เทอร์โมไดนามิกส์, เคมีกลุ่ม, แอลคิลฮาโลเจน และแอลกอฮอล์

ลูกแก้วสามารถอุ่นขึ้นในขณะที่สารทำปฏิกิริยาสัมผัสพลังงานลดลง. สารละลายใสสามารถเกิดตะกอนสีขาวได้โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงเลขออกซิเดชัน. หน่วยนี้เชื่อมโยงข้อสังเกตเข้ากับโมเดล: การถ่ายโอนพลังงาน, แรงดึงดูด, การถ่ายโอนอิเล็กตรอน, การชนกัน และเส้นทางปฏิกิริยา. เริ่มต้นด้วยการระบุโมเดลใดที่อธิบายหลักฐาน

ความรู้พื้นฐาน: หน่วย 1 อัตราส่วนโมล, การจัดเรียงอิเล็กตรอน, ขั้วของพันธะ, สูตรโครงสร้าง และลูกศรคู่อิเล็กตรอน. ขอบเขตคือ Pearson Topics 6–10. การปฏิบัติจริงแกนหลัก 2–8 สอนเมื่อสนับสนุนหัวข้อเหล่านี้; การอ้างอิงไม่สามารถทดแทนประสบการณ์การปฏิบัติภายใต้การดูแลได้. ปฏิบัติตามการประเมินความเสี่ยงของโรงเรียน. การเตรียมสารฮาโลเจน, กรดเข้มข้น และสารอินทรีย์ต้องอยู่ภายใต้การดูแลห้องปฏิบัติการที่ได้รับการอนุมัติ

การเปลี่ยนแปลงเอนทาลปี, $\Delta H$, คือการเปลี่ยนแปลงพลังงานความร้อนที่ความดันคงที่. สภาวะมาตรฐานหมายถึงความดัน 100 kPa และอุณหภูมิที่กำหนดไว้ ซึ่งมักจะเป็น 298 K. สัญลักษณ์สถานะมีความสำคัญ: การสร้างน้ำเหลวปล่อยพลังงานต่างจากการสร้างไอน้ำ. ปฏิกิริยาเอกซ์เทอร์มิคมี $\Delta H<0$; ปฏิกิริยาเอนโดเทอร์มิคมี $\Delta H>0$. ในแผนภาพระดับเอนทาลปี ให้วางสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์บนระดับแนวนอน. ลูกศรวิ่งจากสารตั้งต้นไปยังผลิตภัณฑ์; การเปลี่ยนแปลงแนวตั้งให้ค่า $\Delta H$.

นิยามเหล่านี้ระบุปฏิกิริยาที่แตกต่างกัน แต่ละปฏิกิริยาอยู่ภายใต้สภาวะมาตรฐานโดยมีสารอยู่ในสถานะมาตรฐาน:

เช่น $\frac12\mathrm{Cl_2(g)\rightarrow Cl(g)}$ เป็นสมการอะตอมมิเซชัน ในขณะที่ $\mathrm{Cl_2(g)\rightarrow2Cl(g)}$ อธิบายปริมาณที่มากเป็นสองเท่า เอนทาลปีการเกิดมาตรฐานของธาตุในสถานะมาตรฐานมีค่าเป็นศูนย์ตามธรรมเนียม ไม่ใช่เพราะธาตุนั้นไม่มีพลังงาน

การคำนวณแคลอรีเมทรีที่ครบถ้วน

ผสม 50.0 cm³ ของ 1.00 mol dm⁻³ HCl เข้ากับ 50.0 cm³ ของ 1.00 mol dm⁻³ NaOH ทั้งสองเริ่มต้นที่อุณหภูมิเดียวกัน การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิที่แก้ไขแล้วคือ 6.8 °C สมมติความหนาแน่น 1.00 g cm⁻³, ความจุความร้อนจำเพาะ 4.18 J g⁻¹ °C⁻¹ และความจุความร้อนของถ้วยน้อยมากจนละเลยได้

สารละลายได้รับพลังงาน ดังนั้นปฏิกิริยาจึงสูญเสียพลังงาน ใช้ มวลทั้งหมดที่ถูกทำความร้อน แต่ใช้ปริมาณตัวทำปฏิกิริยาจำกัด สำหรับปริมาณกรดและเบสที่ไม่เท่ากัน ให้คำนวณทั้งสองก่อนหาปริมาณน้ำ ในทดลองการเผาไหม้ น้ำที่ถูกทำความร้อนไม่ใช่ปริมาณเชื้อเพลิง: หาปริมาณนั้นจากการสูญเสียน้ำหนักของตะเกียงและมวลโมลาร์ของเชื้อเพลิง

