Kemian ylioppilastehtävät, käsitteet ja ilmiöt

Selvitä, mistä seikoista johtuu, että a) kulta on tunnettu muinaisista ajoista saakka, rautaa käytettiin ainakin jo 2500 - 3000 vuotta eKr., mutta alumiinista tehtyjä esineitä on alettu valmistaa vasta 1800-luvun lopulta lähtien, b) nykyisin tunnetaan lähes 2000 erilaista atomia, mutta vain 109 alkuainetta.

Valitse seuraavasta luettelosta kolme kohtaa ja selvitä näiden kemiallinen perusta:
a) saippuan käyttö tehostaa pesuvaikutusta,
b) marmorista tehdyt veistokset syöpyvät ulkoilmassa,
c) muurilaasti kovettuu ilmassa,
d) hopeaesineet tummuvat ilmassa,
e) kananmunan valkuainen hyytyy keitettäessä.
Ratkaisu

Valitse kolme kohtaa seuraavasta luettelosta ja selvitä näiden kemiallinen perusta:
a) täysinäinen virvoitusjuomapullo halkeaa pakkasessa
b) muurilaasti kovettuu ilmassa
c) kasveja ei voida kastella merivedellä
d) tinaesineitä ei tule säilyttää pitkiä aikoja kylmässä
e) vanhojen rakennusten ikkunalasit ovat usein paksumpia alaosastaan kuin yläosastaan
f) pronssipatsaat saavat helposti vihertävän patinan.

Selvitä kemiallinen perusta seuraaville havainnoille:
a) kun 50 ml etanolia ja 50 ml vettä yhdistetään, saadaan liuos, jonka tilavuus on 95 ml,
b) hiilidioksidi liukenee paljon runsaammin natriumhydroksidin vesiliuokseen kuin veteen,
c) rikkitrioksidimolekyyli on pooliton, vaikka rikin ja hapen välinen sidos on poolinen.
Ratkaisu

Valitse kolme seuraavista kohdista ja selvitä näiden kemiallinen perusta:
a) alumiiniset käyttöesineet yleistyivät vasta 1900-luvulla, vaikka alumiini on maankuoren yleisin metalli,
b) alumiinista valmistettua "mehumaijaa" ei suositella käytettäväksi viinimarjamehun valmistuksessa,
c) alumiinikattilaa ei voida puhdistaa natriumhydroksidia sisältävällä uuninpuhdistusaineella,
d) väkevää typpihappoa voidaan säilyttää alumiiniastiassa.
Ratkaisu

Selvitä esimerkin avulla, mitä eroa on seuraavilla käsitteillä:
a) puhdas aine ja seos,
b) vahva happo ja syövyttävä happo,
c) emäs ja emäksinen vesiliuos,
d) amorfinen aine ja kiteinen aine,
e) galvaaninen kenno ja elektrolyysikenno,
f) isomeeri ja isotooppi.
Ratkaisu

Selvitä, miksi a) jalokaasut eivät muodosta helposti kemiallisia yhdisteitä, b) metallit johtavat hyvin sähköä, c) taulukoissa hiilen suhteelliseksi atomimassaksi ilmoitetaan 12,01, vaikka ¹²C -atomin massa on määritelmän mukaan tasan 12.

1	osa ruokaetikkaa	3	osaa kasviöljyä
	suolaa		sokeria

Ainekset sekoitetaan keskenään ja ravistetaan voimakkaasti. Esitä kemiallinen perustelu, miksi a) ruokaetikka ja öljy erottuvat aikaa myöten omiksi kerroksikseen, b) suola liukenee paremmin ruokaetikkaan kuin öljyyn, c) pöytäliinalle läikkyneestä salaattikastikkeesta aiheutuneen tahran saa poistettua helpommin saippualiuoksella kuin puhtaalla vedellä.

Selvitä, mitä tarkoitetaan seuraavilla käsitteillä: a) endoterminen reaktio, b) vetysidos, c) pelkistin, d) allotropia, e) heterosyklinen yhdiste, f) proteiinin primaarirakenne.

