KE03 Flashcards
1
Q
konsentraatio
A
kertoo kuinka monta moolia ainetta on liuennut tilavuusyksikköä kohti, tunnus c
ainemäärä (n)/tilavuus V. usein tilavuuden yksikkönä litra. konsentraation yksikkö mol/l
2
Q
ainemäärä
A
n = m/M (m = massa ja M = moolimassa). n yksikkö on mol, m = g ja M g/mol
3
Q
liuoksen valmistamisen vaiheet
A
- punnitaan tarvittava määrä kiinteää ainetta tarkasti analyysivaa’alla keitinlasiin
- lisätään keitinlasiin pieni määrä tislattua vettä
- sekoitetaan, kunnes kaikki kiinteä aine on liuennut veteen
- siirretään liuos suppilon avulla mittapulloon
- huuhdellaan keitinlasia tislatulla vedellä ja siirretään huuhteluvesi suppilon avulla mittapulloon. huolehditaan ettei liuoksen tilavuus ylitä mittapullon tilavuutta
- täytetään mittapullo merkkiviivaan asti
- sekoitetaan liuos huolellisesti kääntelemällä
4
Q
mitä jos kiinteä aine on kidevedellinen?
A
kidevesi lasketaan mukaan moolimassaan
5
Q
liuenneen aineen ainemäärä
A
n1=n2 c=n/V -> n=cV c1*V1=c2 * V2 (1 = väkevämpi liuos, 2 = laimennettu liuos)
6
Q
mitä työvälineitä liuoksen laimentamiseen käytetään?
A
pumpettia, täyspipettiä ja mittapulloa. vettä otetaan ruiskupullosta. jos pipetoitava määrä pieni, automaattipipetti. mittapipetti ei sovi analyyttisen tarkkojen liuosten valmistukseen
7
Q
liuoksen laimentamisen vaiheet
A
- mitataan täyspipetillä tarvittava tilavuus väkevämpää liuosta
- siirretään pipetoitu tilavuus tyhjään mittapulloon
- lisätään vettä aluksi ruiskupullolla
- viimeset pisarat lisätään merkkiviivaan asti Pasteur-pipetillä. lopuksi liuos sekoitetaan ylösalaisin kääntelemällä
8
Q
mitä hyvin laimean liuoksen valmistamiseen käytetään?
A
välilaimennosta
9
Q
punnituksessa syntyvän virheen laskeminen
A
vaa’an tarkkuus/punnittava massa
10
Q
1 l
A
1 dm3
11
Q
1 ml
A
1 cm3
12
Q
orgaaniset yhdisteet
A
hiiliyhdisteet, joissa yleensä vety- ja hiiliatomien välisiä tai useampien hiiliatomien välisiä sidoksia. mukana voi olla myös muita alkuaineita. suurin osa hiilivetyjä
13
Q
kuinka monia orgaanisia yhdisteitä tunnetaan?
A
yli 100 miljoonaa. määrä kasvaa kymmenillä tuhansilla joka päivä
14
Q
mistä orgaanisten yhdisteiden suuri määrä johtuu?
A
hiiliatomien poikkeuksellisesta kyvystä muodostaa erilaisia hiilirunkoja, joissa on suoria tai haarautuneita hiiliketjuja, renkaita ja näiden yhdistelmiä
15
Q
millainen sidos hiili- ja vetyatomin välillä on?
A
yksinkertainen, heikosti poolinen kovalenttinen sidos
16
Q
tyydyttynyt hiilivety
A
hiiliatomit sitoutuneet toisiinsa vain yksinkertaisilla kovalenttisilla sidoksilla
17
Q
tyydyttymätön hiilivety
A
hiiliatomien välillä vähintään yksi kaksois- tai kolmoissidos
18
Q
alkaani
A
tyydyttynyt hiilivety
19
Q
alkaanien nimeäminen
A
etuliite määräytyy hiiliatomien määrän mukaan ja perään aani-pääte (jos kyseessä alkaani)
20
Q
hiilivetyjen etuliitteet
A
met-
et-
prop-
but-
pent-
heks-
hept-
okt-
non-
dek-
21
Q
jos alkaanissa on n kpl hiiliatomeja, kuinka monta vetyatomia on?
A
2n+2
22
Q
alkeeni
A
hiilivety, joissa väh. yksi hiiliatomien välinen kaksoissidos
23
Q
alkyyni
A
hiilivety, jossa väh. yksi hiiliatomien välinen kolmoissidos
24
Q
triviaalinimi
A
yhdisteiden puhekielinen nimi
25
alkeenien yleinen kaava
CnH2n
26
alkyynien yleinen kaava
CnH2n-2
27
dieeni
yhdisteessä kaksi kaksoissidosta
28
syklinen hiilivety
rengasrakenteinen hiilivety, nimen alussa syklo-etuliite
29
miten sykloalkaanien viivakuviot piirretään?
säännöllisinä monikulmioina
30
voiko syklinen hiilivety olla myös tyydyttymätön?
voi, esim. syklohekseeni
31
sykloalkaanien yleinen kaava
CnH2n
32
ovatko yhdisteet joissa on kuuden hiiliatomin muodostama bentseenirengas tyydyttyneitä vai tyydyttymättömiä hiilivetyjä?
ei kumpaakaan, ne luokitellaan omaksi ryhmäkseen, eli aromaattisiksi hiilivedyiksi
33
mitä bentseeni ja muut aromaattiset hiilivedyt voivat aiheuttaa?
syöpää tai mutaatioita
34
PAH-yhdiste
polyaromaattinen hiilivety, eli aromaattinen yhdiste jossa on yhteen liittyneinä useita bentseenirenkaita
35
alifaattiset hiilivedyt
hiilivedyt, joihin ei sisälly bentseenirengasta
36
hiilen ja vedyn välinen elektronegatiivisuusarvon erotus
0,4
37
ovatko hiilivedyt poolisia vai poolittomia?
poolittomia
38
miksi pienimmät alkaanit ovat huoneen lämpötilassa ja normaalipaineessa kaasuja?
poolittomien hiilivety-molekyylien välille muodostuu vain heikkoja dispersiovoimia
39
miksi sulamis- ja kiehumispiste kohoaa kun alkaanin moolimassa kasvaa?
mitä pidempi hiilirunko on, sitä enemmän muodostuu hetkellisiä dipoleita. dispersiovoimat siis lisääntyvät.
40
alkaanien (joiden molekyyleissä 5-16 hiiliatomia) olomuoto huoneenlämpötilassa
neste
41
onko yhdisteellä jonka molekyyli on suoraketjuinen korkeampi kiehumispiste kuin yhdisteellä jonka molekyyli on haarautunut?
on
42
resonanssirakenne
bentseenirenkaan hiiliatomien välille piirretään normaalisti kolme yksinkertaista sidosta ja 3 kaksoissidosta, mutta ne voidaan piirtää kahteen eri paikkaan. nämä rakenteet, jotka eroavat vain kaksoissidosten paikalla, ovat toistensa resonanssirakenteita. piirretään hakasulkeiden sisään ja niiden väliin tulee kaksisuuntainen nuoli
43
mitä resonanssirakenteilla kuvataan?
elektronien delokalisaatiota eli sitä, ettei todellista rakennetta voi kuvata vain yhdellä rakennekaavalla
44
kuinka monta rakennekaavaa on yhdelle systemaattiselle nimelle?
yksi, sama toisinpäin
45
systemaattinen nimi
1. hiilivetyjen nimen perusosa pisimmän hiiliketjun hiiliatomien lukumäärään mukaan (met-, et-..)