ใช้ฝาปิด ฉนวน และคนวัดอุณหภูมีก่อนและหลังผสมเป็นเวลาสม่ำเสมอ เมื่อวิธีการต้องการการแก้ไขการเย็นตัว ให้ต่อเส้นกราฟการเย็นตัวหลังปฏิกิริยาไปหาเวลาผสม การสูญเสียความร้อนสู่สิ่งแวดล้อมหรือการดูดความร้อนโดยถ้วยทำให้ผลลัพธ์เอนดอเทอร์มิกที่ไม่ได้แก้ไขมีค่าน้อยลง (ไม่ลบเท่าที่ควร) การเผาไหม้ไม่สมบูรณ์และการระเหยของเชื้อเพลิงก็ทำให้ผลการเผาไหม้มีค่าน้อยลงเช่นกัน การซ้ำช่วยลดความแปรปรวนแบบสุ่มแต่ไม่ขจัดผลกระทบเชิงระบบเหล่านี้ การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่สูงช่วยลดความคลาดเคลื่อนเปอร์เซ็นต์ของเทอร์โมมิเตอร์แต่ต้องปลอดภัยเสมอ

วงจรเฮสส์และเอนทาลปีพันธะ

กฎของเฮสส์ บอกว่าเอนทาลปีเปลี่ยนขึ้นอยู่กับสถานะเริ่มต้นและสถานะสุดท้าย ไม่ใช่เส้นทาง กลับด้านสมการ: กลับเครื่องหมาย คูณสัมประสิทธิ์: คูณเอนทาลปี รวมสมการและตัดสปีชีส์ออก รวมถึงสถานะของพวกมัน ก่อนรวมเอนทาลปี

สำหรับ $\mathrm{C(s)+\frac12O_2(g)\rightarrow CO(g)}$ ใช้ $\mathrm{C+O_2\rightarrow CO_2}$, $\Delta H=-394$ kJ mol⁻¹ และการกลับด้านของ $\mathrm{CO+\frac12O_2\rightarrow CO_2}$ ซึ่งมีค่า $\Delta H=-283$ kJ mol⁻¹ ด้านหน้า เป้าหมายคือการรวมกัน ดังนั้น $\Delta H=-394-(-283)=-111$ kJ mol⁻¹ วงจรที่ใช้ข้อมูลการเกิดให้ $\sum\Delta H_f(\text{products})-\sum\Delta H_f(\text{reactants})$ โดยรวมสัมประสิทธิ์ด้วย วงจรการเผาไหม้คือการรวมการเผาไหม้ของสารตั้งต้นลบด้วยการเผาไหม้ของผลิตภัณฑ์

การปฏิบัติพื้นฐาน 2 เปรียบเทียบเส้นทางละลาย/ปฏิกิริยาไปสู่สารละลายสุดท้ายเดียวกัน จับคู่ปริมาณและสถานะสุดท้าย ระวังการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่วัดแต่ละครั้ง และทดสอบว่าข้อผิดพลาดในการทดลองอธิบายความไม่ตรงกันได้หรือไม่ วงจรที่มีความเข้มข้นสุดท้ายไม่เท่ากันไม่ใช่เส้นทางเทอร์โมไดนามิกส์เดียวกันเป๊ะๆ

เอนทาลปีพันธะเฉลี่ย คือพลังงานเฉลี่ยที่ต้องการเพื่อทำลายหนึ่งโมลของพันธะโคเวเลนต์ที่กำหนดในโมเลกุลแก๊ส การทำลายพันธะต้องใช้พลังงาน การสร้างพันธะจะปล่อยพลังงาน

สำหรับ $\mathrm{H_2(g)+Cl_2(g)\rightarrow2HCl(g)}$ ให้ H–H = 436, Cl–Cl = 243 และ H–Cl = 431 kJ mol⁻¹ แล้ว $\Delta H\approx436+243-2(431)=-183$ kJ mol⁻¹ ในทางกลับกัน ถ้า $\Delta H=-184$ kJ mol⁻¹, $E(\mathrm{H-Cl})=[436+243-(-184)]/2=431.5$ kJ mol⁻¹ ค่าเฉลี่ยมาจากสภาพแวดล้อมโมเลกุลที่แตกต่างกันและสมมติพันธะในเฟสแก๊ส ดังนั้นการประมาณอาจต่างจากเอนทาลปีปฏิกิริยาที่วัดจริง พันธะอ่อนอาจแตกได้ง่ายกว่า แต่ความเร็วปฏิกิริยายังขึ้นอยู่กับเส้นทางพลังงานกระตุ้นทั้งหมด; $\Delta H$ เพียงอย่างเดียวไม่สามารถทำนายอัตราการเกิดปฏิกิริยาได้

