kemi b noter

8/17/2019 Kemi B Noter

1/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

Reaktions mekanismer:De færreste reaktionsskemaer, fortæller hvad der egentlig foregår ved en reaktion. Det fortæller kunnoget om hvad reaktionen får ud af det.

De fleste reaktioner foregår ved flere forskellige trin. Disse trin kaldes for elementarreaktioner, oger kun en del af den samlede reaktion.Eks. Med dinitrogenpentaoxid:

2 N 2O5(g) ! 4 NO 2(g) + O 2(g)

I første elementarreaktion spaltes molekylet:

N 2O5 ! NO 2 + NO 3

Idet nitrogentrioxid er et ustabilt molekyle, vil det blive spaltet hurtig igen:

NO 3 ! NO + NO 2

Nitrogenoxid som netop er blevet dannet vil reagere med endnu et dinitrogenpentaoxid molekyle:

N2O5 + NO ! 3 NO 2

Når disse elementarreaktioner er nævnt kan vi nu også få en bedre forståelse for hvorfor etreaktionsskema er afstemt. Vi betragter at der skal 2 N 2O5 molekyler til for at det kan reagere, et ispaltningen af molekyle, og et der reagerer sammen med NO molekylet. Og når vi tæller sammen

på højre side af reaktionspilene, vil vi se at der bliver dannet 4 NO 2 og 1 O 2 molekyle.

Bimolekylære elementarreaktioner:En bimolekylær elementarreaktion er når to molekyler støder ind i hinanden, og dermed reagerer påhinanden. Dog er det ikke hver gang et molekyle støder ind i et andet, der sker en reaktion. Der er tovæsentlige faktorer der skal udfyldes, før reaktionen finder sted:

1: Molekylerne skal ramme rigtigt på hindanden, således at atomerne der skal bindessammen vender mod hinanden.

2: Der skal være nok energi, til at de gamle bindinger i molekylerne brydes, og de nye bindinger kan finde sted.Eks. Med Nitrogendioxid og carbonmonoxid:

NO 2(g) + CO(g) ! NO(g) + CO 2(g)

Her ser vi at der er et oxygen molekyle der skifter plads, dvs. At bindingen mellem det ene oxygenmolekyle og nitrogen molekylet bliver brudt. Samtidig skal carbon molekylet fra CO bindes tiloxygen molekylet. Derfor er det vigtig at det ene oxygen molekyle fra NO 2 vender i mod carbonmolekylet fra CO.I det to elektroner frastøder hinanden, er det vigtigt at der er energi nok til stede. Hvis der er energinok tilstede, vil de to molekylers valenselektronskaller trænge ind i hinanden. Dette vil bryde detene molekyles elektronparbinding (NO 2), samtidig med at det andet molekyle vil danne en nyelektronparbinding (CO 2), dermed vil der sjæle atomet fra det andet molekyle, i dette tilfælde etoxygen atom.


2/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

Partiklen som dannes i sammenstødet, kaldes for det aktiverede komplex . Når de to reaktanternærmer sig hinanden, vil den potentielle energi(E Pot) stige, idet frastødningen mellem molekylerneer til stede. Den potentielle energi er højest når reaktionen sker, det som kaldes det aktiveredekomplex. Når reaktionen er sket, vil den potentielle energi igen falde. På samme måde som hvis der

ikke var energi nok, vil E Pot falde.Den energi der skal til for at opnå det aktiverede komplex kaldes for reaktionens aktiverings energi,Ea.

Unimolekylær elementarreaktioner:En unimolekylær reaktion er hvis et enkelt molekyle reagerer. F.eks. ved en spaltning af etmolekyle, som f.eks. kan ske ved opvarmning at stoffet.Eks:

ClONO ! CI + NO 2

Her ser vi en helt almindelig spaltning af et stof.

Termolekylære elementarreaktioner: Når der er 3 partikler som indgår som reaktanter i den samme reaktion. Denne fænomen er uhyresjældent, men kan se så ledes ud:

O + O + M ! O2 + M

Endoterme og Exoterme reaktioner:Hvis vi betragter en energiprofil for en reaktion, f.eks. eksemplet:

NO 2(g) + CO(g) ! NO(g) + CO 2(g)

Vil vi kunne se at reaktanterne ligger højere energimæssigt end produkterne gør. Altså efter denaktiverede komplex vil energi falde til mindre end den var før. (Side 19), dog vil den stadig faldelidt, idet det aktiverede komplex er højest..Dette skyldes at der efter det aktiverede komplex, er et overskud af energi som bliver frigivet tilomgivelserne. Denne type reaktion kaldes for exoterm.

Hvis derimod vi kan se på energiprofilen at produkterne af reaktionen ligger højere endreaktanterne, skyldes det at energien kommer udefra, og tilfører varme til produktet. Denne reaktionkaldes for indoterm.Altså vil en exoterm reaktion frigive varme til omgivelserne. Og en indoterm reaktion vil optagevarme fra omgivelserne.

Reaktionshastighed: Når en kemisk reaktion er til stede, sker det ved en hastighed(v) som er denafhængige variabel. Dette vil sige at reaktionen ikke foregår ved samme hastighedkonstant.Eks. Med ozon og nitrogendioxid:


3/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

O3(g) + NO 2 (g) ! 2 O 2 (g) + NO (g)

Vi betragter reaktionen, og vi kan se at det eneste stof der er til stede, som erfarvet er nitrogendioxid som er brun. I takt med at reaktionen forløber bliver stoffets farve mere og

mere svagt.Vi kan måle en af stofferne som indgår i reaktionen, f.eks. dioxid som funktion af tiden. Vi ved atsom tiden går, vil koncentrationen af dioxid stige, idet det er en af produkterne. Samtidige vil f.eks.ozon koncentrationen falde, i det det er en af reaktanterne.I starten af reaktionen vil O 2 stige meget, hvor efter det med tiden aftager i hastighed. Dermed kanvi konkludere at reaktionshastigheden for O 2 er størst i starten hvor efter den aftager.Som vi også kan se ud fra reaktionsligningen, bliver der dannet 2 dioxid molekyler, samtidig medder bliver dannet et nitrogenoxid molekyle. Derfor vil reaktionshastigheden for ! ! være dobbeltså stor som for !" . Hvis vi med et fast tids interval målte koncentrationen for de to produkter, ogder med afbillede, ville vi også kunne se at grafen for O 2 ville være dobbelt så stejl som grafen for

NO. Vi måler reaktionshastigheden ved at ligge en tangent på grafen til en tid, s. Jo størrehældningskoefficienten er, desto større er reaktionshastigheden.Grunden til at reaktionshastigheden, er at hastigheden er afhængig af reaktanternes koncentration.Koncentrationen bliver selvfølgelig mindre og mindre, og dermed vil det sige atreaktionshastigheden også vil falde. Derfor kan vi fastslå at reaktionshastigheden er proportionalmed reaktanterne.

v = k * !"#$%#&% ! * !"#$%#&% ! Hvor A = O 3 og B = NO 2

k bliver betegnet som hastighedskonstanten, som vil være til stede i alle kemiske formler.Konstanten er temperatur afhængig, det er generelt set at reaktionshastigheden, stiger medtemperaturen. F.eks. ved en bimolekylær elementarreaktion, skal der tilstrækkelig energi til for atopnå det aktiverede komplex. Jo højere fast de to partikler har ved sammenstødet, desto mere energi

bliver der frigjort ved reaktionen. Temperaturen er en mål for molekylernes gennemsnitshastighed.Desto hurtigere molekylerne bevæger sig desto højere er temperaturen.

Katalyse:Katalysatorer er stoffer, som medvirker til at øge hastigheden af en reaktion, uden selv at bliveforbrugt, ved reaktionen. Katalysatoren er med til at sænke energiniveauet for det aktiveredekomplex. Hvis vi betragter en reaktion, med og uden katalysator, vil vi se at reaktionen udenkatalysator, vil ligge højere end den med, og dermed svære at reagere.

Det mod satte kaldes for en inhabator.

Kemisk ligevægt: Når en kemisk reaktion forløber, vil koncentrationen af reaktanterne falde, i takt med atkoncentrationen af produkterne øges. Hvis reaktionen forgår i en beholder, hvor stofferne ikkeforsvinder, vil produkterne blive de ”nye reaktanter”, og reaktionen vil foregå i modsat retning.Eks. Med methan og vand.

CH 4(g) + H 2O(g) ! CO(g) + 3 H 2(g)


4/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

Formålet ed denne reaktion, er er danne dihydrogen. Koncentrationen af methan og vand vil stige,samtidig med at koncentrationen af carbonoxid og dihydrogen vil stige. Det vil sige atreaktionshastigheden for ovenstående reaktion vil falde, samtidig med at reaktionshastigheden forden omvendte reaktion* vil stige:

*CO(g) + 3 H 2(g) ! CH 4(g) + H 2O(g)

Når disse gasser ikke kan komme væk, vil reaktionen forløbe i begge retninger, som noteres meddobbeltpile på følgene måde:

CH 4(g) + H 2O(g) ! CO(g) + 3 H 2(g)

Vi har altså med to reaktioner at gøre .I starten vil den første reaktion have højst hastighed, dog vilhastigheden falde i takt med at den anden reaktion vil stige. På et tidspunkt vilreaktionshastighederne for de to reaktioner være lig hinanden. Når dette sker, siges der at værekemisk ligevægt. Når dette forekommer skrives reaktionen således(harpunpile):

CH 4(g) + H 2O(g) ! CO(g) + 3 H 2(g)

Det kaldes for en dynamisk ligevægt, idet reaktionerne stadig finder sted, dog med sammehastighed, hvilket vil sige at der ikke bliver dannet noget nettoprodukt.

Ligevægtsloven Når der i en blanding er ligevægt mellem reaktanterne og produkterne, kan vi måle koncentrationenaf samtlige stoffer i blandingen. Vi kan opstille reaktionsbrøken:

Y =!"#$%&'(")(* !"#$%#&'(&)"#%' !"#$%#&%"'&"( !"#$%#&'(&)"#%'

Hvis vi igen tager reaktionen med methan og vand hvor reaktionen har ligevægt. Kan vi opskrivefølgende:

Y =!" ! ! ! !

! ! ! ! ! ! !

Vi kan se at koncentrationen af dihydrogen er opløftet i 3. Potens. Som vi kan se påreaktionsskemaet bliver der ved reaktionen dannet CO og 3 H 2. Altså vil det sige at produkternesåvel som reaktanterne er opløftet til potensen svarende til koefficienterne i reaktionsskemaet:

! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !

! ! ! ! !

Lige meget hvordan ligevægten for en reaktion er fremkommet, vil reaktionsbrøken altid give densamme værdi for en givet reaktion. Resultatet af brøken kaldes for ligevægtskonstanten, og bliver

betegnet K. Dvs. Y = K.

Udover at beregne værdien for ligevægtskonstanten, kan man også bruger ligevægtsloven til atfinde ud af om en blanding er i ligevægt, hvis man i forvejen kender ligevægtskonstanten.


5/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

Y som er værdien af ligevægtsbrøken, kan både være >,< eller = K.

Hvis Y = K, er blandingen i ligevægt.Hvis Y > K, forløber reaktionen mod venstre indtil ligevægten opnås.

Hvis Y < K, forløber reaktionen mod højre indtil ligevægten er opnået.

Ligevægtsloven fortæller intet om reaktionshastigheden.

