Kemi 1, uppdrag nr 3

Frga 1

Vilken/vilka av fljande reaktioner sker spontant? Motivera ditt svar.a)Mg2+(aq) + Cu(s) http://kursnavet.se/kurser/ke1201/a06-006/a06-006-media/arrow.gifMg(s) + Cu2+

b)Cu(s) + 2 Ag+(aq)http://kursnavet.se/kurser/ke1201/a06-006/a06-006-media/arrow.gifCu2+(aq) + 2 Ag(s)

c)2 Ag(s) + Zn2+(aq)http://kursnavet.se/kurser/ke1201/a06-006/a06-006-media/arrow.gif2 Ag+(aq) + Zn(s)

d)Fe(s) + Zn2+(aq) http://kursnavet.se/kurser/ke1201/a06-006/a06-006-media/arrow.gifFe2+(aq) + Zn(s)

BD14845_Fr att se vilka metaller ochmetall jonersom reagera med varandra s anvnder kemister utav den elektrokemiskaspnningsserien. Denelektrokemiskaspnningsserienvisar i vilken ordning de olika metallerna nr det gller att vara dla och odla.Demnensom r odla bildar grna joner medans defasta mnensom r dla bildar ogrna joner,Elektrokemiska spnningsserienA)S nr det kommer till den versta reaktionen S r metallen ifrga koppar och som kommer i kontakt med magnesiumjonen. D Mg inte ligger till vnsterom koppar s kommer inte heller en spontan reaktion att ske.Svar=Ej spontan

B)Hr r det samma metal som sist , koppar. Men hr r det istllet de mycket dla jonerna utav silver som det istllet handlar om. Silver r mycket dlare n magnesium och strvar starkt efter att frgylla sin delhet genom att f ett fullt oktettskal. D Ag ligger till hger om Cu s kommer silverjonen direkt den fr chansen att sno t (oxidera) 2 elektroner av koppar och bilda en atom i kontakt. Koppar oxideras till en kopparjon och silverjonen reduceras till en silveratom.C)Hr r det igen det mycket dla mnet silver, men denna gng r silver metallen. Silver vill som sagt inte oxideras spontant, om det nu inte stter p en nnu dlare metall-jon. Zinkjonenr tyvrr ejen sdan jon, utan lngt till vnster i spnningserien. Drfr bildas ingen spontan reaktion hr.

D) Zink r inte heller dlare n jrn, s drfr kommer ingen spontan reaktion hr heller att ske med samma motivering som C).

BD14845_Frga 2

Bindningsenergi och bildningsentalpi r begrepp som tas upp i boken, frklara utfrligt skillnaderna mellan dessa!

BD14845_Bindningsentalpi anger summan av den energi som behver tillfras fr att bilda en frening frn dess grundlggande bestndsdelar, man skriver detta som H. Denna energi kan bde vara positivt eller negativt . Ett negativt H innebr att reaktionen r av exotermiskt slag dr energi frigrs till omgivningen. Medan ett positivt vrde p H innebr en endotermisk reaktion och det har krvtsett upptag av energi.

Bindingsentalpi kan ocks vara ett mtt p ett mnes stabilitet eller ovilja att reagera spontant med andra mnen.

Bindinsenergi har dremot inte den frmnen att bde vara positiva och negativa utan med bindningsenergi menas den mngd energi som det krvs att bryta en bindning.De hr bda begreppen hnger nd ihop p en parallell vg d stabila mnen, mnen med vldigt lg bindningsentalapi allts, krver en vldigt hg bindningsenergi fr att bryta den stabila bindningen.Man berknar bindningsentalpin genom knna till bindningsenergi fr reaktanterna och produkterna och vice versa.

BD14845_

Hej!

Tack fr din presentation!

Jag som skrivit detta svar heter Jesper Srensson och r utbildad naturvetare, lrare och journalist.Jag r 37 r, bor mitt i Lund, och gillar film, musik och att resa.

Lycka till med dina studier hos oss!