2. jos hiiliatomit muodostavat rengasrakenteen, nimen perusosan eteen etuliite syklo
3. perusosalle pääte, joka kertoo onko vain yksinkertaisia sidoksia vai myös kaksois- tai kolmoissidoksia
46
substituentti
hiiliketjuun liittynyt ryhmä, eli kaikki ne hiiliatomit jotka eivät sisälly pisimpään hiiliketjuun eivätkä sitä kautta yhdisteen nimen perusosaan. ryhmät nimetään niiden hiiliatomien määrän mukaan (esim. met-) ja lisätään yyli-pääte. ryhmien nimet kirjoitetaan perusosan eteen
47
miten hiiliketju numeroidaan?
hiiliketju numeroidaan siitä suunnasta, mistä hiiliatomien kaksois- tai kolmoissidos tai hiiliketjuun liittynyt ryhmä saa mahdollisimman pienen numeron.
48
jos yhdisteessä on sekä kaksois- tai kolmoissidos että yhteen liittynyt ryhmä, mistä suunnasta numerointi aloitetaan?
siitä suunnasta, että kaksois- tai kolmoissidokselle tulee mahd. pieni luku
49
mihin kohtaan kaksois- tai kolmoissidoksen numero kirjoitetaan?
ennen päätettä (esim. pent-2-eeni)
50
mihin kohtaan liittyneiden ryhmien sijaintinumerot merkitään?
niiden nimien eteen
51
miksi pent-2-eenistä käytetään myös muotoa 2-penteeni?
yleisenä käytäntönä on kirjoittaa numero yhdisteen eteen silloin kuin kyseessä on vain yksi kaksoissidos
52
miten ilmoitetaan jos kaksois- tai kolmoissidoksia tai liittyneitä ryhmiä on enemmän kuin yksi?
niiden lukumäärä ilmoitetaan liittyneen ryhmän nimessä määrää ilmaisevalla etuliitteellä (esim. di-, tri-)
53
merkitäänkö jokaiselle liittyneelle ryhmälle oma sijaintinumero, vaikka se olisi sama?
joo
54
mitä jos liittyneitä ryhmiä on useampia erilaisia?
ne merkitään aakkosjärjestyksessä
55
jos yhdiste sisältää bentseenirenkaan, mikä nimen pääte/perusosa on?
-bentseeni
56
mitä jos bentseenirengas on liittynyt ryhmä?
se on fenyyliryhmä
57
-CH3
metyyli
58
-CH2-CH3
etyyli
59
-CH2-CH2-CH3
propyyli
60
-CH(CH3)2
isopropyyli
61
-C(CH3)3
tert-butyyli
62
-CH(kaksoissidos)CH2
etenyyli eli vinyyli
63
-CHO
aldehydiryhmä
64
funktionaalinen eli toiminnallinen ryhmä
orgaanisen molekyylin hiilirunkoon liittynyt osa, jossa on hiili- ja vetyatomien lisäksi jotakin muuta alkuainetta muodostaa yhdisteelle tunnusomaisen ryhmän. tämän perusteella aineet luokitellaan eri yhdisteryhmiin
65
mitä saman yhdisteryhmän eri jäsenillä on?
samankaltaisia ominaisuuksia ja reaktioita. reaktiot tapahtuvat yleensä molekyylin funktionaalisessa ryhmässä
66
voiko yhdisteessä olla useita erilaisia funktionaalisia ryhmiä?
voi
67
millainen sidos happi- ja hiiliatomin välillä on alkoholeissa, eettereissä ja fenoleissa ?
yksinkertainen kovalenttinen sidos
68
mitä R tarkoittaa orgaanisissa molekyyleissä?
funktionaalisesta ryhmästä lähtevää hiilivetyryhmää, jossa hiiliatomien määrä voi vaihdella
69
alkoholien funktionaalisen ryhmän nimi
hydroksiryhmä
70
eetterien funktionaalisen ryhmän nimi
eetteriryhmä
71
fenolien funktionaalisen ryhmän nimi
fenoliryhmä
72
miten alkoholit voidaan luokitella?
molekyylissä olevien hydroksiryhmien lukumäärän mukaan yhdenarvoisiin (vain yksi hydroksiryhmä) ja moniarvoisiin alkoholeihin (useampi hydroksiryhmä)
73
miten alkoholit voidaan luokitella hydroksiryhmän sijainnin mukaan?
primäärisiksi, sekundäärisiksi ja tertiäärisiksi alkoholeiksi
74
mihin hydroksiryhmän sijainnilla on vaikutusta?
alkoholin hapettumis-pelkistymisreaktioihin
75
hydroksiryhmän sijainti primäärinen alkoholi
sitoutunut hiiliatomiin, johon liittynyt väh. 2 vetyatomia
76
hydroksiryhmän sijainti sekundäärinen alkoholi
sitoutunut hiiliatomiin, johon on liittynyt 1 vetyatomi
77
hydroksiryhmän sijainti tertiäärinen alkoholi
sitoutunut hiiliatomiin, johon ei ole liittynyt yhtäkään vetyatomia
78
alkoholien nimien perusosan pääte
-oli
79
miten moniarvoisten alkoholien nimissä ilmoitetaan hydroksiryhmien lukumäärä?
etuliitteen avulla, esim. -dioli tai -trioli
80
mitä jos alkoholin hydroksiryhmä on sellaisessa molekyylissä, jossa on joku toinen, vahvempi funktionaalinen ryhmä?
pääte ei ole -oli, vaan vahvempi funktionaalinen ryhmä määrä nimen ja hydroksiryhmä merkitään liittyneenä ryhmänä nimen perusosan eteen
81
milloin alkoholi luokitellaan aromaattiseksi?
jos hydroksiryhmä on sitoutunut bentseenirenkaan sivuketjun hiiliatomiin
82
onko hydroksiryhmä poolinen?
on, koska happi- ja hiiliatomin väliset sidokset ovat poolisia, samoin kuin happi- ja vetyatomin välinen sidos
83
miksi alkoholien sulamis- ja kiehumispisteet ovat korkeampia kuin niitä vastaavilla hiilivedyillä?
molekyylien hydroksiryhmien välille muodostuu vetysidokset, jotka ovat vahvempia kuin tavalliset dipoli-dipolisidokset
84
fenoli
yhdisteet, joissa yksi tai useampi hydroksiryhmä on kiinnittynyt suoraan bentseenirenkaan hiiliatomiin
85
miksi fenolien reaktiot muistuttavat enemmän happojen kuin alkoholien reaktioita?
-OH-ryhmän happiatomi on liittynyt suoraan bentseenirenkaaseen yksinkertaisella kovalenttisella sidoksella. tämän sidoksen elektronit jakautuvat osittain bentseenirenkaaseen, mikä vähentää happi- ja vetyatomin sidoksen voimakkuutta. monissa fenolien reaktioissa vetyatomi irtoaa happiatomista, mikä ei ole tyypillistä alkoholeille
86
miten fenolit eroavat alkoholeista?
esim. fenolien vesiliuokset ovat happamia, kun taas alkoholien vesiliuokset ovat neutraaleja. fenolit eivät kuulu alkoholeihin, vaan ne ovat oma yhdisteryhmänsä
87
fenolinen hydroksiryhmä
bentseenirenkaaseen liittynyt hydroksiryhmä
88
mikä pääte jos fenoliryhmä on ainoa funktionaalinen ryhmä?
