atomipainoja käyttäen seuraavien yhdisteiden
pros. alkuainekoostumukset:
a) H2O b) CO2 c) H2SO4
3. Tutki MaOL:n isotooppitaulukon avulla, mikä jodin (I)
isotooppi on se, jota tulee varoa ydinonnettomuuden
ensimmäisten viikkojen aikana. (puoliintumisaika
muutamia päiviä.
Alkuaineiden
jaksollinen
järjestelmä
Alkuaineryhmät
Sidostyypit
Alkuaineiden jaksollinen
järjestelmä
Alkuaineen kemialliset omi-
naisuudet määräytyvät sen
uloimman elekt-ronikuoren
rakenteesta.
Samanlaisen ulkokuori-rakenteen
omaavat alku-aineet ovat
kemiallisesti sukulaisia ja ne
on sijoitettu
alkuainetaulukossa alekkain
Alkuaineiden atomimassat
(laskuissa riittää 1. desimaalin tarkkuus)
Uloin elektronikuori määrää
alkuaineen kemialliset ominaisuudet
ja ryhmän
Alkuaineiden muodostumista selittävä
teoria on kvanttimekaniikka
Tanskalaisen Nils Bohrin 1900 -luvun alussa esittämän mallin mukaan
elektronien tilaa atomissa kuvaa 4 kvanttilukua:
pääkvanttiluku n=1,2,3,4,…
sivukvanttiluku l = 0,…,n-1
magneettinen kvanttiluku m = 0, +-1,…, +- l
spinkvanttiluku s = 1/2 , -1/2
Edelleen atomilla voi olla kutakin näiden neljän kvantti-
luvun yhdistelmää vastaavassa tilassa vain yksi elektroni.
Esim. 3. kuorella (n=3) voi olla seuraavia
kvanttilukuyhdistelmiä:
l = 0 , m=0 , 2 elektronia (s=1/2 tai -1/2)
l=1, m= 0, 2 el.
m= -1 , 2 el.
m = +1 , 2 el.
l=2 m= 0 , 2 el.
m= -1 , 2 el.
m= -2 , 2 el.
m= 1 , 2 el.
m = 2 , 2 el.2e
6e
10e
3. kuoren hienorakenne
Yhteensä kuorelle 3 mahtuu (5+ 3+1)*2 = 18 elektronia
L:n arvoja 0, 1, 2 ,3 vastaavia tiloja sanotaan alikuoriksi eli
orbitaaleiksi ja
niitä merkitään s,p,d,f,…
s -orbitaaleille mahtuu 2 elektronia (m=0)
p-orbitaaleille mahtuu 6 el. (m=0,+-1)
d-orbitaaleille mahtuu 10 el. (m=0,+-1,+-2)
Lisäksi kuoret ja orbitaalit täyttyvät
seuraavan kaavion mukaisessa järjestyksessä.
1s
2s 2p 2p 2p
3s 3p 3p 3p 3d 3d 3d 3d
4s
5s
4p 4p 4p 4d 4d 4d 4d 4d
3d
5p 5p 5p
6s
Orbitaalien täyttymisjärjestys
Jokainen neliö edustaa alikuorta, johon mahtuu 2 elektronia
kuori1
kuori2
kuori3
kuori4
kuori5
kuori6
1s
2s 2p 2p 2p
3s 3p 3p 3p 3d 3d 3d 3d
4s
5s
4p 4p 4p 4d 4d 4d 4d 4d
3d
5p 5p 5p
6s
Teht. Määritä alkuaineen nro
20 (Kalsium) elektronirakenne
Uloimmalla (4.) kuorella on 2
elektronia, Ca kuuluu
pääryhmään 2
Oktettisääntö
Ulkokuoren rakenne, jossa ulkokuorella on 2 kpl s-, ja 6 kpl p-
elektroneja = yht. 8 elektronia on erityisen stabiili. Sitä
sanotaan oktetiksi. Alkuaineet muodostavat yhdisteitä usein
siten, että ne pääsevät oktettirakenteeseen.