Jesper SrenssonStudieledareLiber Hermods ABBaltzarsgatan 4205 10 MALM

040-25 86 21jesper.sorensson@liber.sewww.liberhermods.seFrga 3

Bestm oxidationstalet fr svavel i fljande mnen. Frklara hur du kommer fram till respektive oxidationstal.a) SO3b) H2SO4c) H2Sd) S

BD14845_Det finns ngra enkla grundregler att ta till sig och grna skriva upp innan man bestmmer oxidationstal fr olikamnen.Oxidationstal kan frkortas OT.1.OT fr ett grundmne i ren form r alltid lika med noll2.OT fr syre (O) r nstan alltid II. I namnet oxidering ingr just oxid som betyder syre. Och betyder att man tar elektroner frn ett mne. Detta fr att syre har en vldigt hg elektronegativiet om man kollar p Paulingsskalan. Det enda mne som har hgre negativiet r Flor (F). Drmed till regel 33. Flor oxidationstal r alltid I.4. Vte (H) har alltid +I som OT i frening med icke-metaller. MedansH ifrening med metaller har alltid -I som OT.Vte r ett intressant mne. Det har nmligen 1 elektron i ren form. Det som r intressant med det r att den behver 2 fr att f ett fullt skal. Drmed kan den anntingen dra till sig n eller ven bli av med en elektron, fr att ha tomt skal och ven det betyder en lgre energiniv fr just vte.

Och nu kan man brja rkna ut oxidations tal.

A)SO3, hr kommer de 3 syreatomerna att dra till sig 2 elektroner var. Drmed kommer svavel att oxideras av med 6 elektroner och f OT VI.B)H2SO4 eller svavel syra som det r s kommer bgge vte atomerna direkt att f H+. Och syre kommer ta t sig 8 elektroner sammanlagt, dvs 6 utver de 2. S svavels oxidationstal r ven hr VI.C) Hr kommer bgge vteatomerna terigen att tappa sin elektron och skrivas som H+. Svavel fr OT -2 hr.D) S r hr i sitt fria rena mne och fr drmed OT 0.J

BD14845_

Frga 4

a) Frklara den galvaniska cellen fr reaktionen:Mg (s) + Cu2+(aq) Mg2++ Cu(s) + energib) Vilket mne oxideras respektive reduceras?c) Berkna normalpotentialen fr reaktionen.

BD14845_

Nr en spontan redoxreaktion bildas s kan man ibland utnyttja det genom att bygga en galvanisk cell, ven kallad voltas stapel inom visa sammanhang. Det en galvanisk cell tar till nytta r att istllet fr att redoxreaktionen sker i en pol s separerar man reaktionen med tex 2 bgare istllet av innehllandes vardera mne. I detta fall s kommer Cu2+, som r dlare n magnesium vilja ha 2 elektroner och reduceras. Och om man kopplar en yttre ledning mellan dessa 2 poler s kan man f de elektroner som oxideras frn magnesium att frdas genom denna ledning som strm och ven utfra ett arbete. Men fr det s behvs en sluten krets d laddade partiklar ogrna samlas p ett stlle utan helst vill g runt. Det kan man anvnda en saltbrygga till fr. I detta fall kan denna saltbrygga best av NaCl (2Na+ 2Cl-).

S magnesium lmnar ifrn sig tv elektroner i det som ses som pluspolen och oxideras till magneisumjoner. Elektronerna rr sig vidare till minuspolen via den yttre ledningen som polerna r sammankopplade via..kopparjoner upp elektronerna som stmat ifrn Mg, och bildar kopparatomer. Och en koppar belggning bildas runt kopparstaven.Oxidation: Mg(s) Mg2+(aq) + 2eReduktion: Cu2+(aq) + 2e Cu(s)Redox: Mg(s) + Cu2+(aq) Mg2+(aq) + Cu(s).

Som man ser ovan s r det Magnesium atomerna som oxiderar och kopparjonena som reduceras.

Enligt tabellen jag hittade s har Mg/Mg2+ normalpotential -2,37

Och Cu/Cu2+har normalpotential +0,34.-2,37- 0,34= 2,71 vSvar=2,71 vBD14845_Frga 5

Vad innebr begreppetkorrosion?

