Maanantai 26.11
Tänään oli kurssiopetusta, jota ennen tein kotitehtävät loppuun ja luin päivän aiheet kurssikirjoista.
Tiistai 27.11
Tänään tein kotitehtäviä, fysiikasta 20 laskua ja kemiasta 2.
Kertasin eilisen kemian kurssin aiheen eli Aineiden olomuodot.
Kemialliset aineet voidaan jakaa puhtaisiin aineisiin ja seoksiin. Puhtaisiin aineisiin kuuluvat alkuaineet ja kemialliset yhdisteet. Seos koostuu vähintään kahdesta puhtaasta aineesta. Seokset voivat olla homogeenisia eli tasakoosteisia tai heterogeenisia, jolloin pystytään erottamaan seoksen faasit. Faasit voivat olla joko samassa tai eri olomuodoissa.
Yksi aineiden olomuodoista on kiinteä. Kiinteät aineet voivat olla joko kiteisiä tai amorfisia.
Amorfisilla aineilla on epäsäännöllinen rakenne, niillä ei ole tarkkaa sulamispistettä, vaan ne pehmenevät vähitellen kuumentaessa. Tälläisiä aineita ovat esimerkiksi lasi ja muovi.
Kiteisillä aineilla on säännöllinen rakenne, kidehila. Kiteisillä aineilla voi olla atomihila, molekyylihila, metallihila tai ionihila. Atomilassa atomeilla on tietyt paikat. Atomit pitää yhdessä kovalenttiset sidokset. Atomihilan rakenne on kestävä ja sillä on korkea sulamispiste.
Molekyylihilassa molekyylit pysyvät yhdessä dipoli-dipolisidoksilla tai dispersiovoimilla. Molekyylihila on hauras, se ei johda sähköä tai johtaa hyvin vähän. Näillä aineilla on myös matala sulamispiste.
Metallihilassa metallikationit pysyvät paikallaan ja elektronit pääsevät liikkumaan vapaasti hilassa. Metallihila pysyy kasassa metallisidoksien avulla. Metallit johtavat hyvin sähköä ja lämpöä vapaiden elektronien takia. Tämän takia ne myös taipuu. Metallit kiiltää koska ulkoelektronit heijastavat valoa. Metallit ovat kovia, ja niiden kestävyys riippuu metallialkuaineesta.
Ionihilassa positiiviset kationit ja negatiiviset anionit pysyvät tiiviisti yhdessä. Hila pysyy koossa ionisidoksien vuoksi. Ioniyhdisteillä on korkea sulamispiste, mutta ne ovat hauraita. Ioniyhdiste ei johta sähköä kiinteänä, mutta johtaa nesteen liuotettuna.
Toinen olomuoto on neste. Nesteessä hiukkaset pystyvät liukumaan toistensa ohitse, mutta ovat kuitenkin lähellä toisiaan. Tämän takia neste aina ottaa astian muodon. Nesteelle on ominaista pintäjännitys, koska nesteen sisällä molekyyleillä on enemmän vuorovaikutuksia kuin ulkopuolella, joten neste pyrkii pysymään kasassa. Erityisen voimakas pintajännitys on vedellä. Tähän perustuu kapillaari-ilmiö. Vedellä on suuret sulamis- ja kiehumispisteet, koska vesimolekyylit sitoutuvat toisiinsa vetysidoksilla. Yksi vesimolekyyli voi muodostaa neljä vetysidosta muiden vesimolekyylien kanssa. Vesi on ainoa aine joka on nesteenä tiheämpi kuin kiinteänä. Vesi on tiheintä +4 asteessa. Joihinkin yhdisteisiin vesi sitoutuu kidevetenä. Yhdiste on silloin hydraatti. Kidevesi voidaan poistaa kuumentamalla yhdiste. Tämä yhdiste kuitenkin pyrkii myöhemmin sitomaan itseensä kidevettä eli se on hygroskooppinen aine.
