Gevorderde Anorganische Chemie

Vakinformatie

Vervolg op Metalen en katalyse uit de 2e Bachelor. Werd tot 2017 gegeven door professor Binnemans en Professor Hendrickx, maar sinds 2018 enkel door Professor Binnemans. De examenvragen zijn telkens afkomstig uit een vooraf gegeven lijst van 60 vragen. Overigens wordt er ook een periodiek systeem voorzien dat je het kan gebruiken tijdens je examen. Tevens is kennis van de namen/symbolen van het PSE nodig. Locatie van de elementen hoeft niet gekend te zijn.

Examenvragen

1 februari 2018 VM

1. Grafiek van Eb/nucleon. Wat kunnen we hierop zien/afleiden
2. leg uit: metaalstraal, atoomstraal, ionische straal, covalente straal
3. • teken de lewisstructuur van IF7, bepaal VSEPR en hybridisatie van I
   • teken de lewisstructuur van XeF5-, bepaal VSEPR en hybridisatie van Xe
4. Ca heeft fcc structuur, a gegeven, a) bereken de straal van van Ca b) wat is de massadichtheid van Ca
5. bepaalde 3d ionen hebben een grotere neiging om een octahedraal complex te vormen als andere 3d ionen. Verklaar adhv kristalveldtheorie
6. Hoe kunnen lanthaniden en actiniden voorgesteld worden in PSE? Welke is de beste weergave en waarom?
7. Wat zijn de voorwaarden om een substitiële legering te hebben
8. Absorptiespectrum van [CuCl(NH3)5]2-. Verklaar de teruggevonden transities en intensiteiten.
9. Wat zijn isolobale moleculaire fragmenten? Zijn PtCl2 en Cr(CO)4 isolobale fragmenten?
10. PSE: 5 namen, waarvan je het symbool moet geven en 5 omgekeerd.

januari 2018

1. Ionisatie-energie en trends uitleggen
2. lewisstructuur CO2 (meerdere)
3. Bindingshoeken H20, H2S, H2Te verklaren (hoeken gegeven)
4. Verklaar aan de hand van MOT: O2 is paramagnetisch
5. hoeveel % ruimte is onbezet bij ccp?
6. Gelijkenissen Li en Mg: 4 voorbeelden + naam type verbanden
7. theta aan de hand van Si/O verhouding: idee over structuur?
8. UV-VIS absorptie van [Cr(NH3)2]3+ gegeven: transities en intensiteit verklaren
9. isoglobale fragmenten? Toon aan: Mn(Co)r en CH3
10. Elementen en symbolen (enkel mondeling)

21 augustus 2017

Koen Binnemans

1. • Welke defecten komen voor?
   • Waarom leiden verbindingen met defecten tot stabielere verbindingen?
   • Wat is het verschil in samenstelling van verbindingen met defecten en niet-stoichiometrische verbindingen?
   • Waarom komen stoichiometrische verbindingen meer voor bij transitiemetalen dan bij de hoofdgroepelementen?
   • Wet van Vegard
2. • Waarom zijn er meer verbindinge met Xe bekend dan met Ar? Waarom zijn er geen verbindingen van He terug te vinden?
   • Wat wordt gevormd wanneer UV fotolyse van acetyleen wordt uitgevoerd in een Xenon matrix bij een temperatuur van minder dan 10K?
   • Xe is fcc, a, MM en Na gegeven, bepaal de massadichtheid
3. Fasediagram van Cu en Ag. Bespreek alle zone's en geef aan welke component aanwezig is en in welke toestand.

Mark Hendrickx

1. Berekening voor linear H3+ molecule via Hückelberekening. Oplossingen van cyclische structuur gegeven. Maak een voorspelling van de werkelijke structuur.
2. Via LVT sigma donor, pi donor en pi acceptor uitleggen. Geef voor elk type een voorbeeld van een ligand en geef de volgorde van de spectrochemische reeks.

31 januari 2017

Koen Binnemans

1. Bespreek [Re2Cl8] volledig: structuur en chemische binding
2. vraag met berekenen van Na (Avogadro), alles gegeven voor Ni
3. Bepalen van kristalstructuur van Fe, straal, massadichtheid en molaire massa gegeven (het was alpha ijzer als antwoord).
4. Gegeven: fasediagram van S bespreek volledig (wat is rhombic en monoclinic, wat zijn de lijnstukken, hoeveel tripelpunten,...)

