E2 Atomeista molekyyleiksi

E2.1

Litiumatomissa on kolme elektronia, eli se voi luovuttaa yhden, kaksi tai kolme elektronia. Mahdolliset kationit ovat Li+, Li2+ ja Li3+.

(Ioneista ehdottomasti yleisin on Li+, sillä ensimmäinen, ulkokuorella sijaitseva elektroni irtoaa huomattavasti helpommin kuin seuraavat kaksi sisäkuoren elektronia.)

 

E2.2

Atomi on varaukseton eli Cl, elektroni on e, kationi eli positiivinen ioni on CH3+ ja anioni eli negatiivinen ioni on Cl.

Ensimmäisen reaktion lähtöaineista elektronilla on negatiivinen alkeisvaraus ja tuotteella eli Cl-ionilla on samoin negatiivinen alkeisvaraus. Toisessa reaktiossa lähtöaineella ei ole sähkövarausta. Tuotteista CH3+-ionilla on positiivinen alkeisvaraus ja Cl-ionilla on negatiivinen alkeisvaraus. Yhteen laskettuna tuotteiden varaus on siten nolla. Kokonaisvaraus ei siis muutu kummassakaan reaktiossa.

(Sähkövaraus säilyy aina. Kemiallisissa reaktioissa myös kutakin alkuainetta tulee olla reaktioyhtälön molemmilla puolella yhtä paljon; ydinreaktioissa alkuaineet voivat muuttua toisiksi.)

 

E2.3

Alumiinin järjestysluku on 13, eli alumiiniatomissa on 13 elektronia. Al3+-ionissa elektroneja on kolme elektronia vähemmän eli 10. Hapen järjestysluku on 8, eli happiatomissa on 8 elektronia. O2−-ionissa elektroneja on kaksi enemmän, yhteensä 10.

Kromin, raudan ja titaanin järjestysluvut ovat 24, 26 ja 22, joten Cr3+-, Fe2+- ja Ti4+-ioneissa on 21, 24 ja 18 elektronia.

(Lisätietoa Lapin rubiinien ja safiirien tunnistamisesta saa Kari A. Kinnusen Geologian tutkimuskeskukselle tekemästä tutkimusraportista.)

 

E2.4

a) Vetyatomilla on vain yksi elektroni, joten H+-ionilla ei ole yhtään elektronia.

b) Hapen järjestysluku on 8, joten happiatomilla on 8 elektronia. Kun mukaan lasketaan vetyatomin elektroni ja miinusmerkin ilmoittama ylimääräinen elektroni, OH-ionin elektronien määräksi saadaan 10.

c) Vedyn, rikin ja hapen järjestysluvut ovat 1, 16 ja 8. Neljä happiatomia sisältävässä negatiivisessa HSO4-ionissa on siten 1 + 16 + 4 · 8 + 1 = 50 elektronia.

d) Koska SO42-ionin suhteellinen varaus on −2, ionissa on 16 + 4 · 8 + 2 = 50 elektronia.

(Rikkihappo, H2SO4, on vahva happo, eli sen vesiliuoksessa ei ole juurikaan H2SO4-molekyylejä vaan rikkihappo on lähinnä HSO4-ioneina ja jossain määrin myös SO42−-ioneina.)

 

E2.5

Jos tehtävän aineet eivät ole tuttuja, niistä voi etsiä tietoa esimerkiksi netistä.

a) Etikkahappo muodostuu CH3COOH-molekyyleistä, eli se on useista alkuaineista koostuva yhdiste.

b) Palladium on metallinen alkuaine. Metallit eivät ole yhdisteitä, koska ne eivät muodostu molekyyleistä tai ioneista.

c) Natriumkloridi on Na+- ja Cl-ioneista koostuva yhdiste.

d) Otsoni koostuu O3-molekyyleistä, eli se on yhdiste. Toisaalta otsonissa on vain happea, joten se on happialkuaineen yksi esiintymismuoto.

e) Messinki on kuparin ja sinkin seos, eli se ei ole alkuaine. Kupari ja sinkki eivät muodosta messingissä molekyylejä, joten messinki ei ole myöskään yhdiste.

(Tässä kirjassa yhdisteeksi määritellään aine, jossa toistuu samanlainen molekyyli- tai ionirakenne. Yhdiste voidaan määritellä myös kahdesta tai useammasta alkuaineesta koostuvaksi puhtaaksi aineeksi. Tämän määritelmän mukaan otsoni ei ole yhdiste. Tällöin otsonille ei oikein jää sopivaa sanaa, sillä otsonia ei yleensä sanota alkuaineeksi vaan ennemmin hapen allotroopiksi eli esiintymismuodoksi.)