Kemi i ett miljöperspektiv Flashcards
Vad är farligt med kemikalier? Vad finns det för viktiga ämnesklasser?
Det mesta i vår omgivning innehåller kemikalier. Farligheten av en kemikalier beror på dess egenskaper, koncentration och exponeringstid. Även om man kan uppmätta halter av en farlig kemikalier så betyder detta inte automatiskt att man uppnått skadliga doser.
Några viktiga ämnesklasser är farliga metaller, ftalater, bekämpningsmedel, bromerade flamskyddsmedel, läkemedel, nano-materia. Miljömålet giftfri miljö är inte uppnått och kommer inte uppnås med befintliga regler och åtgärder.
Vilka nödvändiga ämnen består jordens atmosfär av? Hur såg det ut innan atmosfären fanns?
H2O
CH4
NH3
H2S
HCI
Var nödvändiga för att liv skulle kunna uppstå på jorden. Liv uppstår i havet medan syre bildas genom fotosyntes (i havet via cyanobakterier som släpper ut rent syre).
Först fanns det ingen fotosyntes. Sedan började det me löstes upp och absorberas av havet. Tillsut så blev det så mycket syre i havet att det släpptes upp till havet och kunde absorberas av marken. Tillslut ackumleras det i atmosfären (då 20% av atmosfären var syre), ozonlagret skapas vilket möjliggör existensen av landdjur.
Vilka är några kemikalier som påverkar klimatet? Vilka är kemikalier som påverkar luftkvaliteten och vilka problem skapar dessa?
CO2, CO, CH4, H2O, O3, Luftgas (N2O) och Flourerade gaser.
Hg (hälsa), Partiklar (hälsa), Pb (hälsa), VOC och NOx (hälsa, övergödning, försurning), NOx och SO2 oxideras och bildar syra vilket leder till försurning av marken. SO2 (hälsa, försurning), NH3 (hälsa, övergödning) och O3 (ekosystem påverkan).
Vad säger Bohrs postulat? Vad är KLM? Vad Bohrs modell korrekt?
Energi utsänds när elektronen hoppar mellan två tillstånd i atomen.
Elektroner rör sig runt kärnan i cirkulära banor.
KLM: energiskillnaden mellan olika lager när en elektron försvinner går att mätas som en energi (ljus). Det går att utnyttjas för att mäta spårmetaller i luften. Detta eftersom att olika atomer har olika avstånd mellan banorna vilket ger emission av typiska emission av typiska energinivåer. Beroende på toppen går det att mäta ljuset för att paras med de olika ämnen i luften men fungerar ej bra på Kisel.
Kvantmekanik säger att Bohrs modell är fundamentalt felaktig. Atomer är 3-dimensionella, inte 2- dimensionella.
Vad säger kvantmekanik? Vad innebär atomers elektronegativitet?
Kvantmekaniken utvecklades 1925-1926 av: Werner Heisenberg, Louis de Broglie, Erwin Schrödinger och Paul Dirac. Deras grundkoncept var att elektronen som är bunden till en atomkärna liknas vid en stående våg. Dessa våglängder kräver olika energi, desto fler våglängder (atomringar) desto mer energi.
Vad innebär atomers elektronegativitet?
Atomen har ingen väldefinierad yttre gräns.I en viss riktning från atomkärnan avtar sannolikheten att hitta elektronen med avståndet från kärnan.
Noder inuti elektronmolnet (precis som för hopprepet..)
Sannolikheten att hitta elektroner som finns är störst för mindre atomer med ett ganska bra avstånd från självaste atomkärnan.
Elektronegativitet är ett mått på hur starkt en atom kan attraherar elektroner (både egna och de som finns i andra atomer)
Varför bildas en kemisk bindning? Vad är en jonbindning? Kovalent binding? Van der Waals bindning?
Kemisk binding: molekyler bildas därför att de förenade atomerna har lägre energi än vad atomerna har separerade. Det finns även krafter mellan molekyler som gör att molekyler håller ihop med varandra vilket kan skapa som organiserade “nät” av en viss molekyl. Exempelvis H2O som skapar en honungsliknande form.
Jonbindning: en elektron överförs mellan två atomer. Stark attraktion mellan laddade partiklar.
Kovalent binding: Två atomer ”delar” på två elektroner Exempel vätemolekylen: H 2 H – H Strecket betecknar 2 elektroner.
