Kjemi PDF

Kapittel 2 Eksempel: Betrakt følgende reaksjon: Kjemisk Likevekt N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 (g) oppstår i en reversibel reaksjon når hastigheten på d...

Kapittel 2 Eksempel: Betrakt følgende reaksjon: Kjemisk Likevekt N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 (g) oppstår i en reversibel reaksjon når hastigheten på den fremadgående Anta at ved en gitt temperatur er ( K= 0.5) reaksjonen er lik hastigheten på den bakovergående reaksjonen. Ved likevekt Gitt følgende startkonsentrasjoner: er konsentrasjonene av reaktanter og produkter konstante over tid, men ikke nødvendigvis like En generell kjemisk reaksjon kan skrives som: Sjekke om systemet er ved likevekt, og hvis aA + bB cC + dD ikke, hvilken retning reaksjonen vil gå. Likevektskonstanten (K) 1. Beregn (Q): Uttrykker forholdet mellom konsentrasjonene av produkter og reaktanter ved likevekt: c d ab 2. Sammenlign (Q) med (K): Q=0 Der (K ) er likevektskonstanten basert på konsentrasjoner (i mol/L). Hvis vi C K = 0.5 bruker partialtrykk i stedet for konsentrasjoner, kalles konstanten (K P ). Siden Q < K , vil reaksjonen gå mot høyre Reaksjonskvotienten (Q) for å produsere mer NH. 3 Reaksjonskvotienten (Q) har samme form som (K), men den beregnes med 3. Bestemme Likevektskonsentrasjonene: de aktuelle konsentrasjonene (eller partialtrykkene) på et hvilket som helst La oss si at ved likevekt, reduseres tidspunkt i reaksjonen, ikke nødvendigvis ved likevekt konsentrasjonen av N2 med x, da vil H 2 reduseres med 3x, og NH 3 økes med 2x. Cd Ved likevekt: a 6 Hvordan Bruke (Q) for å Forutsi Reaksjonens Forløp Ved å sammenligne (Q) med (K), kan vi forutsi i hvilken retning reaksjonen vil gå for å oppnå likevekt: Hvis (Q < K): Reaksjonen vil gå mot høyre for å produsere flere produkter. Sett dette inn i likevektsuttrykket: Hvis (Q > K): Reaksjonen vil gå mot venstre for å produsere flere reaktanter. Hvis (Q = K): Reaksjonen er ved likevekt, og det skjer ingen netto forandring. Hva betyr x ? Deretter løse ligningen (som kan være x representerer hvor mye av reaktanten som kvadratisk) for å finne verdien av x, og har reagert når systemet når likevekt. dermed finne likevektskonsentrasjonene. Støkiometriske koeffisienter fra den balanserte reaksjonslikningen bestemmer hvor mange x Mengden x som trekkes fra eller legges til hver konsentrasjon avhenger av som skal brukes for hver komponenet den støkiometriske koeffisienten: X representerer mengden av et stoff som For N 2 : Koeffisienten er 1, så vi trekker x fra startkonsentrasjonen av N2. reagerer eller dannes [N ] ved likevekt = 1.0 -x M. 2 Antall x = koeffisienten foran stoffet i den For H : Koeffisienten er 3, så vi trekker 3x fra startkonsentrasjonen av 2 balanserte reaksjonslikningen H. Dette fordi for hver mol N 2 som reagerer, brukes det tre ganger så mange 2 Ved å bruke x kan vi regne ut hvor mye av mol H. 2 reaktantene som har blitt brukt opp, og hvor mye [H 2 ] ved likevekt = 2.0 - 3x M. av produktene som har blitt dannet når systemet For NH : Koeffisienten er 2, så vi legger 2x til startkonsentrasjonen av 3 når likevekt. Dette er viktig for å forstå hvordan NH. Dette fordi for hver mol N som reagerer, dannes det to mol NH 3. 