Ligevægtskonstanten: Når man snakker om kemiske ligevægte, kan man ud fra ligevægtskonstanten, vurderer omligevægten lige langt til højre eller til venstre. Hvis vores ligevægtskonstant er lille, vil det sige attælleren i ligevægtsbrøken, er meget mindre end nævneren. Dermed får vi en lille konstant. Hvilketogså vil sige at ligevægts punktet også ligger langt mod venstre, og derfor vil det tage meget langtid før der sker noget i blandingen, der vil stort set ikke ske noget.Omvendt hvis tælleren er meget høj i forhold nævneren, vil vi få en stor ligevægtskonstant, og dermed en reaktion der ligger meget til højre, og en kraftigere reaktion og hurtigere reaktion.

Nitrogen Nitrogen forekommer frit i 78 volumen-% af jordens atmosfære i form af dinitrogen N 2. N 2 er enfarveløs, lugt og smagløs gas, der har et kogepunkt på -196 °C. Flydende dinitrogen bliver brugtsom et billigt kølemiddel, og bliver hovedsagligt fremstillet ved flydende atmosfærisk luft.Dinitrogen forekommer sjældent i jordskorpen.Selve dinitrogen molekylet består af to nitrogen atomer, som er sammen sat ved en tripelbinding,altså deles de to atomer og tre elektronpar. Bindingen er meget stærk og derfor er molekylet megetstabilt. Derfor forekommer det sjældent at der er frie nitrogenatomer.

Nitrogen forekommer i mange uorganiske såvel som organiske forbindelser.

Oxidationstal (OT )

Alle atomer tildeles et oxidationstal, som kan være negativt, 0 eller positivt. Tallet angiver hvormange elektroner atomet har afgivet eller optaget i forhold til det frie atom med uberørtelektronskruktur. Dvs. At et atom med uberørt elektronstruktur har OT = 0.

Hver gang et atom afgiver en elektron stiger OT med + 1Hver gang et atom optager en elektron falder OT med – 1.

F.eks. Na ! Na + + e -

I spaltningen af en elektron fra natrium atomet, afgiver natrium en elektron er derfor stiger OT:derfor er OT(Na) = + I

F.eks. N + 3 e - ! N 3-

Her kan vi se at nitrogen atomet optager 3 elektroner, og OT falder dermed med – 3.:OT(N) = - III


6/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

I molekylforbindelser f.eks. ammoniak(NH 3) er atomerne bundet sammen afelektronparbindinger/kovalente bindinger. Hvor elektronerne deles om elektronparrene.Hvis det ene atom i bindingen har større elektronegativitet end der andet, vil der ske en forskydningaf det fælles elektronpar hen i mod det atom med højest elektronegativitet.

Vi betragter en eksempel med ammoniak.Ammoniak består af 3 hydrogen atomer og et Nitrogen atom. Hvilket vil sige der er 3 N-H

bindinger(elektronparbindinger). Nitrogen har en højere elektronegativitet end hydrogen. Hvis viangiver OT for atomerne, kan vi betragte forskydningen(grundet elektronegativiteten) som endelvist afgivelse af elektronerne fra det mindst elektronegative atom, og en delvist optagelse afelektronerne hos det mest elektronegative atom.I det Nitrogen har en højere elektronegativitet end hydrogen, er de tre elektronparbindinger forskudthen i mod nitrogen atomet, og væk fra hydrogen atomet. Derfor vil det delvist sige at hvert afhydrogen atomerne har afgivet 1 elektron, og nitrogen har optaget 3. Derfor kan vi sige at: OT(N) =- III og OT(H) = + I.Vi kan konkludere at når N har større elektronegativitet end hydrogen, vil den optage tre elektronerfra parbindingerne. Og når H har mindre elektronegativitet end N vil H til sammen afgive 3elektroner.Altså går elektronegativiteten hånd i hånd med oxidationstallet.

Hjælperegler for OT:

1: Atomerne i en frit grundstof har OT = 02: Usammensatte ioners OT er lig med ionladningen3: Summen af OT for de enkelte atomer i en sammensat partikel(molekyle ellerionforbindelse) er lig med ladningen på partiklen.4: Hydrogen har typisk OT = + I, undtagen i såkaldte hydrider indeholdende ionen H -,her vil OT = - I5: Oxygen har i de fleste kemiske forbindelser OT = - II, undtagen ihydrogenperoxid(H 2O2) og andre peroxider, her vil OT = - I

Eksempler på udregning af OT:

NO 2: Regel nummer 3 siger at summen af OT = ladningen af partiklen. Idet denne partikkel ingenladning har, nå summen af OT = 0.

Derfor kan vi opskrive ligningen:

OT Nitrogen + 2 OT Oxygen = 0

Som regel 5 siger, er OT for oxygen = - II, derfor kan vi sætte –II ind på OT Oxygen ’s plads:

OT Nitrogen + 2 (-2) = 0

For af udligne – 4 skal vi bruge + 4. Altså må OT Nitrogen = + IV

NO 3- : Her ser vi at ladningen er – 1, der for kan vi ifølge regel 3 opstille ligningen:


7/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

OT Nitrogen + 3 OT Oxygen = - 1 I det OT af oxygen er – 2 får vi:

OT Nitrogen + 3 (-2) = - 1

Derfor: OT Nitrogen = -1 + 6 = 5 = V

Nitrogenoxider og oxosyrer Nitrogenoxider er en neutral kovalent binding mellem oxygen atomer og nitrogen atomer. f.eks. N 2O, NO eller NO 2

Afstemmelse af redoxreaktioner:Der er en bestemt fremgangsmåde når man afstemmer redoxreaktioner:

1. Angiv oxidationstallene for de grundstoffer, der ændrer oxidationstal ved reaktionen.2. Find stigning og fald i oxidationstal for disse grundstoffer.3. Sæt koefficienter på, således af den samlede stigning bliver præcis lige så stor som det

samlede fald i oxidationstal. Husk at koefficienterne skal tilføjes på begge sider afreaktionspilen

4. Find den samlede ladning på hver side af reaktionspilen5. Afstem ladningsforskellen ved at afstemme med:

• H+ hvis reaktionen foregår i sur opløsning• OH - Hvis reaktionen foregår i basisk opløsning• H+ eller OH - på venstre højre side af pilen hvis reaktionen starter i neutral opløsning

6. Afstem H-atomer som vand.

Eks med . Ag + NO 3- ! Ag + + NO

1. Vi angiver oxidationstallene for sølv og kvælstof:0 + V + I + II

Ag + NO 3- ! Ag + + NO

2. Stigningen for Ag er I é og faldet for N er III ê

3. Hvis vi til føjer 3 sølv på hver side får vi:

3 Ag + NO 3- ! 3 Ag + + NO

Hvilket vil siger at sølv stiger 3 og nitrogen falder 3.4. Ladning på venstre = -1, og ladningen på højre er = +35. Idet reaktionen foregår i en sur opløsning skal vi afstemme med H +

Derfor tilføjer vi 4 H + på venstre side, dermed er ladningen ens på begge sider:

4 H + + 3 Ag + NO 3- ! 3 Ag + + NO

6.

I det der er 4 H atomer på venstre side, og ingen på højre, tilføjer vi 2 vand for at udligne:


8/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

4 H + + 3 Ag + NO 3- ! 3 Ag + + NO + 2 H 2O

Dermed er redoxreaktionen afstemt.

Energien i en kemisk binding Når to atomer nærmer sig hinanden, falder energien. Atomerne har større energi individuelt end dehar hvert for sig. Det er derfor det er muligt at spalte en kemisk binding mellem to atomer.Afstanden mellem de to atomer (f.eks. H + H) bliver betegnet d. Når atomerne nærmer sig hinandenfalder energien, i takt med at d bliver mindre. Atomerne bliver både tiltrukket og frastødt afhinanden. Elektronerne fra støder elektronerne, kernerne frastøder kernerne og de bliver tiltrukketaf hinanden med modsat ladning. De frastødende kræfter for den potentielle energi til at stiger, ogde tiltrækkende kræfter får den potentielle energi til at falde. Energien falder fordi de tiltrækkendekræfter bliver større end de frastødende. Energien vil aftage indtil afstanden mellem dem er d min .Denne afstand mellem atomer er optimal, her er den samlede tiltrækningskræft større end de frie

atomer, energien er minimal og er derfor stabil. Hvis man presser atomerne endnu tættere påhinanden, vil energien stige voldsomt, og molekylet er ikke længere stabilt.

Ionforbindelser og elektronparforbindelserDer er to grundlæggende måder to atomer kan bindes til hinanden på:

1. Ved at der overføres en eller flere elektroner fra det ene atom til det andet.2. Ved at atomerne deles om et eller flere elektronpar.

Ionbinding

Når et atom afgiver en eller flere elektroner til et andet atom, vil de hver i sær få en ladning. Detatom som afgiver får + ionen, og det atom der optager får – ionen. Modsat ladet ioner vil tiltrækkehinanden, og på den måde bindes, dermed har vi en ionbinding. Salte er opbygget af ionforbindelser, dvs. Elektriske tiltrækningskræfter mellem de positive og negativ ioner.

Elektronparbinding(kovalent binding)

Når to atomer deles om et eller flere atom elektronpar holdes atomerne sammen af den tiltrækning,der er mellem de fælles elektronpar og begge atomers kerner. Oktetreglen bliver opfyldt ved

elektronparbindinger, idet stoffernes samlede elektronstruktur kommer til at ligne den nærmesteædelgas. F.eks. Na + + Cl - ! NaCl. Natrium har 1 elektron i yderste skal, som afgives til chloridatomet, som har 7 elektroner i yderste skal. I det chlorid optager den elektron, kommer elektronstrukturen til at ligne argon, som har sammen struktur.

Polære elektronparbindingerHvis der i en elektronparbinding, er et atom der trækker mere i det fælles elektronpar end det andet,vil det være en polær elektronparbinding. F.eks. bindingen i HCl. Her trækker chlor atomet mere idet fælles par, end hydrogen atomet gør. Dette vil sige at de deles om elektronparret, dog er det ikke

en helt lige fordeling, idet det trækker hen i mod chlor atomet. Dette gør at hydrogen atomet vil få


9/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

en positiv pol, og chlor vil få en negativ pol. Dette noteres ved en positiv pol som: ! +, og ved dennegative pol som ! -. " kaldes delta og betyder at det er en ladning der er mindre endelementarladningen. ! + eller ! -, skrives over det tilsvarende atom.

ElektronegativitetEt atoms evne til at tiltrække elektronerne i en binding kaldes for stoffets elektronegativitet( ! ) khi.Jo større elektronegativiteten er desto større er evnen til at til trække valenselektronerne.Periodesystemet med værdier for elektronegativitet kan ses på side 164.Metaller har general lav EN, og ikke metaller har generelt høj EN.EN bliver brugt til at vurdere hvor polært et stof er når det indgår i en binding. Jo større forskel derer mellem værdierne af en binding( " ! ) desto mere polær er bindingen. En polær binding er stort setdet modsatte af en ionbinding. Vi kan afgøre hvilken binding der er tale om ved at beregne " ! .

Hvis ( " ! ) < 1 mellem to atomer er der tale om en kovalent binding.Hvis ( " ! ) > 3 mellem to atomer er der tale om en ionforbindelseHvis 1 < ( " ! ) < 3 mellem to atomer er det tale om en polær elektronparbinding

Intermolekylære kræfterI væske og i fast form holdes molekylerne sammen af tiltrækkende kræfter, der virker mellem deenkelte molekyler(intermolekylære kræfter). Der er tale om elektriske kræfter. Disse kræfter virkerkun når molekylerne er tæt på hinanden. Dette sker i mindre grad for stoffer i gasfase.En overgang fra væske til gasfase, er et stofs kogepunkt, for at overvinde dette punkt, kræver det atder er tilstrækkelig kinetisk energi tilstede, for at overvinde de intermolekylære kræfter.Kogepunktet kan derfor bruges som et mål for de intermolekylære kræfter, der virker mellem stoffeti de kondenserede faser(væske og fast). Jo højere kogepunkt desto stærkere intermolekylærekræfter.

