Föreläsning 1 Introduktion och repetition kapitel 1 och 2 1) Upprop 2) Introduktion till organisk kemi 3) Kursprogram 4) Kommentarer kring kursen 5) Atomer 6) Molekyler 7) Joner och radikaler
Föreläsning 1 Översikt av KOK012 grundläggande kunskap kemisk bindning (Kap 1-2,, Ö1) kolväten (Kap 3-4, F3-4, Ö2) substituerade kolväten (Kap 5, F4) stereokemi (Kap 6, F5, Ö3) namngivning (F6, Ö3) säkerhet (FSÄK, FLAB) joniska reaktioner RO, RN2, RX (Kap 8, F7, Ö4) substitution (Kap 9, F8-9, Ö4) elimination (Kap 10, 0, Ö5) π-system (=) alkener (Kap 11-12, 1-12, Ö5) aromater (Kap 13-15, 3-15, Ö6) π-system (=O) karbonylkolets kemi (Kap 16-19, 6-19, Ö7-8) övrigt analysmetoder (Kap 7, F21) sammanfattning (Kap 21, F 20) tentamensgenomgång, frågestund
5. Atomer Atomer har en positivt laddad kärna + + + + + + Antalet protoner bestämmer vilket grundämne det är exempel:, e, Li + + + Antalet neutroner bestämmer vilken isotop det är exempel: 1, 2, 3
5. Atomer Atomer har en positivt laddad kärna som är omgiven av negativt laddade elektroner - + - + - I första skalet får det plats 2 elektroner Kemi handlar om elektroner! - - - + - + + - I andra skalet får det plats 8 elektroner -
Periodiska systemet 5. Atomer 1 väte 1.008 2 e helium 4.003 4 Be beryllium 9.01 5 B bor 10.81 6 kol 12.01 7 N kväve 14.01 8 O syre 16.00 9 F fluor 19.00 10 Ne neon 20.18 11 Na natrium 22.99 12 Mg magnesium 24.31 13 Al aluminium 26.98 14 Si kisel 28.09 15 P fosfor 30.97 16 S svavel 32.06 17 l klor 35.45 18 Ar argon 39.95 19 K kalium 39.10 20 a kalcium 40.08 53 I jod 126.90 54 Xe xenon 131.29 35 Br brom 79.90 36 Kr krypton 83.80 8 O syre 16.00 atomnummer atombeteckning namn 21 Sc skandium 44.96 22 Ti titan 47.88 39 Y yttrium 88.91 40 Zr zirkonium 91.22 57 La lantan 138.91 72 f hafnium 178.49 23 V vanadin 50.94 24 r krom 52.00 41 Nb niob 92.91 42 Mo molybden 95.94 73 Ta tantal 180.95 74 W volfram 183.84 25 Mn mangan 54.94 26 Fe järn 55.85 44 Ru ruteniu m 101.07 75 Re rhenium 186.21 76 Os osmium 190.23 27 o kobolt 58.93 28 Ni nickel 58.71 45 Rh rodium 102.91 46 Pd palladium 106.42 77 Ir iridium 192.22 78 Pt platina 195.08 29 u koppar 63.55 30 Zn zink 65.38 47 Ag silver 107.87 48 d kadmium 112.41 79 Au guld 196.97 80 g kvicksilver 200.59 31 Ga gallium 69.72 32 Ge germanium 72.64 49 In indium 114.82 50 Sn tenn 118.71 81 Tl tallium 204.38 82 Pb bly 207.2 33 As arsenik 74.92 34 Se selen 78.96 51 Sb antimon 121.76 52 Te tellur 127.60 83 Bi vismut 208.98 84 Po polonium (209) 37 Rb rubidium 85.47 38 Sr strontium 87.62 55 s cesium 132.91 56 Ba barium 137.33 89 Ac aktinium (227) 104 Rf rutherfordium (261) 105 Db dubnium (262) 106 Sg seaborgium (266) 107 Bh bohrium (264) 108 s hassium (277) 109 Mt meitnerium (268) 110 Ds darmstadtium (281) 111 Uuu unununium (272) 112 Uub ununbium (285) 114 Uuq ununquadium (289) 87 Fr francium (223) 88 Ra radium (226) 3 Li litium 6.94 43 Tc teknetium 98.91 85 At astat (210) 86 Rn radon (222) 60 Nd neodym 144.24 61 Pm prometium (145) 62 Sm samarium 150.36 63 Eu europium 151.96 64 Gd gadolinium 157.25 65 Tb terbium 158.93 66 Dy dysprosium 162.50 67 o holmium 164.93 68 Er erbium 167.26 69 Tm tulium 168.93 70 Yb ytterbium 173.04 71 Lu lutetium 174.97 58 e cerium 140.12 59 Pr praseodym 140.91 92 U uran 238.03 93 Np neptunium (237) 94 Pu plutonium (244) 95 Am americium (243) 96 m curium (247) 97 Bk berkelium (247) 98 f californium (251) 99 Es einsteinium (252) 100 Fm fermium (257) 101 Md mendelevium (258) 103 Lr lawrencium (262) 90 Th thorium 232.04 91 Pa protaktinium 231.04 102 No nobelium (259) atomvikt 57-71 89-103 varje skal kan innehålla 2*n 2 elektroner n = skalets nummer problem: 3:e skalet verkar innehålla 8 elektroner (borde vara 18)