3 2 reaksjonen oppfører seg over tid. [NH 3 ] ved likevekt = 0 + 2x = 2x M. Kapittel 2 Le Châteliers Prinsipp Endoterme og Eksoterme Reaksjoner Sier at hvis en ytre påvirkning endrer betingelsene for Eksoterm reaksjon: Reaksjonen frig jør varme til omgivelsene. En et system i likevekt, vil systemet motvirke denne eksoterm reaksjon har en negativ entalpiendring ( H < 0). påvirkningen ved å forskyve likevekten i en retning Eksempel: C(s) + O (g) CO (g) + varme som reduserer effekten av endringen. · 2 2 Endoterm reaksjon: Reaksjonen absorberer varme fra omgivelsene. En For en eksoterm reaksjon: Hvis temperaturen øker, vil endoterm reaksjon har en positiv entalpiendring ( H > 0). likevekten forskyves mot venstre (mot reaktantene) for Eksempel: N 2 (g) + O2 (g) + varme 2NO(g) å motvirke tilførselen av varme. & Eksempel på Temperaturpåvirkning på Likevekt For en endoterm reaksjon: Hvis temperaturen øker, vil Eksempel der H brukes for å bestemme om reaksjonen er endoterm likevekten forskyves mot høyre (mot produktene) for å eller eksoterm, og hvordan temperaturen påvirker likevekten. absorbere den ekstra varmen. Reaksjon: Sammenheng mellom K og Temperatur N (g) + 3H 2(g) 2NH 3 (g) H = -92 kJ Likevektskonstanten K avhenger av temperaturen. For en: 2 Her er H er negativ, som betyr at reaksjonen er eksoterm (den Eksoterm reaksjon: K vil avta når temperaturen øker, fordi frig jør varme). reaksjonen forskyves mot venstre. Le Châteliers Prinsipp: Endoterm reaksjon: K vil øke når temperaturen øker, fordi Ved økt temperatur: Likevekten forskyves mot venstre, mot reaksjonen forskyves mot høyre. reaktantene, for å motvirke tilførselen av varme (fordi reaksjonen allerede frig jør varme). Ved redusert temperatur: Likevekten forskyves mot høyre, mot produktene, fordi systemet prøver å produsere mer varme. Eksempel med Q, K, og Temperatur Reaksjon: N (g) + 3H (g) 24 2NH3 (g) H = -92 kJ K = 0.5 ved 300 K. 1. Temperaturen økes til 400 K. Fordi reaksjonen er eksoterm, vil K avta. La oss si den nye K= 0.3 Hvis vi beregner Q og finner at Q fortsatt er større enn den nye K, 3vil systemet forskyve likevekten mot venstre for å produsere mindre NH. 2. Temperaturen senkes til 250 K. K vil øke, for eksempel til 0.7 3 Da vil systemet forskyve likevekten mot høyre, og mer NH vil bli produsert. Kapittel 2 Faktorer som påvirker løselighet Løselighet Temperatur: For de fleste faste stoffer øker løseligheten når Mengden av stoffet som kan løses i en gitt mengde løsningsmiddel temperaturen øker. For gasser, synker løseligheten når ved en bestemt temperatur temperaturen øker. Måles ofte i enheter som gram per 100 ml løsningsmiddel Trykk: Ifølge Henrys lov, øker løseligheten av en gass i en Løselighetsprosessen involverer interaksjoner mellom stoffet som løses væske proporsjonalt med trykket av gassen over væsken. (løsemiddelet) og løsningsmiddelet Lettløselige stoffer: Stoffer som lett oppløses i et gitt I vann, ofte en interaksjon mellom ioniske eller polare forbindelser og løsningsmiddel vannmolekyler Tungtløselige stoffer: Stoffer som bare delvis oppløses Felles ion-effekt: Når en løsning allerede inneholder Uløselige stoffer: Stoffer som praktisk talt ikke løses i et g et av ionene som er til stede i en forbindelse som løsningsmiddel skal løses, vil dette redusere løseligheten av Løselighetsregler forbindelsen. Dette skjer fordi likevekten forskyves Nitrater (NO₃⁻), acetater (CH₃COO⁻) og alkalisalter (salter med Na⁺, mot den faste formen ifølge Le Chateliers prinsipp. K⁺, etc.) er alltid lettløselige. Løselighetsprodukt (Ksp) Salter med halider (Cl⁻, Br⁻, I⁻) er lettløselige, unntatt når de er For ioniske forbindelser som løses i vann, g jelder ofte bundet til Ag⁺, Pb²⁺ eller Hg₂²⁺ øselighetsproduktkonstanten, eller Ksp. Sulfater (SO₄²⁻) er generelt lettløselige, men BaSO₄, PbSO₄ og Ksp, likevektskonstant som beskriver hvor mye av et salt CaSO₄ er tungtløselige. som kan oppløses i vann før løsningen blir mettet Karbonater (CO₃²⁻), fosfater (PO₄³⁻) og hydroksider (OH⁻) er ofte Når et salt løses i vann, vil det dissosiere i sine ioner. tungtløselige, bortsett fra når de er bundet til alkali-ioner eller NH₄⁺ Kjemisk reaksjon Eksempel, (BaF₂), dissosierer det som: Når ionene fra forskjellige salter blandes og en lavt løselig BaF (s) Ba (aq) + 2F (aq) - 1 It forbindelse dannes, skjer en reaksjon som skaper et fast stoff. 