Dipol-dipolkræfterEn dipol er til stede når stoffet har to poler. Der for er saltsyre dipolært(HCl). Hvor hydrogen er den

positive pol, og chlorid er den negative.Dipol-dipol kræfter er når et molekyles negative pol, vender i mod en andet molekyles positive pol.Dette gør at der er tiltrækkende kræfter mellem molekylerne, som dermed holder dem sammen.

DispersionskræfterElektronernes konstante bevægelse rundt om kernen i et atom, gør at bevægelses mønsteret bliverusymmetrisk, og derved opstår en dipol. Denne dipol gør at nabomolekylet også bliver polariserede.”Den spontane opståede dipol inducerer dipoler i nabomolekylerne”. En dipol opstår og forsvinderigen på 10 -16 s, dog sker det hele tiden, grundet de spontane baner elektronerne er i. De kortvarigedipoler er derfor kun til at holde molekylerne sammen.Disse intermolekylære kræfter kaldes for dispersionskræfter(Londonkræfter). Hvor stærkedispersionskræfterne er, afhænger af hvor meget elektronerne er tiltrukket af kernen. Jo flereelektroner der er i atomet, desto mere polariserbart er atomet. Atomer med mange elektroner erdelvist lavt tiltrukket af kernen, pga. af distancen, og dels pga. at de bliver afskærmet fraelektronerne i de indre skaller.Det periodiske systems gruppe 17(halogener), viser en række stoffer hvis koge og smeltepunktstiger i takt med at man bevæger sig lodret ned i systemet. Atomerne som toatomige molekyler.

Dvs. F 2 < Cl 2 < Br 2 < I 2. I og med at kogepunktet bliver højere ned igennem, kan vi også sige at de


10/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

intermolekylære kræfter vokser ned i gennem gruppe 17. I og med at dihalogenerne ikke er polære,er molekylerne ikke dipolære. Derfor er det kun dispersionskræfterne som holder den sammen.F2 har svagere dispersionskræfter en f.eks. I 2. Pga. at i diiod molekylet er der flere elektroner ogflere skaller, og dermed vil tiltrækningen af valenselektronerne være mindre end for F 2. Dette gør at

polariserbarheden er større for diiod end for diflour.Dispersionskræfterne er meget kortrækkede. Kraften er omvendt proportional med af standenmellem molekylerne i 6. Potens. Dvs.

! ! !! !

Hvor F er dispersionskræften og x er afstanden mellem molekylerne.Derfor er afstanden mellem molekylerne altafgørende for dispersionskræften mellem dem.

Dispersionskræfter virker mellem alle molekyler, også dipoler. I et stof f.eks. HCl(dipol), er deintermolekylære kræfter lig summen af dipol-dipol kræfter + dispersionskræfter. Hvor det itoatomige atomer udelukkende dispersionskræfter det er afhængig af.

F.eks. er hydrogenhalogenernes kogepunkt en helt anden sag end dihalogenerne. Faktisk vil kogeog smelte punkt falde når man bevæger sig ned af 17 gruppe. Altså vil HF > HCl > HBr > HI. Dettehæger sammen med dipol-dipol kræfterne mellem halogenerne og hydrogen. Dipol-dipol kræfterneer større i HCl end HI, men fordi polariserbarheden er større for iodforbindelsen end forhydrogenforbindelsen, er dispersionskræfterne større for iodforbindelsen. I så høj grad at desamlede intermolekylære kræfter er større for HI. Derfor er koge og smelter punktet også lavere forHI end for HCl.

HydrogenbindingerEn hydrogenbinding er intermolekylære kræfter som er særlig stærke. De findes hvor ethydrogenatom er placeret tæt mellem to små, meget elektronegative atomer. Hydrogenbindinger

dannes mellem molekyler, der indeholder en N-H, O-H eller F-H gruppe, og et andet molekyle derindeholder enten et O, F eller N. Det vil sige at i f.eks. vand, vil H atomet, som sidder på et O atom,

binde sig til det næste vandmolekyle, hvor O atomet er placeret. Altså sidder H i mellem to O’er.

HydronudvekslingIonen H + bliver betegnet som en hydron.

En syre er et stof der er i stand til at afgive hydroner.En base er et stof der er i stand til af optage hydroner.En dissociation er når en proces, hvor i et stof spaltes til mindre bestanddele. F.eks.

HNO 3 ! H+ + NO 3-

Idet en hydron ikke kan leve som en fri partikel, vil afgivelsen af hydronen altid blive ledsaget af enoptagelse. Eksempel med saltsyre og ammoniak.

HCl + NH 3 ! Cl - + NH 4+

Vi ser her at HCl afgiver sit H atom, hvorefter ammoniak optager det, derfor står vi tilbage med toioner, nemlig en chlorid ion og en ammonium ion. Som danner:

Cl- + NH 4

- ! NH 4Cl Ammoniumchlorid


11/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

Her er det HCl der er syren, og ammoniak der er basen. Altså en syre skal indeholde hydrogen.

Korresponderende syre-basepar

Når en syre afgiver en hydron omdannes den til sin syrerest + hydron. F.eks. eddikesyre.

CH 3COOH ! H+ + CH 3COO -

Syreresten til eddikesyre er acetat. Den modsatte reaktion er hvor acetat optager hydronen, ogdermed ses der at acetat er en base.Det siges at acetat er den korresponderende base til eddikesyre, og at acetat og eddikesyre, udgør etkorresponderende syre-basepar. Forskellen mellem en syre og dens korresponderende base er 1hydron.Disse to reaktioner, vil ikke kunne løbe isoleret i det når hydronen bliver afgivet skal den ogsåoptages, hvilket den ikke kan blive.Reaktionen mellem ammoniak og eddikesyre kan dog godt lade sig gøre:

CH 3COOH + NH 3 ! CH 3COO _ + NH 4+

Her afgiver eddikesyre en hydron til ammoniak. Eddikesyre omdannes til sin korresponderende base acetat, og ammoniak omdannes til sin korresponderende syre ammonium.Hydronudvekslingen her gør at der er to korresponderende syre-basepar. Vi kan nedskrive engeneral hydronudvekslingsreaktion, uden at nedskrive nogen stoffer:

Syre 1 + Base 2 ! Base 1 + Syre 2

Hvor Syre 1 afgiver en hydron til Base 2. Hvor det er Syre 1 og Base 1 der er korresponderende syre- basepar, ligesom Base 2 og Syre 2.

AmfolytterEn amfolyt er et stof som både kan afgive og optage hydroner. F.eks.

1. trin: H 2SO 4 ! HSO 4- + H +

Hvor H 2SO 4 afgiver en hydron til H + og danner den korresponderende base HSO 4-.

2. Trin: HSO 4-

!

SO 42-

+ H+

Her ser vi at HSO 4- afgiver en hydron, og danner SO 42- som er den korresponderende syre til HSO 4-.Vi kan se at i trin 1, optager HSO 4- en hydron, og i trin to afgiver HSO 4- en hydron, og kaldes derforfor en amfolyt.

Syrer og baser i vandige opløsningerVand er en amfolyt. Dvs. At det både kan afgive og optage hydroner. Når en syre f.eks. salpetersyreopløses i vand sker følgende:

HNO 3 + H 2O!

NO 3-

+ H 3O+


12/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

Salpetersyren afgiver en hydron hvorefter vandet optager den. Det giver de to ovenstående ioner,hvor NO 3- er korresponderende base til salpetersyre, og oxonium(H 3O+) er korresponderende syretil vand. Reaktionen løber praktisk taget hele vejen igennem, det vil sige at salpetersyren er

fuldstændig dissocieret i den vandige opløsning. Derfor siges det at være en stærk syre.Dog vil der i en 0,1 M eddikesyreopløsning kun være 1 % af syren der er dissocieret, derfor vil derindstille sig en ligevægt, idet reaktionen ikke løber til ende, og derfor markeres det ved enharpunpil:

CH 3COOH + H 2O ! CH 3COO - + H 3O+

Derfor kan eddike syre betegnes som en svag syre, idet den ikke bliver fuldstændig dissocieret ivandig opløsning, men der i mod resulterer i en ligevægt.

Vi kan skrive et genneralt reaktionsudtryk for syrer eller baser i vandige opløsninger, og dereshydronudveksling.

S + H 2O ! B + H 3O+

Hvor S er syren, og B er syrens korresponderede base.Omvendt hvis vi opløser en base i vand, vil vi få et andet udtryk:

B + H 2O ! S + OH -

F.eks. NH 3 + H2O ! NH 4+ + OH -

Hvor B er en base opløst i vand og S er basens korresponderede syre. Her kan vi også se at vand eren amfolyt i det den afgiver en hydron.

Vands egendissociationHydronudveksling mellem to vand molekyler kan ske idet vand er en amfolyt:

H2O + H 2O ! H 3O - + OH -

Denne reaktion kaldes for vand egendissociation. Det reaktion finder sjældent sted.

Ligevægtskonstanten ved vands egendissociation er givet ved:

K v = [H 3O+] * [OH -]

Vandet har konstantvirkning i reaktionen, og indgår derfor ikke i beregningen, eller ind går som 1.K v Kaldes også for vandets ionprodukt.Produktet kan også beregnes ved en praktisk metode der betegnes pK v = -log

! !

! ! , ionproduktet deles

med dens enhed, således at vi tager logaritmen af talværdien.

Oxonium og hydroxidVi kan se at hver gang en syre reagerer med vand, dannes der oxonium, og hver gang en basereagerer med vand dannes der hydroxid.


13/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

Oxonium i vandige opløsninger, er bundet til 3 vandmolekyler, bindingerne mellem oxonium ogvand er en del stærkere end, bindingen mellem vand og vand. Dog er de begge intermolekylære

bindinger. Oxonium ionerne vil kun eksistere i meget kort tid, idet hydronerne flyttes hurtigt rundtmellem vandmolekylerne. Overførslen af en hydron, fra et vandmolekyle til et andet, er den

hurtigste kemiske reaktion man kender til. Det samme foregår ved hydroxid, dog er levetiden for enhydroxid ion, længere end for oxonium

Syrer og basers styrkeSyrer som er fuldstændig dissocierede i en vandig opløsning, betegnes som en stærk syre. For ensyre der ikke er stærk, indstilles der en ligevægt mellem udissocierede syre og denkorresponderende base:

! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !!

Som vi ved er ligevægtens forskydning i en af retningerne, givet ved ligevægtskonstanten. Hvor vi

har koncentrationerne af produkterne i tælleren, hvilket vil sige [B] og [H 3O-

] og i nævneren har vireaktanten og vand, dog har H 2O værdien 1, og bliver derfor ikke med regnet derfor:

!!

! ! ! ! !

!

!

Hvor K s betegnes som styrkekonstanten. Jo større værdien for konstanten er desto længerer erligevægten forskudt i mod højre og desto stærkere er syren.Syrens syreeksponent pK s er givet ved:

! ! ! ! ! !"#!

!

!

Hvor M blot er enheden og dermed ikke er med i beregningerne. Denne værdi bliver ofte brugt itabeller.

