CHEMIX Skole Brukermanual

Du kan registrere CHEMIX eller se etter oppgraderinger via følgende lenker:
http://www.standnes.no/chemistry-software.htm eller http://home.c2i.net/astandne/

Innhold

Introduksjon , Periodesystemet , Molekylkalkulator , Balansere , Termokjemi , Løselighetsprodukt , Svake syrer/baser , Elektrokjemi , Spektroskopi , Kurvetilpasning , Ternært plott , Binært plott, 3-D Molekylframviser (Molekylstruktur) , Gassligninger , Konverteringer , Kalkulator , Ordliste , Løselighetstabell , Oppsett , Kjemioppgaver , Registrere - Installere lisens

Introduksjon til kjemiprogrammet CHEMIX

Hvordan har programvaren utviklet seg siden PC'en ble introdusert på begynnelsen 80 tallet? Har datamaskinens potensiale som et redskap for læring blitt fullt ut forstått? CHEMIX ble utviklet som et seriøst innspill til denne utviklingen.

CHEMIX, som er et interaktivt norskutviklet redskap for læring, dekker et stort antall emner innen faget kjemi. Programmet som er utviklet av en kjemiker/lærer for andre lærere, studenter og kjemikere, ble i utgangspunktet utviklet på grunnlag av det automatiseringspotensiale som ligger i kjemiens elementære regnetekniske disipliner.

CHEMIX kan være en god introduksjon og et incitament til kjemifaget idet programmet også dekker kjemiens grunnleggende områder. I skolen supplerer programmet den ordinære undervisningen samt bidrar med å oppfylle kravet i lærplanen m.h.p. at informasjonsteknologi skal brukes som et hjelpemiddel i undervisningen. Programmets interaktive egenskaper gjør at det umiddelbart kan foreslå løsninger på problemstillinger. Som et læreredskap til øker det "prøve og feile"-frekvensen - den vanligste måten å lære på.

Et populært sted å benytte CHEMIX er i laboratoriet hvor det fungerer som et standardredskap for kjemiske beregninger. Dette er et sted hvor manuelle og ofte gjentatte og tidkrevende beregninger med fordel kan bli erstattet med et redskap som gir både effektive og nøyaktige beregninger.

I klasserommet kan CHEMIX benyttes av studenter som ønsker å få verifisert sine resultater etter først å ha løst oppgaver på den tradisjonelle måten - med papir og penn.
CHEMIX's evne til å levere facitsvar, gjør at studenten har mulighet til eksperimentell og samtidig sensurerende interaktiv læring. Programmet kan også benyttes til å korrigere feilaktige beregninger og svar, et ofte forekommende fenomen i litteraturen.

Oppgavene som medfølger dette programmet er i hovedsak tilpasset universitetsnivå men kan også utmerket godt benyttes til utdanning på lavere nivåer.

CHEMIX Lab-utgaven inneholder en kjemikaliedatabase til bruk i laboratoriet. Basen har et lettfattelig brukergrensesnitt og er et nyttig redskap til bruk i arbeidet med organiseringen av laboratoriekjemikaliene.

Periodesystemet

Bruken av periodesystemet er av intuitiv karakter. Periodesystemet inneholder 103 grunnstoffer samt deres stabile isotoper. En samlet oversikt over egenskapene til grunnstoffene oppnås ved at en av valgknappene som befinner seg øverst i dialogboksen aktiviseres.
Ved å klikke på de forskjellige trykknappene som befinner seg her, kan du aktivisere dialogboksen egenskaper som inneholder informasjon grunnstoffenes fysiske egenskaper samt den historikk som er knyttet til hvert enkelt grunnstoff.

Egenskaper

Grunnstoffets stabile isotoper: Et valg av denne knappen medfører at man får informasjon om:
1) Alle grunnstoffets stabile isotoper
2) Den prosentvise forekomsten av isotopene
3) Atommasse
4) Spinn
5) Magnetisk moment
6) Kvadropol moment
7) Resonans frekvens
8) Relativ reseptivitet
9) Magnetorgyrisk forhold
10) Mer enn 2500 ustabile isotoper m/halveringstider etc.
11) Mer enn 600 nedbrytninger og nedbrytningsprodukter (decay trees)
12) Magnetisk susceptibilitet
Historikk: Inneholder informasjon om grunnstoffets oppdager(e) samt geografiske forekomster, mineraler, bruksområde(r) og framtidig brukspotensiale.

Tekstfelt

Inneholder grunnstoffets egenskaper samt relevante isotopdata.

Trykknapper, valgknapper og tekstfelt

Trykknapper

Hvert av de 103 grunnstoffene er utstyrt med en egen trykknapp. Aktiviseres en av disse framkommer en dialogboks som inneholder det aktuelle grunnstoffets egenskaper.

Grafikk gir en grafisk representasjon av grunnstoffenes egenskaper.

Valgknapper

Ved å velge en av valgknappene kan man få en samlet informasjon om ett av grunnstoffenes egenskaper.

NB: Ved valg av oksidasjonstilstander, vises den vanligste oksidasjonstilstanden først.

Tekstfelt

Her vil man avhengig av valgknapp, få informasjon om en egenskap. Hvis ikke all informasjon er synlig i disse, kan man føre muspekeren opp på høyre side i det ønskede feltet og trykke på venstre musknapp. På denne måten vil innholdet i tekstfeltet forflyttes sideveis slik at hele tekstfeltinnholdet kan leses.

Molekylkalkulator

Den avanserte molekylkalkulatoren i CHEMIX opererer med:

1) 103 grunnstoffer

2) alle stabile isotoper

3) normal skrivemåte for forbindelser som inneholder deuterium(f.eks.D2O)

4) ion og molekylærion

5) mange parentesnivåer

6) uargumenterte beregninger (formelmasse)

7) formelargumenterte beregninger (molmengde/masse-konverteringer)

8) grunnstoffargumenterte beregninger (molengde/masse)

9) krystallvannotasjon

10) feilmeldingstjeneste

Ved en feilmeldingsfri beregningsutførelse framkommer alltid molmengden, massen og masseprosenten til grunnstoffene som utgjør forbindelsen.

Trykknapper og tekstfelt

Trykknapper

Trykknapper Eksempel(1-6): Eksempler på gyldige argumenterte og uargumenterte formler

Beregn: Regner ut formelmasser, masser og molmengder

Tekstfelt

Øverste: Her legger man inn den aktuelle formel

Midterste: Viser resultat av beregning samt (hvis feil) feilmeldinger

Nederste: Viser molmengder,masser og den prosentvise sammensetningen (masseprosent)

Veiledning/retningslinjer

Molekylkalkulator - lovlige tegn og symboler

Molekylkalkulatoren krever bestemte tegn og symboler for at beregningene skal være feilfrie. Innlagte formler skal i hovedsak følge de samme retningslinjene som normalt benyttes i kjemisk nomenklatur.

Tab. Molekylkalkulatorens lovlige tegn og symboler

Tegn/symbol Eksempel Tolkning

m 2mH2O mol

g 2gH2O gram

E 2E-3mH2O eksponent

e 2e-3mH2O eksponent

e- e- elektronsymbol (må stå for seg selv)

, 2mH2,H2O argumentskilletegn

. 2.3gH2O desimalskilletegn

* CaCl2*5H2O krystallvannskilletegn

D D2O el. H[2]2O deuteriumskrivemåte

[ ] H[2] el. [Fe(CN)6]+2 nukleontallklammer(isotoper) eller kompleksklammer

( ) Ca(NO3)2 parentes

+ Ca+2 el. Ca++ positivt ladd ion (enkle/sammensatte ion)

- SO4-2 el. SO4-- negativt ladd ion (enkle/sammensatte ion)

0-9 10gH2O tall

H-Lr HHeLiBeBCNO Hydrogen til Lawrencium (at.nr. 1 tom. 103)

Tegn/symbol	Eksempel	Tolkning
m	2mH2O	mol
g	2gH2O	gram
E	2E-3mH2O	eksponent
e	2e-3mH2O	eksponent
e-	e-	elektronsymbol (må stå for seg selv)
,	2mH2,H2O	argumentskilletegn
.	2.3gH2O	desimalskilletegn
*	CaCl2*5H2O	krystallvannskilletegn
D	D2O el. H[2]2O	deuteriumskrivemåte
[ ]	H[2] el. [Fe(CN)6]+2	nukleontallklammer(isotoper) eller kompleksklammer
( )	Ca(NO3)2	parentes
+	Ca+2 el. Ca++	positivt ladd ion (enkle/sammensatte ion)
-	SO4-2 el. SO4--	negativt ladd ion (enkle/sammensatte ion)
0-9	10gH2O	tall
H-Lr	HHeLiBeBCNO	Hydrogen til Lawrencium (at.nr. 1 tom. 103)

Regler

Indeksering Kjemiske formler inneholder ofte indekser, en skrivemåte som opprinnelig ikke befinner seg i datamaskinens normale tegnsett og som vanligvis heller ikke er tilgjengelig i tastaturet. Skrivemåten som benyttes i CHEMIX vil derfor avvike litt fra den normale skrivemåten. F.eks. skal formelen for svovelsyre (H₂SO₄) i CHEMIX skrives som: -> H2SO4 Tilsvarende skal f.eks. nitrationet (NO₃^-) skrives som:
-> NO3-

Bruk av tegnene m (mol) og g (gram)

En formel kan skives på to måter som betyr det samme:
F.eks. H2SO4 som også kan også skrives som 1mH2SO4
Dette betyr at alle formler som i forkant ikke innehar tegnene g eller m, automatisk fortolkes som om det skulle ha stått 1mH2SO4

Bruk av krystallvannskilletegn

Det er viktig å merke seg at en formels koeffisient bare virker på de elementer og indexer som befinner seg i krystallvannskilletegnets forkant.
Derfor, legg merke til hvordan følgende tilfeller blir fortolket:
1) -> 2CaCl2*5H2O oppfattes som 2 mol CaCl2 + 5 mol H2O
2) -> 2mCaCl2*5H2O oppfattes som 2 mol CaCl2 + 10 mol H2O
Det er verdt å merke seg at en formel kan skrives:
-> 2m2CaCl2*5H2O
I dette tilfellet vil 2m være argumentet til formelenheten 2CaCl2*5H2O
Krystalvannskilletegnet skal alltid befinne seg utenfor alle parentesnivåer (kan ikke innlemmes).

Bruk av komma

Komma benyttes i de tilfeller der molmengden eller massen til ett av formelens grunnstoffer er kjent. Man kan på denne måten bestemme molmengdene og massene til de andre grunnstoffene som utgjør formelen.
Foran et skilletegn (komma) kan det henholdsvis være:
1) et tall + tegnet for mol eller masse + et kjemisk symbol + et tall
f.eks. -> 2gH2,H2SO4 (2 gram H2 i svovelsyre) eller,
-> 2mH2,H2SO4 (2 mol H2 i svovelsyre)
2) et tall + et kjemisk symbol + et tall
f.eks. ->2H2,H2SO4 (fortolkes også som 2 mol H2 i svovelsyre)
NB: Hvis tegnene for mol eller masse ikke er tilstede vil kalkulatoren fortolke
-> 2H2,H2SO4 som om man skulle lagt in formelen -> 2mH2,H2SO4
3) et kjemisk symbol + et tall f.eks. -> H2,H2SO4 som fortolkes som
-> 1mH2,H2SO4 (et mol H2 i svovelsyre)
4) et kjemisk symbol
-> H,H2SO4 (et mol H i svovelsyre)
En vil i alle de ovestående eksemplene få beregnet både forbindelsens molmengde og masse.

Ion og ioneforbindelser (tegnene - og +)

Normalt angis ladningstallet i forkant av ladningen slik som f.eks. Ca2+, men fordi kalkualtoren ikke benytter indexering vil den ikke kunne skille mellom Ca₂⁺ og Ca²⁺. Den vil derfor tolke dette som 2 kalsiumatomer med en positiv ladning ?. Skrivemåten som derfor skal benyttes i molekylkalkulatoren er altså
-> Ca+2
Følgende to skrivemåter er lovlige:
negative ion: -> SO4-- ,eller den foretrukne skrivemåten -> SO4-2
positive ion: -> Ca++ ,eller den foretrukne skrivemåten -> Ca+2
Det er fornuftig å benytte en 'standardisert' skrivemåte for ion og ioneforbindelser. En bør derfor unngå skrivemåter der flere enn ett +tegn eller -tegn er representert i formelens bakkant.
NB:Et negativt molekylærion vil ha en ulik (større) masse i forhold til en nøytral utgave av den samme forbindelsen. Dette er noe som molekylkalkulatoren tar hensyn til i sin beregning av forbindelsens masse og mengde.
En eventuell urealistisk elektronisk 'overstripping' av et atom som f.eks.
-> H+2 , medfører at kalkulatoren reagerer med en feilmelding. Tilsvarende vil også en urealistisk elektronisk overstripping av et molekylærion -> BeF2+23 (strippet for 23 elektroner), resultere i en feilmelding.

Isotoper

CHEMIX tillater beregninger på anrikede forbindelser. I alt 10 stabile isotoper er tilgjengelig. Informasjon om disse isotopene kan hentes ut fra dialogboksen egenskaper i periodesystemet. Man spesifiserer den aktuelle isotopen ved å sette isotopens nukleontall inn i klammer som etterfølger det kjemiske symbolet. Et eksempel på en slik formel er:
-> H[2]2O (formelen for deuteriumoksid)
Som et spesialtilfelle tillates bruken av tegnet D (deuterium), noe som betyr at formelen også kan skrives som: D2O

Komplekser

Komplekser omgis av klammeparanteser. Et eksempel på et slikt kompleks er: [Fe(H2O)6]+3

Tallbruk

En formel kan godt ha decimaltall som index. Dette betyr at:
-> Na0.5(NO3)5e-1 (tilsvarer -> 0.5mNaNO3) er mulig.

Parenteser

Molekylkalkulatoren i CHEMIX tillater bruk av parenteser i mange nivåer. Dette kan eksemplifiseres med den deskiptive, men noe urealistiske formelen : (((((((((Na)2(Cl)5)2)2)SO4)2)2)2)2)2 ,en formel som er fullt mulig å beregne.

Dialogbokseksempler

Uargumenterte beregninger

1) H2SO4 Beregner formelmassen til svovelsyre

2) H[2]2SO4 eller D2SO4 Beregner formelmassen til svovelsyre som er anriket med hydrogenisotopen Deuterium (H[2])

Argumenterte beregninger

Argumenterte beregninger må forstås som formler som i forkant er tilført tegn, tall eller symboler som på denne måten avviker fra formelens 'normalskrivemåte'.

3) 2gH2SO4 Beregner molmengden til 2 gram svovelsyre

4) 2mH2SO4 Beregner massen til 2 mol svovelsyre

5) 2gS,H2SO4 Beregner massen og molmengden til svovelsyre inneholdene 2 gram svovel.

6) 2mS,H2SO4 Beregner massen og molmengden til svovelsyre inneholdene 2 mol svovel.

Beregning av formelmasse

H2SO4 Beregner formelmassen til svovelsyre (NB:Kan også skrives som -> 1mH2SO4 )

Beregning av molmengde når massen er kjent

105gH2SO4 Beregner molmengden til 105 gram svovelsyre

Beregning av massen når molmengden er kjent

4mH2SO4 Beregner massen til 4 mol svovelsyre

Beregning av masse og molmengde når massen eller molmengden til et av formelens gr.stoff er kjent

10mO,H2SO4 Beregner massen og molmengden svovelsyre inneholdene 10 mol oksygen:

10gO,H2SO4 (eller 10gO2,H2SO4) Beregner massen og molmengden svovelsyre inneholdene 10 gram oksygen

Balansering av kjemiske ligninger

Når kjemiske stoffer reagerer med hverandre dannes det nye stoffer. Hvis vi ønsker at denne reaksjonen skal være fullstendig, forutsettes det at stoffene blandes i et korrekt forhold. Det er forholdene mellom disse reaktantene (og produktene) vi har funnet når en kjemiske ligning er i balanse. I en slik ligning kan det forekomme forandringer i gr.stoffenes oksidasjonstall (redoks). Dette må tas hensyn til når ligningen balanseres. Ved å multiplisere forbindelsene i ligningen med de riktige tallene (koeffisientene), oppnår man en løsning. Den foretrukne koeffisientløsningen er heltallig og lav.

CHEMIX balanseringsrutine innehar følgende egenskaper:

1)Finne koeffisientene som representerer en løsning for ligninger både med (redoks) og uten forandringer i oksidasjonstallene.

2)Støkiometriske løsninger (argumenterte mengde/masse-løsninger)

Trykknapper, tekstfelt og listeboks

Trykknapper

Eksempel(1-6): Balanseuttrykk (ubalanserte ligninger)

Beregn: Balanserer ligningen

Editere listeboks (ny ligning)

Før: Tilfører det nye listeelementet i nederste tekstfelt foran markert listebokselement.

Etter: Tilfører det nye listeelementet i nederste tekstfelt bak markert listebokselement.

Fjerne listeelement: Fjerner markert listebokselement.

Tekstfelt

Felt 1(Øverst): Her legger man inn den ubalanserte ligningen

Felt 2: Viser den balanserte ligningen eller feilmeldinger

Felt 3: Viser forbindelsenes molmengder og masser

Felt 4: Listeboks med ubalanserte kjemiske ligninger

Felt 5: Felt for tilføring av nye ubalanserte ligninger til listeboks

Listeboks

Listeboksen inneholder ubalanserte ligninger. Ved å tilføre nye ligninger i det nederste tekstfeltet, kan man på et senere tidspunkt enkelt hente fram disse etter behov.

Bruk av enkle og dobble musklikk i listeboksen

Enkeltklikk på et listeelement, medfører at en utvalgte ligningen sendes til det øverste tekstfelt(felt 1).

Dobbelklikk fungerer på samme måten som et enkeltklikk, men her blir i tillegg ligningens koeffisienter automatisk bestemt.

Veiledning/retningslinjer

Tegn og symbolbruk i et balanseuttrykk

Formler: Se veiledning/retningslinjer for molekylkalkulatoren.

Tegnet '+', pluss (f.eks. H2+O2...) benyttes som skilletegn mellom forbindelsene

Tegnet '>', relasjonsoperatoren større enn (f.eks.H2+O2>H2O) benyttes som skilletegn mellom ligningens venstre og høyre side. Denne skrivemåten erstatter pilen som normalt benyttes i ubalanserte ligninger.

Elektronsymbolet (e-) kan benyttes i en ubalansert ligning som f.eks. Ca+2+e->Ca forutsatt at symbolet ikke er argumentert.

Regler

1) Forbindelsene som inngår i et balanseuttrykk er bundet av det samme tegn og symbolregelverket som molekylkalkulatoren.

2) Ved bruk av argumenterte formler vil alle andre uargumenterte forbindelser i uttrykket automatisk antas å være i et mengdemessig overskudd. Det vil derfor være de argumenterte formlene som setter de mengdemessige begrensningene i den støkiometriske beregningen.

Uløselige ligninger

Når CHEMIX ikke finner en løsning, kan dette skyldes at:

1) en eller flere koeffisienter overstiger en pre-definert grense.

2) antall forbindelser overstiger en fastsatt grense.

3) ligningen er uløselig

NB: Feilmeldingstjenesten vil i de fleste tilfellene gi et tips som spesifiserer det aktuelle problemet.

Balansere

Balansering av kjemiske ligninger (stegvis framgangsmåte)

Avhengig av lærebok etc. benyttes forskjellige metoder i denne prosessen. Metoden i eksempelet under er en av disse.

Oppgave 1 (eksempel):Balanser ligningen for forbrenning av pentan.

Steg 1. Man bør i første omgang finne formelen som inneholder flest atomslag (alternativ 1) eller den formelen hvor atomer eller atomgrupper er indeksert med de største tallene (alternativ 2). Ettersom flere av formlene i dette tilfellet inneholder 2 atomslag (alt.1), velges formelen ut fra kriteriene i alt.2. Som et utgangspunkt gis denne formelen koeffisienten 1.
1C₅H₁₂ + O₂ --> CO₂ + H₂O

Steg 2. Finn formler som inneholder samme atomslag som den utvalgte formelen fra steg 1. For å få et like stort antall karbonatomer på ligningens venstre og høyre side, tilføres formelen CO2 koeffisienten 5.
1C₅H₁₂ + O₂--> 5CO₂ + H₂O

Steg 3. For at antallet hydrogenatomer på ligningens høyre og venstre side skal samsvare, må H2O tilføres koeffisienten 6.
1C₅H₁₂ + O₂ --> 5CO₂ + 6H₂O

Steg 4. For at ligningen nå skal være i balanse må oksygenet (O2) på ligningens venstre side tilføres koeffisienten 8 (O2)
1C₅H₁₂ + 8O₂ = 5CO₂ + 6H₂O

Vi fjerner til slutt den nå unødvendige koeffisienten 1 slik at løsningen blir:

C₅H₁₂ + 8O₂ = 5CO₂ + 6H₂O

Ligningen er nå i balanse!
NB: Hvis det i denne prosessen skulle oppstå en eller flere brøker, fjernes disse ved hjelp av multiplikasjon. Dette blir demonstrert i neste oppgave.

