Noter til Isis C og B

Side 1

Kemi noter – Mundtlig eksamen [navn fjernet], 2. y Svendborg Gymnasium 18/5 2008

Side 1 af 40

Forskelligt:

- H O hedder hydrogenperoxid

2 2

- Potentiometrisk titrering = Titrering med pH-meter

- pH angiver opløsningens surhedsgrad, ikke et mål for styrke af syre eller base, det er pK og pK til for s b

- Stærk syre danner flere H^{+} -ioner pr. ml. end en svag

- I et ævk. Pkt. er der tilsat ækvivalent mængde titrator til opløsningen, i et ækv. Er alt syren omsat (hvis titrator er base) MEN opl. er basisk og ikke neutral!

- Dihydrone syre kan afgive to hydroner

- Carboxylsyre er polære molekyler, idet de indeholder polære O-H og O-C bindinger

- Radikal er et atom eller en forbindelse med en uparret elektron eller ufuldstændig elektronskal, radikaler har ingen ladning

- Normalt afgiver metal-atomer elektroner og ikke-metal-atomer optager dem, derfor ionbinding

- Umættet: En opløsning er umættet når der kan bringes mere stof i opløsningen.

- Mættet: Når der ikke forekommer flere reaktioner i en opløsning, er opløsningen mættet. Eksempelvis hvis man kommer iod og vand sammen. Iod vil ændre farven gradvist, men pludselig ændrer farven sig ikke mere. Opløsningen er der mættet.

- 2-methyl-2-hexen: 2-tallet mellem methyl og hexen betyder at der er dobbelt binding fra 2. til 3. C-atom

- Alle alkoholer har en OH-gruppe

- Dekantering: At hælde ethanol forsigtigt gennem si så bundfald frasorteres

- Destillering: At frakoge eks. vand fra en opløsning

- Benedictsreagens består af to opl. som blandes ligefør burg:

Natriumcitrat (C H Na O) Natriumcarbonat (Na CO) blandes med: kobbersulfat pentahydrat (CuSO * 5H O) (krystalvand)

6 5 3 7 2 3 4 2

- Tollens reagens er en ammoniakalsk opløsning af sølvnitrat. Denne opløsning er ligeledes basisk. Det forventes at sølvionerne vil blive reduceret under en oxidation af aldehydet til en carboxylsyre. Reduktionen vil således give sig udfald i at rent sølv vil udfældes og visuelt vil dette opleves som et”sølvspejl” på glasoverfladen. Hvis det mod forventning ikke sker, vil sølvionerne blive udfældet i den basiske væske som et brunt sølvoxid.

Regler for Ox af alkoholer:

- Ved oxidation af primær alkohol 🡪 Aldehyd, hvis oxideres igen 🡪 Carboxylsyre

- Ved oxidation af sekundær alkohol 🡪 Keton

- Ved oxidation af tertiær alkohol 🡪 Ingen reaktion eller kuldioxid og vand

Grundstoffer s. 9-26:

Atomteorien (kronologisk):

- Empedokles’ (ca. 490-435 f.Kr.) teori: alt stof består af de fire elementer (vand, jord, luft, ild)

- Aristoteles’ (384-322 f.Kr.) teori: bearbejdning af Empedokles’, filosofisk teori

- Kemiker Antoine Laurent Lavoisiers () moderne teori: stof = grundstof, hvis endnu ikke muligt at nedbryde til

andre stoffer (eks. Vand kan vand nedbrydes til hydrogen og oxygen, derfor ikke grundstof)

- Stoffer som ikke er grundstoffer, kemiske forbindelser (eks. vand kemisk forbindelse, består af forskellige grundstoffer)

- 1789: Lavoisiers liste med 33 grundstoffer (mange ikke grundstoffer, lys + varme ikke stoffer)
- Atomteorien = alt stof består af små atomer/små partikler

- Et grundstof indeholder ens atomer

- Kemisk forbindelse = forskellige atomer sammensat
- 1803: engelsk naturvidenskabsmand + lærer John Dalton/atomteoriens fader () første anvendelige atomteori
med symboler + beskrev først farveblindhed + ”Daltons lov” for gasblandinger, s. 9
- Før 1865: vand = HO ifølge Dalton
- Efter 1865: vand = H O

2

- Ved alm. Temp. binder hydrogen sig sammen to og to (H

2

), det samme med Oxygen

- Blanding og opvarmning af H-atomer og O-atomer for dem til at reagerer og blive til vanddamp 2H + O → 2H O

2 2 2

- Ved kemisk reaktion ændres kemiske bindinger, atomer ændres ikke

- Afstemt reaktionsskema = lige mange atomer på begge sider af reaktionspil og samme ladning
- Forbrænding = reaktion med oxygen
- Koefficienter = tal foran kemisk forbindelse, eks. er 2 ved 2H O koefficienten

2

- Naturgas = ca. 90 % methan, forbrændingen af methan er derfor vigtig, naturgas er energi for samfundet
- Reaktanter = venstre side af reaktionspil
- Produkter = højre side af reaktionspil

Atomets opbygning:

Side 2

Kemi noter – Mundtlig eksamen [navn fjernet], 2. y Svendborg Gymnasium 18/5 2008

Side 2 af 40

- Oprindeligt forestillede man sig at et atom = kugle, udelelig (græsk ord atomos = udelelig)
- Slutningen af 1800-tallet: katodestråler (i en spændingskilde, s. 12) = strøm af negativt ladede partikler

- Engelsk fysiker Joseph John Thomson () 1897: bestemte forhold ml. partiklers ladning og masse. Forholdet

var det samme uanset materiale af metal/katode, derved opdagede han elektronen (negative partikler var elektroner)

- Thomson: elektroner fordelt i positivt ladet kugle

- Engelsk fysiker Ernest Rutherford () lavede i 1909-11 et forsøg med α-stråling som man vidste var positive heliumioner (forsøg: radioaktiv stråling mod folie af guld, de fleste partikler røg igennem, men nogle partikler røg tilbage igen, det kunne han ikke forklare)

- Derfor opstillede Rutherford en ny atommodel: atoms masse samlet i kerne midt i atom, ved hans forsøg var de partikler som kom tilbage igen stødt frontalt ind i et guldatom, og derfor kastet tilbage

- Positiv kerne, negative elektoner bevæger sig herom, kernes radius er 100.000 gange mindre end atomets radius

- ”e” er symbol for elemtarladning, den ladning en elektron eller proton har. e er den mindste ladning man kender

- Atomkernen: protoner (positive symboliseret ved +e, ofte bare +1) + neutroner (neutrale)

- Elektroner negativt ladet symboliseret ved –e, ofte bare -1

- Neutron opdaget 1932

- Atom = elektrisk neutralt (lige mange elektroner og protoner)
- Elementarpartikler er der partikler som indgår i et atom = elektroner, neutroner, protoner
- Neutron, proton = 1unit
- Elektron = meget mindre
- Atomnummer/Ζ = antal af elektroner (el. protoner), fortæller hvilket grundstof der er tale om

- Antal af neutroner kan variere, da der findes isotoper af grundstofferne

- Nederst foran tal = atomnummer
- Øverst = nukleontallet/Α (sum af protoner/Ζ og neutroner/Ν)

- Skrives sådan:

- A=Z+N
- Isotop = atomer kan have forskelligt antal neutroner
- Nukleontal A = massetal

- Elektronsystemet bestemmer de kemiske egenskaber ved en isotop, altså antal af elektroner og placeringen af dem.

- Grundstof består af atomer, som er kemisk set ens = elektroners placering identisk i isotoper

- Tre isotoper af hydrogen (kun to findes i naturen)
    2

- H = deuterium
- H = tritium

3

- Tungt vand = vandmolekyler med to deuteriumatomer

                                                                          3
- Tritiumatom = ikke i naturen, radioaktivt/kerne ustabil, før eller siden omdannes den til He

2

- Tritiums halveringstid = 12 år

Atommasse:

- Masse måles i u (1u=1/12 af^{12} C-atomets masse, derfor har præcis^{12} C-atomets massen 12u )

6 6

- Protoners og neutroners masse = lidt over 1u når de måles som frie elementarpartikler, de mister ca. 1% masse når de

bindes sammen i atomkerne

- Masse kan ikke beregnes nøjagtigt, men måles med massespektrometer

- Atommasse er gennemsnitsmassen af atomerne i grundstoffets naturlige isotopblanding, se eks. side 17 Grundstoffernes periodiske system (se evt. screenshot fra wiki):

- Mange grundstoffer ligner hinanden (bl.a. natrium/kalium, magnesium/calcium)

- 1869: første anvendelige periodiske system opstillet af russer Dimitrij Mendelejev (opstillet efter rækkefølge af voksende atommasse, grundstoffer med ligheder på samme vandrette række, 63 grundstoffer)

- Dimitrij (): kemiker, grundstof 101 opkaldt efter ham

- Mente at der manglede grundstoffer i hans system som endnu ikke var opdaget

- Nyt system: voksende atomnr./voksende antal protoner i atomkernen
- Vandrette rækker i periodisk system = perioder (lavet så lange, at grundstoffer som ligner hinanden står over hinanden)
- Lodrette søjler = grupper (lange grupper = hovedgrupper, korte = undergrupper (dem der går mellem II og III)).

Grundstofferne i grupper (lodret) ligner hinanden da de har samme antal elektroner i yderste skal

- Grundstoffer i 7.hovedgruppe kaldes halogenerne (halogen = saltdanner)

- 1. hovedgruppe (ikke hydrogen) kaldes alkalimetallerne

Side 3

Kemi noter – Mundtlig eksamen [navn fjernet], 2. y Svendborg Gymnasium 18/5 2008

Side 3 af 40

- 8. hovedgruppe kaldes ædelgasser (de er gasser + reaktionstræge/reagerer sjældent pga. af deres særligt stabile

elektronsystem)

- 1962: første kemiske forbindelse med en ædelgas

- Et ædelgas-molekyle er et atom

- Når man går ned i grupperne ses der ændringer, form af form, smeltepunkt og reaktionsdygtighed

- 7.hovedgruppe: mindre reaktionsdygtige ned igennem

- To nederste rækker for sig selv kaldes lanthanoider og actinoider, forlængelser af lanthan (nr.57) og actinium (nr.89)

- 118 grundstoffer, heriblandt findes omkring 90 i naturen, resten er dannet ved atomkernereaktioner (eks. nr. 43,61 og 93-

109)

- Nyt grundstof laves ved at beskyde en tung atomkerne med let atomkerne i høj hastighed, hvis de derefter hænger sammen er det et nyt grundstof som får atomnummeret er summen af de to anvendte atomer.

- Karakteristisk ved en kemisk reaktion: ændringer i atoms elektronsystem, atomkerner ændres ikke

- Kunstigt fremstillede grundstoffer er alle radioaktive (jo højere atomnr. → meget kort halveringstid)

- Ingen stabile isotoper ved grundstoffer over atomnr. 83, heriblandt er nogle grundstoffer radioaktive af natur

- Atomnr. 104 og herover: navn inkluderer cifre i atomnr., eks hedder 104 Un-nil-quadium (Unq)og 105 Un-nil-pentium

(Unp)

- Nogen grundstoffer har specielle danske navne, eks. Ilt (oxygen), brint (hydrogen), kvælstof (nitrogen), kulstof (carbon) Atomernes elektronsystem:

- 1913: teori for atoms elektronsystem opstillet af Niels Bohr

- Niels Bohr (): dansk fysiker, grundstof 107 opkaldt efter ham, kaldes Bohrium (Bh)

- Elektroner i skaller om kerne

- Placering af elektroner i skallerne angiver stoffets specielle kemiske egenskaber, specielt dem i yderste skal af stoffet

- 1.skal (K-skallen): maks. 2 elektroner

- 2. skal (L-skallen): maks. 8 elektroner

- 3. skal (M-skallen): maks. 18 elektroner

- 4.skal (N-skallen): maks. 32 elektroner

- Formel for antal elektroner i skallerne: 2*n^{2}

- Maks. 8 elektroner i den yderste skal af et stof!

- Elektronerne fordeler sig sådan, at atomet for så lav energi som muligt

- Skaller (ikke 1.) delt op i underskaller

-

- Elektroner i yderste skal bestemmer kemiske egenskaber

- Regel for alle hovedgruppegrundstoffer (ikke helium): antal elektroner i yderste skal = hovedgruppens nr.

- Periodenr. angiver nr. på den yderste skal i neutralt atom

- I undergrupper: elektronopfyldning i næstyderste skal (fra 8 til 18) (de fleste har 2 elektroner i yderste skal)

- Alle stoffer i undergrupper = metaller
- Ædelgassernes atomer: særligt stabilt elektronsystem, deres elektroner hører sammen to og to = elektronpar
- Andre grundstoffer danner bindinger så elektronsystem bliver som ædelgassernes = oktetreglen/ædelgasreglen

- Atomer vil have 8 elektroner i yderste skal! Ifølge oktetreglen

- Venstre for trappelinjen = metaller Højre for trappelinjen = ikke-metaller. Dog er der en overgangen af halv-

metaller (bl.a. silicium, germanium, arsen, tellur), de indeholder både metaliske egenskaber og ikke metaliske egenskaber

- Flest metaller i periodiske system

- Metaller: elektrisk ledningsevne, metalglans, få elektroner i yderste skal, tilbøjelighed til at afgive elektroner

- Ikke-metaller: mange elektroner i yderste skal, tilbøjelighed til at optage elektroner

Grundstoffernes forekomst:

- De fleste stoffer i vores omgivelser er kemiske forbindelser. Kun få er frie grundstoffer i naturen (bl.a. ædelmetallerne guld, sølv, kviksølv). Frit carbon i form af diamanter og grafit findes i små mængder, svovl kan også findes ved vulkaner

- Frie grundstoffer i atmosfæren: nitrogen, oxygen, argon og mindre mængder af ædelgasserne. Se side 26 i Kemi C for tabel over procent forekomst af frie grundstoffer

- Oxygen og silicium udgør tilsammen ca. ¾ af massen af den tilgængelige jordklode (O: 49,4 %, Si:25,8%). Især i bjergarter og vand, også i atm. Med ikke så meget da atmosfæren har meget lille masse

- Hydrogen udgør kun 0,88 % af grundstofsammensætningen, da massen er meget lille, men er et dominerende grundstof i universet som helhed (hydrogen ses ofte i stjerner i store mængder)

Salte/ioner s. 27-42:

Natriumchlorid:

- NaCl er salt (køkkensalt, vejsalt mm.) Har stærk ionbinding

Side 4

Kemi noter – Mundtlig eksamen [navn fjernet], 2. y Svendborg Gymnasium 18/5 2008

Side 4 af 40

- Na: 1.hovedgruppe, 1 elektron i yderste skal

- Fraspaltning af elektron i yderste skal → natriumionen: Na^{+} + e^{-} → opfyldelse af oktetreglen

- Elektroner kan ikke eksistere frit

- F.eks. vil chlor optage elektronen → opfyldelse af oktetreglen (7 e. i yderste skal + 1 fra Na) → chloridion: Cl + e^{-} → Cl^{-}
- Reaktion ml. Na og Cl: 2Na + Cl → 2NaCl

2

                                                        o                                           +
- Na- og Cl-ioner er pakket i iongitter ved NaCl → krystaller m. 90 ml. fladerne. Det er den elektriske tiltrækning ml. Na

og Cl^{-} der holder det sammen, også kaldt en ionbinding
- Na^{+} har 6 Cl-ioner som naboer og omvendt. Antallet af nærmeste naboer af modsat slags kaldes ionens koordinationstal

- En Natriumchloridkrystal består af ”uendeligt” mange ioner

- Indeholder lige mange Na^{+} og Cl^{-}, forholdet er derfor 1:1

- Et molekyle er en lille selvstændig mængde stof. I et molekyle er alle atomer bundet sammen vha. kovalente bindinger, dvs., at atomerne deler et eller flere elektronpar imellem sig.

- Salte består ikke af molekyler, da de hænger sammen ved elektrostatiske kræfter (ion-ion-binding) og sidder i et stort gitter som krystal, et sammenhængene system (det gør vand)

- Formelenhed = mængde af stof der svarer til stoffets formel
- Formelenhed af et stof er den mængde af stoffet som svarer til stoffets formel. NaCl’s formelenhed = én Na^{+} og én Cl^{-}.

NaCl hedder derfor ikke et NaCl-molekyle men en FORMELENHED NaCl

- Stof bestående af ioner kaldes en ionforbindelse el. salt

Salte med simple ioner:

- Simpel ion = et enkelt atom (eks. Na^{+} og Cl^{-})
- Sammensat ion = flere atomer (Eks. sulfationen SO^{2-})

4

- Metalatomer: afgiver elektroner og danner positive ioner

- Ikke-metaller: optager elektroner og danner negative ioner

- De fleste hovedgruppegrundstoffer danner ioner som opfylder oktetreglen/ædelgasreglen

- Regler for dannelse af ioner: Metalatomer i hovedgruppe 1 afgiver en elektron og danner ioner med en enkelt positiv

ladning (+1), eks. Na^{+}. I hovedgruppe 2, afgives der 2 elektroner, og dannes ioner med ladning +2 (eks. Ca^{2+}). I 3.
hovedgruppe, afgives 3 elektroner, dannes ioner med atomer med ladningen +3. Atomer fra hovedgruppe 7 optager en
elektron og danner ion med en enkelt negativ ladning (eks. Cl^{-}), samme princip med 2. hovedgruppe
- H^{+} er ikke et salt! Den er speciel, omtales senere i noterne

- Positive ioners navngivelse: tilføj endelsen –ion

- Negative ioners navngivelse: tilføj endelsen –id + -ion

- Nogen gange laves der sammentrækninger: Oxygenid bliver oxid(ion),, nitrogenid → nitrid, phosphorid → phosphid

- Grundstoffer i undergrupperne er metaller og danner positive ioner, fleste har ikke mulighed for opfyldelse af oktetreglen, kan danne flere forskellige ioner, derfor angives ladningen

- Romertal inde i en ion betegner ladningen! Eks. Cr^{3+} hedder chrom(III)ion
- Når formlen opskrives skal formelenheden være neutral. Eks. Mg^{2+} + Cl^{-} → MgCl. Der skal altså to chloridioner til,

2 for at formelenheden er neutral! OBS: Overstående betyder dog IKKE at magnesium er bundet til to chloridioner, det betyder at forholdet er 1:2 (1 Mg, 2 Cl)i det kæmpe iongitter. Stoffet indeholder altså dobbelt så mange chloridioner som magnesiumioner

- Formlen skal sættes sammen til den simpleste neutrale formelenhed (altså ikke Mg Cl)

2 4

- Formel skrives med positiv bestanddel først, og navnet dannes med det positive ions navn først, idet endelserne –ion undlades

Eksempler på salte:

- Sammensat ion består af flere atomer

- Vigtige sammensatte ioner: OH^{-} (hydroxidion), SO^{2-} (sulfation), CO^{2-} (carbonation), PO^{3-} (phosphation), NO^{-}

4 3 4 3

(nitration), NH^{+} (ammoniumion). Andre vigtige salte s. 33 i Kemi C

4

- Sammensatte negative ioners navne: endelsen –at eller it- hvis der er lavere indhold af oxygen, hvis der dannes

flere forskellige ioner af same stoffer. Eks. SO 3^{2-} (sulfITion) og SO 4^{2-} (sulfATion
- Krystalvand = vandmolekyler mellem ioner i iongitter
- Salt med krystalvand i navngives: talforstavelse ( 1 = mono-, 2 = di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta-, octa-, nona-,
deca,) + hydrat. Eks: CaCl * 6H O (det gange hentyder at der er krystalvand i blandingen) hedder Calicumchlorid

2 2 hexahydrat

- Man kan ikke se krystalvand, men ved opvarmning i reagensglas kan man høre og se vandet undvige fra gitter

- Nogle salte krystalliserer aldrig med krystalvand (eks. NaCl)

- Trivialnavn = usystematisk navn for kemisk forbindelse (daglidagsnavn)

Saltes egenskaber:

- NaCl = fast stof ved stuetemp.

