1. No category

Kemia 1
Mooli 1, Ihmisen ja elinympäristön kemia,
Otava (2009)
MAOL-taulukot, Otava
1
Kemia
•
•
•
•
Kaikille yksi pakollinen kurssi (KE1).
Neljä valtakunnallista syventävää kurssia (KE2-KE5).
Yksi soveltava yo-kokeeseen valmentava kurssi (KE6, ½ kurssia)
Kurssit KE2-KE6 järjestetään joka toinen vuosi.
•
•
KE2-KE3 lv.2014-2015
KE4-KE6 lv.2015-2016
 Kirjoitukset keväällä 2016!!
2
3
Arvioinnista:
• Kurssikoe
• Kotitehtävät ja tuntityöskentely vaikuttavat arvosanaan noin
yhdellä numerolla.
4
Kotitehtävät:
• Merkitse listaan vain ”kotitehtävät”, jotka merkitään taululle KTtunnuksella.
• Merkitse listaan vain ne tehtävät, jotka olet tehnyt niin huolella,
että olet valmis esittämään ne muille joko dokumenttikameralla
tai tussitaululla.
• Laita yksi tehtävä/ruutu.
• Tarvittaessa lisää ruutuun a,b,…, jos olet tehnyt vain osan
tehtävästä.
• Poissaolo täytyy olla selvitetty heti seuraavalla kerralla, mikäli
haluaa merkitä kotitehtäviä poissaolon ajalta!
• Kotitehtävät säilytettävä ja pyydettäessä annettava opettajalle
ennen kurssin arviointia.
5
1. Kemia luonnontieteenä
”Ajattele omilla aivoillasi, et voi ajatella muiden aivoilla”
6
7
Lue s.6-14 & liite1/s.154-155
Tehtävät 9-13/s.178
Käsitteitä:
• Atomi= aineen perusrakenneosanen (ei voida hajottaa kemiallisesti)
• Ioni= sähköisesti varautunut atomi tai atomiryhmä (e-)
• Molekyyli= vähintään 2 atomia liittynyt toisiinsa (epämetalliatomit
kovalenttiset sidokset)
• Alkuaine=sisältää vain yhdenlaisia atomeja (järjestysluku)
• Yhdiste= sisältää vähintään kahta erilaista atomia
– Ioniyhdisteessä metalli+epämetalli
– Molekyyliyhdisteessä vain epämetalleja
 Tehtävä 1/ s.15.
9
2. Elinympäristömme alkuaineita ja yhdisteitä
13
14
15
• Eksoterminen reaktio = energiaa vapautuu (esim. kaasu tiivistyy
nesteeksi, puu palaa)
• Endoterminen reaktio= energiaa sitoutuu (esim. vesi haihtuu)
16
Puhdas aine & alkuaine
• Puhtaassa aineessa kaikki rakenneosat (atomit, molekyylit tai ionit)
ovat samanlaisia  tarkka sulamis- ja kiehumispiste (paitsi
amorfisilla aineilla).
• Alkuaineet jaetaan metalleihin, puolimetalleihin ja epämetalleihin.
17
Alkuainemolekyylin muodostuminen atomeista
• Oktetti= jalokaasun elektronirakenne, jossa on 8 elektronia
uloimmalla kuorella (jalokaasut 8.pääryhmä, poikkeus helium, jolla
on vain 2 elektronia).
• Molekyylissä atomeilla on yhteisiä elektroneja = kovalenttinen sidos
(epämetalliatomien välillä).
• Jaksollinen järjestelmä:
– Alkuaineet ovat järjestysluvun mukaisessa järjestyksessä
– Jakso= vaakarivi (kertoo kuinka monta elektronikuorta on
käytössä, 2n2 )
– Ryhmä=pystysarake (pääryhmän numero kertoo, kuinka monta
elektronia on uloimmalla kuorella).
