Løsningsforslag for Basisøving 1A. TMT4100, høst 2009.

Transkript

1 Løsningsforslag for Basisøving 1A. TMT4100, høst : Kjemiske formler: Bare en angir en formel. O 2. Antall atomer i 2 H 2 + O 2 : 6, 4 hydrogen og 2 oksygen 2 H 2 + O 2 = 2 H 2 O. Antall atomer stemmer, vannmolekyler henger ikke sammen. Hvilken reaksjon er mulig: H 2 O + S H 2 S + O. I alle de andre ble grunnstoffene endret. Hvilke(n) av disse er ulogisk(e)? O 2 O 2 er OK, selv om det ikke skjer noe. ½ O 2 + ½ O 2 O 2, derimot, inneholder en ulogisk og misvisende oppdeling på venstre side. Ligningen er identisk med O 2 O 2, og skal omformes til denne. Hvilke av disse er matematiske størrelser: 3, ph, [H + ] (= konsentrasjon av H + ), K w (= Likevektskonstant for vannets egenspalting til H + og OH ), 2 M (= 2 mol/l), (K w ) 2 1: Støkiometri: Molvekt for H: 1 g/mol, N: 14 g/mol, O: 16 g/mol, C: 12 g/mol, Enheten er? g/mol. Molvekt for O: 16 g/mol O 2 : 32 g/mol O 3 : 48 g/mol. veier mest: O 3 Molvekt for H 2 O: 18 g/mol H 2 O 2 : 34 g/mol N 2 : 28 g/mol H 2 : 2 g/mol NH 3 : 17 g/mol H 2 O + O 3 H 2 O 2 + O 2. Molekylene på høyre side veier til sammen? 66. Venstre side? 66 Hva veier 1 mol O 2? 32g 2 mol O 2 : 64 g Hva veier mest av 1 mol og 2 mol O 2? 2 mol O g O 2? 1 mol. 16 g O 2 : ½ mol Flest mol O 2, i 32 g. 3,2 g O 2 :0,1 mol 1g O 2 : 1/32 mol Xg O 2 : x/32 mol Hvor mange mol er det i 1 g O 2 : 1/32 mol, i 1g O 3 : 1/48 mol. Flest mol i O 2. H 2 + ½ O 2 H 2 O. 1 mol H 2 reagerer. ½ mol O 2 forbrukes. 1 mol H 2 O dannes. 2 gram H 2 forbrukes. 16 gram O 2 forbrukes. 18 gram H 2 O dannes. 9 g H 2 O dannes per g H 2. 1/9 g H 2 trengs for å danne 1 g H 2 O. 2: Balansering av reaksjonslikninger: O 3 O 2. Balansert: O 3 3/2 O 2, 2/3 O 3 O 2. Ikke innfør nye stoffer eller ladning. Balansert: N 2 + O 2 2 NO, 2 N 2 + O 2 2 N 2 O, N 2 + 3/2 O 2 N 2 O 3 2 N 2 + 3/2 O 2 N 2 O + 2 NO, H 2 + ½ O 2 H 2 O, 3 H O 3 3 H 2 O 2, H 2 + 4/3O 3 H 2 O 2 + O 2, ½H 2 + ½N 2 + C HCN, H 2 + N 2 + 2C + ¼ S 8 2 HSCN, C O 2 60 CO 2, 1/60 C 60 + O 2 CO 2, 1/60 C /3 O 3 CO 2, 2 C 2 H O C 28 C H 2 O C 6 H 12 O 6 2 C 2 H 5 OH + 2 CO 2 Balansert: 2 OH + 2 HCl 2 H 2 O + 2 Cl 1/8 S 8 + O OH 2 SO 4 + H 2 N 2 O + 2 O OH 2 NO 3 + H 2 O H OH + Cl 2 2 H 2 O + 2 Cl Fullført: H 2 + Cl 2 2 H Cl, Na + H + ½ H 2 + Na +, 2 Fe 3+ + Fe 3 Fe 2+ H 2 + Cl 2 + O 2 2 ClO + 2 H +, 2 O 2 + S H + H 2 SO 4. S + 2 OH + 3/2 O 2 SO H 2 O 3: Omforming av reaksjonslikninger: Gange O 2 med x gir x O 2 : a) ½ ½ O 2 ; b ) 2 2 O 2, c) 3/2 3/2 O 2 Gange opp en ligningen 2 H 2 + O 2 2 H 2 O: 2x: 4 H O 2 4 H 2 O; ½ x: H 2 + ½ O 2 1 H 2 O; 3x: 6 H 2 O 6 H O 2 Omforme 3 H 2 + O 3 2 H 2 O: a) H 2 + 1/3 O 3 H 2 O: b) 4 H 2 O 4 H 2 + 4/3 O 3 Omforme 2 H 2 O + 2 O 3 2 H 2 O O 2 : a) 2 H 2 O O 2 2 H 2 O + 2 O 3 b) 3/2 H 2 O 2 + 3/2 O 2 3/2 H 2 O + 3/2O 3 4: Vann: Hva annet enn H 2 O finner du i helt rent vann? H +, OH Reaksjonene som skjer hele tiden i vann? H 2 O H + + OH, H + + OH H 2 O (Dette er en reaksjon som skjer raskt begge veier hele tiden, en likevekt) Det er ikke løsningsforslag til ekstraoppgavene. Formålet med dem er at du kan teste deg selv, og hvis du ikke er helt sikker på svaret, så har du funnet noe du må jobbe med.

2 Løsningsforslag for Basisøving 1B. TMT4100 høst Oppgave 1. a) CO 2 er riktig. Co 2 betyr to koboltatomer, de andre betyr ingen ting. b) O er et fritt O atom, ½ O 2 er halvparten av et oksygenmolekyl, dvs. et oksygen som er bundet til et annet. Det siste er absolutt mest stabilt av de to. c) H 2 + ½ O 2 H 2 O eller 2 H 2 + O 2 2 H 2 O? Begge er riktige. d) H 2 O(l) H 2 O(g) er fordampning, 100 ºC er kokepunkt for vann. H 2 O H + + OH er vannets egenspalting og skjer hele tiden. H 2 O H 2 + ½ O 2 betyr at molekylene brytes opp og krever noen tusen grader. e) H 2 O(g) H 2 O(l) betyr kondensering (tåke, dugg). H + + OH H 2 O betyr at ionene slår seg sammen igjen, eller det beskriver reaksjon mellom syre og base. H 2 + ½ O 2 H 2 O betyr at hydrogengass brenner (eksploderer) i kontakt med oksygen og lager vann. Oppgave 2. a) O 2, O 3, N 2, He finnes i naturen. b) H 2 O: Bøyd med O i midten; CO 2 : lineært, med C i midten; NH 3 : Nokså flat trekantet pyramide, med N på toppen. CH 4 : Tetraeder med C i midten. H 2 SO 4 : Tetraeder med S i midten, 4 O rundt, to med H. c) Saltsyre (hydrogenklorid), vann, karbondioksid, ammoniakk, metan, svovelsyre. d) En samling av atomer med samme antall protoner i kjernen. Antall protoner i kjernen. e) H (hydrogen, 1), Cl (klor, 17), O (oksygen, 8), N (nitrogen, 7), S (svovel, 16.) f) Grunnstoffer: Jern, gull, sølv, oksygen, ozon, hydrogen, natrium. Ozon er en allotrop av oksygen. g) Disse formlene inneholder kun en atomtype og beskriver grunnstoff: Co, O, O 2, O 3, C, C 60, Co 2 Oppgave 3. a) Syrer: HCl, H 2 SO 4, HNO 3. Baser: NaOH, NH 3. Salter: NaCl, CaSO 4. b) Løses i vann, evt. som ioner: NaCl, HCl, NaOH, H 2 SO 4, Na 2 SO 4, HNO 3. Reagerer: Na + H 2 O NaOH + ½ H 2, NH 3 + H 2 O NH OH. c) Faste stoffer i ren form: NaCl, NaOH, CaSO 4, Na. Væsker: H 2 SO 4, H 2 O. Gasser: NH 3. HNO 3 finnes ikke i ren form, bare som vannløsning, (max 37 %). d) Sammenlign kokepunkt og smeltepunkt med aktuell temperatur. e f) HSO 4 H 2 SO 4 eller HSO 4, Na 2 OH NaOH, 2O O 2, ClNa NaCl, NH 4 NH 4 +, CO 3 CO 2 eller CO 3 2. g h) O O 2 eller OH, Cl 2 Cl, NH 4 NH 4 +, NO 3 + NO 3 Oppgave 4. a) Disse tre gassene er der mest av i tørr luft: 1: N 2 2: O 2 3: Ar, b) En bilkatalysator skal fjerne CO og NO, samt andre nitrogenoksider, ozon og uforbrent bensin. c) De fire største bidragene til drivhuseffekten gir 1: H 2 O; 2: CO 2 ; 3: CH 4 ; 4: N 2 O. d) De ti vanligste i jordskorpen er: jern (4), aluminium (3), silisium (2), magnesium (8), kalium (7), hydrogen (9), oksygen (1), kalsium (5), titan (10), i tillegg til natrium (6). e) Na: Sodium, K: Potassium, W:Tungsten, Fe: Iron. Pb: Lead, Cl: Chlorine, S: Sulfur eller sulphur, P: Phosphorous, Si: Silicon, Hg: Mercury, C: Carbon. f) i) H 2 O; ii) KOH; iii) MgBr 2 ; iv) SO 2 ; v) SO 3 ; vi) Al 2 O 3 ; vii) Fe 2 O 3 ; ix) FeSO 4 ; x) NaHCO 3. Oppgave 5. a b) bronse, en legering av tinn og kobber, (tinn, brukstinn (engelsk pewter) er en legering av tinn med litt kobber og inntil 30 % bly.) stål, en legering av jern med litt karbon, gjerne med flere andre metaller som nikkel, krom, mangan, silisium etc., messing er en legering av sink og kobber, amalgam er en legering av sølv og kvikksølv og evt. flere metaller c) Ikke metaller: diamant, klor, svovel, brom, bor