- Ioner i iongitter vibrerer omkring deres ligevægtsstillinger

Side 5

Kemi noter – Mundtlig eksamen [navn fjernet], 2. y Svendborg Gymnasium 18/5 2008

Side 5 af 40

- Opvarmning → kraftigere vibrationer

- Smeltepunkt (801^{o} C) → gitter bryder sammen → flydende → ioner bevæge sig frit

- Yderligere opvarmning → ioner bevæger sig hurtigere

- Kogepunkt (1413^{o} C) → gastilstand → ionpar bevæger sig ml. hinanden
- Ionbinding = stærk binding → ionforbindelser: høje smelte- og kogepunkter

- Mange salte: ikke tåle ophedning, hvilket får dem til at dekomponerer (spaltes til to el. flere stoffer)

- Salt elektrisk ledende?: jævnspændingskilde + elektroder af grafit (elektrolyse, spaltning af stof via el-strøm)
- Fast salt = ikke elektrisk ledende men smeltet salt = elektrisk ledende pga. ionernes bevægelser
- Positiv elektrode ved analyse = anode
- Negativ = katode

- Negative ioner kaldes anioner og vandre mod anoden. Positive ioner kaldes kationer og vandre mod katoden

- Ladningstransporten sker via elektronerne

- Når eks. NaCl opløses i vand brydes iongitteret, dermed sker dette: NaCl(s) → Na^{+} (aq) + Cl^{-} (aq)

- Fordampning af vand i opløst salt → fast stof igen

- Hvis mere end 2g stof kan opløses i 100g vand = letopløseligt. Mindre end 2g = tungtopløseligt (se skema s. 37 KemiC)

- Letopløselige stoffer: Natrium-, kalium- og ammoniumsalte, Nitrater (kvælstofholdige gødninger) og mange clorider,

bromider, iodider, sulfater = letopløselige

Fældningsreaktioner:

- To letopløselige salte blandes kan give letopløseligt salte + tungtopløseligt salt (som ses som bundfald) Eks.
Ag^{+} (aq) + Cl^{-} (aq) → AgCl(s), dette er en fældningsreaktion!
- Tungtopløseligt = hvis der er bundfald (behøver dog ikke ligge på bunden, kan være grums i væske, fast forms-ioner)

Exoterme og endoterme reaktioner:

- Exoterm reaktion = afgives energi (ofte temp. stigning)
- Endoterm reaktion = optages energi
- Saltet NaOH (natriumhydroxid) opløses i vand → Na^{+} (aq) + OH^{-} (aq) temperaturstigning = exoterm reaktion
- NH NO (ammoniumnitrat) opløses i vand → NH^{+} (aq) + NO^{-} (aq) temperaturfald = endoterm reaktion = varmesugende

4 3 4 3 reaktion, opsuger varme indtil den har den samme temp. som omgivelserne

- Endoterm anvendes f.eks i isposer: vrides → pose med vand går i stykker → ammoniumnitrat el. urinstof blandes med vand → nedkøling

Kemisk mængdeberegning s. 43-60:

Densitet/massefylde/vægtfylde:

- ρ (densitet/massefylde) = m (masse) / V (volumen) OBS: Den er temp. afhængig!

- Fast (s) stofs opbyggelse: tæt i et gitter, velordnet struktur, krystaller, glas en undtagelse (ikke velordnet)

- Væskes (l) opbyggelse: bevæge sig rundt ml. hinanden

- Gas (g) opbyggelse: flyver rundt, ingen struktur

- Enheden gram anvendes hyppigst

- Størrelse angives som produkt af talværdi og enhed

- Størrelsen/volumen = V (mest målt i L el. ml)
- 1ml = 1cm^{3}. Hvis densiteten er under 1 g/cm^{3} vil stoffet flyde oven på vand
- Forhold ml. m og V = stofs densitet
- Densitet = temperaturafhængig stofkonstant (ved bestemt temperatur, bestemt densitet)

- Densitet siger noget om stofs tæthed

- Gas: meget tomrum ml. molekyler, lille densitet

- Metallers densitet angives oftest i g/cm^{3}
- 1. + 2. hovedgruppe = letmetaller (densitet mindre end 4g/cm^{3})
- Lithium, natrium, kalium: mindre end 1g/cm^{3} (flyder oven på vand, reagerer voldsomt med vand)
- Tungmetaller: densitet over 7g/cm^{3} (står i undergrupper + tin og bly fra 4. hovedgruppe)

Formelmasse. Molekylemasse:

- 1g = 1/1000kg
- u bruges når atommasse angives, defineret ved 1/12 af massen af et^{12} C-atom

- gram og u: uafhængige af hinanden

- 1g = 6,02*10^{23} u el. 1u = 1g/6,02*10^{23} = 1,66*10^{-24} g
- Formelenhed = den mængde stof, der svarer til en kemisk formel. Eks. NaCl er en formelenhed og består af et Na^{+} og et
Cl^{-}
- Formelmasse = massen svarende til formelenhed, angives i u

Side 6

Kemi noter – Mundtlig eksamen [navn fjernet], 2. y Svendborg Gymnasium 18/5 2008

Side 6 af 40

- Formelenhed et molekyle (molekylemasse)

- Formelmasser angives i u

- Afrundede atommasser i periodisksystem kan bruges til at beregne en formelmasse, se evt. eks side 47 Stofmængde n (angiver mængden af antal mol i et stof):

- M = m/n n = m/M m= n * M For regneeksempler se side 51

- Mængdeangivelser fortæller ikke, hvor mange molekyler der arbejdes med

- Stofmængde har enhed mol

- 1mol af stof med formelmassen 46,07u: massen = 46,07g

- Regel: hvis et stof har formelmassen Xu, har 1mol af stoffet massen Xg, eks. ses ovenfor ^

- 1mol indeholder 6,02*10^{23} formelenheder
- 1mol = den stofmængde, der indeholder lige så mange formelenheder, som der er carbonatomer i 12g^{12} C

- Stofmængde betegnes n

- Proportionalitet ml. masse og stofmængde

- 2 mol er dobbelt så mange molekyler som 1 mol!

- Konstant forhold ml. m og n = stoffets molare masse (M) = en stofkonstant
- Hvis et stof har formelmassen Xu, har 1mol af stoffet massen Xg, og stoffets molare masse er Xg/mol

- Ud fra den kemiske formel kan man beregne stoffets molare masse

- Antal af formelenheder betegnes N ( N = n * N og N =6,02*10^{23} mol^{-1} for alle stoffer er N det samme)

A A A

- N har ingen enhed (det er et antal) Ved denne formel udregner man antal molekyler!!

- N A = Avogadro konstanten = naturkonstant (samme værdi for alle stoffer)

- Amedeo Avogadro (): italiensk kemiker, fremsatte 1811 formel: lige store voluminer af forskellige gasser (ved samme tryk og temperatur) indeholder lige mange molekyler

Kemiske mængdeberegninger:

- Afstemt reaktionsskema: mængdeforhold i reaktion

- Mængder af to reaktanter som passer sammen = ækvivalente mængder (forholdet ml. stofmængder og ml. koefficienter

skal være det samme) Eks. Forholdet mellem vand. To brint (H

2

), et dioxygen: Forhold 2:1

- Teoretisk udbytte = beregnet masserne på begge sider af lighedstegnet til samme resultat
- Praktisk udbytte = kan være mindre ind teoretisk (f.eks. ved fortætning af vand, der bliver mindre vand, forskellige

former for spild), angives i % af det teoretiske udbytte

- I en kemisk reaktion er mængderne ækvivalente, hvis forholdet mellem stofmængderne er lig med forholdet mellem koefficienterne i reaktionsskemaet

Idealgasloven:

- Molekyler i gas bevæger sig rundt ml. hinanden, påvirker ikke hinanden, de støder dog sammen

- Molekyler støder ind i beholdervæggen = gassens tryk

- Gennemsnitsfart større, jo højere temp. → trykket vokser

- Molekylernes samlede kraftpåvirkning på beholdervæg = F (i Newton)
- Areal af væg = a (i m^{2})
- p (tryk)=F (samlede kraftpåvirkning)/ a (arealet af væggen der stødes ind på)
- Tryks enhed = N/m^{2} = pascal (Pa)
- 1Pa = 1N/m^{2} Dog er Pa en meget lille trykenhed, Bar mere anvendeligt. 1bar = 10^{5} Pa

- Lufttryk i atmosfære varierer (højtryk og lavtryk)

- Normaltryk: p = 101325Pa = 1,01325bar = 1atm (atmosfære)

0

- Normaltryk = gennemsnitstryk ved havs overflade

- Kemikere fortrækker bar

- Lineær sammenhæng ml. tryk og temp. For indespærret gasmængde m. konstant volumen

                      o
- Skærer x-aksen ved -273,15

C, absolutte nulpunkt, ved meget lave temperaturer: bliver gas til væske el. fast stof

- Alle gasser opfører sig ens, dog med Små afvigelser ved lav temp.

- 0bar = molekyler står stille = det absolutte nulpunkt
- Absolutte temperaturskala: ud fra absolut nulpunkt, enhed = K (kelvin)
- 1K = 1^{o} C

- Idealgasloven: sammenhæng ml. indespærret gasmængdes tryk, volumen, stofmængde, absolutte temp.:

- p * V = n * R * T og R = 0,0831*(L*bar)/(mol*K)
- R = gaskonstanten: naturkonstant, samme værdi for alle gasser (tryk skal være i bar, volumen i L)
- Gas følger loven præcist = ideal gas

Side 7

Kemi noter – Mundtlig eksamen [navn fjernet], 2. y Svendborg Gymnasium 18/5 2008

Side 7 af 40

- Hvis 3 konstanter kendes kan sidste findes

- 1mol gas = 24L ved almindelig laboratorieomstændigheder

Molekyler/kovalent binding s. 61-75:

Navngivning:

- To ikke-metallet anvngives i denne rækkefølge: B, Si, C, As, P, N, H, Te, Se, S, At, I, Br, Cl, O, F. Eks. hedder vand H O og ikke O H da H kommer før O

2 2

- Navngivning af kemiske forbindelse som ikke er metaller: De to grundstoffer nævnes sammen efter rækkefølgen ovenfor og sidste grundstof tilføjes endelsen -id

- Sammensætning: talforstavelse (1: mono-, 2: di-, 3: tri-, 4: tetra-, 5: penta-, 6: hexa-, 7: hepta-, 8: octa-, 9: nona-, 10: deca-)

- Mono udelades altid (OBS: undtagelse: CO, carbonmonoxid (monoxid)

- Trivialnavne anvendes f.eks. vand

Atomernes elektronsky:

- Kovalent binding = ikke-metallers sammenbinding (holder atomer sammen i et molekyle)

- 1913: atom bevæger sig i cirkel om kerne

- 1925: kvantemekanikken (elektron kan være overalt i området omkring kernen)

- Kvantemekanisk beregning/elektronsky: hvor der er størst mulighed for et finde elektronerne (tættest ved kernen)

- Jo større kerneladning, jo tættere på kernen.

- Generel regel: Sandsynligheden for at støde på en elektron er større jo tættere på kerne man er, atomer har IKKE en veldeffineret radius af hvor langt elektronen kan bevæge sig væk fra kernen

- Elektroner i skaller langt væk fra kernen kan befinde sig tæt ved kernen

- Ædelgassers elektronsystem = stabilt

Kovalent binding (sammenbind af to atomer, får fælles elektronpar):

- To ikke-metaller binder sig sammen med et fælles elektronpar som bevæger sig om begge kerner

- To positive kerner frastøder hinanden + negativ elektronsky ml. kernerne = balance
- Kovalent binding angives med en streg = stregformel. Eks. ved brint atom har en kovalent binding skrives det H-H (ses

ofte ved organisk kemi)

Eksempler på kovalente bindinger:

- Tre hydrogenforbindelser = CH, NH, H O (centralt atom har oktetstruktur, H-atomerne har heliumstruktur)

4 3 2

- I bl.a. NH: ledigt elektronpar → stor betydning i kemiske reaktioner

3

- Tetraeder (pyramide udelukkende af trekanter) benyttes til angivelse af molekylers rumlige opbygning, se dem side 64

- Centralt atom i midten, H-atomerne i hjørnerne

                                                          o
- Methanmolekylet = regulært tetraeder (alle bindingsvinkler = 109,5 )

- Ledigt elektronpars elektronsky tættere på centralt atom end bindingsparenes → bindingsvinkler bliver mindre, jo flere ledige elektronpar der er

- Ledigt elektronpar optager mere plads

- Kuglestavmodeller: methanmolekylet = tetraedeformet, ammoniakmolekylet = pyramideformet, vandmolekylet =

vinklet, se side 65, nok ikke så vigtigt

- Kalotmodeller = kuglestavmodeller uden pinde imellem
- Rumlig formel: alm. streg = papirets plan, punkteret streg = bagud, kile = forud. Se bindingerne som 3D
- Dobbeltbinding = to atomer bundet sammen med TO fælles elektronpar, en slags dobbelt kovalent binding
- Tripelbindinger = 3 fælles elektronpar (eks. N)

2

- C, N, O, P, S kan danne dobbeltbindinger

- C, N kan danne tripelbindinger

- Oktetreglen gælder ikke for alle bindinger (eks. SF 6)

Elektronegativitet (asymmetrisk elektronpar fordeling):

- Ren kovalent binding = fælles elektronpar ligeligt fordelt ml. de to atomer (eks. H 2 er fordelingen 50%-50%, fifty

fifty)

- Elektronegativitet angives ved lille delta: δ. Elektronegativiteten er et tal som angiver atomets evne til at tiltrække elektronerne i en kovalent binding

- Ved to forskellige atomer bundet sammen er det fælles elektronpar ikke altid ligeligt fordelt, eks ved saltsyre:

Side 8

Kemi noter – Mundtlig eksamen [navn fjernet], 2. y Svendborg Gymnasium 18/5 2008

Side 8 af 40

- Her trækker chlor-atomet mere i det fælles elektronpar (pga. af større positiv ladning), Cl er derfor mere elektronegativt ladet end H, og H er mere positivt.

- Nogle atomer mere elektronegativitet end andre

- Det ene atom får meget lille negativ ladning, det andet lille positiv ladning = polær kovalent binding

- Ikke dannet ioner (elektronparret er fælles og svæver ikke om kun ét atom)

- Elektronegativitet = et atoms evne til at tiltrække elektroner i kovalent binding

- Elektronegativitetforskellen ml. to atomer: angiver hvor polær binding er

- H O: positiv side (H-atomerne), negativ side (O-atomet) → egenskaber som opløsningsmiddel, polære bindinger

2

- Når ioner omgives af vandmolekyler → optages energi (endoterm)

- Eks: Cl –Cl har en ren kovalent binding, H –Cl har en polær binding (der er elektronegativtetsforskel), Na^{+} Cl^{-} har en

ionbinding (elektronegativteten er så stor at de ikke kan bindes sammen med fælles elektronpar)

- Man siger normalt at forbindelse ml. metal + ikke-metal = ionforbindelse, men hvis elektronegativitet < 2 er der dog

nogen kovalent karakter over bindingen

- Regel: Der sker en jævn overgang fra ren kovalent binding til polær kovalent binding til mere og mere udpræget ionbinding, efterhånden som elektronegativtetsforskellen forøges, der er små overgange, det er ikke bare sort på hvidt. S

69 nederst

- Jo større ladningsforskydning der er, jo stærkere er bindingen.

- Hvis elektronegativtetsforskellen mellem to atomer er stor, er elektronerne forskudt langt over mod det mest elektronegative grundstof

Molekyler:

- Fast stof = molekyler i regelmæssigt mønster (molekylegitter)

- Væske: molekyler bevæger sig rundt ml. hinanden

- Gas = molekyler bevæge sig frit i hele beholderen
- Molekyle = lille selvstændig mængde stof, som består af antal atomer bundet kraftigt sammen med kovalente

bindinger

- Ædelgassernes molekyler består dog kun ét atom

- Fast og væske er molekyler tætte og hænger dårligt sammen

- Stoffer af molekyler: lave smelte- og kogepunkter

- Molekyler ved smeltning og fordampning → ingen ændring

- Svovl: molekyle ændres → højt kogepunkt (445^{o} C), v. stuetemp. = gult + krystallinsk stof af S -molekyler i 8-leddet

8

ring, v.100^{o} C = lysegul + letflydende væske, højere temp. (ca. 160^{o} C) = mørk + tyktflydende, kan ikke falde ud af

reagensglas hvis det vendes på hovedet

- Svovl opvarmes → sprængning af S -ringe → lange kæder = S som får det til at hænge sammen, måske 100.000

8 µ svovlatomer hænger sammen.