Hvor vi bruger en syrestyrkekonstant for syre, har vi også en basestyrkekonstant tilsvarende:Hvor vi har basen som reaktant og den korresponderende syre som produkt. Altså reaktionen:

! ! ! ! ! ! ! ! ! !!

Da vi igen udelukker vand fra ligevægtsbrøken får vi:

! ! ! ! ! ! !

!

Hvor K B angiver basens styrkekonstant. . Jo større værdien af basens styrkekonstant er, destolænger mod venstre bliver ligevægten forskudt, og desto større.Derfor kan vi på samme måde sommed syren beregne basens syreeksponent, pK B:

! ! ! ! ! !"#! !

!

Tilsvarende til beregningen af syrens.

Sammenhængen K v for et korresponderende syre-basepar hænger sammen på følgende måde:


14/52


15/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

Dissociationsgrad:

En syres dissociationsgrad angiver hvor stor en brøkdel af den samlede mængde syre der har afgivethydroner til en base.

Syrens dissociationsgrad er givet ved:

! ! !! !

Hvor c s er syres formelle koncentration. For en stærk syre gælder det at # = 1, i det den er 100%dissocieret i vand. For en meget svag syre gælder det at # = 0 i det syren overhovedet ikke erdissocieret i vand. Værdier som 0< #


16/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

Ved basiske opløsninger kan det være praktisk at skrive:

!"# ! ! !"# !! ! !

!!

Vands ionprodukt er givet ved: K v = !! ! ! ! ! * !! !! ! = 1.00 * 10 -14 M2, hvilket er lig med

ligevægtsbrøken af vands egendissociation, hvor de to vandmolekyler som danner produktionerneikke er med(side 114 i Aurum). Ved hjælp af logaritmed kan vi opskrive det så ledes:

! ! ! ! !" ! !"#

Ved 25 °C har pK v talværdien 14,00. Sammenhængende for pH, pOH,! ! !

!

! Og

! ! !

!, kan ved 25

°C ses på side 124 i Aurum. Kort sagt siger den af en høj koncentration af oxonium, vil give en lav pH og en høj pOH. Og en høj koncentration af hydroxid vil give en høj pH og en lav pOH.

pH-beregning går groft sagt ud på at måle koncentrationen af oxonium i en opløsning. Der er toreaktioner der danner oxonium en vandig opløsning af en monovalent syre, og vands egendissociation:

S + H 2O ! B + H 3O+ H2O + H 2O ! OH - + H 3O+

Hvis vi har en stærk syre, vil den første reaktion forløbe stort set fuldstændig. Derfor vilkoncentrationen af oxonium være den samme som den stofmængde (udissocieret) syre der blev

blandet op i vand: [H 3O+] = c s

Derfor kan vi også skrive pH således:

!" ! ! !"#! !

!

Opløsninger af stærke baser. Hænger sammen på samme måde, men dog skrives det således:[OH -] = c B f.eks. NaOH.

pH beregninger i opløsninger af ikke-stærke syrer og baser:

1) Generel ligning: ! ! ! ! ! !!

! ! ! ! !! ! ! ! !!

! !

!! ! ! ! !

! ! ! ! ! ! ! ! ! !

! ! !!

2) opløsning af syre: ! ! ! ! ! !

! !

! ! ! !! ! ! ! !

3) opløsning af base: ! ! ! ! ! ! !

! ! ! !! ! ! !

Syre-basetitreringer: Når vi titrerer en stærk syre med en stærk base, forløber neutralisationsreaktionen:


17/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

! ! !! ! ! ! ! ! ! ! ! !

Hvis vi har en syre f.eks. 0,1 M HCl og vi har mængden 10 ml, kan vi titrere med en base somf.eks. 0,1 M NaOH. Vi vil nu måle pH-værdien som funktion af volumen af det stof som vi

tilsætter. Vi vil få en kurve som har ækvivalenspunkt hvor V NaOH = 10 ml. Idet de to stoffer er ca.lige stærke. Derfor vil vi se en brat vækst på grafen, hvor midten af den bratte vækst er pH = 7. Istarten af grafen vil vi kun se en lille stigning i pH i det der stadigvil være overskud af oxonium.Efter ækvivalenspunktet vil pH stadig stige i det vi stadig kommer mere og mere NaOH i

blandingen, dog vil pH stige langsomt igen, idet der nu er overskud af OH -.

Når vi vil titrere 10,0 ml eddikesyre med 0,1 M NaOH, har vi en titrering af en svag syre med stærk base. Da vi tilsætter NaOH er det hydroxid ionen der vil reagere med eddikesyren:

! ! ! !""# !" ! ! ! ! !" ! ! ! ! !" ! ! ! !" ! ! ! ! ! ! ! !

I starten af vores titrerkurve vil vi se en pæn stigning som flader ud. Det skyldes at hydroxidionerne først reagerer med den lille mængde oxonium der er tilstede i blandingen efter eddikesyreshydronudveksling med vandet, derfor af tager kurven også igen indtil vi opnår ækvivalenspunktet.Det flade stykke har vi både syren(eddike) og dens korresponderende base(acetat(CH 3COO -)).Dette udgør et puffersystem og derfor er stigningen ikke så høj når vi tilsætter base.Vi kan beregne pH i dette område ud fra pufferligningen:

!" ! ! ! ! ! !"# ! !

! !

Når vi når ækvivalenspunktet er eddikesyren helt omdannet til acetat. Ækvivalens punktet ligger for pH > 7 idet vi har med en blanding af gøre der er mere basisk end den er sur.

Titrering af flervalente syrer:Eksempel kan ses på side 150-151 i aurum.

Amfolytformlen bruges kun når der er en amfolyt tilstede. Dvs. At dette er typisk ved flervalentestoffer den indgår. Den er dog ikke helt præcis men er en god tilnærmelse til den rigtige pH værdi.Den udtrykkes således:

!" ! !! ! ! ! ! ! ! ! !"# !

!

Hvor ! ! ! ! angiver den korresponderende syre til amfolytten og ! ! ! ! !"# ! angiver amfolytten.Det er egentlig bare at tage gennemsnittet af de to stoffers styrkeeksponenter.

Organisk kemiOrganisk kemi er kort sagt, hvor der indgår carbon atomer i systemet. Der findes mange millionerorganiske forbindelser, og væsentlig flere end uorganiske forbindelser. Grundet til dette er at etkulstof atom har den egenskab at det kan binde sig fast til et andet kulstof atom. Hvilket resulterer, i


18/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

lange kæder og ringe, og alle mulige strukturer. Andre grundstoffer er sjældent forbundet medhinanden.

Carbonhydriderne

En organisk forbindelse som kun indeholder hydrogen atomer, foruden carbon kaldes forcarbonhydrider(kulbrinter).I organiske stoffer hvor der kun er enkeltbindinger tilstede mellem carbon atomerne, kaldes formættede forbindelser.Hvis der er dobbelt- eller tripelbindinger til stede i mellem to eller flere carbon atomer er det enumættet forbindelse.Hvis der i en carbonhydrid kun findes enkeltbindinger mellem carbon atomerne kaldes det for enalkan.Carbonhydrider med én dobbeltbinding kaldes for alkener.Carbonhydrider med to dobbeltbindinger kaldes for alkadiener.Carbonhydrider med en tripelbinding kaldes for alkyner.

Carbonhydrider er delt op alifatiske og aromatiske forbindelser.Alifatiske forbindelser hvor carbon atomerne er sluttet sammen i en ring(cyklisk) betegnes somalicycliske forbindelser.De aromatiske forbindelser betegnes arener.

Navngivning af alkaner: Navnene på alkaner uden forgrening, består af to dele, hvor den sidste del er –an. De to førsthedder:

Formel NavnCH 4 MethanC2H6 EthanC3H8 PropanC4H10 ButanC5H12 PentanC6H14 HexanC7H16 HeptanC8H18 OctanC9H20 NonanC10H22 Decan

De forgrenede alkaner navngives således:Først findes den længste kæde af carbon atomer(Hovedkæden). Atomerne bliver nummeret entenfra højre mod venstre eller omvendt. Det carbon atom som den første sidekæde er bundet til skalhave lavest nummer.Hovedkæden får det samme navn som den uforgrenede alkan. Dette bliver molekylets efternavn,eller det som bliver nævnt til sidst. Foran bliver molekylets sidekæder nævnt, som placering og vednavn.Sidekæderne kan beskrives som radikaler som erstatter det hydrogen atom som burde af siddet påcarbon. Deres navne erstattes med –yl i stedet for –an, og de har det samme antal carbon atomersom alkanerne: dvs.

Methan(CH 4) ! Methyl(CH 3)


19/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

Ethan(C 2H6) ! Ethyl(C 2H5)Osv… Disse grupper kaldes for alkylgrupper.

Hvis der indgår mere end én alkylgruppe i et molekyle, skrives der di-,tri- osv. Efter numrene på

carbon atomerne som alkylgrupperne sidder fast på, og før alkylgruppens navn.Hvis tilfældet er at der er to forskellige alkylgrupper på hvis sin side, og lige langt fra enderne, skalman nævne den alkylgruppe som er mindst først.

Navngivning af alkener og alkyner:Hvor der i alkaner bliver brugt endelsen –an, bruger vi –en(alken) og –yn(Alkyn). Dog bruger vikun den sidste del af den uforgrenede alkan, og udelukker derfor, meth-, enth-, pro-… osv. Vi

bruger en nnt(tallet for hvilken carbon atom) foran endelsen, som indikerer, hvor dobbelt ellertripelbindingen går fra. F.eks. hvis der sidder en dobbelt/tripelbinding på andet carbon atom, endernavnet på 2-en/2-yn. Hvis der indgår to eller flere dobbelt/tripelbindinger, sættes der et di/tri/tetra

foran endelsen. Feks. 2,4-diyn.Hovedkæden skal altid starte i den ende hvor dobbelt/tripel bindingen har lavet nummer.

Navngivning af cycliske carbonhydrider:Cycliske carbonhydrider navngives ved at sætte cyclo- foran den uforgrenede carbonhydrid, somhar lige så mange carbonatomer som, ringen. F.eks. 1,3,4-trimethyl”cyclo”penten.

Alkaners egenskaber:Koge og smeltepunkt for carbonhydrider er generelt lave, idet bindingerne er meget upolære, ogderfor er der kun dispersionskræfter som virker imellem atomerne, disse er meget nemme at bryde.Det gælder generelt at de intermolekylære kræfter mellem de forgrenede molekyler er større end demindre og uforgrenede molekyler.Idet carbonhydrider er upolære kan de opløses i vand.Alkaner er meget reaktionstrænge. De har svært ved at oxideres, reagere med ilt. Med mindre deindgår i en forbrænding. Carbonhydrider er meget brændbare. Anvendes derfor til brændstoffer.

Aromatiske forbindelser:Aromatiske forbindelser betegnes arener. Aromatiske forbindelser er cykliske forbindelser, som

både kan være plat opbygget og rummeligt opbygget. Den simpleste aren er benzen(C 6H6). Hvorringen er plan, og der sidder et hydrogen alt hvert carbon atom hvilket er lidt mærkeligt i dernormalt er 4 elektroner der indgår i en elektronparbinding, hvor der her kun er 3. Den sidsteelektron som ikke indgår i en elektronparbinding, siges at være delokaliseret, og er har ikke nogenindflydelse på molekylets bindinger. Når man tegner en aren gøres det ved at tegne en polygon,hvor antallet af hjørner, repræsenterer hvert carbon atom i molekylet, med mindre der er side kæder.Hvis molekylet har delokaliserede atomer, repræsenteres de med en cirkel i midten af polygonen.Radikalerne til aromatiske forbindelser kaldes for arylgrupper.