3 Løsningsforslag for Hovedøving 1. TMT4100, høst Oppgave 0 a) Fra SI: 6, b) c) Jorden veier ca. 10 mol kg. d) Hydrogenatomet veier 1 g/mol = 1/ g = 1, g = 1,7 yg. Oppgave 1 a) 24 atomer/molekyl b) 12 molekyler x 24 atomer/molekyl = 288 atomer. c) 288 atomer mol 1 = 1, atomer/mol (dvs. atomer per mol glucose) d) Samme som c. Glukosemolekylet definerer glukose 1 mol glukose = 1 mol glukosemolekyler Oppgave 2 a) ½ = Merk: I ett mol eddiksyre må det være ett mol eddiksyremolekyler, da det er molekylene som definerer eddiksyren. Det er ulogisk å snakke om eddiksyreatomer. b) 2, Det er flere atomer enn molekyler, derfor må man gange svaret i a) med 8, ikke dele. c) 1 M (1 mol/l) eddiksyre. d) 1 M HCl. Syrestyrken betyr ingen ting for molariteten. Oppgave 3 a) 26,98 g/mol; 26,98 g/mol; 26,98 g/mol 1mol = 26,98 g b) 2 mol 26,98 g/mol; x mol 26,98 g/mol; 1g/(26,98g/mol) = 0,0371mol; x g/(26,98 g/mol) = x 0,0371mol ; c) 1g/(26,98 g/mol) 6, mol 1 = 0,0371 mol 6, mol 1 = 2, d) Molvekten for vann: 18 g/mol n(h 2 O) = 1000g/kg / (18 g/mol) = 55,6 mol/kg e) 18 g/mol / 6, mol 1 = g. f) 55,6 mol/kg 6, mol 1 = 3, kg 1 (dvs. molekyler per kg) Oppgave 4 Molbrøk er antall mol av ett stoff, dividert på totalt antall mol. Molbrøken av stoffet i kalles X i. a) X=1 i rent stoff; 0,5 b) X O2 = 1/3, X H2 = 2/3 c) X O2 = 1/4, X O3 = 3/4, d) n O2 = 1g / 32g/mol = 0,0312 mol. n H2O = 1g / 18 g/mol = 0,0556 mol. X O2 = n O2 / (n O2 + n H2O ) = 0,0556 mol / 0,0868 mol = 0,64. X H2O = 0,0312 mol / 0,0868 mol = 0,36. Oppgave 5 a) 2 N, 8 H, 1 C og 3 O. b) vektandel = vekt av nitrogen/vekt av stoffet = 2 x molvekt N/molvekt (NH 4 ) 2 CO 3 vekt% = 2x14g/mol/96 g/mol x 100% = 29% c) X N = n N /n tot = 2/14 d) 2/14 100% =14,3% e) mol% = 4/7 x 100% = 57,1 % vekt% = 4 x 16 g/mol/ 311,8 g/mol x 100% = 20,5 % f) X O = 4/7 = 0,571. Oppgave 6 a) H 2 O; HO; N; O b) 14 g. c) 1 mol CH 2 1 mol CO 2 44 g CO 2. d) 1 g CH 2 1g/(14 g/mol) = 0,071 mol CH 2 0,071 mol CH 2 0,071 mol CO 2 0,071mol 44 g/mol = 3,1 g CO 2. e) 1 L bensin 0,8 kg CH 2 0,8 kg CH 2 3,1 g CO 2 /1g CH 2 = ca. 2,5 kg. 40 L bensin: ca. 2,5 kg CO 2 /L bensin) 40 L bensin = ca. 100 kg CO 2.

4 Ekstraoppgaver: Oppgave X-1 3,0x10 23 atomer tilsvarer ½ mol. Del antall gram på molvekten og finn antall molekyler. Gang antall molekyler med antall atomer i hvert molekyl i) O 2 : 3,0g /32 g/mol 2 0,2 mol; ii) CH 4 : 3,0 g/15 g/mol 5 = 0,2 5 = 1 mol; iii) CO: 3,0 g / 28 g/mol 2 0,1 mol; iv) He: 3,0 g /4 g/mol = 0,75 mol; v) 3,0 g H 2 O: 3,0g /18 g/mol 3 = 1/6 mol 3 = ½ mol; Hvis ikke noen av tallene stemte, så er det høyst sannsynlig fordi du regnet ut antall molekyler og ikke atomer. Oppgave X-2 I hvilken av følgende forbindelser er vekt% oksygen høyest? Hvor er X O høyest? i) 16/28 57%, ii) 112/183 61%, iii) 32/71 43%, iv) 48/80 60%, v) 48/62 77% Xo er høyest for Cl 2 O 7 : 7/9 (7 av 9 atomer er oksygen) (KO 2, finnes det? Ut fra vanlige oksidasjonstall burde man få K 2 O. K 2 O er et hyperoksid (O 2 ), som dannes av K i kontakt med luft. Tilsvarende skjer med Rb og Cs, mens Na danner peroksid (O 2 2 ): Na 2 O 2 ) Oppgave X-3 Det finnes mange sorter alkohol, men når man sier bare alkohol mener man etanol: CH 3 CH 2 OH. a) Vann: 18,0 g/mol. Etanol: 46,0 g/mol. Molvekten er knyttet til molekylet, og molekylene endres ikke av at man blander sammen stoffene. b) 46,0 g / (46,0 g + 18,0g) 72 vektprosent alkohol. Begge molbrøkene blir 0,5 Volumprosent: 46 g / 0,785 g/ml = 59 ml etanol. 59 ml / 59 ml + 18 ml 77 volumprosent alkohol. c) Eks. 4 g vann + 96 g etanol: n vann = 4g/(18g/mol) = 0,222 mol. 96 g/(46 g/mol) = 2,08 mol. Antall mol totalt: 0,222mol + 2,08 mol = 2,30 mol X etanol = 2,08/2,30 = 0,904. X vann = 1 0,904 = 0,096 Det betyr at 96 vektprosent alkohol er 90,4 molprosent alkohol (og ca. 97 volumprosent) d) Her må man gjøre en del antakelser. 1M betyr 1 mol løst i 1 L løsning. Antar man at 1L løsning er laget av 1L etanol, er n etanol = (1L 0,785 kg/l 1000 g/ kg) / 46,0 g/mol = 17,1 mol. Hvis man derimot antar at 1L løsning er 18 ml vann + (1L 18 ml) alkohol: n etanol = (1L 0,785 kg/l 982 g/ kg) / 46,0 g/mol = 16,8 mol X H2O blir 1mol /17,1mol = 0,0584 eller 1 mol / 16,8 mol = 0,0595. X etanol = 0,9416 eller 0,9405 Riktig svar vil være noe mellom disse to. Blander man vann og alkohol vil blandingen krympe litt, blandingen vil altså ha litt mindre volum enn summen av volumene før blanding. Oppgave X-4 a) Ta utgangspunkt i 100 g stoff. n C = (92,3 g)/(12.01 g/mol) = 7,69; n H = 7,7 g / g/mol = 7,63 mol%c = 7,69/(7,69+7,63) 100% = 50,4%. mol% H = 100,0% 50,4% = 49,6%. Begge 50%. b) Empirisk formel, dvs. enkleste formel som gir sammensetningen: CH. c) 78.1 g = ( ,008) n n = 6,00. Molekylformel er C 6 H 6. Vanligste stoff med denne formelen er benzen.

