KEMA02 Oorganisk kemi grundkurs F11



Relevanta dokument
KEMA02 Oorganisk kemi grundkurs F9

Dagens Meny. Oxidation/Reduktion Elektrolys Galvanisk cell Termodynamik Batterier Korrosion/biomimetik Energimöjligheter

KEMA02 Oorganisk kemi grundkurs F10

KEMA02 Oorganisk kemi grundkurs F10

Laboration 1: Kalorimetrisk bestämning av neutralisationsentalpi

Spänningsserien och galvaniska element. Niklas Dahrén

Repetition av hur en atom blir en jon.

Kap 8 Redox-reaktioner. Reduktion/Oxidation (elektrokemi)

KEMA02 Oorganisk kemi grundkurs F7

Oxidationstal. Niklas Dahrén

Korrosion laboration 1KB201 Grundläggande Materialkemi

KEMA02 Oorganisk kemi grundkurs F3

KEMA02 Oorganisk kemi grundkurs F12

Oxidation, reduktion och redoxreaktioner. Niklas Dahrén

REPETITIONSKURS I KEMI LÖSNINGAR TILL ÖVNINGSUPPGIFTER

Meddelande. Föreläsning 2.5. Repetition Lv 1-4. Kemiska reaktioner. Kemi och biokemi för K, Kf och Bt 2012

Göran Stenman. Syror och Baser. Göran Stenman, Ursviksskolan 6-9, Ursviken

Biogödsel Kol / kväve Kväve Ammonium- Fosfor Kalium TS % 2011 kvot total kväve total av TS %

ämnen omkring oss bildspel ny.notebook October 06, 2014 Ämnen omkring oss

Kemi. Fysik, läran om krafterna, energi, väderfenomen, hur alstras elektrisk ström mm.

Oxidation, reduktion och redoxreaktioner. Niklas Dahrén

JÄMVIKT i LÖSNING A: Kap 12 Föreläsning 3(3)

Kapitel 18. Elektrokemi. oxidation-reduktion (redox): innebär överföring av elektroner från ett reduktionsmedel till ett oxidationsmedel.

JÄMVIKT i LÖSNING A: Kap 12 Föreläsning 2(2)

Kapitel 18. Elektrokemi

Galvaniska element. Niklas Dahrén

Oxidationstal. Niklas Dahrén

Prov i kemi kurs A. Atomens byggnad och periodiska systemet 2(7) Namn:... Hjälpmedel: räknedosa + tabellsamling

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings Universitet

Skriv reaktionsformeln då magnesium löses upp i starkt utspädd salpetersyra och det bildas kvävgas.

Svar till Tänk ut-frågor i faktaboken

Rättningstiden är i normalfall tre veckor, annars är det detta datum som gäller: Efter överenskommelse med studenterna är rättningstiden fem veckor.

Lyft produktionen med rätt vattenrening

ESKILSTUNA ENERGI & MILJÖ VATTEN & AVLOPP LABORATORIUM

Elektrokemi. KEMA02 VT2012, Kemiska Institutionen LU /KEBergquist F9

Ekologisk nisch Begränsande faktorer ExkrEmEnthögar från sandmask

Nya begrepp i elektrokemi

SPEKTROFOTOMETRISK BESTÄMNING AV KOPPARHALTEN I MÄSSING

Mätosäkerheter ifrån provningsjämförelsedata. Bakgrund, metod, tabell och exempel Bo Lagerman Institutet för Tillämpad Miljöforskning (ITM)

Detta dokument är endast avsett som dokumentationshjälpmedel och institutionerna ansvarar inte för innehållet