Strukturisomeri:Molekyler kan opbygges på flere forskellige måder. F.eks. C 6H14, som vi umiddelbart bare villekaldes for hexan. Dog kan vi ikke konkludere hvilket stof det er uden, at se på andre muligheder.Der er nemlig stoffer som har samme antal atomer(både carbon og hydrogen), som har helt andreegenskaber end hexan. Molekyler med samme molekyleformel, men med forskellig strukturformel,kaldes for strukturisomere. Jo flere carbon atomer et molekyler indeholder, desto flere isomere erder til stoffet.


20/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

Kædeisomeri:Hexan som har 4 mulig isomere, har kun til forskel at deres carbonkæder er bygget forskelligt op,

hvilket selvfølge vil resultere i forgreninger, på kæden. Når den eneste forskel på molekylet erkæden kaldes stofferne for kædeisometriske.

Stillingsisometri:For stoffer som er stillings isometriske, er carbonskeletterne ens, og den eneste forskel er at der eren karakteristisk gruppe, som et halogenatom(atom fra 7. Hovedgruppe) eller en nitrogruppe(NO 2)er bundet til forskellige carbonatomer. Her fra navngives der ved at sætte nitro eller brom og derestilsvarende lokant før endelsen af navnet.

Stereoisomeri:Hvis vi har to eller flere stoffer hvor atomerne er bundet til hinanden i samme rækkefølge, menhvor den rumlige opbygning er anerledes, kaldes disse stoffer for stereoisomere.

E,Z-stereoisomeri :Strukturformler for Bu-2-en:

H3C CH 3 H3C CH 3 \ / \ /

C = C C = C/ \ / \

H H H H

Her har vi med to typer af Bu-2-en med hver sin rumlige opbygning. Som vi kan se er der vendt opog ned på hydrogen atomet og methylgruppen yderst til højre. Altså er de to stoffer stereoisomere.Betingelsen for at denne stereoisomeri kan forekomme, er at der er knyttet to forskellige stoffereller atomer, ti hver sin side af de dobbeltbunde carbonatomer, altså to forskellige stoffer på hverside.Da de to stoffer skal have forskellige navne for at kunne skelne, det gør man vil at tilføjestereodeskriptorer. I dette tilfælde bruger man E,Z-systemet.I E,Z-systemet prioritere man hvilke af de atomer, bundet til begge carbon atomer, der er størst.Størst atomnr. = størst prioritet. Hvis vi tager eksemplet med bu-2-en, kan vi se at på carbonatomet

på venstre side af dobbeltbindingen, sidder der en H 3C-gruppe og nedenunder et hydrogenatom.Altså har H3C-gruppen største prioritet, i det carbon har et højere atomnr. end brint. På venstre sideaf dobbelt bindingen er der en methyl-gruppe og et carbon atom ovenover, altså vil methylgruppenvære prioriteret. Altså:

Højst prioritet Højest priortiet H3C CH 3

\ /C = C

/ \H H


21/52


22/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

Her bliver den ene kovalente binding mellem de to carbonatomer brudt, og de kovalente bindingmellem dichlor bliver også brudt. Derfor bliver der dannet to nye bindinger.Genneralt foregår addition af hydrogenforbindelser(f.eks. HCl) til alkener således, athydrogenforbindelsen bindes sammen med det carbonatom som i forvejen har flest hydrogenatomer

bundet til sig. Denne generalisering kaldes Markovnikovs regel.

Ved addition af vand(H-OH) til alkaner dannes der alkoholer. Feks.

CH 2CH 2 + H-OH ! CH 3CH 2OH

Dette er additionen af vand til ethen, som danner ethanol.

Hvis et stof er umættet(indeholder dobbelt/tripelbindinger) kan stoffet addere dibrom Br 2.

Elimination:Ved elimination fraspaltes et atom, eller en atomgruppe. Derfor kan man sige at det er det omvendteaf addition. Vi kan tage det samme eksempel med ethanol.

CH 3CH 2OH ! CH 2CH 2 + H 2O

Denne reaktion er den omvendte af at tilsætte vand til ethen. Dog kan denne reaktion kun finde stedved at tilsætte svovlsyre(H 2SO 4). Denne virker nemlig katalyserende og er med til at binde vand.Der dannes en dobbeltbinding i ethen.

Polymerisation:En reaktion hvor mange små molekyler bindes sammen til store molekyler, kaldes for en

polymerisation. Enkelte molekyler kaldes for monomere og disse lange kæder kaldes for polymere. Navnet for stoffet bliver da givet ved at sætte poly- foran. F.eks. Polyethen. Som er en lang kæde afmange monoethener.

Alkoholer:Alkoholer er stoffer som har samme struktur som et carbonhydrid, med hvor der erhydroxygruppe(r)(OH-grupper)bundet på en eller flere carbonatomer i stedet for et hydrogenatom.Det er hydroxygruppen der giver alkoholen dens karakteristiske egenskaber. Den simpleste alkoholer opbygget ligesom methan, bare med en hydroxygruppe i stedet for et af hydrogenatomerne.Methanol(CH 3OH). Genneralt er navngivningen givet ved at sætte –ol bag ved carbonhydridet. Detcarbonatom som OH sidder fast på, er lokanten som er foran –ol. F.eks. pentan-1-ol.En alkohol som kun har en hydroxygruppe bundet fast til et carbonatom siges at være monovalent.Hvis der er 2 eller 3 hydroxygrupper siges at være divalente og trivalente. Dog er der ingenalkoholer der er stabile hvis der er to eller tre hydroxygrupper. Den mest simple divalente alkoholer, ethan-1.2-diol.

Alkoholers fysiske egenskaber:På side 227 i aurum, er der en afbildning af alkaner og alkoholers(monovalente) kogepunkt somfunktion af antallet af carbonatomer i molekylet. Grafen siger for små alkener er kogepunktet megetlavt, men stiger eftersom der er flere carbonatomer, som skaber flere dispersionskræfter. Altså jostørre molekylet er desto højere kogepunkt har det. Det samme gør sig gældende for alkoholerne,dog stiger grafen ikke så meget som grafen for alkanerne efter som molekylet er større. Små


23/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

Alkoholer har dog stadig forholdsvist højt kogepunkt, men stiger ikke efter hånden sommolekylerne er større. Dette skyldes at hydroxygruppen har en hydrogenforbindelse med sig, som erstærkere end dispersionskræfterne. Dog for de større alkoholer betyder det ikke så meget medhydrogenbindinger idet dispersionskræfterne bliver større og større i takt med at molekylerne er

større. Derfor grafen for alkoholerne stiger mindre end grafen for alkanerne, idet det kun erdispersionskræfter der binder dem sammen.Hvis vi havde mere end en hydroxygruppe på alkoholen, ville kogepunktet være større.

Alkoholer er nemme opløselige stoffer. Ethanol f.eks. kan både opløses i vand og i benzin. Detteskyldes at alkoholer både har en hydrofob(afskyr vand) og en hydrofil(elsker vand) ende.

H H| |

H - C - C - OH| |

H HDen hydrofob ende er CH 3CH 2 som også upolær, hvilket vil sige at den ikke er opløselig i vand. Ogden hydrofile ende som er polær, som er opløselig i vand, men f.eks. ikke i benzin. Ethanol er ogsåselv rigtig nok til at opløse andre stoffer.Hvis vi teoretisk tilføjede flere carbonatomer(og dermed også flere hydrogenatomer) ville denupolære ende blive større, og der med være dårligere opløseligt i vand, men bedre i benzin. Hvis deromvendt blev tilført flere hydroxygrupper, ville stoffet være lettere opløseligt i vand.

Alkoholers kemiske egenskaber:Alkoholer kan ligesom de fleste andre organiske stoffer reduceres til vand og CO 2 ved forbrænding.Forbrænding af methanol:

2 CH 2OH + 3 O 2 ! 2 CO 2 + 4 H 2O

Alkoholer er svagere syrer end vand, så en opløsning af ethanol i vand viser ikke en sur reaktion.Dog kan de stadig godt omdannes til deres korresponderende base, når de reagerer med natrium.Alkoholens korresponderende base er stærkere end OH - som er vands korresponderende base. Nårvi betegner denne skrives det(eksempel med ethanol)CH 3CH 2O -(sln), hvor (sln) er for solution, og betegner en anden opløsning end vand(aq).

Phenoler:Hydroxyforbindelser som er bundet direkte til et carbon atom i en aren(aromatisk ring) kaldes for

phenoler.F.eks. hvis vi udskifter et hydrogenatom med en hydroxygruppe, i arenen benzen, kaldes det for benzenol. Dog lige dette stof kaldes bare for phenol. Phenoler er altså aromatiske forbindelsers svar på alkaners alkohol.Phenoler er stærkere syrer end alkoholer

EthereEthere er organiske stoffer hvor to molekyler er gået sammen og dannet et. Ved omdannelsen bliverf.eks. hydroxygruppen fra det ene molekyle fraspaltet, og hydrogenatomet fra f.eks.hydroxygruppen fra det andet molekyle og derfor vil der ved reaktionen bliver dannet vand som

produkt. Ether molekylet er bundet sammen ved hjælp af det resterende oxygenatom som danner en”bro” mellem de to sammensatte molekyler.


24/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

Ethere kan være bundet samen af to ens alkoholer eller to forskellige, dog vil oxygen broen altidvære til stede. Navngivningen vil være givet ud fra de to alkoholer efterfulgt af ether. F.eks.Dimethylether eller ethylmethylether.

CarbonylforbindelserVed fuldstændig forbrænding oxideres alkoholer til CO 2 og vand. En ikke fuldstændig forbrænding,eller en forsigtig oxidation af en alkohol kan også lade sig gøre. F.eks. kan methanol oxideres tilmethanal(HCOH):

CH 3OH! !!

HCOH

Hvor der er en dobbelt binding mellem O og C. Det samme gør sig gældende for andre alkoholer,f.eks. ethanol ! ethanal.

Den karakteristiske gruppe C=O kaldes for en carbonylgruppe. I methanal og ethanal siddercarbonylgrupperne til sidst i molekylet, gruppen siges at være endestillet. Et organiske stof derindeholder en endestillet carbonylgruppe kaldes for en aldehyd(En alkohol der har fraspaltethydrogen).Hvis carbonylgruppen ikke er endestillet, men derimod er bundet til to carbonatomer, kaldes detorganiske stof for en keton. F.eks. oxidation af propan-2-ol:

CH 3CHOHCH 3 ! CH 3COCH 3

Det ses at der er reduceret to hydrogen molekyler og dannet en dobbeltbinding mellem det andetcarbonatomet og oxygenatomet. Ydermere er det andet carbonatom bundet til to andre

carbonatomer, navnet på den oxiderede alkohol altså ketonen er: Propan-2-on. Kaldes også foracetone.Fællebetegnelsen for ketoner og aldehyder er carbonylforbindelser.

Navngivning for aldehyder, der sættes –al efter suffikset

Navngivning for ketoner, der sættes –on efter suffikset

Oxidation af alkoholer

Primære alkoholer er hvor det carbonatom som hydroxygruppen er bundet til, kun er bundet til etyderligere carbonatom.F.eks. ethanol: CH 3CH 2OHSekundære alkoholer er hvor det carbonatom som hydroxygruppen er bundet til, er bundet til toyderligere carbonatomer.F.eks. Propan-2-ol: CH 3CHOHCH 3Tertiære alkoholer er hvor det carbonatom som hydroxygruppen er bundet til, er bundet til treyderligere carbonatomer:F.eks. 2-methylpropan-2ol: CH 3CCH 3OHCH 3

Primære alkoholer kan oxideres til aldehyder og oxideres videre til carboxylsyrer.


