Luettelossa on 25 tehtävää.
Alla olevissa kuvissa on esitetty hiilen kahden allotrooppisen muodon, timantin ja grafiitin, rakenteet. Mitä käsite allotropia tarkoittaa? Kumpi rakenteista esittää timanttia ja kumpi grafiittia? Millainen rakenne aineilla on, ja mitä sidosvoimia niissä esiintyy? Miten rakenteiden avulla voidaan selittää erot aineiden fysikaalisissa ominaisuuksissa?
+8.
Sokerit, tärkkelys ja selluloosa ovat tärkeimmät hiilihydraatit. Miten hiilihydraatteja syntyy luonnossa? Miten sokerit voidaan rakenteensa perusteella luokitella? Miten tärkkelys ja selluloosa eroavat rakenteeltaan toisistaan? Tarkastele myös joitakin hiilihydraateille tyypillisiä reaktioita, hiilihydraattien merkitystä luonnossa ja teollista käyttöä.
Katalyysi ja katalysaattorit. Mihin katalysaattorien toiminta perustuu? Tarkastele esimerkkeinä jotain kemian teollisuudessa käytettävää katalysattoria sekä luonnossa toimivaa katalysaattoria.
Kun erään yksiarvoisen hapon vesiliuoksesta otettu 25,0 ml:n näyte neutraloitiin 0,10 M NaOH-liuoksella saatiin oheinen titrauskäyrä. a) Mikä oli hapon konsentraatio alkuperäisessä liuoksessa? b) Titrauksen päätepiste todettiin suoran pH-mittauksen lisäksi myös happo-emäsindikaattorin avulla. Mihin happo-emäsindikaattorien toiminta perustuu, ja mitä seikkoja tuli ottaa huomioon indikaattorin valinnassa? c) Määritä hapon happovakion arvo. d) Työssä käytetty pH-mittari kalibroitiin liuoksella, jonka pH on 4,74. Liuos valmistettiin lisäämällä 0,10 M NaOH-liuosta 20,0 ml:aan 0,10 M etikkahappoa (Ka = 1,8 · 10–5 mol/l). Kuinka paljon emäsliuosta tarvittiin?
Vertaa toisiinsa kahta metallista alkuainetta, natriumia ja kuparia. Tarkastele niiden esiintymistä luonnossa, fysikaalisia ominaisuuksia ja kemiallisia reaktioita. Miten näitä metalleja voidaan tuottaa teollisesti, ja mihin niitä voidaan käyttää?
Ohje (ei täydellistä vastausta), linkkejä
Energian tuottaminen, teollisuus ja liikenne aiheutuvat päästöjä, jotka rasittavat ympäristöä. Mitä yhdisteitä nämä päästöt sisältävät, ja millä kemiallisilla keinoilla niiden pääsyä luontoon voidaan vähentää?
Aineet voidaan sähkönjohtokyvyn perusteella jakaa kolmeen luokkaan: sähköä johtavat aineet, eristeet ja puolijohteet. Miten kemiallisen sidoksen ja aineen rakenteen avulla voidaan selittää aineiden sähkönjohtokyvyn erot?
Aminohapot. Tarkastele myös aminohappojen esiintymistä luonnossa ja merkitystä ihmiselle.
Metallien korroosio. Tarkastele korroosiota kemiallisena tapahtumana ja esitä keinoja, joilla korroosiota voidaan vähentää.
Analyysiä varten on usein tarpeellista jakaa
kemiallisten aineiden seos komponentteihin. Tarkastele menetelmiä, joita
voidaan käyttää seoksessa olevien aineiden saattamiseksi
erilleen toisistaan.
Ratkaisu
Orgaanisten yhdisteiden isomeria
Kemiallisen reaktion nopeus. Tarkastele reaktionopeuteen
vaikuttavia tekijöitä ja reaktionopeuden merkitystä luonnon
reaktioissa ja teollisuuden prosesseissa.
Millä perusteella alkuaineiden jaksollinen järjestelmä on muodostettu? Valitse jokin jaksollisen järjestelmän ryhmä ja jokin jakso ja selvitä niihin kuuluvien alkuaineiden ominaisuuksissa tapahtuvia systemaattisia muutoksi ja syitä niihin.
Vahvat ja heikot kemialliset sidokset. Selosta myös, miten sidostyyppi vaikuttaa aineen ominaisuuksiin.
Galvaaninen kenno (galvaaninen pari) ja sen käytännön sovelluksia.
Kemiallinen tasapaino. Miten tasapainotilaan voidaan vaikuttaa?
Timantti ja grafiitti ovat hiilen allotrooppisia muotoja, Kuvaa timantin ja grafiitin rakennetta, selvitä, millaisia sidoksia aineissa on, sekä tarkastele aineiden fysikaalisia ominaisuuksia. Mitä muita hiilen allotrooppisia muotoja tunnetaan?
Hiilivedyt. Miten hiilivedyn rakenne vaikuttaa sen kemiallisiin ja fysikaalisiin ominaisuuksiin?
Fossiiliset polttoaineet. Tarkastele myös fossiilisten polttoaineiden käytöstä johtuvia ympäristöhaittoja ja keinoja näiden haittojen vähentämiseksi.
Molekyylien väliset sidokset ja niiden merkitys aineen ominaisuuksiin
Veden rakenne aineen eri olomuodoissa. Miten vesimolekyylin rakenne vaikuttaa veden kemiallisiin ja fysikaalisiin ominaisuuksiin? Anna esimerkkejä veden rakenteesta johtuvista ilmiöistä luonnossa.
Ravinnon rasvat koostuvat suurelta osin triglyserideistä, jotka muodostuvat, kun kolmenarvoinen alkoholi glyseroli reagoi kolmen rasvahappomolekyylin kanssa.
