Rakennusalan kemia 5 op

Oppimateriaali:

Materiaalit Moodlessa

MaoL:n taulukot: kemian sivut

- samat taulukot löytyvät Moodlesta ja

webistä: http://web.lapinamk.fi/jouko.teeriaho

Moodle - työtila:

Rakennusalan kemia R501RL14 (päiväopetus)

avain: kemia

Osa1

10. Konsentraatio

11. Hapot, emäkset ja pH

12. Metallien kemiaa (metalliseokset)

1. Peruskäsitteet ja atomin rakenne

2. Jaksollinen järjestelmä, oktettisääntö

3. Yhdisteiden nimeäminen

4. Sidostyypit

5. Kemiallinen reaktio, reaktioyhtälö

6. Määrälliset laskut, palamislaskut,

7. Lämpökemiaa

8. Reaktion nopeus,

9. reaktion tasapaino, liukoisuustulo

17. Orgaaniset yhdisteet

18. Ympäristön ja sisäilman kemiaa

13. Hapettuminen, pelkistyminen

14. Metallien jännitesarja ja akut

15. Elektrolyysin sovelluksia.

16. Sähkökemiallinen korroosio

Osa2

Osa3

Osa4

Osa5

S

I

S

Ä

L

T

Ö

Opintojakson suorittaminen

• Moodlen tehtävät 5*10p = 50 p- monivalinta-, aukko- ja yhdistelytehtäviä

• Palautettavat laskut 5*5p = 25 p- Palautus Moodlen palautuslaatikkoon

• Koe 25 p-Koealue määritellään erikseen, paino kemian laskuissa

yhteensä max 100 p

PISTERAJAT: 40 p = 1 , 52p = 2 , 64 p = 3 , 76 p = 4 , 88 p = 5

Läpipääsyyn riittää Moodle-tehtävien tekeminen.

Ehtona kuitenkin on, että jokaisesta viidestä osiosta on saatava väh. 8 p

Peruskäsitteet

1. Alkuaine

2. Yhdiste

3. Seos

Alkuaine koostuu vain yhdenlaisista atomeista.

Yhdiste koostuu molekyyleistä, jotka rakentuvat

useammanlaisista atomeista.

Seos ei koostu keskenään samanlaisista molekyyleistä,

vaan sisältää erilaisia molekyylejä ja atomeja.

Alkuaine ja yhdiste

• Alkuaineilla on kemiallinen merkki (esim.

H, O, S,…)

• Alkuaineita on n. 108 kpl

• Yhdisteillä on kemiallinen kaava, josta

ilmenee sen molekyylin rakenne:

• esim. H2O , H2SO4, CO2

Eräitä alkuaineita:

Nimi Tunnus Engl.

Happi O Oxygen

Rikki S Sulphur

Vety H Hydrogen

Hiili C Carbon

Kloori Cl Chlorine

Rauta Fe Iron

Atomimassayksikkö 1 u

• 1 u = 1/12 hiili-isotooppi 12C:n massasta

• vetyatomi H painaa n. 1 u

• 1 protoni painaa myös 1 u

• 1 neutroni painaa myös 1 u

• 1 elektroni painaa 1/2000 u (kevyt)

Atomin rakenne

Ydin:

protoni: p

massa = 1 u

varaus = +e

neutroni: n

massa =1 u

varaus = 0

Kuoret:

Elektroni:

massa pieni

varaus= -e

1 u = atomimassayksikkö = n.protonin

massa = 1.6*10 -27 kg

1 e = alkeisvaraus = 1.6*10 -19 C

Helium

Atomin rakenne

Kuvassa on4He -atomi

Helium

2

Järjestysluku Z = ytimen

protoniluku = 2

Massaluku A = P+N=4

=protoniluku+neutroniluku

= ytimen paino

elektroneja on sama määrä

kuin protoneja

Elektronikuoret

ydin

1 2 3

Kuoret voidaan esittää

järjestysluvulla

n = 1,2,3,4… tai kirjaimilla

K,L,M,N,…

Kuorelle n mahtuu enintään

2n2 elektronia.