ทุกอะตอมและโมเลกุลมีแรงลอนดอน ซึ่งเกิดจากไดโพลชั่วขณะ inducing ไดโพลในอนุภาคใกล้เคียง อิเล็กตรอนมากขึ้นและเมฆอิเล็กตรอนที่ย้ายตัวได้ง่ายมักทำให้แรงเหล่านี้แข็งแกร่งขึ้น แรงดึงดูดไดโพลถาวร-ไดโพลถาวรยังเกิดขึ้นระหว่างโมเลกุลขั้ว พันธะไฮโดรเจน คือแรงดึงดูดระหว่าง H ที่จับกับ N, O หรือ F กับอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวบน N, O หรือ F ของโมเลกุลอื่น พันธะโคเวเลนต์ O–H ภายในเอทานอลเองไม่ใช่พันธะไฮโดรเจน

น้ำ แอมโมเนีย และไฮโดรเจนฟลูออไรด์มีพันธะไฮโดรเจน เอทานอลยังมี H–H ผู้จ่ายและอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวของออกซิเจน เอเธอร์มีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวของออกซิเจนและสามารถรับพันธะไฮโดรเจนจากน้ำได้ แต่ไม่สามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนกับโมเลกุลเอเธอร์อื่นโดยใช้ H–H ผู้จ่ายได้ ใช้โครงสร้างจริงแทนการแค่หาออกซิเจนในสูตร

Explain boiling by the attractions between molecules, not by breaking every covalent bond. Longer alkane chains usually have more electrons and stronger London forces, so boiling temperatures rise. For isomeric alkanes, branching makes molecules more compact and reduces effective contact, so boiling temperature usually falls. An alcohol has a higher boiling temperature than a similar-size alkane because additional hydrogen bonding requires more energy to overcome. From HCl to HBr to HI, larger electron clouds strengthen London forces; HF is unusually high because it hydrogen-bonds.

Water has unusually high melting and boiling temperatures for its molecular size. Ice contains an open hydrogen-bonded arrangement. On melting, some of this arrangement collapses, bringing molecules closer; liquid water is denser than ice near the melting point. It is incorrect to explain floating ice by saying its molecules become larger.

Solubility depends on the balance between attractions broken and attractions formed. Water hydrates ions: the partially negative oxygen faces cations and partially positive hydrogens face anions. Small alcohols mix well with water because their O–H groups hydrogen-bond; a growing non-polar carbon chain reduces this advantage. Many halogenoalkanes have polar C–X bonds yet dissolve poorly in water: they cannot replace the water–water hydrogen-bond network effectively. A non-aqueous solvent with similar intermolecular attractions can be more suitable. “Polar dissolves polar” is a useful starting comparison, not a universal rule.

เลขออกซิเดชันเป็นค่าทางบัญชีที่แสดงด้วยเครื่องหมาย; ผลรวมเท่ากับประจุของสปีชีส์ Those elements have zero. กลุ่ม 1 มักมีค่า +1 และกลุ่ม 2 มีค่า +2. ออกซิเจนมักมีค่า −2, แต่ −1 ในเพอร์ออกไซด์; ไฮโดรเจนมักมีค่า +1, แต่ −1 ในไฮไดรด์โลหะ ใช้กฎผลรวมเมื่อมีข้อยกเว้นในกฎทั่วไป ตัวอย่างเช่น ใน $\mathrm{Cr_2O_7^{2-}}$, $2x+7(-2)=-2$, ดังนั้นครอเมียมมีค่า +6. ไนโตรเจน(III) ออกไซด์คือ $\mathrm{Fe_2O_3}$ เพราะสองอะตอม +3 และสามอะตอม −2 รวมกันได้ศูนย์

การออกซิเดชันคือการสูญเสียอิเล็กตรอนและการเพิ่มขึ้นของเลขออกซิเดชัน การรีดิวซ์คือการรับอิเล็กตรอนและการลดลง ตัวออกซิไดซิ่ง รับ อิเล็กตรอนและถูกรีดิวซ์; ตัวรีดิวซ์สูญเสียอิเล็กตรอนและถูกออกซิเดชัน เพื่อรวมสมการครึ่งหนึ่ง ให้คูณสมการจนจำนวนอิเล็กตรอนที่สูญเสียเท่ากับที่รับ แล้วตัดอิเล็กตรอนออก ตัวอย่างเช่น, $\mathrm{Mg\rightarrow Mg^{2+}+2e^-}$ และ $\mathrm{Cl_2+2e^-\rightarrow2Cl^-}$ ให้ผลลัพธ์ $\mathrm{Mg+Cl_2\rightarrow Mg^{2+}+2Cl^-}$. ตรวจสอบทั้งอะตอมและประจุให้ถูกต้อง

ตามกลุ่ม 1 และ 2 ลงไป รัศมีที่เพิ่มขึ้นและการป้องกันประจุ (shielding) ลดแรงดึงดูดต่ออิเล็กตรอนชั้นนอก แม้จะมีประจุนิวเคลียสเพิ่มขึ้นก็ตาม พลังงานไอออไนเซชันแรกจะลดลง และการเกิดปฏิกิริยาด้วยการสูญเสียอิเล็กตรอนจะง่ายขึ้น โลหะกลุ่ม 1 จาก Li ถึง K และโลหะกลุ่ม 2 จาก Mg ถึง Ba จึงมีความไวต่อปฏิกิริยามากขึ้นตามลำดับกลุ่ม

