Mooli 4

1. KEMIA 4
Metallit ja materiaalit

2. Kurssi tavoitteet:
• tuntee teollisesti merkittäviä raaka-aineita sekä niiden
jalostusprosesseja
• tuntee hapettimia ja pelkistimiä ja niiden käyttö-ä sekä
osaa kirjoittaa hapettumis-pelkistymisreaktioita
• osaa sähkökemiallisten ilmiöiden periaatteet sekä niihin
liittyviä kvantitatiivisia sovelluksia
• tuntee erilaisia materiaaleja, niiden koostumusta,
ominaisuuksia ja valmistusmenetelmiä sekä
kulutustavaroiden ympäristövaikutusten arviointiin
käytettäviä menetelmiä
• osaa tutkia kokeellisesti ja malleja käyttäen metalleihin ja
sähkökemiaan liittyviä ilmiöitä.

3. Kurssin sisältö:
LUKU 2 JA 3:
• hapettumis-pelkistymisreaktiot
LUKU 3:
• sähkökemiallinen jännitesarja, normaalipotentiaali,
kemiallinen pari ja elektrolyysi
LUKU 4 JA 5
• metallit ja epämetallit sekä niiden happi- ja vety-yhdisteet
LUKU 6:
• bio- ja synteettiset polymeerit, keraamit ja komposiitit

4. Arvostelu:
• Kurssikoe 40%
• Pikatestit 20%
• Labrat 20 %
• Tutkielma 20%

5. Tutkielman aiheet
1) Typpi
2) Happi (Netta)
3) Vety (Teemu)
4) Fosfori
5) Rikki
6) Halogeenit
(kts. s. 98)
Tutkielman palautus
Samalla viikolla (vko 4) esitykset (n.15 min)

6. 2. Hapettumis-pelkistymis-
reaktioiden ennustaminen
Metallien jännitesarja
• Jokainen metalli voi pelkistää oikealla puolella olevan metalli-
ionin atomiksi
Esimerkki 1.
a) Rautanaula kuparisulfaattiliuoksessa
b) Kuparinaula lyijynitraattiliuoksessa
c) Magnesiumnauha rautasulfaattiliuoksessa

7. • Epäjalot metallit liukenevat happoihin vetyä vapauttaen
Esimerkki 2.
Magnesiumnauhaa suolahapossa.
• Jalot metallit hapettuvat vain hapettavilla hapoilla esim.
HNO3 ja H2SO4 liuottavat Cu jaAg
• Au ja Pt liukenevat kuningasveteen (HNO3:HCl = 1 : 3)
Tehtävät: 13, 14, 15

8. Normaalipotentiaali
• Taulukossa (MAOL s. 146) olevat reaktiot ovat
pelkistymisreaktioita (vastaanottaa elektronin)
• Hapettumisreaktio saadaan kirjoittamalla reaktio oikealta
vasemmalle ja ottamalla lukuarvosta (E) vastaluku

9. Esimerkki 1.
Osoita normaalipotentiaalien avulla, tapahtuuko reaktio?
a) Hopeasuolaliuokseen laitetaan sinkkipala
b) Rautanaula laitetaan veteen
c) Kuparinaula upotetaan väk. Typpihappoon
d) Kuparinaula upotetaan suolahappoon
Tehtävät: 16, 17
• Mitä suurempi E:n arvo, sitä helpommin pelkistyy eli
toimii hapettimena

10. Esimerkki 2.
Mg2+ , Mg, F2, F- , Ag+ , Ag
a) Mikä on vahvin hapetin?
b) Mikä on vahvin pelkistin?
Tehtävät 18, 19, 20, 21

11. Hapetuslukujen laskeminen

12. Hapetuslukujen laskeminen

13. Esimerkki 3.
• Mikä on kloorin hapetusluku?
a) HCl
b) HClO
c) ClO3
-
d) PCl3
e) Na3AlCl6
f) POCl3
Tehtävät: 24, 25, 26

14. Esimerkki 4.
• Kun hapetusluku kasvaa, aine hapettuu
• Kun hapetusluku pienenee, aine pelkistyy
a) Ca2+ + 2 F-  CaF2
b) Cu2+ + 4 NH3  [Cu(NH3)4]2+
c) Ca + F2  CaF2
d) NH3 + H+  NH4
+
e) Ba + 2 H2O  Ba(OH)2 + H2

15. Reaktioyhtälön tasapainottaminen
hapetuslukujen avulla
Esimerkki 5. Tasapainota reaktioyhtälöt.
a) Al + I2  AlI3
b) PbO (s) + CO (g)  Pb (s) + CO2 ( g)
c) Sn2+ (aq) + Fe3+ (aq)  Sn4+ (aq) + Fe2+(aq)
d) Cu (s) + NO3
- (aq) + H+ (aq)  Cu2+ (aq) + NO2 (g) +
H2O (l)
e) Cr2O7
2- (aq) + SO3
2- (aq) + H+ (aq) Cr3+(aq) + SO4
2-
(aq) + H2O (l)
Tehtävät: 30, 32, 33

16. Tasapainottaminen puolireaktioiden
avulla
Esimerkki 6.
a) Ca (s) + H2O (l)  Ca(OH)2 (aq) + H2 (g)
b) Fe2+ (aq) + MnO4
- (aq) + H+  Fe3+ (aq) + Mn2+ (aq) +
H2O (l)
Tehtävä 35 c) ja d)