Kapitel 10. Vätskor och fasta faser

Relevanta dokument
Kapitel 10. Vätskor och fasta faser

Kapitel 10. Vätskor och fasta faser

Repetition F6. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

Intermolekylära krafter

Intermolekylära krafter

Allmän kemi. Läromålen. Viktigt i kapitel 11. Kap 11 Intermolekylära krafter. Studenten skall efter att ha genomfört delkurs 1 kunna:

Introduktion till kemisk bindning. Niklas Dahrén

Godkänt-del. Hypotetisk tentamen för Termodynamik och ytkemi, KFKA10

Föreläsning 4. Koncentrationer, reaktionsformler, ämnens aggregationstillstånd och intermolekylära bindningar.

Kapitel 11. Egenskaper hos lösningar

Materia och aggregationsformer. Niklas Dahrén

2. Starka bindningar

Kapitel 17. Spontanitet, Entropi, och Fri Energi

Kapitel 11. Egenskaper hos lösningar. Koncentrationer Ångtryck Kolligativa egenskaper. mol av upplöst ämne liter lösning

Kapitel 17. Spontanitet, Entropi, och Fri Energi. Spontanitet Entropi Fri energi Jämvikt

Repetition F7. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

Kemisk bindning. Mål med avsnittet. Jonbindning

Föreläsning 2.3. Fysikaliska reaktioner. Kemi och biokemi för K, Kf och Bt S = k lnw

Kapitel 5. Gaser. är kompressibel, är helt löslig i andra gaser, upptar jämt fördelat volymen av en behållare, och utövar tryck på sin omgivning.

Gaser: ett av tre aggregationstillstånd hos ämnen. Flytande fas Gasfas

Galenisk och Fysikalisk kemi för Receptarieprogrammet. Övningsexempel i Fysikalisk kemi

Vätebindningar och Hydro-FON-regeln. Niklas Dahrén

Vad är vatten? Ytspänning

Gitter är endast en samling av identiska matematiska punkter som ger information om symmetri och enhetscell.

Repetition F10. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

Gaser: ett av tre aggregationstillstånd hos ämnen. Flytande fas Gasfas

Gaser: ett av tre aggregationstillstånd hos ämnen. Fast fas Flytande fas Gasfas

Dipoler och dipol-dipolbindningar Del 1. Niklas Dahrén

Tentamen i KFK080 Termodynamik kl 08-13

van der Waalsbindningar (London dispersionskrafter) Niklas Dahrén

Lösningar till tentamen i Kemisk termodynamik

Kovalenta bindningar, elektronegativitet och elektronformler. Niklas Dahrén

Materiens tillstånd. Bohrs atommodell. Bohrs atommodell. Grundämnen. Idag kan vi se atomer. Atomer Materiens minsta byggstenar.

Repetition F11. Molär Gibbs fri energi, G m, som funktion av P o Vätska/fasta ämne G m G m (oberoende av P) o Ideal gas: P P. G m. + RT ln.

Tentamen i Kemisk Termodynamik kl 13-18

Jonföreningar och jonbindningar del 1. Niklas Dahrén

0. Lite om ämnet och kursen

Polära och opolära ämnen, lösningsmedel och löslighet. Niklas Dahrén

Analysera gifter, droger och andra ämnen med enkla metoder. Niklas Dahrén

Jonföreningar och jonbindningar del 1. Niklas Dahrén

Materialfysik vt Materials struktur 3.2 Metallers struktur

1. Struktur egenskap samband

Övningstentamen i KFK080 för B

Termodynamik FL3. Fasomvandlingsprocesser. FASER hos ENHETLIGA ÄMNEN. FASEGENSKAPER hos ENHETLIGA ÄMNEN. Exempel: Koka vatten under konstant tryck:

Hur håller molekyler ihop?

1. (a) (1 poäng) Rita i figuren en translationsvektor T som överför mönstret på sig själv.

TENTAMEN KEM 011, DEL A och B

tentaplugg.nu av studenter för studenter

Materia Sammanfattning. Materia

Kapitel 1. Kemiska grundvalar

Allmän kemi. Läromålen. Viktigt i kap 17. Kap 17 Termodynamik. Studenten skall efter att ha genomfört delkurs 1 kunna:

Allmän Kemi 2 (NKEA04 m.fl.)

Kapitel 3. Stökiometri. Kan utföras om den genomsnittliga massan för partiklarna är känd. Man utgår sedan från att dessa är identiska.