Oppgave 2: Balanser ligningen for forbrenning av etan

Steg 1. Tilfør tallet 1 i forkant av etan.
1C₂H₆ + O₂ --> CO₂ + H₂O

Steg 2. For å balansere karbon (C), tilfør tallet 2 i forkant CO₂.
1C₂H₆ + O₂ --> 2CO₂ + H₂O

Steg 3. For å balansere hydrogen (H), tilfør tallet 3 i forkant av H₂O .
1C₂H₆ + O₂ --> 2CO₂ + 3H₂O

Steg 4. For å balansere oksygen (O), tilfør brøken 7/2 i forkant av O₂ .
1C₂H₆ + 7/2O₂ = 2CO₂ + 3H₂O

Steg 5. Eliminer brøken 7/2 ved å multiplisere ligningen med 2.
2C₂H₆ + 7O₂ = 4CO₂ + 6H₂O

Ligningen er nå i balanse!

Dialogbokseksempler (1-6)

Finn de riktige koeffisientene i de ubalanserte ligningene:

1) FeS2+O2>Fe3O4+SO2

2) C3H8+O2>CO2+H2O og bestem hvor mye CO2 og H2O som maksimalt vil bli dannet hvis vi lar 2 gram C3H8 reagerer med et overskudd av O2.

3) C3H8+O2>CO2+H2O og bestem hvor mye CO2 og H2O som maksimalt vil bli dannet hvis vi lar 2 mol O2 reagere med et overskudd av C3H8.

4) C3H8+O2>CO2+H2O og bestem hvor mye CO2 og H2O som maksimalt vil bli dannet hvis vi lar 5 gram C3H8 reagere med 3 gram O2.

5) C3H8+O2>CO2+H2O og bestem hvor mye CO2 og H2O som maksimalt vil bli dannet hvis vi lar forbindelsen C3H8 som inneholder 2 gram H reagere med O2 inneholdene 0.5 mol O.

6) As2S3+NaNO3+Na2CO3>Na3AsO4+Na2SO4+NaNO2+CO2 og bestem hvor mye As2S3 som går med for å danne så mye CO2 at den totale karbonmassen i CO2-molekylet tilsvarer 10 gram.

Andre oppgaver/eksempler

1) Balanser ligningen: C3H8+O2 > CO2+H2O

2) Bestem molmengdene og massene til produktene (CO2 og H2O) i en reaksjon der 10 gram propan reagerer med oksygen (i overskudd)

10gC3H8+O2 > CO2+H2O

3) Bestem molmengdene og massene til produktene (CO2 og H2O) i en reaksjon der propan inneholdene 10 g karbon reagerer med oksygen (i overskudd)

10gC,C3H8+O2 > CO2+H2O

4) Bestem molmengdene og massene til produktene (CO2 og H2O) i en reaksjon der propan inneholdene 10 g karbon reagerer med oksygen 3 gram oksygen.

10gC,C3H8+3gO2,O2 > CO2+H2O

Merk: Det stoffet det er minst av vil være den begrensende faktor for hvor mye stoff (produkter) som blir dannet i reaksjonen.

5) Bestem den mengde oksygen som går med til å produsere 3 mol vann

C3H8+O2 > CO2+3mH2O

6) Hvis vi blander propan (C3H8) inneholdene 3 gram karbon med 2 mol oksygengass (O2) hvor mye CO2 og H2O kan da maksimalt bli dannet?

3gC,C3H8 + 2mO2 > CO2 + H2O

7) Bestem hvor mange gram propan og oksygen som må til for å produsere 5 mol vann.

C3H8+O2 > CO2+5mH2O

8) Bestem hvor mye deuteriumgass (D2) som må til for å få dannet 20 gram deuteriumoksid.

H[2]2+O2 > 20gH[2]2O eller -> D2+O2>20gD2O

9) Hvor mange gram sølvklorid vil bli dannet hvis man lar 2 mol klorioner reagere med et overskudd av sølvioner?

Ag++2mCl- > AgCl

Termokjemi

Introduksjon

Når stoffer reagerer med hverandre er alltid energi involvert. Kunnskap om de energiforandringene som oppstår i kjemiske prosesser, hjelper oss til å forstå de mekanismer som er involvert.

Termodynamikkens første lov : Energi kan hverken skapes eller ødelegges.

Termodynamiske Størrelser

Termokjemi er studiet av energiforvaltningen i kjemiske prosesser. De tre termodynamiske størrelsene som omtales her er: entalpi, H, entropi, S, og Gibbs fri energi, G.

Entalpi

Dannelsesentalpien er den energiforanding som er involvert når stoffer slår seg sammen og danner et eller flere nye stoffer.
CH₄ + 2O₂ --> CO₂ + 2H₂O , H = -890.2 kJ/mol
4Fe(s) + 3O₂(g) --> 2Fe₂O₃(s) , H = -1647 kJ/mol
N₂O₄(g) --> 2NO₂(g) , H = 57.24 kJ/mol
Dannelsesentalpien kan enten være positiv eller negativ. En positiv dannelsesentalpi indikerer at energi må tilføres for at reaksjonen skal kunne fortsette. Når dannelsesentalpien er negativ betyr dette at reaksjonen gir fra seg energi.

Dannelsesentalpien forteller oss noe om den entalpiendring som inntreffer via reaksjonsveien mellom utgangsstoffene og produktet(ene).

Hess's lov: Reaksjonsentalpien er summen av de stegene (delreaksjonene) som reaksjonsentalpiene kan deles opp i.

Entropi

Entropien, S, i et system er målet på systemets uorden.

Termodynamikkens andre lov: Entropien i universet øker ved alle naturlige forandringer.

Oksidajon av jern (25^oC).:
4Fe(s) + 3O₂(g) --> 2Fe₂O₃(s)
S = 2(87.37J/(K mol)) - 4(27.29J/(K mol)) - 3(205.2J/(K mol)) = -550.12J/(K mol) (H = -1647kJ/mol)
Den negative entalpien i denne reaksjonen (eksoterm reaksjon) foråraker at S(omgivelser) blir positiv:
S(omgivelser) = -H/T
S(omgivelser) = -(-1647 kJ/mol)/(298.15 K) = +5524 J/(K mol)
Økningen i entropi skyldes at reaksjonen avgir energi til omgivelsene.

I motsetning til oksidasjon av jern er N₂O₄(g) --> 2NO₂(g)
en endoterm reaksjon. (H = +57.2 kJ/mol):
S = 2(240.1J/(K mol)) - 304.38J/(K mol) = 175.82J/(K mol)
S(omgivelser) = -(57.24 kJ/mol)/(298.15 K) = -192 J/(K mol)
Alle endoterme reaksjoner minsker entropien i omgivelsene.

Summen av de totale entropiforandringene S(total) = -H/T + S(omgivelser) er et mål på den totale energiforandringen i universet.
For hver 4 mol Fe konvertert til 2 mol Fe₂O₃ økes entropien i universet:
S(total) = +5524J/(K mol) + (-550.12J/(K mol)) = +4973.88 J/(K mol)
Den høye positive verdien viser at reaksjonen er spontan, en sterk termodynamisk indikasjon på hvorfor stål korroderer.

Dissosiasjonen av N₂O₄ indikerer forandringen i entropi:
S(total) = -192J/(K mol) + (175.82J/(K mol)) = -16.18 J/(K mol)
Konklusjonen - fordi dette er er en liten negativ verdi, er at reaksjonen ikke vil gå fullt ut (ufullstendig reaksjon).

Gibbs Fri Energi

I en reversibel kjemisk reaksjon vil forskjellen mellom H og TS representere avgitt eller opptatt energimengde. Dette uttrykkes ved:
-TS(total) = H - TS
Den nye størrelsen -TS(total) blir nå gitt et nytt symbol og navn. Den blir kalt Gibbs reaksjonsfunksjon eller Gibbs fri energi (G). The last equation therefore becomes:
G = H - TS
Denne energien representerer den drivende kraften i reaksjonen. En negativ G betyr at reakjonen vil være spontan; En positiv G betyr at reaksjonen vil være spontan i motsatt retning; En G - verdi lik null, viser en eksisterede likevekt. Størrelsen av G er et mål på om reaksjonen går fullt ut (fullstendig reaksjon). Kjennskap til størrelsen på G verdien gjør oss i stand til å si noe om reaksjonens retning. For eksempel kan vi forutsi at reaksjonen: Cl2 (g) + 2I-(aq) --> 2Cl-(aq) + I2(g) G = -38 kcal vil være spontan fordi G er negativ. Hadde G hvert positiv, ville den spontane raksjonen ha hvert den omvendte av den skrevne reaksjonen.

Termokjemi - Funksjon og Virkemåte

Termokjemi har en funksjonalitet som i stor grad samsvarer med funksjonaliteten til balansering.

Forskjellen mellom balansering og termokjemi ligger i at kjemikaliene som inngår i de teromkjemiske ligningene, forutsettes inneholde en spesifikasjon av hvilke form/fasetilstand kjemikaliet befinner seg på.

CHEMIX benytter i alt 4 slike spesifikasjoner:
1) (g) , f.eks. H2(g)
2) (s) , f.eks. AgNO3(s)
3) (aq) , f.eks. Ag+(aq)
4) (l) , f.eks. H2SO4(l)

De termokjemiske beregningene gir hurtigt svar på om reaksjoner er endoterme eller eksoterme avhengig av den beregnede Delta H.
I alt 4 termokjemiske egenskaper kan leses av ved en beregning. Manglende termodata eller forbindelser angis med et spørsmålstegn. En slik mangel på datainformasjon kan ordnes ved å supplere det allerede eksisterende biblioteket i dialogboksen termokjemiske data med nye data.

Termokjemiske data

Ved innleggelse av nye termodata er det viktigt at man merker seg følgende:

1) Alle innlagte forbindelser må være spesisifisert med (g), (l), (s) eller (aq), en spesifikasjon som alltid må befinne seg på tegnstrengens (formelens) høyre side .

2) Ion og ioneforbindelser bør som en generell regel ved ladninger med en 'aboluttverdi' >1 dvs. 2,3,4... alltid avsluttes med et tall. En skriver altså Ca+2(aq) i stedet for Ca++(aq). Ion/ioneforbindelser med kun en ladning f.eks. Na+ og Cl- skal ikke avsluttes med et tall.

Konvertere fra kCal til kJ

Den gamle energienheten (Cal) er ikke lenger i bruk. Da denne enheten til en viss grad 'henger' igjen fra tidligere, inneholder CHEMIX en konverteringsmulighet. Trykknappen benyttes når de innlagte verdier har energienheten Cal. De innlagte verdiene vil ved bruk av denne knappen bli konvertert til Joule.

Editere listeboks (erstatte/legge til/fjerne termodata)

Erstatte/forandre: Dobbelklikk på et element i listeboksen slik at termodataene vises

i nummer/tekstfeltene. I etterkant av en forandring velges trykknappen 'Erstatte'.

Legge til ny formel: Marker et element ved å enkeltklikke på det listeelementet hvor du ønsker at det nye elementet skal plasseres i nærhet av. Legg inn data i tekstfeltene og velg om det nye listeelementet skal plasseres Før eller Etter det det markerte elementet.

Fjerne formel: Marker et element ved å enkeltklikke på det listeelementet du ønsker å fjerne. Elementet tas nå bort med trykknappen 'Fjerne'.

Løselighetsprodukt

Noen salter løser seg godt i vann mens andre salter er lite løselige. Lettløselige salter lar seg lett spalte over på ioneform mens tungtløselige salter har en tendens til å forbli som fast stoff.
Evnen et salt har til å løse seg er temperaturavhengig.I hovedsak vil et salt løse seg best ved høy temperatur. Når et salt løser seg opp, vil det etter en tid innstille seg en likevekt mellom mengden av det faste stoffet og de oppløste ionene. Vi sier at en løsning som er i denne likevektstilstanden er mettet.
Løselighetsproduktet (K_sp) er et uttrykk for et salts evne til å løse seg. Hvis løselighetsproduktet til et salt har en lav verdi, løser saltet seg dårlig. Et salt med et høyt løselighetsprodukt, løser seg bedre.
Løselighetsproduktet er den mest brukbare måten å angi løseligheten til tungtløselige stoffer dvs. stoffer som løser seg mindre enn 10^-3 mol kg^-1 vann. Hvis saltet M_xA_y dissosierer til kationene M^+c og anionene A^-a vil uttrykket for løselighetsproduktet være gitt ved:
K_sp=[M^+c]^x [A^-a]^y

Fellesioneffekt

En løsning som på forhånd inneholder, eller i etterkant tilføres samme type ioner (M2^+c f.eks fra saltet M2_zB_q) som det stoffet man undersøker (M1_xA1_y)forårsaker at stoffets løselighet minker. Dette fenomenet kalles for fellesioneffekten. Fordi stoffets løselighetsprodukt forblir konstant må dette innvirke på konsentrasjonen av oppløst A^-a og derved føre til at mengden av det oppløste stoffet minker.
K_sp=[M1^+c+M2^+c]^x [A1^-a]^y

Når vann løser opp stoffer, vil disse stoffene enten forbli på molekylform eller ha blitt spaltet til ioner (elektrolytt). Forbindelser som på fast form har en ionisk-krystallstruktur (ioneforbindelser), løser seg vanligvis lett i vann.
Løseligheten til en ioneforbindelse avhenger både av forbindelsens kation og anion.
Nesten alle natrium, kalium, og ammoniumsalter er løselige. Unntaket her er den moderat løselige forbindelsen KClO4 (kaliumperklorat), en forbindelse som oppstår idet man f.eks. i vannløsninger feller ut kaliumioner.
Metaller i forbindelse med nitrat er nesten uten unntak alle lettløselige.
Metaller i forbindelse med karbonat (CO₃^-2) er i hovedsak lite løselige. Unntakene er karbonater av natrium, kalium og ammonium.
Metall-halogenider er i hovedsak svært løselige med unntak av sølv, bly og enverdig kvikksølv(I).
De fleste sulfatsalter (SO₄^-2) er lettløselige med unntak av kalsium, barium strontium, bly og kvikksølv(I) som er tungtløselige. Sølvsulfat er svakt løselig.

Løselighet (sammenfattet)

Løselige forbindelser:
1) Alkalimetallene i hovedgruppe (I) samt ammoniumionet (NH4⁺)
2) Nitrater.
3) Klorider, jodider og bromider med unntak av Pb⁺², Ag⁺ og Hg₂⁺².
4) Sulfater med unntak av Pb⁺², Ba⁺², Sr⁺² og Hg₂⁺².
Uløselige forbindelser:
Karbonater, hydroksider og sulfider er vanligvis ikke løselige. Unntaksvis er stoffene i hovedgruppe (I) løselige mens Ca⁺², Ba⁺², Sr⁺² er moderat løselige.

Løsningsevne i sure/basiske miljøer (pH)

Løsningsevnen til et stoff som f.eks. inneholder OH^- ioner, påvirkes av løsningens pH. I et basisk miljø inneholder løsningen OH^- ioner. Dette medfører at et stoff som Ba(OH)₂ i.h.t fellesioneffekten løser seg dårligere. I en sur løsning vil OH^- ionene til Ba(OH)₂ slå seg sammen med H⁺ ionene og danne vann. Løseligheten til stoffet vil derved øke.

Trykknapper

Beregn-trykknappen benyttes til å gjennomføre en beregning med utgangspunkt i de verdier som er lagt inn i de "aktive" feltene.

Løselighetsdata-trykknappen benyttes når nye data skal tilføres eller når gamle data skal slettes eller forandres.

Tekstfelt

Dialogboksen inneholder to typer tekstfelt. I de "aktive" feltene kan en legge inn nye data eller forandre gamle data. De "inaktive" feltene viser kun resultatene av beregningene.

NB: Det er kun i feltene for dissosiasjonsuttrykket det er lovlig å legge inn annet enn tallverdier.

Volumfeltet benyttes til å angi den vannmengde som stoffet er oppløst i.

Kombinasjonsfelt

Kombinasjonsfeltet inneholder alle de forbindelser forbindelser som til en hver tid befinner seg i biblioteket. Hvis man aktiverer en av forbindelsene i dette feltet, blir forbindelsens navn, temperatur, dissosiasjonsuttrykk og løselighetsprodukt hentet fram.

Beregnede verdier (ramme)

Rammen Beregnede verdier (nederst) inneholder resultatet av en beregning. Resultatet kan avleses i ettekant av at trykknappen Beregn er benyttet.

Regler for beregninger av løselighet og løselighetsprodukt

Dialogboksen for løselighetsberegninger inneholder både tekst og tallfelt. Mens en del av disse feltene kan benyttes til innleggelse av tall/tekst, viser andre felter kun resultatene av en beregning. Hvis ett av disse tallfeltene aktiviseres, slettes verdiene i alle andre tallfelt. Dette gjøres i hovedsak fordi en beregning kun skal foretas med en kjent verdi, unntatt for fellesionberegninger (to verdier). Derfor, for å slippe unødvendig tungvint "manuelt" slettearbeide, gjøres dette automatisk.

For at løselighetsberegningene skal kunne gjennomføres korrekt kan det være nyttig å merke seg følgende to punkter:

Pkt.1) For at en beregning skal kunne foretas, må dissosiasjonuttrykket være i balanse.

Pkt.2) I hovedsak skal det i tallfeltene kun foreligge en tallverdi ved bergegning. Unntaket er idet man skal foreta en beregning som involverer fellesioneffekten. I dette tilfellet skal både løselighetsproduktet og konsentrasjonen for det eksterne fellesionet angis.

Tekst og nummerfelt

Dissosiasjonsuttrykket(øverst) forutsettes å være korrekt utfyllt for at beregninger skal kunne foretas.

Mol-feltene inneholder informasjon om oppløst molmengde av den forb. og de ion som inngår i dissosiasjonsuttrykket. Det er kun ett av disse feltene som kan benyttes til å legge inn en kjent mol-verdi.

Masse-feltene avviker fra mol-feltene ved at en i disse beregner masser isteden for molmengder. Det er kun ett av disse feltene som kan benyttes til å legge inn en kjent masse.

Løselighetsuttrykket blir generert når trykknappen Beregn benyttes. Uttrykket konstrueres på grunnlag av innholdet i dissosiasjonsuttrykkets felter.

Fellesionberegninger (ramme). De to feltene inne i denne benyttes til å legge inn konsentrasjonen til det tilstedeværende fellesionet. For at en beregning som involverer fellesion skal kunne gjennomføres, må også løseligetsproduktet angis.

I feltene som befinner seg under fellesionrammen kan man legge inn enten løselighetsproduktet eller kation/anion-konsentrasjonen.

Beregnede verdier (rammen) inneholder "inaktive" felter som viser resultatet av en beregning.

Beregning

Trykknappen Beregn benyttes til å beregne uttrykkets ukjente. En beregning medfører at alle "inaktive" felter fylles med tall.

Løselighetsdata

Før en begynner å legge inn løselighetsdata er det nyttig å merke seg følgende:

1) Fordi løselighetsuttrykket blir beregnet via dissosiasjonsligningen, forutsetter dette at inntastingen i disse feltene er gjort på en ordentlig måte. Det er også av avgjørende betydning at dette uttrykket er i balanse.

2) Ion og ioneforbindelser bør som en generell regel ved ladninger med en 'aboluttverdi' >1 dvs. 2,3,4..., alltid avsluttes med et tall. En skriver altså Ca+2 i stedet for Ca++. Ion/ioneforbindelser med kun en ladning f.eks. Na+ og Cl- skal ikke avsluttes med et tall.

Erstatte/legge til/fjerne løselighetsdata

Erstatte(forandre): Dobbelklikk på et element i listeboksen slik at alle løselighetsdata vises

i nummer/tekstfeltene. I etterkant av en forandring velges trykknappen 'Overskrive'.

Legge til ny formel: Marker et element ved å enkeltklikke på det listeelementet hvor du ønsker at det nye elementet skal plasseres i nærhet av. Legg inn data i tekstfeltene og velg om det nye listeelementet skal plasseres Før eller Etter det markerte elementet.

Fjerne: Marker et element ved å enkeltklikke på det listeelementet du ønsker å fjerne. Elementet tas nå bort med trykknappen 'Fjerne listeelement'.