Identifiera okända ämnen med enkla metoder. Niklas Dahrén

3. Checklista för upphandling av översiktlig markundersökning med förenklad riskbedömning samt option på geoteknik

Syror, baser och ph-värde. Niklas Dahrén

Manus till presentationen. Vaccination mot HPV. Version

Fö 13 - TSFS11 Energitekniska system Batterier

Föreläsning 3. Jonbindning, salter och oorganisk-kemisk nomenklatur

Uppgiften Materiel Brunn nummer Metall eller metallkombination

Bostadsrättsföreningen Värjan

BILAGA 5:5 JÄMFÖRELSE MELLAN RESULTAT AV METALLANALYSER UTFÖRDA MED XRF OCH PÅ LABORATORIUM

Kapitel 4. Reaktioner i vattenlösningar

Tentamen för KEMA02 lördag 14 april 2012, 08-13

PM F Metaller i vattenmossa

Hjälpmedel: räknare, formelsamling, periodiska system. Spänningsserien: K Ca Na Mg Al Zn Cr Fe Ni Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au. Kemi A

Tentamen i KEMI del A för basåret GU (NBAK10) kl Institutionen för kemi, Göteborgs universitet

Svar: Halten koksalt är 16,7% uttryckt i massprocent

Tentamen i Allmän kemi 8BKG , kl

Fortbildning i elektrokemi för lärare i grundskolan och gymnasiet. KRC, SU,

KEMI 5. KURSBEDÖMNING: Kursprov: 8 uppgifter varav eleven löser max. 7 Tre av åtta uppgifter är från SE max. poäng: 42 gräns för godkänd: 12

Nedanstående dokument utgör en sammanfattande kunskapsöversikt vid handläggning av torra ögon.

Föreläsning om metallers korrosion Prof. Christofer Leygraf, Materialvetenskap, KTH

Den elektrokemiska spänningsserien. Niklas Dahrén

Den elektrokemiska spänningsserien. Niklas Dahrén

Fortbildning i elektrokemi för lärare i grundskolan och gymnasiet. KRC, SU,

Periodiska systemet. Namn:

Protonen upptäcktes 1918 och neutronen Atommodellen

Bilaga 2. Ackrediteringens omfattning. Kemisk analys /1313

Kapitel 16. Löslighet och komplex

Gruvavfall. metallresurs eller miljöskuld? SveMins höstmöte 27 nov 2014 Joanna Lindahl

Metallundersökning Indalsälven, augusti 2008

Galvaniska element. Niklas Dahrén

Övningar i JavaScript del 7

Säkerhetsdatablad (MSDB)

Metaller i fällningskemikalien järnsulfat

Tillgänglighet för oss, tillgängligt för dig

Kapitel 16. Lägre magtarmkanalen. Löslighet och komplex

Kapitel 1. syremolekyl. skrivs O 2. vätemolekyl skrivs H 2. Kemiska grundvalar

Materia Sammanfattning. Materia

Tilläggsbestämmelser till ABVA

Tentamen i Allmän kemi NKEA02, 9KE211, 9KE , kl

Kap 6: Termokemi. Energi:

KEMA02 Oorganisk kemi grundkurs F13

Tilläggsbestämmelser till ABVA 16 med Informationsdel

TLV:s omprövning av subvention för läkemedel som innehåller losartan eller kombinationen losartan och hydroklortiazid

Rapport till Västerhaninge Båtsällskap

Fältmeddelande (återkallelse)

Vatten Avlopp Kretslopp

Uppsala Ackrediteringsnummer Sektionen för geokemi och hydrologi A Ekmanhämtare Sötvatten Ja Ja. Sparkmetod Sötvatten Ja Ja

PRISLISTA VA Kvalitetskontroll

Palladiummembranet. Permeationsmätningar. ToF-SIMS. SKB Korrosion av koppar i rent syrefritt vatten

Rapport till Västerhaninge Båtsällskap

Materien. Vad är materia? Atomer. Grundämnen. Molekyler

aa + bb cc + dd gäller Q = a c d

5.1 Den korresponderande basen till en syra är den partikel du får då en proton har avgivits. a) Br - b) HCO 3. c) H 2 PO 4.

