8 Happokemia

Toinen kemian koe - 2024 tammikuu

Koealue kappaleittain
  • Siihen kuuluvat:
    • hapot ja emäkset kpl 16-19 (myös syventävä +kappale)
    • metallien kemia kpl 22, 23 kokonaan ja kpl 25 karsitusti
  • Muistiinpanot happamuudesta ja metallien kemiasta
    (vaikka niissä on vielä puutteita)
  • Kokeessa on liitteenä:
    • Jaksollinen järjestelmä
    • Metallien jännitesarja

Happamuus ja emäksisyys - muistiinpanot

Hapan liuos

  • pH noin 0...3 vahvasti hapan, 4...6 lievästi hapan
  • Sisältää oksoniumioneita H3O+
  • Hapan liuos koostuu haposta ja vedestä
  • Happo on aine, joka voi luovuttaa vesiliuoksessa vetyionin H+
    Ⓔ suolahappo eli vetykloridi ja vesi
    HCl + H2O → Cl− + H3O+
    suolahappo + vesi → kloridi-ioni + oksoniumioni
  • Happo siis aiheuttaa vedessä oksoniumionin

Neutraali liuos

  • pH 7
  • Oksonium- ja hydroksidi-ioneita yhtä paljon tai ei ollenkaan

Emäksinen liuos

  • pH noin 8-10 lievästi emäksinen, 11-14 vahvasti emäksinen
  • Sisältää hydroksidi-ioneita OH−
  • Emäksinen liuos koostuu emäksestä ja vedestä
  • Emäs on aine, joka voi vastaanottaa vesiliuoksessa vetyionin H+
    Ⓔ natriumhydroksidi liukenee veteen ioneina
    NaOH → Na+ + OH−
  • Emäs siis aiheuttaa vedessä hydroksidi-ionin (joka kykenee vastaanottamaan vetyionin)

Happamuutta tutkitaan

  • pH-paperilla
  • indikaattoriliuoksella
    Ⓔ bts, fenoliftaleiini, mustikkamehu, punakaali
  • pH-mittarilla
  • titraamalla (selitys myöhemmin)
  • Keittiöelintarvikkeiden happamuuden voi myös maistaa
  • Kun siirrytään yksi askel kauemmas neutraalista, (7) happamuus/emäksisyys kymmenkertaistuu
    Ⓔ pH 5 on 10 kertaa happamampi kuin pH 6
    Ⓔ pH 10 on 100 kertaa emäksisempi kuin pH 8

Tärkeitä emäksiä ja happoja - muistiinpanot

Laimennus

  • Happaman tai emäksisen liuoksen vahvuus riippuu pitoisuudesta eli väkevyydestä.
  • Väkevä suolahappoliuos on happamampi kuin laimea.
  • Väkevän liuoksen laimentaminen tuottaa niin paljon lämpöä, että liuos voi kiehua.
  • Siksi ensin pitää ottaa riittävästi vettä ja lisätä siihen happoa tai emästä vähitellen.

Heikot ja vahvat

  • 5% suolahappoliuos, pH 0 on happamampi kuin 5% etikkahappoliuos, pH 3
  • Suolahappo kuuluu vahvoihin happoihin ja etikkahappo heikkoihin.
  • Vahva happo ionisoituu täysin liuetessaan eli jokainen happomolekyyli luovuttaa vetyionin.
  • Heikko happo happo liukenee molekyyleinä ja vain osa niistä luovuttaa vetyionin.
  • Heikoilla emäksillä vain osa liuenneista emäksistä vastaanottaa vetyionin.
  • Vahvat hapot ja emäkset ovat yleensä väkevinä syövyttäviä
  • Heikot tavallisemmin vain voimakkaasti haitallisia ja ärsyttäviä

Täytetään moniste, jossa luetellaan tärkeimmät hapot ja emäkset.

Neutraloituminen







Tehdään neljä väkevää liuosta eli liuosta, jossa hapon tai emäksen pitoisuus on suuri.
Vahvat hapot Ⓔ HCl (suolahappo)
Vedessä jokainen happomolekyyli luovuttaa vetyionin.
⇒ paljon oksoniumioneita ⇒ liuos erittäin hapan, pH 1
Heikot hapot Ⓔ CH3COOH (etikkahappo)
sdf
⇒ vähän oksoniumioneita ⇒ liuos hapan, pH 3
Vahvat emäkset Ⓔ NaOH (natriumhydroksidi)
sdfs
⇒ paljon hydroksidi-ioneita ⇒ liuos erittäin emäksinen, pH 14
Heikot emäkset Ⓔ NaHCO3 (ruokasooda)
ds
⇒ vähän hydroksidi-ioneita ⇒ liuos melko emäksinen, pH 9

Oksidin liukeneminen veteen - muistiinpanot

Metalli + happi → metallioksidi

metallioksidi + vesi → emäksinen liuos

Ⓔ Magnesiumin palaminen
TYÖ1: magnesiumin polttaminen ja pudotus BTS-liuokseen

  1. Magnesium + happi → magnesiumoksidi
    Mg + O2 → 2 MgO
  2. magnesiumoksidi + vesi → magnesiumhydroksidi
    MgO + H2O → Mg(OH)2
  3. magnesiumhydroksidi liukenee veteen ioneina
    Mg(OH)2 → Mg2+ + 2 OH–

Epämetalli + happi → epämetallioksidi

epämetallioksidi + vesi → hapan liuos

Ⓔ Hiilen palaminen
TYÖ2: puhaltaminen keuhkoista BTS:n liuokseen

  1. hiili + happi → hiilidioksidi
    C + O2 → CO2
  2. hiilidioksidi + vesi → hiilihappo
    CO2 + H2O → H2CO3
  3. hiilihappo + vesi → karbonaatti-ioni + oksoniumioni
    H2CO3 + H2O → HCO3– + H3O+

Vaikutuksia

  • Valtamerien happamoituminen - hiili
    • Johtuu hiilidioksiditason noususta maapallolla. Sitä vapautuu, kun poltetaan eloperäisiä fossiilisia polttoaineita kuten bensiiniä ja kivihiiltä.
    • Vaikutus maapallon laajuinen
    • Hiilidioksidia liukenee vesistöön ja muodotaa hiilihappoa
    • Kehityksen suunta on haastava
    • DEMO: auton pakokaasut
  • Happamat sateet - rikki
    • Johtuvat vanhanaikaisen teollisuuden rikkipäästöistä
    • Vaikutus alueellinen
    • Rikin oksidit liukenevat tiivistyviin vesipisaroihin
    • Päästöjä on opittu hallitsemaan
    • DEMO: hapan sade
  • Emäksinen tuhka - kalium, kalsium ym.

Ilmakehän kaasut

Ilmakehän koostumus

Hiilen kierto

Dinosaurukset polttoaineena

Hiilidioksidipitoisuuden kehitys ja vaikutukset

  • Merten happamoituminen
  • Kasvihuoneilmiön voimistuminen
  • Ilmastolliset haasteet ja luontokato
Tunkkaisen huoneilman määritelmä


Hiilidioksidipäästöjä on tärkeää leikata 

Yksilön toiminta on "vain pisara meressä" mutta silti pisarat muodostavat meren. Jokainen meistä voi pohtia, minkälainen pisara itse voisi olla ja miten muitakin kannustaa etsimään tietoa ja ajattelemaan.

National Atmospheric and Oceanic Administration: Atmospheric Carbon Dioxide