admin

Miksi siirtymäalkuaineiden vesiliuokset ovat usein värillisiä? Jos liuos absorboi tiettyjä aallonpituuksia, eikö sen pitäisi myös emittoida samoja aallonpituuksia viritystilojen purkaannuttua?

Kun atomin ulkokuoren elektroni virittyy ylemmälle energiatasolle, se absorboi eli “imee” itseensä fotonin eli valokvantin. Virittävän säteilyn aallonpituuden on vastattava täsmälleen energiatasojen välistä erotusta. Ilmiötä kutsutaan energiatilojen kvantittuneisuudeksi.

Yksittäisillä atomeilla absorptioaallonpituudet näkyvät selvästi yksittäisinä juovina spektrissä. Yhdisteillä energiatiloja on paljon enemmän, joten niiden spektritkin näkyvät usein jatkuvina.

Viritystila voi purkautua usealla tavalla. Jos molekyyli vastaanottaa virittyessään 400 nm:n fotonin, se voi viritystilan purkautuessa lähettää 400 nm:n fotonin. Usein viritystila kuitenkin purkautuu välitilojen kautta. Jos molekyyli siirtyy välitilaan säteilyksellisesti (eikä esimerkiksi törmäämällä johonkin), syntyvän fotonin energia on pienempi kuin virittävän fotonin energia. Siten aallonpituus on suurempi kuin 400 nm, mikä nähdään joko erivärisenä valona tai värittömänä säteilynä.

Purkautumisessa välitilojen energiat ovat yhteen laskettuna yhtä suuria kuin absorboitunut energia. Jos viritystila purkautuu esimerkiksi kolmen välitilan kautta, taajuuksille saadaan yhtälö:

hυ₁ = hυ₂ + hυ₃ + hυ₄ + hυ₅ .

Tilannetta esittää oheinen energiakaavio. Vaakasuorat viivat kuvaavat energiatiloja.

Siirtymäalkuaineet virittyvät ionimuodossa usein näkyvän valon alueella. Nämä ionit myös muodostavat helposti komplekseja, jotka absorboivat näkyvän valon alueella ja jotka näemme siten värillisinä.

Typpikaasu on passiivista molekyylissä olevan kolmoissidoksen ansiosta. Onko kahden hiiliatomin välinen kolmoissidos erilainen kuin typpimolekyylin kolmoissidos?

Kolmoissidos on samantapainen sekä kahden typen että kahden hiilen välillä. Atomeilla on kolme yhteistä elektroniparia, joista kvanttimekaanisesti ilmaistuna yksi pari muodostaa sigmasidoksen ja kaksi paria muodostavat piisidoksen.

Vastaus typen passiivisuuteen löytyy typen ulkoelektronien lukumäärästä: niitä on viisi. Typen viidestä elektronista kolme kuluu sidoksiin, ja jäljelle jää kaksi eletronia. Tämä elektronipari ei typpimolekyylissä muodosta sidoksia herkästi vaan pysyy vapaana.

Hiilellä ulkoelektroneja on neljä, joten se muodostaa neljä sidosta päästäkseen oktettiin. Jos hiili muodostaisi vain kolme sidosta, sille jäisi yksinäinen elektroni, joka reagoisi erittäin herkästi.

Löysin kouluni varastosta monta purkkia valkoista fosforia ja vanhoja säilytysastioita, joissa lukee kalium. Mitä teen niille?

Valkoisesta fosforista kannattaa hankkiutua eroon. Se on erittäin myrkyllistä: keskimäärin jo 50 milligrammaa riittää tappamaan. Valkoista fosforia tulisi pitää veden alla koko ajan, koska se reagoi äärimmäisen helposti ilman kanssa. Sitä täytyy käsitellä pihdeillä, koska ihoa koskettaessaan se voi aiheuttaa vakavia palovammoja. Krooninen valkoinen fosforimyrkytys suojaamattomien työntekijöiden joukossa johtaa leuan kuolioon. Kehottaisimme siis olemaan avaamatta fosforipurkkeja ja ottamaan yhteyttä lähimpään ongelmajäteyritykseen.

Jos kaliumia on säilytetty tiiviisti ja hyvin, se on käyttökelpoista. Kalium reagoi herkästi veden kanssa, joten suosittelen varovaisuutta sitä käsiteltäessä. Kun avaat purkkia, suojakäsineiden ja työtilojen tulisi olla kuivia. Jos haluat pelata varman päälle, suorita avaaminen vetokaapissa. Kaliumia säilytetään todennäköisesti parafiiniliemessä. Tarkastelemalla metallin ulkonäköä näet, onko aine hapettunutta. Hapettuneen pinnan alta löytyy todennäköisesti puhdasta metallia. Kalium on pehmeätä metallia, jota voit leikata tavallisella metalliveitsellä. Kalium ei ole myrkyllistä, mutta suosittelemme käyttämään hansikkaita sekä noudattamaan äärimmäistä turvallisuutta kouludemoissa. Oppilaiden käsiteltäväksi emme suosittele ainetta antamaan.