-fenoli
89
eetterit
kaksi hiilivetyketjua ovat sitoutuneet toisiinsa happiatomin välityksellä. molemmat hiilivetyketjut muodostavat yksinkertaisen poolisen sidoksen saman happiatomin kanssa
90
hiiliketjut yhdistävä happi (eetterit)
happisilta
91
voiko eetteri olla myös rengasrakenteinen?
kyllä, jolloin happiatomi on hiilirenkaan yksi atomi
92
miten eetterien päätteeseen lisätään happeen liittyneiden hiiliketjujen nimet?
nimet -eetteri päätteen eteen aakkosjärjestyksessä, jos hiilivetyketjut on samat, ilmoitetaan se etuliitteellä di
93
miksi eetterit ovat hiilivetyjen jälkeen poolittomin orgaaninen yhdisteryhmä, vaikka eetterin funktionaalisessa ryhmässä olevan happiatomin ja siihen liittyneiden hiiliatomien välinen sidos on poolinen?
eetterimolekyylien muoto kumoaa osittaisvarausten vaikutusta. eetterimolekyylien välillä vaikuttavat dipoli-dipoli-sidokset ja dispersiovoimat
94
miten happi on sitoutunut hiiliatomiin aldehydeissä, ketoneissa, karboksyylihapoissa, estereissä, amideissa ja aminohapoissa?
kaksoissidoksella
95
karbonyyliryhmä
osa funktionaalisessa ryhmässä, jossa happi on sitoutunut hiiliatomiin kaksoissidoksella. molekyyliin aiheutuu poolinen kohta
96
missä kohtaa happiatomi sijaitsee aldehydeissä?
hiilirungon päässä
97
missä kohtaa happiatomi sijaitsee ketoneissa?
hiilirungon keskellä
98
aldehydien pääte
-aali
99
ketonien pääte
-oni
100
-COOH
poolinen karboksyyliryhmä
101
karboksyylihappojen pääte
-happo
102
miksi karboksyylihappojen sulamis- ja kiehumispisteet ovat korkeampia kuin niitä vastaavien ketonien ja aldehydien?
karbonyyliryhmä aiheuttaa karboksyylihappomolekyylien välille dipoli-dipoli-sidoksia, mutta hydroksiryhmän happi muodostaa myös vetysidoksia
103
esteri
karboksyylihappojen johdannaisia, karbonyyliryhmän hiiliatomiin on liittynyt toinen hiiliatomi yksinkertaisella kovalenttisella sidoksella. happiatomi muodostaa "sillan" molekyylin seuraavaan hiiliatomiin.
104
esterien perusnimen pääte
-aatti, siihen kiinnittynyt hiiliketju ilmoitetaan liittyneenä ryhmänä
105
amiinien funktionaalinen ryhmä
aminoryhmä
106
aminohappojen funktionaalinen ryhmä
aminoryhmä ja karboksyyliryhmä
107
miksi amiinien sulamis- ja kiehumispisteet ovat matalempia kuin vastaavilla alkoholeilla?
typellä on vaan 1 vapaa elektronipari -> vähemmän vetysidoksia
108
amiini
emäksinen orgaaninen yhdiste, jossa typpiatomi on liittynyt kolmella kovalenttisella sidoksella hiili- tai vetyatomeihin
109
mihin amiinien luokittelu primäärisiin, sekundäärisiin ja tertiäärisiin perustuu?
siihen, kuinka monta hiiliketjua typpiatomiin on liittynyt
110
amiinien perusosan pääte
-amiini, siihen liittyneet hiiliketjut nimetään liittyneen ryhmän nimellä. monimutkaisemmissa yhdisteissä aminoryhmä nimetään liittyneenä ryhmänä amino-liitteellä
111
mistä proteiinit rakentuvat?
aminohapoista
112
heterosyklinen yhdiste
rengasrakenteinen yhdiste, jossa renkaassa voi olla hiiliatomien lisäksi esim. happi-, typpi- tai rikkiatomi. voivat olla aromaattisia
113
funktionaalisten ryhmien vahvuusjärjestys
1. karboksyyliryhmä
2. karbonyyliryhmä
3. hydroksiryhmä
4. aminoryhmä
114
miten vitamiinit osallistuvat hapetusreaktioihin?
poistamalla vetyä hapettuvasta aineesta. entsyymit nopeuttavat hapettumisreaktioita, ja osa niistä tarvitsee toimiakseen vitamiineja
115
hapetusreaktioiden kannalta tärkeitä vitamiineja
B2 (riboflaviini), B3 (niasiini), C-vitamiini
116
hapettuminen
elektronien luovuttaminen. jos yhdisteeseen liittyy happea, se hapettuu. hapettumisessa yhdisteestä voi myös poistua vetyä
117
pelkistyminen
hapettumisen käänteisreaktio. yhdisteeseen liittyy vetyä tai poistuu happea
118
mitä jos yhdisteestä poistuu happea ja vetyä siten, että molekyylistä lohkeaa vesimolekyyli?
kyseessä ei ole hapettuminen eikä pelkistyminen
119
miten hapetusreaktiota kuvataan?
laitetaan reaktionuolen päälle O
120
miten primääriset alkoholit hapettuvat?
ensin aldehydeiksi (hydroksiryhmä on sitoutunut hiiliatomiin johon on sitoutunut väh. 2 vetyatomia, nyt yksi näistä vetyatomeista poistuu), sitten karboksyylihapoiksi (toiseen vetyatomiin liittyy happiatomi, eli tulee OH-ryhmä)
121
etenevätkö hapettamisreaktion pelkän hapen avulla?
ei, tarvitaan entsyymejä (muuten hapetusreaktio voisi kestää niin kauan, että hapetettava aine ehtisi haihtua pois)
122
hapetin
yhdiste, joka voi luovuttaa happea tai vastaanottaa vetyä (esim. MnO_2, KMnO_4, K_2Cr_2O_7, Na_2WO_4)
123
miksi jotkut ihmiset saavat myrkytystilan jo pienestäkin määrästä etanolia?
etanoli hapettuu elimistössä etanaaliksi alkoholidehydrogenaasin (ADH) avulla ja etanaali etaanihapoksi aldehydidehydrogenaasin (ALDH) avulla. entsyymien teho ja ilmentyminen vaihtelee eri ihmisillä (jos ALDH toimii hitaasti etanaalin määrä nousee veressä nopeasti, seuraus voi olla ihon punoitus, pahoinvointi ja sydämen rytmihäiriö)
124
miten sekundääriset alkoholit hapettuvat?
ketoneiksi
125
miksi ketoniryhmä ei yleensä hapetu enempää?
yleensä ketonin karbonyyliryhmään on sitoutunut hiiliketju molemmille puolille. seuraavan hapetuksen täytyisi tapahtua muualle hiilirungossa
126
miten tertiääriset alkoholit, ketonit ja felonit hapettuvat?
eivät yleensä hapetu (hydroksiryhmä on kiinni hiiliatomissa, johon ei ole sitoutunut yhtään vetyatomia)
127
pelkistin
yhdiste joka voi luovuttaa vetyä tai vastaanottaa happea (esim. NaBH_4, LiAlH_4, H_2 [jos katalyytti käytös])
128
miksi hapettimien ja pelkistimien reaktiot voivat olla vaarallisia?
monet niistä ovat erittäin reaktiivisia
129
mitä turvallisempia hapettimia tai pelkistimiä voidaan käyttää?
hapettimena ilman happea ja pelkistimenä vetyä tai alkoholia. näiden kanssa tarvitsee käyttää katalyyttejä
130
miten estereitä voi pelkistää?
vastaavalla tavalla kuin karboksyylihappoja
131
voiko hapettumista tapahtumia hiilirungossa?
kyllä, maksassa ja muualla elimistössä on erittäin tehokkaita hapettavia entsyymejä (sytokromi P450), jotka kykenee hapettamaan molekyylin hiilirungon sidoksia siten, että molekyyliin muodostuu joko hydroksi- tai karbonyyliryhmiä. tämä lisää molekyylien vesiliukoisuutta ja helpottaa niiden erittymistä pois elimistöstä
132
mitä sytokromien aikaansaama hapetus tekee lääkkeille?
monet lääkkeet hajoavat eli metaboloituvat elimistössä sytokromien aikaansaaman hapetuksen avulla. joissain tapauksissa lääkkeen aktiivinen muoto syntyy vasta elimistössä hapettumisen seurauksena
133
miksi kvanttimekaaninen atomimalli kuvaa elektronin luonnetta paremmin kuin pistemäinen atomimalli?
koska elektroneilla ei ole tarkkaa sijaintia. elektroni on siis delokalisoitunut.