5 Løsningsforslag, Basisøving 2A. TMT4100, høsten 2009 Oppgave 1. a) En atomkjerne omgitt av en elektronsky. Skyen er svært mye større enn atomkjernen. Elektronet har ikke en fast plass og følger ikke en sirkulær bane. I så fall ville et hydrogenatom vært flatt. b) En kjerne med protoner og nøytroner, samt elektroner i skyen rundt. c) Antall protoner i kjernen. Antall elektroner varierer med ladning på ionet. d) Antall nøytroner (og dermed atommassen). e) Et radioaktiv er isotop er ustabil om omdannes til en mer stabil isotop. Gir normalt stråling. Nei. f) Hydrogen: 1 proton (p) 0 nøytroner (n). Deuterium: 1 p, 1n. p er likt i to isotoper av et grunnstoff. g) 1. I et nøytralt atom er det like mange elektroner som protoner. Nøytronene har ingen ting å si. h) 3 He: 1 n 2p; 12 C: 6n, 6p; 56 Fe: 30n, 26p:; 238 U: 146 n, 92p. Antall p og e er likt i et nøytralt atom. i) Antall p = atomnummeret. Antall n har ingen ting å si. j) Atommassen er omtrent lik antall p + n. k) Magnesium har flere isotoper, og atomvekten gjelder en gjennomsnittlig isotop, ikke en enkelt. l) Masse 1 u = 1g/mol. 1 proton veier 1g/ = 1, g Oppgave 2. a) 1. H b) H:H, eller H-H c) 1, 2, 1, 4, 5, 6, 7, 1, 8, 7 d) I hovedgruppene øker det med en per gruppe, ikke alltid i sidegruppene. Nedover uendret. e) Na: gi fra seg 1, O: ta opp 2, Cl: 1 opp, Ne: ingen, trenger verken gi eller ta, H; ta opp eller gi 1, N: ta opp tre eller gi fem, F: ta opp 1, Mg: Gi 2, He: ingen. f) :N N: Hvert N har nå 8 elektroner, et par alene + tre par det deler med naboen. g) O=O, F-F, Cl-Cl, H-H. Ne 2 finns ikke. Hvert O har to fri elektronpar, hvert F tre og Ne fire. h) H-O-H. I tillegg er det to elektronpar på O-atomet. i) 4, to i O-H-bindingen, to fri elektronpar. Stemmer med oktett-regelen j) Fri elektronpar tar mer plass enn de i bindinger, derfor er vinkelen HOH mindre enn 109,5 º. k) O=C=O. Ingen fri elektronpar på C, derfor blir det ikke bøyd. Oppgave 3: a) En systematisk oversikt over grunnstoffene. Det kan forklares ut fra grunnleggende prinsipper, men er ingen naturlov. Huskeliste og hjelp til å systematisere. Informasjon man putter inn i systemet kan man senere ta ut. b) Br. I samme gruppe som Cl og like mange valenselektroner. c) Andre grunnstoffer i samme gruppe. F -, Br -, I - (At - ) d) Germanium. Samme gruppe som Si, og forskjellen er mindre nedover enn oppover. e) CaS. Ca er i samme gruppe som Se, S i samme gruppe som Se. f) Helt til høyre. De er ekstremt ureaktive. g) Ikkemetallene finnes oppe til høyre, grensen går omtrent ved diagonalen B-At. Halvmetallene finnes ved denne grensen. Det finnes ingen entydig definisjon på halvmetaller. Si, Ge, As, Sb og Te er utvilsomt halvmetaller. Tinn har to allotroper, hvorav den ene, grått tinn, (stabil under 13 C) er halvmetallisk. h) Mellom Be-Mg-Ca-gruppen og B-Al-gruppen. Nei. i) Halvmetaller og overgangsmetaller er to vidt forskjellioge begreper. Halvmetaller (metalloids) har noen egenskaper som ligner metaller og noen som ligner ikkemetaller, og en elektrisk ledningsevne som ligger mellom de to. Overgangsmetaller (transition elements) tilhører overgangsperiodene som måtte innføres for å få det periodiske system til å bli periodisk ut over to perioder. Alle overgangsmetallene er metaller. j) Oppe til høyre. Edelgasser, N, O, F og Cl. I tillegg H. Brom og kvikksølv. Oppgave 4: a) Evne til å trekke på felles elektroner i en binding. b) Den øker c) Den minker d) Stor forskjell (minst ca. 1.7): ionisk, liten forskjell: kovalent: e) Polar kovalent.

6 Løsningsforslag for Basisøving 2B. TMT4100, høsten 2009 Oppgave 1: a) Oksygen (surstoff) O 2, og ozon, O 3. b) Ozon har tre oksygenatomer i vinkel ikke sirkel/trekant! Molekylet kan tegnes på to måter med en enkel og en dobbelt binding. Virkeligheten er en mellomting av de to. c) Oksidasjonstall for rene grunnstoff er alltid null! Oksygenmolekylet har ingen ladning, og denne ladningen skal fordeles likt på alle atomer. Da blir det null på hver, uansett. d) Triplett oksygen er magnetisk, og er det stabile O 2 molekylet. Singlet O 2 omdannes på millisekunder ved å sende ut rødt lys. (Se sidesprang som viser bildet av dette.) e) Oksygen er vanligst, utgjør ca %. Alle vanlige bergarten er oksider, stort sett med Si. f) O 2, O mangler to e - på oktett. Viktige unntak kun O 2, O 3 og H 2 O 2 med O (egentlig O 2 2 ). g) H 2 O, H 2 O 2. h) 2 og 1. Det siste er det eneste viktige unntaket for oksygen. i) H 2 O 2 er etsende og oksiderende ved høy konsentrasjon. Ikke merket som giftig, brukes i skyllevann. H 2 O er den kjemiske forbindelsen som har drept flest, men ikke via forgiftning. j) 21%. Partialtrykket er derfor 0,21 atm. I luften vi puster ut er det normalt ca.17%. k) Ca 10 mg. Partialtrykket av O 2 er 0,21 atm 0,0434 g/l (0,21 atm/1 atm) 1L = 0,009 g. Oppgave 2: a) SO 2 og SO 3 b) SO 2 : gass. SO 3 : fast stoff, men sublimerer lett. c) SO 3 er korrosiv. SO 2 er en gass som er giftig ved inhalering (R23) og irriterer øyne og luftveier (R 36/37). Det står ingen ting om kreft, hvilken tilsier at ingen slik risiko er påvist. d) H 2 SO 3 og H 2 SO 4 (Enkel sammenlegging, H-atomene først i syrer) e) Svovelsyre, H 2 SO 4. f) Sulfater. (SO 4 2 er sulfationet). Ja (i alle fall tungt løselige): Eks. CaSO 4, BaSO 4, PbSO 4. g) Gips. Gips er egentlig CaSO 4 2 H 2 O, vannfri CaSO 4 er anhydritt el. dødbrent gips. h) Når vannmengden øker, vil volumet bli større. Effekten tilsvarer frostsprenging. i) Svovelsyrling. Sulfitter. Natriumsulfitt = Na 2 SO 3. l) H 2 S. k) Lettløselig i vann, ca. 3,4 g/l ved 25 C og 1 atm H 2 S. Meget giftig, lukter ille. l) Sulfider. Mange av de aller viktigste malmene er sulfider, f.eks. blyglans (Pb malm), sinkblende (Zn), kobberkis (Cu), svovelkis (S), nikkelin (Ni) og koboltitt (Co). m) Sulfid: 2-. Sulfitt: +4, Sulfat: +6. Svovels plassering tilsier at det gir fra seg 6 eller tar opp to elektroner. (Gruppe 6, mangler to elektroner på oktett.) Oppgave 3: a) Diamant og grafitt ( blyet i blyant). C 60, Buckminsterfullerener, eller fotballmolekyler. b) CO og CO 2, C O og O=C=O c) CO 2 d) CO er giftig, det binder seg bedre enn O 2 til hemoglobin i blodet. CO utgjør derfor et lokalt miljøproblem ved tett trafikk. R 12/23. S 7/16. Dvs. CO er ekstremt brennbar. Man kan fjerne CO fra bileksos med katalysator. CO 2 er viktigste drivhusgass. Eneste måte å redusere utslippet er å redusere forbruket av bensin. CO 2 fortrenger luft slik at man kan bli kvalt, og mye CO 2 er giftig (oppdrettfisk drepes med CO 2 før slakting), men giftigheten er ikke sentral når man vurderer CO 2 i miljøsammenheng. e) 1,45 g CO 2 løses i 1 kg vann ved 25 C og atm trykk. Økende CO 2 trykk og lavere temperatur gir høyere løselighet. f) CO 2 er en sur gass og reagerer med base, f. eks.: CO 2 + OH HCO 3. g) Kalk, kalkstein, kalsitt. h) Natron: Na 2 CO 3 2 Na + + CO 3 2. Bakepulver: NaHCO 3 Na + + HCO 3. (NaHCO 3 kalles bikarbonat fordi det kan lage dobbelt så mye CO 2 per Na sammenlignet med Na 2 CO 3.) i) 4. C er i gruppe 4 og har 4 elektroner i ytterste skall og kan ta opp 4 til 4 bindinger.