- Stoffer som består af store molekyler derfor har det et højt kogepunkt

- Sublimation (en faseovergang) = direkte overgang fra fast til gas
- Gas til væske = fortætning
- Væske til fast = krystallisation
- Gas til fast = krystallisation
- Fast til væske = smeltning
- Væske til gas = fordampning

- Molekyle i krystaloverflade får stor vibrationsenergi → forlade krystal → gas → rammer reagensglas → tilbage til krystal igen

- Iod: kan sublimatisere, kan konstatere dette hvis det kan lugtes

- Hvis man tørrer tøj i frostvejr udnytter man sublimationsproces

Grundstoffet carbon:

- Carbon i naturen: 2 former (diamant, grafit = uendelig mange carbonatomer bundet sammen af kovalente bindinger)
- Diamant: hvert atom bundet til 4 andre = tetraederopbygning
- Grafit: hvert atom bundet til 3 andre = plant m. vinkler 120^{o}

- Gittermodel grafit: plane lag, sekskanter

- Grafit: stor afstand ml. lag atomer, derfor er det blødt

- Blyantsstifter = grafit + ler

- Diamant: stærke kovalente bindinger → rigtigt hårdt materiale

- Grafits carbonatomer: en uparret elektron der kan vandre indenfor lag, derfor er det elektrisk ledende (transporter ladning)

- Grafit og diamant = uopløselige
- Smeltepunkt = over 3500^{o} C

- Fremstilling af mindre molekyler af rent carbon

Side 9

Kemi noter – Mundtlig eksamen [navn fjernet], 2. y Svendborg Gymnasium 18/5 2008

Side 9 af 40

- C: fodboldform (20 sekskanter + 12 femkanter), buckyball/buckminsterfulleren e. amerikansk arkitekt Buckminster

60

Fuller

- Fordampning af carbon i inaktiv atmosfære af helium giver C + C ( C-70 ligner en rugbybold)

60 70

- C + C H (benzen) → violet opløsning, kan opløses med benzen

60 6 6

- Forskning i C begyndte 1990

Organisk kemi (Carbonforbindelsernes kemi )s. 76-107:

Organisk kemi:

- Organiske stoffer = carbon danner forskellige kemiske forbindelser
- Uorganisk kemi = ikke-carbonholdige stoffer + carbonmonoxid, carbondioxid, metalcarbonater

- Tidligere definition af organisk kemi: organisk kunne kun dannes i plante- el. dyremateriale, uorganisk kom fra mineraler

- 1828: tysk kemiker Friedrich Wöhler () fremstillede urinstof (er organisk) af uorganisk stof i laboratorium

- Karakteristisk for organisk: ikke oprindelse men opbygning/sammensætning

- Fremstilling af ca. 10.000 nye stoffer hver uge

- Laboratoriefremstilling af stof kaldes syntese

- Over 10mill. kemiske stoffer kendes (95% er organiske)

- Organiske stoffer = farvestoffer, lægemidler, vaske- og rensemidler, kul, olie, naturgas, papir, plastic, kunststoffer,

levende organismer

Carbonatomets bindingsforhold:

- Kovalente bindinger

- Methan (CH) = simpleste organiske stof, hovedbestanddelen af naturgas

4

- Strukturformler: viser atomers rækkefølge i molekyle (stregformel, elektronprikformel, kompakt skrivemåde)

- Ethan er ustabilt hvis H-atomerne sidder lige overfor hinanden, se s. 78

- Tetraedeopbygning (vinkler på ca. 109^{o}) omkring carbonatom

- Fri drejelighed omkring enkeltbinding, fleksibelt

- Lightergas = butan (C H), kæde af 4 C-atomer

4 10

                                                         o
- Ethen (C H  ): dobbeltbinding, plan opbygning (vinkler på ca. 120 )

2 4

- Stiv opbygning omkring dobbeltbinding, kan ikke drejes

                                                      o
- Ethyn (C H  ): tripelbinding, lineær opbygning (vinkler på 180 )

2 2

-

- Carbonhydrider/kulbrinter = forbindelser ml. carbon + hydrogen
- Mange organiske stoffer indeholder hydrogen + oxygen

- Kan indeholde: nitrogen, phosphor, svovl, halogener

- Kædeformede carbonhydrider kaldes også alifatiske carbonhydrider

Alkaner (carbonhydrider som indeholder kun enkeltbindinger):

- Carbonhydrider kun indeholdende enkeltbindinger

- Methan (CH) er det simpleste organiske stof, ethan (CH CH), propan (CH CH CH) er også alkaner

4 3 3 3 2 3

- Forlænge kæden → uforgrenede alkaner

- Generel molekyleformel for alkaner: C n H 2n+2 (n = antal carbonatomer)
- Isomeri = forskellige stoffer med samme molekyleformel, ex.: C 4 H 10

- Navne på stoffer som er alkaner: endelse –an

- Nåe antal carbonatomer forøges kommer der flere og flere isomere

- Alkylgruppe = gruppe atomer tilbage når et H-atom fjernes fra en alkan

- Navne på ikke-stoffer som er alkylgrupper: endelse –yl. (bare ændring af endelse fra –an til -yl)

- En alkylgruppe er IKKE et stof, men en gruppe atomer som er bundet til et andet stof (skrives ved ledig binding, eks: ved methyl: CH -)

3

- Navngivning: Find den længste carbonkæde, navngiv den og nummerer carbonatomerne, hvis der er grupper på angives gruppens placering med det tal som C-atomet har i carbonkæden, og grupperne sættes i alfabetisk rækkefølge. OBS!:

Ethyl kommer før dimethyl da di- bare er en forstavsel der ikke tages hensyn til. NUMMERER FRA DEN ENDE DER GIVER DET LAVESTE TAL I NAVNET (se på første placering af sidekæden, hvis det der er ligegyldigt, se da side 2, derefter 3 osv.) og husk antal at angive antal alkylgrupper!. Eks:

Side 10

Kemi noter – Mundtlig eksamen [navn fjernet], 2. y Svendborg Gymnasium 18/5 2008

Side 10 af 40

Her ville det være ukorrekt at gå fra højre, da sidekæden er nr. 3, fra venstre er den nr. 2. SE eks på side 82!

Alkanernes egenskaber:

- Fysiske egenskaber: smeltepunkt, kogepunkt, densitet, opløselighedsforhold m.m.

- Kemiske egenskaber: kemiske reaktioner/omdannelse af stoffet til andre stoffer

Fysiske egenskaber:

- Kogepunkt vokser når carbonatomer øges, dette er en generel regel

- Første 4 alkaner kogepunkt under stuetemp. → gasser ved stuetemp + atmosfæretryk
- Butans kogepunkt = 0^{o} → lightergas
- Uforgrenede alkaner med fra 5-16 C-atomer = væsker v. stuetemp.
- Uforgrenede alkaner med over 16 C-atomer = faste stoffer v. stuetemp.
- Alkaner og andre carbonhydrider = vandskyende/kan ikke opløses i vand

- Alkaner anvendes som opløsningsmidler i industrien

Kemiske egenskaber:

- Reaktionstræge (vil helst ikke reagerer) dog reagerer de ved høj temp.

- De kan eks. reagere med oxygen (kaldes brænde) og alkanmolekylet ødelægges

- Mangel på oxygen/forbrændingstemp. for lav → ufuldstændig forbrænding → carbonmonoxid/kulilte (giftigt) el. sod

dannes

- Ved høj temp. el. medvirken af lys kan alkaner reagere med Cl el. Br

2 2

- Substitutionsreaktion: atom/atomgruppe udskiftes med andet atom/atomgruppe. Eks: med methan
og chlor: CH + Cl → CH Cl + HCl

4 2 3

Alkener:

- Carbonhydrider indeholdende en dobbeltbinding ml. to carbonatomer

- Indeholder to H-atomer færre end tilsvarende alkaner

- Molekyleformel: C H (hvor n er større end eller lig med 2) n 2n

- Navne: ændre tilsvarende alkaners navne fra –an til –en

- Simpleste alkener: ethen, propen, 1-buten (1 = dobbeltbinding udgår fra atom nr. 1)
- Cis-trans-isomeri = manglende drejelighed omkring dobbeltbinding
- Cis-forbindelsen = to ens grupper sidder på samme side af dobbeltbinding
- Trans-forbindelsen = to ens grupper sidder på hver sin side af dobbeltbinding, altså de går på tværs! Se eks. side 88

- Ved navngivning skal navnet baseres på den længste kæde som indeholder dobbeltbindingen og C-atomerne i kæden nummereres så dobbeltbindingen får lavest muligt tal!

- Alkener er umættet

Fremstilling af alkener:

- Fraspaltning af vandmolekyle fra et ethanmolekyle → ethen

- Eliminationsreaktion = fraspaltning af noget fra organisk stof, fraspaltning af mindre molekyle
under dannelse af dobbeltbinding/tripelbinding

- Industriel fremstilling af alkener: cracking (ophedning af alkaner → molekyler går i stykker i mindre dele) af alkaner fra råolie

Alkenernes egenskaber:

- Næsten samme fysiske egenskaber som de tilhørende alkaner

- Alkener kan brænde (de kan næsten alle organiske stoffer)

- Reaktionsdygtige modsat alkaner

Side 11

Kemi noter – Mundtlig eksamen [navn fjernet], 2. y Svendborg Gymnasium 18/5 2008

Side 11 af 40

- Additionsreaktion: noget lægges til et organisk stof → sprængning af en binding i dobbelt- el.

tripelbinding

- Kan addere brom, chlor, hydrogen, hydrogenchlorid, vand

- Alkener umættede: kan deltage i additionsreaktioner

- Affarvning af bromvand påviser om et stof er umættet

- Polymerisationsreaktion: mange små molekyler sættes sammen til stort molekyle, eks. plastic

- Polyethen = kemisk set alkan, kan brænde, ureaktionsdygtig, halvdelen af plastic i DK, lang kæde måske 100.000

Alkyner:

- Indeholder tripelbinding

- Endelse på navn: -yn

- Molekyleformel: C H (n≥2)

n 2n-2

- Alkyner er umættede stoffer

- Addition til tripelbinding som omdannes til dobbeltbinding

- Addition til dobbeltbinding som omdannes til enkeltbinding

- Kan brænde (reagerer med O)

- Høj flammetemp. ved blanding af ethyn og oxygen (bruges til svejsning)

Cycloalkaner og cycloalkener:

- Alifatiske carbonhydrider = kædeformede carbonhydrider

- Alifatisk: uforgrenet el. forgrenet kæde

- Cyklisk carbonhydrid er carbonhydrider i ring og indeholder KUN enkeltbindinger!

-

- Molekyleformel for cycloalkaner: C H (n≥3)

n 2n

- Isomere med alkener

- Bindingsvinkler ca. 109^{o}

- Navngivning sker så tallene i navnet bliver så små som muligt.

- Cycloalkaner har samme kemiske egenskaber som alkaner, altså meget lidt reaktionsdygtige

- Cyclopropan reaktionsdygtig: bindingsvinkler 60^{o}, da der er spændinger i ringen hvilket medfører deltagelse i en

slags additionsreaktion

- Cycloalken: cyclisk carbonhydrid med dobbeltbinding, reagerer som alken, eks. cyclohexen:

Aromatiske carbonhydrider (arener):

- Benzen (C 6 H 6) skulle have skiftevis dobbelt- og enkeltbindinger men reagerer ikke i additionsreaktion hvilket tyder på ingen dobbeltbindinger

- Formel skrives så der bliver en elektron tilovers på hvert C-atom Dette er benzen

- De seks elektroner i benzen har unormal opførsel, delokaliserede (hører ikke hjemme et bestemt sted, farer fra C-atom til andre C-atomer)

- Plant molekyle

- Bindingsvinkler 120^{o}
- Carbonatomer bundet sammen af enkeltbindinger + delokaliserede elektronsky

- Delokaliseret elektronsky angives med cirkel

- Benzen = aromatisk carbonhydrid (aren)

- Karakteristisk for aromatiske stoffer er den ringformede elektronsky

- H-atom kan udskiftes med alkylgruppe → nyt aromatisk carbonhydrid

- Aromatiske carbonhydrider er sundhedsskadelige, Benzen: kræftfremkaldende

- Kan reagere i aromatiske substitutionsreaktioner, enten ved bromering eller nitrering

Side 12

Kemi noter – Mundtlig eksamen [navn fjernet], 2. y Svendborg Gymnasium 18/5 2008

Side 12 af 40

- Bromering: hydrogenatom udskiftes med bromatom (rent brom tilsættes blanding af tørt benzen og jernpulver) s. 97 for måde det fremstilles

- Nitrering: hydrogenatom udskiftes med nitrogruppe (-NO

2

) ved reaktion med salpetersyre

- Aromatiske carbonhydrider sat sammen af flere seksleddede ringe: simpleste naphthalen (C H) = fast stof +

10 8 karakteristisk lugt

- Ved ufuldstændige forbrændinger af organiske stoffer → dannelse af stoffer bestående af 3 el. flere seksleddede ringe, alle kaldt under et PAH (polycyclic aromatic hydrocarbons) som mange af dem er kræftfremkaldende

- Eks.: benzopyren (C H)

20 12

- Tobaksrøg, udstødningsgas, brændefyring indeholder PAH

Naturgas s. 99:

- Blanding af lavere alkaner ( eks methan, ethan, propan, butan)

- Ca. 90 % methan

- Indeholder desuden lille mængde: højere carbonhydrider, carbondioxid, nitrogen, hydrogensulfid

- Første rensning på produktionsplatform: vanddamp og højere alkaner gøres meget lille

- Hydrogensulfid fjernes på gasbehandlingsanlægget (giftigt, ødelægger ledningerne)

- Tryk i søledning: 140 bar

- Sendes til transmissionsnettet med tryk: ca. 75 bar

- Tryk i lokalt transmissionsnet: højest 4 bar

- Tryk hos forbrugeren: 0,02 bar

Olie:

- Olie indeholder alt fra alkaner, cycliske carbonhydrider, organiske svovl- og nitrogenforbindelser, afh. Af hvor det hentes

- 3 olieraffinaderier i DK

- Først bliver råolien destilleret

- Destillation → fraktioner

- Længst nede i destillationskolonnen er fraktionstemperaturen højest og flest carbonatomer

- Benzin består normalt af alkaner med 6,7,8,9 carbonatomer (forgrenede bedre end uforgrenede)

- For stort indhold af uforgrenede alkaner → detonation (motoren banker)

- Oktantal: bankning (højt oktantal = lille tendens til bankning)

- Reforming: bezinfraktion hen over platinkatalysator ved høj temp. → forgrenede i stedet for uforgrenede

- Aromatiske carbonhydrider: højt oktantal, men sundhedsskadelige

- Oktantal kan hæves vha.: methyl-tertiærbutylether (MTBE) el. blyforbindelser

- For meget højtkogende oliefraktioner, for lidt bensin

- Cracking: højerekogende oliefraktioner spaltes til mindre molekyler → benzin

- Petrokemisk industri = kemisk industri med udgangspunkt i olie

Nogle oxygenforbindelser:

- Alle alkoholer har en OH-gruppe

- Udskiftes H-atom med OH-gruppe i methan og ethan → methanol (CH OH) og ethanol (CH CH OH)

3 3 2

- Endelse på navn: -ol

- Gæring af kulhydrater (glukose) → ethanol = ethanolgæring C H O → 2CH CH OH + 2CO

6 12 6 3 2 2

- Destillation af opløsning → større ethanol koncentration, ellers når ethanolgæringen blot 12 % ca.

- Højere kogepunkt for alkoholer end carbonhydriderne

- Methanol og ethanol er blandbare med vand

- Alkoholer kan brænde, eks. ethanol side 106

- Eddikesyrebakterier omdanner vha. oxygen ethanol til ethansyre (eddikesyre), dette kaldes eddikegæring ses til daglig i form af vin bliver sur hvis den står uden prop

- Carboxylsyre: COOH-gruppe. OBS: Den skrives sådan (og ikke CO

2

H) da oxygenatomerne sidder forskellige steder

- Carboxylsyrer lugter ikke godt, se eks. 107

- Carboxylsyrer i madlavning

Kemiske blandinger s. 108-119:

Homogene og heterogene blandinger:

- Homogen = ensartet (eksempel: saltvand)
- Flydende homogen blanding = opløsning

Side 13

Kemi noter – Mundtlig eksamen [navn fjernet], 2. y Svendborg Gymnasium 18/5 2008

Side 13 af 40

- Heterogen = flerartet, består af flere homogene dele kaldet faser (eksempel: heptan + vand, altså en heptanfase og en

vandfase)

Procent og ppm:

- En blandings indhold af A i masse beregnes sådan: Masse%:

i_{masse%} ⋅ ⎛ A ⎞ = ⋅ 100%

⎝ ⎠ m ⎛ A ⎞

⎝ ⎠

m_{bl}

- ppm (parts per million) hvis der er meget lidt af det stof man vil udregne i blandingen:

i_{⎛}_{⎜⎜}_{⎝} ⋅ ⎛ A ⎞ = ⋅ 10^{6} ⋅ ppm

masse - ppm ⎞

⎟⎟

⎠

⎝ ⎠ m ⎛ A ⎞

⎝ ⎠

m_{bl}
1 ppm = 1 g. pr ton.