134
mitä orbitaaleilla kuvataan?
vaikka elektronin sijainnille ei voida ennustaa tarkkaa paikkaa, elektroni on kuitenkin todennäköisimmin tietyllä alueella atomiytimen ympärillä. näitä alueita kuvataan orbitaaleilla. ne nimetään kirjaimilla s,p,d ja f ja ne ovat eri muotoisia
135
mitkä 3 määrittävää ominaisuutta elektronilla on?
massa, varaus ja spin (joka kuvaa elektronin magneettista vuorovaikutusta). massalla ja varauksella voi olla vaan 1 lukuarvo, mutta spinillä voi olla 2 eri suuntaa (näitä suuntia merkitään yleensä ylös tai alas)
136
Paulin kieltosääntö
jos kahdella elektronilla on sama spin, ne eivät voi olla samalla orbitaalilla
137
Montako elektronia voi olla yhdellä orbitaalilla?
2, koska spinillä on kaksi mahdollista suuntaa. orbitaaleja voidaan merkitä laatikoilla ja elektroneja kuvaavat niiden sisään piirretyt nuolet. nuolet piirretään ylös- ja alaspäin kuvaamaan spinien suuntia
138
alakuori
orbitaalien muodostama joukko, jolla on samantyyppinen muoto. kaikilla orbitaaleilla jotka kuuluvat samalle alakuorelle on sama energia
139
montako orbitaalia kuuluu millekin alakuorelle?
alakuoria kutsutaan niiden sisältämien orbitaalien mukaan s, p, d ja f-alakuoriksi. s-alakuorelle kuuluu 1 s-orbitaali, p-alakuorelle 3 p-orbitaalia, d-alakuorelle 5 d-orbitaalia ja ja f-alakuorelle 7 f-orbitaalia
140
montako elektronia mahtuu yhdelle alakuorelle?
koska jokaiselle orbitaalille mahtuu 2 elektronia, jokaiselle alakuorelle mahtuu kaksinkertainen määrä elektroneja mikä kuorella on orbitaaleja
141
Hundin sääntö
elektronit asettuvat alakuorille ensin siten, että niillä on samansuuntainen spin. tämä tarkoittaa sitä, että ensin jokainen alakuoren orbitaali saa yhden elektronin ja vasta tämän jälkeen ne saavat toisen elektronin (jolla vastakkaissuuntainen spin)
142
kuoret kvanttimekaanisessa atomimallissa
pääkuoret/pääenergiatasot, merkitään yleensä numeroilla 1-7. pääkuoren numero kertoo alakuorien lukumäärän
143
atomin perustila
elektronit asettuvat atomiorbitaaleille siten, että atomin kokonaisenergia on mahdollisimman pieni. saavutetaan siten, että orbitaalit täytetään matalaenergisimmästä alakuoresta ns. minimienergiaperiaatteen mukaan
144
voiko atomilla olla useita samannimisiä alakuoria?
voi, esim. 1s- ja 2s-alakuoret
145
miksi alakuoret eivät täyty järjestyksessä (paitsi alkuaineilla 1-18)?
alakuorilla on erilainen energia ja ne täyttyvät sen mukaan, millä alakuorella on pienin energia. seuraavan pääkuoren alimman alakuoren energia voi olla pienempi kuin edellisen ylemmän alakuoren energia
146
elektronikonfiguraatio
atomien elektronien asettuminen eri alakuorille
147
miten elektronikonfiguraatio merkitään?
alakuoren merkintä ja yläindeksiin elektronien lukumäärä kyseisellä alakuorella
148
miten raskaampien alkuaineiden elektronikonfiguraatiomerkintöjä voidaan lyhentää?
merkitsemällä jalokaasujen elektronirakennetta jalokaasun kemiallisella merkillä hakasulkeissa. esim. argonin elektronikonfiguraatio on sama kuin germaniumin elektronikonfiguraation alku, eli voidaan merkitä [Ar] ja loppuun germaniumin elektronikonfiguraation loppu
149
miten elektronikonfiguraatio näkyy jaksollisesta järjestelmästä?
jaksollinen järjestelmä voidaan jakaa lohkoihin sen mukaan, mikä on aineen viimeinen täyttyvä kuori
150
miksi kaikki magneetit sisältävät sivuryhmien metalleja?
koska metallit joilla on vajaa d- tai f-alakuori voivat olla magneettisia
151
siirtymämetalli
alkuaine, jolla on vajaa d-alakuori tai joka voi muodostaa kationeja joilla on vajaa d-alakuori
152
ionisoitumisenergia
kuvaa sitä energiamäärää, joka vaaditaan erottamaa yksi elektroni kaasumaisesta alkuaineatomista. jos muodostuneesta ionista irrotetaan toinen elektroni, tarvittavaa energiaa kutsutaan toiseksi ionisoitumisenergiaksi jne.
153
miksi ionisoitumisenergia pienenee kun mennään jaksollisessa järjestelmässä alaspäin?
täyttyneiden orbitaalien ja elektronikuorten määrä kasvaa, mikä tarkoittaa että ulkoelektronit ovat kauempana ytimestä -> elektronin ja ytimen välinen vuorovaikutus on heikompi
154
miten pysyvät elektronikonfiguraatiot näkyvät ionisoitumisenergioissa?
elektroni irtoaa helpoiten s-kuorelta -> maa- ja maa-alkalimetalleilla on alhainen ionisoitumisenergia. ryhmillä 13-18 ei irtoa enää helposti (p-alakuorelta), mutta 13 helpommin kuin 18.
155
mikä on siirtymämetallien, lantanoidien ja aktinoidien korkeaenergisin alakuori?
d- tai f-alakuori. esim. ryhmien 3-12 korkeaenergisin alakuori on 3d-kuori, mutta elektroni irtoaa 4s-alakuorelta
156
pääryhmien ulkokuori
korkeaenergisimmät s- ja p-orbitaalit joilla on elektroneja
157
siirtymämetallien ulkokuori
korkeaenergisin d-alakuori lasketaan mukaan korkeaenergisimmän s-alakuoren lisäksi (sinkillä jota ei aina lasketa siirtymämetalliksi on täysi 3d-alakuori, joten ulkokuoreen lasketaan vain 4s-alakuori)
158
lantanoidien ulkokuori
määritelmä vaihtelee, samoin elektronikonfiguraatio kaasumaisessa ja kiinteässä faasissa. yleensä ulkokuoreen kuuluu 6s-,4f- ja 5d-orbitaaleja
159
miksi 4f-orbitaalit vaikuttavat vain vähän lantanoidien ominaisuuksiin?
täynnä olevan 5d-alakuoren orbitaalit ovat suurempia kuin 4f-orbitaalit, minkä takia 4f-orbitaalit eivät pääse osallistumaan kovalenttisten sidosten muodostamiseen. 4f-elektronit vaikuttavat kuitenkin suuresti lantanoidien magneettisiin ja spektroskooppisiin ominaisuuksiin
160
aktinoidit ulkokuori
yleensä 5f-orbitaalit lasketaan mukaan ulkokuoreen
161
sidosorbitaali
kovalenttisessa sidoksessa molempien atomien sidokseen osallistuvien elektronien orbitaalit sulautuvat yhteen sidosorbitaaleiksi
162
sigmasidos
yksinkertainen kovalenttinen sidos, joka syntyy kahden atomin sidokseen osallistuvien elektronien orbitaalien yhteensulautuneesta sidosorbitaalista
163
hybridisaatiomalli
kehitettiin hiiliatomin sidosten ymmärtämiseksi. (koska hiilen elektronikonfiguraatio on 1s^2 2s^2 2p^2, eli vain kahdella p-orbitaalilla on parittomia elektroneja, jotka voivat osallistua kovalenttisen sidoksen muodostumiseen. hiili kuitenkin muodostaa 4 kovalenttista sidosta.)
