Nye Kemiske Horisonter - Danmarks Tekniske Universitet: Kemisk ...

More documents

Recommendations

Info

Figur 2. Potential-energi fl ade for atomkernernes bevægelse i en bimolekylær reaktion af typen A+BC → AB + C, hvor A, B, og C betegner atomer. Fladen er en funktion af A-B og B-C afstandene. Bevægelsen langs ”dalen” svarer til en reaktion, hvor den potentielle energi hele tiden er mindst mulig. Allerede i 1930’erne gennemførtes den første beregning på en kemisk elementarreaktion på baggrund af en kvantemekanisk bestemmelse af potential-energi fl aden efterfulgt af en beregning af kernernes bevægelse vha. Newtons anden lov. Først langt senere, nemlig i 1980’erne, blev det muligt at gennemføre eksperimenter, hvor man kan observere atomkernernes bevægelse, som beskrevet nedenfor. Ligeledes blev det også først i 1980’erne muligt vha. hurtige computere at udføre beregninger, hvor kernernes bevægelse bestemmes kvantemekanisk. Newtons anden lov bruges dog stadig – som en tilnærmelse – i stor udstrækning til at beskrive kernernes bevægelse under kemiske reaktioner. En af konsekvenserne af den tidligere omtalte Heisenberg ubestemthedsrelation er dog, at en enkelt klassisk banekurve (svarende til ét sæt startbetingelser for position og hastighed i Newtons anden lov) ikke er tilstrækkelig. Hvis man bruger Newtons anden lov, skal man derfor – med passende valg af mange forskellige startbetingelser – tage hensyn til ubestemthedsrelationen. I den teoretiske beskrivelse af kemiske elementarreaktioners forløb fi nder man derfor altid en statistisk fordeling af de interatomare afstande, som udvikler sig i tiden. Det betyder, at kun i ganske simple tilfælde vil vi kunne sige, at atomkernerne under en kemisk reaktion bevæger sig på én helt bestemt måde. Termodynamik Situationen kompliceres yderligere, hvis reaktionen foregår i f.eks. en væske, hvor de reagerende molekyler er omgivet af en masse andre molekyler. Den simpleste måde at beskrive denne meget almindelige situation på er, at anskue væsken som et varmebad der forårsager, at reaktionen foregår ved en bestemt temperatur T, der kunne være stuetemperatur. På molekylært niveau betyder begrebet temperatur, at de reagerende molekylers energi beskrives ved en helt bestemt fordeling kaldet Boltzmann-fordelingen. Kun ved det absolutte nulpunkt, T = 0 K, befi nder alle molekyler sig i den laveste af de mulige kvantiserede Kan man fi lme en kemisk reaktion? 153
154 Kapitlets forfattere er fra venstre lektor Niels Engholm Henriksen, lektor Klaus Braagaard Møller og stud. polyt. Jacob Petersen. energitilstande, mens de ved højere temperaturer også – med en vis sandsynlighed – befi nder sig i exciterede energitilstande. Ser man eksempelvis på en bimolekylær reaktion, så er gennemsnitsenergien hørende til den relative bevægelse mellem de to molekyler 3/2kT, hvor k er Boltzmanns konstant. Ved stuetemperatur er kT ≈ 10 -21 J, hvilket er et meget lille tal, og man vælger ofte at betragte energien for et mol molekyler, dvs. man multiplicerer med Avogadros tal. Resultatet bliver da 3/2RT, hvor R er den såkaldte gaskonstant (som netop er produktet af de to fundamentale konstanter, Avogadros tal og Boltzmanns konstant) og RT ≈ 2,5 kJ/mol ved stuetemperatur. Denne middelenergi er typisk meget lavere end den energi (aktiveringsenergien E A ), som der kræves for, at reaktionen kan forløbe, hvor en typisk værdi for E A per mol molekyler er 50 kJ/mol. Ved temperaturen T er det derfor typisk kun en meget lille brøkdel af molekylerne, der på et givet tidspunkt har tilstrækkelig energi til, at Kan man fi lme en kemisk reaktion? reaktionen rent faktisk kan fi nde sted. Brøkdelen er approksimativt givet ved udtrykket exp(–E A / RT), en faktor som genkendes fra Arrheniusligningen. Det er dette forhold, som gør, at reaktionen ser langsom ud, selvom de enkelte elementarreaktioner – når der er tilstrækkelig energi – forløber meget hurtigt. Begrebet temperatur har kun mening, hvis man taler om en samling af mange atomer eller molekyler, der kan udveksle energi med hinanden. Der er dog mange måder de enkelte atomer/molekyler kan fordele sig på i forhold til hinanden ved en given temperatur. Man taler derfor, ud over den føromtalte kvantemekaniske ubestemthed i position og impuls, også om en termisk ubestemthed i disse størrelser. Indfl ydelsen af den termiske ubestemthed stiger, når temperaturen bliver højere, og der skal som ovenfor tages højde for også denne ubestemthed på passende måde både i beregninger og fortolkning af eksperimenter.
Page 1 and 2:
Nye Kemiske Horisonter
