Source: http://www.kjemi,unit.no/~ystenes/50526/proveks_v96.html

Løsningsforslag/vurdering for prøve-eksamen i fag 50526, våren 1996

Dette er hvordan jeg har bedt studentene vurdere besvarelsene. Ved eksamen vil jeg vurdere noe mer detaljert, men vurderingen gitt etter disse prinsippene vil sansynligvis gi nokså riktig resultat.

Oppgave 1
- Sett opp et MO-diagram som for H2, men bruk 2s for Li i stedet for 1s. Antall elektroner, orbitalene og bindingsorden blir den samme som i H2.
- De to valensorbitalene vil ikke ha samme energi, slik at overlappen blir dårligere. Evt. de to s-orbitalene har stor størrelsesforskjell, noe som også gjør overlappingen mindre effektiv.
Vurdering: De to delene teller like mye.

Oppgave 2
- MO-diagram for p-orbitalene, se s. 72-73 i UKFK. B.O. for -orbitalene er (4-0)/2 = 2, for -orbitalene blir den (2-0)/2 = 1.
- I O2 er antall orbitaler den samme, men fordi vi har to elektroner i antibindende -orbitaler blir det netto bare en -binding.
Vurdering: 3.5 hvis første er helt riktig, 1.0 hvis også andre svar er riktig. Hvis første del ikke riktig så se bort fra andre del. Vær streng på små feil i slike enkle oppgaver.

Oppgave 3
- dxý-yý og dzý overlapper med -, dxy, dxz og dyx overlapper med -orbitalene.
- Nei! -orbitalene overlapper bare hvis sentralatomets orbital har nodalplan langs aksene, -orbitalene hvis det ikke er noe nodalplan langs aksene, og begge disse kravene kan ikke oppfylles samtidig.
Vurdering: 3.5 hvis de har riktig prinsipp for både - og -orbitalene. 1.0 hvis de også har riktig andre delen.

Oppgave 4
- Hvis o < P. Antall d-elektroner er 2, disse plasseres i hver sin orbital (dxy, dxz eller dyz) med samme spinn. LFSE = - 4/5 o. Hvis o > P. Situasjonen blir identisk.
Vurdering: Gi 3.5 hvis de har riktig første del, OG HELT RIKTIG konfigurasjon. Gi 1.0 bare hvis de i tillegg har skjønt at den andre situasjonen er helt identisk.

Oppgave 5
- De siste to elektronene kan fordeles på to orbitaler, de to *-orbitalene. Etter Hunds regler plasseres de i hver sin orbital.
- Ved å plassere elektronene med samme spinn i hver sin orbital vinner man utvekslingsenergi. Denne gevinsten er større enn gevinsten ved å plassere elektronene i samme orbital.
Vurdering: Gi 1.0 hvis de klarer å forklare det utfra utvekslingsenergi og at det finnes to "pi"*-orbitaler. Andre svar som virker fornuftlige gis 3.5.

Oppgave 6
- To mulige svar: a) Jordalkalimetallene har større effektiv kjerneladnig. b) For jord-alkalimetallene må man fjerne to elektroner i stedet for bare ett hos alkalimetallene.
- Oksidering av et metall til et ion løst i vann (standard reaksjon) betyr 1) sublimering av metallet, 2) ionisering, 3) hydratisering.
- Koordinasjonstall er antall atomer som omgir et annet atom. Valens tar også hensyn til bindingsorden. Eks. C i CO2 har koordinasjonstall 2, men valens 4.
- 1) Den gir bare riktig svar for energiene til systemer med en kjerne og ett elektron. 2) Den antar at elektronet beveger seg som en partikkel i en gitt bane, noe som ikke er riktig. 3) Den kan ikke forklare hvorfor elektronet ikke spiralerer inn mot kjernen.
- Elektronegativitet er mål for den energien som frigjøres eller må tilføres når et fritt elektron opptas, mens elektronegativitet er tendensen til å trekke på elektronene i en kovalent binding.
Vurdering: Vurder svarene som enten/eller og trekk 1.0 pr. feil.