Tentamen i Kemisk Termodynamik kl 14-19

tentaplugg.nu av studenter för studenter

Jonföreningar och jonbindningar del 2. Niklas Dahrén

Kapitel 3. Stökiometri

Tentamen KFK080 för B,

Organiska föreningar Kokpunkt och löslighet. Niklas Dahrén

Repetition. Termodynamik handlar om energiomvandlingar

Godkänt-del A (uppgift 1 10) Endast svar krävs, svara direkt på provbladet.

Konc. i början 0.1M 0 0. Ändring -x +x +x. Konc. i jämvikt 0,10-x +x +x

Kapitel 3. Stökiometri. Kan utföras om den genomsnittliga massan för partiklarna är känd. Man utgår sedan från att dessa är identiska.

Ytor och gränsskikt, Lektion 1 Ytspänning, kapillaritet, ytladdning

Materialfysik vt Fasta ämnens termodynamik 4.1 Fasdiagram

Kapitel 3. Stökiometri. Kan utföras om den genomsnittliga massan för partiklarna är känd. Man utgår sedan från att dessa är identiska.

Dipoler och dipol-dipolbindningar Del 2. Niklas Dahrén

Hur förändras den ideala gasens inre energi? Beräkna också q. (3p)

REPETITION AV NÅGRA KEMISKA BEGREPP

Kapitel 6. Termokemi. Kapaciteten att utföra arbete eller producera värme. Storhet: E = F s (kraft sträcka) = P t (effekt tid) Enhet: J = Nm = Ws

Jonbindning och metallbindning. Niklas Dahrén

Vätskors volymökning

Materialfysik vt Materials struktur 3.2 Metallers struktur

Kapitel 1. Kapitel 2. Kemiska grundvalar. Atomer, Molekyler och Joner

Kovalenta och polära kovalenta bindningar. Niklas Dahrén

Repetition F4. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

Om trycket hålls konstant och temperaturen höjs kommer molekylerna till slut att bryta sig ur detta mönster (sublimation eller smältning).

Lösningar till tentamen i Kemisk termodynamik

Tentamen KFKA05 och nya KFK080,

Repetition F8. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

Bestäm brombutans normala kokpunkt samt beräkna förångningsentalpin H vap och förångningsentropin

Olika kovalenta bindningar. Niklas Dahrén

Dipol-dipolbindning. Niklas Dahrén

Godkänt-del. Hypotetisk tentamen för Termodynamik och ytkemi, KFKA10

ATOMENS BYGGNAD. En atom består av : Kärna ( hela massan finns i kärnan) Positiva Protoner Neutrala Neutroner. Runt om Negativa Elektroner

Kapitel 6. Termokemi

3.2.1 Grundämnes-metallers struktur Materialfysik vt CuAg nanostructur ed alloy. 3. Materials struktur 3.2 Metallers struktur

3.2.1 Grundämnes-metallers struktur

Säkerhetsregler i kemi

1. INLEDNING 2. TEORI. Arbete TD3 Temperaturberoendet för en vätskas ångtryck

Termodynamik Föreläsning 3

Föreläsning 3. Jonbindning, salter och oorganisk-kemisk nomenklatur

Oxidationstal. Niklas Dahrén

Kapitel 6. Termokemi. Kapaciteten att utföra arbete eller producera värme. Storhet: E = F s (kraft sträcka) = P t (effekt tid) Enhet: J = Nm = Ws

Kapitel 8 och 9. Kemisk bindning: allmänna begrepp och orbitaler

Kapitel 6. Termokemi

VAD ÄR KEMI? Vetenskapen om olika ämnens: Egenskaper Uppbyggnad Reaktioner med varandra KEMINS GRUNDER

Kapitel 8 och 9. Kemisk bindning: allmänna begrepp och orbitaler. Krafter som håller grupper av atomer samman och får dem att fungera som en enhet.

Grundläggande Kemi 1

EGENSKAPER FÖR ENHETLIGA ÄMNEN

Transkript:

Kapitel 10 Vätskor och fasta faser Kapitel 10 Innehåll 10.1 10.2 Det flytande tillståndet 10.3 En introduktion till olika strukturer i fasta faser 10.4 Struktur och bindning i metaller 10.5 Kol och kisel: makromolekylära nätverk 10.6 Molekylföreningar som fasta faser 10.7 Jonföreningar som fasta faser 10.8 ar 10.9 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 2 De tre aggregationstillstånden Fasomvandlingar Fast till flytande Då energi tillförs ökar molekylernas rörelser varpå dessa lösgör sig från deras relativt fasta positioner. Flytande till gas Då mer energi tillförs uppnås det gasformiga tillståndet där de enskillda molekylerna kommer relativt långt från varandra och påverkar varandra i mindre grad Copyright Cengage Learning. All rights reserved 3 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 4 Densiteter hos vatten Fasomvandlingar När ett ämne ändrar aggregationstillstånd från t.ex. vätska till gas förblir molekylerna intakta. Förändringen i aggregationstillstång sker p.g.a. förändringar i krafterna mellan molekylerna snarare än inom molekylerna. Copyright Cengage Learning. All rights reserved 5 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 6 1