2 Likevektsuttrykket for Ksp blir da: Eksempel: Ksp = [Ba ] [F ] (Samme regel som K) 2 2+ - Ag (aq) + Cl (aq) AgCl = t Et stort Ksp-verdier betyr at saltet er mer løselig, mens et & Her er AgCl det faste stoffet som felles ut. lite Ksp betyr at saltet er lite løselig For å beregne konsentrasjonen av ioner i en mettet løsning, Løselighetsprodukt (Ksp) kan du bruke Ksp. En konstant som viser hvor mye av saltet som kan være oppløst Utfelling i en løsning før det begynner å felles ut. Konsentrasjonen av ioner i løsningen er så høy at de ikke kan Eksempel AgCl: forbli i oppløsning. Ksp = [Ag ] + [Cl ] t - En kjemisk reaksjon produserer et lavt løselig salt Når produktet av ionkonsentrasjonene i løsningen overstiger Ksp, Eksempel, NaCl tilsettes til en løsning som inneholder AgNO₃, vil AgCl begynne å felles ut. dannes sølvklorid (AgCl) som et fast stoff fordi AgCl er lite løselig i vann. L Hvordan forutsi utfelling Eksempel: Løsning av AgNO₃ og tilsetter en Beregn ionkonsentrasjoner løsning av NaCl. Ag⁺ og Cl⁻ ioner fra de to Eksempel, løsninger av NaCl og AgNO₃ blandes, kan [Ag ] og [Cl ] beregnes t - saltene vil reagere og danne AgCl, som er lite Sammenlign produktet av ionkonsentrasjonene med Ksp-verdien for det aktuelle løselig i vann: saltet. 1. Når du tilsetter NaCl, øker [Cl⁻] i løsningen. Hvis: [Ag ] + [Cl ] > Ksp + - 2. Hvis [Ag⁺][Cl⁻] overstiger Ksp for AgCl, vil Da vil saltet begynne å felles ut. AgCl felles ut som en hvit utfelling.  Kapittel 4 (Start) Navnsetting alkaler Stoffgruppe funksjonell gruppe endelse/ forstavelse Ender på -an (etan metan) Karboksylsyre -syre Sidegrupper på -yl (etyl metyl) O C Nummerer hovedkjeden sån at sidekjeden får lavest mulig tall OH Ester " -at, -ester 1. Hvilket karbon atom sidekjeden er bundet til med tall 2. Hvor lang sidekjeden er med tallord 1- met- O Amid C -amid - flere like sidekjeder får forstavelse N - di, tri, tetra 2- et- 3- prop- O Aldehyd C -al, karbladehyd- - rekkefølgen er alfabetisk H 3. Antal karboner på hovedkjeden 4- but- 5- pent- O Keton C -on, okso- CH CH 6- heks- Alkohol C -ol, hydroksy- CH65932 - CH - CH - CH - CH - CHT 7- hept- OH 8- okt- Amin -amin, amino- 2,3- dimetyl- heksan 9- non- C NH2 10- dek- Alken C -en CH 1234 - CH - CH - CH 11- undek- 12- dodek- C Alkyn CC -yn CH 2- metyl-butan Eter -eter, alkoksy- Eliminasjonsreaksjon O C C Addisjonsreaksjon Spaltes av et lite molekyl fra et større et Løser opp en dobbel eller trippel binding Danner en dobbelt binding, for å fylle opp ytterste skall Fester seg en del av et annet molekyl til de karbonene som inngikk i den opprinnelige bindingen Tenk å få brukt opp alle de 4 ledige plassene i ytterste elektronskall Hydrolysereaksjon Motsatt av kondensasjon Kondensasjonsreaksjon Spaltes et molekyl i to deler ved at det tilføres vann To molekyler settes sammen og spaltes av et lite molekyl (H ↳ O) Substitusjon Et atom eller atomgruppe i et molekyl byttes ut med et annet atom eller gruppe Alkohol + syre Oksidasjon/ reduksjon Et molekyl tar opp ett oksygenatom eller avgir to hydrogenatomer (Reduksjon motsatt vei)