Jaksollinen järjestelmä
18
Kaksoissidos- ja kolmoissidos
19
Ioniyhdiste
• Ioniyhdisteessä atomit ovat luovuttaneet tai vastaanottaneet
elektroneja ja näin muodostuvat positiiviset ja negatiiviset ionit
vetävät toisiaan puoleensa muodostaen ionisidoksen.
• Ionisidos muodostuu metallin ja epämetallin välille.
• Suola on yleisnimitys ioniyhdisteestä.
• Esim. ruokasuola NaCl
20
Molekyyliyhdiste
• Molekyyliyhdisteessä kovalenttisia sidoksia on muodostunut
vähintään kahden eri epämetalliatomin välille.
• Esim. metaanin muodostuminen:
21
• Lue sivut 26-29 & tee tehtävät 22-26 sivulta 34-35.
(Nopeimmat&halukkaat voivat tehdä myös tehtävää 27)
22
Elektronegatiivisuus
• Elektronegatiivisuus kuvaa atomin kykyä vetää sidoselektroneja
puoleensa (MAOL s. 145/137 ).
• Poolinen sidos muodostuu atomien välille, kun niillä on
erilainen elektronegatiivisuus
 elektronit (e-) jakautuneet epätasaisesti
 ”muodostuu +- ja – navat”.
23
Poolisuus
• Katso taulukosta hapen ja vedyn elektronegatiivisuusarvot:
24
Molekyylien väliset sidokset
• Molekyylien välillä on dispersiovoimia ja dipoli-dipolisidoksia
– Myös vetysidos on dipoli-dipolisidos (H-N, H-O, H-F)
(Katso kuvat s.32-33)
25
26
27
3. Seokset koostuvat useista eri aineista
Lue sivut 40-45 ja selitä seuraavat käsitteet sekä selosta lyhyesti
ao. erotusmenetelmiä vihkoosi (mihin perustuu). Tee myös
tehtäviä 38-48 (valitse itse). OPH
• Homogeeninen seos:
• Heterogeeninen seos:
• Faasi:
• Suodatus:
• Dekantointi:
• Sentrifugointi:
• Haihdutus:
• Tislaus:
• Sublimointi:
• Uutto eli uuttaminen:
• Kromatografia: Kaasukromatografia
28
Kuva s.42
29
Luokittele seuraavat mallit alkuaineisiin, yhdisteisiin ja seoksiin.
30
Pitoisuuden ilmoittaminen:
𝑚ää𝑟𝑖𝑡𝑒𝑡𝑡ä𝑣ä𝑛 𝑎𝑖𝑛𝑒𝑒𝑛 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎
𝑡𝑢𝑡𝑘𝑖𝑡𝑡𝑎𝑣𝑎𝑛 𝑛ä𝑦𝑡𝑡𝑒𝑒𝑛 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎
∙ 100%
Massaprosentti m%: 𝑚 − % =
𝑙𝑖𝑢𝑒𝑛𝑛𝑒𝑒𝑛 𝑎𝑖𝑛𝑒𝑒𝑛 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎
𝑡𝑢𝑡𝑘𝑖𝑡𝑡𝑎𝑣𝑎𝑛 𝑙𝑖𝑢𝑜𝑘𝑠𝑒𝑛 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎
∙ 100%
til − % =
𝑙𝑖𝑢𝑒𝑛𝑛𝑒𝑒𝑛 𝑎𝑖𝑛𝑒𝑒𝑛 𝑡𝑖𝑙𝑎𝑣𝑢𝑢𝑠
𝑡𝑢𝑡𝑘𝑖𝑡𝑡𝑎𝑣𝑎𝑛 𝑎𝑖𝑛𝑒𝑒𝑛 𝑡𝑖𝑙𝑎𝑣𝑢𝑢𝑠
∙ 100%
Massaprosentti m%: 𝑚 − % =
Erityisesti liuoksille
Tilavuusprosentti:
1% =
1
100
1%0 =
1
1000
1 𝑝𝑝𝑚 =
1
1 000 000
31
4. Ainemäärä ja konsentraatio
• Atomi muodostuu ytimestä (protonit ja neutronit) sekä sitä
ympäröivästä elektronipilvestä.
