Kjemi 1. Aschehoug Undervisning Elevnettsted

Transkript

1 .1 Vann ikke som andre stoffer.1 a Polare kovalente bindinger b Hydrogenbindinger i vann og is (i vanndamp har molekylene stor bevegelsesenergi, og hydrogenbindingene er i stor grad brutt) c Oksygen er mer elektronegativt enn hydrogen, og de kovalente bindingene mellom oksygen og hydrogen er polare. Fordi molekylet er vinklet (H O H = 105 ), blir det dannet en negativt ladd og en positivt ladd side av molekylet.. B. a Det skal mye energi til for å bryte hydrogenbindingene mellom vannmolekylene. b At vann er et effektivt kjølemiddel, for eksempel for kroppen når svette fordamper eller på jorda når vann fordamper c I is ordner vannmolekylene (med hydrogenbindinger mellom seg) seg i et regelmessig, tredimensjonalt nettverk. Det gir større tomrom mellom vannmolekylene, og isen får mindre massetetthet enn vann. d Vannmolekylene i overflaten har andre vannmolekyler bare under seg og på sidene. Det blir dannet ekstra mange hydrogenbindinger «sidelengs», og dette kalles overflatespenning eller overflatehinne. Insekter kan gå på denne «hinnen».

2 e Vannets massetetthet er størst ved + o C. Vann med temperatur 0 o C vil være lettere og ligge øverst mot den kjølige lufta. Vannet vil fryse ovenfra og nedover i vannet.. H O(s) is, fast H O(l) vann, flytende H O(g) vanndamp, gass.5 g 60 J / g = 50 J =,5 kj = 5 kj. Vann et godt løsemiddel for polare stoffer.6 a En løsning definerer vi som en homogen (ensartet) blanding av to eller flere stoffer. b Det er mange oppløste molekyler per volumenhet..7 a C H O (s) C H O (aq) b CH OH (l) CH OH (aq).8 a En løsning som kan lede strøm b NaCl(aq) er en saltløsning med ioner som leder strøm. NaCl(l) er flytende (smeltet) NaCl, og også her kan ionene lede strøm..9 Glukose og etanol har polare OH-grupper og er derfor vannløselige. Heksan har upolare molekyler og løses ikke i vann..10 a Polare løsemidler løser polare stoffer, og upolare løsemidler løser upolare stoffer. b Br er upolart. Karbontetraklorid er et upolart løsemiddel. c DDT er et upolart molekyl; vann er et polart løse middel. d SiC er bare svakt polart. KI (et salt) vil i vann løse seg fullstendig opp i ioner.. Løselighet og fellingsreaksjoner salter i vann.11 a KCl(s) K + (aq) + Cl (aq) + b MgCl (s) Mg (aq) + Cl (aq) + c AlCl (s) Al (aq) + Cl (aq) + d Na SO (s) Na (aq) + SO (aq) + e FeSO (aq) Fe (aq) + SO (aq) + f (NH ) SO ( s) NH (aq) + SO (aq).1 a Vann bundet til ionene i saltkrystaller blir kalt krystallvann. b For hver formelenhet kobbersulfat er det bundet fem vannmolekyler i saltet. c Kobber(II)sulfatpentahydrat.1 a 5,00 mol b 1,0 mol.1 a,00 mol H O med masse 7,0 g, 18,0 mol H O med masse g b 1,0 %, 8,6 %.15 a Berylliumklorid med fire krystallvann, eller berylliumkloridtetrahydrat b Natriumsulfat med 10 krystallvann, eller natrium sulfatdekahydrat.16 x = 6.17 Uløselige: BaSO, AgCl.18 + a Cl ( aq) + Pb ( aq) PbCl ( s) Na + (aq) og NO (aq) er tilskuerioner. + b Ca ( aq) + SO ( aq) CaSO ( s) K + (aq) og Cl (aq) er tilskuerioner. c Ingen felling. Både NaCl (aq) og NH NO (aq) er lettløselige. + d Pb (aq)+so ( aq) PbSO ( s).19 + a AgI(s) Ag (aq) + I (aq) + = [ Ag ] [ I ] b CaCO ( s) Ca + (aq) + CO (aq) = Ca + [ ] [ CO ] c PbBr (s) Pb + (aq) + Br (aq) = [Pb + ] [ Br ] d Cu S(s) Cu + (aq) + S (aq) = [ Cu + ] [ S ].0 a AgCl b NiCO c PbSO Svarene begrunnes ut fra størrelsen av løselighetsproduktene..1 Cr(OH) (s) Cr + (aq) + OH (aq) + = [ Cr ] [ OH ]