164
hybridiorbitaalit
tietyt erimuotoiset atomiorbitaalit muuntuvat keskenään samanlaisiksi hybridiorbitaaleiksi
165
sp^3-hybridisaatio
kun hiiliatomi muodostaa 4 yksinkertaista sidosta, sen uloimman kuoren s-orbitaali ja kaikki kolme p-orbitaalia hybridisoituvat neljäksi identtiseksi hybridiorbitaaliksi. muodostuneet sp^3-hybridiorbitaalit sijoittuvat avaruudellisesti mahdollisimman kauas toisistaan tetraedrin muotoon
166
ovatko sidoskulmat samankokoisia kaikilla alkaaneilla?
on, eli 109,5 astetta
167
mitä orgaanisten molekyylien kaavoissa tarkoittaa levenevä yhtenäinen viiva ja levenevä katkoviiva?
levenevä yhtenäinen viiva: sidos joka suuntautuu katsojaan päin
levenevä katkoviiva: sidos, joka suuntautuu katsojasta poispäin
168
sp^2-hybridisaatio
alkeeneissa hybridiorbitaaliin osallistuu vain 2 p-orbitaalia. hybridiorbitaalit suuntautuvat niin, että ne ovat 120 asteen etäisyydellä toisistaan. p-orbitaali joka ei hybridisoitunut, suuntautuu kohtisuoraan hybridiorbitaalin tasoa vastaan
169
piisidos
syntyy hiiliatomien välille hybridisoitumattomista p-orbitaaleista
170
mistä hiiliatomien välinen kaksoissidos muodostuu?
yhdestä sigmasidoksesta ja yhdestä piisidoksesta
171
miksi kaksoissidos on jäykkä?
sen päissä olevat atomiryhmät eivät voi vaihtaa paikkaa toistensa suhteen sidoksen katkeamatta
172
miksi bentseenirenkaan rakenne on erittäin pysyvä?
delokalisaation takia. renkaan hiiliatomit ovat vierekkäin ja hybridisoimattomat p-orbitaalit ovat sulautuneet toisiinsa yhtenäiseksi piisidos-pilveksi. noilla p-orbitaaleilla olleet 6 elektronia ovat pilvessä delokalisoituneina
173
konjugoitunut kaksoissidos
kun hiiliketjussa kovalenttiset kaksoissidokset ja yksinkertaiset sidokset vuorottelevat, kaksoissidoksia kutsutaan konjugoituneiksi
174
miksi yhdisteet joissa on monia konjugoituneita kaksoissidoksia ovat värillisiä?
aineen absoiboidessa energiaa, molekyylein saama energia virittää ne korkeammalle energiatilalle. useimmat orgaaniset molekyylit absorboivat energiaa näkyvää valoa korkeammilla aallonpituuksilla, eli näkyvän valon alueella tapahtuvaa absorboimista, mikä aiheuttaa aineelle jonkin värin, ei tapahdu. yhdisteissä joissa on konjugoituneita sidoksia, piielektronit voivat jakautua koko pitkälle konjugoituneelle osalle. joidenkin piielektronien energia nousee ja joidenkin laskee, koska on erilaisia energiatasoja joille elektronit voivat asettua. korkeaenergisimmät piielektronit voivat virittyä jo näkyvän valon säteilyn vaikutuksesta matalaenergisille viritystiloille. viritystilojen määrä kasva akun konjugoitunut osa pitenee.
174
sp-hybridisaatio
alkyyneissä, kolmoissidos. vaan yksi p-orbitaali osallistuu hybridisaatioon. sp-hybridiorbitaalit sijoittuvat mahdollisimman kauas toisistaan, eli ovat 180 asteen kulmassa. kaksi p-orbitaalia jotka eivät osallistu hybridisaatioon ovat kohtisuorassa toisiaan ja hybridiorbitaaleja vastaan
174
voivatko ionit olla aromaattisia?
voivat
175
voivatko muutkin kuin hiilivedyt olla aromaattisia?
voivat
176
mistä hiiliatomien välinen kolmoissidos koostuu?
yhdestä sigmasidoksesta ja kahdesta piisidoksesta
177
stereoisomeria
molekyylit eroavat toisistaan vain avaruusrakenteen perusteella. atomit ovat sitoutuneet samoihin atomeihin, mutta sidokset suuntautuvat eri puolille molekyyliä.
178
mihin stereoisomeria jaetaan?
cis-trans-isomeriaan, enantiomeriaan eli peilikuvaisomeriaan ja konformaatioisomeriaan
179
cis-trans-isomeria
- voi olla yhdisteillä, joilla on hiiliatomien välisiä kaksoissidoksia tai rengasrakenteita
- Jos molempiin kaksoissidoksen hiiliatomeihin kiinnittyneet atomit tai atomiryhmät ovat keskenään erilaisia, yhdisteellä voi olla kaksi eri isomeeriä: cis- ja trans-isomeerit. Cis-isomeerissä toisiaan vastaavat atomit tai atomiryhmät ovat kaksoissidoksen samalla puolella ja trans-isomeerissä vastakkaisilla puolilla.
- Jos kaksoissidoksen toiseen hiiliatomiin on sitoutunut kaksi samanlaista atomia tai atomiryhmää, cis-trans-isomeriaa ei muodostu.
180
enantioisomeria
- muodostuu jos molekyylissä johonkin hiiliatomiin on kiinnittynyt 4 erilaista atomia tai atomiryhmää eli siinä on kiraliakeskus.
- kiraliakeskukseen liittyneet hiiliatomit voivat järjestäytyä hiiliatomin ympärille kahdella eri tavalla
181
konformaatioisomeria
- voi olla millä tahansa yhdisteellä, jolla on hiiliatomien välisiä yksinkertaisia sidoksia
- sigmasidoksen päissä olevat ryhmät voivat pyörähtää toistensa suhteen ympäri sidoksen katkeamatta
- ei vaadi sidosten katkeamista toisin kuin muut isomerian lajit
182
rengasrakenteiden cis-trans-isomeria
- esiintyy, jos toisiaan vastaavat ryhmät voivat asettua eripuolille renkaan tasoa
- cis-muodossa toisiaan vastaavat ryhmät ovat samalla puolella renkaan tasoa, trans-muodossa eri puolilla
183
E/Z-isomeerit
kaksoissidoksessa on erilaisia atomeja tai atomiryhmiä kolme tai neljä. kyse samasta isomerian lajista kuin cis-trans-isometriassa.
e= vastakkain
z= yhdessä
184
miten E/Z-isomeerit nimetään?
1. vertaillaan ensin kaksoissidoksen toiseen hiiliatomiin liittyneitä atomeita ja niiden suhteellisia atomimassoja keskenään
2. vastaava vertailu toisella hiiliatomilla
3. verrataan näiden kahden hiiliatomin raskaampien ja kevyempien atomien paikkaa kaksoissidokseen nähden. jos kevyemmät ovat eripuolilla -> E, jos samalla -> Z
jos kaksoissidokseen on sitoutunut 2 tai useampia hiiliatomeita, vertailuun käytetään seuraavia atomeja niin kauan kunnes ero löytyy
185
kiraliakeskus
asymmetrinen hiiliatomi. atomi johon on liittynyt 4 erilaista atomia tai atomiryhmää.
aka stereokeskus tai stereogeeninen keskus
186
enantioisomeerien merkinnät
(R) ja (S), periaate sama kun E/Z-isomeereillä.