1006 ISO/IEC Metodbeteckning Analys/Undersökning av Resultat Enhet Mätosäkerhet

SÄKERHETSDATABLAD. Innehåll enligt Europaparlamentets och -rådets förordning (EG) nr 648/2004 av den 31 mars 2004 om tvätt- och rengöringsmedel.

a hudceller b nervceller c blodceller d njurceller

UTVECKLINGSSTADIUM 3: TEKNIKSKOLAN

NO: KEMI. Årskurs

Repetitionsuppgifter. gymnasiekemi

Repetition. UTFÄLLNINGAR ; TYPER - Hydroxider - Sulfider - Karbonater

Transkript:

KEMA02 Organisk kemi grundkurs F11 Elektrkemi Jnselektiva elektrder, elektrlys, krrsin, celler Atkins & Jnes kap 13.10 13.15

Senast Galvaniska celler Nrmalptentialer Elektrkemiska spänningsserien Nrmalptentialer ch jämviktsknstanter Nernst ekvatin Översikt Jnselektiva elektrder Elektrlysceller Elektrlys Prdukter från elektrlys Inverkan på material Tillämpningar Krrsin Celler i praktiken

13.10 Jnselektiva elektrder Jnselektiva elektrder ph eller kncentratiner av jner kan mätas med en elektrd sm reagerar specifikt för ett enda jnslag. En tänkbar kmbinatin av elektrder för att mäta ph är en vätgaselektrd ch en kalmelelektrd. (Kalmel: Hg 2 Cl 2 ). Pt(s) H 2 (g) H + (aq) Hg 2 Cl 2 (s) Hg(l) Halvcellsreaktiner (skrivna sm reduktiner) H: Hg 2 Cl 2 (s) + 2 e 2 Hg(l) + 2 Cl (aq) V: 2 H + (aq) + 2 e H 2 (g) e Hg2 Cl 2 /Hg = +0,27V e H + /H 2 = 0V Ttalreaktin: Hg 2 Cl 2 (s) + H 2 (g) 2 Hg(l) + 2 Cl (aq) + 2 H + (aq) E = +0,27V Man kan visa att: E = E + (0,0592) ph dvs linjärt samband 13.10 Jnselektiva elektrder Glaselektrd I dagens läge använder man inte vätgaselektrd, utan en glaselektrd vars ptential varierar linjärt med ph. Har ftast en inbyggd kalmelektrd sm har kntakt med mätlösningen via en saltbrygga i miniatyr. Mtelektrden kan även vara en AgCl/Ag-elektrd. Se labratinskmpendium Pt(s) prvlösning med H + (aq) Hg 2 Cl 2 (s) Hg(l) Pt(s) ph-elektrden kalibreras mt buffert med känt ph. px-mätare Mätinstrument sm är känsliga för andra jner finns ckså kmmersiellt. T ex för Na +, Ca 2+, NH 4 +, CN, S 2. Mycket användbara för att kntrllera industriella prcesser eller för att kntrllera förreningar.

13.11 13.13 Elektrlys Elektrlys Ett sätt att driva en reaktin i icke-spntan riktning med hjälp av elektrisk ström. Användningsmråden T ex framställning av många metaller (Na, Mg, Al), men även H 2 (g) ch Cl 2 (g). Na, användning Föreningar i kemisk industri sm reagens Gatljus (brandgul färg) Cl 2, användning Kemisk industri reagens Blekmedel Desinfektin Mg, användning T ex legeringar med Al: lätta, sega 13.11 13.13 Elektrlys Elektrlyscell Skillnader gentemt galvanisk cell Elektrderna finns i samma rum Det finns bara en elektrlyt Kncentratiner ch tryck är långt ifrån standardtillstånd Strömmen går genm elektrlyten via jner sm finns i elektrlyten Anden (xidatin) har tecknet + Katden (reduktin) har tecknet Exempel 1: upprening av kppar Anden består av ren kppar, sm xideras till Cu 2+ - jner. Dessa reduceras vid katden ch ger ren kppar. Samma princip används vid elektrplätering (t ex för att ge ädla metaller ett överdrag av guld eller silver)..