Page 5 and 6:
Stor tak til Carlsbergs Mindelegat
Page 7 and 8:
Er du også på vej mod mod nye kem
Page 10 and 11:
Af ph.d. studerende Anne Mette Frey
Page 12 and 13:
Alternative energikilder I dag fi n
Page 14 and 15:
Oxygen Fuldstændig forbrænding Ov
Page 16 and 17:
Kapitlets forfattere: Fra venstre p
Page 18 and 19:
Tabel 1. I tabellen ses hvor meget
Page 20 and 21:
Plantebestanddele Vigtige byggesten
Page 22 and 23:
kelforurening og store lugtgener. D
Page 24:
har en stor betydning for luftkvali
Page 27 and 28:
26 Af ph.d. studerende Lars Ulrik N
Page 29 and 30:
28 F O + O H N NH Figur 3. I fi gur
Page 31 and 32:
En bakterie kommer ind i kroppen Kr
Page 33 and 34:
32 HOOC NH2 Ab 38C2 HOOC NH O Figur
Page 35 and 36:
34 Organokatalyse Som vi så i forr
Page 37 and 38:
36 Som det ses i fi gur 10, er den
Page 39 and 40:
38 O O Ved reduktion af en dobbeltb
Page 41 and 42:
40 Ved reaktionen vist på fi gur 1
Page 44 and 45:
Af civilingeniør-studerende Andrea
Page 46 and 47:
Ioniske væsker er - i modsætning
Page 48 and 49:
Hvorfor er ioniske væsker væsker?
Page 50 and 51:
mindelige fysiske egenskaber sammen
Page 52 and 53:
afsvovlet diesel
Page 54 and 55:
teressante. Ioniske væsker har nem
Page 56 and 57:
Ofte består homogene katalysatorer
Page 58:
Figur 11. Ved BASF’s BASIL proces
Page 61 and 62:
60 Af specialestuderende Sofi e Egh
Page 63 and 64:
62 Disse tetraedre danner 3-dimensi
Page 65 and 66:
64 Et reaktionsskema for udskiftnin
Page 67 and 68:
66 kan foregå inde i strukturen. I
Page 69 and 70:
68 Katalysatorer til en drømmereak
Page 71 and 72:
70 Zeolitter i fremtiden Verden ove
Page 74 and 75:
Computerkemi - en opdagelsesrejse i
Page 76 and 77:
Tempoet gjorde det umuligt at forud
Page 78 and 79:
Figur 3: De to systemer, som kunne
Page 80 and 81:
sig den øgede kompleksitet, når d
Page 82 and 83:
Kapitlets forfattere: Civilingeniø
Page 84 and 85:
Vi har også gennemført nogle bere
Page 86 and 87:
Bæredygtig kemi i fremtiden 85
Page 88:
Figur 19. Det sidste TS-kompleks er
Page 91 and 92:
90 Af ph.d. studerende Johan Hygum
Page 93 and 94:
92 1.000.000 € 100.000 € 10.000
Page 95 and 96:
94 spalter vand (fi gur 3). For nyl
Page 97 and 98:
96 Eddikesyre 2,4 Mtons 12% MTBE 9,
Page 99 and 100:
98 O NH3, H2O2 katalysator Figur 8.
Page 101 and 102:
100 HO O HO OH HO O OH Figur 9. Str
Page 103 and 104: 102 HO HO O H 2N O Figur 11. Syntes
Page 105 and 106: 104 DDT (Dichlordiphenyltrichloreth
Page 107 and 108: 106 ihjel. Et sekundært pesticid k
Page 109 and 110: 108 Tabel 1. Top-10 over de mest s
Page 111 and 112: 110 H 3C Figur 16. Tidlige HMGR-hæ
Page 113 and 114: 112 H 3C H 3C O HO H H O O O Figur
Page 115 and 116: 114 Bæredygtig kemi i fremtiden
Page 117 and 118: 116 af sygdommen. En tidligere bete
Page 119 and 120: 118 Me O Ph N Ph Figur 3. Semisynte
Page 121 and 122: 120 Isolation Et naturstof isoleres
Page 123 and 124: 122 O O H HO OH OH OH HO OH O OH Ph
Page 125 and 126: 124 Epothilone A og B Flere interes
Page 127 and 128: 126 til for at holde den usynlige t
Page 129 and 130: 128 O H N SiMe2t-Bu S S Figur 13. M
Page 131 and 132: 130 sistens er et problem, der ikke
Page 133 and 134: 132 tibiotikum med en hidtil uovert
Page 135 and 136: 134 Solceller - et strålende svar
Page 137 and 138: 136 den, nemlig 1,7·10 5 TW. Hvis
Page 139 and 140: 138 Solceller i praksis Inden for s
Page 141 and 142: 140 Kapitlets forfattere er fra ven
Page 143 and 144: 142 Siliciumsolceller Langt den mes
Page 145 and 146: 144 hvorved der dannes et elektron-
Page 147 and 148: 146 sorbere synligt lys således, a
Page 149 and 150: 148 Kan man fi lme en kemisk reakti
Page 151 and 152: 150 Kemi - hvad er det? Før vi gå
Page 153: 152 hvilket ledte ham til opdagelse
Page 157 and 158: 156 Figur 4. Skematisk illustration
Page 159 and 160: 158 Eksempel 1. Det første trin i
Page 161 and 162: 160 alise-ringer af processen, dvs.
Page 163 and 164: 162 Bæredygtig kemi i fremtiden
Page 165 and 166: 164 Af civilingeniør-studerende Na
Page 167 and 168: 166 Hvad er polymerer? Polymerer er
Page 169 and 170: 168 Bæredygtig kemi i fremtiden Fi
Page 171 and 172: 170 DBS - PPy Figur 7. Polypyrrol d
Page 173 and 174: 172 Cyklisk Voltammetri (CV) Metode
Page 175 and 176: 174 Faktorer der påvirker ionvandr
Page 177 and 178: 176 Kationstørrelse og valens: Det
Page 179 and 180: 178 100 80 60 40 20 Kraft pr. Areal
Page 181 and 182: 180 Ordliste aldolase enzym der kat
Page 183: 182 phenylringe benzenringe polypep
show all

Nye Kemiske Horisonter - Danmarks Tekniske Universitet: Kemisk ...

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?