- Volumen% (bruges til at angive sammensætningen af gasblandinger ved samme temp. og tryk, ethanolindhold i alkohol):

i_{vol%} ⋅ ⎛ A ⎞ = ⋅ 100%

⎝ ⎠

V ⎛ A ⎞

⎝ ⎠

V_{bl}

OBS: Her skal alle volumeprocenter være under samme tryk og temp

Stofmængdekoncentration:

- Stofmængde n(A) af stoffet A opløses i eks. vand. Stofmængdekoncentrationen/koncentrationen findes ved
c(A) = n(A) / V el. c = n / V Her er V-opl volumen af hele opløsningen

opl

- Indhold bruges hvis en koncentration skal bruges i masse%,

- Enhed for koncentration: mol / L el. M (molær) Eks. En 0,100 M NaCl(aq)-opløsning indeholder 0,100 Mol pr. liter

- Ved fortynding bliver der tilsat mere opløsningsmiddel, det medfører at koncentrationen mindre (stofmængden er den samme før og efter)

Mættet opløsning:

- Umættet opløsning: Fortæller at mere af stoffet kan bringes til opløsning (proces mod højre er her dominerende, men senere vil den venstre være dominerende, indtil ligevægt), reaktionen kan forløbe i begge retninger

- Mættet opløsning: Systemet er i ligevægt. Ligevægt angives med to modsatrettede harpuner

- Modsatrettede reaktioner ved ligevægt forløber med samme hastighed

- Et stofs koncentration i en mættet opløsning kaldes stoffets opløselighed

- To stoffer kan være ubegrænset opløselige med hinanden (fuldstændigt blandbare, eks. vand og ethanol)

- Et fast stof el. gas kan ikke opløses ubegrænset i væske (der vil være en grænse som indikerer at opl. er mættet) Aktuel koncentration:

- c(A) kaldes den formelle koncentration, da mange stoffer omdannes når de opløses, og dermed er koncentrationen i virkeligheden måske mindre

- Aktuel koncentration: [A] = n(A) / V Her n(A) den aktuelle stofmængde. Den aktuelle koncentration findes ved at måle

opl det, ikke beregne det. Se eks. side 115

- Stofs koncentration er mindre end c(A)

- Sukker: c(A) = [A] (sukker opdannes ikke i vand)

- Salt: ionerne forlader gitter → flere [A]

Titreranalyse:

- Bestemme koncentration ved titrering (f.eks. koncentrationen af cloridioner)

- At titrere vil sige at tildryppe med et stof fra en burette

- Titreringsreaktionen er den reaktion der foregår under titreringen

- Titreringsreaktionens ækvivalenspunkt: når ionerne er brugt op (f.eks. cloridioner)

- Indikator fortæller hvornår ækvivalenspunktet er nået, dette sker ofte ved farveskifte (ved den første dråbe som tilsættes skiftes farve, er ækvivalenspunktet nået)

- Man gør sådan ved titrering for at finde en koncentration: Udregn først den tilsatte stofmængde, hvis forholdet er 1:1, kan man måske udregne koncentrationen, se eksempel på side 118.

- Kolorimetrisk fældningstitrering er titrering ved en fældningsreaktion, hvor ækvivalenspunktet findes via farveskifte.

Kolorimetrisk er generelt bare når der anvendes farve.

Syrer og baser – indledende s. 120-133:

Et eksempel på en syrebasereaktion:

Side 14

Kemi noter – Mundtlig eksamen [navn fjernet], 2. y Svendborg Gymnasium 18/5 2008

Side 14 af 40

- Vand: både syre og base

- Hydrogenchlorid (HCl + H O) er elektrisk ledende, da den indeholder ioner

2

- Saltsyre: vandig opløsning af hydrogenchlorid HCl + H O → Cl^{-} + H O

2 3

- Opløsning indeholder: chloridioner og oxoniumioner (H O^{+})

3

- J. N. Brønsted (): syre = molekyle/ion som kan afgive proton, base = molekyle/ion som kan optage proton
- Syre-basereaktion/ Protolyse: overførsel af proton fra syre til base, sprænges og dannes kovalent binding

- Syre kan kun reagerer som en syre, hvis det er en base til stede til at optage den afgivne proton. En base skal have et ledigt elektronpar til at binde protonen

- Syre må indeholde hydrogen

- Baser: ledige elektronpar (undtagelser)

- Salt: består af ioner

- Salte der indeholder Cl^{-} (chloridioner) er et salt af syren HCl

Syrer:

- En syre er stærk syre, hvis den har stor tilbøjelighed til afgivning af proton

- HCl = stærk syre Eddikesyre/ethansyre (CH COOH) er en svag syre, den reagerer kun delvist med vand

3

- Reagerer med vand i fortyndet vandig opløsning

- Stoffer der indeholder acetat-ion CH COO^{-}: salt af eddikesyre

3

- De fleste carboxylsyrer er svage syre ligesom eddikesyre

- Eddikesyre = en carboxylsyre

- De tre klassiske uorganiske syrer: svovlsyre (H

2 4 3

SO

), saltsyre, salpetersyre (HNO

) (de er alle stærke syrer)

- Svovlsyre = diprot syre, afgive 2 protoner og reagerer derfor i to reaktioner, eks. svovlsyre side 123
- H SO er en stærk syre, men efter 2. reaktion er den blevet til HSO^{-} (hydrogensulfation) som er en middelstærk syre

2 4 4

- Exoterme reaktioner → temp. stiger (forsigtig når der blandes, hæld tung væske (svovlsyre eks. ned i let væske eks.

vand))

- Stærke syrer opløsninger: kraftigt ætsende

- Salte af svovlsyre indeholder SO^{2-} eller HSO^{-} mens salte af saltpetersyre indeholder NO^{-}

4 4 3

Baser:

- Ammoniak (NH    ) = svag base og reagerer delvist med vand
       -

3

- OH (hydroxidion) = stærk base

- Syre og base giver salt og vand, ved ækvivalente mængder

- NaOH(aq) + HCl(aq) → NaCl(aq) + H O(l)

2

- Baser: stærkt ætsende pH-begrebet:

- Vandmolekyler kan reagere med hinanden = vands autoprotolyse (protolyse=protonoverførse) H^{-} O + H O OH + H O^{+}

2 2 3

- Vand: svagt, dårlig elektrisk leder

- Ionkoncentrationer v. stuetemp. for rent vand: [H O^{+}] = 1,0*10^{-7} M, [OH^{-}] = 1,0*10^{-7} M

3

- Produkt af de to ionkoncentrationer: 1,0*10^{-14} M^{2}, man kan derfor udregne konc af OH^{-} hvis man kender konc. af H O^{+}

3

- Ionkoncentrationen konstant, hvis der er mange oxoniumioner er der få hydroxidioner som tilsammen giver 1,0*10^{-7} M
- Sur: [H O^{+}] > [OH^{-}] Neutral: [H O^{+}] = [OH^{-}] Basisk: [H O^{+}] < [OH^{-}]

3 3 3

- NaCl = neutral opløsning

- Stof: base el. syre

- Vandig opløsning kan være sur, neutral el. basisk

- pH = potens-eksponent hydrogenion. OBS: Gælder kun for vandige opløsninger, et stof kan ikke have en pH-værdi!

- Begreb indført af dansk kemiker S.P.L. Sørensen ()

- pH = - log [H O^{+}]

3

- pH-skala: lidt under 0 til lidt over 14 Ved en pH-grad ned øges oxoniumionerne med 10 gange

Måling og beregning af pH:

Side 15

Kemi noter – Mundtlig eksamen [navn fjernet], 2. y Svendborg Gymnasium 18/5 2008

Side 15 af 40

- Syre-baseindikatorer: methylorange, bromcresolgrønt, methylrødt, bromthymolblåt, phenolphthalein, thymolblåt, universalindikatorpapir, se side 129 for tabel

- [H O^{+}] beregnes: [H O^{+}] = 10^{-pH} Herved kan man udregne konc. af oxoniumioner eksempelvis

3 3

Syre-basetitrering:

- Titrerkurven: lille stigning i starten → stor stigning ved ækvivalenspunkt → lille stigning til slut (når syre titreres med base)

- HCl + NaOH → NaCl + H O (pH 7)

2

- Kolorimetrisk syre-basetitrering: titrering med indikator der skifter farve når ækvivalenspunkt passeres

- Ækvivalenspunktet kan godt ligge i basisk eller surt område, skal ikke lige ved pH 7

Redoxkemi 134-145:

Oxidation og reduktion:

- Eks. reaktion ml. 2 Mg(s) + O (g) → 2MgO(s) (magnesium afbrændes) → magnesiumoxid (hvidt stof)

2

- Magnesium: metalgitter med uendeligt mange magnesiumatomer

- Oxygen: molekyler

- Magnesiumoxid: fast MgO i et iongitter

- Førhen: oxidation = øge oxygenindhold, reduktion = mindske oxygenindhold, eks. Mg omdannes til Mg^{2+}
- Oxidation = afgivelse af elektroner
- Reduktion = optagelse af elektroner_{2+}
- Eks: Oxidation: 2Mg → 2Mg + 4e^{-}
Reduktion: O + 4e^{-} → 2O^{2-}

2

Redoxreatkion: 2Mg + O → 2Mg^{2+} + 2O^{2-}

2

- Sum af oxidation og reduktion = redoxreaktion (overførelse af elektroner)

- Elektroner ikke eksistere frit → oxidation fører til reduktion

- Metaller afgiver elektroner, danner positive ioner

- Ikke-metaller optager elektroner, danner negative ioner (undtagen de ædle gasser)

Spændingsrækken:

- Reaktioner på grænsefladen ml. metal og vandig opløsning, eks. side 136

- Negative ioner i opløsning ingen betydning

- Spændingsrækken: Rækkefølge over metallers tilbøjlighed til at afgive elektroner, dem der står først har størst tilbøjelighed: K – Ba – Ca – Na – Mg – Al – Zn – Fe – Pb – H

2

– Cu – Ag – Pt – Au (gælder for elektronoverførsel mellem grænsefladen mellem metal og vandig opløsning)

- Spændingsrækken angiver sandsynligheden for at en reaktion kan forløbe, dog er det ikke sikkert det gør i praksis

- Metal kan afgive elektroner til metal længere til højre i rækken, se side 136 for nice tabel over metaloxidation

- H er en kort betegnelse, der menes at den er bundet til vand (H O^{+})

2 3

- Yderst til venstre: reagerer voldsomt med syreopløsninger, kan reagere med vand

- Yderst til højre: ædle metaller, lidt reaktionsdygtige

- Al og Pb reagerer sjældent pga. beskyttelseslag på overfladen af stofferne

Korrosion (ødelæggelse af metal, eks. rust):

- Metaller har stor rolle i moderne samfund, man undgår oxidation til metalione, kaldt korrosion/tæring
- Eks. på rust. Først omdannes Jern til Jern(II), derefter Jern + vand og oxygen → rust FeO(OH)
- Fe (oxidation) → Fe^{2+} (oxygen opløst i vand) → Fe^{3+} (+ OH^{-}) → det rødbrune stof rust (FeO(OH))
- Overtrække jern med zink (zinkoxid og zinkcarbonat) = galvanisere/forzinke → forhindring af korrosion

- Zink står til venstre for jern i spændingsrækken → afgive elektroner før jern, dermed betyder et hul i zinklag → stadig ingen rust. Rustfrit stål er en jernlegering som har stort indhold af chrom og nikkel

Oxidationstal (det neutrale molekyle splittes op i ioner, se på ladning hvis den er der (OT=ladning)):

- For at lette de indviklede reaktionsskemaer, tildeles de oxidationstal i form af romertal

- I simple tilfælde: oxidationstal = ladning

- Molekyler med kovalent binding: fælles elektronpar tildeles lægges der mærke til at det mest elektronegative atom tiltrækker flest elektroner, dermed har det ofte et minus oxidationstal.

- Når H er bundet til et mere elektronegativt grundstof, har H-atomet oxidationstallet +I

- Når O er bundet til mindre elektronegative grundstoffer, har O-atomet oxidationstallet –II

- Summen af oxidationstallene = formelenhedens ladning

- Oxidationstal skrives for et enkelt atom (også selvom det er et stof af flere atomer)

Side 16

Kemi noter – Mundtlig eksamen [navn fjernet], 2. y Svendborg Gymnasium 18/5 2008

Side 16 af 40

- Molekyle: sum af oxidationstal = 0
- Sammensat ion: sum af oxidationstal = sammensatte ions ladning
- Grundstoffer = ens atomer bundet sammen

- 2 Cl-atomer har tilsammen oxidationstal 0, hver for sig også 0

- Hovedgruppegrundstoffer: kun elektroner fra yderste skal deltager i bindingsdannelse, størst

mulige oxidationstal = hovedgruppenummeret

- Ikke alle hovedgruppegrundstoffer kan opnå oxidationstal svarende til hovedgruppenummeret, eks. kender man ingen

oxygenforbindelser hvor oxygen har oxidationstallet (OT) +VI

Afstemning af reaktionsskemaer for redoxreaktioner:

- Oxidation: stigning af oxidationstal, afgives elektroner

- Reduktion: fald i oxidationstal, optagelse af elektroner

- Samlet stigning i OT = samlet fald (hermed bliver antal afgivne elektroner lig med antal optagne elektroner)
- Eks: har HCl OT(H) = 1 og OT(Cl)=-1 selvom det ikke er en reaktion som sådan

- Oxidation: hel el. delvis afgivelse af elektroner

- Reduktion: hel el. delvis optagelse af elektroner

- Afstemning: 1. grundelementer opskrives, 2. oxidationstal findes og stigning = fald, ladninger findes, 3. H^{+} i sur
opløsning og OH^{-} i basisk opløsning, 4. H afstemmes ved tilføjelse af H 2 O, 5. O kontrolleres, VIGTIGT se tabel s.

144

Redoxtitrering:

- Anvendelse af f.eks. kaliumpermanganat

- Rødligt skær, når ækvivalenspunkt nås

Side 17

Kemi noter – Mundtlig eksamen [navn fjernet], 2. y Svendborg Gymnasium 18/5 2008

Side 17 af 40

Kemikalier og sikkerhed s. 146-153:

Grænseværdier:

- Vi kan optage skadelige stoffer når vi trækker vejret

- Jo større mængde skadelige stoffer, jo større risiko for helbredsmæssige skader

- Grænseværdi: højst tilladte indhold af stof i luft på arbejdsplads

- Må overskrides i korte perioder (højst 15 min.)

- L = loftværdi: grænseværdi må ikke overskrides

- H: angiver at stoffet kan optages gennem huden

- Substitutionsprincippet: arbejdsgiver skal udskifte farligt stof med mindre farligt hvis det er muligt

- Grænseværdier angives i ppm og i mg stof pr. m^{3} luft (1 ppm = 1cm^{3})

Side 18

Kemi noter – Mundtlig eksamen [navn fjernet], 2. y Svendborg Gymnasium 18/5 2008

Side 18 af 40

Mærkning af kemikalier:

- 9 fareklasser

- R-sætninger = Risikosætninger S-sætninger = Sikkerhedssætninger

- Optages af organismen: mund, hud, indånding

- LD: letal dosis (dødelig dosis) som gør at netop 50 % af rotterne dør (mg/kg) (gennem mund el. hud)

50

- LC: letal koncentration: indhold af stoffet i luften som gør at 50 % af rotterne dør indenfor 14 dage (mg/L) (indånding)

50

- Tx (meget giftig), T (giftig) og Xn (sundhedsskadelig): vedrører stoffets akutte giftighed, optagelse via mund/hud

- C(ætsende) og Xi (lokalirriterende) vedrører stoffets virkning på levende væv (C ødelægger levende væv, og Xi kan fremkalde betændelse på levende væv)

- E (eksplosivt): hvis det eksploderer ved kontakt med ild

- O (brandnærende): hvis det med kontakt med andre stoffer kan reagere under stor energiafgivelse

- Fx(yderst brandfarlig): hvis kogepunkt under 35 grader og flammepunktet (laveste temp. hvor væskes overflade kan antændes) er under 0 grader

- F (meget brandfarlig): mange stoffer

- Kemikalie skal mærkes med strengeste klassifikation

- Etiketten på en kemikaliebeholder (indeholdende farlige kemikalier) skal indeholde: stoffets navn, risiko- og sikkerhedssætninger, fareklasse

- R-sætning: hvilke risikoer der kan være ved stoffet

- S-sætning: hvilke foranstaltninger man skal tage, sikkerhed

- S2: opbevares utilgængeligt for børn, fornuftigt at stoffer skal mærkes med denne

- Mindre koncentration → mildere klassifikation

Kemikalieaffald:

- Olie- og kemikalieaffald sendes til Kommunekemi i Nyborg

- Olieaffald → brug til brændselsolie

- Andet organisk affald: brændes ved 1300^{o} C → fuldstændig forbrænding til CO og H O (HCl og SO fjernes ved

2 2 2 røgrensning)

Uorganisk affald kan ikke forbrændes (fældning med hydroxidioner)

KEMI B BOG

Kemiske reaktioners hastighed s. 9-23:

Reaktionshastighed:

- Afhænger af hvilke stoffer der reagerer (Mg reagerer hurtigere end Zn med svovlsyre)

- Antal bobler svarer til stofmængde H der dannes

2

- Syre-basereaktioner: stor hastighed, afh. Dog af styrkerne

- Hastighed v = tilvækst i konc. af produkter / tidsintervallet (det er den gennemsnitlige reaktionshastighed i tidsintervallet)
- v = fald i konc. af reaktanter / tidsintervallet
- v = den gennemsnitslige hastighed (kan være upræcis)

- Momentanhastigheden: hældning af tangent ved tiden t

Koncentrationernes betydning for reaktionshastigheden:

- Hastighed afhænger af: temp., koncentration af reaktanter, reaktanternes overfladeareal (heterogene reaktioner), tilsætning af katalysator (det hele bliver forklaret her under)

- Partikel = klump atomer som udgør fælles enhed, molekyle/ion

- Jo større koncentration, jo flere voldsomme sammenstød (altså reaktioner) ml. partikler pr. tid

- Hastighedsudtryk: udtryk for sammenhængen ml. reaktanternes koncentrationer og hastigheden

- k = hastighedskonstanten, afh. Af temp.

Heterogene reaktioner:

- En reaktion kaldes homogen hvis alle reaktionsdeltagerne indgår i en homogen blanding (fase). Homogene reaktioner foregår enten i en opløsning eller i en gasblanding.

- Heterogen reaktion: reaktionsdeltagerne befinder sig i hver sin fase

- Reaktion sker på grænsefladen ml. faserne (eks. Magnesiumbånd reagerer med brint i vand)

Side 19

Kemi noter – Mundtlig eksamen [navn fjernet], 2. y Svendborg Gymnasium 18/5 2008

Side 19 af 40

- Øges arealet af grænsefladen → større hastighed. Stigende areal af stoffet mod reaktanten = stigende hastighed

Reaktionsmekanisme (detaljeret redegørelse for hvilke reaktioner der sker under en reaktion (med flere reaktanter)):

- Alle partikler støder ikke sammen samtidig i eks. en reaktion med 3 reaktanter, sandsynligheden for det er meget lille

- Reaktionsskema angiver starttilstand og sluttilstand, ikke hvad der sker imellem

- Reaktioner sker i flere trin, eks støder 2 el. 3 partikler sammen, og de støder herefter sammen med nogen nye

- Reaktionsmekanismen = flere elementarreaktioner, der beskriver den samlede reaktion og hvordan den foregår

- Bimolekylær elementarreaktion: sammenstød ml. to partikler

- Unimolekylær elementarreaktion: omdannelse af en enkelt partikel

- Trimolekylær elementarreaktion?