ความละลายของไฮดรอกไซด์กลุ่ม 2 เพิ่มขึ้นตามลำดับกลุ่ม; ความละลายของซัลเฟตลดลง ดังนั้น BaSO₄ จึงเป็นตะกอนที่ไม่ละลายน้ำที่มีประโยชน์ ในขณะที่ Ba(OH)₂ มีความละลายมากกว่า Mg(OH)₂. ระวังแยกความแตกต่างระหว่างความละลายและความเข้ม: ไฮดรอกไซด์กลุ่ม 2 ที่ละลายแล้วจะปล่อยไอออนไฮดรอกไซด์, แต่มวลที่ละลายได้น้อยจำกัดความเข้มข้น

Small cations with high charge density strongly polarise large anions. Lithium and the smaller Group 2 cations therefore make their carbonates and nitrates less thermally stable. Stability increases down each group as cation size increases. Most Group 1 carbonates resist ordinary laboratory heating; Li₂CO₃ decomposes to Li₂O + CO₂. Group 2 carbonates give MO + CO₂. Group 1 nitrates except lithium give nitrite + oxygen, $2\mathrm{MNO_3}\rightarrow2\mathrm{MNO_2}+\mathrm{O_2}$. Lithium and Group 2 nitrates give oxide, brown NO₂ and oxygen; e.g. $2\mathrm{Mg(NO_3)_2}\rightarrow2\mathrm{MgO}+4\mathrm{NO_2}+\mathrm{O_2}$. Compare equal amounts under controlled heating; do not confuse a faster gas-production rate with a directly measured decomposition temperature. NO₂ is toxic and acidic; use approved ventilation. CO₂ turns limewater milky; oxygen relights a glowing splint.

สำหรับการเปรียบเทียบความเสถียรต่อความร้อนอย่างควบคุม ให้ใช้ปริมาณโมลที่วัดได้ comparable ขนาดอนุภาค และอุปกรณ์ที่มีการให้ความร้อนเท่ากัน บันทึกอุณหภูมิตัวอย่างที่จุดเริ่มต้นหรือระดับการสลายตัวที่ตกลงร่วมกันและตรวจพบได้ เวลาการฟองเพียงอย่างเดียวขึ้นอยู่กับทั้งการให้ความร้อนและการเก็บก๊าซ ดังนั้นจึงไม่วัดความเสถียรต่อความร้อนโดยตรง บันทึกอุปกรณ์และขีดจำกัดการตรวจจับ; การสลายตัวอาจไม่เกิดขึ้นที่อุณหภูมิเฉียบคมเดียวที่เป็นสากล

สีจากเปลวไฟเกิดขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้นตกลงสู่ระดับพลังงานต่ำกว่าและปล่อยโฟตอนที่มีพลังงานเฉพาะ Li เป็นสีแดงเข้ม Na สีเหลือง K สีม่วงอ่อน Ca สีแดงอิฐ Sr สีแดงเข้ม Ba สีเขียวแอปเปิล; Mg ไม่มีสีการทดสอบเปลวไฟเฉพาะ Clearing ลวดด้วยกรดไฮโดรคลอริกและความร้อนจนไม่มีสีเหลืออยู่ตามวิธีที่ได้รับการอนุมัติ ใช้ตัวอย่างแยกกันและรักษาบริเวณเปลวไฟและวิธีการโหลดให้สม่ำเสมอ; หลีกเลี่ยงการปนเปื้อนโซเดียม การเผาไหม้แมกนีเซียมสีขาวไม่ใช่สีเปลวไฟวินิจฉัยของไอออนแมกนีเซียม

ใช้ส่วนแบ่งตัวอย่างแยกต่างหากเพื่อให้สารตั้งต้นของการทดสอบหนึ่งไม่สามารถปนเปื้อนการทดสอบถัดไปได้

AgCl เป็นสีขาวละลายในแอมโมเนียจาง AgBr เป็นครีมไม่ละลายในแอมโมเนียจางแต่ละลายในแอมโมเนียเข้มข้น AgI เป็นสีเหลืองและไม่ละลายในทั้งสอง การทดสอบเหล่านี้ระบุไอออนฮาโลเจนที่มีอยู่ในสารละลายแล้ว; ฮาโลเจนที่ผูกด้วยพันธะโควาเลนต์ในฮาโลเจนอัลเคนต้องผ่านปฏิกิริยาไฮโดไลซิสก่อน