Eksempler

Når trykknappene som gir eksemplene benyttes, legges dissosiasjonsuttrykket samt de relevante verdiene automatisk inn i de korrekte felt. Oppgaven beregnes når trykknappen Beregn aktiviseres.

Trykknappeksempler

Eksempel 1: Løselighetsproduktet for AgCl er 1.77E-10. Hvor mange mol sølvklorid kan maksimalt bli løst opp i 1/2 liter (0.5 kg) vann?.

Framgangsmåte:

1) Skriv inn dissosiasjonsligningen for AgCl: AgCl = Ag+ + Cl-

2) Skriv inn verdien 1.77E-10 i Ksp-feltet

3) Pass på at verdien for massen tilsvarer 0.5 kg

4) Beregn og les av verdien i mol-feltet

Eksempel 2: En løsning av oppløst Ag2S der likevekt hadde inntruffet, viste seg å inneholde 1.07722E-17 mol av S-2 pr. kg vann. Hva er løselighetsproduktet for sølvsulfid?

Framgangsmåte:

1) Skriv inn dissosiasjonsligningen for Ag2S: Ag2S = 2Ag+ + S-2

2) Skriv inn verdien 1.07722E-17 i feltet for Ag2S

3) Pass på at verdien for massen = 1 kg (1 liter)

4) Beregn og les av verdien i Ksp-feltet

Eksempel 3: Hvor mange gram og mol BaSO4 (Ksp=1.8E-10)kan vi høyst få løst i 1000 kg vann?

Framgangsmåte:

1) Skriv inn dissosiasjonsligningen for BaSO4: BaSO4 = Ba+2 + SO4-2

2) Skriv inn verdien 1.8E-10 i feltet for løselighetsproduktet

3) Pass på at verdien for massen = 1000 kg

4) Beregn og les av verdiene i gram og mol-feltet

Eksempel 4: Hvor mange gram BaSO4 (Ksp=1.8E-10)kan vi høyst få løst i 1000 kg 0.1 M Na2SO4 ?

Framgangsmåte:

1) Skriv inn dissosiasjonsligningen for BaSO4: BaSO4 = Ba+2 + SO4-2

2) Skriv inn verdien 1.8E-10 i feltet for løselighetsproduktet

3) Skriv inn Na2SO4-konsentrasjonen (0.1) i SO4-2-fellesionfeltet.

4) Pass på at verdien for massen = 1000 kg

5) Beregn og les av verdien i gram-feltet

Eksempel 5: Beregn hvor mange gram MgF2 (Ksp=7.42E-11) vi høyst få løst i 0.5 kg?.

Framgangsmåte:

1) Skriv inn dissosiasjonsligningen for MgF2: MgF2 = Mg+2 + 2F-

2) Skriv inn verdien 7.42E-11 i feltet for løselighetsproduktet

3) Massen (vann) settes til 0.5 kg

4) Beregn og les av verdien i gram-feltet

Eksempel 6: Beregn hvor mange gram MgF2 (Ksp=7.42E-11) vi høyst få løst i 0.5 kg 0.1 M NaF?.

Framgangsmåte:

1) Skriv inn dissosiasjonsligningen for MgF2: MgF2 = Mg+2 + 2F-

2) Skriv inn verdien 7.42E-11 i feltet for løselighetsproduktet

3) Skriv inn NaF-konsentrasjonen (0.1) i F--fellesionfeltet.

4) Massen (vann) settes til 0.5 kg

5) Beregn og les av verdien i gram-feltet

Løsninger på eksemplene 1-6:

Eks.1: 6.652E-6 mol

Eks.2: 5E-51

Eks.3: 3.13 gram 0.013 mol

Eks.4: 0.00042 gram

Eks.5: 0.00825 gram

Eks.6: 2.31E-7 gram

Svake Syrer/Baser

Mens sterke syrer/baser dissosierer 100%, vil svake syrer og baser i en vannløsning kun være delvis dissosiert. Graden av dissosiasjon for en syre er representert ved hjelp av protolysekonstanten K_a ,og er gitt ved: K_a=([H3O⁺][A^-])/HA. Tilsvarende syren vil også en svak base ha en konstant (K_b) som representerer basens evne til å la seg spalte i en vannløsning (danne OH^--ioner).

Eksempler på dissosiasjonsuttrykk, K_a og K_b

Eddiksyre: CH₃COOH + H₂O <--> CH₃COO^- + H3O⁺
der K_a=([CH₃COO^-] [H3O⁺])/[CH₃COOH]
Ammoniakk: NH₃ + H₂O <--> NH₄⁺ + OH^-
der K_b=([NH₄⁺] [OH^-])/[ NH₃]
Ved hjelp av konstanten og en angitt konsentrasjon kan man beregne konsentrasjonene av de ion/molekyler som er involvert i uttrykket.

pH-begrepet

For enklere å kunne omtale og behandle de kvantitative aspekter i hennhold til [H₃O⁺]/[OH^-], er begrepet pH blitt innført som et mål på surhetsgraden i en løsning.
P.g.a. den logaritmiske konvertering vil f.eks. H₃O⁺-konsentrasjonen i en pH=3 løsning være 1000 ganger høyere enn i en pH=6 løsning.
Av nyttige relasjoner kan nevnes:
pH(def.)=-lg([H3O⁺])/M)
[H3O⁺]=10^-pHM
pOH=-lg([OH^-])/M)
pH+pOH=pK_w , der K_w=1*10^-14M² ved 25^oC (pH + pOH = 14)

Eksempel på beregning av H3O⁺-konsentrasjonen og pH

Hvor høy blir H3O⁺-konsentrasjonen i en liter vannløsning inneholdene 0.1 mol eddiksyre (K_a=1.75*10-5) ?.Hva er løsningens pH?
Man kan sette opp følgende uttrykk: K_a=[X]²/[0.1-X]
([0.1-X] fordi en del av eddiksyremolekylene nå er gått over på ioneform og dannet H3O⁺ og CH₃COO^--ioner.
Ligningen kan omformes til: X²+XK_a+0.1K_a=0
og kan derved løses nøyaktig via.: (-b+/-(b²-4ac)^0.5/2a

Løsninger: [X], dvs.[H₃O⁺]=0.001314 M, pH=-lg((0.001314M)/M)=2.88
En enklere approksimasjon ofte kunne gi en tilstrekkelig nøyaktighet. Tilnærmelser kan gjøres dersom X-kons. utgjør mindre en en tidel av HA-kons. ([X]<[HA]/10)
NB: Programmet benytter alltid den metode som gir størst nøyaktighet.

Bufferløsninger

Noen ganger ønsker man å lage løsninger som har en kjent og bestemt pH. Det er også en fordel at surhetsgraden i en slik løsning forblir stabil også når løsningen blir tilført stoffer som normalt skulle ha påvirket løsningens pH. Slike løsninger kalles bufferløsninger. Denne egenskapen (pH-stabiliteten) gjør at en slik løsning egner seg til kalibrering av pH-utstyr. Prinsippet for å lage en slik løsning ligger i fellesion-efekten.
Buffereffekt oppnås ved å blande en svak syre med saltet av syren.
Eksempelvis kan en slik løsning bestå av eddiksyre og saltet CH₃COONa.
Hvis vi tilsetter litt sterk syre til en slik løsning vil påvirkningen på løsningens pH være minimal. Grunnen til dette er at den tilsatte syrens H⁺-ioner øyeblikkelig vil slå seg sammen med løsningens CH₃COO^--ioner og derved danne CH₃COOH. Løsningens H₃O⁺-konsentrasjon vil derved forbli noenlunde konstant.
Hvis vi tilsetter litt sterk base vil uspaltet CH₃COOH reagere med basen (OH^-) og danne vann. Løsningen vil på denne måten derfor også være pH-stabil ved tilførsel av baser.

Eksempel på beregning av pH i bufferløsning

En liter 0.1M eddiksyreløsning tilsettes 0.1 mol acetationer CH₃COO^- (K_a=1.75*10-5) som ble dannet når saltet CH₃COONa løste seg i vann. Bestem løsningens pH.
Løsning:K_a=(X*(X+0.1))/(0.1-X) -> X²+0.1X+XK_a-0.1K_a=0
X=[H3O⁺]=1.75*10-5 -> pH=4.76

Mer om svake syrer/baser

Naturens bufferløsninger

Kroppens blod er en bufferløsning. Blodets pH blir stabilisert i blodets eget buffersystem. Blodet har en pH på omtrent 7.4. Denne pH-verdien svinger lite fordi blodet inneholder NaHCO₃. På denne vil buffersystemet NaHCO₃/H₂CO₃ i hennhold til fellesioneffekten bidra til at blodets surhetsgrad forblir stabil. Sykdomstilstand inntrer når forholdet mellom syren og saltet forandres.

Vannets egenprotolyse

Rent vann består ikke bare av H₂O-molekyler men også av små mengder H⁺ og OH^--ioner. Vann er en amfolytt, dvs. at vannet både har evne til å opptre både som syre og base. Når noen vannmolekyler spaltes om til OH^--ioner, må andre vannmolekyler ta opp det frie H⁺-ionet. Vannmolekylene som tar opp disse frie H⁺-ionene oppfører seg derved som baser. Dette fenomenet beskrives som vannets egenprotolyse.

Trykknapper, tekstfelt og kombinasjonsfelt

Trykknapper

Beregn-trykknappen benyttes til å gjennomføre en beregning med utgangspunkt i de verdier som er lagt inn i de "aktive" feltene.

Fjerne feltinnhold-trykknappen fjerner innholdet i de aktive tallfeltene.

Syre/base bibliotek-trykknappen benyttes når nye data skal tilføres, slettes eller forandres.

Tekstfelt

Dialogboksen inneholder to typer tekstfelt. I de "aktive" feltene kan en legge inn nye data eller endre gamle data. De "inaktive" feltene viser kun resultatene av beregningene.

NB: Det er kun i feltene for dissosiasjonsuttrykket det er lovlig å legge inn annet enn tallverdier.

Kombinasjonsfelt

Kombinasjonsfeltet inneholder alle de forbindelser som til en hver tid befinner seg i biblioteket. Hvis man aktiverer en av forbindelsene i dette feltet, blir forbindelsens navn, temperatur, dissosiasjonsuttrykk og konstanter hentet fram.

Beregnede verdier (ramme)

Rammen Beregnede verdier (nederst) inneholder resultatet av en beregning. Resultatet kan avleses i ettekant av at trykknappen Beregn er benyttet.

Veiledning/retningslinjer

Regler for beregninger av svake syrer/baser

Dialogboksen for svake syrer/baser inneholder både tekst og tallfelt. Mens en del av disse feltene kan benyttes til innleggelse av tall/tekst, viser andre felter kun resultatene av en beregning. I de "aktive" tallfeltene kan to eller flere verdier legges inn, avhengig av beregningens art. Når programmet oppdager ulovlige verdier eller ikke gjennkjenner tallkobinasjoner, gis en feilmelding. For at syre/base-beregningene skal kunne gjennomføres korrekt, kan det være nyttig å merke seg at:
For at en beregning skal kunne foretas, må dissosiasjonuttrykket være i balanse.

Tekst og nummerfelt

Dissosiasjonsuttrykket(øverst) forutsettes å være korrekt utfyllt for at beregninger skal kunne foretas.
Utrykket for K_a eller K_b blir generert når trykknappen Beregn benyttes. Uttrykket konstrueres på grunnlag av innholdet i dissosiasjonsuttrykkets felter.
Fellesionberegninger (ramme). De to feltene inne i denne benyttes til å legge inn konsentrasjonen til det tilstedeværende fellesionet.
Inaktive felt er de feltene som kun gir resultatene av en beregning. Disse feltene kan ikke editeres.
Beregnede verdier (rammen) inneholder "inaktive" felter som viser resultatet av en beregning.

Beregning

Trykknappen Beregn kan benyttes når minimum to eller flere kjente tallverdier er lagt inn. En vellykket beregning medfører at alle tomme "inaktive" felter fylles med tall.

Tab. Lovlige kombinasjoner

pH K H3O+/OH- A-/A+ AH F.I.1 F.I.2

X X

X X

X X

X X

X X

X X

X X X

X X X

X X X

X X X

X X X

X X

X X

X X X

X X X

X X X

Syre/base data

Før en begynner å legge inn syre eller base-data kan man merke seg at:

1) Den balanserte dissosiasjonsligningen må inneholde enten OH^- eller H₃O⁺.

2) Ion og ioneforbindelser bør som en generell regel ved ladninger med en 'aboluttverdi' >1 dvs. 2,3,4..., alltid avsluttes med et tall. En skriver altså HPO₄^-2 i stedet for HPO₄^--. Ion/ioneforbindelser med kun en ladning f.eks. Na⁺ og Cl^- skal ikke avsluttes med et tall.

3) Ingen av de forbindelser eller ion som utgjør dissosiasjonsuttrykket kan inneholde koeffisienter.

Konvertere K<->pK

Konvertere-trykknappen kan benyttes til å konvertere pK-verdier til K-verdier og omvendt. Kun en av disse verdiene trenger å være representert ved lagring.

Erstatte/legge til/fjerne syre/base-data

Erstatte(forandre): Dobbelklikk på et element i listeboksen slik at alle syre eller base-data vises i nummer/tekstfeltene. I etterkant av en forandring velges trykknappen 'Overskrive'.

Fjerne: Marker et element ved å enkeltklikke på det listeelementet du ønsker å fjerne. Elementet tas nå bort med trykknappen 'Fjerne listeelement'.

Når trykknappene som gir eksemplene benyttes, legges dissosiasjonsuttrykket samt de relevante verdiene automatisk inn i de korrekte felt. Oppgaven beregnes når trykknappen Beregn aktiviseres.

Eksempler på svake syre/base beregninger

Trykknappeksempler

Eksempel 1: Hva er pH og H₃O⁺-kons. i en 0.1M eddiksyreløsning (K_a=1.75E-5).
Framgangsmåte:
1) Skriv inn dissosiasjonsligningen for eddiksyre
2) Skriv inn verdien 1.75E-5 i konstant-feltet
3) Skriv inn vedien 0.1 i feltet som representerer eddiksyrekonsentrasjonen
4) Beregn og les av resultatet.

Eksempel 2: Bestem mengden udissosiert eddiksyre i en løsning der H₃O⁺-kons. tilsvarer 0.002M (K_a=1.75E-5)
. Framgangsmåte:
1) Skriv inn dissosiasjonsligningen for eddiksyre
2) Skriv inn verdien 1.75E-5 i konstant-feltet
3) skriv inn verdien 0.002 i uttrykkets H₃O⁺/OH^--felt
4) Beregn og les av resultatet.

Eksempel 3:Bestem konsentrasjonene av både dissosiert eddiksyre og udissosiert eddiksyre i en eddiksyreløsning der pH=4 (K_a=1.75E-5)
Framgangsmåte:
1) Skriv inn dissosiasjonsligningen for eddiksyre
2) Skriv inn verdien 1.75E-5 i konstant-feltet
3) skriv inn verdien 4 i pH-feltet.
4) Beregn og les av resultatet.

Eksempel 4:Bestem pH-verdien i en 0.1M eddiksyreløsning som også inneholder 0.1M CH₃COONa (K_a=1.75E-5)
Framgangsmåte:
1) Skriv inn dissosiasjonsligningen for eddiksyre
2) Skriv inn verdien 1.75E-5 i konstant-feltet
3) Skriv inn verdien 0.1 i feltet som representerer eddiksyrekonsentrasjonen
4) skriv inn verdien 0.1 i fellesion-feltet for CH₃COO^-
5) Beregn og les av resultatet.

Eksempel 5:a)Bestem den molmengden NaAc som må tilsettes en 1-liters 0.001M eddiksyreløsning for at pH skal bli 7.0 (K_a=1.75E-5).
Framgangsmåte:
1) Skriv inn dissosiasjonsligningen for eddiksyre
2) Skriv inn verdien 1.75E-5 i konstant-feltet
3) Skriv inn verdien 0.001 i feltet som representerer eddiksyre-konsentrasjonen
4) Skriv inn 7.0 i pH-feltet
5) Beregn og les av resultatet (etter plusstegnet) i Ac^--feltet.

Eksempel 6:Bestem hvor mange mol NaCN vi må løse i en liter 0.2M HCN for å få en løsning med en H₃O⁺-konsentrasjon på 1E-6M. (K_a=5.85E-10)
Framgangsmåte:
1) Skriv inn dissosiasjonsligningen for blåsyre
2) Skriv inn verdien 5.85E-10 i konstant-feltet
3) Skriv inn verdien 1E-6 i feltet som representerer H₃O⁺-konsentrasjonen
4) Skriv inn verdien 0.2 i HCN-feltet.
5) Beregn og les av resultatet (etter plusstegnet) i CN^--feltet..

Løsninger på eksemplene 1-6:
Eks.1: pH=2.88, H₃O⁺-kons.=0.001314M
Eks.2: 0.2286M
Eks.3: Dissosiert eddikksyre=0.0001M, u-diss. eddiksyre=0.000571M
Eks.4: pH=4.757
Eks.5: 0.1745 mol
Eks.6: 0.000116 mol

Elektrokjemi

Elektrokjemi omhandler utvekslingen av kjemisk og elektrisk energi. Oksidasjon/Reduksjon (redoks) involverer utvekslingen av elektroner mellom molekyler, atomer og ioner. Normalt foregår dette ved at to kjemikalier kommer i kontakt med hverandre (kolliderer). Ved å separere kjemikaliene fra hverandre, kan den elektrokjemiske effekten måles. Redoks Redoks-reaksjoner er en betegnelse som blir benyttet for reaksjoner der elektroner utveksles. I følgende eksempel ser man at redoks-reaksjoner involverer både reduksjon og oksidasjon.
Eksempel:
2Br^- --> Br₂ + 2e^- : Oksidasjon
Cl₂ + 2e^- --> 2Cl^- : Reduksjon
------------------------------------
2Br^- + Cl₂ = Br₂ + 2Cl^- : Redoks-reaksjon

Reduksjon: tilføring av elektroner
Oksidasjon: fjerning av elektroner

Et stoff som forårsaker at et annet stoff blir oksidert, kalles et oksidasjonsmiddel.
Et stoff som forårsaker at et annet stoff blir redusert, kalles et reduksjonsmiddel.

Retningslinjer for bestemmelse av oksidasjonstilstander (oksidasjonstall)

Forandringen i oksidasjonstallet indikerer hvor mange elektroner som overføres pr. molekyl/atom/ion.

1) Oksygen i bundet form som f.eks. i H₂O, har oksidasjonstallet -2. (Unntak: peroksider som f.eks. H₂O₂)
2) Hydrogen i bundet form som f.eks. i H₂O, har oksidasjonstallet +1. (Unntak: hydrider som f.eks. NaH, KH ...)
3) I rene grunnstoff som f.eks. O₂ og Na er oksidasjonstallet 0 (null).
4) Summen av oksidasjonstallene i et molekyl/ion, skal være lik molekylets/ionets nettoladning.
5) Alkalimetallene (h.gruppe 1) (Li, Na, K, Rb og Cs) skal i bundet form som f.eks. i NaCl, alltid ha oksidasjonstallet +1.
6) Jordalkalimetallene (h.gruppe 2) (Be, Mg, Sr, Ba og Ra) skal sammen med Zn og Cd i bundet form, alltid ha oksidasjonstallet +2.

7) I en sur løsning, benyttes H⁺ og H₂O til å balansere ladninger og andre atomer. I en basisk løsning, benyttes OH^- and H₂O til å balansere ladninger og andre atomer.

Ved å benytte seg av de retningslinjer som her er beskrevet, skal man normalt kunne bestemme oksidasjonstallet til alle grunnstoff som er involvert i en redoks-reaksjon.

Eksempler fra programmet - oppgaver og løsninger

Eksempel 1

Balanser: Fe⁺² + MnO₄^- + H⁺ --> Fe⁺³ + Mn⁺² + H₂O

Løsning:
Oksidasjonstallet til oksygen er -2 (retningslinjer 1). Denne kunnskap medfører at man ved bruk av retningslinje 4 (netto ladning) kan bestemme oksidasjonstallet for mangan. Oksidasjonstallet til mangan må være +7 fordi: 4*(-2)+7 = -1 (nettoladningen)

Jern: Fe⁺² - e^- --> Fe⁺³ Multipliser med 5
Mangan: Mn⁺⁷ + 5e^- --> Mn⁺² Multipliser med 1
------------------------------------------------
Redoks: 5Fe⁺² + Mn⁺⁷ --> 5Fe⁺³ + Mn⁺²

Molekyler/atomer/ion som nå ikke er i balanse, kan nå bli balansert ved inspeksjon.