Mark Hendrickx

1. Bespreek SF6 binnen MOT (MO diagram zelf geven), vergelijk met lewistheorie en VBT. Bepaal de bindingsorde.
2. hoofdstuk 3: wat is een toestandsdensiteit? uileggen voor 1D-rooster en 3D-rooster, uitleggen hoe de toestandsdensiteit experimenteel wordt bepaald en uitleggen wat het verschil is tussen een metaal en semi-metaal. wat is chemische potentiaal en ferminiveau, situeer dit voor geleider, half-geleider en isolator. Fermi Dirac en Maxwell Boltzmann gegeven en vergelijken: uitleggen onder welke omstandigheden Maxwell Boltzmann gebruikt mag worden. Iets van Ethaan en disilaan => diamant en vast silicium.

20 januari 2017

Koen Binnemans

1. verschil tussel aluminosilicaten en aluminiumsilicaten
2. waarom tekosilicaten aluminosilicaten zijn (buiten kwarts)
3. verschil tussen structuur van kwarts en dat van kwartsglas
4. wat is kristalglas en waarom is da zo anders dan vensterglas
5. Waarom meer Xe verbindingen dan Ar en waarom geen He verbindingen
6. Zeggen wa er gevormd wordt wanneer ge UV fotolyse van acetyleen in een Xe matrix op 10K gaat uitvoeren
7. Xe is fcc, a , MM en Na gegeven, bepaal massadichthed
8. Fasendiagram van Sn en Pb gegeven die gedeeltelijk mengbaar waren met eutectisch punt => leg per zone uit welke fasen er zijn en bespreek

Mark Hendrickx

1. Beschrijf gedetailleerd hoe de MOT tot stand komt en geef de elektronenintensiteit. (H°ab(1), H°ab(2) en H st gegeven en den golffunctie gegeven)
2. Cr(NH3)6 3+ , spectrum gegeven en da van Cr(NH3)5Cl 2+ , samen met TB d3 diagram (wa ge eigenlijk ni echt nodig hebt) , bespreek de pieken grondig.
3. Is Cl- een sterkere of zwakkere ligand dan NH3, bespreek grondig

26 januari 2016

Koen Binnemans

1. Fasediagram van gedeeltelijk mengbare vaste fase bespreken.
2. • Waarom meer verbindingen met Xe dan Ar? En waarom geen van He?
   • Wat wordt er gevormd bij vast Xe en acetyleen?
   • fcc eenheidscel van Xe. lengte eenheidscel gegeven. Wat is massadichtheid?
   • Welke defecten komen voor?
   • Waarom verbindingen met defecten stabiel?
   • Verschil verbindingen met defecten en niet stoichiometrische verbindingen.
   • Waarom meer niet stoichiometrische verbindingen bij transitiemetalen dan de hoofdgroepelementen?
   • Wet van Vegard.

Mark Hendrickx

1. • Is atoomstraal of ionstraal absoluut gegeven? (motiveer en geef praktisch gevolg)
   • Wordt 4s bij transitiemetalen opgevuld voor 3d omdat deze lager ligt? (motiveer en gebruik de energieuitdrukkingen)
2. Tanabe Sugano van d2 configuratie gegeven
   • Groepeer toestanden per configuratie.
   • Wat betekend deltao en B?
   • Een overgang bij 17200 cm-1 en bij 25600 cm-1
   • Welk type overgangen zijn dit.
   • Schat deltao en B
   • B van vrij ion is 860 cm-1, verklaar het verschil.

29 januari 2013

Binnemans

1. • Xe kristaliseert in fcc. Gegeven lengte eenheidscel (620 pm) en PSE: bereken massadichtheid Xe
   • Na heeft bcc. Gegeven massadichtheid (970 kg/m³) en PSE (Mr): bereken lengte eenheidscel.
   • Bijvraag: wat voor een soort grootheid is massadichtheid?
2. Tweede vraag: Gegeven: Pourbaix-diagramma Mn. Reactie voor de oxidatie van water en de reductie van H+ (1.23V en 0V).
   • Wat zijn de horizontale/verticale/schuine lijnen in dit diagramma?
   • Kan je Mn elektrolyseren uit een waterige oplossing? (afleiden uit schema)
   • Welke deeltjes zijn stabiel in een waterige oplossing als je weet dat
     • 2H+ (g) + 2e- --> H20 =-(0,059V)pH
     • O2(g) + 4H+ + 4e- --> 2H2O = 1,23V - (0,059V)pH
   • Wat gebeurt er als we een waterige oplossing van MnO4- aanzuren?