สารละลายมาตรฐาน คือสารละลายที่มีความเข้มข้นที่ทราบค่าอย่างแม่นยำ สำหรับปฏิบัติแกน 4 ชั่งน้ำหนักกรดแข็งที่เหมาะสมอย่างแม่นยำ ละลายในน้ำดีไอไนซ์ ย้ายปริมาณทั้งหมดเข้ากระปุกวัดปริมาตร ล้างภาชนะ/กรวยเข้ากระปุก ทำให้ถึงขีดวัดที่ระดับสายตาและผสมด้วยการกลับหัวหลายครั้ง เลือกความเข้มข้นโดยใช้มวล มวลโมลาร์ และปริมาตรกระปุก อย่าทำให้ถึงขีดวัดจนกว่าของแข็งจะละลายและถึงอุณหภูมิห้องแล้ว

For core practicals 3 and 4, rinse the burette with its titrant and the pipette with the solution it will transfer; rinse the conical flask with deionised water. Remove the filling funnel, ensure the jet is filled, read the meniscus at eye level and record final minus initial readings. Swirl and add drops near the endpoint over a white tile. Use a rough titre to locate the endpoint, then obtain concordant accurate titres. Do not average the rough titre with accurate ones. Methyl orange is yellow in alkali and red in acid; phenolphthalein is pink in alkali and colourless in acid. Select an indicator whose colour change lies in the sharp endpoint region.

อัตราส่วนจำนวนก่อนความเข้มข้น

25.00 cm³ ของ 0.0500 mol dm⁻³ Na₂CO₃ ต้องใช้ 24.60 cm³ ของ HCl สมการคือ $\mathrm{Na_2CO_3+2HCl\rightarrow2NaCl+CO_2+H_2O}$

Mass concentration is $cM$ in g dm⁻³. If each burette reading has uncertainty ±0.05 cm³, the maximum uncertainty in a titre is ±0.10 cm³; here $100(0.10/24.60)=0.41\%$. Add relevant percentage uncertainties for a product/quotient as a maximum estimate. A larger appropriate titre lowers relative reading uncertainty. Repeating an endpoint does not correct a wrongly prepared standard.

Chlorine is a pale green gas, bromine a red-brown liquid and iodine a grey-black solid at room temperature; iodine vapour is purple. Down Cl₂, Br₂, I₂, larger electron clouds strengthen London forces, raising melting and boiling temperatures. Electronegativity decreases as increasing radius and shielding weaken attraction for a shared bonding electron pair. Oxidising power also decreases: attraction for an incoming electron becomes weaker. Distinguish the bonding-pair definition from electron gain in redox; the electron-gain argument also differs from Group 1 electron loss.

Chlorine displaces bromide and iodide; bromine displaces iodide; iodine displaces neither. For example, $\mathrm{Cl_2+2Br^-\rightarrow2Cl^-+Br_2}$. Bromide loses electrons and is the reducing agent. In water, chlorine is pale green, bromine orange/brown and iodine brown; in the stated inert non-polar organic solvent, chlorine is pale yellow-green, bromine orange and iodine violet. State the solvent when using colour as evidence. Predict fluorine to be a stronger oxidant and astatine a weaker oxidant from the trend; do not invent a safe school test for either.

In disproportionation, the same element in one species is both oxidised and reduced. Chlorine with water gives $\mathrm{Cl_2+H_2O\rightleftharpoons HCl+HClO}$: Cl goes from 0 to −1 and +1. Chlorine water disinfects because chlorine-containing oxidants destroy microorganisms. Balance the benefit against toxicity and harmful by-products rather than claiming it is risk-free.

เบสเจือจางเย็นให้ $\mathrm{Cl_2+2OH^-\rightarrow Cl^-+ClO^-+H_2O}$ ซึ่งเป็นพื้นฐานของสารฟอกขาวไฮโปคลอไรต์ เบสเข้มข้นร้อนให้ $3\mathrm{Cl_2}+6\mathrm{OH^-}\rightarrow5\mathrm{Cl^-}+\mathrm{ClO_3^-}+3\mathrm{H_2O}$; คลอρινกลายเป็น −1 และ +5 สมการบรอมีนและไอโอดีนที่คล้ายกันปฏิบัติตามบัญชีอะตอม/ประจุเดียวกันภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด

With concentrated H₂SO₄, solid chloride salts undergo acid–base reaction to release HCl; chloride is not a sufficiently strong reducing agent to reduce the acid under these conditions. Bromide first gives HBr, which can reduce sulfur from +6 to +4 in SO₂ while forming Br₂: $2\mathrm{HBr}+\mathrm{H_2SO_4}\rightarrow\mathrm{Br_2}+\mathrm{SO_2}+2\mathrm{H_2O}$. Iodide is a stronger reducing agent and can give sulfur and H₂S as well as SO₂, with iodine formed. The sulfur routes include $2\mathrm{HI}+\mathrm{H_2SO_4}\rightarrow\mathrm{I_2}+\mathrm{SO_2}+2\mathrm{H_2O}$ and $6\mathrm{HI}+\mathrm{H_2SO_4}\rightarrow3\mathrm{I_2}+\mathrm{S}+4\mathrm{H_2O}$. For H₂S: $8\mathrm{HI}+\mathrm{H_2SO_4}\rightarrow4\mathrm{I_2}+\mathrm{H_2S}+4\mathrm{H_2O}$. These are hazardous supervised demonstrations, not instructions for independent gas generation. Hydrogen halides dissolve in water to form acids and react with ammonia to form ammonium halides: $\mathrm{HX+NH_3\rightarrow NH_4X}$.