Montako elektronia

mahtuu toiselle kuorelle ?

Atomipaino A

Atomin isotoopin massaluku A = P + N

Taulukkokirjoissa atomipainot ovat useimmiten

desimaalilukuja. Esim. hiilen A = 12.01. Tähän on kaksi

syytä:

1) Luonnossa alkuaineista esiintyy useita isotooppeja.

Taulukkokirjan atomipaino on tällöin esiintymisprosenteilla

painotettu keskiarvo eri isotooppien massaluvuista.

2) Atomin massa < sen osien massat yhteensä, koska atomin

syntyessä osa massoista katoaa Einsteinin

kaavalla E = mc2.

Atomin atomipainoista voidaan laskea yhdisteen molekyyli-

paino: esim. CO2 : M = 12 + 2*16 = 44

Isotoopit

• Neutronien määrä voi olla eri saman alkuaineen eri

atomeilla alkuaineen pysyessä silti samana. Hiilellä on

mm.isotoopit: 12C, 13C ja 14C. Protoneja niissä kaikissa on 6

kpl, elektroneja on myös 6 kpl, mutta neutroneja niissä on 6

, 7 ja isotoopissa 14C 8 kpl (14-6).

• Alkuaineen erimassaisia atomeja sanotaan ko. alkuaineen

isotoopeiksi. Esim. Uraanilla (Z=92) on isotoopit:

• 238U ja 235U, joista jälkimmäinen on ydinvoimaloiden

polttoaine.

• Osa isotoopeista on stabiileja, osa radioaktiivisia. Esim.

• 14C -isotoopista on MaOL:ssa mainittu säteilylajiksi β- ja

puoliintumisajaksi 5600a. (Säteilee elektroneja ja

puoliintumisaika on 5600 vuotta.)

Eräitä isotooppeja

• 60Co = sädehoidossa käytetty koboltti

• 127Cs = ydinreaktiossa syntyvää Cesiumia, jota

tavataan 60 -luvun ydinkokeiden seurauksena

vieläkin Lapin poroista.

• 14C = em.”radiohiili”, jonka avulla voidaan

määrittää vanhojen orgaanisten jätteiden ikä

• Rn = radon, haitallinen kaasu maaperässä,

josta suomalainen saa yli 50% vuotuisesta

säteilyannoksestaan

Ionit

• Atomi on tavallisesti sähköisesti neutraali

(varaukseton)

• Kun atomiin tulee ylimääräinen elektroni tai

siitä lähtee elektroni, atomista tulee ioni, eli

varattu atomi

• Esim. K+ positiivinen kalium-ioni

Ca2+ positiivinen kalsium-ioni

Cl- negatiivinen kloridi -ioni

Positiivisia ioneja sanotaan kationeiksi, negatiivisia anioneiksi

Yhdisteet

Kemiallinen kaava kertoo alkuainekoostumuksen

esim.

H2SO4 koostuu molekyyleistä,

joissa on 2 vetyä, yksi rikki ja 4 happea:

Molekyylipaino

M = 2*1 + 1*32+ 4*16= 98

Veden H2O molekyylipaino

M = 2*1 + 16 = 18

Esimerkkejä:

Mikä seuraavista kupariyhdisteistä sisältää

eniten kuparia? CuO, Cu2SO4

Ratk. Atomipainot: Cu: 63.6, S: 32, O: 16

kuparia CuO:ssa : 63.6/(63.6+16)*100%= 79.9%

ja Cu2SO4:ssa:

2*63.6 /(2*63.6+32+4*16)*100%=57.0%

CuO on siis kuparirikkaampi.

Tehtäviä

1. Montako protonia, neutronia, ja elektronia on

atomeissa

a) 235U b) 238U c) 60Co d) 127Cs

2. Laske atomipainoja käyttäen seuraavien yhdisteiden

pros. alkuainekoostumukset:

a) H2O b) CO2 c) H2SO4

3. Tutki MaOL:n isotooppitaulukon avulla, mikä jodin (I)

isotooppi on se, jota tulee varoa ydinonnettomuuden

ensimmäisten viikkojen aikana. (puoliintumisaika

muutamia päiviä.