5Fe⁺² + MnO₄^- + H⁺ --> 5Fe⁺³ + Mn⁺² + H₂O

5Fe⁺² + MnO₄^- + 8H⁺ --> 5Fe⁺³ + Mn⁺² + 4H₂O

CHEMIX løsning:
Skriv inn: Fe⁺² + MnO₄^- + H⁺ > Fe⁺³ + Mn⁺² + H₂O
i ett av feltene for halvreaksjoner og beregn.
NB: I dette tilfellet skal kun ett av feltene for halvreaksjoner inneholde en ligning (det andre feltet må være tomt).

Eksempel 2

Balanser redoksligningen ved bruk av følgende to halvreaksjoner

H₂C₂O₄ --> 2CO₂ + 2H⁺ + 2e^-
Cr₂O₇^-2 + 14H⁺ + 6e^- --> 2Cr⁺³ + 7H₂O

Løsning:
Multipliser den første halvreaksjonen med 3. Siden det nå etter dette er like mange elektroner på begge sider av ligningen kan disse fjernes.

3H₂C₂O₄ --> 6CO₂ + 6H⁺ + 6e^-
Cr₂O₇^-2 + 14H⁺ + 6e^- --> 2Cr⁺³ + 7H₂O

Legg de to ligningene sammen. Fjern elektronene og H⁺ ionene som befinner seg på høyre side. Husk å fjerne et tilsvarende antall H⁺ ion på ligningens venstre side.
Redoks ligning: 3H₂C₂O₄ + Cr₂O₇^-2 + 8H⁺ --> 6CO₂ + 2Cr⁺³ + 7H₂O

CHEMIX løsning:
Skriv inn de to halvcellereaksjonene:
H₂C₂O₄ > 2CO₂ + 2H⁺ + 2e^-
Cr₂O₇^-2 + 14H⁺ + 6e^- > 2Cr⁺³ + 7H₂O
og beregn.

Eksempel 3

Bestem likevektskonstanten for reaksjonen mellom metallisk kobber og brom under dannelse av Cu⁺² og Br^- ved 25^oC
Br₂ + 2e^- --> 2Br^- E⁰ = 1.09 V
Cu --> Cu⁺² + 2e^- E⁰ = -0.34 V
---------------------------------
Cu + Br₂ --> Cu⁺² + 2Br^-

Løsning:
Det beregnede cellepotensialet : E⁰_cell = 1.09 V -0.34 V = 0.75 V
Beregn G ved å skrive inn n=2 and E⁰_cell=0.75 V i ligningen: G = -n F E⁰
Overfør G til ligningen: -G = RT ln K (ln K = -G/RT) og beregn.
ln K = 58.36 --> K = e^58.38 = 2.27E25

CHEMIX løsning:
Steg 1) Skriv inn begge halvreaksjonene
Br₂ + 2e^- > 2Br^- E⁰ = 1.09 V
Cu > Cu⁺² + 2e^- E⁰ = -0.34 V
og beregn cellepotensialet.
Steg 2) Skriv inn n=2 (-n=-2) og E⁰_celle=0.75 V i ligningen: G = -n F E⁰ og beregn.
Step 3) Overfør resultatet av G til ligningen: -G = R T ln K og beregn K.

Eksempel 4

Balanser og bestem cellepotentialet (E⁰_cell), G and K. : Fe⁺²+ O₂ + H⁺ --> Fe⁺³ + H₂O
når man vet at:
Fe⁺³ + e^- --> Fe⁺² E⁰ = 0.77 V
O₂ + 4H⁺ + 4e^- --> 2 H₂O E⁰ = 1.23 V

Løsning:
Snu den ene halvreaksjonen. Husk samtidig å forandre fortegn: E⁰ (0.77 V --> -0.77 V).
Fe⁺² --> Fe⁺³ + e^- Multipliser med 4
O₂ + 4H⁺ + 4e^- --> 2 H₂O
--------------------------------------------
Redoks: 4Fe⁺²+ O₂ + 4H⁺ --> 4Fe⁺³ + 2H₂O

Cellepotensialet kan beregnes ved å summere red. og oks. halvpotensialene.
E⁰_cell = -0.77 V + 1.23 V = 0.46 V
Beregn G ved å skrive inn n=4 (-n=-4) og E⁰_cell=0.46 V i ligningen.: G = -n F E⁰
Skriv inn verdien av G i ligningen : -G = RT ln K (ln K = -G/RT) og beregn.
ln K = 71.62 --> K = e^71.62 = 1.27E31

CHEMIX løsning:
Steg 1) Skriv inn første og andre halvreaksjon (husk å snu første halvreaksjon)
Fe⁺³ + e^- > Fe⁺²
O₂ + 4H⁺ + 4e^- > 2 H₂O
and beregn cellepotensialet.
Steg 2) Skriv inn n=4 (-n=-4) og E⁰_cell i ligningen: G = -n F E⁰ or ln K = -G/RT og beregn.
Steg 3) Overfør resultatet av G til ligningen: -G = R T ln K og beregn K.

Spektroskopi

Spektroskopi er studiet av den kvantiserte interaksjonen mellom energi (hovedsakelig elektromagnetisk energi) og materie. Dette studiet har avslørt sammenhenger mellom signal og struktur i den grad at en viss form for generalisering og systematisering har vært mulig. F.eks. vil ¹H signalene i en aromat skille seg energetisk fra ¹H signalene i en alifat. Strukturbestemmelsen forenkles og sikkerheten økes når informasjon fra flere spektrometriske (MS) og spektroskopiske (IR,NMR) metoder blir kombinert.

1) NMR - Kjernemagnetisk Resonans Spektroskopi (Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy)
2) IR - Infrarød Spektroskopi
3) MS - Masse Spektrometri

Butanon MS, IR, ¹H-NMR og ¹³C-NMR spektre

Fig.1 MS-spekter inneholdene et CH₃C=O fragment(43 m/e)

Fig.2 IR-spekter med absorbsjon forårsaket av en C=O gruppe (1705 cm^-1)

Fig.3 ¹H-NMR spekter som indikerer proton-proton kobling mellom metyl og metylen

Fig.4 ¹³C-NMR spekter. Off-resonance dekobling (øverst) og proton dekoblet som viser tilstedeværelsen av en C=O gruppe (209 ppm)

Masse Spektrometri

Vis isotopformel : Viser C[12]2H[1]6 i stedet for C2H6
Tekstfelt (øvre): Fragmentmasser separert med 'spaces'
+/-m_e^- : Nøyaktigheten for søket/iterasjonen i elektronmasser (1800 m_e^- = 1 m_n).
Iterere -> : En metode som finner løsninger på MS problemer ved bruk av utvalgte isotoper. CHEMIX vil med denne metoden forsøke å finne formler som har samme masser (+/-) som fragmentmassene ved å kombinere massene til noen utvalgte isotoper og deres index verdier (iterative grenser). En .... linje betyr at alle isotopkombinasjoner som gir løsning ikke vil bli vist. Dette problemet kan unngås ved å redusere (+/-m_e-) verdien. Hvis Iterere ikke blir valgt vil CHEMIX gjennomføre søk i MS-datafilen.

IR og NMR Spektroskopi (H[1] og C[13])

Tekst felt : IR bølgetall (cm^-1) eller NMR ppm verdier.

Fortolkning av parametre og resultater

(1/1), (1/2), (2/3).... (treff/potensielle treff)
(1/1) = 1 treff av totalt 1 potensielt treff (Treff% = 100)
(1/2) = 1 treff av totalt 2 potensielle treff (Treff% = 50)
(2/2) = 2 treff av totalt 2 potensielle treff (Treff% = 2/2*100% = 100%)
(5/8) = 5 treff av totalt 8 potensielle treff (Treff% = 5/8*100% = 62.5%)

LPTV (Laveste Potensielle Treff Verdi) representerer det tallmessige minstekravet til nevnerens verdi i brøken (treff/LPTV). Konsekvensen av å øke LPTV fra 1 -> 2 er at minst to resonans/absorbsjons områder nå må være representert i datafilen for i det hele tatt å komme i betraktning. Dette betyr at en 100% treff som f.eks. (1/1) ikke vil bli akseptert og derved ikke framvist fordi kravet til nevnerens verdi i dette tilfellet er 2 eller større.

Lagre

Lagre eksperiment : MS(+/-m_e^- + utvalgte isotoper + spektaldata) + IR/NMR spektraldata.
Utgangssettingene (default settings) for Spektroskopi kan forandres og lagres via Oppsett -> Spare alle valg

Kurvetilpasning og Funksjonsplott

Introduksjon

Hvis tallmaterialet fra et lab.eksperiment gjenspeiler et mønster eller en tendens, betyr dette at resultatet kan presenteres som en kurve. En åpenbar fordel med å finne et matematisk uttrykk for det innhentede tallmaterialet, er at en via dette uttrykket kan interpolere og ekstrapolere, forutsett at datamengden er stor nok til å gi en pålitelig sammenheng mellom X og Y. Målinger av stoffers fysiske egenskaper slik som viskositet, tetthet, damptrykk eller varmeledningsevne er eksempler på eksperimenter hvor kurver kan tilpasses eksperimentelle data. Tidlige ble denne sammenhengen ofte funnet ved å plotte dataene på forskjellige typer av grafisk papir (logaritmepapir etc).
En tallfestet indikasjon på tilpasningens kvalitet angis via korrelasjonen r² og SSE (Sum of Squares Error). Hvis tilpasningen er god vil r² være nær 1.000 samtidig som verdien av SSE vil være liten. Kurven vil automatisk tilpasses tallmaterialet hver gang trykknappen Beregn benyttes eller hver gang man forandrer kurvetype. Hvis to kurvetyper gir en omtrentlig lik korrelasjon bør vanligvis den enkleste (minst komplekse) kurvetypen velges.

Legge inn nye data

Ved siden av å kunne legge inn X Y talldata tillater kurvetilpasningsredskapen i CHEMIX en å legge inn både titteltekst og X Y-aksetekster.
Eksempler på tall som kan legges inn er: -1.234, -1.234E-4, 1.234, 1.234E4
X Y dataene skilles ved hjelp av ett eller flere mellomrom ("space"). Det skal ikke være mellomrom mellom sifrene i tallene. For å kunne tilpasse en ny kurve til nye data må de data (hvis noen) som allerede befinner seg i Data (X Y)-feltet først fjernes før et nytt X Y-datasett kan legges inn. Dette kan gjøres ved å merke det ønskede området ved hjelp av venstre mustast for deretter å klippe dette området ut via menyen som framkommer når den høyre mustasten trykkes ned. Trykknappene i Editere listeboks tillater en å lagre et nytt datasett, erstatte et gammelt datasett eller fjerne et allerede eksisterende sett med data.

Hente data

Hvis du vil hente et tidligere lagret X Y datasett dobbelklikker du på det ønskede listebokselementet som kan lokaliseres under Navn (X Y data). Tallmaterialet relatert til dette navnet vil nå bli lest og framvist i tekstfeltet Data (X Y)

Lagre data

De data som befinner seg i tekstfeltet Data (X Y) kan lagres. Dette gjør du ved å først gi X Y datasettet et navn via tekstfeltet Navn (X Y data). Velg så en av trykknappene (Før/Etter) som befinner seg inne i rammen Lagre.

Kurvetilpasning

Ved hjelp av enkle musklikk på elementene i listeboksen Kurvetilpasning kan man prøve ut forskjellige kurvetyper. Hvis man umiddelbart ønsker å finne den beste tilpasningen, velger man det øverste elementet Beste tilpasning.

Funksjonsplott

Finksjonsplotteren i CHEMIX gir deg muligheten til å plotte matematiske funksjoner. De tilgjengelige funksjonene er beskrevet i Kalkulator. Legg inn en funksjon f.eks. sin(x) i Plotte funksjon f(x) - feltet og Beregn. Funksjonens plott vil nå vise seg i plotteområdet.

Generere et nytt datasett via g(x)

VIKTIG: Før du kan generere et nytt datasett må alle X,Y-data som befinner seg i Data (X Y)-feltet fjernes. En enkel måte å gjøre dette på er å fjerne innholdet ved å klikke høyre mustast inne i editeringsfeltet for å aktivere mus-menyen. Du fjerner innholdet ved å velge Merk alle og deretter velger Slett eller Klipp ut.
Hvis man nå legger inn en funksjon i g(x)-feltet f.eks. X^2 og deretter legger inn laveste og høyeste verdi (X-max og X-min) for integrasjonen, kan man gjennomføre beregningen ved å trykke Beregn. Datasettet vil nå framkomme som tall i editeringsfeltet og som visuelle punkter på skjermen.

Deriverte

Når trykknappene (Y' ellet Y'') benyttes framvises plottet av den inlagte funksjonens deriverte. Disse trykknappene virker også på de data som befinner seg i XY Data feltet, men uten å endre disse. Det er kun selve plottet som vil bli endret ved derivasjon, ikke rådataene.

Integrasjon - Bestemte integraler

Ved regning på bestemte integraler ønsker man å finne arealet mellom en kurve og Y=0 eller arealet mellom to kurver.
Følgende tre situasjoner involverer en eller to funksjoner:
a) int. f(x)dx --> Integration ved bruk av funksjonsplotteren (f(x)).
b) int. g(x)dx --> Integration ved bruk av data som befinner seg i XY Data-feltet.
c) int (f(x)-g(x))dx --> Integrasjon ved bruk av funksjonsplotteren (f(x)) samt de data som befinner seg i XY Data-feltet (g(x)dx).
CHEMIX integrerer automatisk de kurver som befinner seg på skjermen. Resultatet av integrasjonen (arealet) presenteres som en verdi i forkant av integrasjonstegnet. Integrasjonen foregår ved at man først angir grenseverdiene for integrasjonen i feltene for X-Max og X-min og deretter legger inn en funksjon f.eks. X^2 i f(x)-feltet for så å trykke Beregn-knappen. Det er også mulig å integrere kurver basert på empiriske eller kunstig genererte data som befinner seg i XY Data-feltet. For at man skal kunne integrere X,Y-data som er lagt inn manuelt eller kunstig generert må man velge en tilpasnings-funksjon. Dette kan være en interpolasjon (kubisk spline el. poly-linje) eller funksjoner som ekstrapolerer (beste tilpasning).

Eksempel:Beregn arealet mellom to funksjoner f(x)=X og g(x)=X^2-2 med grensene X=-1 og X=2.

Løsning:
1) Legg inn X-grensene -1 og 2 i X-min og X-max feltene.
2) Legg inn X^2-2 i g(x) feltet.
3) Beregn
4)Legg inn X i f(x) feltet.
5) Beregn
MERK: Det kan nevnes at du ikke kan benytte integrasjonsgrenser som er høyere aller lavere enn de X-verdiene som befinner seg i XY Data-feltet når man benytter interpolasjon som tilpasningsmetode.

Forstørre (Zoom)

Man kan forstørre et ønsket område på en kurve/plott ved å flytte muspekeren inne i plotteområdet samtidig som venste musknapp holdes nede. Selve forstørringen skjer idet musknappen slippes. Hvis du ønsker å gå tilbake til utgangspunktet for forstørringen, klikker du bare med venstre musknapp (uten å bevege muspekeren) i plotteområdet.
NB: Hvis forstørringen i X eller Y-retning overstiger en faktor (1/2000) vil X,Y-MAX/MIN verdiene automatisk bli returnert til utgangspunktet for forstørringen.

Funksjonsplott: Automatisk Y-grensesetting

CHEMIX har innbygde regler som benyttes for å finne minimumsverdier og maksimumsverdier i et funksjonsplott. Av kritiske områder i funksjoner kan nevnes f.eks. Y=1/X der Y går mot (+/-)uendelig idet X går mot null. Hvis forskjellen mellom max-verdien og min-verdien i et slikt plott blir for stor forsvinner detaljene fullstendig. CHEMIX vil derfor forsøke å motvirke dette ved å redusere forskjellen mellom plottets Y-max og Y-min.

Ved plotting av både funksjon og XY-data vil max/min verdiene til XY-dataene alltid være bestemmende for plottets max/min grenser.

Kopiere til utklippstavlen

Ved å trykke på knappen som inneholder to rektangler vil grafen bli kopiert til utklippstavlen. Dette medfører at man kan overføre (lime inn) bildet av grafen til et annet program som f.eks. et tekstbehandlingsprogram.

Radianer og Grader

Et funksjonsplott kan inneholde trig. funksjoner som f.eks. sin(x),cos... Radianer velges ved å huke av for Radianer. Hvis man fjerner avhukningen i Radianer betyr dette at man ha valgt å presentere plottet i grader.

Datamanipulering f(x,y)

Man kan manipulere innlagte X,Y-data ved å legge inn en funksjon i feltet Datamanipulering f(x,y) og Beregne. Ingen av de innlagte rå-dataene i X,Y-datafeltet vil bli forandret i en slik operasjon,.. det er bare det visuelle resultatet (plottet) som forandrer seg. Det er mulig å legge inn både X og Y.
F.eks. betyr Y=Y at Y_{i (ny)}=Y_i
(gammel) og derved at ingenting forandres mens Y=Y/X betyr at Y_{i (ny)}=Y_i
(gammel)/X_i endrer alle Y-verdiene i plottet. Alle tilgjengelige funksjoner er beskrevet i Kalkulator.

Interpolere (Data X Y)

Ved å velge Polyline i Interpolere trekkes rette linjer mellom punktene. Nat. kubiske spliner tilordner tredje ordens polynomer mellom punktene.

Tilpasset Funksjon, r² og SSE

Funksjon- feltet inneholder ligningen som representerer den valgte kurve
r² indikerer hvor god tilpasningen er (0-1).
SSE (Sum of Squares Error) er summen av (Y_i-Y_funk)². Jo lavere denne verdien er, dess bedre er tilpasningen,

Kopiere til utklippstavlen

Ved å trykke på knappen som inneholder to rektangler vil figuren bli kopiert til utklippstavlen. Dette medfører at man kan overføre (lime inn) bildet av grafen til et annet program som f.eks. et tekstbehandlingsprogram.

Utskrift

Figuren kan skrives ut ved å trykke på knappen som inneholder en skriver.

Kvalitet på figur

Kvlaiteten på figuren som sendes til utklippstavlen/printeren kan justeres via Oppsett

Ternært Plott - Triangulære Fasediagram

Introduksjon

Ternære diagrammer benyttes i kjemien til å kartlegge fysikalske endringer som oppstår ved forskjellige blandingsforhold mellom tre komponenter. Ved hjelp av diagrammet kan 3-dimensjonal informasjon framvises i 2 dimensjoner noe som forenkler både bruk og fortolkning. Diagrammet viser den relative prosentmessige (normalt vekt%) sammensetning av 3 komponenter A, B og C.. Eneste krav er at summen av komponentene er 100%. Hvis ikke dette kravet er innfridd må de normaliseres til 100%.

Fig. Ternært Plott

Legge inn symboler og tekst

Både symboler og tekst kan legges inn i CHEMIX ternært diagram. Først innlegges prosentverdiene for A og B adskilt med mellomrom 'space'. Deretter innlegges eventuell tekst og til slutt en kommando (valgfritt). f.eks. 20 30 Tekst [bf].
Kommandoer: Kombinasjoner av i alt syv kommandoer kan legges inn i enden av tekststrengen.
[sf] (liten font)
[bf] (stor font)
[-s] = (sjul symbol)
[-t] (sjul tekst)
[ih] (ignore hide) ignorer at man "globlalt" har valgt å sjule tekst og/eller symbol
[il] (ignore limits) tillater at man skriver utenfor rammen
[_???] vinklet tekst i grader f.eks. [_180] (180 grader)

Eksempler:
20 50   Kun symbol
20 50 Ingen tekst [-t]   Kun symbol (tekst skjult)
30 40 Kun tekst [-s] Kun tekst (symbol skjult)
20 50 Kun tekst[sf] Symbol og tekst (liten font)
30 30 Kun tekst [bf] Symbol og tekst (stor font)
40 40 Kun tekst [-s][bf]   Stor font (symbol skjult)
40 40 Alt er skjult [-s][-t] Tekst og symbol er skjult
20 10 Ignorere skjule [ih] Ignorerer "global" skjuling av symboler og/eller tekst
-5 -5 Utenfor trekant[il] Tekst kan posisjoneres utenfor trekant
60 60 20 [90]graders tekst[il][bf][_90] Stor tekst med vinkel 90 grader utenfor trekant

Legg inn to tall som henholdsvis representerer A og B (normalt vekt%) adskilt med mellomrom. Etter disse tallene kan man legge inn tekst (stor font[bf]) som f.eks. symboliserer en fase (L1). Hvis man kun ønsker å framvise teksten (L1) og ikke det grafiske symbolet, sette man inn kommandoen [-s] rett etter L1 --> 20 35 L1[bf][-s] (A=20% , B=35% Tekst=L1)
C vil automatisk bli beregnet via relasjonen C=100%-A-B. Summen (A+B) må ikke overskride 100%. Negative tall er ikke lovlig.