Reaction needs collisions with sufficient energy to overcome the activation energy and a suitable orientation. Greater concentration, gas pressure or exposed solid surface increases collision frequency. Higher temperature increases collision frequency and, more importantly, the fraction with energy at least $E_a$.

On a Maxwell–Boltzmann– energy distribution, temperature increase makes the peak lower and shifts it to higher energy; the area stays the same for the same number of molecules. The high-energy area beyond $E_a$ increases. A catalyst provides another pathway with lower activation energy. At the same temperature it does not change the distribution, but moves the energy threshold left so more collisions can react. A catalysed reaction profile may have two peaks separated by an intermediate; neither the reactant/product levels nor $\Delta H$ changes.

For a fixed visible endpoint, $1/t$ is a comparative rate measure in s⁻¹, provided each trial reaches the same extent of reaction. It is not automatically a rate in mol dm⁻³ s⁻¹. On a gas-volume–time graph, average rate is $\Delta V/\Delta t$; instantaneous rate is a tangent gradient. If a tangent passes through (10 s, 12 cm³) and (50 s, 36 cm³), its gradient is $(36-12)/(50-10)=0.60$ cm³ s⁻¹. Use points on the tangent, not two nearby curve points. A faster reaction need not make more final product if the limiting amount is unchanged.

Dynamic equilibrium requires a closed system. Forward and reverse reactions continue at equal rates; concentrations remain constant but need not be equal. Increasing a reactant concentration shifts equilibrium toward its consumption. Increasing pressure favours the side with fewer gas moles; if gas coefficients are equal, there is no composition shift. Increasing temperature favours the endothermic direction. A catalyst speeds both directions and reaches the same equilibrium sooner.

สำหรับ $\mathrm{N_2(g)+3H_2(g)\rightleftharpoons2NH_3(g)}$ เมื่อปฏิกิริยาไปข้างหน้าคายความร้อน แรงดันสูงและอุณหภูมิต่ำจะเอื้อต่อการผลิตแอมโมเนีย อุณหภูมิต่ำทำให้ปฏิกิริยาช้าลง; แรงดันสูงมากเพิ่มต้นทุนพลังงาน อุปกรณ์และความปลอดภัย สภาวะอุตสาหกรรมเป็นการปรับสมดุลระหว่างอัตรา ผลผลิต การแยก/การรีไซเคิล และต้นทุน ตัวเร่งปฏิกิริยาช่วยให้มีอัตราที่เหมาะสมที่อุณหภูมิต่ำกว่า; ไม่ได้เพิ่มผลผลิตที่สมดุลโดยตรง ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เลือกจำเพาะมากขึ้นอาจปรับปรุงประสิทธิภาพอะตอมโดยลดเส้นทางที่ไม่ต้องการ แต่สิ่งนี้เป็นการอ้างต่างจากการเลื่อนสมดุล

A nucleophile donates an electron pair to form a covalent bond. The polar C–X bond has a partially positive carbon. A curly arrow starts at a lone pair or bond, not at a positive charge. Heterolytic breaking gives both bond electrons to one atom, producing ions. A mechanism shows electron movement, not just an overall equation.

จัดประเภทฮาโลเจนอัลเคนตามจำนวนกลุ่มคาร์บอนที่เชื่อมต่อกับคาร์บอนที่ติด X: หนึ่ง primary, สอง secondary, สาม tertiary สิ่งนี้ไม่ใช่หมายเลขตำแหน่งในชื่อ 1-บ्रोโมบิวเทนเป็น primary; 2-บ्रोโมบิวเทนเป็น secondary; 2-โบรมo-2-เมทิลโพรเพนเป็น tertiary

สำหรับบ्रोโมเอทเทน primary และ OH⁻, วาดลูกศรหนึ่งจากคู่อิเล็กตรอนอิสระของออกซิเจนไปยังคาร์บอนที่ติด Br และอีกหนึ่งจากพันธะ C–Br ไปยัง Br ผลิตภัณฑ์คือเอทานอลและ Br⁻ สำหรับแอมโมเนีย การโจมตีด้วยคู่อิเล็กตรอนเช่นเดียวกันให้ CH₃CH₂NH₃⁺ และ Br⁻; แอมโมเนียตัวที่สองดึง H⁺ ออกเพื่อให้เกิด CH₃CH₂NH₂ และ NH₄⁺ รวมขั้นตอนการถ่ายโอนโปรตอนนี้และประจุไว้ด้วย จลนศาสตร์ S_N1/S_N2 แบบละเอียดเป็นเนื้อหาของหน่วย 4