Alkuaineiden

jaksollinen

järjestelmä

Alkuaineryhmät

Sidostyypit

Alkuaineiden jaksollinen

järjestelmä

Alkuaineen kemialliset omi-

naisuudet määräytyvät sen

uloimman elekt-ronikuoren

rakenteesta.

Samanlaisen ulkokuori-rakenteen

omaavat alku-aineet ovat

kemiallisesti sukulaisia ja ne

on sijoitettu

alkuainetaulukossa alekkain

Alkuaineiden atomimassat

(laskuissa riittää 1. desimaalin tarkkuus)

Uloin elektronikuori määrää

alkuaineen kemialliset ominaisuudet

ja ryhmän

Alkuaineiden muodostumista selittävä

teoria on kvanttimekaniikka

Tanskalaisen Nils Bohrin 1900 -luvun alussa esittämän mallin mukaan

elektronien tilaa atomissa kuvaa 4 kvanttilukua:

pääkvanttiluku n=1,2,3,4,…

sivukvanttiluku l = 0,…,n-1

magneettinen kvanttiluku m = 0, +-1,…, +- l

spinkvanttiluku s = 1/2 , -1/2

Edelleen atomilla voi olla kutakin näiden neljän kvantti-

luvun yhdistelmää vastaavassa tilassa vain yksi elektroni.

Esim. 3. kuorella (n=3) voi olla seuraavia

kvanttilukuyhdistelmiä:

l = 0 , m=0 , 2 elektronia (s=1/2 tai -1/2)

l=1, m= 0, 2 el.

m= -1 , 2 el.

m = +1 , 2 el.

l=2 m= 0 , 2 el.

m= -1 , 2 el.

m= -2 , 2 el.

m= 1 , 2 el.

m = 2 , 2 el.2e

6e

10e

3. kuoren hienorakenne

Yhteensä kuorelle 3 mahtuu (5+ 3+1)*2 = 18 elektronia

L:n arvoja 0, 1, 2 ,3 vastaavia tiloja sanotaan alikuoriksi eli

orbitaaleiksi ja

niitä merkitään s,p,d,f,…

s -orbitaaleille mahtuu 2 elektronia (m=0)

p-orbitaaleille mahtuu 6 el. (m=0,+-1)

d-orbitaaleille mahtuu 10 el. (m=0,+-1,+-2)

Lisäksi kuoret ja orbitaalit täyttyvät

seuraavan kaavion mukaisessa järjestyksessä.

1s

2s 2p 2p 2p

3s 3p 3p 3p 3d 3d 3d 3d

4s

5s

4p 4p 4p 4d 4d 4d 4d 4d

3d

5p 5p 5p

6s

Orbitaalien täyttymisjärjestys

Jokainen neliö edustaa alikuorta, johon mahtuu 2 elektronia

kuori1

kuori2

kuori3

kuori4

kuori5

kuori6

1s

2s 2p 2p 2p

3s 3p 3p 3p 3d 3d 3d 3d

4s

5s

4p 4p 4p 4d 4d 4d 4d 4d

3d

5p 5p 5p

6s

Teht. Määritä alkuaineen nro

20 (Kalsium) elektronirakenne

Uloimmalla (4.) kuorella on 2

elektronia, Ca kuuluu

pääryhmään 2

Oktettisääntö

Ulkokuoren rakenne, jossa ulkokuorella on 2 kpl s-, ja 6 kpl p-

elektroneja = yht. 8 elektronia on erityisen stabiili. Sitä

sanotaan oktetiksi. Alkuaineet muodostavat yhdisteitä usein

siten, että ne pääsevät oktettirakenteeseen.

Esim. kun Na luovuttaa 1 elektronin, sille jää oktetti. Kun kloori

Cl vastaanottaa elektronin, sille tulee oktetti. Siten kun natrium

joutuu kosketuksiin kloorin kanssa, natrium luovuttaa

elektronin kloorille ja syntyy NaCl - molekyyli.