187
milloin rengasrakenteen hiiliatomissa voi olla kiraliakeskus?
jos renkaan eri hiiliatomeihin on väh 2 erilaista atomia tai atomiryhmää
188
miten enantiomeerit eroavat toisistaan?
sulamis- ja kiehumispisteet ovat samoja samoin liukoisuus, mutta eroavat biologisilta ominaisuuksiltaan
-haju voi olla eri, koska vuorovaikutuksia molekyylien ja hajureseptorien välille voi muodostua vain tietyssä kohassa, johon molekyyli sopii
189
enantiomeerit lääkkeissä
yleensä vain toinen vaikuttaa halutulla tavalla
190
raseeminen seos
jos seoksessa on eri enantiomeerejä yhtä paljon. syntyy silloin kun reaktioon ei vaikuta mikään muu yhdiste, kuten katalyytti
191
voiko kiraliakeskus olla muukin kuin hiiliatomi?
joo
192
Lewisin kaava
kaikki sidoselektronit ja vapaat elektroniparit on merkitty kahdella pisteellä tai sidosviivalla
193
mitä orbitaaleille tapahtuu kovalenttisen sidoksen muodostuessa?
atomien uloimman kuoren orbitaalit sulautuvat toisiinsa ja aiemmin parittomat elektronit muodostavat sidoselektroniparin
194
miksi sidosorbitaalit suuntautuvat mahdollisimman kauaksi toisistaan?
eri orbitaaleilla ovat elektroniparit hylkivät toisiaan
195
miksi metaanimolekyyli on tetraedrin muotoinen?
hiiliatomilla on oktetti, kahdeksan elektronia sijaitsevat pareittain neljällä sidosorbitaalilla. sidokset suuntautuvat mahdollisimman kauas toisistaan, joten muoto on tetraedri
196
mistä sidosten suuntautuminen molekyylissä riippuu?
molekyylin keskusatomista. jos keskusatomilla ei ole vapaita elektronipareja, molekyyli on joko tetraedri, tasokolmio tai lineaarinen. jos keskusatomilla on vapaita elektronipareja, muoto on pyramidi tai taipunut V-muoto
197
vapaa elektronipari
atomin uloimman kuoren elektronipari, joka ei osallistu sidoksen muodostumiseen
198
kolmisivuisen pyramidin muotoinen molekyyli
sidoselektroniparit ja vapaa elektronipari suuntautuvat mahdollisimman kauas toisistaan, mutta vapaa elektronipari vie enemmän tilaa kuin sidoselektronipari, joten sidokset taipuvat hieman toisiaan kohti. sidoskulma noin 107 astetta. poolinen, koska pyramidin huipulla pysyvä erimerkkinen osittaisvaraus kuin alhaalla. jos neljä atomia ja yksi vapaa elektronipari keskusatomilla
199
V-kirjaimen muotoinen molekyyli
vapaat elektroniparit vievät tilaa ja sidoselektroniparit vääntyvät kohti toisiaan, sidoskulma 105 astetta jos 2 vapaa elektroniparia ja 3 atomia.jos kolmiatomisen molekyylin keskusatomilla on vain yksi vapaa elektronipari, se vääntää molekyylin myös V:n muotoiseksi, mutta sidoskulma on silloin 120 astetta, eli suurempi kuin vesimolekyylissä
200
molekyyli muodoltaan tasokolmio
4 atomia, keskusatomilla ei yhtäkään vapaata elektroniparia. kulmat 120
201
lineaarinen molekyyli
3 atomia, keskusatomilla ei yhtäkään vapaata elektroniparia. kahden atomin alkuainemolekyylit aina
202
mihin molekyylin muoto vaikuttaa?
poolisuus, reaktiivisuus, olomuoto, liukoisuus, biologinen aktiivisuus. esim. muoto voi kumota sidosten poolisen vaikutuksen
203
minkä elektronegatiivisuusarvon jälkeen sidos on poolinen?
0,5 (tätä ennen heikosti poolinen)
204
milloin molekyylin muoto kumoaa poolisuuden?
kun sidokset suuntautuvat vastakkaisille puolille molekyyliä ja niiden elektronegatiivisuusarvon erotus on alle 0,5
205
tetraedri
esim. 5 atomia, ei vapaita elektronipareja. sidoskulma 109,5.
206
pitääkö poolisuutta tutkittaessa ottaa huomioon toinen sidos ja siihen liittynyt atomi?
joo.
207
miten tietoa molekyylin absorboimasta energiasta voidaan käyttää hyväksi?
absorboituneesta energiasta voidaan saada tietoa siitä, millainen molekyylin rakenne on. jokainen molekyyli absorboi säteilyä eri tavalla
207
miten sähkömagneettinen säteily luokitellaan?
aallonpituuden perusteella. lyhytaaltoisin säteily kuljettaa mukanaan eniten energiaa
208
miten säteily vaikuttaa molekyyleihin?
kun molekyyli absorboi säteilyä, molekyyli virittyy säteilyn vaikutuksesta perustilalta virittyneelle tilalle. tämä voi johtaa molekyylin pyörimisliikkeen tai sidosten värähdysliikkeen lisääntymiseen tai muutoksiin molekyylin elektronirakenteessa
209
miten radioaallot vaikuttavat molekyyleihin?
molekyyli pyörii nopeammin
210
miten infrapunasäteily vaikuttaa molekyyleihin?
molekyylin sidokset värähtelevät nopeammin
211
miten näkyvä valo ja matalaenerginen UV-säteily vaikuttavat molekyyleihin?
elektroneja virittyy orbitaaleilta toisille orbitaaleille
212
miten korkeanerginen UV-säteily, röntgen ja gammasäteily vaikuttavat molekyyleihin?
molekyylistä irtoaa elektroneja ja molekyyli tuhoutuu
213
spektri
kuvaaja, jonka vaaka-akseli kuvaa säteilyn energiaa ja pystyakseli sitä, kuinka voimakkaasti säteily vaikuttaa aineeseen. vuorovaikutuksen voimakkuutta kuvataan absorbanssilla, eli sillä kuinka voimakkaasti aine absorboi säteilyä. molekyylit yleensä absorboivat säteilyä yleensä tietyillä energia-alueilla, mikä näkyy spektrissä piikkeinä
214
miten spektrin avulla tunnistetaan molekyylejä?
tietyt molekyylin osat näkyvät spektrissä piikkeinä tietyllä energialla. jos piikkejä on riittävästi, aineen voi tunnistaa vertaamalla sen spektriä tietokannassa oleviin tunnettujen näytteiden spektreihin. jos piikkejä on vain muutama, tunnistaminen on hankalaa koska useilla molekyyleillä voi olla spektrissään samankaltaisia piikkejä. myös käytetty liuotin vaikuttaa spektrissä näkyviin piikkeihin
215
miten molekyylit voivat värähdellä?
esim. vesimolekyylin sidokset voivat venyä eri tahdissa tai samassa tahdissa tai atomien välinen kulma voi taipua edestakaisin. jokaiseen värähdysliikkeeseen liittyy tietty energia, joka ilmaistaan aaltolukuina yksikössä cm^-1
216
IR-spektri
infrapuna-alueen sähkömagneettinen säteily virittää molekyylien sidosten värähdystiloja. jokaisen värähdystilan virittäminen vaatii tietyn määrän energiaa ja tiettyjen funktionaalisten ryhmien sidokset virittyvät hyvin tunnusomaisella aallonpituudella. pystyakselilla absorbanssin sijasta yleensä transmittanssi, joka kuvaa sitä, kuinka suuri osa säteilystä läpäisee näytteen
217
aaltolukuyksikkö
aallonpituuden käänteisluku
218
NMR-spektroskopia (ydinmagneettinen resonanssispektroskopia)
atomien ydinten ympäristöä voidaan tutkia. näyte asetetaan voimakkaaseen magneettikenttään ja siihen kohdistetaan radioaaltoja. tämä saa aikaan ytimen magneettisen tilan virittymisen ja sen jälkeen purkautumisen, mitä voidaan tutkia.
