Indledende Fysik og Kemi - Kemidelen
:
aflæst med atomnummer 92 i det periodiske system, antal protoner=antal elektroner
Svaret er d) 92
=
=
=
=
=
Svaret er c) 0.05 mol
a) ja, ved høje temperaturer
b) ja, ved lave temperaturer
c) ja
d) nej
e) ja, ved alle temperaturer
f) ja
Svaret er d)
K
Hvis syren er stærk, så er den fuldt opløst og koncentrationen er lig med
= 31.62277660
koncentrationen er c) 31.6 M
Rb har atomnummer 37 og har altså en elektron mere end Kr
Svarene er c) og g)
a) Bestem sumformel og molarmasse for fentanyl
Jeg tegner alle H-atomerne på molekylet, så man kan tælle alle atomerne. Figuren er nedenfor:
Jeg tæller 21 C, 28 H, 2 N og 1 O, dermed er sumformlen
Jeg regner molarmassen ved at summere atomernes molarmasse ganget deres antal i molekylet:
=
Molarmassen af fentanyl er altså
b) Tegn alle hydrogen-atomer ind i fentanyl
Dette er angivet på figuren i forrige opgave
c) Angiv alle lone-pairs i fentanyl
Der er 1 lone pair pr. N og 2 lone pairs pr. O, hvilket jeg har tegnet ind på fiduren nedenfor.
Dermed er der 4 lone pairs i alt
d) Angiv antallet af pi og sigma-bindinger i fentanyl
Der er 1 pi og 1 sigmabinding pr. dobbeltbinding og 1 sigma pr. enkeltbinding.
Da der er mange enkeltbindinger vælger jeg at tælle dem og opskrive på figuren nedenfor:
Der er altså 55 sigmabindinger og 7 pi-bindinger
e) Argumentér for opløseligheden af fentanyl og carfentanyl i hhv. vand og benzen. Hvilket stof vil du
forvente er mest opløselig i hver af de to opløsningsmidler?
Opløseligheden i vand er bestemt af molekylets polaritet samt evnen til at danne intermolekylære
bindinger med vandmolekyler.
Opløseligheden i benzen er bestemt ved muligheden for at indgå i inducerede dipol-induceret dipolbindinger, da benzen upolært.
I fentanyl er der rigtig mange upolære grupper som alkylkæder og benzenringe, hvilket bidrager
til upolaritet. O og N har en forskel på 0.5 i elektronegativitet og grundet den store overvægt af
upolære grupper, kan molekylet ikke siges at være særlig polært. Hvad der bidrager en lille smule
til opløseligheden er de hydrogenbindingsacceptorer der er i form af lone pairs på N og O, men
antallet er ret lille. Derfor anslås det er molekylet har en meget lav opløselighed i vand, men
grundet de mange upolære grupper er opløseligheden i benzen høj.
Carfentanyl ligner fentanyl meget hvad det angår benzenringe og upolære carbonkæder, derfor
forventes det også at være meget opløseligt med benzen. Til forskel har carfentanyl to flere
oxygen-atomer, hvilket øger antallet af lone pairs og dermed muligheden for at indgå i
hydrogenbindinger med vand.
Dermed må carfentanyl være mere opløseligt i vand end fentanyl
f) Du bliver bedt om at lave to opløsninger på hver 5 mL med koncentrationer på hhv. 7 mM fentanyl og
7 mM carfentanyl i benzen. Beregn massen af fentanyl og carfentanyl der er i opløsningerne.
Jeg opskriver relevante formler for mængdeberegning:
Jeg vil bruge følgende metode:
Først regnes stofmængden af 7 microM fentanyl i 5 mL benzen ved at bruge
=
g) Hvilke(n) intermolekylær(e) kræft(er) vil være til stede i opløsningerne fra opgave f)? Vær
opmærksom på interaktioner med både andre opløste molekyler og solvent.
Der vil være induceret dipol-induceret dipol bindinger mellem fentanyl og fentanyl, fentanyl og
carfentanyl, carfentanyl og carfentanyl, begge molekyler og benzen, samt mellem benzen og benzen. Der
kan muligvis opstå en meget svag dipol-dipol interaktion mellem carfentanyl og carfentanyl, men dette
er jeg ikke sikker på, da jeg ikke kender molekylets samlede dipolmoment og om det rent faktisk har
betydning.
a) Afstem reaktionsskemaet
Jeg afstemmer ved at få antallet af de respektive atomer på højre og venstre side af reaktionspilen til at
være ens.
K
b) Beregn enthalpiændringen for reaktionen ved standardbetingelser,
exoterm?
. Er reaktionen endoterm eller
Enthalpiændringen regnes på følgende måde:
Jeg benytter tallene fra tabellen og husker at gange med faktoren for hvert molekyle
=
Enthalpiændringen for reaktionen er
og da værdien er negativ, så er
reaktionen exoterm
c) Beregn entropiændringen for reaktionen ved standardbetingelser,
Enthalpiændringen regnes på følgende måde:
Ligesom før benytter jeg tallene fra tabellen og husker at gange med faktoren for hvert molekyle
K
K
K
Entropiændringen for reaktionen er
K
=
K
d) Beregn ændringen i Gibbs fri energi for reaktionen ved standardbetingelser,
spontan ved disse betingelser?
Jeg bruger følgende formel:
Hvor T ved standardbetingelser er 25°C = 298 K
K
K
=
Vi har altså at ændringen i Gibbsfri energi for reaktionen er
Vi ved nu at
K
, og dermed er reaktionen spontan ved disse betingelser
. Er reaktionen
Ved ideelle betingelser kan vi bruge koncentrationer i ligevægtsbrøken
K
Jvf. reaktionen er
Og ved ideelle betingelser er
Og vi ved at
= 1.000000000
Dette er forkert. Den korrekte metode er at benytte
regne koncentrationerne ud.
til at finde K og lave et RICE-diagram og