Alkuaineiden jaksollinen järjestelmä

Pääryhmät ovat 1,2,13,14,15,16,17,18 .

3 – 12 sisältävät ns. siirtymäalkuaineita

Pääryhmät perustuvat uloimman kuoren

elektronirakenteen samanlaisuuteenA

lkalim

eta

lli

t

Ma

a-

alk

alim

et.

Booriry

hm

ä

Hiil

iryh

mä

Typ

piryh

mä

Ha

pp

iryh

mä

Ha

log

ee

nit

Ja

loka

asu

t

Pääryhmät

1 Alkalimetallit

- ulkokuoren rakenne : 1kpl S -elektroneja

* 1 H vety , 3 Li litium , 11 Na (natrium), 19 K (kalium) , 37 Rb

(rubidium), 55 Cs (cesium) , 87 Fr (frankium)

* Atomit pyrkivät oktettiin luovuttamalla 1 elektronin

* Ionivaraus +1: H+, Li+, Na+,- - -

* erittäin reaktioherkkiä metalleja, esim. Natrium reagoi veden

kanssa lähes räjähtämällä muodostaen NaOH:ta ja vetyä

* vesiliuokset emäksisiä, josta nimi alkalimetallit

Esimerkkejä alkalimetallien yhdisteistä

NaCl ruokasuola

KCl mineraalisuolassa (Seltin) n. puolet tätä

NaOH natriumhydroksidi (lipeä)

LiCoO2 Litiumkobolttioksidi (Iphonen akku)

2 Maa-alkalimetallit

* ulkokuoren rakenne 2 s -elektronia

* Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra

* pyrkivät luovuttamaan 2 el. päästäkseen oktettiin

* ionivaraus +2

Ca = kalsium

Luonnossa kalkkikivenä:

CaCO3

CaO = kalsiumoksidi (eli kalkki)

Ca(OH)2 = sammutettu kalkki

Kovettumisreaktio:

Ca(OH)2 + CO2 => CaCO3

13 Booriryhmä

* ulkokuorella 3 elektronia (2s + 1p)

* B, Al , Ga, In, Tl

* luovuttavat useimmiten 3 elektronia

* ionivaraus + 3

Alumiini Al kuuluu kevytmetalleihin *):

tiheys 2700 kg/m3

Hyvä sähkönjohtokyky

Sähkön runkoverkon johdot ovat alumiinia

(kevyt ja halpa)

Passivoituva metalli (ei korroosiota)

-lentokoneissa, veneissä

*) Kevytmetalleihin luetaan metallit, joiden tiheys < 5000 kg/m3.

14 hiiliryhmä (ulkokuorella 4 elektronia: 2s+2p)

* C, Si, Ge, Sn, Pb

* luovutettujen el. määrä vaihtelee

• sisältää sekä epämetalleja: C ja metalleja

Sn,Pb

* Tämän ryhmän aineet liittyvät sähkötekniikkaan

HIILI:

Muotoja: kivihiili, grafiitti, timantti

Kaasuja: CO ja CO2

Orgaanisten yhdisteiden (elollinen luonto) pääalkuaine,

miljoonia yhdisteitä

15 typpiryhmä

* ulkokuori 2 s+3p= yht. 5 elektronia (3 vaille

oktetti)

* N, P, As, Sb, Bi

* epämetalleja

Typpi ja fosfori ovat tunnettuja lannoitteista:

Fosforilannoitteet ovat fosfaatteja

Typpilannoitteet ovat nitraatteja. Nitraatteja käytetään myös räjähteissä.