7 Løsningsforslag, hovedøving 2. TMT4100, høsten Du bør lære alle ionene i denne øvingen: Nøyaktig formel og navn! Oppgave 1: a) Kalsiumkarbonat, natriumhydrogenfosfat, sølvnitrat, ammoniumnitritt, natriumsulfitt, jernfosfat. b) Kalsium: Ca 2+, Karbonat: CO 2 3, Natrium: Na +, Hydrogenkarbonat: HCO 3, Sølv: Ag +, Nitrat: NO 3, Ammonium: NH + 4, Nitritt: NO 2, Natrium: Na +, Sulfitt: SO 2 3, Jern: Fe 2+, Fosfat: PO 3 4. c) CO, H 2 O, H 2 O 2. d) SiO 2, Al 2 O 3, TiO 2, Fe 2 O 3 og Fe 3 O 4 (FeO mindre viktig). He danner ingen oksider. e) CH 4 (metan), NH 3 (ammoniakk), H 2 O (vann) og HF (flussyre). f) H 3 C CH 3 (etan), H 2 N NH 2 (hydrazin), HO OH (hydrogenperoksid), F F (fluor). Hydrazin er en base, brukes som rakettdrivstoff. Hydrogenperoksid er et effektivt oksidasjonsmiddel, blekemiddel. Fluor er et meget kraftig oksidasjonsmiddel. Etan: Brennbar, men lite reaktiv. g) Blåsyre (hydrocyanic acid), pka = 9,21. ph i 1M syre er 9,21/2 = 4,6. Giftig, smakløst, luktfritt, perfekt for Agatha Christie. h) Cyanider (engelsk for HCN: Hydrocyanic acid). Cyan betyr blå (Se venninnen til Nemi!), og det skyldes at man blir blå i ansiktet hvis man blir cyanidforgiftet. i) Hydrogensulfid har en meget sterk og ubehagelig luft, så man vil unngå gassen før konsentrasjonen blir farlig høy. Blåsyregass er derimot helt luktfri. j) Sulfider. S 2 er sulfidionet. Eks: Na 2 S er natriumsulfid. k) SO 2 4 SO 2 3, NO 3 NO 2, PO 3 4 PO 3 3. Endelsen at betyr et ion med mye oksygen og grunnstoffet i sitt høyeste oksidasjonstall. Endelsen itt betyr et ion som ligner et tilsvarende at, bortsett fra at ett oksygenatom mindre. (Samme ladning for itt og at av samme grunnstoff.) Lær formlene for disse ionene, med ladning! l) Salpetersyre, salpetersyrling, svovelsyre, svovelsyrling, fosforsyre, fosforsyrling. m) Hydrid, klorid, fluorid, bromid, jodid, oksid, sulfid, selenid, nitrid (N 3 ). Oppgave 2: a) Atmosfæren absorberer varmestråling fra jordoverflaten, og gjør at temperaturen er høyere enn det som solinnstrålingen skulle tilsi. Uten drivhuseffekt ville jorden vært ca. 35K kaldere enn den er i dag. Økt drivhuseffekt fører til temperaturøking (Knapt 1K hittil, kanskje 5K om 100 år), havnivåstigning (maksimum 1m neste 100 år) og kanskje dramatiske endringer på sikt på grunn av nedsmelting av polis og tundra. Mange indirekte effekter som vil redusere biodiversitet og kan skape regionale konflikter, men det ødelegger ikke jorden eller menneskeheten. b) N 2, O 2 og Ar bidrar ikke, de er ikke forbindelser og har heller ikke mer enn to atomer. Viktigste drivhusgass er H 2 O, med CO 2 på like klar andreplass. Disse gassene øker Jordens temperatur med 33 ºC. c) CO 2, CH 4 og N 2 O. (Vanndamp er i rask likevekt med vann, men kan bety noe lokalt.) Andre: KFK gasser, ozon (spesielt bakkenær, fra forurensning), CF 4 (aluminiumverk), SF 6. Økingen er 0,5 1 K, selv om det er ikke entydig bevist at vi påvirker, og hvor mye. Noen mener at jordbruk i forhistorisk tid har bidratt til økt CO 2 og CH 4 nivå med omtrent like stor effekt. d) CaCO 3 + CO 2 + H 2 O Ca HCO 3. (Ionet HCO 3 kalles hydrogenkarbonat) e) O 3, tre O atomer i vinklet kjede. Absorberer UV stråling fra sola/universet. f) Økt UV stråling. Hvis ozonlaget forsvinner: Total ødeleggelse av alt liv ned til ca. 10 m havdyp. Strålingen ødelegger genmateriale. g) Klorfluorkarboner. Hydrokarboner hvor hydrogenene er byttet ut med klor og fluor. Eks. CCl 3 F, C 2 Cl 2 F 4. h) Gassene som skal skade ozonlaget må inneholde Cl og komme seg opp i stratosfæren. HCl vil bli vasket ut av regn, Cl 2 vil reagere før det kommer så langt. i) Atomprøvesprenginger, vulkanutbrudd og flytrafikk. j) Ozonnedbrytningen er meget sterk på overflaten av tørriskrystaller, som dannes høyt over polene i polarnatten, og i polarnatten er det ikke sollys som kan danne nytt ozon. k) At folk soler seg mye mer. Bare en meget liten del skyldes økt redusert ozonlag. Oppgave 3: a) Svovel og nitrogen. SO 2, SO 3, NO og NO 2. b) Utslipp av nitrogenoksider fra biler, jo mer jo høyere temperaturen i motoren er. c) Kalk. CaCO 3. Produkt: Hvis sur nedbør skyldes svovel: Kalsiumsulfat, gips, CaSO 4. Hvis den sure nedbøren skyldes nitrogen: Nitrater som er løselige og derfor bidrar til overgjødsling. d) Kullkraftverkene, særlig brunkullverkene i Øst Europa, frigjorde mye svovel. Smelteverkene, særlig for kobber og jernverk, bidro også mye.

8 e) Problemet med sur nedbør, særlig det som skyldes svovel, regnes i dag som i all hovedsak løst i vestlige land. Nitrogenoksidene er nå like viktige, og de utgjør et tilleggsproblem ved at de bidrar til overgjødsling. f)mest av: Nitrogen, vanndamp og CO 2. Viktigste problemgasser: CO, NO x og CO 2 g) Platina, med noe rhenium h) CO omdannes til CO 2. NO og NO 2 omdannes til O 2 og N 2. O 3 omdannes til O 2. i) Vedfyring, særlig med peis. j) Bly. Tetraetylbly (Pb(CH 2 CH 3 ) 4 ) ble tilsatt for å øke oktantallet, opptil 2%. k) P og N. Ikke som grunnstoff, men i forbindelser. l) P som fosfat: PO 4 3. N som nitrat (NO 3 ), nitritt (NO 2 ), ammonium (NH 4 + ) og ulike organiske forbindelser som f. eks. urea/urinstoff (CO(NH 2 ) 2 ). m) Landbruk, avrenning etter gjødsling. n) Fosfatholdig vaskemiddel. X 1 1) Na +, Mg 2+, Al 3+, Ca 2+, K +, Ag +. 2) Cs +, Sr 2+, Ga 3+, Rb + og Ba 2+. 3) NaNO 3, Mg(NO 3 ) 2, Al(NO 3 ) 3, Ca(NO 3 ) 2, KNO 3, AgNO 3. 4) Na 2 SO 4, MgSO 4,, Al 2 (SO 4 ) 3, CaSO 4, K 2 SO 4, Ag 2 SO 4, 5) Fe 2+, Fe 3+, Pb 2+, Pb 4+, Sn 2+, Sn 4+, Co 2+, Co 3+. 6) CrO 4 2, Cr 2 O 7 2, MnO 4, Krom er 6+ i begge tilfellene, mangan er 7+. 7) Kvikksølv. +1. (Det samme kan skje med kadmium, men i mindre grad) X 2 1) H 3 BO 3, Na 2 B 4 O 7 10 H 2 O. Borater. 2) AsO 4 3, helt parallelt med fosfat: PO 4 3 3) SeO 4 2, helt parallelt med sulfat: SO ) AsO 3 3, SeO 3 2 5) Selensyrling, tilsvarende svovelsyrling. X 3 1) Eks: CHF 2 CCl 3. 2) Det reagerer før det kommer opp i stratosfæren 3) Mindre. De er like effektive til å absorbere varmestråling, men levetiden er kortere. 4) Sulfataerosoler blokkerer solinnstråling. Tilsvarende skjer etter store vulkanutbrudd. 5) Se lærebøkene. Nei, så lenge det er oksygen og UV stråling vil det dannes ozon. 6) Aluminium. 8% av jordskorpen er aluminium, og det løses ut fra stein når det blir surt. 7) Kvikksølv. 8) Vannet blir surere, dvs. mindre basisk. 9) Korallene X 4 De to ytterste elektronene for kvikksølv er ekstra stabile, derfor er det vanskeligere å danne elektronsky. Gull har ett elektron det kan avgi, men dette blir ekstra stabilisert. Bly er i gruppe 4, og skulle forventes å avgi 4 eletroner. Fordi to av elektronene er stabilisert, dannes heller Pb 2+.