วาดภาพการแทนที่ primary ครบถ้วน

ตัวอย่างดั้งเดิมต่อไปนี้ใช้ 1-บ्रोโมโพรเพน ดังนั้นนับสามคาร์บอนตลอดกลไกไฮดรอกไซด์ให้โพรแพน-1-อล; เส้นทางแอมโมเนียให้โพรแพน-1-เอมีนหลังการถ่ายโอนโปรตอน วาดเฉพาะคู่อิเล็กตรอนอิสระที่ให้เท่านั้น ขั้นแรกแอมโมเนียสร้างไนโตรเจนที่มีประจุบวกและมีสี่พันธะ; ขั้นที่สองคืนสี่ปรับและคู่อิเล็กตรอนอิสระ บรอมไอดียังคงอยู่ขณะที่แอมโมเนียตัวที่สองกลายเป็นแอมโมเนียม

ในปฏิบัติแกน 5, เปรียบเทียบความเข้มข้น/ปริมาตรเท่ากันของฮาโลเจนอัลเคนกับสารละลายเงินไนเตรต/เอทานอลเดียวกันที่อุณหภูมิควบคุม วัดเวลาการเกิดตะกอนที่เทียบกันได้ ไอโอโดอัลเคนไฮโดรไลซิสเร็วกว่าบ्रोโมอัลเคน ซึ่งเร็วกว่าคลอโรอัลเคน เนื่องจาก C–I อ่อนกว่า C–Br และ C–Cl C–F แข็งแรงที่สุดและแตกยากที่สุด อย่าใช้ความขั้ว C–X เพียงอย่างเดียวในการทำนายลำดับนี้ ในการเปรียบเทียบไฮโดรไลซิสในน้ำ/เอทานอลที่กำหนด ฮาโลเจนอัลเคน tertiary ปกติทำปฏิกิริยาเร็วกว่า secondary แล้วตามด้วย primary สภาพตัวทำ ความเข้มข้น และการตรวจจับต้องตรงกัน; การปรากฏของตะกอนเป็นตัวชี้วัดอัตราทางอ้อม

ปฏิบัติแกน 6 เปลี่ยน 2-เมทิลโพรพาน-2-อล เป็น 2-คลอโร-2-เมทิลโพรเพน โดยใช้ HCl เข้มข้น อธิบายการแทนที่ OH ด้วย Cl, การแยกชั้นอินทรีย์/น้ำ, การกำจัดสิ่งเจือปนกรด, การอบแห้งและการทำให้บริสุทธิ์ หลอดแยกชั้นต้องระบายอากาศตามวิธีการที่ได้รับการอนุมัติ; ระบุชั้นโดยใช้ความหนาแน่น/หลักฐาน ไม่ใช่การสันนิษฐานว่าของเหลวอินทรีย์ลอยทุกชนิด ห้ามมีเปลวไฟใกล้สารอินทรีย์ไวไฟ

จำแนกแอลกอฮอล์ตามคาร์บอนที่เชื่อมกับ OH ไม่ใช่โดยการนับจำนวน OH ทั้งหมด Primary propan-1-ol ออกซิไดซ์ด้วยโพแทสเซียมไดโครเมต(VI) ในกรดซัลฟิวริกเจือจาง Distil aldehyde as it forms to limit further oxidation: $\mathrm{CH_3CH_2CH_2OH+[O]\rightarrow CH_3CH_2CHO+H_2O}$. Heat under reflux with excess oxidant to make the acid: $\mathrm{CH_3CH_2CH_2OH+2[O]\rightarrow CH_3CH_2COOH+H_2O}$. Secondary propan-2-ol ให้ propanone: $\mathrm{CH_3CH(OH)CH_3+[O]\rightarrow CH_3COCH_3+H_2O}$. Tertiary alcohols ทนต่อการออกซิไดซ์ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้เพราะคาร์บอนที่มี OH ขาด H สีส้มไดโครเมตเปลี่ยนเป็นเขียวเมื่อถูกรีดิวซ์

Aldehyde ให้ตะกอนสีแดงอิฐกับสารละลาย Fehling's หรือ Benedict's ที่อุ่น; ketone ปกติไม่เกิด Carboxylic acid ทำปฏิกิริยากับคาร์บอเนต/ไฮโดรเจนคาร์บอเนตเพื่อปล่อย CO₂. การแยกแยะผลผลิตของ core practical 7; ไม่ควรใช้สีของไดโครเมตเพียงอย่างเดียวเพื่อระบุสารที่ไม่ทราบ.