3 . a 5, mol/l, 5,8 10 g / L b 0, 01 mol/l,, g/l. a K (MgA) > K (MgB) sp sp b Når det ikke er like mange ioner i en formelenhet av de to saltene, må vi regne ut løseligheten av hvert av dem. Vi kan ikke bare sammen likne løselighetsproduktene.. a 1,1 10 b 1, 10 (mol/l) (mol/l) ,7 10 (mol/l).6 a,6 L b 1,1 ml c 6,8 L.7 1, mol eller, g.8 a,5 g b 0,67 g c 0,86 g.9 a 0,108 g b 6, 10 g c,6 10 (mol/l).0 a Større b Mindre c Uendret 8.1 a Q > Felling b Q < Ikke felling. a Q( AgBr) =,5 10 (mol/l), felling 7 b Q( PbCl ) =,0 10 (mol/l), ikke felling 7 c Q( MgF ) = 1,5 10 (mol/l), felling 1 d Q Be(OH) 1, 10 (mol/l), felling ( ) =. Det blir dannet tungtløselig PbSO, som ikke tas opp i kroppen.. a,18 g b 0, mol/l c 0,50 L.5 a Sølvnitrat danner bunnfall både med kalsiumklorid og med ammoniumbromid, mens kalsium klorid og ammoniumbromid ikke danner bunnfall hvis de blandes. b Natriumsulfat eller natriumkarbonat vil danne uløselige kalsiumsalter med kalsiumklorid, men ikke bunnfall med ammoniumbromid.. Vi lager løsninger innveiing eller fortynning.6 a,0 mol/l b 0,0 mol/l.7 a,0 g c 0,10 mol Al + og 0,0 mol Cl b 1, L.8 6,5 ml.9 + a [K ] = 1 mol/l [ SO ] = 0,5 mol/l b 0, L (00 ml).0 a 5,8 10 mol/l b 50 ml,0 mol/l Na S O måles opp og tilsettes vann til volumet blir 500 ml..1 a 0,0 mol/l b 1,0 mol/l c Pipettere ut 0,0 ml,50 mol/l løsning og fortynne med vann til 500 ml. a 9,09 % b 0,0 % c 0,01 %. a 0,0 % b 9,09 %. a 0,00 ppm.5 15, 10 0 mol / m 1 b 150 ppm.5 Vaskemidler hvorfor virker de?.6 a Et tensid har en lang upolar (hydrofob) hydrokarbonkjede med en polar (hydrofil) gruppe i den ene enden. b Tensidmolekyler (såpemolekyler) vil orientere seg slik i vann at de danner et lag på overflaten med den hydrofile siden inn mot vannet og den hydrofobe siden ut mot lufta. På den måten «kiler såpeionene seg inn» mellom vannmolekylene i overflaten, og overflatespenningen senkes. Dermed fukter vannet bedre.