- Mellemprodukter = stoffer der dannes og omdannes igen til det færdige produkt eller en del af det. Mellemprodukter er

næsten umulige at isolere, de reagerer meget hurtigt videre

- Den langsomste elementarreaktion bestemmer hastighed

Forløbet af en elementarreaktion:

- Makroskopisk beskrivelse: betragte system som helhed (temp., tryk, energi…)

- Mikroskopisk beskrivelse: betragte de enkelte atomare partikler (atomer, molekyler, ioner), hastighed, position

- Partikler har kinetisk og potentiel energi

- To atomer danner kovalent binding → potentiel energi aftager

- Sprænges kovalent binding → potentiel energi øges

- Aktiveret kompleks er et udtryk for overgangstilstand, eks. ved sammenstød af to molekyler, ved sammenstødet er der et aktiveret kompleks, efter de går fra hinanden igen er der ikke længere, s. 16 KEMIB. Der er desuden i et aktiveret kompleks af bindinger dannes og sprænges

- Inden sammenstød: stor kinetisk energi, stor hastighed

- I aktiveret kompleks: lille kinetisk energi, stor potentiel energi pga. af dårlige bindinger mellem atomer som sidder langt fra hinanden

- Efter sammenstød: stor kinetisk energi

- Energiprofil: viser variation af potentiel energi under reaktionsforløb

- Aktiveringsenergien e: forskel ml. potentiel energi inden sammenstød og ved aktiveret kompleks .

a

- Kinetisk energi mindre end e a

→ reaktion kan ikke forløbe

- Partiklerne skal også støde rigtigt ind i hinanden

- En hurtig reaktion er defineret som: 1.mio.del sammenstød fører til reaktion

- Langsom reaktion: et ud af 10^{20} sammenstød fører til reaktion

Temperaturens betydning for reaktionshastigheden:

- Øget temp. → øget hastighed

- Øget temp. → stigning i partikler med stor fart / kinetisk energi
- Grov regel: temp. øges 10^{o} C → dobbelt hastighed (Det er en grov regel, eks. ved en meget hurtig reaktion ikke få

fordoblet hastigheden, mens en meget langsom reaktion vil få mere end fordoblet hastigheden)

- Molekylers fart ændres hele tiden pga. sammenstød med hinanden, en der har lav hastighed kan hurtigt få hurtig hastigheden, kinetisk energi fordeles

- Antal sammenstød øges når partiklernes fart øges (dette betyder dog ikke gevaldigt meget)

Katalyse:

- En katalysator øger hastigheden ved en reaktion og forbruges ikke selv

- Homogen katalyse: katalysator og reaktanter indgår i homogen blanding

- Heterogen katalyse: katalysator er heterogent blandet med reaktanter (hvor katalysator ikke er samme fase som reaktanterne)

- Katalysator sænker aktiveringsenergi → sammenstød skal ikke være nær så voldsomme

- Homogen katalyse: hastighed afhænger af katalysators koncentration

- Heterogen katalyse: hastighed afhænger af katalysators overfladeareal

- I biologien: enzymer = katalysatorer

Kemisk ligevægt s. 24-41 og s. 69-73:

En kemisk ligevægt:

- Reaktion i gasblanding

- c (koncentration) = n (aktuel stofmængde) / V (volumen)

- Koefficienter aftager lige meget og produkt vokser dobbelt så meget (som koefficienterne aftager)

- Ækvivalente mængder ikke nødvendigt

Side 20

Kemi noter – Mundtlig eksamen [navn fjernet], 2. y Svendborg Gymnasium 18/5 2008

Side 20 af 40

- Ændringer sker langsommere og langsommere

- To modsat rettede reaktioner med samme hastighed, i starten dannes der mest produkter, herefter dannes der også reaktanter af produkterne

- Harpuner anvendes til at betegne ligevægtstilstand

- Dynamisk ligevægt (dannes samme mængde af stoffet som der forbruges)

- Kan også løbe baglæns → ingen betydning for ligevægtskonstant K c

. Man kan altså starte med produktet

- Ligevægtskonstant Kc afhænger af temp. og er forskellig fra reaktion til reaktion

Ligevægtsloven:

- Enhver kemisk reaktion har en ligevægtskonstant

- Homogen blanding → homogen ligevægt

- Gasformig ligevægt el. ligevægt i en opløsning

- aA + bB + … cC + dD + … Store bogstaver angiver formel for molekyler eller ioner, små bogstaver er koefficienter

-

[ ] [ ] DC^{dc} ⋅⋅..._{=}_{K_{c}}
[ ] [ ] BA^{ba} ⋅⋅...

<- OBS: Ved ligevægt er reaktionsbrøken lig med Kc

- Højre side i tæller / venstre i nævner

- Nordmænd Guldberg og Waage 1864 var de første til at formulere ligevægtsloven

- Ligevægtsloven gælder ved gastilstand og meget fortyndet tilstand. I mere koncentrerede opløsninger er der afvigelser, ioner kan påvirke konstanten, da ionerne er mere tilbøjelige til at reagerer med hinanden

- Ved hurtigt kemisk reaktion er der hurtigt ligevægt, omvendt ved langsom

- Inden ligevægt: reaktionsbrøk ikke lig med ligevægtskonstant

Betydning af ligevægtskonstanten:

- Fuldstændig reaktion = stor ligevægtskonstant (54,4 er stort), ligevægt langt mod højre (altså skal reaktionen gå

mod venstre for ligevægt). Omvendt ved ufuldstændig reaktion

- Syre-baseligevægte indstiller sig lynhurtigt

- Eddikesyre + ammoniak: stor ligevægtskonstant
- Nitrogen + oxygen: lille ligevægtskonstant

- Den reciprokke værdi af konstanten: hvis venstre og højre side byttes om

- Hvis et system er ustabilt er det ikke i ligevægt

- Et stof er holdbart hvis det har lille reaktionshastighed

- Katalysator → hurtigere ligevægt (har ingen betydning for ligevægtskonstanten)

- En katalysator for en kemisk reaktion er også en katalysator for den modsatte reaktion, de to modgående reaktionshastighed ændres lige meget, en katalysator nedsætter jo aktiveringsenergien

Ikke-ligevægt:

- En af de to modgående reaktioner vil være dominerende

- Tilstrækkelig tid → ligevægt

- For lille reaktionsbrøk → nettoreaktion mod højre → tæller vokser/nævner aftager

- For stor reaktionsbrøk → nettoreaktion mod venstre → brøk aftager

- Indgreb i ligevægtstilstand: volumen, stoftilsætning, temp. osv.

Ændring af et stofs koncentration:

- Tilsætning af stof (nævner, reaktant) → brøk mindre end K → senere ligevægt igen c

- Tilsætning af stof (tæller, produkt) → brøk større end K → senere ligevægt igen c

- Volumen og temp. ændres ikke

- Le Chateliers (fransk kemiker, ) princip: et ydre indgreb i et ligevægtssystem fremkalder en forskydning, som formindsker virkning af indgreb

Volumenændringer (trykændringer):

- Ændres volumen → ændring af alle reaktionsdeltagernes koncentrationer og foreløbig sætte systemet ud af ligevægt

- Molekyletæthed ændres

- Temp. er konstant

                                                                                                2
- Hvis tryk fordobles, fordobles koncentrationerne også (hvis der er 2 reaktanter bliver tælleren 4 gange større (2 =4)

mens nævneren blot bliver 2 gange større HVIS der er et produkt

- Formindskelse af volumen → øget tryk

Side 21

Kemi noter – Mundtlig eksamen [navn fjernet], 2. y Svendborg Gymnasium 18/5 2008

Side 21 af 40

- En forøgelse af trykket giver en forskydning, som formindsker det samlede antal molekyler, og derved modvirkes trykforøgelsen

Temperaturændringer:

- Ligevægtskonstanter afhænger af temp.

- Det er afgørende om reaktionen af reaktanterne er Exoterm eller endoterm (læg mærke til om der springes bindinger, hvis der gør er den endoterm, omvendt ved dannelse af binding)

- Hæves temp. → forskydning i endoterm reaktions retning

- Sænkes temp. → forskydning i exoterm retning

- Modvirkende reaktion ifølge Le Chateliers princip

Opløsningsmidlet som reaktionsdeltager:

- Eks.: opløsning af eddikesyre i vand → vand reaktionsdeltager da den reagerer med eddikesyren

- Vands koncentration anvendes ikke i ligevægtsbrøk

- Molbrøk: Ax)( =
++ CnBnAn)()()(

An)( x(A) er molbrøken for stoffet A

- Summen af molbrøker for samtlige stoffer i blanding = 1

- Opløsningsmidlet indgår i reaktionsbrøken med sin molbrøk

- Rent vands molbrøk = 1
- I meget fortyndet opløsning (koncentration af opløst stof højest 1M) molbrøk = 1
- Ligevægtskonstant = K

S

Syrer og baser s. 42-47 og s. 50-61:

Syrer og baser:

- Syre = molekyle/ion der kan afgive proton
- Base = molekyle/ion der kan optage proton
- H^{+} = hydrogenatomkerne, proton

- Protonoverførsel

- S + B B + S (ligevægt indstiller sig hurtigt, S1 bliver til sin korresponderende base, det samme med B2)

1 2 1 2

Korresponderende syre-basepar er (S1 og B1) og (S2 og B2)

- Syre-basereaktion = protolyse

- Protolyt: fællesbetegnelse for syrer og baser

- Amfolyt: optræde som både syre og base

- Syre: indeholder hydrogen

- Base: indeholder ledigt elektronpar

- Proton bindes med kovalent binding

- Syre-basereaktioner kan ske i vandig opløsning (her sker det mega hurtigt, ca. 1/1000000 af et sek) og i gastilstand

- Muligt at ingen reaktion vil ske: fast syre, fast base

Vands aotuprotolyse. pH og pOH:

- Vand = amfolyt
- Kan reagere med sig selv i protolyse = vands autoprotolyse (langt mod venstre, da kun få vandmolekyler reagerer)
- Ligevægtskonstant = K (afhænger af temp.) gælder kun i fortyndede opløsninger el. rent vand. K = [H O^{+}] * [OH^{-}]

V v 3

- pK = -logK

V V

- p betyder –log

- pH = -log[H O^{+}]

3

- Sur (under 7), neutral (7) el. basisk opløsning (over 7)

- pH-scala: fra lidt under 0 til lidt over 14

- H O_{-}^{+} dominerer i sur opløsning

3

- OH dominerer i basisk opløsning

- Surhedsgrad vokser hvis pH gøres mindre

- Et stof har ingen pH værdi (vandig opløsning har), men en styrke- eksponenet og konstant

- pOH = -log[OH^{-}]
- pH + pOH = pK

V

Måling af pH:

Side 22

Kemi noter – Mundtlig eksamen [navn fjernet], 2. y Svendborg Gymnasium 18/5 2008

Side 22 af 40

- pH kan måles med et pH-meter, som er et voltmeter med stor resistance forbundet til to elektroder, en glaselektrode og en calomelelektrode, som dyppes i opl. Der skabes noget spænding mellem de to elektroder og osv., se side 48 Syrestyrke:

- Definition af syre ud fra reaktion med vand

- = K_{S}

S][

⋅_{3} OHB^{+}][][

- K (ligevægtskonstanten) = syrens styrke, styrkekonstant

S

- K: uafhængig af syrens koncentration i opløsning

S

- K: temp. afhængig stofkonstant

S

- Lille K S -værdi: reagerer næsten ikke med vand, ligevægt langt mod venstre

- Stærk syre: stor K

S

-værdi, reagerer næsten fuldstændigt med vand, ligevægt langt mod højre

- Stærke syrer: hydrogenchlorid, svovlsyre, salpetersyre, oxoniumion

- Monotrope syrer: kun afgive én proton (eks. HCl og CH COOH)

3

- Diprote: to protoner (eks. H SO)

2 4

- Triprote: tre protoner (eks. H PO)

3 4

- pK = -logK, styrkeeksponent

S S

- Stærk syre har lille pK -værdi

S

- Svært at definere syrestyrken for H O og oxoniumionen

2

Basestyrke:

- Definition af base ud fra reaktion med vand

- = K_{B}

B][

⋅ SOH][][

−

- K (ligevægtskonstant) = styrkekonstant

B

- pK = -logK, styrkeeksponent

B B

- Svært at definere basestyrken for H O og OH^{-}

2

Korresponderende syre-basepar:

- To ligevægte

- K * K = K

S B V

- pK + pK = pK = 14

S B V

- Til stærk syre korresponderer uhyre svag base

- Til middelstærk syre korresponderer meget svag base

Beregning af pH i syreopløsninger:

- pH kan beregnes hvis styrkekonstant K og formelle koncentration c kendes

S S

Opløsning af stærk syre:

- Dannes én H 3 O^{+} af hver S
- pH = -logc S (opløsning af monoprot, stærk syre)
- Formel kan ikke anvendes når c <10^{-6} M

S

- Stor koncentration af svovlsyre: ligevægt langt mod venstre

- Lille koncentration af svovlsyre: ligevægt langt mod højre

Opløsning af svag syre:

- For hver S der forsvinder dannes én B

- = K_{S}

S 3

− OHc^{+}][

OH^{+}][^{2}

3

- Svag syre → ligevægt langt mod venstre

- [H O^{+}] meget mindre end c

3 S

- pH = -1/2*(pK S -logc S) (opløsning af svag syre)
- Kan give unøjagtigt resultat ved meget små koncentrationer pga. at [H O^{+}] smides væk i nævner

3

- Formel kan benyttes til middelstærke opløsninger

Side 23

Kemi noter – Mundtlig eksamen [navn fjernet], 2. y Svendborg Gymnasium 18/5 2008

Side 23 af 40

Beregning af pH i baseopløsninger:

- Koncentration og styrke skal kendes

Opløsning af stærk base:

- Generel formel for metalhydroxid: Me(OH) x

- [OH^{-}] = x*c

B

- pOH = -log(x*c)

B

- pH beregnes vha. pH+pOH=14

Opløsning af svag base:

- pOH = ½*(pK -logc)

B B

- Svarer til formel for svag syre

Titrering af stærk syre med stærk base, se side 60:

- Eks. ved Hcl og NaOH, forhold er 1:1

- Neutral opløsning ved ækvivalente mængder

- Neutralisationsreaktion: H O^{+} + OH^{-} → 2H O (sker hver gang opløsninger af stærk syre og stærk base blandes)

3 2

Struktur og egenskaber s. 106-119 og Isis Kemi B s. 192-199 og 202-203:

Polære og upolære bindinger:

- Molekyler består af ikke-metaller bundet sammen af kovalente bindinger (elektronparbinding/deler elektronpar)

- Ren kovalent binding: elektronsky fordelt lige ml. atomerne

- Polær kovalent binding: elektronsky tættere på et af atomerne

- Elektrisk dipol: polært molekyle (Et polært molekyle = molekyle hvor der er skæv elektronfordeling pga. binding)

- Styrke af polaritet afhænger af elektronegativitetsforskellen, vand er stærkt polært (pga. elektronegativitetsforksel og lile bindingsvinkel)

- Upolært molekyle kan have polære bindinger. Grunden til det er upolært skyldes dets symmetriske opbygning, altså hvis molekylets tyngdepunkt ligger lige midt i molekylet, alstå tyngdepunktet for den positive ladning, eks CO

2

- Carbonhydrider anses for upolære trods svag polaritet og svag asymmetri

- Fedtstoffer: upolære (lange kæder)

- Polære stoffer kan opløses i polære stoffer

- Upolære stoffer kan opløses i upolære stoffer

Intermolekylære bindinger (bindinger mellem molekyler):

- Mellem nabomolekyler hvorimod kovalente bindinger er i molekyler

- Svage bindinger, kun ved lille afstand (i fast tilstandsform/væske, men i gas kun når de støder sammen)
- Fordampning/smeltning: endoterme, intermolekylære bindinger brydes

- Jo stærkere intermolekylære bindinger, jo højere kogepunkt

Dipol-dipolbindinger (virker mellem polære molekyler):

- Kun ml. polære molekyler

- Poler i molekyler tiltrækker hinanden (negativ og positiv), se side 111

- Dipol-dipolbindingerne bevirker et højere kogepunkt

- Skal være ret polære for at bindingerne får betydning

London-bindinger (virker mellem alle molekyler):

- Mellem upolære OG polære molekyler

- Polære i korte tidsrum (skæv elektronsky, da elektroner vandre til den ene side) δ

- Nabomolekyler påvirker hinanden, de tiltrækker hinanden pga. elektronegativitetsforskellen:

-

Side 24

Kemi noter – Mundtlig eksamen [navn fjernet], 2. y Svendborg Gymnasium 18/5 2008

Side 24 af 40

- Bindingerne svingende, elektronerne kan hele tiden skifte position

- Tysker Fritz London gav som den første tilfredsstillende forklaring på fænomen

- Styrke afhænger af antal elektroner (få elektroner → lavt kogepunkt, mange elektroner → højt kogepunkt)

- Jo større molekyle, jo større kogepunkt (London-bindinger summeres op langs med overfladen, og holder bedre fast på molekylet)

- Kogepunkt aftager med stigende forgrening (isomere forbindelser) (en kæde binder bedre end en kugle)

- Virker også i polære stoffer

- Ml. alle molekyler

Hydrogenbindinger:

- Hydrogenbindinger er særligt stærke intermolekylære bindinger

- Eks. ved H O – går fra positivt hydrogenatom til ledigt elektronpar på oxygenatom i nabomolekyle, se s. 114

2

- Svagere end kovalent binding (hydrogenbindinger tegnes stiplet)

- Stærkest når de tre atomer ligger på ret linie

- Små elektronegative atomer (N, O og F) kan bindes sammen af hydrogenbroer

- En hydrogenbinding (hydrognebro) virker fra H-atomet i O-H, H-N eller H-F til et O-,N-, eller F-atom i et nabomolekyle Hydrofile og hydrofobe grupper:

- Vand stærkt polært opløsningsmiddel

- Indeholder organisk stof hydrofil (vandelskende gruppe) → fremmer opløsning

- Indeholder organisk stof hydrofob (vandafskyende gruppe) → modvirker opløsning

- Hydrofile grupper: O-H, N-H, C=O

- Hydrofobe grupper: C-H, C-Cl, C-Br, C-I

- Hydrofil: polære, kan deltage passivt i hydrogenforbindelser (C=O kun passivt i hydrogenbinding)

- Hydrofob: så godt som upolære

- Der skal som regel 4 C-atomer med hydrofobe grupper til at ophæve virkning af 1 hydrofil gruppe

- Lipofil kan anvendes i stedet for hydrofob (lipid = fedtstof)

Sæber:

- Består af en lang carbonhydridkæde og ionisk gruppe

- Sulfosæbe: petrokemisk produkt = laves af carbonhydrider fra råolie

- Negative ioner → vaskeaktiv virkning

- Carbonhydridkæden er hydrofob

- Ionisk gruppe er hydrofil

- Vender hydrofob side mod fedtet og hydrofil mod vandet

Oversigt over bindingstyper:

- Kovalent binding: ikke-metal atomer, atomer sidder i atomgitter eller Molekylegitter

- Ionbinding: metal og ikke-metal, eks, NaCl, atomer sidder i iongitter

- Metalbinding: metalatomer, atomer sidder i metalgitter

- Kovalent binding i molekyler (lave smelte- og kogepunkter pga. svage intermolekylære bindinger)

- Kovalent binding i atomgitter (høje smelte- og kogepunkter pga. svage intermolekylære bindinger)

- Der er en glide overgang fra kovalent binding til ion-binding, det er en ionbinding når

elektronegativitetsforskellen er for stor (0 = ren kovalent, 0,9 = polær kovalent, 2,1 =

ionbinding)

- Se også en side op om London-bindinger osv

Molekylforbindelser og atomgitterforbindelser

- I atomgitterforbindelser er atomerne bundet sammen af kovalente bindinger i en ”uendelig struktur” som fortsætter gennem hele metallet, eks diamant

Metaller:

Side 25

Kemi noter – Mundtlig eksamen [navn fjernet], 2. y Svendborg Gymnasium 18/5 2008

Side 25 af 40

- Metalgitter består af uendligt mange atomer bundet sammen. De har alle bevægelige elektroner, der giver dem god ledningsevne. Metaller er uopløselige i vand, dog ”opløses2 nogen fordi de reagerer med vand

Ionforbindelser (salte):

           +                                                                               —
- Hvert Na  har koordinationstallet (bestemmes af forholdet mellem ionradierne) 6, altså det er bundet til 6 Cl ioner.