219
kemiallinen ympäristö
molekyyleissä atomiin on liittynyt jonkin toinen atomi ja tähän atomiin muita atomeja. tämä on ytimen kemiallinen ympäristö. riippuu molekyylin elektronirakenteesta. vaikuttaa ytimen kokemaan magneettikenttään ja siten siihen aallonpituuteen, jolla se absorboi säteilyä. jokainen erilaisessa kemiallisessa ympäristössä oleva atomin ydin absorboi säteilyä hieman eri aallonpituudella ja aiheuttaa spektriin piikin
220
mitä NMR-spektroskopialla yleensä tutkitaan?
vedyn yleisimmän isotyypin 1^H-ytimien virittymistä. tämä koska se on yleinen ja sen vuorovaikutus magneettikentän kanssa on suht voimakasta
221
mitä jos kahdella tai useammalla 1^H-ytimellä on täysin samanlainen kemiallinen ympäristö?
niiden piikit ovat spektrissä täsmälleen päällekkäin, eli spektrissä näkyy vain yksi piikki -> 1^H-NMR-spektrissä on yhtä monta piikkiä kuin molekyylissä on 1^H-ydinten eri kemiallisia ympäristöjä
222
piikin hienorakenne
1^H-NMR-spektrin piikkien silpoutuminen, eli piikit koostuvat yleensä monesta toisiaan lähellä olevasta piikistä. tästä voidaan myös tehdä päätelmiä molekyylin rakenteesta
223
kemiallinen siirtymä
kertoo kuinka paljon ytimien absorptio poikkeaa vertailuaineen absorptiosta. NMR-spektrin piikit ilmoitetaan usein kemiallisina siirtyminä, sillä erot eri ytimien säteilyn absorptiossa ovat hyvin pieniä. vertailuaine on usein tetrametyylisilaani, jonka antama yksinkertainen piikki on kalibroitu kohtaan 0 ppm.
224
mitkä vaikuttavat kemialliseen siirtymään?
muun muassa vety-ytimeen liittyvien atomien ja niihin edelleen liittyneiden atomeiden elektronegatiivisuudet. karkeasti: mitä lähempänä elektronegatiivisinta atomia vety-ydin on, sitä suurempi on siirtymä. NMR-spektrien tulkinnassa täytyy kuitenkin huomioida monta tekijää
225
miksi NMR-spektrin avulla voidaan päätellä mitä funktionaalisia ryhmiä molekyylissä on?
tietyissä funktionaalisissa ryhmissä vety-ytimet ovat yleensä hyvin samanlaisessa ympäristössä. tästä johtuen tiettyjen funktionaalisten ryhmien piikit esiintyvät usein samalla alueella 1^H-NMR-spektrissä
226
mitä NMR-spektriä tulkittaessa täytyy huomata?
että esim. hydroksiryhmän piikki voi esiintyä laajalla alueella, yksittäistä piikkiä voi olla vaikea tunnistaa hydroksiryhmän piikiksi. fenyyliryhmän vety-ytimien piikit yleensä tiiviisti tietyllä alueella. IR-spektriä voi käyttää apuna
227
miten kemiallinen siirtymä ilmoitetaan?
NMR-spektrin vaaka-akselilla miljoonasosina lyhenteellä ppm
228
kolorimetria
määritysmenetelmä, jossa eri väkevyisten liuosten pitoisuudet tuntemalla voidaan silmämääräisesti arvioida pitoisuudeltaan tuntemattoman liuoksen väkevyys vertaamalla sen värin vahvuutta tunnettuihin liuoksiin
229
spektrofotometria
absorboitumiseen perustuva analyysimenetelmä. Värillisten liuosten pitoisuus voidaan määrittää tarkasti johtamalla liuoksen läpi yksiväristä valoa eli valoa, jolla on tietty aallonpituus. Mittauksessa näyteliuos kaadetaan pieneen läpinäkyvään astiaan, kyvettiin. Kyvetti asetetaan laitteeseen, joka mittaa, kuinka paljon valoa imeytyy eli absorboituu aineeseen.
230
absorboituminen
aineeseen imeytyy sähkömagneettisen säteilyn joitakin aallonpituuksia, esimerkiksi näkyvän valon aallonpituuksia
231
absorbanssin ja pitoisuuden yhteys
mitä väkevämpää tutkittava liuos on, sitä enemmän siihen imeytyy säteilyä kuten valoa. absorbanssi siis kasvaa aineen pitoisuuden kasvaessa, koska suuremmassa pitoisuudessa on enemmän rakenneosia, joihin säteily voi törmätä
232
absorbanssi
suure, joka kuvaa aineeseen imeytyneen eli absorboituneen säteilyn määrää
233
Lambert-Beerin laki
Tutkittavan näytteen pitoisuuden määrittäminen perustuu Lambert–Beerin lakiin. Laki pätee laimeille liuoksille. Eri aineilla on erilainen molaarinen absorptiokerroin.
A=εlc
A= arbsorbanssi, ε= molaarinen absorptiokerroin, l=valon kulkema matka näytteessä, c= absorboivan aineen konsentraatio
234
kvantitatiivinen eli määrällinen analyysi
tutkimus, jossa määritetään jonkin aineen pitoisuus näytteessä
235
standardiliuos
käytetään kvantitatiivisessa analyysissä pitoisuuden määrittämisessä. niillä on tietty tunnettu pitoisuus. Kun standardiliuosten absorbanssit määritetään, saadaan tietää, miten absorbanssi riippuu liuoksen pitoisuudesta.
236
nollaliuos
Standardiliuosten lisäksi valmistetaan nollaliuos, joka sisältää liuottimen, mutta ei absorboivaa ainetta. Nollaliuosta käytetään spektrofotometrin kalibrointiin eli nollaamiseen. Nollaliuoksen absorbanssiarvo asetetaan nollaan, jolloin kyvetin vaikutus mittaukseen poistuu.
237
mitä täytyy standardiliuoksissa ottaa huomioon?
- Laimeimman standardiliuoksen konsentraation tulisi olla pienempi kuin tutkittavan näytteen konsentraatio.
- Väkevimmän standardiliuoksen konsentraation tulisi olla suurempi kuin tutkittavan näytteen konsentraatio.
- Standardiliuoksia valmistetaan vähintään kolme, mutta suositeltavaa olisi tehdä neljä tai viisi liuosta.
238
standardisuora
Kun standardiliuosten pitoisuudet tiedetään ja niiden absorbanssiarvot mitataan, voidaan piirtää standardisuora. Tutkittavan liuoksen pitoisuus voidaan lukea standardisuoralta tai laskea suoran yhtälön avulla.
239
spektrofotometri
laite, jolla mitataan liuoksen absorbanssi. Mittauksissa käytetään aallonpituutta, jota määritettävä aine absorboi voimakkaasti. Tällöin näytteessä olevat mahdolliset epäpuhtaudet eivät häiritse mittausta. Mittauksessa käytettävä aallonpituus voidaan määritttää mittaamalla valon absorptiota aineeseen eri aallonpituuksilla ja valitsemalla mittaukseen se aallonpituus, jossa valon imeytyminen aineeseen on suurinta.
240
mitä jos spektrofotometrillä tehdään hyvin tarkkoja mittauksia?
on käytettävä koko ajan samaa laadukasta kvartsilasista kyvettiä. Näin mahdollinen kyvetin pinnasta aiheutunut virhe huomioidaan samalla tavalla sekä nollanäytteessä että jokaisessa mitatussa näytteessä.
241
spektrofotometrin osat
valonlähde, suodatin (monokromaattori), paikka näytteelle, ilmaisin (detektori) sekä tietokone ja ohjelmisto, jolla spektri tuotetaan. Spektrofotometrissä on prisma, joka jakaa valkoisen valon eri komponentteihin, joilla on tunnusomainen väri ja aallonpituus.