Esim. kun Na luovuttaa 1 elektronin, sille jää oktetti. Kun kloori
Cl vastaanottaa elektronin, sille tulee oktetti. Siten kun natrium
joutuu kosketuksiin kloorin kanssa, natrium luovuttaa
elektronin kloorille ja syntyy NaCl - molekyyli.
Alkuaineiden jaksollinen järjestelmä
Pääryhmät ovat 1,2,13,14,15,16,17,18 .
3 – 12 sisältävät ns. siirtymäalkuaineita
Pääryhmät perustuvat uloimman kuoren
elektronirakenteen samanlaisuuteenA
lkalim
eta
lli
t
Ma
a-
alk
alim
et.
Booriry
hm
ä
Hiil
iryh
mä
Typ
piryh
mä
Ha
pp
iryh
mä
Ha
log
ee
nit
Ja
loka
asu
t
Pääryhmät
1 Alkalimetallit
- ulkokuoren rakenne : 1kpl S -elektroneja
* 1 H vety , 3 Li litium , 11 Na (natrium), 19 K (kalium) , 37 Rb
(rubidium), 55 Cs (cesium) , 87 Fr (frankium)
* Atomit pyrkivät oktettiin luovuttamalla 1 elektronin
* Ionivaraus +1: H+, Li+, Na+,- - -
* erittäin reaktioherkkiä metalleja, esim. Natrium reagoi veden
kanssa lähes räjähtämällä muodostaen NaOH:ta ja vetyä
* vesiliuokset emäksisiä, josta nimi alkalimetallit
Esimerkkejä alkalimetallien yhdisteistä
NaCl ruokasuola
KCl mineraalisuolassa (Seltin) n. puolet tätä
NaOH natriumhydroksidi (lipeä)
LiCoO2 Litiumkobolttioksidi (Iphonen akku)
2 Maa-alkalimetallit
* ulkokuoren rakenne 2 s -elektronia
* Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra
* pyrkivät luovuttamaan 2 el. päästäkseen oktettiin
* ionivaraus +2
Ca = kalsium
Luonnossa kalkkikivenä:
CaCO3
CaO = kalsiumoksidi (eli kalkki)
Ca(OH)2 = sammutettu kalkki
Kovettumisreaktio:
Ca(OH)2 + CO2 => CaCO3
13 Booriryhmä
* ulkokuorella 3 elektronia (2s + 1p)
* B, Al , Ga, In, Tl
* luovuttavat useimmiten 3 elektronia
* ionivaraus + 3
Alumiini Al kuuluu kevytmetalleihin *):
tiheys 2700 kg/m3
Hyvä sähkönjohtokyky
Sähkön runkoverkon johdot ovat alumiinia
(kevyt ja halpa)
Passivoituva metalli (ei korroosiota)
-lentokoneissa, veneissä
*) Kevytmetalleihin luetaan metallit, joiden tiheys < 5000 kg/m3.
14 hiiliryhmä (ulkokuorella 4 elektronia: 2s+2p)
* C, Si, Ge, Sn, Pb
* luovutettujen el. määrä vaihtelee
• sisältää sekä epämetalleja: C ja metalleja
Sn,Pb
* Tämän ryhmän aineet liittyvät sähkötekniikkaan
HIILI:
Muotoja: kivihiili, grafiitti, timantti
Kaasuja: CO ja CO2
Orgaanisten yhdisteiden (elollinen luonto) pääalkuaine,
miljoonia yhdisteitä
15 typpiryhmä
* ulkokuori 2 s+3p= yht. 5 elektronia (3 vaille
oktetti)
* N, P, As, Sb, Bi
* epämetalleja
Typpi ja fosfori ovat tunnettuja lannoitteista:
Fosforilannoitteet ovat fosfaatteja
Typpilannoitteet ovat nitraatteja. Nitraatteja käytetään myös räjähteissä.