Ihminen vs. lintu
32
ATOMI
ydin
elektroniverho
protoni (p+)
neutroni (n)
elektroni (e-)
-Varaus positiivinen
-Varaukseton
-Varaus negatiivinen
•Atomi on ulospäin varaukseton eli siinä on yhtä monta
protonia (järjestysluku) ja elektronia.
33
• Massaluku= neutronien ja protonien yhteismäärä.
• Toinen merkintätapa Cl-35.
34
• Saman alkuaineen erimassaisia atomeja sanotaan
isotoopeiksi (neutronien määrä vaihtelee).
• Vedyllä on kolme isotooppia:
– tavallinen vety 1H
– raskas vety (deuterium) 2H
– raskain vety (tritium) 3H.
35
Avogadron vakio MAOL s.138/131
36
• Yhtälöt löytyvät selityksineen sivuilta 62-65!
• Vastaavat yhtälöt ovat taulukon sivulla 138-139/130-131!
Piirros
37
Esimerkki
a) Kuinka monta moolia hiiliatomeja piirroksessa on?
b) Kuinka monta kappaletta hiiliatomeja piirroksessa on?
n=
𝒎
𝑴
n=
𝑵
𝑵𝑨
38
39
Kertaus: (taulukkokirja s. 138-139/130-131)
Tehtävä 1. Laske ainemäärä, kun sinulla on 15,0g vettä
Tehtävä 2. Laske konsentraatio, kun 22,0g magnesiumkloridia
(MgCl2) liuotetaan kolmeen litraan vettä.
40
Ratkaisut:
Tehtävä 1.
n(H2O)=
𝑚
𝑀
=
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎
𝑚𝑜𝑜𝑙𝑖𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎
=
15,0𝑔
𝑔
𝑔
(2∙1,008𝑚𝑜𝑙+16,00𝑚𝑜𝑙)
≈ 0,833 𝑚𝑜𝑙
Tehtävä 2. Laske konsentraatio, kun 22,0g magnesiumkloridia (MgCl2)
liuotetaan kolmeen litraan vettä.
41
Ratkaisut:
Tehtävä 1.
n(H2O)=
𝑚
𝑀
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎
𝑚𝑜𝑜𝑙𝑖𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎
=
=
15,0𝑔
𝑔
𝑔
(2∙1,008𝑚𝑜𝑙+16,00𝑚𝑜𝑙)
≈ 0,833 𝑚𝑜𝑙
Tehtävä 2.
n(MgCl2)=
𝑚
𝑀
c(MgCl2)=
𝑛
𝑉
=
=
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎
𝑚𝑜𝑜𝑙𝑖𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎
𝑎𝑖𝑛𝑒𝑚ää𝑟ä
𝑡𝑖𝑙𝑎𝑣𝑢𝑢𝑠
=
=
𝑔
22,0𝑔
𝑔
(24,31𝑚𝑜𝑙+2∙35,45𝑚𝑜𝑙)
0,231068 𝑚𝑜𝑙
3𝑙
≈ 0,231068 𝑚𝑜𝑙
≈ 0,0770 𝑚𝑜𝑙/𝑙
42
5. Erilaisia orgaanisia yhdisteitä
• Hiiliatomissa C on neljä ulkoelektronia
hiiliatomi muodostaa aina neljä sidosta!
• Esim. metaani CH4
43
• Mikäli yhdisteessä on hiilen lisäksi vain vetyä, niin yhdistettä
sanotaan hiilivedyksi.
• Hiileen voi sitoutua myös muita alkuaineita, esimerkiksi
happea, typpeä, halogeeneja
44
Alkaanit
• Alkaaneissa kaikki hiilien väliset sidokset ovat yksinkertaisia (-aani).