Alcohol combustion produces CO₂ and H₂O when oxygen is sufficient. PCl₅ converts an alcohol to a chloroalkane, producing POCl₃ and HCl fumes: $\mathrm{ROH+PCl_5\rightarrow RCl+POCl_3+HCl}$. The fumes support an OH-group test but are not unique proof of an alcohol. KBr with 50% concentrated sulfuric acid supplies HBr for conversion to a bromoalkane; red phosphorus and iodine supply a reagent for an iodoalkane. Heating with concentrated phosphoric acid eliminates water to make an alkene. Distinguish dehydration from oxidation and substitution; state conditions on the arrow.

Reflux heats the mixture while a condenser returns vapour; distillation collects vapour after condensation and separates by volatility. Water enters the condenser at the bottom and leaves at the top. Solvent extraction partitions a product between immiscible layers. Use a suitable anhydrous drying agent to remove residual water, then decant/filter it before final distillation. A narrow boiling range near a reference value supports purity but is not conclusive identification; pressure and thermometer position affect the measurement.

Peak ของ molecular-ion ใน mass spectrum ให้มวลโมเลกุลสำหรับไอออนประจุหนึ่ง อาจไม่ใช่ peak ที่ใหญ่ที่สุด Fragment ions ช่วยเสนอโครงสร้าง: การสูญเสีย CH₃ สอดคล้องกับ 15 หน่วยมวล แต่ fragment เดียวมักพิสูจน์ isomer ได้ยาก แยก peak ของไอโซโทปออกจาก fragments ใน IR spectrum เปรียบเทียบตำแหน่งการดูดกลืนกับ ข้อมูล ที่ให้มา: C=O, O–H, N–H, C=C, C–H และ C–X สามารถระบุ functional groups ที่เป็นไปได้ O–H ของแอลกอฮอล์กว้าง; O–H ของกรดกว้างมากและปรากฏร่วมกับ C=O ทั้ง aldehyde และ ketone มี C=O ดังนั้นรวม IR กับสูตร mass spectrum และการทดสอบเคมี เข้าด้วยกัน การขาด absorption ที่คาดหวังอย่างชัดเจนสามารถตัดสมมติฐานได้ ขึ้นอยู่กับคุณภาพของสเปกตรัม Core practical 8 รวมการทดสอบไอออนและการทดสอบอินทรีย์โดยใช้ aliquot แยกสะอาดและบันทึกลำดับหลักฐาน

ลองทำก่อนอ่านคำแนะนำ การตรวจสอบต้นฉบับเหล่านี้ไม่ใช่ข้อสอบจริงอย่างเป็นทางการ

1. สารละลายร้อนขึ้นแต่นักเรียนรายงาน molar enthalpy เป็นบวก อธิบายความผิดพลาดของเครื่องหมายและปริมาณสองชนิดที่จำเป็นนอกเหนือจากอุณหภูมิเปลี่ยนแปลง
2. Two isomeric alkanes have the same electron count. Explain why their boiling temperatures can differ without invoking hydrogen bonding.
3. An unknown salt gives a white solid with BaCl₂ after acidification and a gas turning red litmus blue with warm NaOH. Identify both ions and give two ionic equations.
4. การเพิ่มอุณหภูมิเพิ่มอัตราแต่ลดผลผลิต equilibrium What does this imply about forward enthalpy, and why does a catalyst not solve the yield change directly?
5. A primary bromide gives a three-carbon nitrile. Identify the bromide, its reagent/conditions, and the product of subsequent substitution using aqueous KOH on the original bromide.
6. สารประกอบ C₃H₆O ที่ไม่ทราบชนิดมีการดูดซับ C=O และลด Fehling's solution ได้ ให้โครงสร้างและอธิบาย why one rejected isomer

คำแนะนำ: (1) พลังงานที่สารละลายได้รับสูญเสียโดยปฏิกิริยา; ต้องใช้มวล/ความร้อนจำเพาะที่ถูกให้ความร้อนและปริมาณตัวจำกัดที่ทำปฏิกิริยา (2) การแตกกิ่งเปลี่ยนพื้นที่สัมผัสและแรงลอนดอน (3) ซัลเฟตและแอมโมเนียม; Ba²⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄, NH₄⁺ + OH⁻ → NH₃ + H₂O (4) ปฏิกิริยารวมเป็น exothermic; ตัวเร่งปฏิกิริยาลด rates, not equilibrium composition at a fixed temperature (5) Bromoethane; alcoholic KCN With heat gives CH₃CH₂CN; aqueous KOH gives ethanol (6) Propanal, CH₃CH₂CHO; propanone มีสูตรและ carbonyl แต่ไม่ลด Fehling's solution ภายใต้การทดสอบที่กำหนด