UORGANISK KJEMI

for

KJEMIKERE

Forelesningsnotater

for NTH-fag

50526

MARTIN YSTENES

Institutt for uorganisk kjemi

1992

INNHOLDSFORTEGNELSE

FORORD 5

1. INTRODUKSJON TIL STOFFKJEMIEN 7

1.1. Fordeling av grunnstoffer i jordskorpen 8 1.2. De enkelte hovedgruppe-elementenes stoffkjemi 13 1.3. Biologisk betydning, giftighet og forurensningsfare 38 1.4. Generelle egenskaper for overgangsmetaller 41 1.5. De enkelte overgangsmetallene 44

2. MOLEKYLORBITALTEORIEN 65

2.1. Innledning 65 2.2. Energinivåer 66 2.3. Kombinasjon av atomorbitaler til molekylorbitaler 67 2.4. Eksempler på anvendelse av molekylorbitalteorien på enkle molekyler 71 2.5. MO-diagram for polyatomiske molekyler 73 2.6. Anvendelse av MO i dataprogrammer 78

3. LIGANDFELTTEORI 93

3.1. Krystallfeltteori 93 3.2. MO-teori for overgangsmetallkomplekser 97 3.3. Absorpsjon av synlig lys i overgangsmetallkomplekser 100 3.4. Jahn-Teller-effekt og plankvadratiske komplekser 102 3.5. Noen oppgaver fra tidligere øvinger 103

4. KATALYSE OG OVERGANGSMETALLKOMPLEKSER 115

4.1. Hva er katalyse? 115 4.2. Aktiveringskatalyse 116 4.3. Koordinasjonskatalyse 118 4.4. Forgiftning av katalysatorer 122 4.5. Innsettingsreaksjoner 123 4.6. Ziegler-Natta-katalysatorer 124 4.7. Overgangsmetaller som katalysatorer 130 4.8. Ikke-klassiske bindinger 132

5. KRYSTALLER OG FASTE STOFFER 135

5.1. Innledning 135 5.2. Krystallinitet 135 5.3. Krystallstrukturer og symmetri 136 5.4. Røntgenanalyser 140 5.5. Anvendelse av røntgendiffraksjon 143 5.6. Fast løsning 145 5.7. Ikke-støkiometri og defekter 148

6. LØSEMIDLER, SYRER OG BASER 151

6.1. Polare og upolare løsemidler 151 6.2. Likt løser likt 153 6.3. Andre faktorer 154 6.4. Spørsmål og svar om løsemidler, syrer og baser 155

7. RADIOAKTIVITET 161

7.1. Hva er radioaktivitet? 161 7.2. Enheter og begreper 162 7.3. Gjennomtrengelighet (rekkevidde) 164 7.4. Kilder til radioaktivitet 165 7.5. Hvordan påvirker strålingen mennesket? 166 7.6. Effekt av store doser 168 7.7. Beregning av effekt av små doser 170 7.8. Antatt risiko for kreft og mutasjoner etter radioaktiv bestråling 172 7.9. Nedfall fra atomkraftulykker og atombomber 174 7.10. Tsjernobylulykken 175 7.11. Effekter av Tsjernobylulykken i Norge 179 7.12. Referanser 181 7.13. Spørsmål med kommentarer 182

Forord.	NTH, Trondheim, juni 1992.

Dette kompendiet er en samling notater som er utarbeidet for bruk i fag 50526, Uorganisk kjemi. Innholdet er dels tilleggspensum, dels utfyllende pensum, men hele er pensum.

Det er grunn til å påpeke at dette kompendiet alene ikke er dekkende for faget. F. eks. gir kompendiet nesten ingen beskrivelse av atomkjernen og dens egenskaper og reaksjoner i forbindelse med radioaktivitet, og det er ingen beskrivelse av kjemiske reaksjoner i kapittelet om stoffkjemi. Andre kapitler omfatter bare spesielle deler av pensum i bindingslære, overgangsmetallkjemi og om faste stoffer. Kanskje vil kompendiet med tiden utvikle seg til å bli en fullstendig lærebok, men det er enda langt fram til det er tilfelle.

Dette kompendiet er sterkt omarbeidet i forhold til tidligere kompendier. Spesielt er kapitlene 2, 3, 6 og 7 helt omskrevet, men også de andre kapitlene er forbedret og noe utvidet. Dessuten er hele kompendiet omorganisert. Eksamensoppgaver med løsningsforslag vil heretter bli utgitt i egne hefter.

Spesielt takket være min kjæreste Beate, som har stått for mesteparten av det praktiske arbeidet med kompendiet, har kompendiet fått vesentlig bedre layout, figurene har blitt bedre og det har blitt vesentlig færre språkfeil og feilskrivinger. Du er vidunderlig, Beate! Jeg vil også takke en anonym student som sendte oss en liste over nesten 100 feil. Takk skal du ha!

Jeg vil også få rette en takk til vår ekspert på radioaktivitet, 1. amanuensis Roger Næumann, som har vært til stor hjelp ved utarbeidelse av kapittel 7. En takk også til alle vit.ass.'er og stud.ass.'er i fagene 50530 og 50526, som har gitt meg tilbakemelding på innholdet i tidligere kompendier. Og ikke minst takk til alle studenter som har stilt spørsmål, og spesielt de som har stilt "dumme" spørsmål. Dere har ofte fått meg til å tenke gjennom det jeg har skrevet, og mange feil er korrigert og forklaringer forandret på bakgrunn av deres kommentarer og spørsmål.

Helt til slutt: Dette er mitt kompendium, basert på mine idéer om hva som er interessant og om hva studenter bør lære, og det er basert på min egen pedagogiske overbevisning. Men skulle noen finne kompendiet brukbart til andre formål, så håper jeg på tilbakemelding. Det er alltid fint å vite hvis andre har bruk for det man lager. Og det er vekstfremmende å få andres meninger om hvordan kompendiet kan bli bedre.

Med hilsen Martin Ystenes