5. Atomer Elektronerna beskrivs av Schrödingerekvationen δ 2 Ψ δx 2 δ 2 Ψ δy 2 δ 2 Ψ δz 2 8π 2 m h 2 (E-V)Ψ = 0 kvantmekanik (ej i denna kurs) lösningarna är en serie ekvationer Ψ 2 beskriver sannolikheten för att hitta en elektron orbitaler p x p y z p z s-orbital p-orbitaler y d-orbital x
5. Atomer Orbitaler har olika energi Regler 1) Aufbau-principen: elektroner fylls på i orbitalen med lägst energi först energi 3d 3p 3s 4d 4p 4s 5d 5p 5s 2) Pauli-principen: maximalt två elektroner i varje orbital 1s 2p 2s = energinivå för en orbital med plats för två elektroner 1 2 3 4 5 skal 3) unds regel: om det finns flera orbitaler med lika energi får alla en elektron var innan någon får två. problem: 3:e skalet verkar innehålla 8 elektroner lösning: 4s ligger under 3d
5. Atomer Orbitaler har olika energi energi 5d 3d 3p 3s 4d 4p 4s 5p 5s 1s 2p 2s = energinivå för en orbital med plats för två elektroner 1 2 3 4 5 skal exempel: kol (6 elektroner)
Elektronegativitet: förmågan hos en atom att dra till sig elektroner stor skillnad i elektronegativitet ger jonbindning exempel litium och fluor Li 1.0 Na 0.9 K 0.8 Be 1.5 B 2.0 2.1 P 2.1 2.5 S 2.5 I 2.5 Br 2.8 N 3.0 l 3.0 O 3.5 F 4.0 Li F Li F
Elektronegativitet: förmågan hos en atom att dra till sig elektroner liten skillnad i elektronegativitet ger kovalent bindning där elektronerna delas mellan två atomer exempel vätgas Li 1.0 Na 0.9 K 0.8 Be 1.5 B 2.0 2.1 P 2.1 2.5 S 2.5 I 2.5 Br 2.8 N 3.0 l 3.0 O 3.5 F 4.0
Molekylorbitaler linjärkombination av atomorbitaler exempel: vätgas energi antibindande molekylorbital A B A B bindande molekylorbital
Molekylorbitaler linjärkombination av atomorbitaler exempel: helium energi antibindande molekylorbital e A e B bindande molekylorbital
Oktettregeln ett fyllt yttre elektronskal (8 elektroner) är gynnsamt liknar ädelgaser Lewisstrukturer bild som visar alla elektroner som deltar i bindningar Gilbert Lewis (1875-1946)
ybridorbitaler kol har 6 elektroner i p skalet problem: det är svårt att se hur metan kan ha fyra ekvivalenta bindningar energi 2s 2p p x p y p z 1s
ybridorbitaler kol har 6 elektroner i p skalet lösning: hybridorbitaler energi sp 3 1s
ybridorbitaler elektroner är negativt laddade och orbitalerna sprids ut så mycket som möjligt i rymden kol, sp 3 -hybridiserat bindning i papprets plan bindning framåt bindning bakåt Väteatomer
ybridorbitaler exempel: etan 0,154 nm 109 347 kj/mol σ-bindning
ybridorbitaler sp 2 -hybridisering ger tre sp 2 -orbitaler och en p-orbital energi 2p sp 2 1s
ybridorbitaler sp 2 -hybridisering ger tre sp 2 -orbitaler och en p-orbital möjlighet till dubbelbindningar 0,134 nm 118 611 kj/mol (347 och 264 kj/mol) σ-bindning π-bindning
ybridorbitaler sp-hybridisering ger två sp-orbitaler och två p-orbitaler energi 2p sp 1s
ybridorbitaler sp-hybridisering ger två sp-orbitaler och två p-orbital möjlighet till trippelbindningar 0,120 nm 180 637 kj/mol (347, 231, 231 kj/mol) σ-bindning π-bindningar
Molekylorbitaler - igen samma regler gäller för bildning av molekylorbitaler
Molekylorbitaler Summering: hybridisering bindning längd (nm) energi (kj/mol) andel s sp 3 enkel 154 347 25% Varför blir bindningarna kortare? sp 2 dubbel 134 347 264 sp trippel 120 347 231 231 33% 50% p sp 3 sp 2 sp s
Molekylorbitaler Summering: hybridisering bindning längd (nm) energi (kj/mol) andel s sp 3 enkel 154 347 25% Varför blir bindningarna svagare? sp 2 dubbel 134 347 264 sp trippel 120 347 231 231 33% 50% σ-bindning π-bindning
7. Joner och radikaler Bindingar kan klyvas på flera olika visa karbanjon proton karbokatjon hydridjon radikaler
7. Joner och radikaler Elektronegativa atomer kan ge ske laddningsfördelning F δ δ dipolmoment hög elektrondensitet låg elektrondensitet