Apatiitti (Soklin esiintymä) on kalsiumfosfaattia Ca3(PO4)2
16 Happiryhmä
* ulkokuorella 6 elektronia = 2 vaille oktetti
* O, S, Se, Te, Po
* saavuttavat oktetin ottamalla vastaan 2
elektronia
* ionivaraus -2
O2- on nimeltään oksidi-ioni:
H2O
CO, CO2
CuO
S2- on nimeltään sulfidi-ioni:
H2S rikkivety
SO2 rikkidioksidi
CuS kuparisulfidi
17 halogeenit (ulkokuorella 7 el. = yhtä vaille oktetti)
* F, Cl, Br, I ja At
* epämetalleja, ionivaraus -1
* erittäin reaktioherkkiä, ottavat yhden elektronin
päästäkseen oktettiin. Fluorilla voimakkain
elektronegatiivisuus
Kloorikaasu Cl2- Myrkyllistä hengitettynä, käytetään mm. veden
desinfiointiin, aiemmin käytettiin selluloosan valkaisuun
Yhdisteitä: NaCl ruokasuola
NH4Cl salmiakki
18 jalokaasut (He, Ne, Kr, Ar, Xe, Rn)
* ovat jo oktetissa (8 elektronia ulkokuorella), täysin passiivisia
Helium ilmapallot
Ne, Xe, kaasuvalot
Rn - isotooppi Rn222 on suomalaisten
suurin radioaktiivisen säteilyn lähde
Passiivisuutensa vuoksi mm. Heliumia ja Argonia
käytetään suojakaasuna hitsauksessa (estää
hitsattavaa metallia hapettumasta hitsauksen
yhteydessä)
Siirtymäalkuaineet
Siirtymäalkuaineilla ulkokuoren s-tilojen jälkeen täyttyvät
edellisen kuoren d-tilat, joille mahtuu 10 elektronia.
Ulkokuoren täyttyminen jatkuu vasta tämän jälkeen. Näiden
10 alkuaineen kohdalla ulkokuoren rakenne on sama. Näihin
sijoittuu kaupallisesti tärkeitä metalleja:
Fe, Ni, Cu, Cr, Co, V, Au, Ag, Ti, Pt
Yleiset ominaisuudet:
Metallin kiilto
Suuri tiheys : > 5000 kg/m3
Kovuus, taottavuus
Hyvä sähkönjohtokyky
Hyvä lämmönjohtokyky
Korkea sulamis- ja kiehumispiste
Metallit ja epämetallitAlkuainekaaviossa suurin osa alkuaineista on metalleja, joilla
on kiinteä olomuoto ja hyvä sähkön- ja lämmönjohtokyky.
Taulukon oikeassa reunassa sijaitsevat epämetallit, joilta em.
ominaisuudet puuttuvat. Monet epämetalleista ovat kaasuja, mutta on
mukana myös kidemäisiä aineita kuten rikki (keltaista jauhetta) sekä jodi
(kidemäinen)
Puolimetalleiksi lasketaan mm. Pii (Si), joka on maankuoren yleisen
alkuaine ja tärkeä mm. mikroprosessorien raaka-aine
Metallien hintoja
Aineen olomuodon
yhteys
sidostyyppiin
Kemialliset sidostyypit
Sidostyypit
• Ionisidos
• Kovalenttinen sidos
• Poolinen sidos
• Metallisidos
• Ks. Maol:n taulukko: Alkuaineidenelektronegatiivisuudet
• Elektronegatiivisuus = atomin kyky vetää
puoleensa elektroneja
Elektronegatiivisuus on luku, joka ilmaisee alkuaineen atomin kykyä vetää
puoleensa eletroneja.
Pieni e.n. on alkalimetalleilla => esim. Na luovuttaa helposti elektronin
Suuri e.n. on halogeeneilla ja hapella => happi, fluori ja kloori ottavat
mielellään lisää elektroneja , ne toimivat hapettimina.
Ionisidos
* Esiintyy, kun atomien elektronegatiivisuus-
ero on suuri ( >1.7)
* Elektronegatiivisempi alkuaine riistää
elektronin toiselta alkuaineelta. Syntyy posit. ioni eli
kationi ja neg. ioni eli anioni.
* Kationit ja anionit ryhmittyvät kiteeksi
* Yhdisteitä kutsutaan suoloiksi.
* tyypillistä kovuus, korkeat sulamispisteet johtuen
suurista sähköisistä voimista.Olomuoto kiinteä.