9 Løsningsforslag, basisøving 3A. TMT4100, høsten Oppgave 1: a) N 2 O, NO, N 2 O 3, NO 2, N 2 O 5. (Okstall: I V, dvs. 1 5) b) HNO 3, pk a = 1,3; HNO 2, pk a = 3,15 c) NO 3 kalles nitrat, f. eks. Ca(NO 3 ) 2 kalles et nitratsalt. NO 2 kalles nitritt, NaNO 2 er et nitrittsalt. d) V (5+) i salpetersyre og nitrat, III (3+) i salpetersyrling og nitritt. e) NO + ½ O 2 NO 2 NO 2 + ¼ O 2 + ½ H 2 O HNO 3. (Salpetersyrling fra NO: NO + ¼ O 2 + ½ H 2 O HNO 2.) f) Som N 2. g) Bindingen er en meget sterk trippelbinding, den sterkeste kjente kjemiske binding. h) Mye energi, dvs. høy temperatur eller en elektrisk gnist gjør dette: Kunstgjødselproduksjon, dannelse av NO x p.g.a. tennpluggene i bil eller lyn, nitrogenfikserende bakterier. i) Ammoniakk: NH 3. j) Ammonium: NH 4 +. k). Begge reaksjonene gir samme resultat: HNO 3 + NH 3 NO 3 + NH 4 + NH 4 NO 3. Ammoniumnitrat. Basen ammoniakk tar opp H + fra syren salpetersyre og det danens to ioner. Til sammen danner de saltet ammoniumnitrat. Oppgave 2: a) Det meste av stein er silikater, hvor Si er bundet til oksygen og gjerne andre metaller. b) Silikon er det norske orden for engelsk silicone, silicon er det engelske orden for silisium. c) I datamaskiner, databrikker er laget av høyrent silisium, men enn 99,999999% Si. d) Kvarts (bergkrystall), sand. Hard, gjennomsiktig når den er ren, kan danne vakre krystaller e) 0,012 g/100g (dvs. 0,12 g/l) fra SI. Dette gjelder ikke krystallisert SiO 2, kvarts, som er å regne som helt uløselig. Heldigvis, ellers ville sandstrender fort bli løst opp. f) 4. Du finner (nesten) alltid fire bindinger rundt Si: SIH 4, SiCl 4 etc. SiO 2 danner gitterstrukturer med fire bindinger til O atomer fra hver Si. g) Et lavt koke og smeltepunkt ser at forbindelsen er molekylær, høye verdier at forbindelsen er et gitter. Oppgave 3: a) Rød, hvit og sort. (også brun, men den finnes bare ved meget lave temperaturer) Begrepet allotrop brukes om ulike former for et grunnstoff. O 2 og O 3 er to allotroper av grunnstoffet oksygen. b) Rød. Den er ikke spesielt giftig. Brukes i fyrstikkhoder, og de må derfor kunne spises av barn. Oksidasjonstallet er alltid 0 for rene grunnstoffer. (Man kan finne ut hvilken som er mest stabil fra SI ved å se på verdien av Δ f Gº. Jo lavere verdi, jo mer stabil.) c) Hvit. P 4. Den er meget giftig, en klassisk gift i kriminalromaner. d) H 3 PO 4. V (5 + ) (Oksygen er II, H er I. Oksidasjonstallet stemmer overens med gruppenummeret.) e) Fosfater. Pass på ladningen av ionet: PO 4 3. Ca 3 (PO 4 ) 2. NaH 2 PO 4. Oppgave 4: a) F, Fluor, F, fluorider, Cl, klor, Cl, klorider, Br, brom, Br, bromider, I, jod, I, jodider (astat, As, astatider, As ) b) Brom er flytende, jod er fast, klor og fluor er gasser. Astat er sannsynligvis halvmetall eller metall, men det er ustabilt, ingen har samlet nok atomer av stoffet til å lage en stor nok klump til å finne det ut. c) Fluor: gulgrønn, Klor: grønngul, Brom: brun, Iod: lilla. d) HF, det er kun den som har en pk a i SI (3,17). HCl er en sterk syre, og som andre sterke syrer står den ikke oppgitt med pka-verdi i SI. HF er for øvrig en sterk syre i ren form, men svak i vannløsning. e) Alle. Forskjellen er at noen er mer aggressive og gasser er generelt farligere enn faste stoffer. g) Fluor.

10 Ekstraoppgavene: X 1: 1) Dannelse av den sterke bindingen i N 2 er årsaken til at nitrogenforbindelser ofte er gode sprengstoff. Det frigjør mye energi og det dannes raskt store mengder av en stabil gass som skaper et stort trykk. 2) 2, H 2 N NH 2. NB, molekyl formen er litt spesiell, N atomenes bindinger danner ikke plan. Dette kan forklares ved hjelp av ledige elektronpar på nitrogenatomene, sml. ammoniakk. 3) NaN 3. Na saltet av hydrogenazid, HN 3, pka = 4,65. X 2: 1) Slipemiddel. Nei. Veldig harde stoffer kan ikke være molekylære, hardhet angir styrken av svakeste binding. 2) Silikon. Plast, gummi, oljer. 3) Glass. 4) De løser seg og vil etter hvert hydrolysere og danne SiO 2. Hydrolysere betyr å reagere med vann. X 3: 1) Opplysningene i oppgaven forteller at apatitt er Ca 5 (PO 4 ) 3 F, Ca 5 (PO 4 ) 3 OH eller Ca 5 (PO 4 ) 3 Cl. Den første inneholder fluor og må nødvendigvis være fluorapatitt. Det er dannelse av fluorapatitt i emaljen som gjør at fluor skaper sterke tenner. 2) Sr 5 (AsO 4 ) 3 Cl. Beholder man Ca eller erstatter det med Pb får man mineraler som finnes i naturen. h) Fosforsyrling Fosfitt. X 4: 1) +I: Cl 2 O, OCl, hypokloritt, HOCl, underklorsyrling, +III: Cl 2 O 3, ClO 2, kloritt, HClO 2, klorsyrling, +V: Cl 2 O 5, ClO 3, klorat, HClO 3, klorsyre, +VII: Cl 2 O 7, ClO 4, perklorat, HClO 4, perklorsyre Dette utgjør et unntak fra regelen om at at (som i sulfat) betyr høyeste mulige oksidasjonstall for sentralionet. Ut fra denne regelen skulle ClO 4 være klorat og ikke perklorat. Årsaken til unntaket er at man trengte flere navn for å navngi alle ionene. Tilsvarende gjelder for brom og jod, men jeg vet ikke om andre unntak fra denne navneregelen. 2) Det med størst elektronegativitet blir negativt ( I), det andre positivt. ClF gir +I på Cl og 1 på F. BrCl 3 : +III på Br, I på Cl. IF 5 : +V på I, I på F. 3) Hadde Xe hatt en lav elektronegativitet, ville xenonfluoridene vært ioniske. Det er de ikke, derfor må Xe ha en høy elektronegativitet. Dette gjelder alle edelgasser. Det er ikke mulig å måle elektronegativitet hvis man ikke kan lage forbindelser, men beregnet elektronegativitet for He er 5,5, dvs. langt større en for fluor.

11 Løsningsforslag, Basisøving 3B TMT4100, høsten Oppgave 1: a) H-O-H, vinkelen er ca. 105º, bindingslengde 97 pm (0,97 Å, 1Å = m). b) O har størst elektronegativitet. c) Fordi forskjellen i elektronegativitet gjør at elektronene er ujevnt fordelt mellom atomene, bindingene blir polare. (Molekylet blir en dipol.) d) 2, O trekker mest, og blir derfor det negative atomet. e) Den siden O peker mot er negativ, mens den siden H-atomene peker mot er positiv. f) Hydrogenbindinger. g) Mellom 50 ºC og 120 ºC er OK forslag. (Man forlenger linjen gjennom punktene H 2 Te, H 2 Se, H 2 S fordi man antar at det ikke er hydrogenbindinger i disse molekylene. Man kan også sammenligne med rekken, SnH 4, GeH 4, SiH 4, CH 4 hvor ingen av molekylene har hydrogenbindinger. Hvis forskjellene er like store skulle vann hatt et kokepunkt på under 100 ºC.). h) Et H + hopper fra ett vannmolekyl til nabomolekylet. i) Mellom molekylene, mellom vannmolekyler og mellom noen andre molekyler (NH 3, HF, etanol etc.). Oppgave 2: a/b) Polare forbindelser løses i vann: Sukker, salt, eddiksyre (eddik), alkohol. Upolare stoffer løses ikke i vann, men i hverandre: Bensin, olje, fett, oksygen. Alkohol og sukker er delvis polar og vil løses både i bensin og vann. c) De legger seg i grenseflaten med den upolare kjeden i oljen og den polare enden i vann. Dette gjør at de stabiliserer oljedråpen, slik som såpe gjør når den stabiliserer fettdråper og dermed løser fettet. d) Kovalente nettverk er uløselige i alle løsemiddel: Diamant, gråstein, gips, tannemalje. Molekylære forbindelser er løselige og normalt lett å smelte/fordampe: Sukker, tørris, is, stearin. (stearin er løselig i olje.) Ioniske forbindelser kan ofte løses i vann: Salt. Uløselig nettverksstrukturer: Diamant, gråstein, grafitt, tannemalje. Gips er en mellomting mellom et ionisk og et kovalent gitter. Hardplast er spesiell da den er molekylær, men har meget store molekyler. Polyeten (polyetylen) er i praksis uløselig i alt. e) Ammoniakkgass løses i væske Fast sukker løses i væske. Flytende løser flytende. Fast løsning, fast løses i fast. Bensin løses i fast gummi. Helium gass løses i fast gummi. Oppgave 3: a) I fast fase er atomene eller molekylene fast plassert i forhold til hverandre, vanligvis i et systematisk mønster og det er sterke krefter mellom dem. I gass er det ingen binding mellom molekylene eller atomene. I væsker er det en mellomting: Bindingene normalt bare litt svakere enn i fast fase, det er ingen systematisk struktur og molekylene/atomene kan bevege seg i forhold til hverandre. b) I SiO 2 er det et kovalent gitter hvor alle atomene er bundet fast i hverandre. Et slikt gitter kan sammenlignes med et kjempestort molekyl. CO 2 består av små molekyler med svake bindinger i mellom. c) Na: Metall (lav, 0,9), C: kovalent (høy, 2,5). AlCl 3 : polar kovalent (forskjell ca. 1,5) NaF: ionisk (forskjell ca. 3), Na 2 O: ionisk (forskjell ca. 2,5), FeS 2 : metallisk/kovalent (1,8/2,6) Dette er svovelkis, metallisk og sprøtt, CuTe : metallisk (1,9/2,1), IF 3 og XeF 4 polar kovalent (2,6 mol 4,0, forskjell 1,3 1,4). d) Metallatomene avgir elektroner i en elektronsky, som holder metallionene sammen. Elektronskyen stopper og reflekterer alt lys, leder strøm og varme, frigir elektroner og danner urettede bindinger. e) Kvarts er ut fra dette ikke metallisk og har ikke elektronsky og metalliske ledning. Hadde både Si og O hatt lav elneg ville kvarts vært metallisk. Høy elneg gir kovalent, en høy og en lav gir ionisk binding. f) Metallegenskaper: Ugjennomsiktig, metallisk glans. Ikkemetallisk egenskaper: Hardt, ikke formbart. Halvmetallisk egenskap: Mellomliggende elektrisk ledningsevne som øker med temperaturen. Ekstraoppgave X-1: a) S: De to første gruppene (Under H og Be). P: De seks siste gruppene (Under B, C, N, O, F og He). D: Gruppe (de korte gruppene). F: De to seriene som starter med La og Ac. b) s: Kuleformet. p: 8-tallsformet. d: Ser ut som firebladet propell. (f må tegnes tredimensjonalt, se lærebøkene. c) s:1. p:3, d:5. Det er plass til to elektroner i hver orbital, så antallet stemmer med antall grunnstoffer i hver periode i hver gruppe. d) Overgangsmetaller. e) I d-blokken er det underliggende d-orbitaler som fylles opp, derfor blir forskjellen mellom naboer liten. I s- og p- blokken er det de ytterste orbitalene som fylles, og det har stor betydning for reaksjonsmønsteret hvor mange elektroner som finnes i ytterste elektonskall. f) D-orbitalene i samme atom ligger på omtrent samme nivå, og de blir normalt ikke helt oppfylt eller helt tomme når de danner forbindelser. Derfor har elektronene muligheter for å hoppe mellom d-orbitalene og absorbere lys. g) Jordskorpen inneholder 5% Fe. Nest vanligste fargede overgangsmetall: Mn, 0,1%. Ti (ca. 1%) er fargeløs.