Beregne: Etter at man har lagt inn data må man oppdatere diagrammet. Dette gjøres ved å bruke beregn-knappen.

Framvisning av tall - Eksempler:
20 20 tallet[10][sf] --> tallet 10 (liten font)
30 30 tallet[11] --> tallet 11 (normal font)
40 40 tallet[12][bf] --> tallet 12 (stor font)

Symbolforklaring:I dette feltet skriver man symbolets betydning.

Normalisering er en måte å omgjøre verdier til prosentverdier slik at disse kan benyttes i trekomponentsystemet. Data som skal normaliseres legges inn i A B C format. Ved bruk av trykknappen normalisere omgjøres verdiene fra A B C format til A% B% format.

A B C
_____________
2.3 9.1 7.3
4.1 6.0 3.11
8.2 7.5 1.3
1.4 4.6 3.2

Som vi ser (under) har disse verdiene etter normalisering blitt omgjort til A% B% format:

A% B%
_____________
12.30     48.66
31.04   45.42
48.24   44.12
15.22 50.00

Symbolforklaring

Tre grafiske muligheter/framvisninger kan benyttes i symbolforklarings-boksen. 1) Symbol 2) Symbol + linje og 3) Linje. Symbolforklarings-boksen kan flyttes rundt ved hjelp av venstre mustast.

Spline modus

Spline-punkter legges inn og flyttes (små rektangler) ved hjelp av venstre mustast. Punktene kan fjernes med høyre mustast. I alt 30 spline-datasett kan lages med opp til 50 punkter pr. sett.

Tynn spline: Når dette er valgt framstår splinene som tynne ellers vil disse framstå som tykke.

Koble: Kobler sammen første og site splinepunkt

Fjerne: Sletter alle punktene i det valgte splinepunkt-settet

1 spline 2 spline ....30 spline: Velg et sett med spline punkter. Merk: IB = I Bruk

Sort, Rød, Grønn ...: Spline farger

Fyll modus

I fyllmodus kan fyllpunkter innsettes. Først velger velges et fyllpunkt fra listen med fyllpunkter 1 fyll, 2 fyll ... Deretter velges en fyllfarge fra fargelisten sort, rød, grønn .... . Nå kan fyllpunktet avsettes innenfor trekanten ved hjelp av venstre mustast. Fyllpunket kan dras omkring ved hjelp av venstre mustast. Hvis fyllpunktet høyreklikkes - fjernes det. Man kan også velge trykknappen Fjerne. Det til en hver tid valgte fyllpunkt (x) vil også være innrammet slik at man på denne måten kan skille dette punktet fra de andre fyllpunktene (x). I alt 60 fyllpunker er tilgjengelig.

Avhukninger - Globale valg

Symboler: Vise alle symboler

Tekst : Vise tekst som befinner seg i x,y data-sett

Symbolforklaring: Vise symbolforklaringsboksen

Splinepunkter: Vise alle splinepunkter/rektangler

Spliner : Vise alle spline-sett.

Fyllfarge : Aktiver/vise alle fyllpunkter

Skala : Vise grafisk skala

#Skala: Vise tall skala

Gitter : Vise gitter

Punkter : Vise punkt-gitter. Hvis ikke avhuket vises linje-gitter Merk: Gitter må være avhuket for at denne skal kunne benyttes.

Prosent : Vise skala i prosent (0-100). Hvis ikke avhuket vises skala fra 0-1.

Kopiere til utklippstavlen

Ved å trykke på knappen som inneholder to trekanter vil figuren bli kopiert til utklippstavlen. Dette medfører at man kan overføre (lime inn) bildet av grafen til et annet program som f.eks. et tekstbehandlingsprogram.

Utskrift

Figuren kan skrives ut ved å trykke på knappen som inneholder en skriver.

Kvalitet på figur/utskrift

Kvlaiteten på figuren som sendes til utklippstavlen/printeren kan justeres via Oppsett

Binært Plott - Binære Fasediagram

I kjemi, geologi, mineralogi og metallurgi blir fasediagrammer benyttet til å vise de termodynamiske likevektsforholdene mellom distinkte termodynamiske faser. I et trykk/temperatur-diagram av vann vil aksene representere trykk og temperatur. I et slikt binært fasediagram vil linjene angi grensene mellom fasene.

Legeringer vil ikke oppføre seg på samme måten som enkle substanser ettersom disse typisk vil størkne over er større temperaturområde. I et slikt binært fasediagram for en legering vil elementene A og B være representert med 100% på hver sin side av diagrammet (100% A og 100% B). I noen tilfeller vil bestanddelene i en blanding på samme måte som enkle substanser størkne ved en spesifikk temperatur (det eutektiske punkt).

Legge inn symboler og tekst

Både symboler og tekst kan legges inn i CHEMIX binært diagram. Først innlegges prosentverdiene for X og Y adskilt med mellomrom 'space'. Deretter innlegges eventuell tekst og til slutt en kommando (valgfritt). f.eks. 20 30 Tekst [bf].
Kommandoer: Kombinasjoner av i alt syv kommandoer kan legges inn i enden av tekststrengen.
[sf] (liten font)
[bf] (stor font)
[-s] = (sjul symbol)
[-t] (sjul tekst)
[ih] (ignore hide) ignorer at man "globlalt" har valgt å sjule tekst og/eller symbol
[il] (ignore limits) tillater at man skriver utenfor rammen
[_???] vinklet tekst i grader f.eks. [_180] (180 grader)

Eksempler:
20 50   Kun symbol
20 50 Ingen tekst [-t]   Kun symbol (tekst skjult)
30 40 Kun tekst [-s] Kun tekst (symbol skjult)
20 50 Kun tekst[sf] Symbol og tekst (liten font)
30 30 Kun tekst [bf] Symbol og tekst (stor font)
40 40 Kun tekst [-s][bf]   Stor font (symbol skjult)
40 40 Alt er skjult [-s][-t] Tekst og symbol er skjult
20 10 Ignorere skjule [ih] Ignorerer "global" skjuling av symboler og/eller tekst
-5 -5 Utenfor trekant[il] Tekst kan posisjoneres utenfor rektangulær ramme
60 60 20 [90]graders tekst[il][bf][_90] Stor tekst med vinkel 90 grader utenfor rektangulær ramme

Legg inn to tall som henholdsvis representerer X og Y (normalt vekt%) adskilt med mellomrom. Etter disse tallene kan man legge inn tekst (stor font[bf]) som f.eks. symboliserer en fase (L1). Hvis man kun ønsker å framvise teksten (L1) og ikke det grafiske symbolet, sette man inn kommandoen [-s] rett etter L1 --> 20 35 L1[bf][-s] (X=20 , Y=35 Tekst=L1)

Beregne: Etter at man har lagt inn data må man oppdatere diagrammet. Dette gjøres ved å bruke beregn-knappen.

+20% : Denne knappen zoomer ut 20% i forhold til Beregn-knappen

Framvisning av tall - Eksempler:
20 20 tallet[10][sf] --> tallet 10 (liten font)
30 30 tallet[11] --> tallet 11 (normal font)
40 40 tallet[12][bf] --> tallet 12 (stor font)

Symbolforklaring:I dette feltet skriver man symbolets betydning.

Kopiere til utklippstavlen: Ved å trykke på knappen som inneholder to rektangler vil binærsystemet bli kopiert til utklippstavlen. Dette medfører at man kan overføre bildet av binærsystemet til et annet program som f.eks. et tekstbehandlingsprogram.

Symbolforklaring

Tre grafiske muligheter/framvisninger kan benyttes i symbolforklarings-boksen. 1) Symbol 2) Symbol + linje og 3) Linje. Symbolforklarings-boksen kan flyttes rundt ved hjelp av venstre mustast.

Spline modus

Spline-punkter legges inn og flyttes (små rektangler) ved hjelp av venstre mustast. Punktene kan fjernes med høyre mustast. I alt 30 spline-datasett kan lages med opp til 50 punkter pr. sett.

Tynn spline: Når dette er valgt framstår splinene som tynne ellers vil disse framstå som tykke.

Koble: Kobler sammen første og site splinepunkt

Fjerne: Sletter alle punktene i det valgte splinepunkt-settet

1 spline 2 spline ....30 spline: Velg et sett med spline punkter. Merk: IB = I Bruk

Sort, Rød, Grønn ...: Spline farger

Fyll modus

Beregne og +20%

Beregne: Benytt denne trykknappen til å skalere plottet basert på X,Y datasettets max/min verdier.

+20%: Denne trykknappen benyttes hvis man ønsker å skalere opp med 20% (i forhold til Beregn-knappen).

Generer plott

For å plotte en funksjon - legg inn en funksjon i tekstfeltet som befinner seg under "Generer plott" trykknappen. Husk å legge inn max-verdier og min-verdier før man aktiverer trykknappen. Ved å velge fra "drop down"-listen kan man plotte tendenser/egenskaper for grunnstoffene f.eks. smeltepunkt, kokepunkt etc. Verdiene kan også manipuleres matematisk f.eks Smeltepunkt(C)+Symbol * sin(x)

Merk: Radianer & grader kan aktiveres fra "Kalkulator"

Zoom

Zoom gjennomføres ved å trykke ned høyre mustast. Hold mustasten nede samtidig som det ønskede zoom-område rammes inn med musen. Ønsker man å gå tilbake til utgangspunktet (før zoom) klikker man med høyre mustast uten å bevege musen. Man kan zoome intil man når zoomfaktor 1/2000. Hvis denne grensen overskrides for X eller Y vil utgangspunktet for zoom bli gjenoprettet.

Avhukninger - Globale valg

Symboler: Vise alle symboler

Tekst : Vise tekst som befinner seg i x,y data-sett

Symbolforklaring: Vise symbolforklaringsboksen

Splinepunkter: Vise alle splinepunkter/rektangler

Spliner : Vise alle spline-sett.

Fyllfarge : Aktiver/vise alle fyllpunkter

Skala : Vise tall/grafisk-skala

Gitter : Vise gitter

Punkter : Vise punkt-gitter (hvis ikke avhuket vises linje-gitter) Merk: Gitter må være avhuket for at denne skal kunne benyttes.

Ramme : Vise ramme

Kopiere til utklippstavlen

Utskrift

Figuren kan skrives ut ved å trykke på knappen som inneholder en skriver.

Kvalitet på figur/utskrift

Kvlaiteten på figuren som sendes til utklippstavlen/printeren kan justeres via Oppsett

3-D Molekylframviser (Molekylstruktur)

Introduksjon

Er det mulig å kunne si noe om stoffenes fysiske egenskaper på grunnlag av studier av stoffenes molekylstrukturer? Det har vist seg at man med stor grad av sikkerhet kan si noe om dette forutsatt at man har litt kunnskaper om om elektronegativitet og symmetri. På denne måten kan man avgjøre molekylenes evne til å blandes med (løse seg i) andre molekyler. Uttrykket "like løser like" betyr at upolare forbindelser løser seg i upolare stoffer og at polare forbindelser løser seg i polare stoffer. Men hva er polaritet?.

Polaritet

Polaritet er et resultat av hvordan atomene i molekylet er arrangert og elektronegativiteten til disse. I ikke-ioniske forbindelser er atomene bundet sammen ved hjelp av kovalente bindinger, bindinger som i større eller mindre grad er polare.

1)Hvis alle bindingene i et molekyl er upolare vil også molekylet være upolart.(CH₄)
2)Hvis alle bindingene i et molekyl har lik polaritet og er arrangert symmetrisk, vil molekylet være upolart. ( CCl₄)
3) Hvis bindingene i et molekyl ikke er symmetrisk arrangert, er det måten bindingene er arrangert på som avgjør molekylets grad av polaritet. I vannmolekylet er vinkelen mellom bindingene 104.5 grader og derved ikke symmetrisk. Konsekvensen av dette er at molekylet er polart fordi den delen av molekylet hvor oksygenatomet befinner seg er litt mer negativ enn den delen av molekylet hvor hydrogenatomene befinner seg.

Fig. Vannmolekylet

Protein databank-formatet - PDB

PDB-formatet er et 3-D filformat som opprinnelig ble benyttet til proteinstrukturer. I CHEMIX blir dette formatet i hovesak benyttet til framvising av mindre strukturer inneholdene opp til 6000 atomer. Det finnes store mengder av molekylstrukturer i dette formatet som kan lastes ned fra Internett. På denne måten kan man bygge opp sitt eget 3-D bibliotek. I CHEMIX befinner disse filene seg i folderen pdbfiles

Laste og framvise 3-D strukturer

CHEMIX 3-D Framviseren tillater lasting av *.pdb strukturer, rotasjon samt øke/minske molekylets og atomenes størrelser.

Størrelse Ved hjelp av disse trykknappene kan du forandre molekylets størrelse samt atomenes størrelser.

Statistikk viser statistiske data

Filinfo viser noe av det tekstinnhold som befinner seg i PDB filene f.eks. COMPND and REMARK.

Kopiere til utklippstavlen

Ved å trykke på knappen som inneholder to rektangler vil figuren bli kopiert til utklippstavlen. Dette medfører at man kan overføre (lime inn) bildet av figuren/molekylet til et annet program som f.eks. et tekstbehandlingsprogram.

Utskrift

Figuren/molekylet kan skrives ut ved å trykke på knappen som inneholder en skriver.

Kvalitet på figur

Kvlaiteten på figuren/molekylet som sendes til utklippstavlen/printeren kan justeres via Oppsett

Gassligninger

Introduksjon

Molekylene i gassfase er så energetiske at de intermolekylære kreftene (hydrogenbindinger etc.) ikke lenger er sterke nok å holde molekylene samlet. Studier som er gjennomført av gasser under forskjellige temperatur og trykkforhold har ført til oppdagelsen av viktige sammenhenger. Lovmessighetene som disse studiene har avdekket har ført til en rekke lover - gasslovene.

Boyle's Lov

Boyle's lov gir sammenhengen mellom trykk og volum når både temperatur og mengden av molekyler blir holdt konstant.

Sammenhengen kan også skrives som at trykk*volum er konstant:

PV=k

Hvis volumet i en beholder økes, minsker trykket i beholderen.
Hvis volumet i en beholder minkes, øker trykket i beholderen.
Når beholderens volum minker, minker samtidig avstanden mellom gassmolekylene. Dette medfører at molekylene kolliderer oftere enn hvis de var lengre fra hverandre. Molekylene kolliderer mot den indre veggen i beholderen. Økte molekylære bevegelser gjør at presset mot den indre veggen beholderen og øker og derved at trykket øker.

Loven for ideelle gasser

Loven for ideelle gasser ble etablert av Emil Clapeyron i 1834. Følgende relasjoner kan skrives som konstanter (k₁, k₂...k₆) som representerer seks forskjellige verdier.

PV= k₁
V/T = k₂
P/T = k₃
V/n = k₄
P/n = k₅
1/nT = 1/k₆

Med hensikt på å lage kun en ligning som inneholder alle dvs. P,V,T og n, multipliserer vi dem.

P³V³ / n³T³ = k₁k₂k₃ k₄k₅ / k₆
Ved å ta kubikkroten får vi:
PV/nT = (k₁k₂k₃k₄ k₅ / k₆)^1/3

Konstantene som befinner seg på utrykkets venstre side, kan erstattes med konstanten - R - gasskonstanten. På denne måten har vi nå en enkel ligning som viser sammenhengen for trykk(P), volum(V), mol(n) og temperatur(T).

PV/nT = R eller som presentert i CHEMIX PV = nRT

Den Kombinerte Gasslov

Den kombinerte gasslov kan utledes ved å kombinere (multiplisere) allerede kjente fysiske relasjoner.

P₁V₁ = P₂V₂
P₁V₁² / T₁ = P₂V₂² / T₂
P₁²V₁² / T₁² = P₂²V₂² / T₂²
Den kombinerte gassloven framkommer når vi tar kvadratroten av dette resultatet:
P₁V₁ / T₁ = P₂V₂ / T₂

Kinetisk Energi og Graham's Diffusjonslov

Kinetisk Energi

Når temperaturen i en gass øker vil gassmolekylenes hastigheter også øke. Vi kan si at temperaturen representerer "den gjennomsnittlige kinetiske energien til partiklene/molekylene". Når vi vet at to ideelle gasser med samme volum (V₁=V₂) også inneholder samme antall molekyler, må den totale mengde kinetisk energi for disse volumene være den samme. Lette gasser sprer seg raskere enn tyngre gasser ved samme trykk og temperatur. Dette iflg. ligningen for kinetisk energi:

E_k=1/2mv²

Graham's Diffusjonslov

De relative diffusjonshastighetene for to gasser under like temperatur og trykkforhold er invers med kvadratoten av gassenes molekylmasser.

Anta følgende temperaturforhold for to gasser:
T₁ = T₂
og at gassene har samme kinetiske energi (E_k=1/2mv²)
1/2m₁v₁² = 1/2m₂v₂²
Ved å flytte v₂ til venstre side av ligningen og m₁ til høyre side av lingningen, får vi:
v₁²/v₂² = m₂/m₁
En kvadrering av dette gir:
v₁/v₂ = (m₂/m₁)^1/2

Altså, hvis vi f.eks. kjenner massen eller tettheten samt hastigheten til gass nr.1 samtidig som vi kjenner massen eller tettheten til gass nr.2, kan vi beregne hastigheten til gass nr.2.

Konverteringer

Introduksjon

Konverteringsverktøyet i CHEMIX er lettfattelig i bruk og tillater konverteringer mellom de vanligste enhetene. Seks kategorier av enheter er representert.

Kategorier

Førgende enhetskategorier finnes:
1) Temperatur
2) Trykk-Kraft/Areal
3) Energi-Varme-Arbeid
4) Effekt
5) Kraft-Vekt
6) Lengde
7) Masse
MERK: Det første tekstfeltet i hver kategori er SI-feltet.

Konvertere enheter

Legg inn verdien av den enheten du ønsker skal konverteres i riktig tekstfelt og trykk Enter -tasten på tastaturet. De konverterte enhetsverdiene vil da fylle (de tidligere tomme) feltene i den valgte kategorien.

Kalkulator

Kalkulatorens egenskaper

Stegvis X-beregning
Intergrasjon
Tillater molekylberegninger f.eks. MCALC(CaSO4)
Inneholder viktige vitenskapelige konstanter
Implicit multiplikasjon

CHEMIX kalkulatoren fungerer i hovedsak på samme måte som en vanlig lommekalkulator. Du kan legge inn tall og funksjoner enten ved å benytte tastaturet eller trykknappene. Når man legger inn tall i 10ⁿ-format så skriver man først inn mantissa etterfulgt av E, så +/- hvis nødvendig og deretter eksponenten f.eks. 2.34*10^-2 --> 2.34E-2
Kalkulatoren vil automatisk beregne et bestemt antall Y-verdier hvis X-variabelen er inkludert i funksjonsuttrykket f.eks. sin(X).

Startverdi: Dette er den første x-verdien i intervallet.

Stoppverdi (avhuket): Når stoppverdi er avhuket vil et bestemt antall y-verdier bli beregnet fra og med startverdien til og med stoppverdien.

Stoppverdi (ikke avhuket): Når stoppverdi ikke er avhuket betyr dette at en ønsker å benytte steg-verdi. Starverdien vil førøkes/forminskes med denne verdien når beregninger foretas.

Resultatet (X,Y-verdiene) kan kopieres ved hjelp av venstre og høyre mustast for f.eks. deretter å bli overført til Data (X Y) feltet i Kurvetilpasning og Funksjonsplott. På denne måten kan man ved behov generere kunstige 'empiriske' data.
Hvis det oppstår en feil i beregningen vil denne bli framvist i resultatfeltet.

Implicit multiplikasjon

CHEMIX-kalkulatoren fortolker en eventuell mangel på operator som multiplikasjon.
Eksempler:
(x-2)(x+3) --> (x-2)*(x+3).
pipie2e2E2sin(X)e^2 --> pi*pi*2*e*2E2*sin(x)*e^2

Kalkulator

Funksjon/konst./operator Eksempel Fortolkning

+ X+2 addisjon

- X-2 subtraksjon

* X2 multiplikasjon

/ X/2 division

^ X^2 potens X²

( ) 5(X+2) parentes

. 2.536 desimal separator

PI PI PI(konst.)=3.141..

e eller EXP e^x eller EXP(x) e(konst.)= 2.718..