+ -
+
+
- - Esim. NaCl -kide
Kovalentti sidos
* Esiintyy, kun atomien elektronegatiivisuus-
ero on pieni (<=0.5)
* Kaksi alkuainetta voivat päästä oktettiin siirtämällä
elektroneja yhteiskäyttöön. Esim. 2 klooriatomia :
Cl Cl
Cl2 -molekyyli
Yhteinen
elektronipari
merk. Cl-Cl
Molemmilla on oktettirakenne eli 8 elektronia ulkokuorella, vaikka
yhteensä elektroneja klooriatomeilla on 14 kpl.
Molekyylien välisiä voimia ei ole, joten olomuoto on
usein kaasu.
Jos yhteisiä elektronipareja on 2 kpl on kyseessä
kaksoissidos.(jos 3 kpl, kolmoissidos)
O O
O2 -molekyyli
2 yhteistä
elektroniparia
merk. O=O
Huom! Kaikki muut kaasut paitsi jalokaasut
esiintyvät 2 atomin molekyyleinä: H2, N2, O2 …
Typpikaasulla N2 on 3 yhteistä elektroniparia: kolmoissidos N≡N
Poolinen sidos
* elektronegatiivisuusero välillä 0.5 - 1.7
Yhteinen elektronipari on lähempänä elektro-
negatiivisempaa atomia. Molekyylille tulee tällöin + ja
- napa eli siitä tulee dipoli. Molekyylit pitävät kiinni
toisistaan sähköisillä voimilla muodostaen ketjuja.
Olomuoto on usein neste. Esim. Vesi H2O
-
--
+
+ +
+
+
+
Kuvassa vesimolekyylejä
ketjuuntuneena.
-happi
vety
Metallisidos
Metalliatomien välillä oleva sidos poikkeaa
edellisistä, eikä selity elektronegatiivisuudella.
* Atomit ovat järjestyneet kidetasoihin. Niiden etäisyydet
määräytyvät sähköisillä jousivoimiin verrattavilla
sidoksilla.
* ulkoelektronit eivät kuulu millekään atomille, vaan
pääsevät vapaasti liikkumaan kiteessä
* ominaista kovuus, hyvä lämmön- ja sähkönjohtokyky
Esimerkkejä
Mikä sidostyyppi ?
a) NO
b) KF
c) O2
d) Fe
e) HBr
Elektroneg.ero sidostyyppi
3.5 - 3.0 = 0.5 lievästi poolinen
4.0 – 0.8 = 3.2 ionisidos
0 kovalentti sidos
Metalli metallisidos
3.5 – 2.1 = 1.4 poolinen sidos
Kemialliset
yhdisteet
IONIYHDISTEET
Kemiallinen kaava
Yhdisteiden nimeäminen
Epämetallien väliset yhdisteet
Systemaattiset nimet ja triviaalinimet
Kemialliset yhdisteet voidaan nimetä kansainvälisen IUPAC
järjestelmän mukaisesti tiettyjä nimeämissääntöjä noudattaen (ns.
systemaattiset nimet)(IUPAC = International Union of Pure and Applied Chemistry)
Useilla yhdisteillä on lisäksi jokin yleisesti käytetty triviaalinimi, jolla
se tunnetaan. Triviaalinimet eivät ole useinkaan kansainvälisiä, mutta
systemaattiset nimet ovat.
Esim. CO:n systemaattinen nimi on hiilimonoksidi, engl. carbon monoxide.
Sillä on suomen kielessä triviaalinimi häkä.
Googlesta voi hakea tietoja kemiallisesta yhdisteestä joko systemaattisella
nimellä tai kirjoittamalla yhdisteen kaava selainkenttään:
Esim. hakusana CaSO4 tai kalsiumsulfaatti tai calsium sulfate antaa tietoa
kyseisestä yhdisteestä (kipsi)
Yhdisteen kaavaYhdisteen kaava kertoo mistä atomeista yhdisteen pienin rakenneosa,
molekyyli koostuu. (atomilajit ja määrät)
H2O
vesimolekyyli
etanolimolekyyli
C2H5OH
Huom! Yhdisteen suhdekaava olisi C2H6O , mutta
tästä ei kävisi ilmi, että kysessä on alkoholi, jonka
funktionaalinen ryhmä on OH.
