pH, pKA och kemisk bindning

Vad är en atom?

Partikel av materia, subatomära partiklar = protoner, neutroner och elektroner arrangerade i en specifik rumslig struktur

Vart finner vi protoner och neutroner? Vad gäller?

Kärnan, mesta av massan

Vart finner vi elektroner?

Utspridda i elektronmoln beroende på energinivå

Vad definierar ett kemisk grundämne?

Antalet protoner i kärnan

Atomens massa och laddning

protoner + neutroner, 0

Elektronens massa och laddning

9.11×10^-31 kg, -

Protonens massa och laddning

1.6726×10^-27 kg, +

Neutronens massa

1.6749×10^-27 kg

Varför uppstår kemiska bindningar, dvs. attraktiva interaktioner mellan atomer?

Uppnå stabilt antal elektroner i hösta elektronskalet = Valensskalet

Hur kan kemiska bindningar uppstå?

Atomer kan donera, ta emot och dela elektroner

Vad blir atomer när de tar emot eller avger elektroner?

Joner
Katjon = Positivt laddad
Anjon = Negativt laddad

Jonbindning beskrivning

Den elektrostatiska attraktionen mellan motsatt laddade joner

Elektronegativitet X beskriver vadå? Hänger ihop med vadå?

Atomens tendens att vid reaktioner attrahera elektroner. Vilka bindingstyper ett element kan bilda

Stor skillnad i elektronegativitet ger en…

Jonbindning

Liten eller ingen skillnad i elektronegativitet ger….

Kovalent bindning

3 exempel på jonföreningar med jonbindning

NaCl, KCl och MgO

Exmepel på natriumkloridbildning

Natrium, 1 valenselektron, X “=” 1,31
Klor, 7 valenselektroner, X “=” 3,16
Elektronen överförs från Natrium till Syret
Resultat: Na⁺ och Cl^- hålls ihop av jonbindning

Jonföreningar, beskrivning

Starkaste bindningarna (energi)
Solida kristaller, hög smältpunkt
Ofta: Metaller (katjoner) och icke-metaller (Anjoner)
Ibland: Enkla monoatomära joner och polyatomära joner

Vad är detta?

Natriumsulfat

Vad är detta?

Natriumacetat

Vad är detta?

Ammoniumacetat

Hur uppstår kovalenta bindningar?

Atomer kan dela elektroner för att uppnår stabilt antal valenselektroner

Kovalenta föreningar beskrivning

Tydliga enheter = Molekyler
Lösliga i lösningsmedel med liknande polaritet
Vanligen mellan icke-metaller

Hur uppstår dipoler och polaritet?

Beroende på elektronegativitet och symmetri kan molekyler vara polära eller ha en partiell laddning = Dipol

Elektronegativitetsskillnad och vad de troligen då är för bindning

>1,8 = Jonbindning
0,4 - 1,8 = Polär kovalent bindning
< 0,4 = Opolär kovalent bindning

Vad gäller polär och dipol

Bindningar är polära, molekyler är antingen dipolära eller så tar laddningarna ut varandra så den är opolär

Hela molekylens porlatitet beror på…

Bindningarnas polaritet (skillnad i elektronegativitet)
Molekylens geometri (symmetri eller asymmetri)

Hur uppstår en dipol?

Osymmetriska polära bindningar => Ojämn laddningsfördelning

Vad gäller om man skulle blanda polära molekyler med opolära?

De blandas dåligt eller inte alls

Icke-bindande attraktiva interaktioner mellan molekyler och joner beskrivning

Svagare är jon- och kovalenta bindningar, starka i stora antal

3 typer av icke-bindande attraktiva interaktioner

Hydrofoba interaktioner = Van der Waals bindningar
Elektrostatiska interaktioner = Attraktion mellan motsatta laddningar
Vätebindningar = Attraktion mellan motsatta laddningar

Hydrofoba interaktioner

Attraktionen mellan opolära (hydrofoba) molekyler i polära lösningsmedel (vatten)

Två typer av hydrofoba interaktioner

Hydrofob effekt = Hydrofoba molekyler klustrar ihop för att minimera/undvika kontakt med vatten
Van der Waals-krafter = Molekyler interagerar genom dispensionskrafter

Elektrostatiska interaktioner

Elektrostatiska attraktionen mellan motsatt laddade partiklar bildar dipolsinteraktioner, ex. jon-dipol, dipol-dipol och jon-jon

Vätebindningar

Interaktion mellan en väteatom bunden till F, O eller N och en annan elektronegativ atom (F, O eller N) med fria elektronpar.