Van der Waals-binding, eller så kallade inducerade bipoler. I ett visst ögonblick är inte elektronerna jämnt fördelade –momentan dipol Påverkar en närliggande molekyl ‐ inducerat dipolmoment. Kraften större ju fler elektroner.
Vad är det som påverkar hur snabbt reaktioner sker? Hur bestäms livstiden av ett ämne? Vad menas med naturlig livstid?
Hastigheten bestäms av:
- Hur mycket det finns av reaktanter, tex A och B. Desto flera desto snabbare kommer det att ske eftersom påträffande är lättare.
- En hastighetskonstant, k
Hastighet(-d[A]/dt) = k[A][B] (enhet tex molekyler/cm-3 per sekund)
[A] + [B] produkter
Livstiden av ett ämne bestäms av reaktionshastigheten Hastighet(-d[A]/dt) = k[A][B] (enhet tex molekyler/cm-3 per sekund).
Anta att man har en viss mängd/koncentration av ett ämne (A) och man låter det reagera med ämnen B. Om B är i överskott eller har en konstant halt så kan man beräkna livstiden av ämne A. Hastigheten minskar när [A] minskar så kan man aldrig bestämma när allt av ämne A försvunnit…det blir oändligt långsamt.
Definition av ”naturlig livstid” är när 1/e (37%) av ursprungshalten är kvar. För metan är den naturliga livstiden kring 12 år.
Vad finns det för organiska ämnen?
Det finns över 50 miljoner organiska föreningar och varje dag så upptäcks det nya. Flertalet av alla kända föreningar (minst 905) är kolföreningar. Men vad är det som är speciellt med kol? Kolatomen är fyrvärd och kan bygga komplexa tredimensionella skelett.
Variation i: Polaritet, Laddning vid olika pH för organiska syror och baser, Substituerade och funktionella grupper.
Ger upphov till olika: Flyktighet, Vattenlöslighet, Hydrofobicitet (”fettlöslighet”) och Reaktivitet.
Vad finns det för primära och sekundära samt antropogena och naturliga luftföroreningar? Hur påverkar aerosolpartiklar moln?
Saker som aska, smuts och sot är exempel på primära och antropogena luftföroreningar. Naturliga och primära förorenignar kan komma från eld, vulkaner och havet.
Exempel på sekundära och antropogena förorenignar är smog medan naturliga är så kallad “blue haze” eller dimma.
Partiklar ändrar molns egenskaper: vitare moln och nederbörd. Partiklar sprider och absorberar strålning. Leder till en ökad koncentration av CO2.
Vad kan man ha för energi-åtgärd gällande förbränning?
Genom att bryta bindningar får man ut energi. Oxidera kolväten till CO 2och Vatten
Problem:
* Höga temperaturer med syre ger kväveoxider (N 2går sönder)
* Låga temperaturer ger oförbrända kolväten/restprodukter
* Partikelbildning (sot)
* Om bränslet innehåller svavel så får man försurande SO 2
Lösningar:
* Förbränningsförhållanden
* Reningsteknik
* Användning av biobränsle
Hur fungerar CCS (kolinlagring)?
Infångning
* Från luften (400 ppm=4 molekyler på 100 000 000)
* Från rökgaser (10-20% = 1 molekyl på 5-10 andra)
* Använda ren syre vid förbränning (nästan allt är
CO 2)
Mest lovande:
* Kondensering (om man har ren CO 2)
* Aminer/ammoniak (det som idag används i större
scala)
* Chemical looping
Lagring
* Vanligt vid utvinning av olja
* Säkerhet?
Hur växelverkar molekyler med synligt ljus och annan strålning?
Av all strålning som finns är det en ypperligt liten del som faktiskt. Elektromagnetisk strålning kan beskrivas som både vågor och partiklar. Fotonens energi måste passa med en absorptionsövergång i molekylen
Vågor som rör sig med ljusets hastighet c = våglängd x frekvens.
c - ljusets hastighet (m/s)
våglängd (m)
frekvens (s-1 eller hertz) Grekisk bokstav som uttalas ”ny”
Vad finns det för möjliga exciations tillstånd för fotoners energi?
Tre tillstånd möjliga för excitation:
*Elektroniskt tillstånd (UV-Vis)
*Vibrationnivå (Infrarött)
*Rotationsnivå (Mikrovåg)