Apatiitti (Soklin esiintymä) on kalsiumfosfaattia Ca3(PO4)2

16 Happiryhmä

* ulkokuorella 6 elektronia = 2 vaille oktetti

* O, S, Se, Te, Po

* saavuttavat oktetin ottamalla vastaan 2

elektronia

* ionivaraus -2

O2- on nimeltään oksidi-ioni:

H2O

CO, CO2

CuO

S2- on nimeltään sulfidi-ioni:

H2S rikkivety

SO2 rikkidioksidi

CuS kuparisulfidi

17 halogeenit (ulkokuorella 7 el. = yhtä vaille oktetti)

* F, Cl, Br, I ja At

* epämetalleja, ionivaraus -1

* erittäin reaktioherkkiä, ottavat yhden elektronin

päästäkseen oktettiin. Fluorilla voimakkain

elektronegatiivisuus

Kloorikaasu Cl2- Myrkyllistä hengitettynä, käytetään mm. veden

desinfiointiin, aiemmin käytettiin selluloosan valkaisuun

Yhdisteitä: NaCl ruokasuola

NH4Cl salmiakki

18 jalokaasut (He, Ne, Kr, Ar, Xe, Rn)

* ovat jo oktetissa (8 elektronia ulkokuorella), täysin passiivisia

Helium ilmapallot

Ne, Xe, kaasuvalot

Rn - isotooppi Rn222 on suomalaisten

suurin radioaktiivisen säteilyn lähde

Passiivisuutensa vuoksi mm. Heliumia ja Argonia

käytetään suojakaasuna hitsauksessa (estää

hitsattavaa metallia hapettumasta hitsauksen

yhteydessä)

Siirtymäalkuaineet

Siirtymäalkuaineilla ulkokuoren s-tilojen jälkeen täyttyvät

edellisen kuoren d-tilat, joille mahtuu 10 elektronia.

Ulkokuoren täyttyminen jatkuu vasta tämän jälkeen. Näiden

10 alkuaineen kohdalla ulkokuoren rakenne on sama. Näihin

sijoittuu kaupallisesti tärkeitä metalleja:

Fe, Ni, Cu, Cr, Co, V, Au, Ag, Ti, Pt

Yleiset ominaisuudet:

Metallin kiilto

Suuri tiheys : > 5000 kg/m3

Kovuus, taottavuus

Hyvä sähkönjohtokyky

Hyvä lämmönjohtokyky

Korkea sulamis- ja kiehumispiste

Metallit ja epämetallitAlkuainekaaviossa suurin osa alkuaineista on metalleja, joilla

on kiinteä olomuoto ja hyvä sähkön- ja lämmönjohtokyky.

Taulukon oikeassa reunassa sijaitsevat epämetallit, joilta em.

ominaisuudet puuttuvat. Monet epämetalleista ovat kaasuja, mutta on

mukana myös kidemäisiä aineita kuten rikki (keltaista jauhetta) sekä jodi

(kidemäinen)

Puolimetalleiksi lasketaan mm. Pii (Si), joka on maankuoren yleisen

alkuaine ja tärkeä mm. mikroprosessorien raaka-aine

Metallien hintoja

Aineen olomuodon

yhteys

sidostyyppiin

Kemialliset sidostyypit

Sidostyypit

• Ionisidos

• Kovalenttinen sidos

• Poolinen sidos

• Metallisidos

• Ks. Maol:n taulukko: Alkuaineidenelektronegatiivisuudet

• Elektronegatiivisuus = atomin kyky vetää

puoleensa elektroneja

Elektronegatiivisuus on luku, joka ilmaisee alkuaineen atomin kykyä vetää

puoleensa eletroneja.

Pieni e.n. on alkalimetalleilla => esim. Na luovuttaa helposti elektronin

Suuri e.n. on halogeeneilla ja hapella => happi, fluori ja kloori ottavat

mielellään lisää elektroneja , ne toimivat hapettimina.

Ionisidos

* Esiintyy, kun atomien elektronegatiivisuus-

ero on suuri ( >1.7)

* Elektronegatiivisempi alkuaine riistää

elektronin toiselta alkuaineelta. Syntyy posit. ioni eli

kationi ja neg. ioni eli anioni.

* Kationit ja anionit ryhmittyvät kiteeksi

* Yhdisteitä kutsutaan suoloiksi.

* tyypillistä kovuus, korkeat sulamispisteet johtuen

suurista sähköisistä voimista.Olomuoto kiinteä.