• Alkaaneja sanotaan tyydyttyneiksi hiilivedyiksi.
• Alkaanin nimessä on pääte –aani.
Alkaani
Hiiliatomien
määrä
metaani
1
etaani
2
propaani
3
butaani
4
pentaani
5
Rakennekaava
Molekyylikaava
45
Alkaanit
• Alkaaneissa kaikki hiilien väliset sidokset ovat yksinkertaisia (-aani).
• Alkaaneja sanotaan tyydyttyneiksi hiilivedyiksi.
• Alkaanin nimessä on pääte –aani.
Alkaani
Hiiliatomien
määrä
Rakennekaava
Molekyylikaava
metaani
1
CH4
etaani
2
C 2H 6
propaani
3
C 3H 8
butaani
4
C4H10
pentaani
5
C5H12
46
Sykliset hiilivedyt
• Rengasrakenteessa nimeen lisätään syklo –etuliite.
47
Alkeenit ja alkyynit
• Alkeeneissa yksi hiilien välinen sidos on
kaksoissidos ja pääte on -eeni.
• Alkyyneissa yksi hiilien välinen sidos on
kolmoissidos ja pääte on -yyni.
• Numero nimen edessä kertoo kaksois/kolmoissidoksen paikan.
• Hiilivetyjen nimen etuliite kertoo hiiliatomien
lukumäärän (MAOL s. 162-165 & 138
/153-155 & s.130).
• Alkeeneja ja alkyynejä sanotaan
tyydyttymättömiksi hiilivedyiksi.
48
Alkoholit
• Alkoholeissa on vähintään yksi hydroksyyliryhmä –OH.
• Alkoholimolekyylit sisältävät hiiltä, vetyä ja happea.
• Alkoholin nimessä on pääte -oli.
• Yksinkertaisimpia alkoholeja ovat metanoli CH3OH ja etanoli C2H5OH.
49
Alkaani
Metaani
Rakennekaava
Alkoholi
Rakennekaava
metanoli
CH3 OH
(CH4 O)
OH
Etaani
etanoli
C2H4 OH
OH
Propaani
propanoli
OH
Butaani
C3H7 OH
butanoli
OH
Pentaani
molekyylikaava
C4H9 OH
pentanoli
OH
C5H11 OH
50
• Glykoli ja glyseroli ovat
moniarvoisia alkoholeja
(=useampi –OH ryhmä).
• Myrkyllisen glykolin (1,2-etaanidioli) ja
veden seosta käytetään
jäähdytysnesteenä ja jäänestoaineena.
• Glyserolin (1,2,3-propaanitrioli)
käyttökohteita ovat mm. kosmeettiset
tuotteet ja räjähdysaineet.
Glykoli C2H4(OH)2
Glyseroli C3H5(OH)3
51
Ksylitoli
• Myös ksylitoli on moniarvoinen
alkoholi.
52
Karboksyylihapot
• Karboksyylihapot sisältävät karboksyyliryhmän
–COOH.
• Yksinkertaisimpia karboksyylihappoja ovat
metaani- eli muurahaishappo HCOOH ja etaani- eli
etikkahappo CH3COOH.
• Pienimolekyyliset karboksyylihapot ovat voimakastuoksuisia.
Etikkahappo CH3COOH
53
Hiilivetyjen ominaisuuksia
• Kemiallisesti samanlainen aine liuottaa
samanlaista ainetta (pooliton poolitonta ja
poolinen poolista).
• Hiilivetyjen sulamis- ja kiehumispiste
kasvaa moolimassan kasvaessa
(hetkelliset dipolit voimakkaampia).
54
Funktionaaliset eli toiminnalliset ryhmät
kirja s.82)
55
56
Bentseeni
• Bentseenirenkaan C6H6 sisältävät yhdisteet ovat
aromaattisia yhdisteitä.