4 .7 a Grupper av såpeanioner som går sammen i en kuleliknende form der de upolare hydrokarbonkjedene peker mot sentrum og de polare (hydrofile) endene igger ytterst og ut mot vannet. b De hydrofobe delene av såpemolekylene begraver seg i smuss og fett. Såpemolekylenes hydrofile grupper vender ut mot vannet. Det danner seg små dråper som flyter omkring, og siden såpemolekylenes hydrofile del har negative ladninger, vil de frastøte hverandre og flyte rundt i vannet..8 a Hardt vann er vann med høyt innhold av magnesium og/eller kalsiumioner. b Ved å teste vannet med grønnsåpeløsning vil du se at vannet er hardt hvis såpen ikke skummer. (Du kan selvfølgelig også analysere vannet med hensyn til innhold av magnesium og kalsiumioner se Kjemi.) c Du må bruke et vaskemiddel med syntetiske tensider som inneholder kompleksdannere (zeolitter) som binder magnesium og kalsiumioner..9 a Et negativt ladd fettsyremolekyl b Kalksåpe er utfellinger av såpeanioner (negativt ladde fettsyreioner) og magnesium eller kalsium ioner. c Fettsyrer er svake syrer, men natrium og kalsium salter av fettsyrer reagerer basisk i vann (se kapittel ). d I surt vann vil de negativt ladde fettsyreionene i såpe ta opp hydrogenioner (se kapittel ) og danne fettsyrer, som er uløselige i vann og vil kunne ses som oljedråper på væskeoverflaten..50 A I et anionisk tensid er den polare delen av molekylet negativt ladd, og i et kationisk er den polare delen positivt ladd. B Den hydrofile delen er den polare og vannløselige delen av molekylet, mens den hydrofobe delen er den upolare og ikke vannløselige delen. C Såpe er natrium eller kaliumsaltet til en fettsyre (den hydrofile gruppen er COO ). Synte- tiske tensider har andre polare grupper. D Fettstoffer omgis av såpeanioner (med den hydro fobe delen inn i eller mot fettet). Ionene i saltet rives løs fra saltkrystallene og hydratiseres (omgis av vannmolekyler)..51 B, E, F Alle har en lang upolar hydrokarbondel med en polar ende..5 Enzymer: Katalysatorer som bryter ned for eksempel protein og fettflekker Blekemidler: Perborater som utvikler blekemiddelet hydrogenperoksid i vann. Gjøre tøy hvitt. Kompleksdanner (zeolitter) som binder kalsium og magnesiumioner i hardt vann. Parfyme som gir lukt, og fargestoffer som gir farge, blir også brukt..6 Vann et begrenset gode.5 a Vannets kretsløp. Vann i hav, innsjøer og vegetasjon fordamper og stiger til værs som vanndamp. Oppover i atmosfæren avtar trykket, og dampen kondenserer og danne skyer. Vanndråpene i skyene slår seg sammen til større dråper, og faller til slutt ned til jordoverflaten som regn, hagl eller snø. Nedbøren tas opp av vegetasjonen, eller samles i bekker og elver som renner ut i innsjøer og hav, der det på nytt fordamper. Noe av nedbøren trenger ned i bakken og lagres i berggrunnen som grunnvann og får et forsinket kretsløp. b Vannbrukskretsløpet er kretsløp i menneskets tjeneste. Det inkluderer vår bruk av overflatevann og grunnvann til drikkevann og utslipp av avløpsvann. c Råvann er overflatevann som ennå ikke er behandlet til drikkevann. d I Norge har vi mange innsjøer og elver og mye nedbør som sikrer tilgang på vann året rundt. Sammenliknet med mange andre land er Norge også tynt befolket, og vannforekomstene relativt lite forurenset. I land med mangel på gode og stabile drikkevannskilder må man i mye større grad basere seg på grunnvann..5 Se figuren i kapittel a Nitrater og fosfater er viktige plantenæringsstoffer og gir økt algevekst. De ulike typene alger kan gi vannet farge, dårlig lukt og smak og kan dessuten inneholde giftige stoffer. Blir veksten i sjøen veldig stor, blir det etter hvert mye organisk materiale på bunnen som ned bryterne må ta seg av. Der kan det etter hvert bli oksygenmangel. Anaerobe nedbrytere danner svovelholdige stoffer og metan som gir vannet vond smak og lukt.

