"Much to learn, you still have." ―Yoda to Count Dooku, in Star Wars Episode II: Attack of the Clones

Kemirepetition Jan-Olle Malm

Mjukstart ”Repetition” (onsdag 9.15-11.45 och torsdag 9.15-11) SI övningar torsdag 11.00-12.00 och 13.30-16.30 fredag 10.15-13.00 Kursstart måndag 2/9 10.15 i sal KC:A Kompendier 70 kr Prov torsdag 5/9 13-16 (Sparta) Periodiska systemet Nomenklatur Säkerhet (föreläsning+upprop måndag, ta med SICD) Formelskrivning Stökiometri

Webb http://www.kilu.lu.se/cas/education/undergraduate_education/kemibioteknik/koo101/

Till att börja med… Atomen Periodiska systemet Kemisk förening Oxidationstal Nomenklatur Reaktionsformler Kemiska beräkningar Koncentrationsbegreppet Kemiska reaktioner Löslighet Gaslagen

KemIgen www.lth.se/kemigen KemIgen

C Atomernas uppbyggnad Masstal (protoner+neutroner) Atomnummer Elektroner Masstal (protoner+neutroner) C 12 6 Atomnummer (antal protoner eller elektroner) + e- Rutherford/Bohr KemIgen

Elektronskal K: 2 e- (en nivå) L: 8 e- (två nivåer, 2+6) M: 18 e- (tre nivåer, 2+6+10) N: 32 e- (fyra nivåer, 2+6+10+14) + K L M KemIgen

Orbitaler 4f 4d n=4 4p 3d 4s Energi 3p n=3 3s 2p 2s n=2 1s n=1

Periodiska systemet s-element d-element p-element KemIgen Fundamentals B.4 KemIgen http://www.gorans.se/program/period/period.htm

Historik

Periodiska egenskaper John Dalton (tidigt 1800-tal) KemIgen Fig B.8

Egenskaper Metaller Halvmetaller (metalloider) Icke-metaller Aggregationstillstånd Karaktäristiska egenskaper/Trender B.4

Föreningar joniska  jonbindning  elektrolyt kovalenta  kovalent bindning  icke elektrolyt metalliska  metallisk bindning  legering Fundamentals C

Fundamentals K2 och Toolbox K.1 Oxidationstal Oxidationstalet hos en atom eller molekyl är alltid 0 Summan av alla oxidationstal i en förening är 0 Summan av alla oxidationstal i en jon är lika med jonens laddning Oxidationstalet för väte är +1 tillsammans med icke-metaller och -1 med metaller Oxidationstalet för syre är -2 utom i OF2 (+2) och i peroxider, O22-, (-1) Fundamentals K2 och Toolbox K.1 KemIgen

Stökiometriska proportioner Anges i formler med sifferindex t ex Cu(OH)2, H2O Kan i föreningsnamn anges med numeriska prefix Dessa är: (mono), di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta-, okta- osv Ibland också hemi (1/2) och seskvi (3/2) Fundamentals D, Nomenklaturhäfte samt wikin KemIgen

Jonföreningar I formeln sätts den positiva beståndsdelen före den negativa t.ex. NaCl, K2SO4. I systematiska namn får den negativa beståndsdelen ändelsen -id om den är enatomig (klorid) och ändelsen -at om den är fleratomig (sulfat). Undantag är hydroxid (OH-) och cyanid (CN-). KemIgen

Salter Hos salter sätts först katjonerna i bokstavsordning följt av anjoner i bokstavsordning. Detta gäller både namn och formel. CuCl(OH), kopparhydroxidklorid KemIgen

Binära föreningar Den första (elektropositiva) beståndsdelen ges ämnets svenska namn. Den andra (elektronegativa) beståndsdelen ges ämnesnamnets stam (ibland latinsk) plus ändelsen –id. väte hydrid H- klor klorid Cl- brom bromid Br- syre oxid O2- svavel sulfid S2- kväve nitrid N3- kol karbid C4- Om två ämnen kan bilda flera binära föreningar måste det förtydligas (kolmonoxid/koldioxid). KemIgen

Katjoner Al3+ aluminiumjon Cu2+ koppar(II)jon Sammansatta katjoner namnges som binära föreningar De flesta har dock speciella namn. H3O+ oxoniumjon NH4+ ammoniumjon KemIgen

Anjoner En enatomig anjon namnges som andra delen av en binär förening. F- fluoridjon O2- oxidjon H- hydridjon Si4- silicidjon S2- sulfidjon P3- fosfidjon Några fleratomiga anjoner får även ändelsen –id. OH- hydroxidjon CN- cyanidjon O22- peroxidjon HS- vätesulfidjon Fleratomiga anjoner namnges vanligen med trivialnamn. KemIgen

Några trivialnamn Sulfat, sulfit, tiosulfat, vätesulfat Nitrat, nitrit Fosfat, (fosfit), vätefosfat, divätefosfat Karbonat, vätekarbonat Perklorat , klorat , klorit, hypoklorit Silikat Kromat, dikromat Permanganat, manganat KemIgen

Systematiskt eller trivialt? Även de vanligaste trivialnamnen kan ersättas med systematiska, t.ex.: perkloratjon ClO4- som får det fullständiga namnet: tetraoxoklorat(VII) jon, men även klorat(VII)jon duger KemIgen

Systematiska alternativ - ibland att föredra Ett eller flera av de ingående grundämnenas oxidationstal anges med romerska siffror -eller med arabiska siffror och + eller - för laddningen (när det gäller en jon). t.ex. dikromtrioxid, krom(III)oxid t.ex. (tetraoxo)kromat(VI)jon, (tetraoxo)kromat(2-)jon (CrO42-) t.ex. (tetraoxo)sulfat(VI)jon, (tetraoxo)sulfat(2-)jon (SO42-) KemIgen