Nykyisin yleisessä käytössä olevan happo-emäs-määritelmän esitti tanskalainen kemisti Johannes Brønsted vuonna 1923.

a ) Mitä hapolla ja emäksellä tarkoitetaan Brønstedin mukaan?
b) Selvitä esimerkein, mitä tarkoitetaan heikolla hapolla ja heikolla emäksellä.
c) Vesiliuoksessa heikon yksiarvoisen hapon ja sen natriumsuolan konsentraatiot ovat yhtä suuria. Osoita, että kyseisessä liuoksessa [OH ^– ] = K_w / K_a.

Selvitä, mitä tarkoitetaan seuraavilla käsitteillä: a) kylläinen liuos, b) elektrolyyttiliuos, c) liuoksen happamuus, d) pooliton liuotin, e) kova vesi, f) hydratoituminen.

Selvitä, mitä kemiallisia muutoksia tapahtuu, kun: a) vesi kiehuu, b) rauta ruostuu merivedessä, c) sokeri käytetään alkoholiksi.

Joihinkin kodissa käytettäviin laitteisiin kerääntyy ns. kattilakiveä, joka täytyy poistaa säännöllisin väliajoin. Kuvassa esitetty kattilakiven poistoon tarkoitettu kaupallinen aine sisältää tuoteselosteen mukaan vaikuttavina aineina fosfori- ja sitruunahappoa sekä tensidejä.
a) Mistä kattilakiven kerääntyminen johtuu, ja mitä kattilakivi on kemialliselta koostumukseltaan?
b) Mikä merkitys hapoilla ja tensideillä on kattilakiven poistossa?
c) Kuvassa olevan muoviastian ilmoitetaan olevan polyeteeniä. Voidaanko astia hävittää ympäristön kannalta turvallisesti polttamalla? Perustele vastauksesi.

Selvitä esimerkin avulla tai muulla tavoin seuraavat käsitteet: a) kationi, b) kiteinen aine, c) hydratoitunut ioni, d) pintajännitys, e) ideaalikaasu, f) heikko elektrolyytti.

Selvitä kemiallisen sitoutumisen avulla, miksi a) kullasta voidaan valmistaa hyvin ohuita levyjä, b) jään tiheys on pienempi kuin nestemäisen veden, c) ilman typpi reagoi hyvin huonosti.

Esitä kemiallinen perustelu seuraaville väitteille: a) fossiilisten polttoaineiden käyttö lisää ilmakehän hiilidioksidipitoisuutta, b) sadeveden happamuus johtuu hiilidioksidista, c) vihreät kasvit vähentävät ilmakehän hiilidioksidipitoisuutta, d) hiilidioksidi on normaaliolosuhteissa kaasu.

a) epäjalo metalli – jalo metalli
b) vahva happo – heikko happo
c) kiteinen aine – amorfinen aine
d) emäksinen oksidi – hapan oksidi

a) emäksinen liuos,
b) pooliton liuotin,
c) ylikylläinen liuos,
d) heterogeeninen seos

Selitä lyhyesti, mitä tarkoitetaan seuraavilla käsitteillä: a) alkuaine, b) isotooppi, c) ioni, d) elektrolyytti, e) liuos, f) liuotin.

Selvitä, mitä tarkoitetaan seuraavilla käsitteillä, ja valaise kutakin esimerkillä: a) emäksinen vesiliuos, b) heikko emäs, c) emäksinen oksidi, d) liuoksen pOH, e) amfolyytti, f) neutralointireaktio.

Selosta, miten seuraavat yhdistetyypit eroavat rakenteeltaan toisistaan. Esitä myös jokin kemiallinen tai fysikaalinen ominaisuus, jossa ero ilmenee.

a) alkeeni ja aromaattinen hiilivety, (2 p.)
b) aromaattinen alkoholi ja fenoli, (2 p.)
c) tärkkelys ja selluloosa. (2 p.)

a)	olut kuohuu pulloa avattaessa, (2 p.)
b)	avoimessa pullossa viini happanee helposti, (2 p.)
c)	kananmunan valkuainen hyytyy keitettäessä. (2 p.)

Lyhyitä käsitemäärittelyjä ja kemiallisten ilmiöiden selityksiä sisältävät kemian yo-tehtävät