12 Løsningsforslag, Hovedøving 3. høsten TMT4100, Oppgave 1 (tegn inn resten av bindingene og H atomene selv): a/b) Stabile: CH 4, C 2 H 6, C 4 H 10, C 12 H 26. C 4 H 7 og C 2 H 5 har et odde antall H atomer. Det er ikke mulig med bare H og C. Maksimalt antall H er 2n + 2. I CH 4 har C atomet 4 H. Molekylene kan utvides trinnvis ved å bytte ut et H atom med et metyl (CH 3 gruppe), det øker hver gang med CH 2. c) Tetraeder. Dvs. karbonet er plassert midt i en trekantet pyramide, og H-atomene i hjørnene. d) metan = CH 4 (g), etan = C 2 H 6 (g), pentan = C 5 H 12 (l), dodekan = C 12 H 26 (l), eicosan = C 20 H 42 (s) e) (g), (l) eller (s) ovenfor angir om stoffet er gass, væske (olje) eller fast (voks) ved romtemperatur. f) C-C-C-C C-C-C (lineært butan og metylpropan) C g) Et pentan har totalt 5 C. Lineært (normal pentan, n pentan), 2 metylbutan, 2,2 dimetylpropan. h) metyl og etyl betyr CH 3 og C 2 H 5 gruppe som en del av molekylet. Dimetyl betyr at molekylet har to CH 3 grupper, mens 2 metyl betyr ett metyl på 2. karbonatom. i) C-C-C-C-C C-C-C-C-C C-C-C-C-C C-C-C-C-C C C C C C C C C Oppgave 2: a) H 3 C-CH 3, H 2 C=CH 2, HC CH. C 2 H 4 er plant med C C H vinkel ca. 120º. C 2 H 2 er lineært. b) Etan, eten (etylen), etyn (acetylen). Alle er gasser ved romtemperatur. c) 1-buten, 2-buten, 2-methylpropen d) 1,3 butadien: H 2 C=CH-CH=CH 2 og 1,2 butadien: H 2 C=C=CH CH 3 Oppgave 3: a) i) Femring. ii) Femring, 1 dobbeltb. iii) Femring, 2 dobbeltb. iv) Seksring, 1 dobbeltb. v) 6-ring, annenhver enkel- og dobbeltbinding. b) Benzen. c) Metylbenzen, og dimetylbenzen. De to metylgruppene kan plasseres ved siden av hverandre, eller med ett eller to karbonatomer i mellom. (Se til høyre) d) De kalles aromatiske hydrokarboner eller aromater, på grunn av karakteristisk lukt. Tjærestoffer (PAH) er aromater med flere ringer. Forkortelsen PAH betyr polysykliske aromatiske hydrokarboner. Figuren til høyre viser først to likeverdige måter å tegne benzenmolekylet som viser at alle bindingene er likeverdige. Den riktige strukturen er gjennomsnittet av disse to. Nederst toluen (metylbenzen) og de tre ulike typene xylen (dimetylbenzen). Det er viktig at man tegner strukturene fullstendige, med alle atomene og bindingene angitt. Forenklede skrivemåter blir ikke godtatt på prøver i dette faget. Oppgave 4: i) CH 3 Br ii) CHCl 3 iii) CF 4 iv) CClF 3 v) Cl 2 H C-C H 2 Cl v) H 2 C=CHCl vi) F 2 C=CF 2 v) C 6 H 5 Cl. (Merk: tetrafluoroeten står ikke i SI. Tetra betyr 4, så tetrafluoroeten betyr et eten der 4 H (dvs. alle) er byttet ut med F.) h) C-C-C-C-C-C C C-C-C-C De to første har ingen tertiær H. C-C-C-C C C Den tredje har to tertiære H. C Ekstraoppgavene: X 1: 1) 2 metyl propan og metylsyklopetan. 2) To ulike C 6 H 14 molekyler som ikke inkluderer tertiære hydrogenatom: Lineærheksan og 2,2 dimetylbutan. Ett som inkludere to tertiære hydrogenatom: 2,3 dimetylbutan. 3) De fire viktigste: 1,2 butadien, 1,3 butanien, butyn og syklobuten.

13 X 2: 1) CH 4 : C: 1, H: 2x1 + 2 = 4. Propan: C 3 H 8 : C: 3. H: 2x3 + 2 = 8. 3 metylpentan: C 6 H 14. C: 6. H = 6x2 + 2 = 14. 2) Start med CH 4. Hvert nytt C har 4 bindinger. Samtidig må man fjerne 2 H atomer for å kunne knytte de to molekylene sammen. Dvs. for hver nytt C øker antall nye bindinger med 2, og følgelig antall H atomer. 3) Å lage en dobbeltbinding betyr at man fjerner to hydrogenatomer. 20 C atomer, skulle tilsi 2 x = 42 H atomer. Her er det 38, dvs. 4 mindre, hvilket tilsvarer 2 dobbeltbindinger. (Obs. det stod et feil tall i oppgaven. Med 18 H blir det 10 DBE færre, se oppgave 6) 4) 2n + 2 2m. 5) 2k + 2 2l 2m. 6) DBE = (2C + 2 H)/2, der C er antall C atomer og H er antall H-atomer og DBE betyr antall dobbeltbindingsekvivalenter. Start med det antall H atomer du skulle hatt ut fra at antallet er 2xantall C + 2. Har du færre H atomer enn dette, kan du ha dobbeltbindinger. Tar man forskjellen og deler på 2, får man det antall dobbeltbindinger man kan ha. Forskjellen kan skyldes trippelbindinger eller ringer, men hvis du ikke vet hva det er kaller du det dobbeltbindingsekvivalenter. Antall H er dermed 2 x antall C x antall DBE.

14 Løsningsforslag, basisøving 4A TMT4100, høsten Oppgave 0: Etan: H 3 C CH 3, eten: H 2 C=CH 2, etyn: H C C H, butan: H 3 C CH 2 CH 2 CH 3, 1-buten: H 2 C=CH CH 2 CH 3 3 buten er en feilaktig betegnelse på 1 buten. 1,3-butadien: H 2 C=CH CH=CH 2, syklobutan: en ring bestående av 4 CH 2 grupper bundet sammen med enkeltbindinger. Benzen: En ring av seks karbonatomer med annenhver enkelt og dobbeltbinding og ett H på hvert C atom. Oppgave 1: a) Metanol: CH 3 OH, Etanol: CH 3 CH 2 OH, To propanoler: CH 3 CH 2 CH 2 OH og CH 3 CH(OH)CH 3, 8 butenoler, sykloheksanol og en benzenalkohol som kalles fenol. For alle har alkoholen høyere kokepunkt enn hydrokarbonet, på grunn av at oksygenatomet gjør molekylet polart. b) Propan: CH 3 CH 2 CH 2 OH og CH 3 CH(OH)CH 3. Man kan lage 3 fra 1,2-butadien og 2 (egentlig 3) alkoholer fra 1,3-butadien. (Den ekstra muligheten er cis- og trans 1,3-butadien-1-ol.) c) «Alkohol» = etanol, «Tresprit» = metanol. d) HOH 2 C CH 2 OH, HOH 2 C CHOH CH 2 OH. Oppgave 2: a) CH 3 O CH 3 b) CH 3 CH 2 O CH 2 CH 3. Kokepunktet er 34,5 ºC. Eter brukes til å vaske ren og desinfisere hud før blodprøver etc. Eteren fordamper raskt på huden og det føles kaldt. Oppgave 3: Skrivemåten C(=O) betyr at oksygenet er bundet til C med en dobbeltbinding, men at det som følger etter er bundet dirrekte til karbonet og ikke til oksygenet. Se tegningene lenger nede. a) Formaldehyd: H 2 C=O. Acetaldehyd: CH 3 C(=O)H b) CH 3 C(=O) CH 3 Oppgave 4: a) Syregruppen: C(=O) OH. Eddiksyre: CH 3 C(=O)OH. Maursyre: HC(=O)OH b) HOC(=O) C(=O)OH c) C 6 H 5 C(=O) OH (syregruppens C er ikke en del av ringen) d) (Til høyre) Eddiksyre + metanol = ester (+ vann) e) H C(=O)O CH 3 Oppgave 5: a) H 3 C NH 2 b) H 3 C NH CH 3 c) Dannelse av amid er tegnet til høyre for forestringen ovenfor. Resultatet er veldig likt, eneste forskjellen er at O i esteren er erstattet med NH i amidet. Merk at N har en binding mer enn O, derfor erstattes O med NH og ikke bare N. d) H 3 C NH (O=)C C(=O) NH CH 3 CH 3 C(=O) NH CH 2 CH 2 NH C(=O) CH 3 e) Den enkleste aminosyren, glysin, er tegnet nede til venstre, den nest enkleste, alanin, til høyre.