+ -

+

+

- - Esim. NaCl -kide

Kovalentti sidos

* Esiintyy, kun atomien elektronegatiivisuus-

ero on pieni (<=0.5)

* Kaksi alkuainetta voivat päästä oktettiin siirtämällä

elektroneja yhteiskäyttöön. Esim. 2 klooriatomia :

Cl Cl

Cl2 -molekyyli

Yhteinen

elektronipari

merk. Cl-Cl

Molemmilla on oktettirakenne eli 8 elektronia ulkokuorella, vaikka

yhteensä elektroneja klooriatomeilla on 14 kpl.

Molekyylien välisiä voimia ei ole, joten olomuoto on

usein kaasu.

Jos yhteisiä elektronipareja on 2 kpl on kyseessä

kaksoissidos.(jos 3 kpl, kolmoissidos)

O O

O2 -molekyyli

2 yhteistä

elektroniparia

merk. O=O

Huom! Kaikki muut kaasut paitsi jalokaasut

esiintyvät 2 atomin molekyyleinä: H2, N2, O2 …

Typpikaasulla N2 on 3 yhteistä elektroniparia: kolmoissidos N≡N

Poolinen sidos

* elektronegatiivisuusero välillä 0.5 - 1.7

Yhteinen elektronipari on lähempänä elektro-

negatiivisempaa atomia. Molekyylille tulee tällöin + ja

- napa eli siitä tulee dipoli. Molekyylit pitävät kiinni

toisistaan sähköisillä voimilla muodostaen ketjuja.

Olomuoto on usein neste. Esim. Vesi H2O

-

--

+

+ +

+

+

+

Kuvassa vesimolekyylejä

ketjuuntuneena.

-happi

vety

Metallisidos

Metalliatomien välillä oleva sidos poikkeaa

edellisistä, eikä selity elektronegatiivisuudella.

* Atomit ovat järjestyneet kidetasoihin. Niiden etäisyydet

määräytyvät sähköisillä jousivoimiin verrattavilla

sidoksilla.

* ulkoelektronit eivät kuulu millekään atomille, vaan

pääsevät vapaasti liikkumaan kiteessä

* ominaista kovuus, hyvä lämmön- ja sähkönjohtokyky

Esimerkkejä

Mikä sidostyyppi ?

a) NO

b) KF

c) O2

d) Fe

e) HBr

Elektroneg.ero sidostyyppi

3.5 - 3.0 = 0.5 lievästi poolinen

4.0 – 0.8 = 3.2 ionisidos

0 kovalentti sidos

Metalli metallisidos

3.5 – 2.1 = 1.4 poolinen sidos

Kemialliset

yhdisteet

IONIYHDISTEET

Kemiallinen kaava

Yhdisteiden nimeäminen

Epämetallien väliset yhdisteet

Systemaattiset nimet ja triviaalinimet

Kemialliset yhdisteet voidaan nimetä kansainvälisen IUPAC

järjestelmän mukaisesti tiettyjä nimeämissääntöjä noudattaen (ns.

systemaattiset nimet)(IUPAC = International Union of Pure and Applied Chemistry)

Useilla yhdisteillä on lisäksi jokin yleisesti käytetty triviaalinimi, jolla

se tunnetaan. Triviaalinimet eivät ole useinkaan kansainvälisiä, mutta

systemaattiset nimet ovat.

Esim. CO:n systemaattinen nimi on hiilimonoksidi, engl. carbon monoxide.

Sillä on suomen kielessä triviaalinimi häkä.

Googlesta voi hakea tietoja kemiallisesta yhdisteestä joko systemaattisella

nimellä tai kirjoittamalla yhdisteen kaava selainkenttään:

Esim. hakusana CaSO4 tai kalsiumsulfaatti tai calsium sulfate antaa tietoa

kyseisestä yhdisteestä (kipsi)

Yhdisteen kaavaYhdisteen kaava kertoo mistä atomeista yhdisteen pienin rakenneosa,

molekyyli koostuu. (atomilajit ja määrät)

H2O

vesimolekyyli

etanolimolekyyli

C2H5OH

Huom! Yhdisteen suhdekaava olisi C2H6O , mutta

tästä ei kävisi ilmi, että kysessä on alkoholi, jonka

funktionaalinen ryhmä on OH.