- Når NaCl opløses i vand hydratiseres det (vandmolekylerne vender deres negative side mod Na^{+} (O mod Na) og den

                 -
positive side mod Cl ). Biningerne mellem ionerne og de polære vandmolekyler kaldes ion-

dipolbindinger

Organisk kemi s. 138-146 og s. 147-160:

Carbonhydridernes opbygning:

- En radikal er en gruppe som har en uparret elektron

- Et cyclisk carbonhydrid kan være alicyclisk (minder om de alifatiske c-hydrider, eks.

cyclopentan og cyclohexen) eller aromatisk (indeholder et delokaliseret elektronsystem, altså elektronskyen liger ovenover og under, eks. benzen som er plant, se side 126). Benzen skrives ofte sådan her for at vise elektronsystemets lokalisering: MEN: Der er ikke dobbeltbindinger, det er bare for at vise det delokaliserede elektronsystem, de er en mellem ting mellem enkelt og dobbelt-bindinger, i virkeligheden er der halvanden binding

- Radikalet som afledes af benzen hedder phenyl og IKKE benzyl

Carbonhydridernes egenskaber:

- Carbonhydrider er upolære stoffer og molekylerne holdes sammen af London-bindinger

- Kogepunktet stiger for de første uforgrenede alkaner, jo flere C-atomer der kommer. Dog falder kogepunktet ved isomere alkaner, jo flere forgreninger der kommer

- Carbonhydriderne indeholder kun hydrofobe C-H-grupper, ingen hydrofile

- Alle carbonhydrider kan brænde, ved en fuldstændig forbrænding (mulighed for masse af ilt) dannes der vand og kuldioxod

- Ved ufuldstændige forbrændinger kan der dannes carbonmonoxid (kultilte) eller PAH; begge er farlige De vigitgste organiske reaktionstyper:

- Se tidligere i noterne, gode eksempler på side 129

Oversigt over carbonhydridernes kemi:

- Alkaner kan reagerer i substitutionsreaktioner med chlor og brom ved opvarmning eller bestråling, ellers er de ret reaktionstræge

- Alkener kan deltage i additionsreaktioner og de er derfor reaktionvillige stoffer

- Cycloalkaner minder om alkaner, en undtagelse af cyclopropan, som er reaktionsdygtig pga. dens ringspænding

- Cycloalkener reagerer som alkener

- Aromatikse carbonhydrider er temmelig reaktionstræge stoffer, de kan dog bringes til at reagere i særlige aromatiske substitutionsreaktioner, og sjældent i additionsreaktioner

Eksempler på halogenforbindelser:

- Haolgenerne er en fælles betegnelse for grundstofferne i hovedgruppe 7

- En organsik halogenforbindelse er et carbonhydrid med et eller flere H.atomer erstattet med halogenatomer

- Eksempler på organiske halogene forbindelser er: CH Cl (dichlormethan), CCl -CH (1,1,1-trichlorethan), se s. 132

2 3 3

- Overstående er gode til at opløse fedtstoffer og andre upolære eller svagt polære stoffer (da der er chlor i), organiske opløsningsmidler er sundhedsskadelige. Ved indånding optages de i lunger, føres med blodet rundt og sætter sig i eks.

nerversystemet som giver kvalme, hovedpine osv.

- CHCl er trichlormethan og anvendes som bedøvelsesmiddel, i dag anvender man halotan

3

Polymerisation af alkener:

- Alkener fremstilles ved cracking (større molekyler spaltes til mindre) af alkaner fra råolie

- Cracking foregår ved høj temp. og anvendelse af katalysator

- Ved polymerisation bindes mange små molekyler sammen til et stort molekyle kaldt polymer. Det stof der polymeres kaldes en monomer

Side 26

Kemi noter – Mundtlig eksamen [navn fjernet], 2. y Svendborg Gymnasium 18/5 2008

Side 26 af 40

- Polyethen er det vigtigste plastik, den udgør knap halvdelen af hele DK’s plastikforbrug, se s. 135 for forskellig plastik

- Et polymer skrives generelt sådan, hvor hvis X kan være H, en methylgruppe, et chlor atom eller en phenygruppe:

- En radikal kan reagerer en polymerisation i gang, se eks. side 136, det er en radikalpolymerisation

- Der dannes HCl og Dioxin (fællesbetegnelse for giftige chlorforbindelser) ved forbrænding af PVC (polyvinylchlorid) som er en plastiktype

Hydroxyforbindelser: Alkoholer og phenoler:

- Hydroxyforbindelse er hvor H i carbonhydrid uskiftes med OH (hydroxygruppe). Der er to forskellige slags OH-grupper: Phenol: OH bundet til C i aromatisk ring og Alkohol: OH bundet til et alifatisk C-atom

- Aromatisk ring:

Alkoholers opbygning og navngivning:

- - ol tilføjes navnet

- Methanol = træsprit
- Ethanol = sprit el. alkohol

- Der er fire slags alkoholer: Methyl-, ethyl-, propyl- og isopropylalkohol

- Primær struktur: 1 radikal, CH

2

OH, OH-gruppe på endestillet C-atom

- Sekundær: 2 radikaler, CHOH, C-atom i kæde

- Tertiær: 3 radikaler, COH, C-atom i kæde ved forgreningspunkt

- Radikalen kan eks være en methylgruppe, ethylgruppe, phenylgruppe osv. (kun i methanol kan R erstattes af et H). R1 og R2 kan være den samme el. forskellig. OBS: R i primær må være et H-atom, det må de andre R’er IKKE!

- Ethanol og 1-propanol er primære alko, 2.-propanol (OH-gruppe sider på andet C) er sekundær

- Butanol C 4 H 9 OH kan skrives efter alle tre strukturer, se side 140

- Simpleste umættede alkohol: 2-propen-1-ol (Hvis OH-gruppe bundet til dobbeltbundet C-atom → ustabil)

- Simpleste aromatiske alkohol: benzylalkohol C H CH OH

6 5 2

- En diol indeholder to OH-grupper, triol: tre OH-grupper, osv.

- OH-grupper sidder på hver sit C-atom (flere OH-grupper på et C-atom → ustabilt), se eks. side 141 Fremstilling og anvendelse af alkoholer:

- Bromforbindelse (chlor el. iod) + hydroxidioner (OH^{-}) → alkohol (substitution), eks. 1-propanol se s. 141

- Addition af vand til alkener giver alkoholer (f.eks. ethen)

- Methanol: CO + H CH OH Methanol anvendes som opløsningsstof & som udgangsstof ved fremstilling af andre alko

2 3

- Ethanol fremstilles af carbohydrater (kulhydrater): gæring af glukose (højest 12 vol %) giver ethanol og kuldioxid

- Gæring og efterfølgende destillation → spiritus (ca. 40 vol %)

Alkoholers fysiske egenskaber:

- De fleste væsker ved stuetemp.

- Kogepunkt højere end det carbonhydrid, det er afledt af

- Hydrogenbindinger → højt kogepunkt

- Hydrofil/blandbare med vand: op til tre carbonatomer

- 1 OH-gruppe → letopløselig i svagt polære el. upolære opløsningsmidler

Side 27

Kemi noter – Mundtlig eksamen [navn fjernet], 2. y Svendborg Gymnasium 18/5 2008

Side 27 af 40

Alkoholers kemiske egenskaber:

- OH: funktionel gruppe, bestemmer molekylets kemiske egenskaber

- 1-pentanol: OH bestemmer kemisk funktion, resten er alkan som er lidt reaktionsdygtigt

Alkoholers reaktion med natrium:

- Reaktionen mellem ethanol og natrium lidt svagere end med vand

- Ethanol lidt svagere syre end vand

- Ethanolat-ion lidt stærkere base end hydroxidionen

- Det samme med kalium

- Alkohol kan omdannes til den tilsvarende alkoholat-ion ved reaktion med natrium

Substitutionsreaktioner med alkoholer:

- Alkoholer kan indgå i en substitutionsreaktion. OH udskiftes med Cl/Br/eller andet

Oxidation af alkoholer:

- Forbrænding: fuldstændig oxidation af alkohol, opbygning ødelægges → CO 2 og H 2 O

- Forsigtig oxidation: Ethanol primær alkohol → Ethanal, aldehyd (R-CHO) → Ethansyre, carboxylsyre (R- COOH)

- Ved oxidation af en sekundær alkohol → keton (R^{1} -CO-R^{2})

- Tertiære alkoholer kan ikke oxideres forsigtigt

- Kraftig oxidation → sprængning af carbonskellet

- Fortyndet sur opløsning af kaliumdichromat kan benyttes som indikator

- Chromatomer (Cr O^{2+}) reduceres til Cr^{3+}

2 7

- Chromatomer (orange) → Cr^{3+} (grøn): kan oxideres

Ethere:

- Generel formel for alkoholer: ROH

- Fraspaltning af et vandmolekyle fra to alkoholmolekyler → ether (kondensationsreaktion):

R-O-H + H-O-R → R-O-R (ether) + H 2 O

- Kondensation: sammenbinding af to organiske molekyler under fraspaltning af et mindre molekyle (normalt vand)

- To forskellige alkoholer ved kondensation → blandet ether (R^{1} – O – R^{2})

- Diethylether er den mest anvendte ether, kaldes normalt blot ether

- Lavere kogepunkt end alkoholer pga. manglende hydrogenatom til hydrogenbindinger

- Diethylethere er glimrende opløsningsmiddel for svagt polære og upolære stoffer

- Brandfarlig

Phenoler:

-

- Hydroxygruppe (OH) bundet direkte til aromatisk ring

- Simpleste phenol: phenol C

6 5

H

OH (noget opløselig i vand, meget giftig)

- Phenol er et farveløst fast stof, den er en svag syre (dog stærkere end vand og alko), det er giftigt Oxoforbindelser: Aldehyder og ketoner:

- Man afleder en oxoforbindelse af et carbonhydrid ved to hydrogenatomerne på samme carbonatom erstattes med dobbeltbundet oxygenatom → oxoforbindelse

- CH -gruppe → aldehyd (et H-atom tilbage på C-atomet) ved propan som oxoforbindelse

3

- CH -gruppe → keton (ingen H-atomer tilbage på C-atomet) ved propan som oxoforbindelse

2

- Aldehyd: endelse -al

- Keton: endelse –on

- Endelser angiver kun oxogruppen

- Oxogruppe: = O Carbonylgruppe: C = O Aldehydgruppe: H – C = O

- Aldehyd: R-CHO

- Keton: R^{1} – CO – R^{2}

- Simpleste aldehyd er: HCHO (methanal (formaldehyd))

Side 28

Kemi noter – Mundtlig eksamen [navn fjernet], 2. y Svendborg Gymnasium 18/5 2008

Side 28 af 40

- Simpleste aromatiske aldehyd: benzaldehyd C H CHO (aromastof, mandelessens)

6 5

- Vanillin: aromatisk aldehyd, indeholder en aldehydgruppe og phenolgruppe og ethergruppe (aromastof) Oxoforbindelsers fysiske egenskaber:

- Carbonylgruppe er polær (CO) → har ketoner og aldehyder højere kogepunkt end tilsvarende carbonhydrider

- Hydrofil carbonylgruppe, derfor er de laveste aldehyder og ketoner letopløselige i vand

Oxoforbindelsers fremstilling og kemiske egenskaber:

- Mild oxidation af primær alkolhol → aldehyd og oxideres let videre til carboxylsyrer (destillation for at undgå dette)

- Ketoner oxideres ikke af milde oxidationsmidler

- Sølvioner til destillation og ammoniak (Tollens reagens), ammoniak binder sølvioner komplekst

- Aldehyder giver sølv ved reaktion med Tollens reagens, hvorimod ketoner ikke reagerer

- Mild oxidation af sekundær alkohol → keton

- Fehlings væske i stedet for Tollens reagens → skelne ml. aldehyd og keton

Carboxylsyrer:

- Afledes af carbonhydrider ved 3 H-atomer på samme C-atom erstattes af =O og -OH → carboxylsyre (R-COOH)
- Navn: carbonhydrids navn + -syre (omfatter kun OOH) eks den simpleste: HCOOH methansyre, CH COOH

3 ethansyre

- Monocarboxylsyrer indeholder kun en carboxylgruppe, Dicarboxylsyrer indeholder to carboxylgrupper eks:

Ethandisyre (HOOC-COOH) og propandisyre, osv, se s. 154

- Fremstillelse: oxidation af primær alkohol el. aldehyd, teknisk fremstillelse: oxidation af carbonhydrider med lufts oxygen

- Højere kogepunkter end tilsvarende alkoholer

- Lavere carboxylsyrer helt blandbare med vand

- Benzoesyre: tungtopløseligt i vand

- Vandig opløsning af carboxylsyre reagerer surt: RCOOH + H^{-} O RCOO + H O^{+}

2 3

- Indføres elektronegativt atom i molekylet → øges syrestyrken, se eks. side 155

- Salte af carboxylsyrer: RCOO^{-}, med endelsen –oat eller -carboxylat

- O-atomer bundet med mellemting ml. dobbelt- og enkeltbindinger ved methanoat, hvert O-atom har halvanden binding

(groft sagt)

- Positive bestanddel skrives til sidst ved natriumethanoat CH

3

COONa, ellers normalt skrives den positive bestanddel af navnet først

- Negativ ionladning sidder ikke på et bestemt af O-atomerne

- Eddikesyre er den vigtigste carboxylsyre

- Benzoesyre og natriumbenzonat anvendes normalt som konserveringsmiddel i eks. marmelade

Estere:

- Estere dannes ved kondensation af carboxylsyre og alkohol (OH fra carboxylsyre og H fra alko danner sig samme til vand)→ ester

- Svovlsyre (da det er en stærk syre) som katalysator ved femstilling → svovlsyre reagerer med fremstillet vand → ligevægt længere mod højre → større udbytte af ester

- Få C-atomer: behagelig/frugtagtig duft

- Hydrolyse: spaltning af organisk stof under vandoptagelse (modsat kondensation) (f.eks. svovlsyre som katalysator)

- Forsæbning er en basisk spaltning af ester (OH^{-} i stedet for H 2 O i hydrolysen)

- Kogning med tilbagesvaling: fordampet væske fortættes og drypper tilbage i kolbe

- Dicarboxylsyre + diol → polyester (OH-gruppe i begge ender → polykondensation), se side 158 for kæden

Aminer:

- Indeholder nitrogen, der er tre struktur

- Afledes af ammoniak (erstatning af H-atomer med alifatiske/aromatiske radikaler)

Side 29

Kemi noter – Mundtlig eksamen [navn fjernet], 2. y Svendborg Gymnasium 18/5 2008

Side 29 af 40

- Navngivning: efter radikaler, samme proces som ved ethere, der tilføjes amin i slutningen af navnet

- Methylamin, dimethylamin, trimethylamin: gasser, letopløselige i vand, lugt som ammoniak

- Aminer indeholder et ledigt elektronpar

- Anilin: simpleste aromatiske amin, tungtopløselig i vand

- Alifatiske aminer er baser, samme basestyrke som ammoniak

- Aromatiske aminer: svagere basestyrke end ammoniak

- Aminer reagerer stærkt med syre under dannelse af ammoniumsalte

- Indeholder ledigt elektronpar (kan derfor optræde som baser og ligander)

- Ligand: negativ ion eller molekyle som indeholder ledigt elektronpar

- Naturstoffer (morfin fra opiumsvalmuen, kokain fra kokaplantens blade)

Syrechlorider og amider:

- Ved kondensation af en carboxylsyre og ammoniak dannes et amid, kræver dog høj temp., se side 160

- Primære og sekundære aminer kan kondensere med carboxylsyre og danne N-substituerede amider med henholdsvis en og to alkylgrupper på N-atomet

- Normalt bruges syrechlorid, som afledes af carboxylsyre ved at erstatte OH med Cl, og ammoniak til dannelse af en amid. Syrechlorider er meget reaktionsdygtige, amider er dog IKKE

- Der kan dannes polyamid ved polykondensation af en dicarboxylsyre og en diamin, polyamiden kaldes 6.6-nylon

(tallene fortæller at der er anvendt en diamin med 6 C-atomer og en carboxylsyre med 6 C-atomer)

Oversigt over funktionelle grupper:

- Hvis et navn ender på diol, er det en alkohol med to OH-grupper

- Hvis et stof har to el. flere funktionelle grupper, skal kun en af endelserne med, den der står øverst på listen s. 163, og C-kæden skal nummeres sådan at den funktionelle gruppe som står øverst får lavest mulige tal

- HUSK: Ved navngivning af en carboxylsyre endelsen –syre ikke omfatter C-atomet i carboxylsyren, den skal tælles med i den lange kæde, ligesom ved navngivning af aldehyder og alkoholer

- Nogen grupper angives med præfiks, eks. NITRObenzen og CHLORethan, altså ved nitrogruppen og halogenatomer

- OBS: Ved international navngivning skal et tal, som hører til et suffiks (endelse) placeres umiddelbart foran endelsen.