Nesteessä voi tapahtua diffuusio, joka on ominainen myös kaasuille. Silloin eri liuoksien väkevyyserot pyrkivät tasoittumaan ja ainetta siirtyy väkevämmästä laimeampaan ja laimeammasta väkevämpään. Puoliläpäisevän kalvon läpi tapahtuva diffuusio on osmoosi. Tämän takia suolaveden juominen on vaarallista, koska silloin vesi virtaa soluista ulkopuolelle tasottamaan väkevyyserot ja solut kuivuvat. Kun nesteeseen liuotetaan jotain, syntyy liuotin ja liuenneet aineet. Liuotinta on liuoksessa suurin pitoisuus. Aineen liukenemiseen voidaan vaikuttaa nostamalla lämpötilaa tai painetta. Kiinteä aine liukenee paremmin korkeammassa lämpötilassa, mutta kaasu pienemmässä lämpötilassa. Kun poolinen aine liukenee veteen, vesimolekyylin irrottavat yhdisteen atomit toisistaan eli tapahtuu hydrataatio, ja vesimolekyylit muodostavat atomien ympärille hydraattiverhon. Kaltainen liuottaa kaltaista eli poolinen liukenee pooliseen ja pooliton poolittomaan.
Kolmas olomuoto on kaasu. Lukion laskuissa kaasun oletetaan olevan ideaalikaasu, jonka hiukkaset ovat pistemäisiä, eikä niiden välillä ole sidosvoimia. Kaasussa hiukkaset liikkuvat nopeasti värähdellen toistensa ohitse, ja kaasu aina ottaa koko käytössä olevan tilavuuden. Kaasut sekottuvat tasaisesti. Saman ainemäärän tilavuus kaasumuodossa on suurempi kuin kiinteässä tai nesteessä. Kaasuja voidaan tämän vuoksi puristaa kokoon. Jos tilavuus pysyy samana, kaasun paine nousee, hiukkaset alkavat värähtelemään ja lämpötila kohoaa.
Aine muuttuu kiinteästä nesteeksi sulamalla, nesteestä kaasuksi höyrystymällä. Kaasusta nesteeksi tiivistymällä ja nesteestä kiinteäksi jähmettymällä. Aine voi myös muuttua suoraan kiinteästä kaasuksi sublimoitumalla ja kaasusta kiinteäksi härmistymällä.
Tänään oli kurssiopetusta, jota ennen tein kotitehtävät loppuun ja luin päivän aiheet kurssikirjoista.
Tiistai 27.11
Tänään tein kotitehtäviä, fysiikasta 20 laskua ja kemiasta 2.
Kertasin eilisen kemian kurssin aiheen eli Aineiden olomuodot.
Kemialliset aineet voidaan jakaa puhtaisiin aineisiin ja seoksiin. Puhtaisiin aineisiin kuuluvat alkuaineet ja kemialliset yhdisteet. Seos koostuu vähintään kahdesta puhtaasta aineesta. Seokset voivat olla homogeenisia eli tasakoosteisia tai heterogeenisia, jolloin pystytään erottamaan seoksen faasit. Faasit voivat olla joko samassa tai eri olomuodoissa.
Yksi aineiden olomuodoista on kiinteä. Kiinteät aineet voivat olla joko kiteisiä tai amorfisia.
Amorfisilla aineilla on epäsäännöllinen rakenne, niillä ei ole tarkkaa sulamispistettä, vaan ne pehmenevät vähitellen kuumentaessa. Tälläisiä aineita ovat esimerkiksi lasi ja muovi.
Kiteisillä aineilla on säännöllinen rakenne, kidehila. Kiteisillä aineilla voi olla atomihila, molekyylihila, metallihila tai ionihila. Atomilassa atomeilla on tietyt paikat. Atomit pitää yhdessä kovalenttiset sidokset. Atomihilan rakenne on kestävä ja sillä on korkea sulamispiste.
Molekyylihilassa molekyylit pysyvät yhdessä dipoli-dipolisidoksilla tai dispersiovoimilla. Molekyylihila on hauras, se ei johda sähköä tai johtaa hyvin vähän. Näillä aineilla on myös matala sulamispiste.
Metallihilassa metallikationit pysyvät paikallaan ja elektronit pääsevät liikkumaan vapaasti hilassa. Metallihila pysyy kasassa metallisidoksien avulla. Metallit johtavat hyvin sähköä ja lämpöä vapaiden elektronien takia. Tämän takia ne myös taipuu. Metallit kiiltää koska ulkoelektronit heijastavat valoa. Metallit ovat kovia, ja niiden kestävyys riippuu metallialkuaineesta.
