KE06.

Kemiallinen reaktio nopeutuu, jos

Aktivoitumisenergia

Energia, joka törmäyksellä täytyy olla, jotta rakenneosat alkavat reagoida keskenään, yksikkö kJ/mol

Siirtymätila

Tila, joka syntyy, kun rakenneosien törmäys johtaa reaktioon, uusia sidoksia on juuri muodostumassa ja vanhoja katkeamassa, pysymätön tila ja hajoaa, joko tuotteiksi tai lähtöaineiksi

Katalyytti

• Reaktiota nopeuttava aine, ei kulu reaktiossa

• Reaktio etenee katalyytin avulla reittiä, jonka aktivoitumisenergia on pienempi

• Nopeuttavat reaktioita alentamalla aktivoitumisenergiaa

• Katalyytin avulla saadaan parempi saanto ja energiaa säästyy

Inhibiittori

• Aine, joka hidastaa reaktioita

• Vaikuttavat yleensä suoraan katalyytteihin

• Esim. lääkeaineet ja myrkylliset aineet, monet tulehduskipulääkkeet vaikuttavat niiden entsyymien toimintaan, jotka tuottavat elimistössä tulehdusta välittäviä ja ylläpitäviä aineita.

Reaktionopeus

• Kuinka paljon aineen määrä vähenee tai kasvaa keskimäärin tietyllä aikavälillä

• Reaktionopeuden yksikkö riippuu mitattavasta suureesta 

• Ainemäärien sijaan käytetään tavallisesti konsentraatioita, jos reaktio etenee koko ajan samassa faasissa ja samassa tilavuudessa

• Reaktionopeus merkitään positiivisena, jos aineen määrä kasvaa reaktion aikana ja negatiivisena, jos aineen määrä vähenee

V_{^{keskimääräinen}}

Reaktion hetkellinen nopeus

• Määritetään kuvaajasta, jossa aineen määrä on kuvattu ajan funktiona > kuvaajan tiettyyn kohtaan piirretyn tangentin kulmakerroin kertoo hetkellisen nopeuden kyseisenä ajanhetkenä

Tasapainovakio K

Tasapainotila

• Tila, jossa aineiden konsentraatiot enää muutu ja etenevän ja palautuvan reaktion nopeudet ovat yhtä suuret

Tasapainoreaktio

• Samanaikaisesti tapahtuvat toistensa käänteisreaktiot eli etenevä reaktio ja palautuva reaktio (eliminaatioreaktiot, joidenkin happojen ja emästen reaktiot veden kanssa sekä esterien kondensaatio- ja hydrolyysireaktiot)

Tasapainovakion lauseke (etenevä ja palautuva reaktio)

Etenevä reaktio: K=tuotteet/lähtöaineet (kuva)

Palautuva reaktio: K’=1/K

hetero- ja homogeeninen tasapainotila

• Homogeeninen tasapainotila = kaikki tasapainoreaktioihin osallistuvat aineet ovat samassa faasissa

• Heterogeeninen tasapainotila = yksi tai usemapi reaktioon osallistuvista aineista on eri faasissa kuin muut

Happo ja emäs

Amfolyytti, amfoteerinen aine

aine, joka voi sekä luovuttaa, että vastaanottaa protonin vesiliuoksessa, eli se voi toimia sekä happona, että emäksenä

yhdenarvoiset ja moniarvoiset hapot/emäkset

• Yhdenarvoiset ja moniarvoiset hapot = yhdenarvoinen happo voi luovuttaa yhden protonin, moniarvoinen useita

• Yhdenarvoiset ja moniarvoiset emäkset = yhdenarvoinen emäs voi vastaanottaa yhden protonin, moniarvoinen emäs voi vastaanottaa useita 

Milloin happo on vahva? Entä heikko? Entä emäs?

• Vahva happo

  • Lähes kaikki vahvan hapon molekyylit osallistuvat protoninsiirtoreaktioon veden kanssa

• Heikko happo

  • Vain osa heikon hapon molekyyleistä luovuttaa protonin, sillä heikkojen happojen reaktiot veden kanssa ovat tasapainoreaktioita

• Vahva emäs

  • Lähes kakki vahvan emäksen molekyylit osallistuvat protoninsiirtoreaktioihin veden kanssa

• Heikko emäs

  • Vain osa heikon emäksen molekyyleistä ottaa vastaan protonin vesimolekyyliltä, sillä heikkojen emästen reaktiot veden kanssa ovat tasapainoreaktioita

Mikä on happovakio?