E 2.5E-2 2.510^-2

X 2X variabel

SIN SIN(X) sinus funksjon

COS COS(X) cosinus funksjon

TAN TAN(X) tangens funksjon

ASIN ASIN(X) arc sinus funksjon (-90 --> 90 grader eller -1/2 --> 1/2 PI)

ACOS ACOS(X) arc cosinus funksjon (0 og 180 grader eller 0 --> PI)

ATAN ATAN(X) arc tangent funksjon (-90 and 90 grader eller -1/2 --> 1/2 PI)

SINH SINH(X) hyperbolsk sinus av X

COSH COSH(X) hyperbolsk cosinus av X

TANH TANH(X) hyperbolsk tangens av X

RAD RAD(180) Konverterer from grader til radianer

DEG DEG(PI) Konverterer fra radianer til grader

EXP EXP(X) naturlig eksponent e^x

LN LN(X) naturlig logaritme

10^X 10^(X) 10-pot. funksjon 10^x

LOG LOG(X) 10-base logaritme

SQRT SQRT(X) kvadratrot

ABS ABS(-2.43) absoluttverdi

RND RND(10) tilfeldig tall

MCALC MCALC(CaSO4) Molekylkalkulator funksjon ( ','(komma) - kan ikke benyttes her)

CLR Fjerne all tekst

_<-DEL Fjerne tekst bakover

Funksjon/konst./operator	Eksempel	Fortolkning
+	X+2	addisjon
-	X-2	subtraksjon
*	X*2	multiplikasjon
/	X/2	division
^	X^2	potens X²
( )	5*(X+2)	parentes
.	2.536	desimal separator
PI	PI	PI(konst.)=3.141..
e eller EXP	e^x eller EXP(x)	e(konst.)= 2.718..
E	2.5E-2	2.5*10^-2
X	2*X	variabel
SIN	SIN(X)	sinus funksjon
COS	COS(X)	cosinus funksjon
TAN	TAN(X)	tangens funksjon
ASIN	ASIN(X)	arc sinus funksjon (-90 --> 90 grader eller -1/2 --> 1/2 PI)
ACOS	ACOS(X)	arc cosinus funksjon (0 og 180 grader eller 0 --> PI)
ATAN	ATAN(X)	arc tangent funksjon (-90 and 90 grader eller -1/2 --> 1/2 PI)
SINH	SINH(X)	hyperbolsk sinus av X
COSH	COSH(X)	hyperbolsk cosinus av X
TANH	TANH(X)	hyperbolsk tangens av X
RAD	RAD(180)	Konverterer from grader til radianer
DEG	DEG(PI)	Konverterer fra radianer til grader
EXP	EXP(X)	naturlig eksponent e^x
LN	LN(X)	naturlig logaritme
10^X	10^(X)	10-pot. funksjon 10^x
LOG	LOG(X)	10-base logaritme
SQRT	SQRT(X)	kvadratrot
ABS	ABS(-2.43)	absoluttverdi
RND	RND(10)	tilfeldig tall
MCALC	MCALC(CaSO4)	Molekylkalkulator funksjon ( ','(komma) - kan ikke benyttes her)
CLR		Fjerne all tekst
_<-DEL		Fjerne tekst bakover

Ordliste

Ordlisten inneholder ord som kan relateres til kjemifaget. Ordenes tolkninger framkommer ved hjelp av dobble mus-klikk.
Listen kan suppleres/vedlikeholdes ved å benytte trykknappene som befinner seg i underkant av tekstfeltene.

Løselighetstabell

CHEMIX løselighetstabell inneholder farge og løselighets-informasjon om bunnfall som ofte dannes under arbeidet med uorganisk kvalitativ analyse. Tabellen kan være nyttig til identifikasjon av ukjente bunnfall.

Informasjon om et bunnfall framkommer i tekstfeltet under tabellen når man venstre-klikker musens pil inne i ett av tabellens fargede eller ufargede rektangler.

Inkludert i løselighetstabellen er også referansefarger for flammeprøve (Li , Na, K, Rb, Ca og Ba).

Oppsett

Kvalitet ved utskrift og kopiering til utklippstavlen

Beste kvalitet (avhuket): Tilsvarer pixel-forholdet 9/1 --> (Beste kvalitet)/(screen-dump kvalitet)

Merk: Hvis ikke avhuket vil kvaliteten (pixel-forholdet) tilsvare 4/1 --> (God kvalitet)/(screen-dump kvalitet)

Ternært plott

Tynn linje: Alle spline-sett skal som utgangspukt bestå av tynne linjer. Hvis ikke avhuket --> tykke linjer

Koble: Alle spline-sett skal som utgangspunkt være koblet. Hvis ikke avhuket --> ukoblet

Binært plott

Tynn linje: Alle spline-sett skal som utgangspukt bestå av tynne linjer. Hvis ikke avhuket --> tykke linjer

Koble: Alle spline-sett skal som utgangspunkt være koblet. Hvis ikke avhuket --> ukoblet

Spare alle valg

Når man benytter trykknappen spare alle valg vil de avhukninger etc. som er gjort etter at programmet ble startet bli lagret slik at disse valg gjenskapes neste gang programmet startes.

Kjemioppgaver

Periodesystemet

Molekylkalkulator

Balansering av kjemiske reaksjonsligninger

Termokjemi

Løselighet/Løselighetsprodukt/Fellesioneffekt

Svake syrer og baser

Elektrokjemi - Balansering av redoksligninger

IR MS NMR Spektroskopi - Tilordninger

Funksjonstilpasning

Molekylstruktur - Molekylframviser

1.1 Periodesystemet - Navn

Hvilke navn har følgende grunnstoff :

Br Sn Ba H Cl C P Al Si K Fe Pb

Løsning: Aktiver valgknappen Navn i periodesystemet.

1.2 Periodesystemet - Atomnummer:

Hvilke atomnummer har følgende grunnstoff :

Uran, Bly, Fosfor, Sink, Tinn, Jod, Nitrogen, Oksygen, Natrium, Neon, Bor og Krom

Løsning: Aktiver valgknappen Atomnummer i periodesystemet.

1.3 Periodesystemet - Oksidenes Syre-base egenskaper

Hvilket miljø (sur-amfotær-basisk) forårsaker oksider av følgende grunnstoff: Svovel Kalium Klor Magnesium Fluor Aluminium Jod Natrium Bor Nikkel Kobber Litium

Løsning: Aktiver valgknappen Syre-base egenskaper i periodesystemet.

1.4 Egenskaper - Isotoper

Finn antall og den prosentvise naturlige tilstedeværelsen av følgende isotoper:

Hydrogen, Karbon, Natrium og Tinn

Løsning: Velg trykknappene H, C ... og aktiver Grunnstoffets stabile isotoper i "Egenskaper".

1.5 Egenskaper - Historikk

Oksygen: Forklar nordlysets røde og gul-grønne farge

Uran: Hvilken uranisotop forårsaker fisjon?

Platina: Hva skjer når platina kommer i kontakt med en hydrogen-oksygen atmosfære?

Karbon: Hvilke tre allotope former har karbon?

Helium: Beskriv bruken av flytende helium

Løsning: Velg trykknappene O, H ... og aktiver Historikk i "Egenskaper" .

1.6 Fasetilstand

Hvor i periodesystemet opptrer grunnstoffene som gasser?

Løsning: Undersøk ved hjelp av valgknappen fasetilstand.

1.7 Grunnstoff -Elektroner - Egenskaper

Grunnstoffenes kjemiske egenskaper avhenger av antall ytterelektroner. Er det noen sammenheng mellom hovedgruppetallet og antall ytterelektoner.?

Løsning:Undersøk ved hjelp av periodesystemet og valgknappen elektronkonfigurasjon.

1.8 Atomradier, elektronegativitet og første ionisasjonspotensial

Er det mulig ved hjelp av periodesystemet å bestemme/anslå hvor verdiene av disse egnenskapene forventes å være små/store. Er det noen sammenheng?

Løsning: Undersøk ved hjelp av periodesystemets valgknapper.

1.9 Isotoper

Hvilket grunnstoff opptrer med flest stabile isotoper?

Løsning: Undersøk ved hjelp av valgknappen antall stabile isotoper.

1.10 Nitrogen

Med hvilken volumprosent finnes nitrogen i atmosfæren. Reagerer nitrogengassen N2 lett med omgivelsene?. Nevn noen viktige nitrogenholdige forbindelser.

Løsning: Velg nitrogentrykknappen og finn ønsket informasjon ved å aktivere valgknappen Historikk

1.11 Isotoper - Hydrogen

Hvilke stabile isotoper har hydrogen og hva kalles den tredje ustabile isotopen?

Løsning: Velg hydrogentrykknappen og finn ønsket informasjon ved å aktivere valgknappene stabile isotoper og historikk

1.12 Kokepunkt

Hvor i periodesystemet befinner grunnstoffene som har høyest/lavest kokepunkt seg?

Løsning: Undersøk ved hjelp av valgknappen kokepunkt.

1.13 Oksidasjonstilstander

På hvilke side (vestre/høyre) i periodesystemet er grunnstoffene dominert av positive/negative oksidasjontilstander. Hvorfor er oksidasjonstilstandene til edelgassene fraværende?

Løsning: Undersøk ved hjelp av valgknappen oksidasjonstilstander.

1.14 Grunnstoff - Fysiske egenskaper

Bestem hvilket grunnstoff som innehar de høyeste og laveste verdiene:

Elektronegativitet, Atomradius, Smeltepunkt, Kokepunkt, Elektrisk ledningsevne, Termisk konduktivitet ,Stabile isotoper og Tetthet.

Skiller noen av hovedruppene seg ut m.h.p. høye/lave verdier (gruppetendenser)?

Løsning: Aktiviser Grafikk i periodesystemet. Benytt valgknappene (elektonegativitet...) og let etter de høyeste og laveste verdiene.

Tilbake til kjemioppgaver

Molekylkalkulator

2.1 Bestem molmengden til:

a) 12 gram NaCl

b) 23 gram CaO

c) 9.43 gram CuSO₄*5H₂O

Løsninger:

a) 12gNaCl

b) 23gCaO

c) 9.43gCuSO4*5H2O

2.2 Beregn massen til:

a) Ett mol CuCl2

b) 0.5 mol NH4Cl

c) 2 mol CaCuSO₄*5H₂O

Løsninger:

a)1mCuCl2

b) 0.5mNH4Cl

c) 2mCaSO4*5H2O

2.3 Hvor mange mol C er det i:

a) 3.2 mol CH4

b) 0.5 mol HCN

c) 2.17 mol K4Fe(CN)6

Løsninger:

a) 3.2mCH4

b) 0.5mHCN

c) 2.17mK4Fe(CN)6

2.4 Hvor mange gram O er det i:

a) 3 gram CaO

b) 21 gram H2O2

c) 0.23 gram BaSO4

Løsninger:

a) 3gCaO

b) 21gH2O2

c) 0.23gBaSO4

2.5 Hvor mange mol H er det i:

a) 1.4 gram LiH

b) 0.3 gram H2O

c) 12 gram CH3CH2OH

Løsninger:

a) 1.4gLiH

b) 0.3gH2O

c) 12gCH3CH2OH

2.6 Hvor mange gram Na er det i:

a) 0.6 mol NaCl

b) 3.4 mol Na₂CO₃

c) 2.3 mol NaH₂PO₄

Løsninger:

a) 0.6mNaCl

b) 3.4mNa2CO3

c) 2.3mNaH2PO4

2.7 Hvor mange % kalsium er det i:

a) 2.1 mol CaO

b) 0.6 mol CaCl2

c) 3.2 mol Ca₃(PO4)₂

Løsninger:

a) 2.1mCaO

b) 0.6mCaCl2

c) 3.2mCa3(PO4)2

2.8 Hvor mange % fluor er det i:

a) 1.2 gram HF

b) 2.7 gram MgF₂

c) 0.9 gram AlF₃

Løsninger:

a) 1.2gHF

b) 2.7gMgF2

c) 0.9gAlF3

2.9 Bestem/beregn:

a) Prosentinnholdet av K, Cr og O i K₂CrO₄.

b) Mengden av Ca, C og O i 0.3 mol CaCO₃.

c) Molmengden til Pb og O i 12g PbO₂.

Løsninger:

a) K2CrO4

b) 0.3mCaCO3

c) 12gPbO2

2.10 Bestem prosentinnhold, massen og molmengden til de forskellige elementene i Mg₃(PO₄)₂.

Løsning: Mg3(PO4)2

2.11 Hvor stor er molmengen av følgende forbindelse inneholdene:

a) 2 mol Na i NaCl

b) 0.3 mol Cl i AlCl₃

c) 3.6 mol P i Ca₃(PO₄)₂

Løsninger:

a) 2mNa,NaCl

b) 0.3mCl, i AlCl3

c) 3.6mP,Ca3(PO4)2

2.12 Beregn den totale massen til forbindelser som inneholder:

a) 2 gram O i CaO

b) 5 gram Cl i HCl

c) 2.4 gram Fe i Fe₂O₃

Løsninger:

a) 2gO,CaO

b) 5gCl,HCl

c) 2.4gFe,Fe2O3

2.13 Hvor mange mol K er det i forbindelser som inneholder:

a) 3.2 mol O i KNO₃

b) 0.2 mol Cl i KClO₄

c) 1.4 mol Ca CaCl₂

Løsninger:

a) 3.2mO,KNO3

b) 0.2mCl,KClO4

c) 1.4mCa,CaCl2

2.14 Hvor mange gram N er det i forbindelser som inneholder:

a) 12 gram O i NO

b) 0.5 gram H i NH₃

c) 3.0 gram Cl i NH₄Cl

Løsninger:

a) 12gO,NO

b) 0.5gH,NH3

c) 3.0gCl,NH4Cl

2.15 Hvor mange mol Ba er det i forbindelser som inneholder:

a) 5.4 gram O i BaO

b) 3.7 gram Cl i BaCl₂

c) 1.0 gram C i BaCO₃

Løsninger:

a) 5.4gO,BaO

b) 3.7gCl,BaCl2

c) 1.0gC,BaCO3

2.16 Hvor mange gram Cu er det i forbindelser som inneholder:

a) 0.6 mol S i CuS

b) 6.4 mol Cl i CuCl₂

c) 7.8 mol O i CuSO₄*5H₂O

Løsninger:

a) 0.6mS,CuS

b) 6.4mCl,CuCl₂

c) 7.8mO,CuSO₄*5H₂O

2.17 Hvor mange % Br er det i forbindelser som inneholder:

a) 2.1 mol Na i NaBr

b) 3.0 mol Ca i CaBr₂

c) 0.2 mol Al i AlBr₃

Løsninger:

a) 2.1mNa,NaBr

b) 3.0mCa,CaBr2

c) 0.2mAl,AlBr3

2.18 Hvor mange % Li er det i forbindelser som inneholder:

a) 9.0 gram I i LiI

b) 2.8 gram O i Li₂O

c) 1.0 gram C i LiHCO₃

Løsninger:

a) 9.0gI,LiI

b) 2.8gO,Li2O

c) 1.0gC,LiHCO3

2.19 Bestem/beregn:

a) Prosentinnholdet av Na, C og O i forbindelsen Na₂CO₃ (inneholder 4 gram O).

b) Mengden til de forskjellige elementene i forbindelsen Fe₂O₃inneholdene 0.8 mol Fe.

c)Molmengden til elementene i Pb(C₂H₅)₄ inneholdene 4.0 gram H.

Løsninger:

a) 4gO,Na2CO3

b) 0.8mFe,Fe2O3

c) 4gH,Pb(C2H5)4

2.20 Bestem prosentinnhold, mengden og molmengden av de forskjellige elementene i C₄H₉OH.

Løsning: Skiv inn formelen C4H9OH i molekylkalkulatoren og les av resultatet.

2.21 Hvor mange mol Ca₃(PO₄)₂kan vi høyst lage av 3 gram Ca , 10 gram O og 14 gram P?

Løsning: Kontroller ved hjelp av følgende argumentasjon når molmengden er minst: 3gCa,Ca3(PO4)2 eller 10gO,Ca3(PO4)2 eller 14gP,Ca3(PO4)2

2.22 Hvor mye Be går med til å lage 245 gram BeCl₂?

Løsning: 245gBeCl2

2.23 Når CuSO4*5H2O varmes opp avgis vann.

Hvor mange % oksygen forsvinner hvis alt vannet fordamper ved oppvarmingen?

Løsning:Kontroller massen av oksygen før (CuSO4*5H2O) og etter (CuSO4) oppvarmingen. Omregn til prosent.

2.24 Bestem de 'enkleste' empiriske formlene for forbindelser som inneholder:

a) 92.83% bly og 7.67% oksygen.

b) 31.9% kalium, 28.9% klor og 39.2% oksygen.

Løsning: Erstatt prosent med masse og varier formlene inntil det prosentvise forholdet mellom elementene er riktig i.h.t. spørsmålet a) Første prøveformel, den enkleste 92.83gPb,PbO viser et korrekt prosentvis forhold mellom formelens elementer. b) Første prøveformel, den enkleste 31.9gK,KClO viser at det et for lite oksygen. 31.9gK,KClO2 viser også for lite oksygen, mens 31.9gK,KClO3 viser at den prosentvise sammensetningen er korrekt.

2.25 0.3 gram metallisk sølv ble oppløst og fullstendig utfelt som et fast stoff (0.399 gram AgX). Ionene som var involvert i fellingen var enten X=Cl- ioner eller X=Br- ioner. Bestem X.

Løsning: Kontroller hvilken av sølv-forbindelsene inneholdene 0.3 gram sølv som gir best resultat: 1) 0.3gAg,AgBr eller 2) 0.3gAg,AgCl .

2.26 Da en løsning av oppløst Ca(OH)₂ ble tilført CO₂ i overskudd, ble det utfellt et hvitt stoff. Stoffet ble filtrert, tørket og veid. Stoffet ble veid og målt til 2.35 gram. Hvor mange gram Ca var det i den opprinnelige løsningen? Ca(OH)₂+CO₂ > CaCO₃+H₂O

Løsning: 2.35gCaCO3 (les av Ca-massen)

2.27 Et begerglass ble tilført 2 g aluminium. Deretter ble begerglasset tilført saltsyre (HCl) i overskudd. I reaksjonen som fulgte ble det dannet AlCl3 og H2.

a) Hvor mange gram AlCl3 ble dannet i reaksjonen.

b) Hvor mange mol HCl ble forbrukt til å danne aluminiumkloridet?

c) Hydrogengassen som ble utviklet i reaksjonen ble benyttet til å lage vann. Hvor mange gram vann (H2O) er det teoretisk mulig å lage.

Løsninger:

a) 2gAl,AlCl3 (les av gram)

b) molmengden av AgCl3*3=molmengde HCl

c) molmengden av (AgCl3*3)/2=mulig dannet molmengde vann

2.28 3 gram Fe reagerer akkurat med 1.29 gram O₂ og dannner en ren jernforbindelse.

a) Hva er denne forbindelsens enkleste formel?

Løsning: Erstatt prosent med masse og varier formlene inntil det prosentvise forholdet mellom elementene er riktig i.h.t. spørsmålet

a) Første prøveformel, den enkleste 3gFe,FeO viser at formelen inneholder for lite oksygen. 3gFe,FeO2 viser for mye oksygen. 3gFe,Fe2O2 viser for lite oksygen. Formelen 3gFe,Fe2O3 viser et korrekt forhold mellom jern og oksygen.

Tilbake til kjemioppgaver

Balansering av kjemiske ligninger/reaksjoner

Forbindelsene i et balanseuttrykk er bundet av det samme symbolregelverket som molekylkalkulatoren. Forbindelsene må skilles ved hjelp av tegnet '+' (pluss) samtidig som ligningens høyre og venstre side må være separert med pilsubstituttet og relasjonsoperatoren '>' (større enn). Ved siden av å beregne koeffisientene i ligningen vil en få informasjon om massene og molmengdene til alle forbindelsene i ligningen. Forbindelsene i ligningen kan også være argumenterte (se eksempler). Eksempel: Hvor mye vann (H2O) og karbondioksid blir utviklet hvis vi forbrenner metan (CH4) inneholdene 2 gram karbon sammen med 0.3 mol oksygengass (O2) ? For å finne løsningen på dette problemet skriver vi følgende: -> 2gC,CH4+0.3mO2>CO2+H2O I et slikt uttrykk vil forbindelsen som er argumentert med lavest molmengde, være den forbindelsen som er bestemmende for resultatet. NB:Når et balanseuttrykk inneholder både argumenterte og uargumenterte forbindelser, vil de uargumenterte forbindelsene forutsettes å være i overskudd.

3.1 Balanser reaksjonsligningene

a) Cu+O2>CuO

b) Fe+Cl2>FeCl3

c) C+Br2>CBr4

Løsninger:

Balanseuttrykkene beregnes som vist.

3.2 Balanser reaksjonsligningene

a) Zn+HCl>ZnCl2+H2

b) Al+HCl>AlCl3+H2

c) Sn+HCl>SnCl4+H2

Løsninger: Balanseuttrykkene beregnes som vist.

