Trender och deras orsak atomradier, jonradier, joniseringsenergi, elektronaffinitet

Transkript

1 Föreläsning 1: Chemical Principles F17-F41, , 3.1 Repetition Atomer atomnummer Protoner, neutroner, elektroner Isotoper Periodiska systemet grupper och perioder Block s, p, d, f Metall halvmetall ickemetall Monoatomära katjoner och anjoner Aufbauprincipen och periodiska systemet (repetition) Huvudkvanttal, bikvanttal, magnetiskt kvanttal, spinnkvanttal Kvanttalskombinationer Skal, orbitaler och formen på elektronmoln Aufbauprincipen, Pauliprincipen och Hunds regel Valenselektroner och periodiska systemet Trender och deras orsak atomradier, jonradier, joniseringsenergi, elektronaffinitet Monoatomära joner (3.1) Inertpareffekt Diagonal likhet Typiska egenskaper metaller och icke-metaller

2 Föreläsning 2: Chemical Principles (se även Tillämpat projekt Del 1) Fasta ämnens struktur Amorf och kristallin struktur närordning fjärrordning Bindningstyper i fasta ämnen Molekylstrukturer och kovalenta nätverk Enkla metallstrukturer Tätpackning: 2D och 3D (hexagonal hcp och kubisk ccp) Koordination koordinationstal (CN) och koordinationspolyeder Hålrum oktaedriska och tetraedriska i tätpackningar Enhetscell fcc, bcc, pc Bravaisgitter, cellparametrar Antal atomer per enhetscell, packningsgrad Beräknad densitet tätpackade riktningar Joniska typstrukturer: stensalt, cesiumklorid, zinkblände Radiekvoter och koordinationstal Beräknad densitet ur jonradier (NaCl-typ, CsCl-typ) Riktningar med joner i kontakt

3 Föreläsning 3: Chemical Principles Material Metaller bindningar och egenskaper Hög glans, elektrisk ledningsförmåga, och smidbarhet Glidplan ger seghet Legeringar homogena och heterogena Fast lösning substitution av atomer eller mellanrumsatomer Smidesjärn, gjutjärn, tackjärn, kolstål, rostfritt stål Ickejärnlegeringar Eutektisk punkt smältpunktsminimum Hårdämnen diamant och grafit; kalcium karbonat (marmor, krita, polymorfer) Kiseldioxid och silikater Cement, betong, murbruk oxidmoduler Borider, karbider och nitrider Glaser och keramer Olika typer av elektriska ledare Bandstrukturen hos halvledare Supraledare Luminiscenta material fosforer Olika typer av magnetism Kompositmaterial sega och starka

4 Föreläsning 4: Chemical Principles Väte Grundämnenas relativa förekomst Hydrider saltlika, metalliska, kovalenta Framställning av vätgas Isotoper Reaktioner Gr 1 - alkalimetaller Oxidationstal, farlighet, smältpunkt Reaktion med vatten Framställning Elektronsolvat i flytande ammoniak Syreföreningar (oxid, peroxid, superoxid) Framställning av NaOH enligt diafragmametoden Bikarbonat, soda, lut, pottaska Gr 2 alkaliska jordartsmetaller Oxidationstal, smältpunkt, farlighet Framställning av Mg Reaktioner Föreningar Bränd kalk, släckt kalk, hårt vatten, tandemalj Kemisk bindning i BeH 2?

5 Föreläsning 5: Chemical Principles Gr 13 - Borgruppen Oxidationstal, inert par, farlighet, metalliska egenskaper i gruppen Borallotroper : B 12 -molekyl Framställning av B Framställning av Al: Bauxit, Bayerprocessen, elektrolys enligt Hall Al är en amfoter metall B 2 O 3 är en syraanhydrid, elektronbrist i borsyra α-al 2 O 3 är en inert keram och ädelsten (rubin, safir) γ-al 2 O 3 är reaktiv och amfoter Vattenrening med hjälp av Al(OH) 3 Kemiska bindningar i gasformig Al 2 Cl 6 and B 2 H 6 Treatombindningar Gr 14 Kolgruppen Oxidationstal, inert par, farlighet, metalliska egenskaper i gruppen Tekniska former av C: Koks, sot, kimrök, aktivt kol Kolallotroper: Diamant, grafit, grafen, fulleren (fullerit), kolnanorör Framställning av Si, Sn, Pb CO 2 jämfört med SiO 2, kolsyra och kiselsyra CO och myrsyra, CO reduktionsmedel Al 4 C 3 och CaC 2 reagerar med vatten