Orgaanisessa kemiassa on tärkeää atomien oikea järjestys kaavassa:
IONIYHDISTEET eli SUOLAT
KATIONIT:
Metalliatomit luovuttavat helposti ulkokuoren elektroninsa, jolloin
atomeista muodostuu positiivisia ioneja , kationeja
Yksiarvoisia kationeja ovat mm. Na+, K+, H+ , Cu+ - ionit
Kaksiarvoisia kationeja ovat mm. Ca2+, Mg2+, Fe2+, Cu2+
Kolmiarvoisia kationeja ovat mm. Al3+, Fe3+
Huom! Siirtymäalkuaineisiin kuuluvilla metalleilla saattaa olla useita eriarvoisia kationeja
ANIONIT:
Epämetalliatomit ottavat usein ulkokuorelleen lisäelektroneja,
jolloin atomeista muodostuu negatiivisia ioneja , anioneja
Yksiarvoisia anioneja ovat mm. Cl -, Br-, (kloridi ja bromidi – ionit)
Kaksiarvoisia kationeja ovat mm. O2-, S2- (oksidi- ja sulfidi- ionit)
Huomaa: Epämetallien anionien nimessä on di –pääte: (Kloori = Cl, kloridi = Cl -)
Yksinkertaisimmat ioniyhdisteet muodostuvat kahdesta alkuaineesta:
metallista ja epämetallista, jolloin puhutaan binääriyhdisteistä
Kationi ja anioni liittyvät sähköisesti neutraaliksi yhdisteeksi.
Taulukosta “Tavallisimpia kationeja ja anioneja” löytyy ioniluettelot ja ionien nimet
Binääriyhdisteet = kahden alkuaineen yhdisteet
Esim. Na+ ja Cl- -ioni yhdistyvät natriumkloridiksi NaCl.
Jos ionivaraukset eivät ole samat, yhdisteen kaavassa on eri määrä sen muodostavia
alkuaineita (kaavassa kunkin atomin määrä merkitään alaindekseillä)
Ca2+ ja kaksi F- ionia muodostavat kalsiumfluoridia CaF2
Al3+ ja S2- muodostavat alumiinisulfidia Al2S3
(varaus on juuri näillä alaindekseillä tasapainossa, koska 2*(+3) + 3*(-2) = 0)
Yhdisteen nimi muodostetaan asettamalla kationin ja anionin nimi peräkkäin
yhdyssanaksi. Kreikan lukusanoja di, tri ei käytetä, koska ionivarausten
perusteella atomien suhteen ovat muutenkin selvät.
Metalleilla voi olla useita kationeja: esim. Fe2+ (rautaII) ja Fe3+ (rautaIII), mikä näkyy niiden
yhdistenimimissä seuraavasti FeO = rauta(II)oksidi ja Fe2O3 = rauta(III)oksidi
kationeja:
Fe2+ rauta(II)
Fe3+ rauta(III)
Mg2+ magnesium
anioneja:
O2- oksidi
Br - bromidi
S2- sulfidi
Nimeä:
a) FeO b) Fe2O3
c) MgBr2 d) FeBr2
Ratk.a) rauta(II)oksidi
b) rauta(III)oksidi
c) magnesiumbromidi
d) rauta(II) bromidi
Kompleksiyhdisteet - nimeäminen
Kompleksiset anionit muodostuvat atomiryhmistä.
Esim. CO32- = karbonaatti-ioni
Kompleksisia kationeja on mm.
NH4+ = ammonium-ioni.
Nimeäminen tapahtuu tässäkin tapauksessa
asettamalla kationi-ja anioninimi peräkkäin.