BD14845_Jag hade min bilbesiktning hr om dagen och fick tyvrr med mig en anmrkning fr rost p vnstra sidan golvet. Rost, det r just dendr enda negativa aspekten av metaller fr det r ju vldigt anvndbara fr oss mnniskor och vi anvnder de till en hel del olika avseenden i vrat vardagliga liv. Som exempel vra byggnader, fabriker, kommunikationsnt och just till vra fordon. Metaller har en mngfaldig varians frn att vara av hg densitet som bly och guld, till att vara vldigt ltta som aluminium. De tl i mnga fall extrem hetta och kyla. Man kan bja de och drefter forma till olika delar. De skiner och r oftast vldigt robusta,men det kommer alltid med den dr nackdelen att de korroderar. Korrosion r det gemensamma namnet fr all den onskade angreppen en metall drabbas utav. Dessa angrepp frstr bde metallens utseende men ven dess hllfasthet och andra viktiga egenskaper, som r tex ndvndiga att ens bil ska kunna funktionera p ett skert stt. Korrosion r en kemisk process vars reaktioner man kan urskilja genom kemiska reaktioner och elektrokemiska reaktioner.En vanlig korrosions reaktion r den som jag sjlv utsattes fr. Nr jrn kommer i kontakt med luft och vatten, s hnder tv saker p en gng. Rost kan man sga r en form av jrnoxid (Fe2O3) dr syret har oxiderat elektroner frn jrnet. Metaller avskiljer sig ven hur grna de reagerar med olika substanser som vatten, syra och syre. Ju mer reaktiv en metall r dest snabbare korroderar den. Guld r en av de absolut minst reaktiva metallerna och korroderar vldigt ogrna med andra mnen, vilket r anledningen varfr guld hittas ofta som rent i naturen.

BD14845_

Frga 6

Bildningsentalpier vid 25 C och 101,3 kPa:mneH (kJ/mol)

CO (g) 110

CO2(g) 394

H2O (l) 286

H2O (g) 242

NO (g)+ 90

NO2(g)+ 34

a) Skriv en balanserad reaktionsformel fr bildningen av vattennga ur vtgas och syrgas.b) rreaktionen i frga a) endoterm eller exoterm? Motivera ditt svar!c) Ange entalpindringen (H) fr reaktionen d 6,0 g syrgas reagerar med ett verskott av vtgas till vattennga. Redovisa dina berkningar.

BD14845_2H2(g)+ O2(g)2H2O (g)

Hf r berknatfrn mnets naturliga tillstnd, drfr r Hf fr bde H2 och O2 lika med 0kJ/mol.

Hf fr 1 molH2O (g) r -242 kJ.H = Hf (produkter) (0) Hf (reaktanter) (-242)H = -242 KjD H r negativ betyder att reaktionen r exoterm fr energi har frigjorts.Massan (O2) = 6 g , syrgas som reagerar med ett verskott av vtgas.

Molmassa fr O2= 32g/molSubstansmngden blir n= m/M = 6.0g/ 32 g/mol= 0,1875mol0,1875mol O2 0,375 mol H2O.H fr bildningen av 0,375 mol H2O (g) = -242kJ)* 0.375 = -90,75kJSvar: 90,75kJ frigrs vid en reaktion mellan vtgas och 6,0 gram syrgas.

BD14845_

Frga 7

I sur lsning kan Fe2+-joner oxideras till Fe3+-joner i nrvaro avpermanganatjoner
(MnO4-). Det bildas ocks manganjoner (Mn2+). Skriv en balanserad reaktionsformel. Redogr fr samtliga steg i hur du kommer fram till formeln.

BD14845_Jag brjar skriva upp de givna reaktanterna och produkterna i denna lsning i en obalanserad formel.

Fe2++MnO4- Fe3++Mn2+.

Jag vet att syre molekylerna inte bara kan frsvinna ngonstans s jag lser om frgan och inser att det alltid ingr H+ joner nr en metall lses upp i en sur lsning. Och nu kan dessa syre atomer till reaktanterbli till vatten som en produkt.