5 b Vannets tetthet er størst ved o C. På vinteren flyter isen på vannet, og lite lys kommer ned til algene. På våren blir det full omrøring i vannet når temperaturen er o C i hele sjøen. Plantenæringsstoffer fra bunnen kommer rundt i hele vannet, og dette sammen med mer lys og høyere temperatur gir stor algevekst. På sommeren blir det etter hvert mindre næringsstoffer i de øvre vannlagene. Det varme vannet øverst er lettere enn det tyngre bunnvannet, og det blir ingen omrøring mellom topp og bunn. Først på høsten når temperaturen i vannet er den samme fra topp til bunn, blir det ny omrøring i sjøen, og algene i de øvre vannlagene (der det er lys) får tilført næringsstoffer og vokser..56 a Sykdomsframkallende organismer kan komme inn i drikkevannskildene fra fugler og andre dyr som lever og beiter i området rundt vannet, fra kloakkutslipp og ved tilsig fra landbruket der man bruker naturgjødsel. I mindre drikkevannskilder er det for eksempel ikke lov å bade fordi det kan forurense vannet med bakterier. b Mye humus i vannet gjør at klorering og UVbestråling virker dårlig. De klorholdige stoffene kan reagere med stoffer i humus og danne mulig kreftframkallende forbindelser..57 a Hypoklorsyre (HClO) b Det virker desinfiserende ved at det oksiderer og ødelegger celleveggene til mikroorganismene slik at de dør. Virker godt mot de fleste mikroorganismer, men dårlig mot enkelte parasitter som for eksempel Giardia. c Fordi den siste likevekten da forskyves mot høyre og det dannes mer hypoklorittioner (ClO ), som er et dårligere desinfeksjonsmiddel enn hypoklorsyre. d Begge likevektene forskyves mot venstre, og det kan bli frigjort giftig klorgass..58 a Ozon er et av de kraftigste oksidasjonsmidlene som finnes og dreper mikroorganismene ved å ødelegge cellemembranene. b Fordelen med ozonering er at det gir en hurtig virkning, og det virker mot alle typer parasitter så vel som bakterier. I tillegg fjerner ozonering farge og reduserer smak og lukt, samt humus og andre kjemiske forbindelser. Ulempen er at prosessen er kostbar å installere og drive, og kan føre til gjengroingsproblemer på ledningsnettet. c Ozonering er en kjemisk rensemetode, mens UV-bestråling bruker ioniserende UV-stråling til å drepe mikroorganismer (for eksempel ved å ødelegge organismenes DNA)..59 a Fordi lav ph fører til økt korrosjon og uønskede metallioner i vannet b For eksempel med marmorsand (CaCO ). Karbonationene ( CO ) i marmorsanden vil da reagere med H + -ionene i det sure vannet og danne hydrogenkarbonationer ( HCO ). + H ( aq) + CO ( aq) HCO ( aq) Hydrogenkarbonationene kan reagere både som syre og som base, og gjøre vannet til en buffer med ph mellom 7,5 og 8,5..60 a Jern(II)ioner kan oksideres til jern(iii)ioner i ledningsnettet og felles ut som partikler av rødbrunt jern(iii)hydroksid. Det gjør vannet uklart. b Ved ph 8 blir jern(iii)ioner felt ut som jern(iii) hydoksid, Fe(OH), og filteret fra i sandfiltre. c 00 mg.61 a Kalsium- og magnesiumioner gir hardt vann og kan føre til problemer som kalkavleiringer i vannrør, vaskemaskiner, kaffetraktere, vannkokere og varmtvannsberedere. Dessuten fører hardt vann til at såpe virker dårlig (utfelling av «kalksåpe»). b 0,0017 mol/l c Ved ionebytting. (Metoden er den samme som vist i figuren i.6 som viser fjerning av humus ved ionebytting, men her er det positivt ladde ioner som bindes til ionebyttermaterialet og som byttes ut med Ca + - og Mg + -ioner. Kationebytter.).6 a Fordi mange av de store byene ligger slik til at de kan benytte havet som resipient for avløpsvannet. Havet har til nå vært betraktet som «uendelig stort». b Det fører til utslipp av næringsstoffer som nitrater (NO ) og fosfater ( PO ), samt fine partikler (kolloider). Utslipp av mye næringsstoffer gir økt algevekst (oppblomstring av noen typer alger og med det uønskede endringer i økosystemet). c Ved å tilføre avløpsvannet jernioner (Fe + ) og aluminumioner (Al + ) blir det dannet utfellinger av tungtløselige fosfater. Siden alle nitrater er lettløselige i vann kan de ikke felles ut. d Nitrat kan fjernes ved biologisk rensing ved hjelp av bakterier (denitrifikasjonsbakterier), som under anaerobe forhold (uten oksygen) bruker nitrat som oksidasjonsmiddel i stedet for oksygen.