Kreikan lukusanoja di, tri,… ei käytetä
Na2CO3 = natriumkarbonaatti
NH4NO3 = ammoniumnitraatti
Kompleksisia anioneja:
SO42- =sulfaatti
NO3- =nitraatti
CO32- = karbonaatti
PO43- = ortofosfaatti
HCO3- = vetykarbonaatti
Kompleksisia kationeja:
NH4+ = ammonium
Epämetallien yhdisteet - nimeäminen
Kreikan
lukusanat
1= mono
2= di
3= tri
4= tetra
5= penta
6= heksa
7=hepta
8=okta
9=nona
10=deka
Epämetalleilla, kuten C,N , S, O, Cl ei ole positiivista ionia.
Sidostyyppinä on kovalentti sidos. Kationivarauksen tilalla on
hapetusluku, joka kertoo kuinka monta elektronia alkuaine voi
luovuttaa sidokseen.
Esim. Hiilellä, typellä ja rikillä on useita mahdollisia hapetuslukuja => niillä on useita oksideja. Nimissä käytetään kreikkalaisia lukusanoja erottamaanyhdisteet toisistaan.
Oksidien nimissä käytetään kreikan lukusanoja:
SO2 ja SO3 ovat rikkidioksidi ja rikkitrioksidi
CO ja CO2 ovat hiilimonoksidi ja hiilidioksidi
Eräs typen oksidi N2O5 = dityppipentaoksidi
Maol:n hapetuslukutaulukon mukaan rikin S mahdolliset hapetusluvutovat +II, +IV, ja +VI.
Tämän perusteella rikin mahdolliset oksidit olisivat SO, SO2 ja SO3
1. Nimeä
a) AlPO4
b) Ca(HCO3)2
c) (NH4)2SO3
d) Mg(CN)2
e) FeBr2
f) NO3
Nimeämistehtävä (esimerkki)
Ioniyhdisteiden nimi on yhdyssana kationi- ja anioninimestä, jotka löytyvät
taulukoista. Jos metallilla on useita kationeja, päätellään yhdisteen kaavasta, mikä
ioni on kyseessä. Epämetalliyhdisteiden kohdalla,(esim. hiilen, rikin ja typen oksidit)
on nimessä käytettävä kreikan lukusanoja
alumiinifostaatti (tai alumiiniortofosfaatti)
Kalsiumvetykarbonaatti
ammoniumsulfiitti
magnesiumsyanidi
rauta(II)bromidi
typpitrioksidi
Yhdisteitä joiden nimeä ei voi muodostaa sään-
nöillä, vaan ne pitää opetella muistamaan
Ammoniakki: NH3
Vesi H2O
2. Kirjoita kaava
a) alumiinioksidi
b) typpimonoksidi
c) rauta(III)kloridi
d) bariumvetysulfaatti
e) ammoniumsulfidi
Kaavankirjoitustehtävä (käytetään kationi-anionitaulukkoa)
1. Kationin ja anionin varaukset katsotaan taulukosta.
2. Jos ne eivät ole suuruudeltaan samat, joudutaan kaavaan kirjoittamaan
kationin ja/tai anionin perään alaindeksit siten, että yhdiste on sähköisesti
neutraali.
Mikäli anioni tai kationi on kompleksinen atomiryhmä, se kirjoitetaan sulkuihin
ja ionin lukumäärää kuvaava alaindeksi tulee sulkumerkin perään
Al2O3
NO
FeCl3
Ba(HSO4)2
(NH4)2S
Yhdisteiden triviaalinimet.
Useilla yhdisteillä on systemaattisen nimen lisäksi yleiskielessä käytettävä nimi,
jolla se paremmin tunnetaan. Triviaalinimiä löytää googlella kirjoittamalla
hakukenttään systemaattisen nimen.
Kaava systemaattinen nimi triviaalinimi
CO hiilimonoksidi häkä
NaCl natriumkloridi ruokasuola
Na2CO3 natriumkarbonaatti sooda
NaHCO3 natriumvetykarbonaatti ruokasooda
CH3COOH etaanihappo etikka
NaOH natriumhydroksidi lipeä
CaSO4 kalsiumsulfaatti kipsi
CaO kalsiumoksidi kalkki
Ca(OH)2 kalsiumhydroksidi sammutettu kalkki
CaCO3 kalsiumkarbonaatti kalkkikivi
NH4Cl ammoniumkloridi salmiakki
CH2O metanaali formaldehydi
top related