Hendrickx

1. Het krijstallijne KCuAlF6 bevat koperionen met een coördinatiegetal van 6. Uit X-stralengegevens voor deze kristalstructuur blijkt dat er per koperion twee soorten koperfluoride-afstanden bestaan: twee fluoriden op 188 pm en 4 fluoriden op 220 pm. Benoem en verklaar in detail deze experimentele vaststelling.
2. Bereken de weergegeven samenstelling en energie van de moleculaire orbitalen van het cyclische H3+ (gelijkzijdige driehoek) met een behulp van de Hückelbenadering. Welk is de grondtoestandsconfiguratie? Voor welk type van binding is dit kleinste polyatomisch molecule een prototype? (tip van Hendrickx zelve: het is niet ammoniak) Benoem en bespreek de elektronische structuur van een anorganisch molecule waar dit type van binding aanwezig is.

3 februari 2012 NM

Binnemans

1. Eerste vraag:
   • Xe kristaliseert in fcc. Gegeven lengte eenheidscel (620 pm) en PSE: bereken massadichtheid Xe
   • Na heeft bcc. Gegeven massadichtheid (970 kg/m³) en PSE (Mr): bereken lengte eenheidscel.
   • Bijvraag: hoe is Xe gebonden in kristal? En hoe is Na gebonden?
2. Tweede vraag: Gegeven: Pourbaix-diagramma Mn. Reactie voor de oxidatie van water en de reductie van H+ (1.23V en 0V).
   • Wat zijn de horizontale/verticale/schuine lijnen in dit diagramma?
   • Kan je Mn elektrolyseren uit een waterige oplossing? (afleiden uit schema)
   • Welke deeltjes zijn stabiel in een waterige oplossing?
   • Wat gebeurt er als we een waterige oplossing van MnO4- aanzuren?

Hendrickx

1. Eerste vraag:
   • Is de atoom/ionstraal een absoluut gegeven? (Verklaar en motiveer)
   • Wordt bij de transitiemetalen het 4s ingevuld voor het 3d? Motiveer, gebruik in deze context volgende formules voor een configuratie 4sp3dq
   • epsilon4s=omega4s+(p-1)(4s,4s)+q(3d,4s) en epsilon3d=omega3d+(q-1)(3d,3d)+p(3d,4s)
2. Tweede vraag: Gegeven: [Co(CN)6]3- heeft een octaëdrische structuur. Het spectrum bevat pieken op 32050, 38460 en 50600 cm^-1 met respectievelijk extinctiecoëfficiënten van 138, 109, meer dan 2000 M-1cm-1.
   • Om welke soort overgangen gaat het hier (in detail + motiveer).
   • Tot welke soort liganden behoort CN-? (leg uit in detail).
   • Wat zijn Deltao en B? Bereken deze voor dit molecule.
   • Ook gegeven: het TS-diagramma van de d8-groep (zie appendixen cursus). (Je moest zelf bedenken welke overgangen het waren en de rechten uit het TS-diagram zelfs extrapoleren om de juiste verhouding te kunnen vinden!)

31 januari 2012

Binnemans

1. Eerste vraag
   • Bereken de dichtheid van Indium in een tetragonaal face centered rooster. (dimensies en PSE met Mr gegeven)
   • Afbeelding van een rooster: benoem en tel het aantal atomen per rooster.
2. Tweede vraag:
   • Leg het industrieel productieproces van Al metaal uit bauxiet uit.
   • Ellingham diagram gegeven, motiveer of je Al ook kan bekomen door reductie met C of Ca.Indien ja: waarom is dit proces industrieel niet interessant?

Hendrickx

1. Leg de VBT uit voor energieminima, densiteitsopbouw, enz.
2. Welk ligand geeft het sterkste complex: F- of H2O? Leg volledig uit.

Onbekende datum 2012

Binnemans

1. Oefening over stochiometrie bij bepaalde vullingen van ccp en hcp met bepaalde verhouding octaedrische en tetraedrische holten.
2. Ellingham diagram gegeven. Een paar vragen bij oplossen.

Hendrickx

1. Bespreek het CO-molecule. Geef het orbitaalschema en het dipoolmoment, schets het foto-elektronspectrum. Wat voor soort ligand is CO en waarom?
2. Bewijs de bandenstructuur aan de hand van het vrij-elektronmodel. Gegeven: formule voor e^{kx} en formule voor impuls. Bespreek ook geleiding en toestandsdensiteit in deze context.