3 exemepel på vätebindningar

Vatten-vatten, vatten-ammoniak och etanol-etanol

Exempel på ämnen som ingår i vätebindningar

Vatten, ammoniak, alkoholer, aminer och karboxylsyror

Vad gäller för löslighet/Blandbarhet?

Ämnen kan bara blandas och lösas i varann om de kan skapa svaga interaktioner mellan delar av sina molekyler/joner

Löslighetens principer

Polär + Polär = Blandbar/Löslig
Polär + Opolär = Ej blandbar/Löslig
Opolär + Opolär = Blandbar/Löslig

Hydrofila ämnen är…
Gör vadå?

Lösliga i vatten, klumpar ihop sig för att minska kontakten med vatten

Hydrofoba ämnen är…
Bildar vadå?

Inte lösliga i vatten, bildar vätebindningar med vatten

Amfipatiska ämnen har…

Både hydrofila och hydrofoba delar, kan interagera med både polära och opolära lösningsmedel

Vatten kan i lite utsträckning göra vad? (Jonbildning)

Dissociera från molekylära formen H₂O =>
Hydronium, H₃O⁺ (=proton, H⁺)
Hydroxid, OH^- 

Vad är direkt kopplat till begreppen syror och baser?

Förekomst och bildning av hydronium och hydroxid

Definitionen av en syra respektive bas (syra/bas)

Ämne som ökar koncentrationen av H⁺ eller OH^- i lösning

Syror och baser gör vad med varandra? Leder till vad?

Neutraliserar varandra => Vatten och salter

Exempel på syror

HCl, H₂SO₄, HNO₃

Exempel på baser

NaOH, KOH, CaOH

Vid en Protonöverföringsreaktion är syror vad och baser vad?

Syror = Ämnen som donerar protoner
Baser = Ämnen som tar emot protoner

Protonöverföringsreaktioner är reversibla, vad kallas ämnet som tog emot en proton respektive gav bort en

Tog emot en proton = Konjugerad syra
Gav bort en proton = Konjugerad bad

Vid syra-bas reaktioner bildas vad genom vad?

Joner genom jonisering

Vad avgör om det är en stark syra/bas?

Benägenheten att joniseras

Reaktionen för saltsyra
Reaktionsutbyte?
Partiell eller fullständig jonisering?
Stark eller svag syra?

HCL + H₂O → H₃O⁺ + Cl^-
Nästan 100%
Fullständig
Stark syra

Stark syra
Stark bas
Svag syra
Svag bas

Saltsyra, HCL
Natriumhydroxid, NaOH
Ättiksyra, CH₃COOH
Ammoniak, NH₃

Reversibel reaktion beskrivning

Kemisk reaktion där omvandlingen från reaktanter till produkter och tillbaka sker samtidigt

Kemisk jämvikt

Framåtgående och bakåtgående reaktionen sker med samma hastighet. Reaktionerna fortsätter, koncentrationerna av produkter och reaktanter förändras inte

reversibla reaktioner - Jämviktskonstant Keq

Keq uttrycker förhållandet mellan produkter och reaktanter i molär koncentration M, i en reaktion i jämvikt

Allmänna jämviktsreaktionen

A + B ←→ AB
Keq = [AB] / ([A] x [B])

[A] x [B] = [AB]

Keq = 1, lika mycket produkter som reaktanter

[A] x [B] < [AB] 

Keq > 1, framåtreaktionen gynnas => Fler produkter

[A] x [B] > [AB] 

Keq < 1, bakåtreaktionen gynnas => fler reaktanter