Rasvahapot voivat olla tyydyttyneitä tai niiden rakenteissa on yksi tai useampi kaksoissidos. Hiiliketju on haaroittumaton ja sisältää tavallisesti 12-18 hiiliatomia. Seuraavassa taulukossa on kuvattu muutamia tärkeitä ravinnosta saatavia rasvahappoja ja niiden esiintymistä ravinnossa.
| Nimi | Symboli* | Esiintyminen |
| Palmitiinihappo | C16:0 | maito- ja lihavalmisteet, voi |
| Steariinihappo | C18:0 | maito- ja lihavalmisteet, voi |
| Öljyhappo | C18:1n-9 | rypsi- ja oliiviöljy |
| Linolihappo | C18:2n-6 | auringonkukka-, maissi-, soija- ja rypsiöljy |
* C:n perässä oleva luku tarkoittaa rasvahapossa olevien hiiliatomien määrää. Kaksoispisteen jälkeen oleva numero osoittaa kaksoissidosten lukumäärän. Numero n-kirjaimen jälkeen kertoo ensimmäisen kaksoissidoksen paikan, eli n-9 tarkoittaa, että kaksoissidos lähtee rasvahappomolekyylien metyylipäästä laskien yhdeksännestä hiilestä.
| a) | Kirjoita rakennekaavoin triglyseridin muodostumisreaktio, kun glyseroli reagoi kolmen öljyhappomolekyylin kanssa. Öljyhapon kaksoissidos on cis-sidos. (2 p.) |
| b) | Kun eläinrasvaa hydrolysoidaan NaOH-liuoksella, saadaan saippuaa. Esitä reaktiotuote, kun triglyseridi, jossa happo-osana on palmitiinihappo, hydrolysoidaan NaOH-liuoksella. (2 p.) |
| c) | Margariinia valmistettaessa osa cis-rasvahapoista pelkistyy tyydyttyneiksi rasvahapoiksi ja osa muuttuu trans-rasvahapoiksi, joita margariinissa on muutama prosentti. Eräässä linolihapon isomeereista ensimmäinen kaksoissidos metyylipäästä lukien on cis-sidos ja toinen, kahdeksannesta hiilestä lähtevä kaksoissidos on trans-sidos. Laadi tämän linolihapon rakennekaava ja happoa pelkistettäessä saadun tyydyttyneen rasvahapon rakennekaava. (2 p.) |
| d) | Ravintorasvojen tyydyttymättömyysastetta kuvataan
jodiluvulla, jolla tarkoitetaan jodin määrää grammoina
100:aa rasvagrammaa kohti. Se määritetään antamalla
rasvahapon kaksoissidosten reagoida jodin kanssa:
 I2(s) + 2
Na2S2O3(aq) →
Na2S4O5(aq) + 2 NaI(aq) Maissiöljyn
jodiluvun määrityksessä lähtöaineina käytettiin
43,8 g jodia ja 35,3 g öljyä. Laske jodiluku, kun reagoimattoman
jodin titraukseen kului 20,6 ml 0,142 M natriumtiosulfaattiliuosta. (3 p.)
|
Polttokennon periaate keksittiin jo vuonna 1938, mutta laajamittainen tutkimus- ja kehitystyö alkoi vasta 1980-luvulla. Kioton ilmastosopimus on omalta osaltaan lisännyt eri maiden tutkijoiden ja teollisuuden kiinnostusta polttokennojen kehittämistä kohtaan.
| a) | Mitä polttokennolla tarkoitetaan, ja miksi sen avulla tuotettu sähkö- ja lämpöenergia on ympäristön kannalta parempi vaihtoehto kuin perinteisin menetelmin tuotettu? (4 p.) |
| b) | Oheisessa kaaviossa on esitetty erään polttokennon rakenne. Selosta, miten kuvan polttokenno toimii ja mitä reaktioita sen toiminnan aikana tapahtuu. (5 p.) |
Autojen pakokaasut sisältävät ympäristölle haitallisia kaasuja, kuten hiilivetyjä, typpimonoksidia ja hiilimonoksidia. Ne voidaan kuitenkin pääosin muuttaa pakokaasukatalysaattorin avulla ympäristölle vähemmän haitallisiksi yhdisteiksi.
| a) | Pohdi, mitä ympäristöhaittoja aiheutuu edellä mainituista yhdisteistä, jos ne joutuvat ilmaan sellaisinaan. (5 p.) |
| b) | Mihin pakokaasukatalysaattorin toiminta perustuu? Kirjoita mahdolliset reaktioyhtälöt. (4 p.) |
Reaktion
H2(g) + I2(g)tasapainovakio määritettiin seuraavalla tavalla. Eri määrät vetyjodidia suljettiin viiteen 0,400 litran astiaan, joita säilytettiin lämpötilassa 623 K. Tietyn ajan kuluttua astiat avattiin ja muodostunut jodi määritettiin titraamalla 0,0150 M natriumtiosulfaatilla reaktion
mukaisesti. Määritä näin saatujen kokeellisten tulosten perusteella reaktion tasapainovakion arvo. Mitkä seikat vaikuttavat tuloksen luotettavuuteen?
| Reaktioastian
numero |
HI(g):n
alkuperäinen määrä grammoina |
Astian
avaamisaika reaktion alusta lukien tunteina |
Titrauksessa
kuluneen tiosulfaatin tilavuus millilitroina |
| 1 | 0,300 | 2 | 20,96 |
| 2 | 0,320 | 4 | 27,90 |
| 3 | 0,315 | 12 | 32,31 |
| 4 | 0,406 | 20 | 41,50 |
| 5 | 0,280 | 40 | 28,68 |
 |
 |