31 januari 2012

Binnemans

1. Eerste vraag
   • Bereken de dichtheid van Indium in een tetragonaal face centered rooster. (dimensies en PSE met Mr gegeven)
   • Afbeelding van een rooster: benoem en tel het aantal atomen per rooster.
2. Tweede vraag:
   • Leg het industrieel productieproces van Al metaal uit bauxiet uit.
   • Ellingham diagram gegeven, motiveer of je Al ook kan bekomen door reductie met C of Ca.Indien ja: waarom is dit proces industrieel niet interessant?

Hendrickx

1. Leg de VBT uit voor energieminima, densiteitsopbouw, enz.
2. Welk ligand geeft het sterkste complex: F- of H2O? Leg volledig uit.

4 februari 2011 VM

Binnemans

1. Gegeven: densiteit en molaire massa van natrium en kubische eenheidscel met roosterparameter
   • Bereken aantal natriumatomen in eenheidscel
   • Wat is de eenheidscel?
   • Bereken atoomstraal van natrium
2. 10 reacties:
   • Oplossen van goud in koningswater
   • Xenon(II)fluoride met equimolaire hoeveelheden water
   • Xenon(II)fluoride met arseen(V)fluoride
   • Kaliumchromaat aanzuren
   • Bereiding van aluminium: hall-héroult proces
   • Thermische ontbinding van calciumcarbonaat
   • Xenongas met zuurstofgas
   • Oxidatie van osmium
   • Nog 2 redoxreacties

Hendrickx

1. TS-diagram d2 complex gegeven
   • Bepaal welke toestanden bij welke configuratie behoren.
   • Leg uit ligandveldparameter en B
   • Twee absorptiebanden gegeven: welke transities zijn dit en waarom
   • Wat voor soort ligand is water
   • Bepaal ligandveldparameter en B voor (V(H2O)6)3+
   • Vergelijk deze waarde van B met de waarde van B voor het vrije ion
2. • Berekening van energie en geef golffunctie van lineair H3+
   • Vergelijk dit met de driehoekige structuur van H3+ en geef de stabielste structuur

17 januari 2011

Binnemans

1. • Massadichtheid van Au berekenen adhv eenheidscel
   • Roosterparameter a van kubisch rooster van Ag berekenen
   • Hieruit het één en ander besluiten, zoals welke legering ze vormen en in welke verhoudingen ze mengbaar zijn.
2. Je kreeg volgend Latimer-diagram: O2 --> H2O2 --> H2O met de E0-waarden boven elke pijl.
   • Je moest zeggen of dit in zuur of basisch milieu was en waarom.
   • Je moest het Frost-diagram van dit Latimer-diagram opstellen.
   • Je moest afleiden adhv E0-waarden en Frost-diagram of H2O2 de neiging heeft om te disproportioneren

Hendrickx

1. • Deze vraag ging over elektronenconfiguratie. Je moest van bepaalde elementen (in mijn geval Pm, Sm, Eu en Gd) en zeggen waarom Gd afweek van de opvulregel. Hetzelfde moest je doen voor La en nog e paar.
   • Dan moest je ook in het algemeen nog iets zeggen over het aufbauprincipe en waarom deze elementen ervan afweken
   • Je moest via een Huckelberekening een eenvouding MO-diagram geven van een heterodiatomisch molecule gegeven en waarom het meest elektronegatieve atoom altijd lager ligt en stabiliserend is en het meest elektropositieve atoom destabiliserend is enzo.
   • Je moest zeggen met welk atoom een CN- ligand bindt aan een transitiemetaal en wat voor een ligand dit was (sigma-donor, pi-acceptor) en waarom dit zo stabiel is enzo.
2. Je kreeg het spectrum van Co(NH3)6 3+.
   • Je moest de juiste bezetting van de eg-t2g orbitalen geven enzo.
   • Je moest de grondtoestand bepalen, en zeggen welke overgangen overeen komen met welke pieken op het spectrum en welke toestanden je hieruit kreeg, en waarom de piek bij de korste golflengte (waarvan je alleen de aanloop lag) zoveel intenser was als de 2 andere pieken.
   • Dan moest je met zo'n TS-diagram de Delta-0 waarde berekenen dacht ik voor een bepaald golfgetal en de nefelauxetische reductie vermelden ivm waarom dit verschilde van een gegeven waarde