Kemikaaliasioissa kannattaa tutustua myös EU:n REACH-asetukseen. Yllättävän monesta tutusta koulukemikaaleista joudutaan luopumaan, esimerkiksi juuri valkoisesta fosforista.

Kuinka paljon sokeria voi liuottaa veteen? Sekoitan 100 grammaa sokeria yhteen litraan vettä. Sokeri liukenee täysin. Sitten jaan veden kahteen puolikkaaseen litraan. Onko sokeri liuennut veteen niin tasaisesti, että molemmat puolikkaat litrat sisältävät tismalleen saman verran sokeria, 50 grammaa? Liukenevatko muutkin liukenevat aineet tasaisesti?

Tarkoitat ilmeisesti ruokosokeria eli sakkaroosia, joka on glukoosin ja fruktoosin muodostama disakkaridi. Sakkaroosin liukoisuus 20 °C:ssa on 200 grammaa 100 millilitraan vettä. Toisin sanoen voit liuottaa kaksi kilogrammaa sokeria yhteen litraan vettä. Sen jälkeen sokeria ei enää liukene, vaan yli menevä osa kerääntyy astian pohjalle. Kyseessä on tällöin kylläinen liuos.

Kun sokeri on liuennut täysin veteen ja liuos on sekoitettu hyvin, liuosta kutsutaan homogeeniseksi seokseksi. Homogeenisuus tarkoittaa sitä, että liuoksen kaikki molekyylit ja ionit ovat sekoittuneet tasaisesti veteen. Näin käy myös sokerille. Jos siis liuotetaan 100 grammaa sokeria litraan vettä, sekoitetaan hyvin ja otetaan puolet liuoksesta pois, molemmissa puolikkaissa on 50 grammaa sokeria. Sokerin saa näkyviin haihduttamalla veden pois.

Pelästyin kun luin, että hammastahna sisältää titaanidioksidia. Olen kuullut, että tämä on syöpää aiheuttava kemikaali. Sikainfluenssarokote sisältää kuulemma myös titaanidioksidia. Miten se on mahdollista? Pitääkö minun lopettaa hammastahnan käyttö?

Titaanidioksidi on laajalti käytetty valkoinen pigmentti. Yhdysvaltalainen National Institute for Occupational Safety and Health julkaisi vuonna 2005 tutkimuksen, jossa kirjoitettiin titaanidioksidin vaarallisuudesta. Tutkimuksen mukaan titaanidioksidipölyn hengittäminen saattaa aiheuttaa ihmiselle keuhkotulehduksia tai keuhkosyövän. Tulos saatiin rottakokeilla.

Tutkimustulos on ymmärretty väärin yleistämällä titaanidioksidin vaarallisuus muihinkin tapauksiin kuin kuivan pölyn hengittäminen. Tutkimuksen mukaan vain pienimmät partikkelit jäävät keuhkorakkuloiden sisälle ja aiheuttivat oireita. Keuhkotulehdus selitetään sillä, että bakteerit tarttuvat helposti titaanidioksidin pinnalle. Saman ilmiön aiheuttaa esimerkiksi tavallisen kivipölyn hengittäminen, mikä tunnetaan tautinimellä pölykeuhko.

Nykyisen tiedon mukaan titaanidioksidilla ei ole muunlaisia haittavaikutuksia, joten hammastahnan käytön pitäisi olla turvallista, samoin kalkkitablettien käytön. Titaanidioksidipölyän hengittäminen on ongelma lähinnä on tehtaissa kuten kivipölyn hengittäminen kaivoksissa.

En löytänyt mainintaa titaanidioksidin esiintymisestä rokotteissa. Itse asiassa rokotusneula saattaisi tukkeutua titaanidioksista, sillä se on kiinteä aine. Titaanidioksidia on todennäköisesti väriaineena kiinteässä sikainfluenssalääkkeenä käytetyssä tabletissa.

Kuulin, että jos sekoittaa puoli litraa vettä ja puoli litraa viinaa, siitä ei tule yhteensä yhtä litraa. Katoaako reaktiossa vettä? Kuulin myös, että seoksen tasaantumisessa kestää kolme päivää. Pitääkö se paikkansa?

Kun sekoitetaan vettä ja etanolia, uuden liuoksen tilavuus on todellakin alle yhteenlasketun tilavuuden. Mitään ainetta, ei vettä eikä etanolia, ei katoa mihinkään.