Orgaanisessa kemiassa on tärkeää atomien oikea järjestys kaavassa:

IONIYHDISTEET eli SUOLAT

KATIONIT:

Metalliatomit luovuttavat helposti ulkokuoren elektroninsa, jolloin

atomeista muodostuu positiivisia ioneja , kationeja

Yksiarvoisia kationeja ovat mm. Na+, K+, H+ , Cu+ - ionit

Kaksiarvoisia kationeja ovat mm. Ca2+, Mg2+, Fe2+, Cu2+

Kolmiarvoisia kationeja ovat mm. Al3+, Fe3+

Huom! Siirtymäalkuaineisiin kuuluvilla metalleilla saattaa olla useita eriarvoisia kationeja

ANIONIT:

Epämetalliatomit ottavat usein ulkokuorelleen lisäelektroneja,

jolloin atomeista muodostuu negatiivisia ioneja , anioneja

Yksiarvoisia anioneja ovat mm. Cl -, Br-, (kloridi ja bromidi – ionit)

Kaksiarvoisia kationeja ovat mm. O2-, S2- (oksidi- ja sulfidi- ionit)

Huomaa: Epämetallien anionien nimessä on di –pääte: (Kloori = Cl, kloridi = Cl -)

Yksinkertaisimmat ioniyhdisteet muodostuvat kahdesta alkuaineesta:

metallista ja epämetallista, jolloin puhutaan binääriyhdisteistä

Kationi ja anioni liittyvät sähköisesti neutraaliksi yhdisteeksi.

Taulukosta “Tavallisimpia kationeja ja anioneja” löytyy ioniluettelot ja ionien nimet

Binääriyhdisteet = kahden alkuaineen yhdisteet

Esim. Na+ ja Cl- -ioni yhdistyvät natriumkloridiksi NaCl.

Jos ionivaraukset eivät ole samat, yhdisteen kaavassa on eri määrä sen muodostavia

alkuaineita (kaavassa kunkin atomin määrä merkitään alaindekseillä)

Ca2+ ja kaksi F- ionia muodostavat kalsiumfluoridia CaF2

Al3+ ja S2- muodostavat alumiinisulfidia Al2S3

(varaus on juuri näillä alaindekseillä tasapainossa, koska 2*(+3) + 3*(-2) = 0)

Yhdisteen nimi muodostetaan asettamalla kationin ja anionin nimi peräkkäin

yhdyssanaksi. Kreikan lukusanoja di, tri ei käytetä, koska ionivarausten

perusteella atomien suhteen ovat muutenkin selvät.

Metalleilla voi olla useita kationeja: esim. Fe2+ (rautaII) ja Fe3+ (rautaIII), mikä näkyy niiden

yhdistenimimissä seuraavasti FeO = rauta(II)oksidi ja Fe2O3 = rauta(III)oksidi

kationeja:

Fe2+ rauta(II)

Fe3+ rauta(III)

Mg2+ magnesium

anioneja:

O2- oksidi

Br - bromidi

S2- sulfidi

Nimeä:

a) FeO b) Fe2O3

c) MgBr2 d) FeBr2

Ratk.a) rauta(II)oksidi

b) rauta(III)oksidi

c) magnesiumbromidi

d) rauta(II) bromidi

Kompleksiyhdisteet - nimeäminen

Kompleksiset anionit muodostuvat atomiryhmistä.

Esim. CO32- = karbonaatti-ioni

Kompleksisia kationeja on mm.

NH4+ = ammonium-ioni.

Nimeäminen tapahtuu tässäkin tapauksessa

asettamalla kationi-ja anioninimi peräkkäin.

Kreikan lukusanoja di, tri,… ei käytetä

Na2CO3 = natriumkarbonaatti

NH4NO3 = ammoniumnitraatti

Kompleksisia anioneja:

SO42- =sulfaatti

NO3- =nitraatti

CO32- = karbonaatti

PO43- = ortofosfaatti

HCO3- = vetykarbonaatti

Kompleksisia kationeja:

NH4+ = ammonium

Epämetallien yhdisteet - nimeäminen

Kreikan

lukusanat

1= mono

2= di

3= tri

4= tetra

5= penta

6= heksa

7=hepta

8=okta

9=nona

10=deka

Epämetalleilla, kuten C,N , S, O, Cl ei ole positiivista ionia.