Oppgave 7
- "Inert pair effect". Det er forskjell på enegien for s-elektroner og p-elektoner i samme skall, og denne forskjellen er mye større for de tyngste elementene i en gruppe. Derfor vil Al ved oksidasjon gi fra seg alle s- og p-elektronene i valens-skallet, mens Tl bare gir fra seg p-elektronet. For In har vi en mellomsituasjon.
- Pb4+ er mye hardere enn Pb2+ og binder derfor sterkere til den harde O2- enn til S2-. Vurdering: Hvert svar teller halvparten. Gi 3.5 hvis ett av svarene er rett, eller begge svarene er noenlunde. Gi 1.0 bare hvis begge svarene viser at poenget er forstått.

Oppgave 8
- Grunnstoffene i andre periode danner sterke -bindinger slik en dobbeltbinding blir like sterk eller sterkere enn to enkeltbindinger. For elementene i tredje periode er -bindingene svakere, slik at det blir gunnstigere å danne enkeltbindinger enn dobbelt- og trippel-bindinger.
- CO2 kan danne dobbeltbindinger, og er derfor stabil som små molekyler. For SiO2 er enkeltbindingene mye mer stabile, slik at den danner et kovalent krystallgitter.
- Når O har dannet to kovalente bindinger har det brukt opp sin oktett, og kan ikke utvide denne. S kan bruke 3d-orbitalene til å gi plass til flere elektroner, og dermed også flere bindinger.
- SiH4 kan binde til seg et vannmolekyl og danne en overgangstilstand med 5 bindinger. Dette kan ikke CH4 fordi den ikke kan bruke d-orbitaler, men er begrenset av oktettregelen.
- FO4- vil enten medføre at F danner 4 dobbeltbindinger til O, dvs. bruker 8 elektronpar, eller at bindingene er polare enkeltbindinger med negativ ladning på oksygen og positiv på fluor. Det første er umulig fordi F ikke kan gå utover oktettregelen, det andre er ugunstig fordi F har større elektronegativitet enn O. I ClO4- er begge forhold mulige, i praksis skjer det en mellomting.
Vurdering: Trekk 1.0 for hver feil, vurder enten/eller.

Oppgave 9
I CsCl er ionene 8-koordinert, i NaCl er de 6-koordinert på grunn av ulike ioneradier. Vurdering: Halvparten for å skjønne at det radiusforholdet som avgjør, halvparten for å vite at koordinasjonstallene er forskjellige (selv om de gir feil tall).

Oppgave 10
- En katalysator (alltid et metall eller metallkompleks) som binder til seg begge reaktantene og fører dem sammen.
- 1) De kan lett skifte koordinasjonstall, 2) De kan lett skifte oksidasjonstall i trinn på en, 3) De kan danne ikke-klassiske bindinger, og bindinger til -akseptor ligander.
- Jahn-Teller-effekten gjør at to av ligandene blir svakere bundet slik at de lettere kan hoppe av. Danner lettere umettet koordinasjon.

-       Cl                  Dobbeltbindingen står på tvers
        ³   CH2             av molekylplanet.
    Cl ÄÄ Pt ÄÄ   
        ³   CH2
        Cl  

Oppgave 11 a) As; b) Be; c) O; d) Fe; e) Cd.
Vurdering: Trekk 1.0 for hvert feil svar; vurd‚r enten/eller.

Oppgave 12
- De fire trinnene er: 1) ionisering av vannmolekyler, 2) dannelse av radikaler, 3) reaksjoner med molekyler i cellen, 4) påvirkning av cellen.
- Store doser: Strålesyke, tarmskader, ødelagt immunforsvar, ved meget store doser: Skader på sentralnervesystemet.
- Små doser: Kreft og mutasjoner.
Vurdering: Gi 3.5. hvis de har forstått hovedprinsippet om ionisering og radikal- dannelse, og at det kan gi kreft ved små doser.