13.11 13.13 Elektrlys Exempel 2: framställning av magnesium. Reduktinen av Mg 2+ sker i vattenfri saltsmälta. 13.11 13.13 Elektrlys Exempel 3: framställning av aluminium. Hall-Hérultprcessen. F Aluminium utvinns ur bauxit (huvudkmpnent Al 2 O 3 ) t m 2000 C Prcess Elektrlys i smälta. Man tillsätter CaF 2 (s) eller krylit (Na 3 AlF 6 ) t m 950 C Mycket energikrävande! Framställning av Al från skrt kräver bara 5% energi jämfört med framställning ur bauxit. http://images.webben7.se/uppladdat/generatedimages/shutterstck_14810809_319_532_0_1111.jpg

13.11 13.13 Elektrlys Laddningsbara batterier Ett laddningsbart batteri fungerar sm en elektrlyscell när det laddas upp, ch sm en galvanisk cell när det laddas ur. Blyackumulatr Blyplattr med H 2 SO 4 sm elektrlyt. H 2 SO 4 förbrukas vid urladdning, så batteriets status kan kntrlleras genm att man mäter elektrlytens densitet. 13.11 13.13 Elektrlys Elektrlys av vatten Reaktinen 2 H 2 (g) + O 2 (g) 2 H 2 O(l) har E = +1,23 V vid ph = 7, dvs spntan reaktin För att driva reaktinen 2 H 2 O(l) 2 H 2 (g) + O 2 (g) sm har E = 1,23V vid ph = 7, dvs icke-spntan måste man lägga på minst 1,23V från en extern källa. I praktiken måste man lägga på ytterligare spänning. Detta kallas överspänning, ch varierar med lika elektrder. För Pt-elektrder är överspänningen ca 0,6V vid elektrlys av vatten det behövs > 1,8V Ytterligare kmplikatiner Vatten leder ström ytterst dåligt eftersm H 3 O + ch OH finns i så låg kncentratin. Jner måste tillsättas. MEN! Jnerna i elektrlyten måste reduceras/xideras mindre lätt än H 2 O.

13.11 13.13 Elektrlys Vilket ämne får vi vid en viss elektrd? Exempel 13.11 En vattenlösning med ph = 7,00 sm innehåller 1 M I - (jdidjner) elektrlyseras. Kmmer O 2 eller I 2 att bildas vid anden? Vi får anta att överspänningen är lika. För reaktinen O 2 (g) + 4 H + (aq) + 4 e 2 H 2 O(l) är e = +0,82 V vid ph = 7 Ur tabell 13.1 får vi I 2 (s) + 2 e 2 I (aq) e = + 0,54 V Dvs I 2 (s) kmmer att bildas vid anden. 13.11 13.13 Elektrlys Elektrlysprdukter Prduktbildning kräver elektrner, dvs elektrisk ström. Exempel Cu 2+ (aq) + 2 e Cu(s) Antag att vi använder 4 ml e, hur många ml Cu(s) bildas? 1 ml Cu(s) 2 ml e ½ ml Cu(s) 1 ml e 4 ½ = 2 ml Cu(s) 4 ml e

13.11 13.13 Elektrlys Viktiga samband Q = n F Q = laddning (Culmb, C) F = Faradays knstant, 96485 C ml 1 Q = I t I = ström (A) t = tid (s) n = Q F = It F Faradays lag för elektrlys: reaktinsmsättningen n (t.ex. mängden utfälld metall) är prprtinell mt strömmängden Q (prdukten av strömstyrka ch tid) ch mvänt prprtinell mt jnens laddningstal z. Källa: Natinalencyklpedien 13.11 13.13 Elektrlys Exempel 13.12 Räknas på tavlan Alumininum prduceras genm elektrlys av Al 2 O 3 i smälta med krylit (Na 3 AlF 6 ). Vilken massa aluminium kan prduceras på 1,00 dag i en elektrlytisk cell sm arbetar knstant vid 1,00 10 5 A. Kryliten reagerar inte.