Starka syror och baser Saltsyra (HCl) Salpetersyra (HNO3) Svavelsyra (H2SO4) Perklorsyra (HClO4) Kaliumhydroxid (KOH) Natriumhydroxid (NaOH) Tabell J.1 KemIgen

Reaktionstyper Fasomvandlingar: H2O(l)  H2O(s) Upplösning/utfällning: PbCl2(s) Pb2+(aq) + 2Cl-(aq) Syra/bas: H2SO4 H+ + HSO4- Reduktion-oxidation ( Red/Ox eller redox): Zn(s) + 2H+(aq) Zn2+(aq) + H2(g) Förbränning C2H5OH + 3O2(g)  3H2O(l) + 2CO2(g) Fundamentals H-K

Oxidationstalsmetoden Fundamentals K samt Toolbox K.1 Kolla materialbalans Identifiera vilka ämnen som oxideras resp. reduceras Ange oxidationstal på dessa Beräkna antalet steg när det gäller oxidation resp. reduktion Beräkna kvoten red/ox eller ox/red Använd kvoten för att balansera oxidation och reduktion Balansera syre med vatten Balansera väte med H+ (Om basisk lösning, neutralisera H+ med lika mängder OH- på båda sidor) Kontrollera massbalans och laddningsbalans KemIgen

Halvcellsmetoden - sur lösning Kap 14.2 samt Toolbox 14.1 Skriv obalanserad reaktionsformel (i jonform) Skriv obalanserade halvcellsreaktioner Fortsätt för varje halvcell med att: a) balansera allt utom O och H b) balansera O med H2O c) balansera H med H+ d) balansera laddningar med elektroner Gör antalet elektroner lika på båda sidor Sätt samman halvcellsreaktionerna Ta bort lika ämne Kontrollera massbalans och laddningsbalans KemIgen

Halvcellsmetoden - basisk lösning Kap 14.2 samt Toolbox 14.1 Skriv obalanserad reaktionsformel (i jonform) Skriv obalanserade halvcellsreaktioner Fortsätt för varje halvcell med att: a) balansera allt utom O och H b) balansera O med H2O c) Balansera H med H+ och lägg till motsvarande mängd OH- på båda sidorna – gör vatten av H+ + OH- d) balansera laddningar med elektroner Gör antalet elektroner lika på båda sidor Sätt samman halvcellsreaktionerna Ta bort lika ämne Kontrollera massbalans och laddningsbalans KemIgen

Uppgift Järn (III)joner reagerar med sulfidjon och bildar järn(II)sulfid och elemäntärt svavel

MnO4- + Br-  Mn2+ + Br2 Uppgift Reaktion i sur lösning. Permanganat reagerar med bromid och bildar Mn2+ och brom. MnO4- + Br-  Mn2+ + Br2

Seminarium F-5 2) Hypoklorit reagerar med Cr(OH)4- i basisk lösning varvid det bildas kromatjon och kloridjon.

Seminarium F-5 3) Arsenik(III)sulfid reagerar med salpetersyra varvid det bildas arsenatjon, sulfatjon och kväve (IV)oxid.

Stökiometri - Molbegreppet H2 + ½O2  H2O Medelatommassa (två decimaler) 12 g av 12C innehåller NA atomer Avogadros tal, NA, = 6.0221023 mol-1 Molmassa (g/mol) Fundamentals E

Stökiometriska beräkningar Vid stökiometriska beräkningar är det enkelt att använda följande gång: ex. 4Al(s) + 3O2(g)  2Al2O3(s) dvs 3 nAl = 4 nO2 och 2 nAl = 4 nAl2O3 och 2 nO2 = 3 nAl2O3 Fundamentals L KemIgen

Stökiometriexempel Hur många mol syrgas krävs för att bilda 1,00 gram aluminiumoxid om aluminiummetall finns i överskott? Hur stor volym syrgas resp. luft motsvarar det (vid standardtillstånd)? KemIgen

2S2O32- + I2  S4O62- + 2I- Titrering 13 ml 0.1 mol l-1 tiosulfat gick åt för att titrera 25 ml jodlösning. Beräkna jodkoncentrationen. 2S2O32- + I2  S4O62- + 2I- (Tetrationatjon) KemIgen

Seminarium F-5 6) För att bestämma sulfitjonkoncentrationen i ett avloppsvatten titrerades 25,00 ml prov med en 0,02237 mol l-1 KMnO4– lösning (violett färg). Då 31,46 ml tillsatts av kaliumpermanganatlösningen kvarstod den violetta färgen. Skriv den balanserade redoxformeln ( jonform) för reaktionen i sur lösning om sulfatjon och mangan(II)jon bildas och beräkna koncentrationen sulfitjoner i avloppsvattnet.

Empirisk formel Hormonet estradiol består av kol, väte och syre. Vid en analys förbrändes 3.47 mg av ämnet i syrgas varvid det bildades 10.10 mg koldioxid och 2.76 mg vatten. Beräkna den empiriska formeln. (se Fundamentals F.2)

Seminarium F-5 9) En organisk förening som består av kol, väte, kväve och syre förbrändes fullständigt med överskott av syrgas. 0,1023 g av föreningen gav 0,2766 g koldioxid och 0,0991 g vatten. Vid ett annat försök med 0,4831 g förening uppsamlades 27,6 ml kvävgas vid STP, dvs 1 atm och 0 oC. a) Bestäm den empiriska formeln. b) Vid ett tredje försök bestämdes densiteten av föreningen i gasfas till 4,06 g l-1 vid 127 oC och 256 torr. Bestäm föreningens molekylformel. 1-hexadecyl-3-(2-methoxyphenyl)urea