• Esimerkiksi fenolit ovat aromaattisia.
57
Amiinit
• Amiinit ovat typpeä N sisältäviä orgaanisia yhdisteitä
(ammoniakin NH3 johdannaisia).
• Typpi sitoutuu kolmella kovalenttisella sidoksella
vetyyn tai hiileen.
58
59
Aldehydit
• Happi on liittynyt kaksoissidoksella hiiliketjun
päähän.
• Nimessä pääte –aali (metanaali, etanaali,…)
Ketonit
• Happi on liittynyt kaksoissidoksella hiiliketjun
keskelle.
• Nimessä pääte –oni (propanoni, butanoni,…)
60
6. Orgaanisten yhdisteiden reaktioita ja yhdisteiden
nimeäminen.
• Hiilivetyjen (ja alkoholien) palaessa syntyy hiilidioksidia
ja vettä eli
hiilivety + happi  hiilidioksidi ja vesi
• Esim. metaanin palaminen:
• CH4 + 2 O2  CO2 + 2H2O
61
Propaanin C3H8 palamisreaktio:
_C3H8 + _O2  _CO2 + _H2O
62
Propaanin C3H8 palamisreaktio:
_C3H8 + 5O2  3CO2 + 4H2O
63
Hapettuminen ja pelkistyminen
• Orgaanisen yhdisteen hapettumisessa molekyyliin tulee
lisää happiatomeja tai vetyatomien määrä pienenee.
• Orgaanisen yhdisteen pelkistymisessä happiatomien
määrä pienenee tai vetyatomien määrä kasvaa.
64
65
66
Protolyysireaktio
• Happo on aine, joka voi luovuttaa protonin (H+) .
• Happamuuden (pH alle 7) aiheuttavat vedessä olevat
oksoniumionit (H3O+).
• Hapot, Karboksyylihapot, fenoli.
• Emäs on aine, joka vastaanottaa protonin (H+).
• Emäksisyyden (pH yli 7) aiheuttavat vedessä olevat
hydroksidi-ionit (OH-).
• Protolyysireaktiossa protoni (H+) siirtyy hapolta emäkselle
(tai päinvastoin).
• NaOH ja amiinit
67
(Kuvat s. 120-121)
68
Neutraloituminen
• Neutraloitumisessa happamuuden aiheuttavat
oksoniumionit H3O+ ja emäksisyyden aiheuttavat
hydroksidi-ionit OH– liittyvät yhteen muodostaen
vettä.
• Neutraloitumisreaktiossa syntyy veden lisäksi suolaa
eli happo + emäs  suola + vesi.
• Esim. NaOH + HCl  NaCl + H2O
69
70
Esteröitymisreaktio
• Karboksyylihappo + alkoholi  esteri + vesi
• Esim.
71
72
Nimeämisohjeet s. 124-127
73
74
75
76
77
Nimeäminen (1-2 kertaa):
• Tutustu sivujen 124-127 nimeämisohjeisiin samalla,
kun teet alla olevia tehtäviä.
• Käytä tehdessäsi apuna mahdollisimman paljon myös
taulukkokirjan sivuja 138 ja 162-166
(vanha painos 130 ja 153-155), tutustuen samalla
taulukossa oleviin esimerkkeihin!
• Tehtävien joukossa on muutamia turhankin hankalia,
joten älä suotta takerru niihin!
• Kysy apua, kun eteen tulee hankala asia!!!
Tehtävät: 148, 149, 151-154, 156, 157, (158, 102)
78
7. Solujen tärkeitä yhdisteitä
79
• Sokeria ja happea syntyy vedestä ja hiilidioksidista fotosynteesin
eli yhteyttämisreaktion tuloksena:
_CO2 + _H2O  _C6H12O6 + _O2
• Rypälesokeri eli glukoosi ja hedelmäsokeri eli fruktoosi ovat
perussokereita eli monosakkarideja (C6H12O6 ).