15 Ekstraoppgaver: X 1: 1) C 6 H 5 OH. O atomet er bundet direkte til et C atom i ringen. 2) CH 3 CH 2 (OH H) O CH 2 CH 3 CH 3 CH 2 O CH 2 CH 3 + H 2 O 3) Se nedenfor. Til venstre er ortoftalsyre eller bare ftalsyre. Til høyre er paraftalsyre, eller tereftalsyre, som brukes mest i plaststoffer. Her står de to syregruppene på motsatt side av ringen. 4) H 3 C CH 2 O (O=) C 6 H 4 C(=O) O CH 2 CH 3. 5) C 6 H 5 O (O=)C C(=O) O C 6 H 5 X 2: 1) 4, det samme som i metan. Det påvirker ikke antall H at man tilfører et oksygen. 2) 5, en mer i metan. Nitrogen har tre bindinger, så det øker antall ledige bindinger eller antall H atomer hvis man tilfører et nitrogen 3) C 2 H 6 O, C 2 H 4 O, C 3 H 6 O. I etanol er H = 2C + 2, som i hydrokarboner. I de to andre er H = 2C, hvilket betyr at de har en dobbeltbindingsekvivalent. En dobbeltbinding fjerner 2 H atomer uavhengig om det er C=O eller C=C. 4) 6. Benzenringen har en ring og tre dobbeltbindinger, i tillegg er det to C=O bindinger. X 3: 1) CH 3 NH 2 + H + CH 3 NH 3 + 2) H 2 N C(CH 3 )H C(=O) OH H 3 N + C(CH 3 )H C(=O) O Se tegning til høyre. 3) H 2 N C(CH 3 )H C(=O) OH + H 2 N C(CH 3 )H C(=O) OH H 2 N C(CH 3 )H C(=O) HN C(CH 3 )H C(=O) OH Denne reaksjonen er med alanin, glysin gir produktet under. 4) Et peptid, eventuelt et protein.

16 Løsningsforslag Basisøving 4b TMT4100, høsten Oppgave 1 (tegn inn de siste strekene selv): Monomer: Polymer: a) eten (etylen): CH 2 =CH 2 polyeten (polyetylen): ( CH 2 CH 2 ) n b) propen (propylen): CH 2 =CH CH 3 polypropen (polypropylen): ( CH 2 CH ) n CH 3 CH 3 CH 3 c) eten propen kopolymer: CH 2 CH CH 2 CH 2 CH 2 CH CH 2 CH 2 CH 2 CH d) vinylklorid: CH 2 =CHCl PVC: ( CH 2 CHCl ) n e) tetrafluoreten: CF 2 =CF 2 teflon: ( CF 2 CF 2 ) n CH 3 Om navn: Vinyl betyr CH 2 =CH. Er den ledige bindingen bundet til klorid, får man vinylklorid, vinyl bundet til benzen gir vinylbenzen (styren). Propen er vinylmetan og 1 buten er vinyletan og eten er vinylhydrogen. Tetra betyr fire, tetrafluoreten er eten med fire F i stedet for H. Oppgave 2: a) Etylacetat: CH 3 C(=O) (O H H) O CH 2 CH 2 CH 3 C(=O) OCH 2 CH 3 + H 2 O b) CH 3 C(=O) O H + H O CH 2 CH 2 O H + H O C(=O) CH 3 CH 3 C(=O) (O H H) O CH 2 CH 2 O (H H O) C(=O) CH 3 CH 3 C(=O) OCH 2 CH 2 O C(=O) CH 3 + 2H 2 O (veldig vanskelig å gi navn på denne) c) CH 3 CH 2 O C(=O) C(=O) OCH 2 CH 3. Dietyloksalat d) H O C(=O)C(=O) O H H O CH 2 CH 2 O H H O C(=O)C(=O) O H H O CH 2 CH 2 O H HO C(=O)C(=O) (O H H) O CH 2 CH 2 O (H H O) C(=O)C(=O) (O H H) O CH 2 CH 2 O H ( 3 H 2 O) HO C(=O)C(=O) O CH 2 CH 2 O C(=O)C(=O) O CH 2 CH 2 OH + H O C(=O)C(=O) O H etc. en polymer: ( C(=O) C(=O) OCH 2 CH 2 O ) n e) Samme som ovenfor, men med en benzenring mellom C=O gruppene. f) n H O CH 2 C(=O) O H H O CH 2 C(=O) (O H H) O CH 2 C(=O) (O H H) O CH 2 C(=O) (O H H) O CH 2 C(=O) O H etc ( OCH 2 C(=O) ) n + n 1 H 2 O. g) d, e og f Oppgave 3: a) CH 3 C(=O) O H + NH 3 CH 3 C(=O) (O H H) NH 2 CH 3 C(=O) NH 2 + H 2 O b) CH 3 C(=O) O H + NH 2 CH 3 CH 3 C(=O) (O H H) NHCH 3 CH 3 C(=O) NHCH 3 + H 2 O c) CH 3 C(=O)NH (CH 2 ) 6 NHC(=O)CH 3. d) + n H 2 O På figuren er det angitt 4 amidbindinger (nye N-C-bindinger) som har gitt 4 H 2 O. Se evt. løsningsforslag for Basis 4a for dannelse av amider fra syrer og aminer.

17 Oppgave 4: a) Glyserol har tre OH grupper, og alle ville forestres med tereftalsyre. b) I stedet for lange kjeder, ville man fått et kryssbundet nettverk. c) Glykol ville gitt en polyester med lange kjeder som kunne forskyves i forhold til hverandre. Glyserol ville gitt en kryssbundet polyester som ikke kan omformes, fordi kjedene henger sammen. d) Smeltbar plast er termoplast, kryssbundet plast er herdeplast (Engelsk: thermoset). I en væske kan enkeltmolekylene kan bevege seg og forflytte seg i forhold til hverandre. Kryssbindinger gjør at kjedene ikke kan forflytte seg i forhold til hverandre, en herdeplast kan derfor ikke smelte. Merk: På tross av navnet, en herdeplast behøver ikke være hard! Ektraoppgavene: X 1: 1) Etyn : CH CH Polyetyn: ( CH=CH ) n = CH=CH CH=CH CH=CH CH=CH CH=CH etc. 2) Bruksområder: Polyeten: Plastposer. Polypropen: Søppelcontainere, kosedyr. Polystyren: isolasjon., eks Styrpopor, isopor. PVC: elektriske ledninger, utendørs plater etc. Polytetrafluoroeten: Stekepannebelegg (Teflon), allværsjakker (Goretex), skismurning 3) PE og PP er kjemisk sett vanlige hydrokarboner, slik man finner dem i olje. Eneste forskjellen er at her er molekylene så lange at stoffet blir fast. Brennverdien er derfor akkurat som i olje. 4) Vanndamp og karbondioksid. 5) Når PVC brenner (enten ved husbrann eller i ved søppelforbrenning) frigjøres klorholdige gasser som kan være giftige i seg selv eller som skaper små mengder av farlige dioksiner. 6) styren: polystyren: X 2: 1) En kondensasjonsreaksjon danner vann (eller andre små molekyler) som et biprodukt. Forestring er en kondensasjonsreaksjon, enten man lager en vanlig ester eller en polyester. 2) Oksygenatomene i polyester gjør at molekylene er polare, mens polyeten og polypropen er upolart. Derfor er det sterkere bindinger i polyester enn i polyeten. X 3: e) Nylon 12,12: NH C 12 H 24 NHC(=O)C 10 H 20 C(=O) n f) monomer: NH 2 C 5 H 10 C(=O)OH, polymer: ( NH C 5 H 10 C(=O) ) n Slik: NH 2 C 5 H 10 C(=O) (OH H) NH C 5 H 10 C(=O) (OH H) NH C 5 H 10 C(=O)OH etc. g) Viktigste bruk er i fiber (Nylon). X 4: 1) Glassfiber. 2) Poly Ethylenglycol Therephthalate.