6 Föreläsning 6: Chemical Principles, sid och Tillämpat projekt Del 2 Röntgendiffraktion Plan och planskaror Interferens av vågor Härledning av villkoret för konstruktiv interferens Braggs lag Diffraktionsuppställning Röntgenkällor rör och synkrotron Monokromator Pulverprov eller enkristall Detektor ringar (pulver) och punkter (enkristall) Data: Spridningsvinkel och integrerad intensitet Beräkning av kubisk cellkant ur experimentella spridningsvinklar Interferens av vågor från olika atomer i enhetscellen Relativa intensiteter ger information om atomslag och positioner i enhetscellen Kristallstruktur: Experimentella och beräknade intensiteter (amplituder) Bindningsavstånd Andra tillämpningar: Identifikation av faser och polymorfer, kristallinitet, DNA, kinetik

7 Föreläsning 7: Chemical Principles Gr 15 - Kvävegruppen Oxidationstal, inert par, farlighet, metalliska egenskaper i gruppen Kvävefixering: Bakterier och Mg Fosforallotroper Sulfidmineral: As, Sb, Bi Ammoniak och Haberprocessen Kväveoxider och motsvarande syror Framställning av HNO 3 enligt Ostwald Fosforoxider och motsvarande syror ATP/ADP Gr 16 Syregruppen (kalkogenerna) Oxidationstal, inert par, farlighet, metalliska egenskaper i gruppen Olika former av O och S Sulfidmalmer Framställning av O och S; H 2 S Se och Te Elektronegativitet och storlek hos atomer respektive anjoner Katenering (kedjebildning): O 3 och S 8 Rening av vatten Väteperoxid och polysulfidjoner Svaveloxider och motsvarande syror; framställning av svavelsyra enligt kontaktmetoden Ren svavelsyra: svagt oxiderande och starkt dehydrerande

8 Föreläsning 8: Chemical Principles Gr 17 - Halogenerna Oxidationstal, inert par, farlighet, metalliska egenskaper i gruppen Trender: Elektronegativitet, storlek Framställning av F 2, Cl 2, Br 2, I 2 Färgen på jodlösningar Interhalogenföreningar, VSEPR-metoden Vätehalogenider, etsning av glas med HF Oxidohalogensyror och motsvarande salter användning Jodbrist Gr 18 Ädelgaserna Egenskaper Helium uppvisar superfluiditet vid låg temperatur Neonljus och andra användningsområden för ädelgaser Ädelgasföreningar, VSEPR-metoden

9 Föreläsning 9: Chemical Principles Trender hos element i d-blocket Övergångsmetaller och d-blockselement Lantanider och aktinider Sällsynta jordartsmetaller och Ytterby fältspatgruva Lantanoidkontraktion atomradier, legeringar, densitet Oxidationstal Syra-basegenskaper och redoxegenskaper Skandium - nickel Framställning av Ti,V, Cr, Mn föreningar Masugnsprocessen för produktion av tackjärn Mondprocessen (Ni) Platinametaller Grupp 11 (Myntmetallerna) och Grupp 12 (zinkgruppen) Framställning och användning Biologisk funktion hos d-blockselement

10 Föreläsning 10: Chemical Principles (se även Tillämpat projekt Del 3) Komplex Koordinationsföreningar och metallkomplex Viktiga ligander Flertandade ligander Namngivning av komplexföreningar Formen på metallkomplex Isomerer: Strukturisomerer och stereoisomerer (optiska isomerer och cis-transisomerer) Föreläsning 11. Chemical Principles Kristallfält Cr(3+) i rubin och smaragd Valenselektroner i d-blockskatjoner Ligandfältsuppsplittring i tetraedriska och oktaedriska komplex Stark- och svagfältsligander spektrokemisk serie Hög- och lågspinnfallen Färgen hos komplex komplementfärg ligandfältsuppslittring Opariga elektroner paramagnetism och diamagnetism

11 Föreläsning 12. Chemical Principles Kärnkemi Olika typer av radioaktiv strålning och dess egenskaper Kärnreaktioner Stabila och instabila nuklider sönderfall sönderfallsserier Syntes av nya grundämnen Medicinska tillämpningar av radioaktiva ämnen Första ordningens sönderfall, halveringstid Kol-14-datering Nukleär bindningsenergi (massförlust) Fission energiutveckling (massförlust) Kedjereaktion - kritisk massa Kärnreaktor: bränslen, moderatorer, kontrollstavar Fusion vätebomb Anrikat och utarmat uran Utbränt kärnbränsle förvaring av radioaktivt avfall