13.11 13.13 Elektrlys Exempel 13.12 Svar: 8,05 10 5 g Al (805 kg). 13.11 13.13 Elektrlys summering Användningsmråden, summering Framställning av metaller Framställning av halgener (fås fta sm biprdukt vid metallframställning) Elektrplätering; förkrmning*, förgyllning etc * mycket energikrävande, sex elektrner behövs för att reducera Cr(VI) till Cr(0).

13.14 Krrsin Krrsin önskad xidatin av metall Järn rstar i närvar av syre ch vatten. I närvar av jner (t ex NaCl) blir vattnets ledningsförmåga bättre, ch krrsinen ökar. Rekmmendatin! Läs avsnitt 13.14 innan elektrkemilabben! Fe 2 O 3 H 2 O, rst 13.14 Krrsin Skydd mt rst Målning Galvanisering Föremålet täcks av ett brutet skikt av zink. Zink har lägre nrmalptential än järn; m zinkskiktet skadas ch expnerar järnet avger Zn elektrner till järnet. Zink passiviseras dvs har ett skyddande xidlager. Offerand (katdiskt skydd) Används ftast vid stra knstruktiner. Ett blck av zink eller magnesium grävs ner tillsamman med det järnrör sm ska skyddas.

13.15 Vanligt förekmmande celler Primärceller Reaktanterna finns färdigladdade i ett hölje. Exempel: Trrcell, brunstensbatteri Alkalisk cell, har längre livstid än trrcellen Silvercell (katd av Ag 2 O/Ag). Små ch långlivade Sekundärceller Cellen måste laddas före användning, återuppladdningsbara. Exempel: Blyackumulatr Litiumbatteri, används fta till datrer NiMH, nickel-metallhydridcell, används i hybridfrdn sm alternativ till bensin Exempel på tillämpningar Gary W vanln and Stephen J Duffy, Envirnmental Chemistry, A glbal perspective,third Editin, Oxfrd University Press, 2010

Exempel på tillämpningar Gary W vanln and Stephen J Duffy, Envirnmental Chemistry, A glbal perspective,third Editin, Oxfrd University Press, 2010 Elektrner I R L Phtsynthetic electrn transprt chain f the thylakid membrane.

Elektrner I R L The electrn transprt chain in the mitchndrin is the site f xidative phsphrylatin in eukarytes. The NADH and succinate generated in the citric acid cycle are xidized, prviding energy t pwer ATP synthase. Kpparhalt i mässing http://pt-labware.us/media/webmedia_lcal/media/prducts/prducts_650x193_electrdes_res_650.jpg

Kpparhalt i mässing Mässing är en legering av kppar ch zink. Kpparhalten skall vara <98 vikts%. Zinkhalten är vanligen mellan 5 ch 45 vikts%. Ytterligare legeringsmetaller kan förekmma, t ex bly eller nickel (nickelmässing = nysilver). a. Mässingen löses i lika delar 2,5 M H 2 SO 4 ch 2,5 M HNO 3. Upplösningsreaktiner (i princip) Cu(s) + NO 3 (aq) Cu 2+ (aq) + NO 2 (g) balanserad Zn(s) + NO 3 (aq) Zn 2+ (aq) + NO 2 (g) balanserad Balansera reaktinerna. b. Skriv upp elektrdreaktinerna vid pluspl respektive minuspl vid elektrlys av kpparsulfat. c. Hur lång tid tar det teretiskt att elektrlytiskt fälla ut 3 g kppar ur en kpparsulfatlösning m I = 1 A ch strömutbytet är 100%? M Cu = 63,546 g/ml F = 9,648456 104 C / ml Kpparhalt i mässing a. Cu(s) + 2 NO 3 (aq) + 4 H + (aq) Cu 2+ (aq) + 2 NO 2 (g) + 2 H 2 O Zn(s) + 2 NO 3 (aq) + 4 H + (aq) Zn 2+ (aq) + 2 NO 2 (g) + 2 H 2 O b. H 2 O ½ O 2 (g) + 2 H + + 2 e Cu 2+ + 2 e Cu(s) c. 2,5 h http://pt-labware.us/media/webmedia_lcal/media/prducts/prducts_650x193_electrdes_res_650.jpg