Kokpunkter för olika hydrider Smält och kokpunkter Generellt gäller att ju högre mellanmolekylära krafter, desto högre smält och kokpunkter. Copyright Cengage Learning. All rights reserved 7 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 8 Krafter mellan (ej inom) molekyler. dipol-dipolkrafter vätebindningar London-dispersionskrafter Dipol-dipolkrafter a) Den elektrostatiska interaktionen mellan två polära molekyler. b) Interaktion mellan många dipoler i en kondenserad fas (fast fas eller vätska). Copyright Cengage Learning. All rights reserved 9 Vätebindningar De prickade linjerna är mellanmolekylära krafter mellan vattenmolekylerna London dispersionskrafter Är relativt svaga krafter som existerar mellan opolära molekyler och ädelgasatomer (t.ex. C 8 H 18 och Ar). Orsakas av tillfälliga dipoler, i vilka elektronfördelningen blir assymetrisk. Förmågan hur ett elektronmoln i en atom kan bli förskjuten kallas polariserbarhet. Copyright Cengage Learning. All rights reserved 11 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 12 2

Vilka är starkare, kovalenta bindningar inom molekylerna eller mellanmolekylära bindningar? Hur vet man? Avsnitt 10.2 Atomic Det flytande Masses tillståndet Vätskor Ej kompressibel eller fast, med hög densitet. Ytspänning motstånd i en vätska att öka dess ytarea: Vätskor med stora mellanmolekylära krafter tenderar att ha hög ytspänning. Kapillärkraft spontan stigning hos en vätska i ett smalt rör. Viskositet flödesmotstånd (molekyler med stora mellanmolekylära krafter). Copyright Cengage Learning. All rights reserved 13 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 14 Klassificering av fasta ämnen Tvådimensionella representationer av (a) kvarts (kristallint) (b) kvartsglas (amorft) Kristallina ämnen: Högst regelbunden struktur hos de ingående komponenterna [bordssalt (NaCl), pyrrit (FeS 2 )]. Amorfa ämnen: En uppenbar oordning i strukturen (glas). Representationen av ett kristallint ämne Gitter: Ett 3-dimensionellt system av punkter representerande mittpunkten av komponenterna (atomer, joner, eller molekyler) som utgör ämnet. Copyright Cengage Learning. All rights reserved 16 Representationen av ett kristallint ämne Kubiska enhetsceller Enhetscell: Den minsta upprepande enheten av ett gitter. enkel kubisk centrerad kubisk ytcentrerad kubisk Copyright Cengage Learning. All rights reserved 17 3

Diffraktion av röntgenstrålar i gittret. Braggs ekvation Används för analys av kristallstrukturer genom att mäta avstånden mellan atomlagren i kristallen. Diffraktion uppstår då: nλ = 2d sin θ d = avståndet mellan atomlager n = ett heltal λ = våglängden hos röntgenstrålningen Copyright Cengage Learning. All rights reserved 19 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 20 Klasser av kristallina ämnen Fasta jonföreningar: Har joner i gitterpunkterna i gittret som beskriver det fasta ämnet (NaCl). Fasta molekylföreningar: Har molekyler i gitterpunkterna i gittret som beskriver det fasta ämnet (socker, is). Fasta atom föreningar: Har atomer i gitterpunkterna i gittret som beskriver det fasta ämnet (diamant, grafit, metaller). Tre klasser av kristallina ämnen Atomic Ionic Molecular Copyright Cengage Learning. All rights reserved 21 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 22 Tre klasser av kristallina ämnen Tätpackning av uniforma sfärer: Copyright Cengage Learning. All rights reserved 23 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 24 4

aba-tätpackning abc-tätpackning Copyright Cengage Learning. All rights reserved 25 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 26 Antal sfärer i en ytcentrerad kubisk enhetscell. Elektronsjömodellen för metaller tänker man sig katjoner som omges av en sjö av valenselektroner. Copyright Cengage Learning. All rights reserved 27 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 28 Legeringar Fasta lösningar av olika metaller (och grundämnen). Substitutionell legering: några metallatomer ersätts av andra av liknande storlek. mässing = Cu/Zn Mellanrumslegeringar: mellanrum (hål) i den tätpackade metallstrukturen upptas av små atomer. stål = Fe + C Båda typer: legerade stål innehåller en blandning av dessa Olika slags legeringar Copyright Cengage Learning. All rights reserved 29 5