Fe2++ MnO4- H+Fe3++ Mn2++H2O

Nsta steg, d det hjlper mig att balansera reaktionen, r att skriva OT fr varje mne.Fe2+har OT II. Pemangatjonerna i lsningen r negativa (-I).D det ingr 4 syreatomer i enpermangatjon s vill de inget annat n ta till sig sammanlagt 8 elektoner d det r nmnt sen tidigare att syre har OT -II. S mangan skulle f OT VIII om det inte vore fr att pemangatjonen var negativ. S drfr fr mangan OT VII. H+har oxidationstaletI d det r en positivt laddad vtejon. S nu har vi gjort klart oxidation talen fr reaktanterna i denna obalanserade formel. Fe2++MnO4- H+II VII-II I Nr det kommer till produkterna s ser jag att jrn har tappat en elektron och fttOT III. Mangan har reducerat 5 elektrone och ftt OT II. Vte har fortfarande OT I d syret i detta samman han har OT II. Om jag lgger ihop reaktanterna och produkterna s fr jag fljande:Fe2++MnO4- H+Fe3++Mn2++H2OII VII-II I IIIIIIII

Fe2++Oxiderat 1 elektron

MnReducerat 5 elektroner

OIngen frndring

H+Ingen frndring

Det som kan avlsas r att medans jrn oxiderats 1 steg s har 5 elektroner reducerats till mangan. Det betyder att det borde minst vara5 jrnjoner fr att denna reaktion ska kunna vara balancerad. S vi kan skriva den shr5Fe2++ MnO4- H+5Fe3++ Mn2++H2O

Nsta steg hr r att balansera ut laddningarna genom justera vtet p reaktant sidan. Vid en rkning s finns det r OT talet 10 fr reaktanterna men + 17 fr produkterna. S det r sju elektroner som saknas Det kan vi justera genom att plussa p 7 vtejoner till det totala antalet av tta p reaktant sidan.5Fe2++ MnO4- 8H+5Fe3++ Mn2++H2O

Nu r laddningen jmn. Och mangan ochjrn r balanserat vilket var av hg prioritet fr mig inledningsvis. Vid en snabb rkning s ser jag att det r 8 vte joner och 4 syre atomer p vnster sida men bara 2 vte och 1 syre p hger sida. Det r samma frhllanden s jag kan bara stta en 4som koefficienttal t vattnet s borde min reaktion vara frdig och balanserad.5 Fe2++ MnO4- 8 H+5 Fe3++ Mn2++4 H2O

Jag kontroll rknar nnu en gng och allt verkar stmma.

BD14845_

Frga 8

Beskriv en analysmetod och nr du skulle kunnatillmpa den! Frklara ven varfr just den analysmetoden r mest lmplig!

BD14845_

Kemisk analys gr ut p att ta framkvalitativaellerkvantitativasvar om de partiklar som man vill analysera. Vid en kvalitativ analys s r syftet att f reda p vilket specifikt mne det rr sig om medans i en kvantitativ analys s r mngden av mnet som r i frga. I vissa fall med rtt utrustning s kan dessa metoder kombineras.

En analysmetod som tar till vara p verskott energin i exciterade atomer r emissionsmetoden. Den ingr underkategorin av spektroskopiska analysmetoder. Nr energi tillfrs till en atom s hoppar den ver till ett skal som har ett hgre energilge. Detta hnder av natur nr en atom exempelvis absorberar en foton eller krockar med en nrliggande atom. Exciterade atomer varar exciterade bara i ngon brkdels sekund fr att sen verg och hoppa ner tillbaka till sitt naturliga skal. Nr atomens elektroner hoppar tillbaka frn en hgre energiniv till en lgre s bildas det verskottsenergi i form av ljus. Detta ljus som snds ut har vldigt specifikavglngder i och med att alla atomer och drmed grundmnen har en annorlunda sammansttning utav elektroner i sin naturliga tillvaro. Det som r spnnande med detta r att inte bara kan denna metod anvndas fr att bryta ner hur en atoms liv och tillvaro fungerar p en mikroskopiskniv, utan ven kan man studera det exciterade ljus frn stjrnorna ett tusentals ljusr hrifrn och avgra vad vr rymd bestr utav, p en astronomiskniv.

P.SBer frvrigt om urskt angende den hr sista uppgiften. Jag for nmligen till Gvle fr en tvling i helgen och lyckades glmma boken p tget s jag hann inte lsa kapitlet om kemisk analys. Utan fick skriva efter det lilla jag kunde hitta p ntet istllet.BD14845_