Forelæsningsnoter - Lecture notes 1-5 PDF

Preview

Summary

Forelæsning uge 1 - KEMI - d. 5. feb 2020Elektron masse: med elementarladning på: Protron + neutron masse: med elementarledning på:Her er A = massen, Z = atomnummer og også antallet af protoner (som også angiver hvilketnummer det har det i periodiske system) og X = den kemiske betegnelse 1. gruppe r...

Description

Forelæsning uge 1 - KEMI - d. 5. feb 2020 Elektron masse: Protron + neutron masse:

med elementarladning på: med elementarledning på:

Her er A = massen, Z = atomnummer og også antallet af protoner (som også angiver hvilket nummer det har det i periodiske system) og X = den kemiske betegnelse 1. gruppe reagere med vand og jo længere lodret ned man går, jo voldsommere reaktioner fås der. Når de står i sammen gruppe, så har de sammen kemiske egenskaber. Dagens forsøg: Belousov-Zhanbotinsky Molekyleform: Strukturform: Ball/stick form: Space-filling model: hvor n = stofmængde

, m = masse

, M = molarmasse

Hvor mange mol er der i 1kg sukker?

Error, (in Units:-Simple:-=) the following expressions imply incompatible dimensions: {342.22 = 342*Units:-Unit(g/mol)}

Ionforbindelser: NaCl (salt) Navngivning af salte:

+ positiv ion 0 Natrium 0 Kalium : KaliumDiHydrogenPhosphat Xenon(VI)Fluorid Ammoniumsulfid

- negativ ion 0 Oxid 0 Sulfid

Iodat

->

Iodit

->

Hypoiodit

Iodesyre

->

iodesyrling

->

hypoiodesyrling

Størrelse af molekylerne:

Forelæsning uge 2 - KEMI - d. 12. feb 2020 Automatically loading the Units[Simple] subpackage

Begrænsede reaktant: er den reaktant hvis molmængde begrænser det samlede udbytte - det er den der mangler af til sidst for at kunne lave flere enheder. Beregning af stofmængde:

Eks på tavlen:

Hvad er den begrænsede reaktant?

(1)

(2) Dvs at det er Cl der er den begrænsende reaktant Eks:

Hvad var den/de begrænsende reaktanter?

(3)

(4)

(5) Så det er kaliumnitrat der er den begrænsende reaktant. Molaritet: er koncentration af en opløsning

, molaritet M

Kancentration = stofmængde/volumen) (masse = stofmængde*Molekylvægt) Elektrolytter: i opløsning ledes strøm via ioner. Stærke elektrolytter:

Stærke er 100% ioniserede, her er n også det samme før og

efter ligevægten Når der ikke er så mange ioner i en opløsning så er det en svag elektrolyt. Svage elektrolytter:

Svage elektrolytter har er mindre stofmængde n ved

ligevægt vs før ligevægt

Opløselighed:

Udfældningsreaktion: Ved sammenblanding af to opløsninger kan der ske en udfældning af bundfald (fast stof). Forelæsningsforsøg: Udbytning af kobber med sølv En opløsning af sølvnitrat: (

)+(

)+(

). En kobber plade puttes i, hvad sker der med

pladen? Pladen er blevet hvid og opløsningen har blevet en smule blå.

Redosreaktioner: I en redos reaktion sker en overførsel af elektroner - derved ændres realtamtermes oxidationstrin(OT) OT er elektron bogholderi - I en redox-reaktion benyttes OT til afstemning, så der hverken dannes eller forsvinder elektroner undervejs, ladningsbevarelse Regler for angivelse af OT i molekyler: 1) Summen af OT skal være lig molekylets (eller atomets) ladning 2) I molekyler er OT for Li, Na, K, Rb, Cs altid +1 3) OT for Be, Mg, Ca, Sr, Ba er altid +2, Al altid +3 4) OT for F er -1. De øvrige halogener kan sammen med oxygen have positive OT 5) H har OT +1 medmindre H indgår i en binær metalforbindelse (eks, LiH, da har H OT -1)

Reglerne er et formelt hierarki, dvs. en regel højere oppe på listen er vigtigere end dem nedenfor.

Eks: hvad er OT i følgende?

Afstemning af redoxligning: Kemiske processer adlyder lovene om massebevarelse, atombevarelse, og ladningsbevarelse. 1) Find OT for alle elementer på begge sider af reaktionspilen 2) Korriger for ændringer i OT ved hjælp af støkiometriske koefficienter: Summen af stigninger og fald skal være nul. 3) Afstemning af ladninger: H+ i sur væske og OH- i basisk væske. I neutral væske kan benyttes enten H+ eller OH-. 4) Afstemning af H vha. H2O

5) Kontrol: O skal nu stemme ellers er der noget galt! Bemærk: Der findes også andre måder at gribe afstemningen an på

Forelæsning uge 3 - KEMI - d. 19. feb 2020 Tre tilstandsformer:

Tryk:

tryk=kraft/areal og har si-enheden pascal, Pa:

Daltons lov: i en gasblanding er det totale tryk, summer af de individuelle partialtryk:

Partialtrykket kan endvidere beregnes ud fra totaltrykket og molfraktionen:

Termodynamik: Idealgasloven:

og m/V er densitet som kan skrives som rho:

Eks:

(6) Der bruges n=11 da der dannes 6CO2 og 5N2 der ialt er n=11 Et mol fylder 22.4L ved standard temeratur og tryk som svare til 0 grader og 1 atm. Ikke-idealgas:

Her er a og b parametre, der korrigerer for ikke-idealt tryk og volumen an2/V2 Molekylerne tiltrækkes af hinanden, så trykket føles mindre end idealtrykket. Kun et problem ved lave temperaturer, hvor interaktionen mellem molekyler er stærk sammenlignet med gassens kinetiske energi Dette er f.eks. relevant for vand og HCl, der begge har et permanent dipolmoment (ladningsforskydning) . Sjældent/aldrig relevant for f.eks. N2, Ne og CH4 et problem ved store tryk

Forelæsning uge 4 - KEMI - d. 26. feb 2020 Rep: Daltons lov: Beregning af patialtryk: Idealgasligningen: R=0.0821((L*atm)/(mol*K))=8.31451(J/(mol*K)) Ved lav temp. bliver vekselvirkninger mellem molekyler af samme størrelseorden som gassens kinetiske energi ENERGI: Begreber: (fra tavlen) Energi: U (evne til at udføre arbejde) Varme: Q (overførsel af termisk energi) Arbejde: w (w=F*a) Termodynamikkens 1. hovedsætning: energi kan konverteres fra en form til en anden, men hverken dannes eller forsvinde Den indre energi U for et system består af en kinetisk komponent (bevægelse) og en potentiel komponent (tiltrækning/frastødning) Ændring i et systems indre energi er: det kan også skrives som:

hvor q er varme og w er arbejde hvor P er tryk og V er volumen

Exotherm: hvis der sker en reaktion hvor profuktet har mindre energi end reaktanten, så er der udviklet energi (=fjernet energi fra systemet) Endotherm: hvis der sker en reaktion hvor produket har mere energi end reaktanten, så er der absorberet energi (=tilføjet energi til systemet) Enthalpi:

for produkterne (slut-tilstand) og fratrække alle bidrag fra reaktanter (starttilstand). Husk at tælle alle (fx. faktor 2,3 osv) Tilstandsfunktioner U og H er tilstandsfunktioner: dvs at de ikke afhænger af processen hverved de er blevet opnået, men kun af værdien for endemålet. Eks. bombe: Ved 1 bar tryk og en volumen på 270L:

Eks. kaliums reaktion med vand Vi kan regne entalpien ud fra dannelses enthalpierne af reaktanter og produkter (Hess lov) Værdierne finde i kompendium A-2 (pp 784)

(7) Her er det vigtigt at huske fortegnet: "-" betyder at det er en exoterm reaktion=frigiver energi Eks. fordampingens enthalpi af vand

(8) Da fortegnet er positivt må det betyde at reaktionen er endotermisk, så der skal tilføres energi for den kan fordampe Eksempel 3:

Anden del af forelæsning Varmekapacitet C: energi krævet for at øge temperatur for en given mængde stof 1° C=m*s hvor s er den specifikke varmekapacitet

Definition af entropi S:

Ændring i entropi:

Bolzmanns konstant:

Entropi afhænger af tilstandsformen, afhængig af temperaturen ( jo højere temperatur, jo højere entropi) Eks:

a) vil være positiv da temperaturen øges b) da vi går fra grundstof til molekyle er den negativ c) der er 3 molekylder på venstre siden og kun 2 på højre siden, derfor negati Ændringen i Gibbs frie energi:

Standard fri energi er ændring i frie eergi for en reaktion under standard betingelser, når reaktanter i

deres standard tilstand omdannes til produkter i dere standard tilstand. Fri energi og ligevægt: På ethvert givent tidspunkt er reaktionskvotienten:

Hvor [X] er koncentrationen af X på et hvilket som helst tidspunkt. Hvor der ved ligevægt er:

hvor her er [X] koncentrationen ved ligevægt Hvis Q=K så er

og reaktionen drives ikke længere i nogen retning.

Gammel eksamensopgave:

Forelæsning uge 5 - KEMI - d. 4. mar 2020 Elektromagnetisk stråling:

Forsøg: der blev tjekket flammefarver. nr. 1: Calium - rød/orange nr. 2: Natrium - gul nr. 3: stroniumnitrat - rød farve nr. 4: barium - grøn nr. 5 Atium - hvid (hvorfor? pga farvetrekanten)

Elektronfordeling, orbitaler: Bohrs atmomodel siger ikke noget om hvordan atomerne sidder sammen, hvorfor er H2O fx vinklet når atomerne sidder sammen. Elektron"sky" kommer fra Schödingligningen (bølgeligningen)

Hvor elektron har 4 kvante tal: n, l, m_l og m_s En orbital er en bølgefunktion for en elektron som giver anledning til sandsynlighedsfordelingen af en given elektron-tilstand. Kvantetal:

Elektronfordeling, orbitaler: hver orbital har hver 1 energi Paulis eksklusions princip: "to elektroner i samme atom må ikke hvae samme fire kvantenumre" Hver elektron har en unik kombination af de fire kvantetal: n, l, m_l, m_s. fx.

Eksamensopgave: Angiv antallet af uparrede elektroner i fosfor (P) : 3 elektroner da den står i 3p, og i hovedgruppe nr 15, så 1(13), 2(14) og 3(15) HUSK: fx 4s fuldes op først 3d for neutrale atomer MEN 4s tømmes før 3d hos ionerne. FX Zn2+, så tages der to elektroner og disse elektroner tages fra 4s istedet for 3d, fordi at 4s har et lavere eneginiveau end 3d.

Isoelektronisk: Hvos to ioner, atomer eller molyker har samme antal eketroner i samme orbital, så er de isoelektroniske....