242
aineen pitoisuuden määrittäminen spektrofotometrillä
1. Valmistetaan standardiliuokset, joiden pitoisuudet tunnetaan.
2. Tehdään nollaliuos, jossa ei ole tutkittavaa ainetta. Nollaliuos sisältää liuottimen ja mahdolliset muut näyteliuoksen sisältämät aineet paitsi tutkittavan aineen.
3. Spektrofotometristä valitaan se aallonpituus, jota tutkittava liuos absorboi eniten.
4. Kyvetti kaadetaan lähes täyteen liuosta. Tarkistetaan, ettei kyvettiin jää mittaustulokseen vaikuttavia ilmakuplia. Kyvettiä pidetään kiinni niistä sivuista, joiden läpi valo ei kulje.
5. Spektrofotometrin näytetilaan laitetaan ensin nollaliuos. Asetetaan nollaliuoksen absorbanssiarvoksi nolla.
6. Standardiliuosten absorbanssit mitataan aloittaen laimeimmasta liuoksesta. Mikäli käytetään samaa kyvettiä, se huuhdellaan mittausten välissä tutkittavalla liuoksella.
7. Mitataan pitoisuudeltaan tuntemattoman näytteen absorbanssi.
8. Piirretään standardisuora, jossa on esitetty absorbanssi konsentraation funktiona.
9. Tutkittavan näytteen pitoisuus luetaan standardisuoralta tai lasketaan standardisuoran yhtälön avulla.
243
mitä jos jokin standardiliuosten absorbanssiarvoista ei osu suoralle?
mittaustulosta ei silti voida jättää huomiotta ilman painavaa syytä. Vaihtoehtona on, että yksi tai useampi liuoksista valmistetaan uudestaan ja mittaustulokset toistetaan.
244
suhdekaava
ilmoittaa eri alkuaineatomien suhteelliset määrät aineessa. kertoimet ovat pienimmät mahdolliset kokonaisluvut, joilla suhteelliset määrät voi ilmoittaa. Suhdekaavasta voidaan määrittää molekyylikaava, jos molekyylin moolimassa tiedetään
245
mitä ioniyhdisteiden kaavat ovat?
suhdekaavoja. Esimerkiksi kiinteä natriumkloridi on jatkuva rakenne, josta ei voida erottaa mitään tiettyä yksittäistä molekyylin tapaista rakenneosaa. Kaava kertoo ainoastaan natrium- ja kloridi-ionien suhteelliset määrät natriumkloridikiteessä.
246
alkuaineanalyysi
voidaan määrittää suhdekaava. Massoista voidaan laskea alkuaineiden moolimassojen avulla suhteelliset ainemäärät, joista päätellään suhdekaava.
247
miten suhdekaava lasketaan massaprosenteista?
- oletetaan näytteen tilavuudeksi esim. 100g
- lasketaan massat
- lasketaan ainemäärät
- jaetaan molemmat ainemäärät pienimmällä ainemäärällä
- pyöristetään saadut arvot kokonaisluvuiksi
- jos suhteelliset ainemäärät ei oo kokonaislukuja, kerro ne kaikki sopivalla luvulla, niin että tulee kokonaislukuja
248
massaspektrometria
kokeellinen menetelmä, jolla saadaan tietoa molekyylien rakenteesta ja moolimassasta
249
mitä massaspektrometriassa tehdään?
molekyyliin kohdistetaan elektronisuihku, jonka seurauksena molekyylistä irtoaa elektroneja ja osa molekyyleistä hajoaa varautuneiksi palasiksi. Varautuneet molekyylit ja niiden palaset muodostavat ionisuihkun, joka ohjataan magneettikenttään. Varautuneet molekyylin palaset liikkuvat magneettikentässä ympyräradalla, jonka säde riippuu palasen varauksesta ja massasta. Koska erimassaisten palasten lentorata on erilainen, ne poistuvat magneettikentästä hieman eri suuntiin. Magneettikentän jälkeen massaspektrometrissa on ilmaisin, joka mittaa, millaisilla lentoradoilla palasia poistuu magneettikentästä. Näiden tietojen avulla laitteeseen liitetty ohjelmisto laskee palasten massat.
250
massaspektri
Jokainen massaspektrin piikki kuvaa jotain varautunutta molekyylin palasta tai itse molekyyliä. Piikin paikasta vaaka-akselilla voi lukea palasen atomimassan. Piikkien korkeus on verrannollinen siihen, kuinka paljon kyseisiä palasia muodostuu. Tietyt molekyylit hajoavat helpommin tietynlaisiin palasiin, ja näiden palasten piikit ovat korkeampia. Orgaanisilla yhdisteillä on usein hyvin tunnusomainen massaspektri, josta se voidaan tunnistaa.
251
mitä massaspektrin vaaka-akselilla todellisuudessa näkyy?
molekyylin palasen massan ja varauksen suhde. Jos varaus on yksi, tämä suhde on suoraan palasen massa
252
M+1-piikki
Massaspektrissä näkyy joskus molekyylin moolimassaa kuvaavan piikin oikealla puolella vielä yksi hyvin pieni piikki. johtuu hiilen isotoopista 13C, joka kasvattaa joidenkin molekyylien moolimassaa. Tätä piikkiä ei käytetä molekyylin moolimassan määrittämisessä. M + 1 -piikin voi tunnistaa siitä, että välittömästi sen vasemmalla puolella on huomattavasti isompi piikki.
253
mikä on yleensä raskain molekyylin palanen massaspektrometrissa?
molekyyli itse
254
miten suhdekaavasta saadaan moolimassan avulla molekyylikaava?
- lasketaan ensin yhdisteen moolimassa, jos sen molekyylikaava olisi suoraan sama kuin suhdekaava
- määritetään, kuinka moninkertainen yhdisteen massaspektrin ilmaisema moolimassa on verrattuna suhdekaavalle laskettuun moolimassaan
- M(yhdiste)= x*M(suhdekaava)
255
mistä piikistä moolimassa luetaan?
oikeanpuolimmaisesta piikistä (ellei se ole M+1-piikki)
256
isomeeri
yhdisteet, jotka koostuvat samoista atomeista, mutta joiden molekyylien rakenne on erilainen, ovat toistensa isomeerejä. sama molekyylikaava, mutta eri rakennekaava
257
mihin päälajeihin isomeria jaetaan?
rakenneisomeriaan ja stereoisomeriaan
258
rakenneisomeria
atomit ovat sitoutuneet toisiinsa eri järjestyksessä
259
miten isomeerit eroavat toisistaan ominaisuuksiltaan?
Rakenneisomeerit ovat kokonaan eri aineita, joilla on erilaiset kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet. rakenneisomeerit reagoivat eri tavalla toisten aineiden kanssa. stereoisomeereilläkin voi olla joitain eroja fysikaalisissa ja kemiallisissa ominaisuuksissa, mutta erit. niiden biologinen aktiivisuus ja vaikutukset esim. elimistössä voivat poiketa toisistaan
260
miten rakenneisomeria jaetaan?
funktioisomeria, runkoisomeria ja paikkaisomeria
261
funktioisomeria
eri funktionaalinen ryhmä, erot selvimpiä. kuuluvat eri yhdisteryhmiin
262
runkoisomeria
molekyylit eroavat toisistaan hiilirungon rakenteen perusteella
263
paikkaisomeria
funktionaalinen tai liittynyt ryhmä on molekyyleissä eri hiiliatomeissa. sama hiilirunko ja funktionaaliset ja liittyneet ryhmät
264
miksi haarautuneiden molekyylien kiehumispisteet ovat alhaisempia kuin suoraketjuisten?
Haarautuneet molekyylit ovat pallomaisempia, jolloin molekyylien välillä on vähemmän dispersiovoimien kontaktipinta-alaa kuin suoraketjuisilla molekyyleillä.
