Taas oli ylioppilaskoepäivä ja puolet ryhmästä poissa. Käytiin läpi kurssin aikana esille nousseita käsitteitä, mietittiin niiden selityksiä ja sitä, mitä ne eivät ole esimerkkien valossa.

Kurssin yhtenä osasuorituksena on tutkielma, jostakin kemiallisesta aineryhmästä (ei orgaanisen kemian). Teemoiksi tuli mm. happamoituminen, metallien ja epämetallien oksidit, emäksiset ja happamat oksidit, peroksidit, proteiinit, luonnon  komposiitteja, nukleiinihapot, elämän metallit, malmista metalliksi, raudan ja teräksen valmistus, typpiyhdisteet, tekstiilit, fosforihappo ja fosforiyhdisteet, polysakkaridit, halogeenit …

Tunnilla otettiin esimerkkejä tutkielman laatimisesta ja sisällöstä:

Alkuaineiden vety-yhdisteet

• katsotaan mitä jaksollinen järjestelmä kertoo meille vedystä ja sen ominaisuuksista, hapetusluku, millaisia yhdisteitä tämän perusteella voi olettaa syntyvän
• katsotaan vedyn asema elektronegatiivisuustaulukossa. mitää se tarkoittaa mm. em. yhdisteiden osalta ja / tai hapetusluvun määräytymisen osalta
• vedyn merkitys sähkökemiallisessa jännitesarjassa – epäjalot ja jalot metallit
• konkreettisia yhdisteryhmiä: joidenkin metallien vety-yhdisteet eli hydridit; metallit, joiden kanssa vety ei reagoi, mutta jotka toimivat vedytyksessä katalyytteinä (miksi ja miten); – epämetallien vety-yhdisteet (kovalenttisin sidoksin) hiiliryhmän, typpiryhmän, happiryhmän ja halogenidien kanssa

Venyvät materiaalit

• sidokset! vahvat ja heikot sidokset eri yhdisteissä
• käyttötarkoitus, kestävyys, sulamispisteet, kovettumispisteet

Peroksidit

• happi jaksollisessa järjestelmässä ja hapetusluku – peroksidin poikkeava tilanne
• elektronegatiivisuus
• peroksidin avaruusrakenne
• vetyperoksidin hajoaminen – esimerkki
• vrt. superoksidi

 

Tunti alkoi odotellessa abien saapumista päivänavausharjoituksistaan. Tunnin aiheena oli sähkövirran ja käytetyn ajan merkitys elektrolyysissä. Tähän palataan perjantaina annettujen tehtävien kautta.

Tunnilla käytiin läpi tulevien työselostuksien rakennetta. Yammerissa on sitä varten selkeä ohje. työselostuksen merkitys kurssilla on merkittävä. Maksimipisteet ovat 30 p. Työselostuksen tärkeimpiä asioita ovat:

– asiat esitetään aina kemian teorian kautta, aina kun on ”aihetta on” kirjataan kemiallinen reaktioyhtälö, puhumattakaan kemiallisista merkeistä – jos esim. todetaan että natrium hapettuu, pitää merkitä natrium Na hapettuu (näiden puuttuminen on -10 p)

– mm. virhetulkinnoissa ei viitata naapurin tekemisiin ja siihen, mitä reaktiossa, välineissä ym. voisi olla sellaista, mikä aiheuttaa virheitä tuloksissa

– työselostuksen kuvittaminen ja kuvien selittäminen ovat erinomainen asia; autenttisuuden luomisella ja tilanteen kuvaaminen viittaamalla kuvissa esiintyviin asioihin tuo lisäpisteitä (jotka voivat kompensoida pieniä asiavirheitä)

 

Päivän tunnin sisältö oli kokeellista kemiaa. Osa porukkaa rakenteli Daniellin kennoja onnistumatta, yksi ryhmä rakensi perusversion lyijyakusta onnistuen siitä, kaksi ryhmä lähti selvittämään rauta
naulan ruostumista ja testaavat erilaisia korroosion estovaihtoehtoja. Kaksi ryhmä rakensivat elektrolyysilaitteista, toinen kaliumjodidin KI:n elektrolyysiä varten ja toinen veden hajotusta eli veden elektrolyysiä varten.  Kuvassa juuri kaliumjodidin eletkrolyysi, U-putkessa takana vapautuu jodia (ruskea aine) ja edessä vapautunut kalium reagoi veden kanssa muodostaen emäsiset olosuhteet (hydroksidi-ioneja). Fenoliftaleiini antaa lilan värin.

 

Tämän päivän tunti jatkoi edellisten tuntien teemoja. Tehtävien tekemisessä katsottiin ensin, oliko asia ratkaistavissa pelkästään sähkökemiallisen jännitesarjan avulla. Eli katsotaan, mikä on kahden metallinen asema ko. sarjassa. Mitä epäjalompi metalli on, sitä helpommin se hapettuu ja on siis ionimuodossa. Esim. Cu2+ ja Fe2+ -liuoksien tapauksessa täytyi miettiä kumpi pelkistyy, kumpi hapettuu. Molemmat mielellään pelkistyvät, mutta kuparin ollessa jalompi, sen täytyy pelkistyä. Raudan kohdalla täytyy selvittää voisiko se hapettua Fe2+ -ionista Fe3+-ioniksi. Tässä tapauksessa sitten verrataan hapettumis- ja pelkistymisreaktion normaalipotentiaaliarvoja ja kokonaisreaktion normaalipotentiaalia. Todetaan, että kokonaisreaktion arvo on alle 0, joten reaktio ei ole spontaani.

Lopputunnista käytiin vielä lyhyesti läpi raudan korroosiota hapettumis- ja pelkistysmireaktioiden ja niiden normaalipotentiaalien näkökulmasta. Niistä voimme päätellä, että reaktio on spontaani. Osittaisreaktioita ovat:

Veteen liuennut happi pyrkii pelkistymään:

• O2 (aq) + 2 H2O(l) + 4 e- → 4 OH- (aq) tai  E= + 1,40 V
• O2 (aq) + 4 H+ (aq) + 4 e- → 2 H2O(l)  E= + 1,23 V

Tämä reaktio kuluttaa raudan hapettuessa vapautuvia elektroneja:

• Fe (s) → Fe2+ (aq) + 2e-  E= -0,44 V

Ruostumisen ensimmäisessä vaiheessa muodostunut rauta(II) –ionit hapettuvat edelleen rauta(III)-ioneiksi. Nämä muodostavat edelleen vaihtelevan määrän kidevettä sisältävää rauta(III)oksidia Fe2O3 • x H2O, ruostetta.

Tunnin aluksi katsottiin viime viikolla reagoimaan jätettyjä asioita –  kuparinaula ja magnesiumnauha sinkkikloridi-liuoksessa sekä rautanaula ja magnesiumnauha kuparisulfaatti-liuoksessa. Vasemman puoleisessa liuoksessa magnesiumnauha on käytännössä liuennut sinkkikloridiliuokseen. Oikean puoleisessa ilmiö on selkeämpi – vaalean sininen liuos (jossa on kupari-ioneja) on muuttunut keltaiseksi (Fe-ioneja) ja kupari pelkistynyt rautanaulan pintaan. Myös tässä liuoksessa magnesiumnauha on liuennut liuokseen.

Seuraavaksi keskusteltiin galvaanisen kennon rakentamisesta tämän kuvatun ilmiön hyödyntämiseksi kemiallisen energian muuttamisessa sähköenergiaksi.

Tutustuimme normaalipotentiaaliin esimerkkien kautta.