Sidostyyppinä on kovalentti sidos. Kationivarauksen tilalla on

hapetusluku, joka kertoo kuinka monta elektronia alkuaine voi

luovuttaa sidokseen.

Esim. Hiilellä, typellä ja rikillä on useita mahdollisia hapetuslukuja => niillä on useita oksideja. Nimissä käytetään kreikkalaisia lukusanoja erottamaanyhdisteet toisistaan.

Oksidien nimissä käytetään kreikan lukusanoja:

SO2 ja SO3 ovat rikkidioksidi ja rikkitrioksidi

CO ja CO2 ovat hiilimonoksidi ja hiilidioksidi

Eräs typen oksidi N2O5 = dityppipentaoksidi

Maol:n hapetuslukutaulukon mukaan rikin S mahdolliset hapetusluvutovat +II, +IV, ja +VI.

Tämän perusteella rikin mahdolliset oksidit olisivat SO, SO2 ja SO3

1. Nimeä

a) AlPO4

b) Ca(HCO3)2

c) (NH4)2SO3

d) Mg(CN)2

e) FeBr2

f) NO3

Nimeämistehtävä (esimerkki)

Ioniyhdisteiden nimi on yhdyssana kationi- ja anioninimestä, jotka löytyvät

taulukoista. Jos metallilla on useita kationeja, päätellään yhdisteen kaavasta, mikä

ioni on kyseessä. Epämetalliyhdisteiden kohdalla,(esim. hiilen, rikin ja typen oksidit)

on nimessä käytettävä kreikan lukusanoja

alumiinifostaatti (tai alumiiniortofosfaatti)

Kalsiumvetykarbonaatti

ammoniumsulfiitti

magnesiumsyanidi

rauta(II)bromidi

typpitrioksidi

Yhdisteitä joiden nimeä ei voi muodostaa sään-

nöillä, vaan ne pitää opetella muistamaan

Ammoniakki: NH3

Vesi H2O

2. Kirjoita kaava

a) alumiinioksidi

b) typpimonoksidi

c) rauta(III)kloridi

d) bariumvetysulfaatti

e) ammoniumsulfidi

Kaavankirjoitustehtävä (käytetään kationi-anionitaulukkoa)

1. Kationin ja anionin varaukset katsotaan taulukosta.

2. Jos ne eivät ole suuruudeltaan samat, joudutaan kaavaan kirjoittamaan

kationin ja/tai anionin perään alaindeksit siten, että yhdiste on sähköisesti

neutraali.

Mikäli anioni tai kationi on kompleksinen atomiryhmä, se kirjoitetaan sulkuihin

ja ionin lukumäärää kuvaava alaindeksi tulee sulkumerkin perään

Al2O3

NO

FeCl3

Ba(HSO4)2

(NH4)2S

Yhdisteiden triviaalinimet.

Useilla yhdisteillä on systemaattisen nimen lisäksi yleiskielessä käytettävä nimi,

jolla se paremmin tunnetaan. Triviaalinimiä löytää googlella kirjoittamalla

hakukenttään systemaattisen nimen.

Kaava systemaattinen nimi triviaalinimi

CO hiilimonoksidi häkä

NaCl natriumkloridi ruokasuola

Na2CO3 natriumkarbonaatti sooda

NaHCO3 natriumvetykarbonaatti ruokasooda

CH3COOH etaanihappo etikka

NaOH natriumhydroksidi lipeä

CaSO4 kalsiumsulfaatti kipsi

CaO kalsiumoksidi kalkki

Ca(OH)2 kalsiumhydroksidi sammutettu kalkki

CaCO3 kalsiumkarbonaatti kalkkikivi

NH4Cl ammoniumkloridi salmiakki

CH2O metanaali formaldehydi