Ionihilassa positiiviset kationit ja negatiiviset anionit pysyvät tiiviisti yhdessä. Hila pysyy koossa ionisidoksien vuoksi. Ioniyhdisteillä on korkea sulamispiste, mutta ne ovat hauraita. Ioniyhdiste ei johta sähköä kiinteänä, mutta johtaa nesteen liuotettuna.
Toinen olomuoto on neste. Nesteessä hiukkaset pystyvät liukumaan toistensa ohitse, mutta ovat kuitenkin lähellä toisiaan. Tämän takia neste aina ottaa astian muodon. Nesteelle on ominaista pintäjännitys, koska nesteen sisällä molekyyleillä on enemmän vuorovaikutuksia kuin ulkopuolella, joten neste pyrkii pysymään kasassa. Erityisen voimakas pintajännitys on vedellä. Tähän perustuu kapillaari-ilmiö. Vedellä on suuret sulamis- ja kiehumispisteet, koska vesimolekyylit sitoutuvat toisiinsa vetysidoksilla. Yksi vesimolekyyli voi muodostaa neljä vetysidosta muiden vesimolekyylien kanssa. Vesi on ainoa aine joka on nesteenä tiheämpi kuin kiinteänä. Vesi on tiheintä +4 asteessa. Joihinkin yhdisteisiin vesi sitoutuu kidevetenä. Yhdiste on silloin hydraatti. Kidevesi voidaan poistaa kuumentamalla yhdiste. Tämä yhdiste kuitenkin pyrkii myöhemmin sitomaan itseensä kidevettä eli se on hygroskooppinen aine.
Nesteessä voi tapahtua diffuusio, joka on ominainen myös kaasuille. Silloin eri liuoksien väkevyyserot pyrkivät tasoittumaan ja ainetta siirtyy väkevämmästä laimeampaan ja laimeammasta väkevämpään. Puoliläpäisevän kalvon läpi tapahtuva diffuusio on osmoosi. Tämän takia suolaveden juominen on vaarallista, koska silloin vesi virtaa soluista ulkopuolelle tasottamaan väkevyyserot ja solut kuivuvat. Kun nesteeseen liuotetaan jotain, syntyy liuotin ja liuenneet aineet. Liuotinta on liuoksessa suurin pitoisuus. Aineen liukenemiseen voidaan vaikuttaa nostamalla lämpötilaa tai painetta. Kiinteä aine liukenee paremmin korkeammassa lämpötilassa, mutta kaasu pienemmässä lämpötilassa. Kun poolinen aine liukenee veteen, vesimolekyylin irrottavat yhdisteen atomit toisistaan eli tapahtuu hydrataatio, ja vesimolekyylit muodostavat atomien ympärille hydraattiverhon. Kaltainen liuottaa kaltaista eli poolinen liukenee pooliseen ja pooliton poolittomaan.
Kolmas olomuoto on kaasu. Lukion laskuissa kaasun oletetaan olevan ideaalikaasu, jonka hiukkaset ovat pistemäisiä, eikä niiden välillä ole sidosvoimia. Kaasussa hiukkaset liikkuvat nopeasti värähdellen toistensa ohitse, ja kaasu aina ottaa koko käytössä olevan tilavuuden. Kaasut sekottuvat tasaisesti. Saman ainemäärän tilavuus kaasumuodossa on suurempi kuin kiinteässä tai nesteessä. Kaasuja voidaan tämän vuoksi puristaa kokoon. Jos tilavuus pysyy samana, kaasun paine nousee, hiukkaset alkavat värähtelemään ja lämpötila kohoaa.
Aine muuttuu kiinteästä nesteeksi sulamalla, nesteestä kaasuksi höyrystymällä. Kaasusta nesteeksi tiivistymällä ja nesteestä kiinteäksi jähmettymällä. Aine voi myös muuttua suoraan kiinteästä kaasuksi sublimoitumalla ja kaasusta kiinteäksi härmistymällä.