25/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

Sekundære alkoholer kan oxideres til ketoner og ikke videre.

Tertiære alkoholer en meget svære at oxidere.

Betydningen af ”R” på figuren er alkyl eller aryl-grupper.

Når et organisk stof oxideres forsigtigt, vil det sige at det kun oxideres delvist, ikke som enfuldstændig oxidation ved forbrænding. Dette gør at oxidationstallet(OT) er mindre end det villevære ved forbrænding.

Når man skal beregne OT for carbonatomer i organiske molekyler, skal må kan gå ud fra decarbonatomer ”hvor der sker noget”. F.eks. ved oxidation af ethanol til ethanal: Her går man kun ud

fra det carbonatom hvortil hydroxygruppen er. Det andet carbon atom, bliver ved oxidation ikkeændret, og derfor indgår det ikke i beregningen af OT. På figuren ser vi bort fra de aryl ogalkylgrupper, som er symboliseret ved R. Idet de ved oxidation er uberørt.Derfor kan vi se den vigtige del af den primære alkohol som ”CH 2OH”. Idet OT H = + I og OT O = -II. Derfor kan vi beregne OT C: OT C +3 OT H + OT O ! OT C + 3 * I + (-II) = 0 ! OT C = -I.

Den vigtige del af aldehyder er tilsvarende ”CHO”. Men OT C = + IDisse oxidationstal er gældende genneralt, og kan også beregnes for tilsvarende organiske stofferoppe i figuren.

Carboxylsyrer:Organiske stoffer som indeholder den karakteristiske gruppe –COOH, kaldes for carboxylsyrer.Hvor carbonatomet har en dobbeltbinding til et oxygenatom og en enkeltbinding tilhydroxygruppen.

Navngivningen foregår ved at føje suffikset –syre efter navnet for carbonhydridet. Ved divalentecarboxylsyrer angives –disyre som suffiks.Den korresponderende base til carboxylsyrer navngives ved suffikset –oat.

Både hydroxygrupper og carbonylgrupper er polære og kan begge indgå i hydrogen bindinger.Derfor har carboxylsyrerne meget høje kogepunkter. I væske og i den faste form, danner

carboxylsyrerne dimere partikler(hvor hydrogenbindingerne er mellem deres carboxylgrupper).


26/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

Carboxylsyrer er syrer fordi de kan afgive carboxlygruppen som en hydron.

SyrederivaterSyreanhydrider

Når to carboxylsyrer (-COOH)går sammen under vandfraspaltning dannes der en syreanhydrid.F.eks. ehthansyreanhydrid hvor to ethansyre molekyler samlet har fra spaltet et vand molekyle.

Syrechlorider Når hydroxygruppen som indgår i carboxylgruppen (-COOH) bliver udskiftet med et chloratom.Fremstilles ved at lade carboxylsyren reagere med stoffet thionylchlorid, SOCl 2 (reaktion på side256)

EstereEstere dannes ved en kondensationsreaktion mellem en syre og en alkohol. Generelt kan enesterligevægt opstilles således:

! ! !""# ! ! ! ! ! ! ! ! !""# ! ! ! ! Hvor R er alkyl/aryl-grupper.Reaktionen mod højre er en esterdannelse, og reaktionen imod venstre er en esterhydrolyse.

Navngivningen består i de to indvirkende molekyler efterfulgt af –ester. Deres korresponderende base er det samme efter fulgt af -oat

Karakteristiske grupper:Organiske stoffers formler kan typisk afledes af carbonhydridernes stoffer, ved udskiftning af ethydrogenatom med karakteristiske grupper, disse kaldes også for de funktionelle grupper, som erdem der udgør de særlige egenskaber for stoffet. Carbonhydriderne danner grundlag for detorganiske stofs stamnavn, herfra tilføjer man præfikser(forstavelser) og suffikser(endelser). Eks:

Eth-an-ol.

Eth – Af carbonhydridets navn ethan(CH 3CH 3)An – Siger at den indeholder en enkeltbindingOl- At der er substitueret et hydrogenatom med en hydroxygruppe.

På side 197 i aurum. Ses en tabel over de vigtigste stofklasser, grupper, suf- og præfikser.

Når der i de karakteristiske grupper indgår et carbonatom, er der to forskellige suffikser. Nårcarbonatomet i den karakteristiske gruppe indgår i stamnavnet vil det være de røde ord på side 197,og hvis carbonatomet ikke indgår i stamnavnet vil det være de blå ord på side 197.

Halogenatomer(grundstoffer fra 7. Hovedgruppe) og nitrogrupper(-NO 2) anvendes kun præfikser.

Hvis der i molekylet indeholder flere karakteristiske grupper, vil den gruppe som har højest

prioritet, nævnes som suffiks, og de grupper med lavere prioritet nævnes som præfikser. Tabellenangiver den højest prioritet som det molekyler som er nederst i tabellen.


27/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

Ved nummerering af kæden skal den gruppe med højeste prioritet have lavest nummer.

Spejlbilledisomeri: Når to molekyler er ens opbygget, med samme atomer og samme bindinger, men som er hinandensspejlbilleder, siges at være spejlbilledisomere/enantiomere. Molekyler der er forskellig fra deresspejlbillede kaldes for chirale. Et chiralt molekyle indeholder et carbonatom, hvor der er bundet fireforskellige atomer eller grupper. Carbon atomet kaldes asymmetrisk. Enantiomere har stort set ensegenskaber, bortset fra at de drejer polarisationretningen af planpolariseret lys.

R/S-systemet:Den rummelige opbygning af et asymmetrisk carbonatom kan bestemmes med en stereodeskriptor.De fire atomer på carbonatomet har prioriteter efter hvor højt atomnr. De har. Den atommed højestnr. Tildeles A, det næsthøjeste B og det samme er gældende for C og D.

På billedet ses en tetraederform. D(dvs. atomet/gruppen med lavest prioritet) ligger længst til højre.I midten er carbonatomet som er bundet til de 4 andre atomer. De 3 sidste hjørner (planen medvenstre) er henholdsvis A B og C. Hvis A B C er placeret således at man skal gå højre om for at fårækkefølgen A-B-C tildeles der et R(rectus ! right ) til isomeren. Hvis man skal gå venstre omtildeles der et S til isomeren.Ved en syntese af molekyler der indeholder et asymmetrisk carbonatom, er der ca. lige mange Rsom S molekyler.

Nitrogenforbindelser: Nitroforbindelser: Nitroforbindelser er organiske stoffer som indeholder nitrogruppen –NO 2. Hvor Nitrogen er bundetdirekte til carbon. De vigtigste nitroforbindelser er de aromatiske hvor nitrogruppen er bundetdirekte til et carbonatom i ringen.

Navngivningen foregår ved at præfikset –nitro foran navnet på den tilsvarende carbonhydrid.

Aminer:

Aminer er organiske forbindelser hvor i der er bundet 1,2 eller 3 alkyl/arylgrupper til etnitrogenatom.Ved navngivning bruges suffikset –amin.Aminer er baser.

Amider:Carboxylsyrer kan reagere med ammoniak under vandfraspaltning. Herved dannes en amid. Eks.med ethansyre:

CH 2COOH + NH 3 ! H 2O + CH 3CONH 2


28/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

Amiden der dannes kaldes for ethanamid. Der er tale om er substitution. Hvis der i stedet forammoniak blev brugt en amid fås en N-substitueret amid:

CH 2COOH + N 2H-CH 3 ! CH 3CONHCH 3 + H 2O

Stoffet hedder N-metylethanamid. Hvor N sybolisere at metylgruppen er bundet til nitrogen atomet.

Nitriler: Nitriler indeholder den karakteristiske gruppe -C ! ! . Fremstilles ved en substitutionsreaktionmellem en halogenforbindelse og cyanid(CN -)

Proteiner:Proteiner er opbygget af aminosyrer, som der findes tyve forskellige af. Aminosyrer har dengennerelle form:

COOH|

NH 2 -- C -- H|

R

Altså er det R som udgør forskellen på de forskellige aminosyrer. R kan f.eks. være et atom eller engruppe. Den simpleste aminosyre er hvis H er R, denne kaldes for 2-aminoethansyre, ellerglycin(gly eller G). På side 287 er alle aminosyrer opstillet med navn og strukturformler. For alleaminosyrer undtagen glycin er C-atomet asymmetrisk, hvilket vil sige der findes spejlbilledisomere.Hvis vi ser to aminosyrers fælles spejlbilledisomere som oven stående figur, vil den isomere medaminogruppen(NH 2) til venstre få L foran trivialnavnet, og hvis den er til højre vil den få et D.F.eks. alanin(hvor R=CH 3) L-alanin og D-alanin. Stort set alle aminosyrer der findes i proteiner er iL-form, dvs. ovenstående model.I og med carboxylgruppen er i stand til at både afgive og optage en hydron er alle amoinosyreramfolytter. Ved vandig opløsning af aminosyrer er både carboxylgruppen og aminogruppen påionforn, hendholdsvis: COO - og NH 3+. Den ioniserede aminosyre kaldes en amfoion. Ved højere

pH vil den være på base form og ved lavere pH(end 7) vil den være syre form:

COOH COOH COO-

| | | NH 3+ -- C -- H NH 2 -- C -- H NH 2 -- C -- H

| | |

R R RSyreform amfolyform Baseform

Peptider:Proteiner består af aminosyrer som er bundet sammen med peptidbindinger. Bindingerne dannesved en kondensationsreaktion mellem aminogruppen og carboxylgruppen. Hvorved der også dannesvand som produkt. Når vi har en peptidbinding mellem to aminosyrer kaldes det for en dipeptid. På

dipeptidet sidder en fri aminogruppe i den ene ende og en fri carboxylgruppe i den anden, som der


29/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

så derfra kan bygges videre på, og dermed danne lange kæder. Når vi har en kæde aminosyrer, betegner ved den ende med den frie gruppe NH 3+ som N-terminalen, og den anden ende som har enledig COO - gruppe som C-terminalen. N-terminalen er typisk i venstre side.Peptidet er opbygget af gentagende peptidbindinger –NH-CH-CO-enheder som er peptidets rygrad,

hvortil der er bundet forskellige sidekæde fra de enkelte aminosyrer. Siddekæderne indeholder tithydrofobe grupper hvor andre er polærer eller bærer ionladninger. Der er rigtig mange mulighederfor forskellige opbygninger af proteiner som derfor giver dem forskellige egenskaber.

Proteiner kan godt være opbygget af flere peptidkæder, f.eks. hormonet insulin som består af tokæder. Insulin består kun af 51 aminosyrer, og er det for et lille protein. Proteiner består normaltmellem 50 og 2000 aminosyrer.Primærstrukturen af et protein angiver aminosyresekvensen i proteinet.Sekundærstrukturen angiver strukturen af peptidets rygrad. Der er to typiske strukturer: #-helix og$-foldeblad. I helix fastholdes aminosyrerne af hydrogenbindinger mellem ringene i spiralen.Hydrogenbindingerne i peptidet dannes mellem hydrogen atomet i peptidbindingens NH-gruppe ogoxygen atomet i carbonylgruppe, der sidder fire aminosyre enheder fra NH-gruppen. Det kan dengøre på grund af at strukturen er spiralformet. Hydrogenbindingerne danner en meget stabilstruktur.

hvor #-helix strukturen er ret kompakt og stabil er $-foldeblad ret åben, den er formet som zig-zag-kæder. Med hydrogenbindingerne på tværs af kæderne.Den tertiære struktur er den måde de enkelte sekundære stukturelementer ligger i forhold tilhinanden. F.eks. er en polypeptidkæde der består af 5 helixer sjældent blot 5 helixer som flyderrundt i mellem hinanden.