Tilavuuden pienenemisen aiheuttaa se, että vesimolekyylit pääsevät lähelle etanolimolekyyliä. Vesi- ja etanolimolekyylien välille muodostuu vuorovaikutuksia, joita kutsutaan vetysidoksiksi. Vetysidoksen puoleensa vetävä voima syntyy vesi- ja etanolimolekyylien happi- ja vetyatomien välille. Tilavuus siis pienenee, kun vesi- ja etanolimolekyylit pakkautuvat lähemmäs toisiaan.

Jos haluat valmistaa tasakoosteisen liuoksen, voimakas ravistaminen tai sekoittaminen riittää veden ja etanolin sekoittumiseen. Kolmen päivän odotusta ei tarvitse.

Miten klooria saadaan uimahallien vesiin? Missä muodossa kloori vedessä on, Cl₂:na? Erään uimahallin vieressä oli suolahapon ja natriumhypokloriitin nimillä varustetut putket. Onko niillä jotain tekemistä asian kanssa? Mikä on tapahtuman reaktioyhtälö?

Kyllä, vastaus piilee natriumhypokloriitissa NaClO. Sitä käytetään uimahallien veden desinfiointiin. Veteen joutuessaan natriumhypokloriitti liukenee natrium-ionina Na⁺ ja hypokloriitti-ionina ClO⁻ . Hypokloriitti-ioni reagoi vedessä muodostaen klooria, josta osa on liuenneena veteen ja osa höyrystyy hengitysilmaan.

Reaktioyhtälö on:

HClO (aq) + HCl (aq) → Cl₂ (aq) + H₂O (l).

Miten kuparipalanen voidaan elektrolyyttisesti hopeoida siten, että hopeapinta tarttuu kupariin pysyvästi? Mitä esikäsittelyä kupari vaatii?

Pysyvää hopeapintaa on hyvin vaikeaa saavuttaa, sillä hopean alla kupari ajan mittaan hapettuu. Ympäristö hapettaa hopean pintaa, ja kupari toimii elektronien luovuttajana hopealle. Käytännössä sinun tulee pinnoittaa hopeoitu kupari jollain paksulla lakalla, jotta ilma ja kosteus eivät pääsisi sen pinnalle. Vain näin voit saada jokseenkin kestävän pinnan.

Ennen elektrolyysiä voit raaputtaa hopean pintaa, jotta kupari pääsisi tarttumaan siihen paremmin. Kytke hopea negatiiviseen napaan elektrolysoidessasi kuparisulfaattiliuosta.

Miksi alkuaine niobiumin (järjestysluku Z = 41) uloimmat orbitaalit täyttyvät järjestyksessä 4d⁴, 5s¹ ? Orbitaali 4d olisi puoliksi täynnä, jos siellä olisi viisi elektronia, joten miksi viimeinen elektroni meneekin 5s:lle? Myös täyttymisjärjestys alkuaineilla Z = 42–46 (molybdeeni, teknetium, rutenium, rodium, palladium) sekä Z = 77 (iridium, 5d ⁹ 6s ⁰ ) on minulle mysteeri. Pystyykö näitä asioita kemian keinoin laskemaan tai päättelemään, vai onko turvauduttava taulukkokirjaan?

Elektronien täyttyminen orbitaaleille noudattaa energiaminimiä ja Paulin kieltosääntöä. Joissain tilanteissa konfiguraatiot eivät aina toteuta täysien ja puoliksi täysien orbitaalien nyrkkisääntöä. Esimerkiksi mainitsemassasi niobiumin tapauksessa on juuri näin. Voisi olettaa, että 5s:n yksi elektroni saisi aikaan puoliksi täyttyneen 4d:n, mutta poikkeuksellisesti energiaminimi saavutetaan taulukkokirjassa esitetyllä tavalla.

Samanlainen poikkeuksellinen tilanne on rutetiumilla ja rhodiumilla. Molybdeeni, teknetium ja palladium voidaan kuitenkin selittää puoliksi täyden ja täyden 4d-orbitaalin periaatteella. Iridiumin rakenne on 5d⁷6s² .

Miten suklaa toimii kemiallisesti ruoanlaitossa?

Suklaa koostuu kookosrasvasta, kaakaojauhesta, sokerista ja lisäaineista. Lisäaineita ovat esimerkiksi lesitiini, joka on sideaine kookosrasvan ja sokerin välissä, sekä vanilja, joka toimii makuaineena. Suklaassa on myös runsaasti kofeiinin kaltaista teobromiinia.

Suklaata sulattaessa rasva sulaa. Tämä sulamispiste riippuu hyvin paljon suklaan rasvan määrästä. Kun suklaa sulaa, se sekoittuu helpommin ruoka-aineisiin ja saadaan näin tasaisesti makuelämykseksi.

Suklaan on myös todistettu lisäävän hyvän olon tunnetta aivoissa, mutta se ei varmasti ollut yllätys kenellekään.:)