3.3 Når alkaner forbrennes med oksygen dannes det karbondioksid og vann.Balanser følgende reaksjonsligninger:

a) CH4+O2>CO2+H2O

b) C2H6+O2>CO2+H2O

c) C3H8+O2>CO2+H2O

Løsninger: Balanseuttrykkene beregnes som vist.

3.4 Balanser reaksjonsligningene:

a) Na2CO3+HNO3>NaNO3+H2O+CO2

b) KClO3+S+H2O>Cl2+K2SO4+H2SO4

c) FeS2+O2>Fe3O4+SO2

d) Al(OH)3+H2SO4>Al2(SO4)3+H2O

e) KBr+MnO2+H2SO4>Br2+MnBr2+KHSO4+H2O

f) Na3SbS4+HCl>Sb2S5+H2S+NaCl

g) Cu+HNO3>Cu(NO3)2+NO+H2O

h) Ca3P2+H2O>Ca(OH)2+PH3

i) FeSO4+KMnO4+H2SO4>Fe2(SO4)3+MnSO4+K2SO4+H2O

Løsninger: Balanseuttrykkene beregnes som vist.

3.5 Når 8 gram pentan forbrennes med sammen med et overskudd av oksygen dannes det karbondioksid og vann. Balanser ligningen C5H12+O2>CO2+H2O og beregn følgende:

a) Hvor mange gram CO2 ble utviklet under reaksjonen?

b) Hvor mange gram H2O ble utviklet under reaksjonen?

c) Hvor mange gram O2 ble forbrukt?

Løsninger: 8gC5H12+O2>CO2+H2O ,balanser og les av resultatet.

3.6 Et stykke metallisk jern (3g) ble overført til et glass med konsentrert saltsyre (tilsvarende 6 gram 100%). I reaksjonen som fulgte ble det utviklet H2 og FeCl2. Balanser ligningen Fe+HCl>FeCl2+H2 og beregn:

a) hvor mye FeCl2 som maksimalt kan utvikles?

b) hvor mye H2 som maksimalt kan utvikles?

Løsninger: 3gFe+6gHCl>FeCl2+H2 ,balanser og les av resultatet ( a) og b)).

3.7 Balanser ligningen N2+H2>NH3 og beregn hvor mange gram nitrogen og hydrogen som blir forbrukt hvis det dannes 15.0 gram NH3 i reaksjonen.

Løsninger: N2+H2>15gNH3 ,balanser og les av resultat

3.8 Hvis man varmer opp en blanding av arsenikktrisulfid, natriumnitrat og natriumkarbonat, dannes det natriumarsenat (Na3AsO4), natriumsulfat, natriumnitritt og karbondioksid. Balanser ligningen: As2S3+NaNO3+Na2CO3>Na3AsO4+Na2SO4+NaNO2+CO2 Bestem følgende: a) Hvilke minimumsmengder av As2S3, NaNO3 og Na2CO3 må være tilstede for at en skal få dannet 23.0 g Na3AsO4 ?

b) Hvor mye CO2 ville ha blitt utviklet hvis reaktantenes sammensetning var 10.0 g As2S3, 75.0 g NaNO3 og 37.0 g Na2CO3 ?

c) Hvor mye Na2CO3 (forutsatt at As2O3 og NaNO3 er i overskudd) må være tilstede hvis en skal få dannet 5.0 g Na2SO4 ?

d) Hilken molmengde av Na3AsO4 kan maksimalt blir dannet hvis en blander sammen 0.5 mol As2S3, 120.0 g NaNO3 og 21.0 g Na2CO3 ?

e) Hvilken minimumsmengder (molmengder) av reaktantene må være tilstede for at vi skal få dannet 44.0 g CO2 ?

f) Vil en mengde av 3g As2S3, 0.2 mol NaNO3 og 0.1 mol Na2CO3 være tilstrekkelig for å få dannet 7.0 g NaNO2 ?

Løsninger:Modifiser balanseuttrykket etter behov og les av resultatet

a) As2S3+NaNO3+Na2CO3>23gNa3AsO4+Na2SO4+NaNO2+CO2

b) 10gAs2S3+75gNaNO3+37gNa2CO3>Na3AsO4+Na2SO4+NaNO2+CO2

c) As2S3+NaNO3+Na2CO3>Na3AsO4+5gNa2SO4+NaNO2+CO2

d) 0.5mAs2S3+120gNaNO3+21gNa2CO3>Na3AsO4+Na2SO4+NaNO2+CO2

e) As2S3+NaNO3+Na2CO3>Na3AsO4+Na2SO4+NaNO2+44gCO2

f) 3gAs2S3+0.2mNaNO3+0.1mNa2CO3>Na3AsO4+Na2SO4+NaNO2+CO2

3.9 Hvis natriumkarbonat blir blandet med salpetersyre dannes natriumnitrat, vann og karbondioksid. Balanser ligningen: Na2CO3+HNO3>NaNO3+H2O+CO2 og svar på følgende spørsmål:

a) Hvor mye karbondioksid blir utviklet hvis mengden av natrium i Na2CO3 tilsvarer 13.4 g og HNO3 er tilsatt i overskudd?

b) Hvor mye H2O vil bli utviklet hvis Na2CO3 inneholder 3.4 g karbon og HNO3 inneholder 18.8 g nitrogen?

c) Hvilken molmengde av NaNO3 blir utviklet hvis karbonmengden i CO2 tilsvarer 12.3 g karbon.

Løsninger:Modifiser balanseuttrykket etter behov og les av resultatet a)13.4gNa,Na2CO3+HNO3>NaNO3+H2O+CO2 b)3.4gC,Na2CO3+18.8gN,HNO3>NaNO3+H2O+CO2 c)Na2CO3+HNO3>NaNO3+H2O+12,3gC,CO2

3.10 Metallisk jern kan framstilles ved å varme opp en blanding av Fe2O3 og karbon slik at en på denne måten får oksydert jernet. Balanser ligningen Fe2O3+C>Fe+CO2 og bestem molmengden til

a) Fe2O3 hvis det i reaksjonen dannes 1000 g Fe.

b) Fe hvis det i reaksjonen forbrukes 200 g C.

c) CO2 hvis det i reaksjonen dannes 12.8 mol Fe.

Løsninger:Modifiser balanseuttrykket etter behov og les av resultatet

a) Fe2O3+C>1000gFe+CO2

b) Fe2O3+200gC>Fe+CO2

c) Fe2O3+C>12.8mFe+CO2

3.11 I en reaksjon mellom FeS2 og O2 dannes det Fe3O4 og SO2. Balanser ligningen FeS2+O2>Fe3O4+SO2

a) Hvor mye SO2 og Fe3O4 kan maksimalt dannes hvis det befinner seg 12.0 g Fe i FeS2 og 1.5 mol O i O2?

b) Er det teoretisk mulig å produsere 24.0 g Fe3O4 hvis reaktanten FeS2 inneholder 55.0 g svovel?.

Løsninger:Modifiser balanseuttrykket etter behov og les av resultatet

a) 12gFe,FeS2+1.5mO,O2>Fe3O4+SO2

b) 55gS,FeS2+O2>Fe3O4+SO2 3.12KClO3 er en forbindelse som blandet med saltsyre blandt annet vil utvikle klorgass.

3.13 Balanser ligningen KClO3+HCl>H2O+KCl+Cl2 og svar på følgende spørsmål:

a) En reaksjon mellom KClO3 og 3 g HCl utviklet 2 g Cl2. Hvor mye KClO3 ble forbrukt i reaksjonen?

b)En gitt mengde KClO3 inneholder 4 g oksygen. Hvor mye klorgass kan maksimalt bli utviklet hvis en tilsetter 0.04 mol HCl ?

Løsninger: Modifiser balanseuttrykket etter behov og les av resultatet

a) KClO3+HCl>H2O+KCl+3gCl2

b) 4gO2,KClO3+0.04mHCl>H2O+KCl+Cl2

3.13 Ammoniumbikarbonat (NH4HCO3) benyttes ofte som hevemiddel i kakedeig. Ved oppvarming dekomponerer hevemiddelet på følgende måte: NH4HCO3>NH3+CO2+H2O a)Hvor mange gram NH4HCO3 må til for at vi skal få dannet 0.2 mol CO2-gass?

b) Hvor mange mol ammoniakk(NH3), vann(H2O) og karbondioksid(CO2) vil bli utviklet når forbindelsen NH4HCO3 inneholder 4.3g H2?

c) Bestem om det er mulig å få utviklet mer enn 4g NH3 hvis NH4HCO3 i utgangspunktet inneholdt 0.23 mol O2.

Løsninger:Modifiser balanseuttrykket etter behov og les av resultatet

a) NH4HCO3>NH3+0.2mCO2+H2O

b) 4.3gH2,NH4HCO3>NH3+CO2+H2O

c) 0.23mO2,NH4HCO3>NH3+CO2+H2O

3.14 Bestem det volumet med O2 (normalt trykk og temperatur) som blir forbrukt når 1 kg oktan forbrennes.

Løsninger:Modifiser balanseuttrykket etter behov og les av resultatet

Steg 1: Argumenter og balanser: 1000gC8H18 + O2 > CO2 +H2O

Steg 2: For nå å beregne O2 -volumet som ble forbrukt må man benytte seg av tilstandsligningen for ideale gasser (se ordliste). Vi vet at pV = nRT og derfor at V=nRT/p. Det ukjente volumet (V) kan nå beregnes med utgangspunkt i den beregnede molmengden (n) samt de kjente: (gasskonstanten) R=0.082liter*atm/(Kelvin*mol) (temperatur) T=273.15Kelvin (trykk) p=1atm. 3.15 10.99 gramav en forbindelse som består av C, H og O reagerer med O2 (i overskudd) under dannelse av H2O og 21.0 gram CO2. Hva er den empiriske formelen for denne forbindelsen?

Løsning: Finn svaret ved å undersøke effekten av å variere verdiene av X,Y og Z i følgende argumenterte (21g) ubalanserete ligning: CXHYOZ + O2 > 21gCO2 + H2O

Tilbake til kjemioppgaver

Termokjemi

4.1 Hvilken varmemengde utvikles når butangass (C4H10) reagerer med oksygen (O2).

Løsning:Skriv inn uttrykket: C4H10(g)+O2(g)>CO2(g)+H2O(l) balanser/beregn og les av varmemengden

4.2 Hvilken varmemengde utvikles når 2 gram Pb (bly) reagerer med oksygen under dannelse av PbO (blyoksid)?

Løsning:Skriv inn uttrykket: 2gPb(s)+O2(g)>PbO(s) balanser/beregn og les av varmemengden

4.3 Termokjemiske forandringer skjer ved rustdannelse. Balanser ligningen: Fe(s)+O2(g)>Fe2O3(s).

a) Bestem reaksjonsentalpien (reaksjonsvarmen) for reaksjonen. Er reaksjonen endoterm eller eksoterm?

b) Hva blir entropiforandringen? c)Bestem entalpi og entropi hvis 2 gram Fe2O3 dannes.

Løsninger: a) og b)Balanser/beregn og les av entalpi/entropi. Negativ entalpi = eksoterm, Positiv entalpi = endoterm. c)Skriv inn ligningen: Fe(s)+O2(g)>2gFe2O3(s) balanser/beregn og les av entropi/entalpi.

Tilbake til kjemioppgaver

Løselighet Løselighetsprodukt Fellesioneffekt

5.1 Hva er Ksp-uttrykket til:

a) PbF₂

b) Ag₂CrO₄

Løsning:

a) Skriv inn dissosiasjonsligningen: PbF2 > Pb+2 + 2F- . Beregn og les av Ksp-uttrykket

b) Skriv inn dissosiasjonsligningen: Ag2CrO4 > 2Ag+ + CrO4-2 . Beregn og les av Ksp-uttrykket

5.2 Bestem løselighetsproduktet til Ca(OH)₂ hvis 0.0105 mol løser seg i 1 kg vann.

Løsning:

Trinn 1) Skriv inn dissosiasjonsligningen;Ca(OH)2 > Ca+2 + 2OH-

Trinn 2) Legg inn tallet 0.0105 i Ca+2 feltet (Masse løsn.middel = 1)

Trinn 3) Beregn og les av løselighetsproduktet

5.3 Hvor mange gram CdF₂ lar seg løse i 1 kg vann når F- konsentrasjonen i vannløsningen tilsvarer 0.234M ?

Løsning:

Trinn 1) Skriv inn dissosiasjonsligningen; CdF2 > Cd+2 + 2F-

Trinn 2) Legg inn tallet 0.234 i F- feltet (Masse løsn.middel = 1)

Trinn 3) Beregn og les av masse (CdF2)

5.4 Hvor mange gram PbCl₂ lar seg løse i 1 kg vann (Ksp=1.78E-5) når vannløsningen på forhånd inneholder 0.01 mol Pb+2?

Løsning:

Trinn 1) Skriv inn dissosiasjonsligningen; PbCl2 > Pb+2 + 2Cl-

Trinn 2) Legg inn tallet 1.78E-5 i Ksp-feltet (Masse løsn.middel = 1)

Trinn 3) Legg inn tallet 0.01 i Pb feltet (eksternt ionebidrag)

Trinn 4) Beregn og les av masse (PbCl2)

5.5 Løseligheten av Ag₂CrO₄ i rent vann er 6.54E-5M. Vis at løseligheten til Ag₂CrO₄ i 0.05M AgNO₃ løsn. er 4.48E-10M.

Løsning:

Trinn 1) Skriv inn dissosiasjonsligningen; Ag2CrO4 > 2Ag+ + CrO4-2

Trinn 2) Skriv inn 6.54E-5 i mol-feltet (Masse løsn.middel = 1)

Trinn 3) Beregn (løselighetsproduktet beregnes)

Trinn 4) Skriv inn tallet 0.05 i Ag+ (eksternt ionebidrag)

Trinn 5) Beregn på nytt og les av resultatet i mol-feltet

Tilbake til kjemioppgaver

Svake syrer og baser

6.1 Beregn H₃O⁺ -konsentrasjonen og pH i en 0.05M blåsyreløsning (HCN) (Ka=5.85E-10).

Løsning:

Trinn 1) Skriv inn dissosiasjonsligningen: HCN + H2O > CN- + H3O+

Trinn 2) Skriv inn konstanten (Ka) 5.85E-10

Trinn 3) Skriv inn tallet (0.05) for blåsyrekonsentrasjonen

Trinn 4) Beregn og les av pH og H3O+-kons.

6.2 Beregn H₃O⁺ -konsentrasjonen og pH i en 0.05M eddiksyreløsning (Ka=1.75E-5). Er eddiksyre en sterkere syre enn blåsyre?

Løsning:

Trinn 1) Skriv inn dissosiasjonsligningen: CH3COOH + H2O > CH3COO- + H3O+

Trinn 2) Skriv inn konstanten (Ka) 1.75E-5

Trinn 3) Skriv inn tallet (0.05) for eddiksyrekonsentrasjonen

Trinn 4) Beregn og les av pH og H3O+-kons.

Trinn 5) Sammenlign syrestyrken til blåsyre og eddiksyre.

6.3 Beregn Ka for en 0.1M løsning av syren C₆H₅COOH (benzosyre). Ved innstilt likevekt er H₃O⁺-kons. 0.00248M

Løsning:

Trinn 1) Skriv inn dissosiasjonsligningen: C6H5COOH + H2O > C6H5COO- + H3O+

Trinn 2) Fjern innholdet i alle tallfelt og skriv inn først 0.1 ([C6H5COOH]) og deretter 0.00248 ([H3O+])

Trinn 3) Beregn og les av Ka

6.4 Beregn Ka for en 0.5M løsning av syren HCOOH (maursyre). Ved innstilt likevekt er pH=2.02.

Løsning:

Trinn 1) Skriv inn dissosiasjonsligningen: HCOOH + H2O > HCOO- + H3O+

Trinn 2) Fjern innholdet i alle tallfelt og skriv inn først 0.5 ([HCOOH]) og deretter 2.02 (pH)

Trinn 3) Beregn og les av Ka

6.5 Hva er hydrogenfluoridkonsentrasjonen i en løsning der pH er blitt målt til 2 ? (Ka=6.94E-4).

Løsning:

Trinn 1) Skriv inn dissosiasjonsligningen: HF + H2O > F- + H3O+

Trinn 2) Skriv inn konstanten (Ka) 6.94E-4

Trinn 3) Skriv inn tallet 2 for pH

Trinn 4) Beregn, les av [H3O+] og [HF(etter diss.)]

Trinn 5) Løsning [HF(før diss.)] = [H3O+] + [HF(etter diss.)].

6.6 Beregn OH^- -konsentrasjonen og pH i en 0.05 M ammoniakkløsning (Kb=1.8E-5).

Løsning:

Trinn 1) Skriv inn dissosiasjonsligningen: NH3 + H2O > NH4+ + OH-

Trinn 2) Skriv inn konstanten (Kb) 1.8E-5

Trinn 3) Skriv inn tallet for ammoniakkonsentrasjonen 0.05

Trinn 4) Beregn og les av pH og OH--kons.

6.7 Beregn pH i en 0.1M ammoniumkloridløsning (KNH₄⁺ = 5.6E-10).

Løsning: Ammoniumkloridet løses fullstendig opp: NH4Cl > NH4+ + Cl-

Trinn 1) Skriv inn dissosiasjonsligningen:NH4+ + H2O > NH3 + H3O+

Trinn 2) Skriv inn konstanten KNH4+ 5.6E-10

Trinn 3) Skriv inn tallet for ammoniumionkonsentrasjonen 0.1

Trinn 4) Beregn og les av pH

6.8 Beregn OH--konsentrasjonen og pH i 1 liter 0.2M ammoniakkløsning (Kb=1.8E-5). Hva blir pH hvis man tilsetter 2.675 gram ammoniumklorid?

Løsning:

Trinn 1) Skriv inn dissosiasjonsligningen: NH3 + H2O > NH4+ + OH-

Trinn 2) Skriv inn konstanten (Kb) 1.8E-5

Trinn 3) Skriv inn tallet (0.2) for ammoniakkonsentrasjonen

Trinn 4) Beregn og les av pH og OH--kons.

Trinn 5) Når ammoniumklorid NH4Cl løser seg i vann dannes NH4+-ioner. Vi ser at dette ionet også befinner seg i dissosiasjonsligningen (Trinn 1). Denne blandingen har fellesion (bufferløsning). Ved å benytte programmets molekylkalkulator kan man beregne konsentrasjonen av ammoniumklorid -> 2.67gNH4Cl = 0.05mol = (1 liter) -> 0.05M

Trinn 6) Skriv inn basekonstanten, konsentrasjonen for ammoniakkløsningen og legg inn ammonium-ionekonsentrasjonen (fra NH4Cl) i det riktige fellesion-feltet.

Trinn 7) Beregn på nytt og les av pH 6.9 I en sur løsning reagerer molybdationet, MoO4-2 , til heptamolybdationet, Mo7O24-6 (fullstendig reaksjon) slik: MoO4-2 + H3O+ > Mo7O24-6 + H2O

6.9 Balanser ligningen og beregn den pH som framkommer når 1.0 liter 0.014M Na₂MoO₄ og 1.0 liter 0.02M HNO₃ blandes (KHNO3=27.79).

Løsning:

Trinn 1) Argumenter molybdationet med 0.014m slik at den ubalanserte ligningen ser ut som følger: 0.014mMoO4-2 + H3O+ > Mo7O24-6 + H2O

Trinn 2) Balanser og les av mol-forbruket av HNO3 i den fullstendige reaksjonen

Trinn 3) Beregn gjenværende mengde av uforbrukt HNO3 HNO3(uforbrukt)=0.02mol - forbrukt HNO3

Trinn 4) Bestem HNO3-kons. i den tilsammen 2 liters løsningen: [HNO3]= (mol HNO3(uforbrukt))/2

Trinn 5) Åpne svake syrer/baser og skriv inn dissosiasjonsligningen for HNO3: HNO3 + H2O >NO3- + H3O+

Trinn 6) Skriv inn 27.79 i Ka-feltet og den beregnede [HNO3] i HA-feltet.

Trinn 7) Beregn og les av pH.

Tilbake til kjemioppgaver

Elektrokjemi - Balansering av redoksligninger

7.1 Bestem den balanserte redoksreaksjonen basert på følgende to halvreaksjoner:

Cr₂O₇^-2+ 14H⁺ + 6e- --> 2Cr⁺³+ 7H₂O

H₂S --> S + 2H⁺ + 2e-

Løsning: Skriv inn følgende to halvreaksjoner:

Cr2O7-2 + 14H+ + 6e- > 2Cr+3 + 7H2O

H2S > S + 2H+ + 2e- og beregn.