Lipider:Triglycerider:Fedtsyrer er generelt langkædet, monovalente carboxylsyrer. Fedtstoffer kaldes også fortriglycerider. Den generelle form for et triglyceridkan skrives som:

O||

CH 2 -- O -- C -- R| O| ||

CH -- O -- C -- R’

| O


30/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

| ||CH 2 -- O -- C -- R’’

Hvor R, R’ og R’’ er forskellige eller ens alkyl grupper.

De hyppigste fedtsyrer indeholder 16 eller 18 C-atomer. Eller for det meste bare et lige antal af C-atomer, idet de fleste fedtsyrer er uforgrenede. På side 315 kan vi se en liste over de mest kendtefedtsyrer i triglycerider.Man skelner mellem mættede og umættede fedtsyrer. De mættede er der udelukkendeenkeltbindinger mellem carbonatomerne. De umættede indeholder en eller flere dobbeltbindingermellem carbonatomerne.Vi bruger typisk trivialnavne for fedtsyrer, og man anvender en kode: f.eks. palminsyre er en 16:0syre, hvilket vil sige den indeholder 1 C-atomer og 0 dobbelbindinger. F.eks. linolsyre har koden:18:2( " 9,12 ) hvilket vil sige der er 18 C-atomer og to dobbeltbindinger der går fra 9 og 12te atom.Hvor carboxylatomet er nr.1

Naturlige fedtstoffer er blandinger mellem flere forskellige triglycerider, de væsetligste blandingerer på side 316.

Når man omdanner flydende fedtstoffer som olie, til faste fedtstoffer kaldes det hærdning. Hvis etumættet fedtstof tildeles dihydrogen under tryk med nikkel som katalysator, adderes hydrogenatomerne ved der hvor der er dobbelt bindinger i fedtstoffet.Dette resultere i et højere smeltpunkt.


31/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

Reaktionsmekanismer og reaktionshastighed teori

Kemisk fagudtryk, begreb Forklaring

ReaktionsskemaEt reaktionsskema for en kemisk reaktioner et udtryk for, hvilke stoffer deromdannes, og bliver til hvad. Etreaktionsskema fortæller ikke noget omhvordan en reaktion foregår.

ReaktantEt molekyle som indgår i en kemiskereaktion. Reaktanten er med til at skyldesreaktionen

ProduktProduktet er resultatet at en reaktion. Detkan f.eks. være en reaktion mellem toreaktantet, som danner et nyt stof. Detnye stof er produktet.

ElementarreaktionUnder-reaktioner, ved en reaktion. Når viskriver et reaktionsskema, får vi kun afvide, hvad der sker overordnet set.Elementarreaktionerne er trinene mellemreaktionerne. Hvert trin kan beskrivessom en simpel kemisk reaktion.

MellemproduktProdukter ved en elementarreaktion, somkan genbruges ved yderligereelementarreaktioner.

Unimolekylær elementarreaktionHvis der kun er et stof der reagerer, f.eks.ved opvarmning. Dette kan være enspaltning af et stof.

Bimolekylær elementarreaktionEn bimolekylær elementarreaktion erhvis et molekyle overtager et atom fra etandet molekyle. De to molekyler skalstøde ind i hinanden, på den rette måde,og med nok energi til at bryde enelektronparbinding, samtidig med at dendanner en ny, med det andet molekyle.Altså den foregår når to molekyler støderind i hinanden.

Reaktionens mekanismeDe elementarreaktioner der tilsammenudgør, eller beskriver en kemisk reaktion,er en reaktionsmekenisme.

Når molekyler støder ind i hinanden,


32/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

Hvorfor sker en kemisk reaktion ændres deres struktur, og dermed deresegenskab til at reagere på andre stoffer.

En reaktions energiprofil

Illustrere reaktionens potentielle energi,

som funktion af tiden, hvor energien erhøjest ved den aktiverede komplex. Vikan se ud fra energiprofilen, omreaktionen er endoterm eller exoterm, altefter om energimængden er størst påreaktanernes side(venste), af detaktiverede komplex, eller om energien erhøjest på produkternes side(højest)

Aktiveret kompleksDet aktiverede komplex, er det tidspunktved en reaktion hvor reaktionens energier højest, det er her ved en bimolekylærelementarreaktion, hvor der brydes ogdannes bindinger. Altså selve reaktionen.Hvis der ikke er energi nok til stede, vildet aktiverede komplex heller ikke findested.

AktiveringsenergiDen mængde energi der skal være tilstede for at det aktiverede komplex kanfinde sted. E a

ReaktionshastighedHvilken enhed har denHvordan defineres den for en reaktant og foret produkt

Hvordan bestemmes den

Reaktionshastighed, angiver som ordetfortæller, hastigheden på en givenreaktion, til en hvis tid t. Enhedenangives i et stofs molarmassekoncentration pr. Tidsenhed (sekund):M/s. Reaktionshastigheden for enreaktant, vil være aftagene, jo mere tidder går desto mindre aftagene vilhastigheden være. Reaktanter reagere

med hinanden, eller med den omgivelse,og derfor vil der være mindre og mindreaf stoffet i forhold til tiden.Reaktionshastigheden for et produkt vilaltid være voksende idet produkterne, erde stoffer der kommer ud af en reaktion,og dermed vil stige. Dog lige som medreaktanterne vil den stige mindre ogmindre med tiden, i det reaktanterne får

svære ved at reagere med hinanden, når


33/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

koncentrationen af dem er lavere.Man kan bestemmereaktionshastigheden, ud fra en graf som

kommer af nogen målinger. Den graf det bliver tegnet, kan man ud fra liggetangenter til en hvis tid, og dermed

bestemme reaktionshastigheden, ved atfinde frem til hældningskoefficienen påtangenten.

Nævn de faktorer der bestemmerreaktionshastigheden

1: Koncentrationen afreaktionsdeltagerne.2: temperaturen, som er med til at afgørehastighedskonstanten.3: Evt. Katalysatorer eller inhibitorer.

HastighedskonstantHastighedskonstanten k, ertemperaturafhængig. Når en kemiskreaktion finder sted, har temperaturen enstor indflydelse på reaktionshastigheden.Temperaturen er nemlig et mål formolekylers gennemsnitsfart. Jo højeretemperaturen er, desto højere vilreaktionshastigheden være. Konstantenindgår i hastighedsudtrykket, som enestefaste konstant.

HastighedsudtrykEt hastigheds udtryk kan opstilles hvisman kender hastighedskonstanten, ogman ved hvilke molekyler der indgår ireaktionen. Kan f.eks. være: v = k * (stofA) * (stof B)

Hvordan virker en katalysatorEn katalysatorer er stoffer som medvirkertil at forøge reaktionshastigheden i en

reaktion, uden selv at blive forbrugt.

Hvordan virker en inhibitorVirker modsat af en katalysator. Dvs. Atden er med til at svækkereaktionshastigheden.

Hvordan bestemmer man en reaktionshastighed

Vi kan enten bestemme den via entangent hældning, så fornævnt. Eller vikan gøre det ved et udtryk forreaktionshastigheden.

Hvordan ser en exoterm energiprofil ud

Reaktanterne før det aktiverede komplex,

er større energimæssigt end produkterne,


34/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

efter det aktiverede komplex.

Hvordan ser en endoterm energiprofil udProdukterne efter det aktiverede komplexer større energimæssigt end reaktanterne,

før det aktiverede komplex.


35/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

Indgreb i ligevægte

Kemisk fagudtryk, begreber Forklaring

Størrelsen af K c, hvad fortæller den omen kemisk reaktion

Ligevægtskonstanten indgår i udtrykketfor ligevægt. Den bestemmes vedmålinger ved en reaktion i ligevægt. Denfortæller forholdet mellemkoncentrationerne af reaktanterne og

produkterne ved ligevægt .# Den kan kun beregnes ved en blanding der er iligevægt. #

Hvad afhænger K c afK c = koncentrationer af

produkterne/koncentrationer afreaktanterne. Dvs. At den afhænger af

blandingens koncentrationen. K c størrelse

afhænger af den pågældende reaktion,men ændrer sig ikke hvis vi ændrerkoncetrationerne. Tilgengæld ændresværdien af K c hvis vi ændrertemperaturen. Så K c afhænger aftemperaturen.

Hvilke enheder kan K c haveK c angives enten uden enhed, # eller medenheden M(g/mol) opløftet til en potens:M, M 1, M 2, M -2, M -1 osv. #

Le Chateliers princip”Et indgreb i et ligevægtssystem vilmedføre en forskydning af ligevægten iden reaktionsretning, der modvirkerindgrebet, således at effekten afindgrebet bliver mindre”. # Dette er bl.a.ved indgrebene om ændring af

koncentration, ændring af temperatur ogændring af tryk og volumen. #

Hvad er et ydre indgreb i en ligevægtEt indgreb er når man fysisk går ind ogændre på en ligevægtsreaktions

bentingelser. #

Hvordan kan man forskyde en ligevægt- - Ændre koncentrationen af enten

reaktantsiden eller produktsiden # - Ændre tryk/rumfang, for stoffer i

gasfase #


36/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

- Ændre temperaturen i en blanding. #

Hvad sker der med en ligevægt hvis man:- forøger konc. af reaktanter- formindsker konc. af reaktanter- forøger konc. af produkter- formindsker konc. af produkter

Forøger konc. af reaktanter: Hvis

koncentrationen af reaktanterne øges vilYK # og dermed vilreaktionen gå i mod venstre. # Forøger konc. af produkter: Hvis

produkterne øges, vil Y>K # og dermedvil reaktionen gå i mod venstre. # Formindsker konc. af produkter: Hviskoncentrationen af produkterneformindskes, vil Y


37/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

samme, vil der ikke forekomme nogenligevægtsforskydning. #

Homogen ligevægt

En ligevægt hvor alle reaktionsdeltagere,

er i samme fase, samme tilstandsform.#

Heterogen ligevægtEn lige vægt hvor der i reaktionen

befinder sig stoffer i to eller flereforskellige tilstandsformer. #

I en heterogen ligevægt: hvilke faser kanstofferne have for at kunne indgå i enligevægtsbrøk.

I en heterogen ligevægt er de faste stofferligegyldige, # dog er det selvfølgelig ennødvendighed at der er nok af stoffet tilat opnå ligevægt. (# - i hvertfald hvisman skal bestenne K) De faste stoffer

bliver angivet med værdien 1 iligevægtsbrøken, og er derfor”ligegyldige”, når det gælder beregningaf ligevægtskonstanten. # Hvis der er formeget af det faste stof, vil der stadigvære bundfald i blandingen, i det, detoverskydende stof ikke vil indgå iligevægten, eller i hvert fald er med somen konstant i brøken. # Der ud over vil gasfaser(g) og opløstestoffer i vand(aq) indgå iligevægtsbrøken. Rene væsker vil hellerikke indgå, og har samme definition somrene faste stoffer. #

Fordelingsligevægt K f Et system der består af to adskiltevæskefaser, som er et heterogentligevægtssystem, og hvor et opløst stof erfordelt mellem de to væskefaser, kaldesfor en fordelingsligevægt. #

K F angiver forholdet af det opløste stof ito faser. #


38/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

redoxreaktioner, bindinger, syrer og baser


Redoxreaktion Når der i en reaktion, bliver overførtelektroner fra et atom til et andet er deten redoxreaktion. Hvilket vil sige at der

både sker reduktion og oxidation i enredoxreaktion, i det når der afgiveselektroner, skal der også optageselektroner. Når OT for et stof falder, ogOT for et andet stof stiger i reaktionen, erdet en redoxreaktion.