Mikä on kahtaisionimuoto? (Liittyy aminohappoihin)

• Aminohappojen rakenteessa on sekä karboksyyliryhmä (hapan), että aminoryhmä (emäksinen) > aminohapoissa tapahtuu sisäinen protoninsiirtoreaktio, jossa karboksyyliryhmän protoni siirtyy aminoryhmään

• Aminohapot ovat yleensä vesiliuoksessa ja kiinteässä tilanteessa kahtaisionimuodossa: protonin vastaanottaneella ammoniumosalla on positiivinen varaus ja protonin luovuttaneella karboksylaattiosalla on negatiivinen varaus

Mitä käy jos aminohappojen vesiliuoksiin lisätään happoa? Entä emästä?

• Jos aminohappojen vesiliuoksiin

  • lisätään happoa > muodostuu muotoa, jossa aminohapon karboksyyli- ja aminoryhmällä on protoni

  • lisätään emästä > muodostuu muotoa, jossa molemmat ryhmät ovat luovuttaneet protoninsa

Indikaattori

• Indikaattori = orgaaninen heikko happo tai emäs, joka on happamassa ympäristössä eri värinen kuin emäksisessä ympäristössä, väri riippuu liuoksen pH-arvosta

Veden ionitulo

Ionisoitumisaste

• Ionisoitumisaste = kuvaa hapon tai emäksen vahvuutta

  • Vahvan hapon ionisoitumisaste on 100% > vahvan hapon vesiliuoksessa kaikki happomolekyylit ovat reagoineet protoninsiirtoreaktiossa vastinemäkseksi ja oksoniumioneiksi

  • Hapon ionisoitumisaste on vastinemäksen tasapainokonsentraation ja hapon alkukonsentraation suhde ja vastaavasti emäksen ionisoitumisaste on vastinhapon tasapainokonsentraation ja emäksen alkukonsentraation suhde

Neutraloitumisreaktio

Neutralointititraus eli happo-emästitraus

• Neutralointititraus eli happo-emästitraus = menetelmä, jossa tunnetun väkevyisellä happo- tai emäsliuoksella neutraloidaan liuosta, jonka konsentraatio on tuntematon 

Ekvivalenttipiste

• Ekvivalenttipiste = piste, jossa alkuperäinen liuos on neutraloitunut kokonaan ja liuokseen ei ole lisätty yhtäkään pisaraa neutraloitavaa liuosta

• Ekvivalenttipiste on titrauskäyrän jyrkimmän pisteen kohdalla

Ekvivalenttipisteen happamuus

Puskuriliuos

Miten voidaan valmistaa puskuriliuos? (kaksi tapaa)

Puolijohde

Puolijohteet = esim. pii ja germanium, sähkönjohtavuus riippuu olosuhteista, kuten lämpötilasta ja sähkövirrasta

Radikaali

• Radikaalit

  • Atomi, molekyyli tai ioni, jolla on pariton elektroni

  • Vetyatomi on radikaali, koska sillä on vain yksi elektroni luonnostaan

  • Kuvataan kemiallisessa kaavassa pisteellä (ei aina, jos kyseessä on alkuaine)

Törmäysteoria

Törmäyksen on tapahduttava riittävän suurella nopeudella ja oikeassa suunnassa, jotta kemiallinen reaktio voi tapahtua.

Veden protoninsiirtoreaktio

Vesimolekyylit voivat reagoida myös keskenään, jolloin osa vesimolekyyleistä toimii happoina ja osa emäksinä. Reaktiossa muodostuu oksoniumioneja ja hydroksidi-ioneja. Reaktiota kutsutaan veden protoninsiirtoreaktioksi, ja se on tasapainoreaktio. Vesi on sekä happona että emäksenä hyvin heikko, koska vain pieni osa vesimolekyyleistä reagoi veden protoninsiirtoreaktiossa. Reaktion tasapaino on selvästi lähtöaineiden puolella.