Eks: 1-penten hedder pen-1-en og 4-hydroxy-2-butanon skal hedder 4-hydroxybutan-2-on osv. Bruges ikke rigtig i DK Isometri s. 165-167:

Strukturisomeri:

- Isomere stoffer: samme molekylformel

- Strukturisomere: forskellige strukturformel, forskellig rækkefølge af atomer

- Kædeisomere: eks. en carbonkæde med forgrening og en uden forgrening, eks. har butan og 2-methylpropan samme molekyleformel

- Stillingsisomere: har samme kæde, men eks. en OH-gruppe sidder i forskellige positioner,

- Ortho- (forkortes til o-): stillingsisomere hvor to substituenter sidder ved siden af hinanden på benzenring, s. 165

- Meta. (m): stillingsisomere hvor to substituenter sidder med et carbonatom ml. hinanden på benzenring

- Para- (p): stillingsisomere hvor to substituenter sidder overfor hinanden på benzenring

- Funktionsisomere: forskellige stofklasser, her kan der være stor forskel på isomerenes egenskaber (kemisk og fysisk)

- Strukturisomere stoffer: forskellige fysiske og kemiske egenskaber (især ved funktionsisomere)

Geometrisk isomeri:

- Stereoisomere: Samme strukturformel (samme atomrækkefølge) men med forskellig rumlig opbygning

- Geometrisk isomeri: ved dobbeltbinding el. ring, cis-trans-isomeri

- Cis: to ens atomer sidder på samme side af dobbeltbinding/ring
- Trans: to ens atomer sidder på hver sin side af dobbeltbinding/ring

- Alle substituenter ens: ingen isomeri

- Alle substituenter forskellige: isomeri, men ikke cis el. trans

Optiks aktivitet:

Side 30

Kemi noter – Mundtlig eksamen [navn fjernet], 2. y Svendborg Gymnasium 18/5 2008

Side 30 af 40

- Et stof er optisk aktivt, hvis en opløsning af stoffet drejer polarisationsplanen for såkaldt planpolariseret lys (altså stoffet drejer rundt om sig selv, enten til højre (det gør sukker) eller venstre)

- Planpolariseret lys er en lysbølge med en bestemt svingningsretning (eks. til højre el. venstrer) Spejlbilledeisomeri (optisk isomeri):

- Spejlbillede isomeri er når et to stoffer er ligesom venstre og højre hånd, der er spejlbilledet af hinanden, men er IKKE de samme

- To spejlbilledeisomere har samme bindingslængder, bindingsvinkler, kogepunkt, samme opløselighed osv., MEN opfører sig forskelligt overfor planpolariseret lys, den ene er højredrejende og den anden er venstredrejende, de er altså optisk aktive forskellige. MEN ellers er der ikke forskellige egenskaber

- Der er spejlbilledeisomeri hvis strukturformlen indeholder et asymetrisk C-atom, altså der er bundet 4 forskellige atomer til C-atomet

- Fishcer-projektion er at sætte de to spejlbilleder op overfor hinanden, + symboliserer højredrejning, - er venstredrejning,

se side 171

- To spejlbilledeisomerer har samme kemiske egenskaber når de IKKE reagerer med andre spejlbilledeisomere Diastereomeri:

- To stoffer er diastereomere, når de ikke er hinandens spejlbillede og det ikke er geometrisk isomeri Mad og drikke- kemisk set s. 175-199:

Kostens bestanddele:

- Hovedbestanddele: proteiner, fedtstoffer, kulhydrater (alle energigivende plus alkohol)

- Andre bestanddele: vand, vitaminer, mineraler, tilsætningsstoffer, alkohol

- Respirationsproces: C H O (s) + 6O (g) → 6CO (g) + 6H O(l)

6 12 6 2 2 2

- Nitrogen i proteiner omdannes til urinstof (CO(NH))

2 2

- Fedt kommer fra smør, olie, flæsk, kød, mælk, chokolade, ost osv.

- Proteiner kommer fra kød, fisk, æg, mælk og bælgfrugter (eks. bønner)

- Dårlig kulhydrater er sukker, de gode er stivelse (fra eks. kartofler), kostfibre er cellulose (hjælper fordøjelsen) Energiprocent:

- Angiver hvor stor en procentdel af energien de forskellige stoffer bidrager med

- Anbefalet fordeling af energiprocent i vores daglige kost (for voksne og børn over 3 år):

- Protein: 10-15 %

- Fedt: højest 30 % (forholdet 1:1:1 (mættet, monoumættet, polyumættet))

- Kulhydrat/carbohydrat: 55-60 % (enkelt sukker: højest 10 %)

Energibehov:

- Mænd 15-18 år: 11500 kJ/døgn
- Kvinder 15-18 år: 9000 kJ/døgn

Fysiologiske brændværdier:

- Proteiner: 17 kJ/g
- Fedtstoffer: 38 kJ/g
- Kulhydrater/carbohydrater: 17 kJ/g
- Alkohol: 30 kJ/g

Anbefalinger til daglig kost:

- Overhold næringsstofanbefalingerne

- Stivelse skal udgøre halvdelen af kostens energiindhold

- 25-35 g kostfibre/cellulose (ufordøjelige, men fremmer tarmfunktionen)

- Lille mængde alkohol nedsætter risikoen for hjerte-karsygdomme (stor mængde vil ødelægge sundhed)

- Umættede fedtsyrer er sundest (jo højere iodtal jo bedre): olivenolie, vindruekerneolie

Carbohydrater:

Side 31

Kemi noter – Mundtlig eksamen [navn fjernet], 2. y Svendborg Gymnasium 18/5 2008

Side 31 af 40

- Dårlige (alm. sukker), gode (stivelse) og kostfibre (ufordøjelige)

- Carbohydrater består af carbon, hydrogen og oxygen, eks. glukose (druesukker) C H O, saccharose (sukker)

6 12 6

C H O

12 22 11

- Carbohydrater er hydroxyaldehyder (aldehyd med OH-gruppe) eller hydroxyketoner eller også kan de hydroliseres til dem

- Et disaccharid er dannet ved kondensation af to monosaccharider, se side 177 for tabel

Monosaccharider:

- Små molekyler (3-7 C-atomer)

- Aldehyder (aldo-) og ketoner (keto-)

- En oxogruppe (=O) og hydroxygrupper (OH) på de andre C-atomer

- Angiver navn fra den ende hvor oxogruppen sidder

- Der er 4 assymetriske i aldohexose-formlen, dermed 2^{4} =16 stereoisomere aldohexoser, s. side 178

- I Ketohexose er der 3 assymetriske C-atomer, dermed 8 stereoisomere ketohexoser

- D-form og L-form angiver næstnederste hydroxygruppes placering (D = højre, L = venstre)

- D-form i naturen, sjældent L-from

- Husk at de vandrette bindinger i en fischer-projektion stikker fremad, den lodrette carbonkæde knækker bagud

- Addition af OH til glukose → dobbeltbinding sprænges → ringform → alfa (OH-gruppe på 1. C-atom trans til CH

2

OH-gruppe) el. beta (OH-gruppe på 1. C-atom cis til CH

2

OH-gruppe), se s. 180 nederst (OH til højre er placeret forskelligt)

- Alfa og beta → forskellige egenskaber

- Mutarotation er når en alfa-formen omdannes t. beta-formen

- Glukose, galactose, fructose

Hexosernes egenskaber:

- Monosaccharider med 6 C-atomer (hexoser) har størst betydning

- Mange hydroxygrupper i hexoser → højt smeltepunkt

- Hydrofile hydroxygrupper → letopløselige i vand, uopløselige i upolære stoffer

- Aldehyder kan oxideres til carboxylsyre

- Tollens reagens: oxidation af aldohexose med Ag^{+}
- Fehlings prøve: Cu^{2+} reduceres af aldehydet til Cu O, aldehyd (R-CHO) oxideres til carboxylsyre (R-COOH)

2

- Ketoner kan normalt ikke oxideres af milde oxidationsmidler, dog kan ketohexosen fructose oxideres af fehlingsvæske Disaccharider:

- Disaccharider: kondensation af to monosaccharider (og der dannes vand!)

- Kan hydrolyseres til monesaccharider med syre som katalysator

- Maltose (enzymatisk hydrolyse af stivelse), lactose (D-galactose og D-glucose), saccharose (glukose og fructose)

- Kunstige sødemidler (saccharin, aspartam): sødeevne 200 gange større end saccharose

- Glucose og galactose har næsten samme opbygning

Polysaccharider:

- Polysaccharider: mange monosaccharider bundet sammen ved kondensation

- Stivelse (amylose, amylopectin), cellulose, glycogen

- Stivelse i planter

- Ved fuldstændig hydrolyse omdannes stivelse til D-glucose, stivelse består derfor af sammenbundnde D-glucose-enheder

- Amylose: alfa-D-glukose i lange kæder, der indgår alfa-D-glucose

- Amylopectin: alfa-D-glykose i lange kæder med forgreninger

- Cellulose: beta-D-glukose i lange kæder (plantecellers væg)

- Stivelse tungtopløseligt i vand

- Ca. halvdelen af kostens energiindhold fra stivelse

- Fotosyntesen i planter → glukose → stivelse

- Kostfibre (cellulose m.m.) ufordøjeligt

- Glycogen minder om amylopectin i opbygning

- Det kræver en forholdsvis koncentreret syreopløsning at hydroliserer cellulose, ved hydrolysen dannes D-glucose Fedtstoffer s. 188:

- Lipider er uopløselige i vand, opløselige i svagt polære el. upolære opløsningsmidler, eks. heptan eller benzen

Side 32

Kemi noter – Mundtlig eksamen [navn fjernet], 2. y Svendborg Gymnasium 18/5 2008

Side 32 af 40

- Mange forskellige strukturer, alle upolære, eks. kolesterol, som er umættet, indeholder en polær hydroxygruppe, men er upolær

- Lang upolær kæde, en polær hydroxygruppe i enden

- Fedtsyre: Carboxylgupper som indgår i normale triglycerider

- Triglycerider: ester af alkohol 1,2,3-propantriol (glycerol)

- Kondensation af glycerol med tre carboxylsyremolekyler → triglycerid, har et lige antal C-atomer, dannes ud fra ethansyre-enheder

- Navngivning: C-atomet i carboxylgruppen skal have nummer 1

- Mættede fedtsyrer , (16:0 og 18:0 betyder der er 16 og 18 C-atomer, men ingen dobbeltbinding)

- Monoumættede fedtsyrer (en carbon-carbon-dobbeltbinding) eks. oliesyre s. 189, (9c betyder dobbeltbinding udgår fra C-atom 9 og der er cis-opbygning ved dobbelbindingen). (n-9 eller omega-9 betyder C-atom nr. 9 fra modsat ende, fra methylenden, dette anvendes da det er carboxylgruppen som reagerer, dermed behøves man ikke nummere igen)

- Polyumættede fedtsyrer (to el. flere carbon-carbon-dobbeltbindinger)

- Cis-opbygning omkring dobbeltbindinger i naturlige umættede fedtsyrer

- Animalske fedtsyrer: mange mættede fedtsyrerenheder

- Fedtstoffer fra planter (vegetabilske fedtstoffer): væsker

- Dobbeltbindingen nedsætter fedts fedtstoffets smeltepunkt

- Mættede fedtsyrer → hjerte-karsygdomme (åreforkalkning, blodpropper)

- Marine fedtstoffer (torsk, makrel) → nedsætte risiko for hjerte-karsygdomme

Kemiske reaktioner med fedtstoffer:

- Umættede fedtstoffer kan deltage i additionsreaktioner, adderer eks. let til brom

- Ved at måle hvor meget brom et fedtstof kan addere, kan man bestemme hvor umættet fedtstoffer er, angives ved Iodtal, se tabel s. 191

- Måling af hvor meget I

2 fedtstoffet kan addere → iodtal (grad af umættethed)

- Forsæbningstal (hvor meget KOH der skal bruges til forsæbning)

- Amimalske fedtsyrer: lavt iodtal, højt forsæbningstal (stor stofmængde fedtstof → lille molarmasse, korte kæder)

- Vegetabilske fedtsyrer: højt iodtal, lavt forsæbningstal

- Magarine dannes ved hærdning (umættet til mættet) (eks. anvendes nikkel som katalysator til at umættede fedtstoffer kan addere H)

- Ved hærding skiftes der fra cis til trans, dobbeltbindingen fjernes IKKE

- Konjugeret dobbeltbinding: Der er netop én enkeltbinding ml. hver dobbeltbinding

- Sæbe kan fremstiles ved forsæbning af et fedtstof, eks. ved tripalmitat, se s. 192

- Forsæbningstal er større jo større indhold af fedtsyrekæder der er med 12, 14 el. 16 C-atomer

Aminosyrer:

- Proteiner består af aminosyrer som er bundet sammen i lange kæder

- Radikalen kan eks. være H, CH, CH OH

3 2

- De naturligt forekomne aminosyrer er L-former, dvs. aminogruppen sidder til venstre i Fischer-projektion, hvor carboxylsyregruppen sidder øverst

- Aminosyre indeholder en syre- og basegruppe, der kan derfor ske en protonoverførsel inden for selve molekylet

-

-

Proteiner:

- Letopløselige i vand, tungtopløselige i organiske opløsningsmidler

- 2 aminosyrer → dipeptid

Side 33

Kemi noter – Mundtlig eksamen [navn fjernet], 2. y Svendborg Gymnasium 18/5 2008

Side 33 af 40

- Plan struktur ved sammenbindingen: peptidbinding Dannelse af dipeptidet er ligesom dannelse af amid

- En peptidbinding er en binding mellem to aminosyrer, fra den ene aminosyres aminogruppe til carboxylgruppen i den anden aminosyre. Der er drejlighed ved en peptidbinding

- Dipeptid: fri aminogruppe i en ende, fri carboxylgruppe i anden ende → flere peptidbindinger → proteiner

- Peptidkæde: Kæde med flere peptidbindinger

- 50 – over 1000 aminosyrer pr. protein

- Rumlige opbygninger: foldebladsform og spiralform

- Foldebladsform: flere peptidkæder ved siden af hinanden, holdt sammen af hydrogenbindinger (fra N-H til C=O i

nabokæde), se s. 195 og 96

- Spiralform: hydrogenbindinger fra N-H til C=O i nabovinding, spiralen kaldes også helix

- Fiberstruktur i silke: peptidkæder med foldebladsstruktur

- Fiberstruktur i uld: flere spiraler ved siden af hinanden

- Fiberproteiner: uopløselige i vand

- Kugleformet protein: i æg, kan opløses i vand, opvarmning → denaturering (se næste linje)

- Denaturering: peptidbindinger ændres ikke, rumlig struktur ødelægges, opløselighed nedsættes stærkt, eks. ægs form, den stivnes ved kogning (struktur ødelagt)

- Proteiner i enzymer, enzymet viser sin virkning hvis proteinet denatureres, og kan derfor ikke virke ved høje temp.