80
• Sokeria ja happea syntyy vedestä ja hiilidioksidista fotosynteesin
eli yhteyttämisreaktion tuloksena:
6CO2 + 6H2O  _C6H12O6 + 6O2
• Rypälesokeri eli glukoosi ja hedelmäsokeri eli fruktoosi ovat
perussokereita eli monosakkarideja (C6H12O6 ). (MAOL s.167/157)
81
82
• Hiilihydraatit jaetaan mono-, di- ja polysakkarideihin
(tai sokereihin ja polysakkarideihin).
83
84
Rasvat
• Pitkäketjuisia karboksyylihappoja sanotaan rasvahapoiksi (4-, MAOL s.
166/156 ) .
• Rasvamolekyyli muodostuu glyserolista ja kolmesta rasvahaposta
(muodostuu esteri).
• Rasvat ovat hyviä energialähteitä.
• Rasvat eivät liukene veteen.
• Rasvat ovat kasvien ja eläinten vararavintoa.
85
• Rasvahapot, joissa kaikki hiilien väliset sidokset ovat
yksinkertaisia, ovat tyydyttyneitä.
.
• Rasvahapot,
joissa on kaksois- tai kolmoissidoksia, ovat
tyydyttymättömiä.
• Useita kaksois- tai kolmoissidoksia sisältävät rasvahapot ovat
monityydyttymättömiä.
• Tyydyttyneet rasvat ovat yleensä kiinteitä ja tyydyttymättömät
nestemäisiä
86
Aminohapot
• Aminohapot sisältävät karboksyyliryhmän –COOH ja
aminoryhmän –NH2. (MAOL s.167/157)
• Valkuaisaineet eli proteiinit ovat aminohapoista muodostuneita
elimistön rakennusaineita.
• Valkuaisaineissa satoja aminohappoja on liittynyt toisiinsa
peptidisidoksin.
87
Nukleiinihapot
• Lue s.146-147.
88
Vihjeitä kokeeseen valmistautumiseen:
• Liitteessä 5 (s.160-163) on kurssin keskeisiä käsitteitä ja ne
kannattaa käydä huolellisesti läpi.
• Tekstin välissä olevat ”opittiin” laatikot toimivat myös hyvänä
kertauksena.
• Vihkomuistiinpanoista löytyy keskeisimpiä asioita ja käsitteitä.
• Tehtyjä ja tekemättä jääneitä tehtäviä kannattaa myös käydä läpi
(muista romppu!).
• Muista myös liitteen 1 pyöristyssäännöt yms.!
• Viimekertaisen kokeen löydät laittamalla esim. Googleen
hakusanaksi petriKE1.
• Pohjatunti ke 26.3.2014 kello 15.00• Koe xx x.x.2014 kello 9.10-11.55.
Tukiopetusaikoja:
ILMOITA VIIMEISTÄÄN EDELLISENÄ PÄIVÄNÄ, MIKÄLI HALUAT OSALLISTUA
TUKIOPETUKSEEN!
89
Kiitos mielenkiinnosta 
90
Kurssilla tehtyjä tehtäviä:
Suluissa olevat tehtävät voivat olla vähän vaikeampia tai ne on jostain muusta syystä
jätetty vähemmälle huomiolle.
1. 1, 4, 8-13, 16
2. 19-24, (25-27), 28-33
3. 49-52, 55
4. 58-61, 63-67, 69, 70, 76, 77, 80, (85-91)
5. 92-94, 97, 100, 107, 110, 118, 122, 127, 128
6. 132-134, (136), 137, 138, 140, (141), 143, 148, 149, 151154, 156, 157, (158)
7. 159, 162, (165), 168ab(c), (170)
91
• Luku 5 & nimeämisohjeita s.124-127
• Tehtäviä
92,93,94,97,100,107,109,110,118,122,127,128,102,111,132,
133,134,137
92