Oxidationstal (OT)Hvert atom tildeles et OT, som kan værenegativt, positivt eller lig med 0. En atomder har uberørt elektronstruktur har OT =0. Når atomet afgiver en elektroner,stiger OT til den tilsvarende afsættelse atelektroner. Og omvendt når et atomoptager elektroner, falder OT til dentilsvarende optagelse. OT angives medromertal(f.eks. OT = -III)

Hvad særligt gælder for OT af stofferne ihovedgruppe 5, 6 og 7

Oxidationstallene for grundstofferne ihovedgruppe 5, 6 og 7 kan strække sigfra hovedgruppenummeret, som atomet

befinder sig i, og 8 numre ned efter. Etgrundstof i 5. Hovedgruppe kan f.eks.have fra -3 til 5 i OT.

Definition og eksempler på metal,halvmetal og ikke-metal

Et metal har særlige egenskaber, nogenaf dem bliver delt med halv metallerne.De er f.eks. elektrisk og varme ledende,

og de danner altid positive ioner.

Ionbinding Når et atom afgiver en eller flereelektroner til et andet atom, vil de hver især få en ladning. Det atom som afgiverfår + ionen, og det atom der optager får –ionen. Modsat ladet ioner vil tiltrækkehinanden, og på den måde bindes,dermed har vi en ionbinding.

Elektronparbinding (kovalent binding)

En elektronparbinding er en binding

mellem atomer, hvor de deles om


39/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

elektronparrene. F.eks. bindingen H 2.Her er bindingen mellem de to atomersåledes, at de har fælles elektronpar, som

svæver rundt i den fælles elektronsky.

Polær elektronparbindingEn polær elektronparbinding er hvor toeller flere atomer deles om et eller flereelektronpar. Dog i modsætning til fritgrundstof f.eks. H 2 har en polær bindingen anden egenskab. Forskelligegrundstoffer har forskelligtiltrækningskraft, hvilket vil sige atnogen atomer tiltrækker elektronparret istørre grad end andre. Hvis vi har enforbindelse mellem to stoffer, medforskellig tiltrækningskraft, vil det væreen polær binding. Idet det fælleselektronpar vil være ujævnt fordeltmellem de to, derfor vil den dertiltrækker parret i størst grad have ennegativ pol, og den der tiltrækker parret imindst grad, vil have en positiv pol.

Elektronegativitet (EN)Elektronegativiteten er et mål for etgrundstofs evne til at tiltrække elektronernår grundstoffet indgår i en kemiskeforbindelse.

EN i forhold til ovennævnte bindingerHvis ( " ! ) < 1 mellem to atomer er dertale om en kovalent binding.Hvis ( " ! ) > 3 mellem to atomer er dertale om en ionforbindelseHvis 1 < ( " ! ) < 3 mellem to atomer erdet tale om en polær elektronparbinding

Molekylers form: lineær, plant, tetraedeEt lineært molekyle er f.eks. CO 2 som

består af tre atomer som ligger i rækkeefter hinanden.Et plant molekyle er et molekyle somikke har rummelige forhold. Og ettetraeder molekyle, er et molekyle som er

bygget op som en trekantet pyramide,hvor alle planer er lige store, selve

grundfladen er også trekantet.


40/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

Dipol-dipol bindingerDipol-dipol kræfter er når et molekylesnegative pol, vender i mod en andetmolekyles positive pol. Dette gør at der

er tiltrækkende kræfter mellemmolekylerne, som dermed holder demsammen.

Dispersionskræfter (London bindinger)En elektrons løbebane i et atom, erusymmetriske, og derved fører til endipol, i og med at den spontane fordelingaf elektronen blive usymmetrisk i forholdtil kernen. Denne dipol på virkernabomolekylet, som der ved også danneren dipol. Dette kaldes for en induceretdipol. Dipolen opstår og forsvinder igen iløbet af 10 .16 s, som dog sker hele tiden.Dette er nok til at holde molekylernesammen. Dette kaldesdispersionskræfter.

HydrogenbindingerEn hydrogenbinding er intermolekylærekræfter som er særlig stærke. De findeshvor et hydrogenatom er placeret tætmellem to små, meget elektronegativeatomer. Enten et F, O eller N atom.F.eks. i vand er begge H atomer bundettil hvert sit molekyle hvor O atomet

befinder sig.

Inter- og intramolekylære bindingerIntermolekylære bindinger er en

betegnelse for summen af Dipol-dipol bindinger, dispersionsbindinger oghydrogenbindinger. Altså bindingermellem molekyler.

Intramolekylære bindinger er bindinger iet molekyle.

HydronudvekslingEn hydron er en H + ion. En hydron kanikke leve som frit stof, og skal derfor veden afgivelse også optages af et andet stof.Syrer kan afgive hydroner og baser kanoptage dem. Derfor er det et krav at derer både en syre og en base til stede for aten hydronudveksling kan finde sted.

Altså kan en hydron ikke afgives uden at


41/52


42/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

Syrer og baser, pH, titrering


Definition på svag syre/svag baseEn stærk syre/base dissocieres fuldstændigi vandig opløsning. Hvor en meget svag

base/syre stort set ikke dissocieres.

Syrens styrkekonstant K S Hvis en syre er for svag til at blivefuldstændig dissocieret, vil der opstå enligevægt mellem syren og denskorresponderende base. Ud fra reaktionen:S + H 2O ! B + H 3O

+

Kan vi opstille følgende formel for K S:

!!

! ! ! ! !

!

!

Hvor K S angiver syrens styrkekonstant. Ser syren og B er den korresponderendeBase.

Syrens styrkeeksponent pK S Syres styrkeeksponent er givet ved:

pK S = - log(K S/M) altså angiver blotværdien af syrens syrekonstant hvor af derer taget den negative logaritme af.

Basens styrkekonstant K B Hvis en base er for svag til at blivefuldstændig dissocieret, vil der opstå enligevægt mellem basen og denskorresponderende syre. Ud fra reaktionen:B + H 2O ! S + OH

- Kan vi opstille følgende formel for K B:

! ! ! ! ! ! !

!

Hvor K B angiver basens styrkekonstant. B

er basen og S er den korresponderendeSyre.

Basens styrkeeksponent pK B Basens styrkeeksponent er givet ved:

pK B = - log(K B/M) altså angiver blotværdien af basens styrkekonstant hvor afder er taget den negative logaritme af.

Dissociationsgrad.) #*+'#/0(#'# ,1##%21(31%)#4+(, ()415'+ 65%+#3%+ ') 0+7$,'& (8 ,') #(9&',' 9:)4,'#*+'/0(#' ,'+ 6(+ (8415'3 6*,+%)'+ 31& ') 0(#'";1##%21(31%)#4+(,') (86:)4'+ 0


43/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

$%)2')3+(31%)"

Ostwalds fortyndingslovOstwalds lov fortæller os atdissociationsgraden stiger ved fortynding afstoffet.Loven en givet ved:K S/K B = ! !

!!

! ! ! Og beskriver sammenhængen mellem syreneller basens styrkekonstant K S/K B,dissociationsgraden # og den formellekoncentration c s/c b.Altså når c S/B bliver mindre bliver # større.

Definition af pH og pOH pH er givet ved minus logaritmen tiloxoniumkoncentrationen i en blanding. pOH er givet ved minus logaritmen tilhydroxidkoncentrationen i en blandning.De angiver begge hvor syrlig elle basisk etstof eller en blanding er.

Vands ionprodukt Er det givet ved det samme somligevægtskonstanten ved vandsegendissociation, nemlig:K

V = [H

3O+][OH -]

Beregning af pH og pOH for stærkesyrer

Hvis vi har en syre som er stærk nok, vilsyren være fuldstændig dissocieret i vandigopløsning det vil sige af koncentrationen afoxonium/M vil være 1, der med vil pHvære 0 og pOH være 14. Dog hvis den ikkehelt er dissocieret kan pH beregnes ved:

pH = -log([H 3O+])

Herfra kan pOH beregnes ved at trække pHværdien fra 14,00. Hvis vi antager at det erved 25 °C. Dog kan

pOH kan også beregnes ved: pOH = -log([OH -])

Beregning af pH og pOH for stærke baser

Beregningen af pH og pOH for stærkesyrer gør sig også gældende for stærke

baser. Nemlig at: pH = -log([H 3O

+]) og pOH = -log([OH -])

Beregning af pH og pOH for svage pH for svage syrer er givet ved: pH = %(pK s – log c S)


44/52


45/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

ækvivalenspunkt, er alle hydroner afgivetfra syres første fase. Herefter afgiver syrenendnu en hydron frem til næste

ækvivalenspunkt, hvor der herefter ikkekan afgives flere hydroner fra syren.Intervallet i volumen er ca. det samme vedalle ækvivalenspunkter.

Definition af en amfolytEt stof som både kan virke som en syre ogsom en base. Det vil sige at den både kanafgive eller optage en eller flere hydroner.

Amfolytformlen forklar hvornår den bruges

Amfolytformlen bruges kun når der er enamfolyt tilstede. Dvs. At dette er typisk vedflervalente stoffer den indgår. Den er dogikke helt præcis men er en god tilnærmelsetil den rigtige pH værdi. Den udtrykkessåledes:

!" ! !! ! ! ! ! ! ! ! !"# !

!

Hvor ! ! ! ! angiver denkorresponderende syre til amfolytten og

! ! ! ! !"# ! angiver amfolytten. Det eregentlig bare at tage gennemsnittet af de tostoffers styrkeeksponenter.

KulsyresystemetKulsyre dannes når carbondioxid opløses ivand.


46/52

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

!!!"#$%&'()(&*#'+",$

Carbonhydrider, alkoholer, phenoler, isomeri og reaktionstyper.

Kemisk fagudtryk,begreber

Forklaring Eksempel

Definition på etcarbonhydrid:

En organisk forbindelse som kunindeholder kulstof og brint. Kaldesogså for kulbrinte.

C5H12 (pentan)

Definition på alkan, alkenog alkyn:

Alkan = enkeltbindinger Alken = Dobbeltbindinger

Alkyn = tripelbindinger

En carbonhydrider kan indeholdeenkelt-, dobbelt- og tripelbindingermellem carbon atomerne.Carbonhydrider hvor der kunindgår enkeltbindinger kaldes

alkaner. Hvis der indgår endobbeltbinding, kaldes de foralkener. Og hvis der indgår entripelbinding kaldes de for alkyner.

Alkan:C2H6 (Eth an )

Alken:C2H4 (Eth en )

Alkyn:C2H2 (Eth yn )

Definition på et cycliskcarbonhydrid:

En carbonhydrid hvor carbonatomerne, hænger sammen iringform.

C6H12 (Cyklohexan)

Definition på et aromatiskcarbonhydrid:

Et aromatisk carbonhydrid, betegnes arener. Det er cykliske

forbindelser, med speciel molekylestruktur.

Benz

kemi b noter

Documents