Viikkotehtävän 5 ratkaisu: Säteilyhoito

Kiinnitetään tehtävään xy-koordinaatisto siten, että origo on kohdassa missä hiukkanen saapuu varattujen sähkölevyjen väliin

hiukkasen x-suuntainen nopeuden komponentti pysyy muuttumattomana koko prosessin ajan.

Lasketaan ensin aika t_1, joka kuluu, kun hiukkanen ohittaa sähkölevyt ja aika t_2, joka kuluu, kun hiukkanen kulkee sähkölevyjen kohdalta kasvaimeen.

v_x=(0,05 m)/t_1 → t_1=(0,05 m)/v_x =(0,05 m)/(5,0∙(10)^6 m/s)=1∙(10)^(-8) s (1p)

t_2=(1,5 m)/v_x =(1,5 m)/(5,0∙(10)^6 m/s)=3∙〖10〗^(-7) s (1p)

Lasketaan seuraavaksi paikka y_1, jossa hiukkanen on, kun se on ohittanut sähkölevyt

y_1=1/2 a_y t_1^2=1/2∙6,6∙(10)^12 m/s^2 ∙(1∙(10)^(-8) s)^2=3,3∙(10)^(-4) m (2p)

Lopuksi lasketaan paikka y_2, joka on kohta missä hiukkanen osuu kasvaimeen ja samalla etäisyys kasvaimen keskipisteestä sen toiseen päähän. Tärkeää on ymmärtää, että kun hiukkanen on ohittanut sähkölevyt, niin siihen ei vaikuta enää mitään voimia, eikä se tällöin ole kiihtyvässä liikkeessä. (2p)

y_2=y_1+v_y1∙t_2, jossav_y1=a_y t_1

y_2=y_1+a_y t_1∙t_2=3,3∙〖10〗^(-4) m+6,6∙〖10〗^12 m/s^2 ∙1∙〖10〗^(-8) s∙3∙〖10〗^(-7) s=0,02013 m

≈2 cm (3p)

Viikkotehtävä 6: Protolysoituminen

Protolysoitumisaste kertoo, kuinka paljon happo/emäs on protolysoitunut, verrattuna alkutilanteeseen.

Jos liuoksessa on sekä happoa että emästä, tapahtuu neutraloituminen. Oksoniumionit neutraloivat hydroksidi-ionit. Ionit eivät mene välttämättä tasan vaan toista voi olla ylimäärä. Silloin lasketaan kumpaa jää jäljelle ja se määrää liuoksen happamuuden. Neutraloinnissa tilavuus muuttuu, lopputilavuus on kaikkien nesteiden yhteislaskettu tilavuus.

Suolaliuoksen pH riippuu liuoksessa olevista ioneista. Heikkojen happojen ja emästen suolat protolysoituvat vesiliuoksessa. Jos ioneja on vain yksi, liuos on joko hapan tai emäksinen. Jos useampi ioni protolysoituu niin on otettava huomioon protolysoitumisen voimakkuus. Happamuuden määrittää voimakkaampi ioni. Tämän voi arvioida happovakiosta ja emäsvakiosta.

Yksiarvoiset hapot kuten muurahaishappo (Ka =1,8 ×10–4 mol/l) luovuttavat vain yhden protonin.Moniarvoiset eli polyproottiset hapot luovuttavat useammat kuin yhden protonin. Diproottiset luovuttaa kaksi protonia (rikkihappo) ja triproottiset kolme (fosforihappo). Nämä hapot ovat heikkoja happoja (paitsi rikkihappo ensimmäisen protonin osalta) ja luovuttavat yhden protonin kerrallaan. Polyproottisten happojen ionit ovat amfolyyttejä eli ne voivat toimia sekä happoina että emäksinä.

a)Tuntemattoman monoproottisen hapon molekyylimassa määritettiin liuottamalla 1g happoa veteen ja titraamalla 0,052 mol/dm3 natriumhydroksidilla. Kuinka suuri virhe tilavuusprosentteina aiheutuu 1 ml:n lukemavirheestä titrattaessa hapon moolimassan ollessa 374 g/mol.

b) Puskuriliuoksen valmistukseen voidaan käyttää muurahaishappoa ja natriummetanatia. Kirjoita reaktioyhtälöt, joilla osoitat, miten tämä puskuriliuos toimii, kun siihen lisätään kohtuullinen määrä 1) vetykloridihappoliuosta 2) kaliumhydroksidiliuosta.

c) Laske 0,15 muurahaishapon pH.