18 Løsningsforslag, Hovedøving TMT4100, høsten Oppgave 0: a) Se læreboka. Propylacetat: CH 3 C(=O) O CH 2 CH 2 CH 3. Isopropanol: CH 3 CH( OH) CH 3. b) eks: vinylacetat: H 2 C=CH O C(=O)CH 3. Strukturen for vinylforbindelser er den samme som for eten, bortsett fra at ett av H atomene er erstattet av noe annet. Alle molekylene her kan skrives som H 2 C=CH X, hvor X er H, CH 3, Cl, C 6 H 5 (bensenring), F og O C(=O)CH 3 c) C 3 H 8, C 3 H 6, C 3 H 4, C 3 H 7, C 3 H 7 OH, C 2 H 5 C(=O)OH, C 2 H 5 C(=O)OC 3 H 7 Oppgave 1: a) Polymer er et stort molekyl som er laget av flere monomere satt sammen. Med plast mener vi polymeren med eventuelle tilsetninger. Polymere kan også omfatte cellulose, proteiner, silikon og mineraler. b) eten/polyeten: monomer: H 2 C=CH 2 polymer: [ H 2 C CH 2 ] c) propen/polypropen: monomer: H 2 C=CHCH 3 polymer: [ H 2 C CH( CH 3 ) ] Alltid for addisjonspolymere: Splitt opp en dobbeltbinding, og bruk de frigjorte bindingene til å hekte monomerene sammen. Ingen atomer flytter seg innen monomeren. Får du polyeten og polypropen til å bli det samme, har du helt klart misforstått. Polyvinyalkohol: [ H 2 C CH(OH) ] d) Kovalente bindinger mellom polymerkjeder som holder strukturen fast selv i smeltet tilstand. e) I herdeplast, hvor de hindrer at plasten kan omformes. Oppgave 2: a) En termoplast kan omformes ved smelting, mens herdeplaster får en endelig form når den stivner. b) Binding mellom molekylkjedene. Gjør plasten til en herdeplast. c) En polymer er et langt molekyl bygget opp av mange monomere. d) Ved addisjonspolymerisasjon bindes monomere sammen ved hjelp av en ny binding. Denne forutsetter at monomeren har en dobbeltbinding, hvor den ene kan brytes. e) Addisjonspolmer: Monomerene henger seg sammen uten at noe blir borte. Kondendsasjonspolymer: Ved dannelse av bindingen mellom monomerene spaltes av et lite molekyl, normalt vann. f) OH gruppene i alkoholen binder seg til hver sin syregruppe, og de to syregruppene binder seg til hver sin alkohol. Dette gir lange kjeder eller ringer. Biprodukt: Vann. g) Samme, men med NH 2 i stedet for OH. Vann blir biprodukt. Oppgave 3: a) Svake intermolekylære krefter mellom molekylene. Dipol dipolbindinger mellom polare molekyler, Londonkrefter (også kalt dispersjonskrefter eller indusert dipol-indusert dipol) mellom upolare molekyler. Hydrogenbindinger mellom kjedene gjør noen polymere ekstra sterke. (Begrepet van der Waals-krefter er litt problematisk, da det brukes forskjellig. Noen bruker begrepet om alle krefter mellom molekyler, enten de er polare eller upolare. Noen bruker begrepet synonymt med Londonkrefter. Egentlig henspiller det på interaksjoner mellom molekyler i gassfase.) b) En forgrenet kjede kan ikke foldes systematisk, og kan derfor ikke krystallisere. Krystallin plast er stiv og kan ikke brukes i bæreposer, så der bruker man forgrenet polyeten. c) I forgreningene har du et tertiært karbon (bundet til tre andre karbon), forgrenet polyeten er nedbrytbar. d) Polypropen har tertiær karbon, og er nedbrytbar og krystallin. Lineær polyeten er ikke nedbrytbar. e) Kryssbindingene holder kjedene fast, så de ikke kan legge seg i en regelmessig struktur. f) Gummi eller elastomer. Oppgave 5: a) Polyestere og polyamider inneholder oksygen som er mer elektronegativt enn karbon, dermed blir plasten polar. Du kan ikke lage en kondensasjonspolymer av monomere som bare inneholder hydrogen og karbon. b) Polyisopren og bensin er upolar, polyester og aceton har oksygenatomer og er polare. c) Polyestre er polare, og har derfor sterkere bindinger mellom kjedene. Polypropen som ikke er krystallin er bare en seig guffe, som ikke kan brukes til noe. d) Proteiner, polyestere og polyamider er polare kondensasjonspolymere, polypropylen er en upolar addisjonspolymer.

19 Ekstraoppgavene: 1) Isotaktisk og syndiotaktisk polypropen er regelmessige og kan derfor krystallisere. Ataktisk polypropen er uregelmessig og kan derfor ikke krystallisere. 2) Det er plasseringen av sidegruppene (metylgruppene) i polypropen som bestemmer om den er isotaktisk, syndiotaktisk eller ataktisk. Polyeten har ikke slike sidegrupper. 3) Likhet: Begge har hovedsakelig kovalente bindinger. Forskjell: Polymere består av enkeltmolekyler som holdes sammen av svake bindinger. En kovalent krystall kan sees på som et enkelt stort molekyl. 4) I prinsippet gjennomsiktig, men den kan være uklar og fyllstoffer kan gjøre den lystett; Fargeløs hvis ikke fargestoff er tilsatt; Isolator. (Det finnes noen unntak, til og med noen som leder strøm godt og ser ut som metaller.); Kan være sprø hvis den krystalliserer, eller hvis glassaktig ved lave temperaturer. 5) Tilsatsstoffer kan gjøre den myk, farget, metallisk ledende, ugjennomsiktig osv. 6) Hvilke grunnstoffer den inneholder bestemmer branngassenes farlighet. F. eks.: Dannelse av blåsyre krever at plasten inneholder nitrogen, dannelse av saltsyre at den inneholder klor. 7) Polyeten er ekstremt upolart, fast olje, derfor er det nesten ingen ting som fester seg. Derfor kan tokomponents plast (eks. epoksylim) blandes på polyetenplater, og man brukes polyetenkar til malerruller.

20 Løsningsforslag for Basisøving 5A. TMT4100, høsten Oppgave 0: a) b) c) d) 10 6,4 10 3,6 = 10 6,4 3,4 = e) 10 6,4 /10 3,6 = 10 6,4 3,6 = 10 2,70 f) ,01 = 0. g) 10 2 /0,01 = 1. h) i) j) 0, Oppgave 1: a) H 2 O. 18 g/mol. 18 g/mol. For et molekyl er molvekt og molekylvekt det samme. b) 1000g/(18,0 g/mol) 55,6 mol. 1 L vann veier 1 kg. c) OH og H + (H + kan også skrives H 3 O +. Dette er kjemisk sett riktigere, men likevel uvanlig blant kjemikere og gjøres ikke i SI); H 2 O.OH + H + d) K = [H + ] [OH ]. e) K w (25 ºC) = 1, K w (0 ºC) =1, Alle K-verdier er temperaturavhengige. f) for alle tre. K w er en konstant og endres ikke med ph. g) Nei, se eks. oppgave f). [H + ] og [OH ] er bare like hvis man starter med rent vann eller for blandinger med ph7. h) ph = log [H + ]; poh = log[oh ]; pk w = - log K w. ph + poh = pk w = 14. Oppgave 2: a) ph = 5, b) ph = 12,27. c) ph9, d) ph0, e) ph7. f) HCl spaltes fullstendig, 0,1 M HCl betyr 0,1 M H +. dvs. ph = 1. g) NaOH spaltes fullstendig, 1 M NaOH betyr 1 M OH, dvs. ph14. i) ph6. j) 0,1 mol / 10 L = 0,01 mol/l. ph=2. k) ph = 7. Merk forskjellen mellom disse to oppgavene. i b) angis at den målbare [H + ] faktisk er , og da er ph=11,27 etter definisjonen, uten noe om og men. I k), derimot, forteller oppgaven om en løsning som kan være laget ved å tilsette 10 9 mol HCl til 0,1 L vann. Men at man tilsetter 10 8 mol H + per liter betyr IKKE at [H + ] = 10 8 M. Det betyr at [H + ] er 10 8 M + det man måtte ha fra før. Her hadde man relativt mye fra før, nemlig de H + ionene som finnes i rent vann, dvs mol/l. (NB! Hva er ?). j) 0,1 mol HCl i 10 L betyr en konsentrasjon på 0,01 M HCl [H + ] = 10 2 M ph = 2. l) ph0 betyr at [H + ] = 10 0 M = 1 M. ph = 0 er IKKE ekstremt, det tilsvarer ikke mer enn 3,7 % HCl. m) K w endres ikke med ph, den er alltid ved 25 ºC. Hvis man tilsetter H + eller OH vil [H + ] og [OH ] endre seg ved å reagere eller ved at vann spaltes, slik at [H + ] [OH ] blir Oppgave 3: a) K = [B]/[A] NB! Høyresiden opp, venstresiden ned! b) K = [B]/[A] Motsatt reaksjon, uttrykket for K blir invertert (og verdien!) c) K = [C]/[A][B] d) K = [B][C]/[A] e) K = [B]/[A] 2 2A B kan skrives A + A B K = [B]/[A][A] = [B]/[A] 2 f) K = [C] 3 / [A] 2 [B]