7.2 Bestem den balanserte redoksreaksjonen.

Cr --> Cr⁺³ + 3e-

MnO₄^-+ 8H⁺ + e- --> Mn⁺² + 4H₂O

Løsning: Skriv inn følgende to halvreaksjoner:

Cr > Cr+3 + 3e-

MnO4- + 8H+ + e- > Mn+2 + 4H2O og beregn.

7.3 Balanser: OH^-+ ClO^- + S₂O₃^-2--> Cl^- + SO₄^-2 + H₂O

Løsning: Skriv inn følgnende redoks-reaksjon inn i ett av feltene for halvcelle-feltene (det andre feltet må være tomt):

OH- + ClO- + S2O3-2 > Cl- + SO4-2 + H2O og beregn.

7.4 Et kar med vann tilføres et lite stykke natrium. Bestem den balanserte redoksreaksjonen. Er dette en spontan reaksjon?, forklar

2H₂O + 2e- --> H + 2OH^- E⁰ = -0.83 V

Na + e --> Na E⁰ = -2.71 V

Løsning: Skriv inn følgene to halvcellereaksjoner og deres potensialer:

2H2O + 2e- > H + 2OH-

Na + e- > Na

Husk å snu reaksjonen for halvcelle nr.2. Beregn. Spontan reaksjon? (Tips: Undersøk fortegnet til cellepotensialet)

7.5 Hva er løselighetsproduktet (Ksp) til AgCl?

AgCl + e- --> Ag + Cl- E⁰ = 0.22 V

Ag --> Ag+ + e- E⁰ = -0.80 V

---------------------------------

AgCl --> Ag⁺² + Cl-

Løsning:

Steg 1) Skriv inn halvcellereaksjoner samt deres potensialer

AgCl + e- > Ag + Cl- E⁰ = 0.22 V

Ag > Ag+ + e- E⁰= -0.80 V og beregn redoksreaksjon og cellepotensial.

Steg 2) Skriv inn n=1 (-n=-1) og E⁰ celle=-0.58 V i ligningen:

G = -n F E⁰ og beregn.

Steg 3) Overfør resultatet av G til ligningen: -G = R T ln K (husk å forandre fortegnet til G) og beregn K (løselighetsproduktet).

Tilbake til kjemioppgaver

IR MS NMR Spektroskopi - Tilordninger

8.1 Bestem strukturen til C₅H₈O₃ ved hjelp av følgende spektraldata.

MS: 29 45

IR: 1720 3000

H[1]-NMR : 11

C[3]-NMR(multiplisitet) : 27.96(t) 29.71(q) 37.83(t) 178.26(s) 207.02(s)

Løsning: Spektraldataene legges inn i sine respektive felter og beregnes. Fortolkning av felles resultater MS, IR, H[1]-NMR og C[13]-NMR viser tilstedeværelsen av en karboksylgrupppe. En C=O gruppe (keton) kan sees ved hjelp av C[13]-NMR (207.07), MS og IR. Multiplisitet: Karbonet i karboksylgruppen og C=O gruppen er begge singletter Videre undersøkelser Multiplisitet: 27.96(t) = CH2 37.83(t) = CH2 : 29.71(q) = CH3 Resultatet: CH3-C(=O)-CH2-CH2-C(=O)OH

8.2 Benytt følgende spektraldata til å bestemme strukturen til C₇H₈O

MS: 39 53 79 90 107

IR: 700 790

NMR H[1]: 2.25 7.0

Løsning:

Steg1: Spektraldataene legges inn i sine respektive felter og beregnes. Fortolkning av felles resultater MS, IR og H[1]-NMR viser at forbindelsen er aromatisk. MS --> disubst. ; IR (mer spesifisert) --> 1,3 disubst.

Steg 2. Videre undersøkelser C7H8O - C6H4 (disubst) = CH4O (muligens OH og metyl (CH3)) Dette kan verifiseres via H[1]-NMR (Ph-CH3 Methyl H-shift) og MS (CH2-Ph-OH).

Resultatet:Dette er en di-substituert aromatisk forbindelse med en metylgruppe og en OH-gruppe i 1,3 posisjon.

8.3 Bestem strukturen til C₉H₁₀O₂

MS: 43 65 91

IR: 690 740 1750

NMR H[1]: 1.95 5.0 7.28

Løsning: Spektraldataene legges inn i sine respektive felter og beregnes. Fortolkning av felles resultater MS, IR og H[1]-NMR viser at dette må være en aromatisk forbindelse MS --> Ph-CH2 ; IR --> monosubst. bensen ; H[1]-NMR --> Aromatisk H

Hvilke tilhørigheter har forbindelsens oksygenatomer ?: MS --> CH3-C=O ; IR --> Estere ukonj. C=O & C-O ; H[1]-NMR --> C(=O)-O-CH (ester) Dette må være en ester.

Videre undersøkelser C9H10O2 - fenyl(C6H5) = C3H5O2 Ved hjelp av MS --> CH3C=O (MS) og H[1]-NMR --> C(=O)-O-CH kan vi konkludere: C3H5O2 = -CH2-C(=0)-O-CH3

Resultatet: Dette er en mono-subst. aromatisk forbindelse:

Ph-CH2-C(=0)-O-CH3

Tilbake til kjemioppgaver

Funksjonstilpasning

9.1 Følgende data beskriver sammenhengen mellom Celsius og Kelvin

Celsius , Kelvin

200 , -73.15

300 , 26.85

400 , 126.85

450 , 176.85

500 , 226.85

Hvilken ligning beskriver denne sammenhengen best ?

Løsning: Dataene legges inn i Data: (X Y) og beregnes (beste tilpasning). Sammenhengen er representert ved hjelp av likningen i Funksjon -feltet.

9.2 Hvor mange Fahrenheit tilsvarer 100 oCelsius ?

Celsius , Fahrenheit

-73.15 , -99.67

26.85 , 80.33

126.85 , 260.33

176.85 , 350.33

226.85 , 440.33

Løsning: Dataene legges inn i Data: (X Y) og beregnes (beste tilpasning). Sammenhengen er representert ved hjelp av likningen i Funksjon -feltet. Benytt denne likningen til å beregne Fahrenheit (X=100).

9.3 Bestem damptrykket til butadien ved 0^oC når følgende data gir sammenhengen mellom temperatur og trykk.

0^oC , P (mm Hg)

-61.3 , 40

-55.1 , 60

-46.8 , 100

-33.9 , 200

-19.3 , 400

-4.4 , 760

15.3 , 1520

48 , 3700

76.0 , 7600

Løsning: Dataene legges inn i Data: (X Y) og beregnes (beste tilpasning). Sammenhengen er representert ved hjelp av likningen i Funksjon -feltet. Benytt denne likningen til å beregne trykket (X=0).

9.4 Benytt følgende eksperimentelle data til å beregne halveringstiden (T1/2) til Pa[234] isotopen.

Tid(sec) , stråling (cps)

60 , 66.7

150 , 26.9

240 , 11.0

330 , 4.9

420 , 1.7

Løsning: Dataene legges inn i Data: (X Y) og beregnes (beste tilpasning). Sammenhengen er representert ved hjelp av likningen i Funksjon -feltet Y = A * exp(B*X). Benytt likningens B koeff. til å beregne T1/2. Tips : T1/2 = (ln 2)/B .

9.5 Følgende data framkommer ved hydrolyse av 16% sukrose (rørsukker) i en 0.1 mol/L HCl vandig løsning ved 34 ^oC.

t(min) , % Gjenværende sukrose

9.83 , 96.5

59.60 , 80.2

93.18 , 71.0

142.9 , 59.1

294.8 , 32.8

589.4 , 11.1

Av hvilken orden er denne reaksjonen m.h.p. sukrose ?

Løsning: Dataene legges inn i Data: (X Y) og beregnes (beste tilpasning). Sammenhengen er representert ved hjelp av likningen i Funksjon-feltet. Fordi funksjonen som gir det beste resultatet er eksponentiell kan vi konkludere med at reaksjonen er av første orden.

9.6 Beregn arealet mellom to funksjoner f(x)=X og g(x)=-X med grensene X=0 og X=5.

Løsning:
1) Legg inn X-grensene 0 og 5 i X-min og X-max feltene.
2) Legg inn -X i g(x) feltet.
3) Beregn
4)Legg inn X i f(x) feltet.
5) Beregn
MERK: Det kan nevnes at du ikke kan benytte integrasjonsgrenser som er høyere aller lavere enn de X-verdiene som befinner seg i XY Data-feltet når man benytter interpolasjon som tilpasningsmetode.

Tilbake til kjemioppgaver

Molekylstruktur - Molekylframviser

10.1 Undersøk strukturen til CO₂ molekylet. Er CO₂ molekylet et polart molekyl?

Løsning: Ved hjelp av filen co2.pdb undersøk strukturen til CO₂ molekylet Nøkkelord: Symmetri

10.2 Kan bensenmolekylets karakteriseres som et polart molekyl? Har bensen et høyt eller lavt kokepunkt.

Løsning: Ved hjelp av filen benzene.pdb undersøk strukturen til bensenmolekylet Nøkkelord: Symmetri, syklisk

10.3 Både bensen og oktan er bygget opp av karbon og hydrogen. Ved å sammenligne strukturer,hva kan man forvente m.h.p. smelte og kokepunkt for disse to stoffene.

Løsning: Ved hjelp av filene benzene.pdb og octane.pdb undersøk strukturene til disse stoffene. Nøkkelord: Symmetri, syklisk

10.4 Hva er grunnen til H₂O molekylenes orientering i is?.

Løsning: Undersøk hvordan H₂O molekylene er orientert i is - ice.pdb. Nøkkelord: Polaritet, elektronegativitet, bindingstyper, temperatur og molelylære bevegelser.

10.5 Hva er avstanden mellom atomene i diamant og grafitt og hva er avstanden mellom lagene i grafitt?

Løsning: Hent og undersøk filene som innholder diamant og grafitt - diamond.pdb og graphite.pdb. Benytt CHEMIX ordboken - konstanter til å finne avstandene.

10.6 Hvilken struktur har svovel ved kokepunktet?

Løsning: Først, undersøk svovelstrukturen ved kokepunktet - sulfur8.pdb. Ved kokepunktet danne svovelet S8-ringer. En videre temperaturøkning medfører at strukturen brytes ned og danner S6, S4 og S2 fragmenter.

10.7 Prøv å beskrive DNA-strukturen med ord. Hvilke atomer og bindingtyper er representert i DNA?

Løsning: Undersøk DNA strukturen - dna.pdb. Atomene i DNA befinner seg Statistikk-tekstfeltet.

Tilbake til kjemioppgaver

Gasslovene

Tilstandsligningen for Ideale Gasser

11.1 Hvor mange mol gass befinner seg i en 1000dm³ beholder hvis temperaturen i beholderen er 298.15K og trykket er 2 atm?

Løsning: Legg inn følgende verdier i de riktige feltene: P=2 atm, T=298.15 K, V=1000dm³ og trykk Enter-tasten.

11.2 Hvor stort volum vil 120 gram klorgass tilsvare ved STP?

Løsning: Først, beregn molmengden(n) ved hjelp av molekylkalkulatoren og argumenter Cl₂ med 120g --> 120gCl₂

Legg inn temperatur, trykk samt den beregnede molmengde(n) i de riktige feltene.

11.3 En ståltank inneholder 15.0 gram Cl₂ gass. Trykket er 5.0 atm og temperaturen 22.0 ^oC. Hva er volumet til ståltanken?

Løsning:

Benytt konverteringer til å konvertere 22 ^oC til Kelvin. Deretter beregnes molmengden av 15.0 gram Cl₂ ved å legge inn 15gCl₂ i molekylkalkulatoren. Til slutt beregnes V ved å legge inn P,n og T (Ideale gasslov).

11.4 En ballong (100 gram) ble ved havnivå (1 atm og 290 K) fyllt med 1000 dm³ hydrogengass. Hvor mange gram kan ballongen løfte? (Luft = 21% Oksygen, 78% Nitrogen og 1% Argon)

Løsning:

1)Beregn massen til 1000 dm³ luft

78% av 1000 dm³ =780 dm³ med N₂ gass. Legg inn følgende verdier V=780 dm³, P=1atm, T=290K og trykk Enter. Nitrogenmassen i ballongen beregnes ved å multipliseres resultatet (n) med 28g/mol

Benytt samme framgangsmåte som over for å beregne massen til Oksygen og Argon.

2) Massen til 1000 dm³med luft beregnes ved å summere massene til mN₂ og mO₂ og argon.

3) Beregn massen til 1000 dm³ H₂ (V=1000 ,P=1atm T=290K) og multipliser dette resultatet med 2g/mol

4) Resultat: mN₂ + mO₂ + mAr - 100g(ballong) - mH₂= løft/oppdrift

Kombinert gasslov

11.5 I et sylinder med et bevegelig stempel befant det seg 8 dm³ av en gass. Gassens temperatur var 290K og trykket inne i sylinderet var på 1.85 atm. Gassen i sylinderet ble og komprimert til et volum som tilsvarte 6.45 dm³ samtidig som gassen ble varmet opp til 350K. Hvilket trykk hadde gassen etter kompresjonen?

Løsning: Legg inn følgende verdier i de riktige tekstfeltene: T1 = 290 K, V1 = 8.00 dm³, P1 = 1.85 atm, T2 = 350 K, V2 = 6.45 dm³ og trykk Enter-tasten.

Graham's diffusjonslov

11.6 Hva er forholdet i diffusjonshastighet mellom Helium og Radon når gasstemperaturen for de to gassene er den samme? Masser: Radon=222 u, Helium=4.00 u

Løsning: Legg inn 222 i m2 feltet, 4 i m1 feltet og 1 i v2 feltet. Forholdet v1/v2 beregnes ved å trykke Enter-tasten.

Tilbake til kjemioppgaver

Konverteringer

12.1 Temperatur : Konverter 298^oC og 212 ^oFahrenheit til Kelvin ?

Løsning: Legg inn temperaturverdiene i riktige teksfelt og trykk Enter.

12.2 Trykk : Konverter følgende trykk 2 atm, 600 mmHg, 55.21 bar, 30 Torr, 4.8 Pa til N/m².

Løsning: Legg inn trykkverdiene i riktige teksfelt og trykk Enter.

12.3 Energi : Konverter følgende energi-enheter til J (Joule): 15 Cal , 1 Hk , 100 kWt

Løsning: Legg inn energi-verdiene i riktige teksfelt og trykk Enter.

Tilbake til kjemioppgaver

Ternært Fasediagram

13.1 Seks blandinger bestående av kloroform og vann ble laget i følgende forhold (CH3Cl/H2O):
Bland.1 = 94/6 , Bland.2 = 75/25 , Bland.3 = 60/40 , Bland.4 = 40/60 , Bland.5 = 25/75 and Bland.6 = 10/90. Beskriv forandringene i blandingene når eddiksyre tilsettes 5 ganger i hver av blandingene og insett resultatet i trekomponentsystemet. Separer 1-faseområdest og 2-faseområdet ved hjelp av spliner.

Løsning: Ettersom forholdet kloroform/vann vil forbli konstant når eddiksyre tilsettes, medfører dette at prøvepunktene i fasediagrammet vil ligge på linjer med fokus på A=100%.

I fasediagrammet representerer A, B og C følgende: A = Eddiksyre    B = Vann    C = Kloroform (fasen er angitt med 1-f eller 2-f )

A B C fasediagram: A = Eddiksyre B = H2O C = kloroform (CH3Cl) (fase = 1-p eller 2-p)

B/C= 6/94      B/C=25/75     B/C=40/60 B/C=60/40 B/C=75/25 B/C=90/10
A   B   C fase    A   B C fase A B C fase A   B C fase A   B C fase A   B C fase
0   6 94 2-p    0    25 75 2-p 0 40 60   2-p 0 60 40   2-p 0 75 25 2-p 0 90 10   1-p
10 5.4 84.6 1-p   15 21.25 63.75 2-p 20 32 48 2-p 10 54 36 2-p 20   60 20 2-p 10 81 9   1-p
20 4.8 75.2 1-p 30 17.5    52.5   2-p 40   24   36 1-p 20 48 32   2-p 40 45 15   1-p 20 72 8 1-p
30 4.2 65.8 1-p   45 13.75 41.25 1-p 60   16 24 1-p 30 42 28 2-p 60   30 10 1-p 30 63 7 1-p
40 3.6 56.4 1-p   60 10 30 1-p   80    8 12 1-p 40 36 24 1-p 80   15 5    1-p 40 54 6 1-p

13.2 Normaliser følgende A B C verdier:

A B C
____
0 4 1
1 4 1
2 4 1
3 4 1
4 4 1
5 4 1
6 4 1
7 4 1
8 4 1

Løsning: Kopier A B C verdiene til (A% B% Text)-feltet og Normaliser.

Tilbake til kjemioppgaver

Registrere - Installere lisens

Ved registrering vil du få tilsendt en email inneholdene en URL for nedlasting av CHEMIX versjonen som tillater ubegrenset bruk. Den mottatte email'en inneholder også Lisens ID og Lisenseier som du må installere før du fullt ut kan benytte CHEMIX

Prosedyre - Installere lisens

1) Last ned CHEMIX ved hjelp av URL'en i den motatte email'en
2) Installer programmet
3) Aktiver CHEMIX Lisensinstallasjon via START menyen:
START --> Programmer ---> CHEMIX Skole ._.. --> Info - Installere lisens
(Venstreklikk: Info - Installere lisens)
4) Legg inn Lisens ID og Lisenseier i riktige tekstfelt
5) Installer lisensen ved hjelp av Installer Lisens trykknappen
6) Programmet er nå klargjort for ubegrenset bruk

Retningslinjer for bestemmelse av oksidasjonstilstander (oksidasjonstall)

Eksempler fra programmet - oppgaver og løsninger

Eksempel 1

Eksempel 2

Eksempel 3

Eksempel 4

Spektroskopi

Butanon MS, IR, 1H-NMR og 13C-NMR spektre

Fig.1 MS-spekter inneholdene et CH3C=O fragment(43 m/e)

Fig.2 IR-spekter med absorbsjon forårsaket av en C=O gruppe (1705 cm-1)

Fig.3 1H-NMR spekter som indikerer proton-proton kobling mellom metyl og metylen

Fig.4 13C-NMR spekter. Off-resonance dekobling (øverst) og proton dekoblet som viser tilstedeværelsen av en C=O gruppe (209 ppm)

Masse Spektrometri

IR og NMR Spektroskopi (H[1] og C[13])

Fortolkning av parametre og resultater

Lagre

Kurvetilpasning og Funksjonsplott

Introduksjon

Legge inn nye data

Hente data

Lagre data

Kurvetilpasning

Funksjonsplott

Generere et nytt datasett via g(x)

Deriverte

Integrasjon - Bestemte integraler

Forstørre (Zoom)

Funksjonsplott: Automatisk Y-grensesetting

Datamanipulering f(x,y)

Interpolere (Data X Y)

Tilpasset Funksjon, r2 og SSE

Introduksjon

Fig. Ternært Plott

Legge inn symboler og tekst

3-D Molekylframviser (Molekylstruktur)

Introduksjon

Polaritet

Fig. Vannmolekylet

Protein databank-formatet - PDB

Laste og framvise 3-D strukturer

Gassligninger

Introduksjon

Boyle's Lov

PV=k

Loven for ideelle gasser

Den Kombinerte Gasslov

Kinetisk Energi og Graham's Diffusjonslov

Kinetisk Energi

Ek=1/2mv2

Graham's Diffusjonslov

Konverteringer

Introduksjon

Kategorier

Konvertere enheter

Kalkulatorens egenskaper

Stegvis X-beregning Intergrasjon Tillater molekylberegninger f.eks. MCALC(CaSO4) Inneholder viktige vitenskapelige konstanter Implicit multiplikasjon

Implicit multiplikasjon

Ordliste

Prosedyre - Installere lisens

Butanon MS, IR, ¹H-NMR og ¹³C-NMR spektre

Fig.1 MS-spekter inneholdene et CH₃C=O fragment(43 m/e)

Fig.2 IR-spekter med absorbsjon forårsaket av en C=O gruppe (1705 cm^-1)

Fig.3 ¹H-NMR spekter som indikerer proton-proton kobling mellom metyl og metylen

Fig.4 ¹³C-NMR spekter. Off-resonance dekobling (øverst) og proton dekoblet som viser tilstedeværelsen av en C=O gruppe (209 ppm)

Tilpasset Funksjon, r² og SSE

E_k=1/2mv²

Stegvis X-beregning
Intergrasjon
Tillater molekylberegninger f.eks. MCALC(CaSO4)
Inneholder viktige vitenskapelige konstanter
Implicit multiplikasjon