12 grannar Ytcentrerad enhetscell Varje atom i tätpackningar har tolv nära grannar. Copyright Cengage Learning. All rights reserved 31 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 32 En metall kristalliserar i en ytcentrerad kubisk enhetscell, dvs abc-tätpackning Bestäm förhållandet mellan radien hos metallatomen och sidlängden på enhetscellen. Silvermetall kristalliserar i en enhetscell som är ytcentrerad kubisk. Enhetscellens sidlängd är 409 pm. Beräkna silvermetallens densitet. Copyright Cengage Learning. All rights reserved 33 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 34 Avsnitt 10.5 Kol och kisel: kovalenta nätverk Makromolekylära nätverk Består av starka riktade kovalenta bindningar och är bäst beskrivna som jätte-molekyler. spröd leder inte värme eller elektricitet kol-, kiselbaserad Avsnitt 10.5 Kol och kisel: kovalenta nätverk Kol Bindningsstrukturen i diamant och grafit. Det är kovalenta bindningar mellan atomerna i dessa båda ämnen. grafit, diamant, keramik, glas Copyright Cengage Learning. All rights reserved 35 6

Avsnitt 10.5 Kol och kisel: kovalenta nätverk Avsnitt 10.6 Molekylära fasta faser Kvarts Bindningsstruktur i kvarts (empirisk formel SiO 2 ). I ämnet finns enbart kovalenta bindningar. Kvarts består av ett nätverk av SiO 2-4 - tetraedrar som delar syreatomer. Copyright Cengage Learning. All rights reserved 38 Avsnitt 10.7 Jonföreningar Ångtryck Är partialtrycket av ångan ovanför en vätska. Bestäms principiellt av storleken av de mellanmolekylära krafterna i vätskan. Ökar signifikant med temperaturen. Flyktiga vätskor har höga ångtryck. Copyright Cengage Learning. All rights reserved 39 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 40 En vätska i en sluten behållare Vattnets ångtryck vid olika temperaturer Initialt Efter ett tag Copyright Cengage Learning. All rights reserved 41 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 42 7

Upphettningskurva för vatten. Vad är ångtrycket hos vatten vid 100 C? Hur vet du? Copyright Cengage Learning. All rights reserved 43 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 44 Kokpunkt Konstant temperatur då energi tillförs för att förånga vätskan. vätskan ångtryck = omgivningens totaltryck (typiskt 1 atm) Ångtryck vs temperatur Copyright Cengage Learning. All rights reserved 45 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 46 Clausius Clapeyroekvationen P vap, T Δ H vap 1 1 P vap, T R T2 T1 1 ln = 2 Ångtrycket hos vatten vid 25 C är 23.8 torr och förångningsentalpin vid 25 C är 43.9 kj/mol. Beräkna vattnets ångtryck vid 65 C. P vap = ångtryck ΔH vap = förångningsentalpi R = 8.3145 J/K mol T = absolut temperatur (i Kelvin) Copyright Cengage Learning. All rights reserved 47 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 48 8

Smältpunkt Beståndsdelarna i den fasta fasen slits loss från gitterpunkterna och ämnet övergår i vätska. (Temperaturen är konstant då smältning sker.) Den fasta och flytande fasen har här samma ångtryck ångtrycket över fast fas = ångtrycket över vätskan Copyright Cengage Learning. All rights reserved 49 Vilken av följande skulle du tro är större för ett givet ämne: ΔH vap eller ΔH fus? Förklara varför. Ett behändigt sätt att representera de olika faserna hos ett ämne (eller blandningar av ämnen) som funktion av temperatur och tryck: Trippelpunkt Kritisk punkt Linjer för fasjämvikter Copyright Cengage Learning. All rights reserved 51 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 52 Delar i ett fasdiagram Trippelpunkt: Det tryck och den temperatur vid vilken gas, vätska och fastfas kan existera samtidigt. Kritisk temperatur: Den temperatur över vilken gas ej längre kan komprimeras till vätska. Kritiskt tryck: Trycket som erfordras för att kondensera gasen vid den kritiska temperaturen. Kritisk punkt: Kritisk temperatur och tryck (för vatten, Tc = 374 C och 218 atm). för vatten Copyright Cengage Learning. All rights reserved 53 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 54 9

för koldioxid Copyright Cengage Learning. All rights reserved 55 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 56 Koldioxid i fast form som ångar av i rumstemperatur Då de mellanmolekylära krafterna ökar, vad händer med följande egenskaper? Varför? Kokpunkt Viskositet Ytspänning Smältentalpi Fryspunkt Ångtryck Förångningsentalpi Copyright Cengage Learning. All rights reserved 57 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 58 10