- Enzymer i krop mister virkning over 40^{o} C

Alkohol:

- Ethanol (øl 4,6vol%, vin 12vol%, spiritus 40vol%)

- Ca. 13 liter ren ethanol om året

- Mands masse: 68 % vand

- Kvindes masse: 55 % vand

- Alkoholpromille = vol% / massen af vand i g · 1000

- 0,5 promile: må ikke køre bil

- 1 promille: mistet koncentration

- 2 promille: svært ved at gå

- 4-6 promille: dødelig grænse, åndedræt lammes

- Omsætning i leveren: oxidation af ethanol (CH

3 2 3

CH

OH) → oxidation af ethanal (CH

CHO)→ oxidation af ethansyre

(CH COO^{-})(acetat-ioner) → CO og H O el. fedt

3 2 2

Komplekskemi og spektrofotometri (s. 62-67 og s. 250-253):

Komplekser:

- Kompleksdannelse (eks. fra lys blå til mørk blå opløsning ved kompleksionen Cu(NH)^{2+} (aq))

3 4

- Et kompleks består af en metalion, hvortil der er bundet ligander

- Ligand: negativ ion eller molekyle som indeholder ledigt elektronpar

- Kompleks ion: ionen der giver farven i resultatet

- Koordinationstal: antal af ligander

- Kompleksbinding angives ved pil fra ligand til metalionen, se s. 62. Bidningen opstår ved forskydning af ledigt elektronpar fra ligand over til metalion, en slags kovalent binding hvor begge elektroner kommer fra ligand

- Ligandudskiftning: vand udskiftes med eks. NH 3

                   -         -         -
- Eks. på ligander: F (fluoro), Cl (chloro), Br (bromo), se flere s. 62

- Kompleks ladning = samlet ladning af metalion og ligander

- Især metalioner fra undergrupper danner komplekser

- Al^{3+} og 2. hovedgruppe: gode til kompleksdannelse, ioner fra 1. hovedgruppe danner sjældent kompleksdannelse

- Navngivning ved positive komplekser sker ved betegne ligander med deres navne fra tabelen (s. 62) først i navnet og

talforstavelse hvis der er flere foran, og metaionens ladning (/OT) kommer også med

Side 34

Kemi noter – Mundtlig eksamen [navn fjernet], 2. y Svendborg Gymnasium 18/5 2008

Side 34 af 40

- Ved kompleks ioner med negativ ladning får metallets navn endelsen –at, nogen gange anvender man latinske navne for negativt metal

- I komplekser med koordinationstal 2: lineær struktur omkring metalion

- Koordinationstal 4: plan struktur el. tetraederstruktur

- Koordinationstal 6: octaederstruktur

- Metalioners komplekser med vand: ofte betragtelig syrestyrke

- Komplekse ioner eksisterer i vandig opløsning el. iongitter

Kompleksitetskonstanter:

- Kompleksitetskonstant K: ligevægtskonstant for kompleksdannelse (kompleksitetskonstanten) k

- Stor kompleksitetskonstant → stabilitet, ligevægt langt mod højre

Chelate komplekser:

- Hvis én ligand danner mere end én kompleksbinding (normalt dannes der kun en kompleksbind. Fra ligan til m.-ion)

- Chelat kompleks særligt stabilt, hvis der opstår en 5- el. 6-leddet ring

- EDTA: Y^{4-} ethylendiamintetraacetat-ion, effektiv til kompleksdannelse → 6 kompleksbindinger, 5-leddede ringe. Danner

mange komplekser med mange metalioner, eks.: står øverst s. 67

- EDTA kan bruges til titrering og medicinsk til behandling af blyforgiftning

- Oxygen transporteres vha. kompleksbinding til jern, som er bundet komplekst til hæmoglobin (blodets røde farvestof) Påvisning af nikkelioner:

- Vha. fort. ammoniakvand og en dråbe 1 % dimethylglyoxim-opløsning

Spektrofotometri:

Absorbans:

- En farvet opløsning indeholder molekyler/ioner som absorberer synligt lys. En måling af absorptionen kan angive konc.

af det molekyle el. ion som absorberer lyset

- Spektrofotometer: Se evt. side 250

- 1. Makrometer → lys med bestemt bølgelængde

- 2. Passage af kuvette med opløsning → lysintensiteten I

0

- 3. Rent opløsningsmiddel erstattes af opløsning man skal måle på → opløsningens absorbans A

- A = log I / I (hvor meget lys opløsningen absorberer)

0

- I = lysintensitet efter passage af opløsning

- Absorbans afhænger af bølgelængde

- Standardkurve: absorbans proportional med koncentration

- A = k * [koncentration af opløsningen] (her er k ikke en given konstant, det er bare for at understrege overstående)

- Absorbans proportional med lysvejens længde

- Lambert-Beers lov: A = ε * l (bredde af kuvette i cm) * [koncentration af stof]. Loven siger at abosorbansen er

λ proportional med lysvejens længde og med koncentrationen af den absorberede partikel (mole el. ion), dette gælder ved RELATIVT små koncentrationer

- ε = ekstinktionskoefficienten (afhænger af bølgelængden)

λ

- Det sidste afsnit fortæller hvordan man finder konc, s. 252

Måling af nitritkoncentrationer:

- Farveløst stof absorberer ikke i synligt område

- 1. Mulighed: måle i ultraviolet område

- 2. Mulighed: omdanne farveløst stof kvantitativt/fuldstændigt til farvet stof

FØLGENDE ER LIDT RANDOM INDTIL AFSLUTNING AF EMNE:

Tartrazin:

- Gult azofarvestof (stærk farvende forbindelse, der indeholder azogruppe: N=N)

- Anvendes som farvestof i fødevarer

- E102

- C H N Na O S

16 9 4 3 9 2

- Indeholder benzenring

- Konjugeret dobbeltbindingssystem (god til at absorbere lys i det synlige farvespektrum): dobbeltbinding – enkeltbinding

– dobbeltbinding – enkeltbinding…

Side 35

Kemi noter – Mundtlig eksamen [navn fjernet], 2. y Svendborg Gymnasium 18/5 2008

Side 35 af 40

Sunset Yellow:

- Rødt-orange azofarvestof

- Anvendes som farvestof i fødevarer

- E110

- C H N Na O S

16 10 2 2 7 2

- Indeholder benzenring

- Konjugeret dobbeltbindingssystem

Brilliant blue:

- Syntetisk farvestof

- Anvendes ved farvegivning af føde- og drikkevarer

- E133

- C H N Na O S

37 34 2 2 9 3

- Indeholder benzenring

- Konjugeret dobbeltbindingssystem

Azorubin:

- Rød frugtfarve

- Rødt azofarvestof

- Indeholder benzenring

- Konjugeret dobbeltbindingssystem

Phthalocyanin:

- Blå-grønt azofarvestof

- Indeholder benzenring

- Konjugeret dobbeltbindingssystem

- Anvendelse: farvning af bomuld, cd’er

Syre-base ligevægte:

- Ved vulkansk aktivtet og forbrænding af fossile brændstoffer dannes der nitrogen- og svoloxider, som bliver til syreregn når de opløses i vanddamp i luften:

Stærke og svage syre:

- Saltpetersyre er eks. en stærk syre, og reagerer derfor fuldstændigt med vand

- Saltpetersyrling er en svag syre og reager kun delvist med vand, der indstilles en ligevægt:

- Hvor mange procent HNO

2

-molekyler, der har afgivet en hydron afh. Af syrens formelle konc. i vand

- Ligevægtskonstanten er uafhængig af konc. af syre

- Hvis ligevægtskonstanten ganges med vand-konc ([H O]) kommer styrkekonstanten, eks:

2

- = Enheden er M(olær)

- Hvis styrkekonstanten udregnes, kan man se hvilken vej ligevægten er forskudt, ved overstående eks. er det venstre, da

                                                -4
styrkekonstanten for saltpetersyrlingen udregnes til 4,5 * 10 M, hvilket er ret lille (syren er ikke stærk som det ses)

- For en opløsning af en ikke-stærk syre med den formelle koncentration c udregnes oxoniumkoncentrationen ved:

Herunder følger et eks:

- Man laver sådan en tabel for at beregne konc. af oxoniumioner i en given opløsning (her saltpetersyre):

- Ligning løses:

- Man får: og konc. kan kun være positiv, derfor er [H O^{+}] = 6,5 * 10^{-3} M

3

- Ioniseringsgraden α (alfa) er den brøkdel af syre S, der omdannes til sin korresponderende base B:

-

Dihydronsyrer:

Side 36

Kemi noter – Mundtlig eksamen [navn fjernet], 2. y Svendborg Gymnasium 18/5 2008

Side 36 af 40

- Dihydrone syer kan afgive to hydroner pr. molekyle, eks. svovlsyre

- En dihydron syre reagerer to gange, første gang er den stærk, anden gang mindre stærk og reagerer ikke fuldstændigt, eks ved svovlsyre:

- 1. Reaktion:

- 2. reaktion: (HSO hedder hydrogensulfation)

4

-

Baser opløst i vand:

- Styrkekonstanten K er defineret ved: b

Styrkeforhold og syre-basepar:

- Til en stærk syre er der en uhyre svag korresponderende base, til en middelstærk syre en svag korresponderende base osv.

- Når et ammoniak molekyle optager en hydron fra et vandmolekyle, dannes ammonium:

Ammoniak danner sin egen korresponderende syre (ammonium)!

- Styrkekonstanten for en base gange styrkekonstanten for den korresponderende syre er lig med vands ionprodukt K: v

K eller K kan isoleres: s b

- Når styrken (og dermed K b s

) af en base vokser, aftager styrken (og dermed K

) af den korresponderende syre, der er omvendt proportionale

Styrkeeksponenterne pK s og pK b:

- - og

- Ifølge det her er følgende gældende ved 25 grader celsius:

- Jo lavere pK s b værdi, jo stærkere er syren, jo lavere pK er, jo stærkere er basen

Sure og basiske salte:

- Man kan forudsige om et salt vil reagerer surt, basisk eller neutralt når det opløses i vand

- Ionerne Na^{+}, K^{+}, Mg^{2+}, Ca^{2+} og NO^{-} har ingen syre-baseegenskaber, de er ”tilskuerioner”

3

- Hvis et salt med syre-baseegenskaber består af to ioner, og den ene er en tilskuer-ion, bestemmer den anden ion om saltet

reagerer surt eller basisk i vand. Dannes der OH^{-} er det basisk, omvendt ved oxoniumioner

Pufferoplsøninger – modvirker pH-ændringer:

- En opløsnings pH kan holdes nogenlunde konstant trods tilsætning af syre eller base, hvis den indeholder en blanding af en svag syre og dens korresponderende base, der også er svag. En sådan blanding kaldes en puffer

- pH udregnes sådan ved en pufferligning:

- Et puffersystem forekommer når stofmængderne af basen og syren der reager (måske flere dyre ved diprote syrer) er lig store, hvilket er halvejs mellem start af titrering og 1. ækv. Punkt

Side 37

Kemi noter – Mundtlig eksamen [navn fjernet], 2. y Svendborg Gymnasium 18/5 2008

Side 37 af 40

- Et puffersytem fastholder nogenlunde pH-værdi, fordi (eks. ved base) den tilsatte base neutraliseres til en svagere base, dermed får titrerkurven ikke så stejle opgange, som der normalt ses ved titrering af stærke syrer og baser

- Ved et puffersystem er både stofmængde og konc. af titrator og titranden (opløsning der tireres) lig med hinanden Syre-basetitrering:

- Potentiometrisk titrering af en ikke-stærk syre med stærk base bruges til to formål: dels til at bestemme koncentrationen af syren, dels til at bestemme syrens styrke.

- Ligesom ved titrering af svag syre med stærk base kan kurven bruges til at bestemme ækvivalenspunktet nøjagtigt samt til at aflæse pKs-værdien for den korresponderende syre til den base, der titreres.

Jern og redoxreaktioner:

- Jern har styrke og sejhed

- Med fortyndet svovlsyre får vi en opløsning af jern(II)sulfat (jern(II) fordi den har OT 2)

-

- Ved reaktionen er jerns oxidationstal, OT, steget fra 0 til II, mens hydrogens oxidationstal er faldet fra I til 0. Da jerns OT stiger, bliver metallet oxideret ved reaktionen.

                                                                     2–
- Jern(II)ioner oxideres i svovlsur opløsning til jern(III)ioner af dichromat, Cr2O7

, der indeholder chrom i oxidationstal

VI.

- Den samlede opgang i OT skal være lig med den samlede nedgang i OT

Eks:

Side 38

Kemi noter – Mundtlig eksamen [navn fjernet], 2. y Svendborg Gymnasium 18/5 2008

Side 38 af 40

                                                                 2–
Jern(II)ioner oxideres i svovlsur opløsning til jern(III)ioner af dichromat, Cr2O7

, der indeholder chrom i oxidationstal VI. Vi vil afstemme reaktionsskemaet for denne reaktion ved hjælp af OT. Først skriver vi formlerne for de stoffer, som indeholder atomer, der skifter oxidationstal. Der er to reaktanter og to produkter:

Jern får OT=2 pga. ladning, Cr ’s OT er +6, da 7 O-atomer giver

2

-14. Vi ser, at OT for jern stiger med en, og at OT for chrom falder med tre.

Elektronregnskabet afstemmes. Den samlede opgang i OT skal være lig med den samlede nedgang i OT. Da der er to chromatomer i dichromat, er nedgangen i OT 2 gange 3 for hver formelenhed, dvs. i alt på 6. Der kræves derfor 6 jern(II)ioner for hver dichromat. Jern(II)ion og dichromat reagerer altså i forholdet 6 :1:

Ladningerne afstemmes. Reaktionen foregår i sur væske, så der er hydroner til stede i opløsningen. Ladningen på venstresiden er

10+ og på højresiden 24+. Ladningen afstemmes med 14 hydroner, der tilføjes på venstresiden, så den samlede ladning bliver lige

stor på begge sider af reaktionspilen:

Antal oxygenatomer afstemmes. Der er syv oxygenatomer i de syv dichromat, som skal modsvares af syv vandmolekyler, der tilføjes på højresiden:

Kontrol. Optælling af hydrogenatomer viser, at der er 14 af dem på begge sider af reaktionspilen. Reaktionsskemaet er afstemt.

- Myremalm er et rødbrunt jernholdigt mineral, der findes i hele Nordeuropa

- Udvindingen af metallisk jern fra myremalm kræver reduktion af jern(III) til jern(0) i malmen. Hertil benyttes trækul, der udvikler carbonoxid under forbrændingen. Carbonoxid kan reducere jern- (III)oxid ved at optage oxygen fra malmen og derved selv blive oxideret:

- Jern findes ikke frit i naturen, men derimod som kemiske forbindelser i visse bjergarter, der under et kaldes jernmalme.

De mest almindelige jernholdige mineraler er hæmatit, Fe2O3, og magnetit, Fe3O4.

- Fremstilling af jern: Der dannes carbondixoid ved forbrænding carbon. Carbondioxiden reagerer herefter med koksen (C-atomerne) og danner carbonoxid. Carbonoxiden reducerer jernoxiderne i malmen, indtil rent carbon: se s. 16

-

- Støbejern er jern med et lille C-indhold (4-5%), støbejern anvendes til ovne mm., ting der ikke skal smeltes om, har relativt lavt smeltepunkt

- Smeltejern er uden carbon, kineserne har været gode til det i tusinde år

- Basisk oxygenfremstilling: Nuværende metode til at lave smeltejern fra støbejern, der anvendes dioxygen som reagerer med C, da det pustes ind i støbejernet. Støbejern indeholder både Silicium som reduceres væk kalk (CaCO), se s. 17

3

Stål – en opløsning af carbon i fast jern

- Stål er en legering af jern med op til 2% carbonindhold. Dennelegering er stadig smidig og sej nok til at kunne smedes, men er ikke så hård at den splintres, når metallet bearbejdes. Man kan hærde metallet ved at afkøle hurtigt i vand eller olie.

Side 39

Kemi noter – Mundtlig eksamen [navn fjernet], 2. y Svendborg Gymnasium 18/5 2008

Side 39 af 40

- Jern krystaliseres i to forskellige krystalformer: Under 910 grader krystalliseres jern i en struktur med 8 naboer, ved over

910 har jern 12 naboer, og dermed kan C ikke finde så meget plads i metagitteret

- Sænkes temp. under 910 ved jern med 12 naboer, vil C-atomerne ikke længere være opløst og udfældes i form af rent C eller cementit (Fe C), herved bliver jern hårderer da jern fastlåser C (dette er negativt hvis man vil have hårdt jern)

3

- Hærding foregår ved hurtig afkøling af jern ned i vand el. olie, dermed forbliver C opløst. Der dannes hærdet stål som er homgent og derfor meget stærkt

- Helt rent jern kan ikke hærdes

Rust

- Grundstof jern findes ikke frit i natur (kun små mængder), det er næsten altid oxideret

- Når jern ruster sker der flere redoxreaktioner med dioxygen. To jernatomer afgiver hver to elektroner og dioxygenmolekylet modtager fire elektroner

- I næste trin i korrosionsprocessen diffunderer Fe2+ væk fra jernets overflade og reagerer med OH–

- Jern(II)hydroxid, der er tungtopløseligt, oxideres straks af opløst dioxygen til jern(III)oxid med et varierende antal molekyler krystalvand

Her er x antal formelenheder, i dette tilfælde er det 1

Eller illustreret ved:

- Hverken Jern(II)hydroxid eller Jern(III)oxid beskytter jernoverfladen, Jern(III)oxid fremmer tilmed rustprocessen, da den ligger sig som en hinde, der indeholder vand

- For at undgå rust kan jernet males, dækkes af fedt eller olie, eller galvaniseres

- Ved galvanisering er en metode hvor jernet overtrækkes med et tyndt lag zink, det danner et beskyttende lag zinkoxid Rustfrit stål:

-1913: Eng. Forsker Harry Brearley udviklede rustfrit stål som en jernchromlegering med 12,8% Cr og 0,24% C

- Den mest anvendte legering i dag kaldes 18/8, da den indeholder 18% chrom og 8% nikkel

- Styrken af det rustfrie stål reguleres som i normalt stål ved tilsætning af carbon.

- Rustfrit stål ruster ikke da det indeholder chrom som danner Cr O med O fra luft

2 3 2

Okker – et farvepigment:

- Okker er urent jern(III)oxid, og det findes både som gul okker og som rød okker. Det forekommer ofte i ler og kaldes derfor et lermineral. Variationen i farver fra gul og gulbrun til rød og rødbrun hænger sammen med indholdet af

krystalvand, dvs. x i formlen Fe O ·xH O. Er x lig med 1, fås goethit, FeOOH, der giver den gule nuance. Rød okker

2 3 2 består overvejende af hæmatit, Fe O

2 3

Side 40

Kemi noter – Mundtlig eksamen [navn fjernet], 2. y Svendborg Gymnasium 18/5 2008

Side 40 af 40

- Okker er de ældst kendte jordfarver

Okkerforurening:

- Udvaskning af okker i vandområder har givet alvorlige forureningsproblemer

- Okker dannes, når jordlag med pyrit (FeS

2

) afvandes ved dræning eller indvinding af vand

- Pyrit ligger normalt i bunden under vand, hvis den kommer i kontakt med O og vand oxideres den til S^{2-} (disulfid) og

2 2

SO^{2-} (sulfat), dermed bliver søen/åen svolvsur

4

-

- Opløste Jern(II)ioner og syren ovenfor er giftige for vandets dyr. Okker er ikke giftigt, men ødelægger livsbetingelserne for dyrene, da den dækker planter, og desuden kan okkerne kvæle fiskene ved at sætte sig på deres gæller Fra grundvand til drikkevand

- Grundvandet iltes (ved iltetrappe eller puse atm. Luft), så Jern(II)ioner oxideres og til Jern(III) der fælles som

(fældningsreaktion) mørkegul fnug af jern(III)hydroxid, disse filtreres fra

Jern er et essentiel grundstof:

- Mennesket indeholder 2-4 g. jernioner, 70 % bundet som Jern(II)ioner i hæmaglobinmolekyler i de røde blodlegemer,

4% i myoglobin, 1% i enzymer og resten bunde ti proteiner i leveren, milten og den rde knoglemarv

- Jern er et livsnødvendigt grundstof, se side 27 for tabel over vigtige metaller for menneskets krop

-