6 . Vann et godt løsemiddel for polare stoffer.6 a Cl (g) Cl (aq) b Br (g) Br (aq).6 Prinsippet for løselighet er «likt løser likt». CCl er et upolart løsemiddel og vil derfor være et godt løsemiddel for det upolare Br. Vann er et polart løsemiddel og vil derfor være et godt løsemiddel for det polare NaBr.. Løselighet og fellingsreaksjoner salter i vann.65 a 1,0 % b 0,9 % c,7 % d 1,5 %.66 CuCl HO.67 x =.68 Aluminium er sentralionet. Fluor er ligandene..69 Gull er sentralionet, klor er ligandene, og koordinasjonstallet er..70 Au(CN) - : Gull er sentralionet, CN er ligandene, og koordinasjonstallet er. Au(CN) - : Sølv er sentralionet, CN er ligandene, og koordinasjonstallet er a Ba (aq) + Cl (aq) + K (aq) + SO (aq) BaSO (s) + K (aq) + Cl (aq) Bariumsulfat er uløselig i vann. Alle klorider, med unntak av sølvklorid og blyklorid, er lettløselige i vann b K (aq) + NO (aq) + Na (aq) + Cl (aq) Alle nitrater er lettløselige i vann, og nesten alle klorider, med unntak av sølvklorid og blyklorid, er også lettløselige, og det dannes intet bunnfall her a Ba (aq) + NO (aq) + K (aq) + SO (aq) BaSO (s) + K (aq) + NO (aq) b Ca (aq) + NO (aq) + Na (aq) + CO (aq) CaCO (s) + Na (aq) + NO (aq) c Pb (aq) + NO (aq) + Na (aq) + Cl (aq) PbCl (s) + Na (aq) + NO (aq).7 a Ksp = [Ag + ] [Cl ] b Ksp = [Pb + ] [Cl ] c Ksp = [Ba + - ] [SO ] d Ksp = [Sr + - ] [SO ]

7 e Ksp = [Ag + ] [I ] f Ksp = [Ag + - ] [IO ] g Ksp = [Ca + ] [F ] h Ksp = [Fe + - ] [CO ].7 a 1, (mol/l) b 1, (mol/l).75 a, 10 g/l b,0 10 g/l c 0,097 g/l d 0,015 g/l.76 a,0 10 g b,0 10 g c 1, g d, g.77 a 7,5 10 mol b,1 10 mol c 1,7 10 mol.78 E.79 a,8 10 L b 7,6 10 L.80 I ammoniakkløsningen er det allerede OH -ioner til stede, dvs. at det faste stoffet som løses opp, og løsemidlet har et felles ion. Reaksjon (1) vil drives mot venstre. Løseligheten er derfor mindre i ammoniakkløsningen enn i rent vann..81 a B b A, B og C c A d A e G f G.8 a Felling av AgBr, Q >Ksp(AgBr) b Felling av PbI, Q > Ksp (PbI).8

8 a b Felling Ikke felling.8 a Q(PbCl) =, (mol/l), ingen felling b Q(Mg(OH)) =, (mol/l) gir ingen felling av Mg(OH), men felling av Be(OH) siden Q(Be(OH) = 1, 10 1 (mol/l) c Q(BaSO) =, (mol/l), felling.85 Q = 8, (mol/l), ingen felling.86 a, 10 5 mol b, mol c 8, 10 5 mol.87 a Mg(OH) felles ut først. b [Mg + ] = 1, 10 8 mol/l. Vi lager løsninger innveiing eller fortynning.88 a 0,0 mol/l b 1, mol/l c 5,1 g d 8,68 mol/l.89 a,95 g b 8,8 g c 1 g.90 a [Na + ] = 0,50 mol/l, [SO - ] = 0,5 mol/l b [Ba + ] = 0,0579 mol/l, [Cl ] = 0,116 mol/l c [Al + ] = 1,0 mol/l, [SO - ] = 1,5 mol/l d [Ca + ] = 0,00 mol/l e [NO - ] = 0,00 mol/l.91 A og C.9 a 5,9 % b 6,5 % c,6 % d 5, % e 18 %.9 Ammoniakk 8, %, urea 6,7 %, ammoniumnitrat, 5,0 % og kalksalpeter 17,1 %

9 .9 0,186 mol.95 1, mg/100 ml =,0 10 mol/l. Pasienten må slutte med medisinen..96 a 9 ppm b Drepe mikroorganismer, spesielt sopp.97 0, ppb.98 0, % NaFPO 0,11 % NaF