Metalen en Katalyse

Ga naar: navigatie, zoeken

Samenvattingen

Klik hier om de samenvattingen te bekijken

Het examen

Het examen is gesloten boek en bestaat uit 5 vragen. Een vraag (op 4 punten) test je kennis van het Periodiek Systemen, dat je van buiten moet kennen. Twee vragen komen uit de lijst hieronder. En nog eens twee vragen zijn oefeningen zoals gemaakt in de oefenzittingen.

Vragenlijst

  1. Bespreek de zuurheid van metaalionen in waterige oplossing.
  2. Bespreek de factoren die een invloed hebben op de waarde van de kristalveldopsplitisingsparameter in een octaëdrisch complex, ∆O.
  3. (a) Toon aan dat een tetraëder en een kubus nauw met elkaar verwant zijn. Hoe splitsen de d-orbtalen op in een kubisch en een tetraëdrisch complex? (b) Hoe staat de kristalveldopsplitsingsparameter voor een kubisch complex in verband met deze van een tetraëdrisch complex?
  4. Bespreek de concepten van outer sphere en inner sphere mechanismen van elektrontransferreacties bij octaëdrische complexen.
  5. Welke factoren begunstigen de vorming van een complex met een laag coördinatiegetal? Welke factoren leiden tot complexen met een hoog coördinatiegetal?
  6. Bespreek de invloed van π-donor en π-acceptorliganden op de grootte van de opsplitsing van de d-orbitalen in een octaëdrisch complex.
  7. Wat is het Jahn-Teller effect? Voor welke tweewaardige ionen uit de eerste transitiemetaalreeks (3d-ionen) kan men dit effect verwachten?
  8. (a) Verklaar waarom er geen verschil bestaat tussen high spin en low spin bezetting van de d-orbitalen bij octaëdrische d8 complexen? (b) Welke factoren dragen bij tot de vorming van een high spin of een low spin complex bij ionen met een d4 configuratie? (c) Hoe kan men experimenteel een onderscheid maken tussen een low spin en een high spin d4 complex?
  9. Toon aan dat de Lewis-theorie voor zuren en basen een veralgemening is van de Brønsted-Lowry theorie. Wat zijn de belangrijkste typen van reacties tussen Lewis-zuren en Lewis-basen? Illustreer elk reactietype met twee voorbeelden.
  10. Bespreek het HSAB-principe (Hard and Soft Acids and Bases).
  11. (a) Beschrijf de karakteristieke eigenschappen van Zn2+ die ervoor zorgen dat dit metaalion beter geschikt is dan andere transitiemetaal-ionen als actief centrum in vele hydrolytische enzymes. (b) Bespreek de werking van het Zn2+-houdend enzyme koolzuuranhydrase (carbonic anhydrase). (c) Als men in carboxypeptidase A Zn2+ door Co2+ vervangt blijft niet alleen de oorspronkelijke activiteit behouden, maar er ontstaat zelfs een nog actiever enzyme. Waarom maakt de Natuur dan niet gebruik van Co2+ in carboxypeptidase A?
  12. Bespreek adsorptie en desorptie van gassen op heterogene katalysatoren, en illustreer deze processen aan de hand van de hydrogenering van alkenen.
  13. Bespreek de katalyse van hydroformyleringen door metaalcomplexen.
  14. Bespreek de Monsanto-azijnzuursynthese.
  15. (a) Bespreek de hydrogenering van alkenen met de Wilkinson-katalysator [RhCl(PPh3)3]. (b) Pas de elektron-telregels toe op de Wilkinson-katalysator en op de intermediaire deeltjes in de katalytische cyclus. (c) Waarom geeft toevoeging van PPh3 aan een oplossing van de Wilkinson-katalysator een daling van de omzettingsfrequentie voor de hydrogenering van propyleen? (d) De snelheid van absorptie van waterstofgas (in L mol-1 s-1) door alkenen gekatalyseerd door de Wilkinson-katalysator is benzeen bij 25°C zijn: 1-hexeen (2910), cis-4-methyl-2-penteen (990), cyclohexeen (3160), 1-methylcyxlohexeen (60). Suggereer een reden voor deze trend en identificeer de beïnvloede reactiestap in de katalytische cyclus.
  16. Wat is een katalysator? Is een katalysator in staat om de ligging van het evenwicht te beïnvloeden? Bespreek de volgende begrippen: (a) omzettingsfrequentie (turnover frequency); (b) katalyse-cyclus; (c) selectieve katalysator; (d) levensduur van een katalysator.
  17. Geef een overzicht van de vijf reactietypen die van belang zijn voor de verklaring van homogene katalytische processen bij omzettingen van koolwaterstoffen.
  18. Bespreek de stikstoffixering door metaalcomplexen en door metalloenzymes. Hoe wordt op industriële schaal de stikstoffixering uitgevoerd? Bespreek dit industrieel proces.
  19. Bespreek de synthese, structuur en eigenschappen van ferroceen. Waarom is ferroceen luchtstabiel in tegenstelling tot andere metallocenen?
  20. Bespreek de synthese en structuur van homoleptische carbonylverbindingen van de d-groep elementen. Pas de elektron-telregels toe op de verbindingen Ni(CO)4, Co2(CO)8 en V(CO)6.
  21. Bespreek de structuur en chemische binding van methyllithium.
  22. Bespreek de eigenschappen en toepassing van organosiliciumverbindingen.
  23. Bespreek de eigenschappen en toepassing van tetraëthyllood.
  24. Bespreek het Wacker-proces.
  25. Bespreek de productie van synthetische benzine met behulp van katalysatoren.
  26. Hoe kan men Grignardreagentia synthetiseren? Bespreek het Schlenk-evenwicht. Op welke manier is dit evenwicht van nut voor de synthese van dialkylmagnesiumverbindingen.
  27. Bespreek het gebruik van cisplatin en analoge verbindingen bij de behandeling van kanker.
  28. Bespreek de synthese van organolithiumverbindingen.
  29. Bespreek synthese en eigenschappen van organozinkverbindingen.
  30. Bespreek de bereiding en eigenschappen van organokwikverbindingen.
  31. Geef een verklaring voor het trans-effect in de platinachemie.
  32. Waarom verlopen substitutiereacties bij vlak-vierkante en octaëdrische complexen over het algemeen via een verschillend reactiemechanisme?
  33. Welke verschillen in eigenschappen vertonen inerte en labiele complexen. Welke metaalionen vormen bij voorkeur labiele complexen, en welke inerte? Waarom heeft Alfred Werner voor zijn studies van de geometrie van coördinatiecomplexen vooral gewerkt met kobalt(III) en platina(II) complexen?
  34. Bespreek metaalcarbeencomplexen.
  35. Bespreek substitutiereacties bij vierkante-vlakke complexen.
  36. Je hebt pas de wetenschappelijke wereld verrast door je ontdekking van een klasse van monodentaatliganden die kubische complexen van het type [ML8]2+ vormen met alle elementen van de eerste transitiemetaalreeks. Het is duidelijk dat afhankelijk van de keuze van L, sommige metalen low spin of high spin complexen kunnen vormen. (a) Voor welke tweewaardige ionen uit de eerste transitiemetaalreeks bestaat de mogelijkheid dat er high spin of low spin complexen worden gevormd? (b) Waarom is de vorming van complexen van het type [ML8]2+ voor de ionen van de eerste transitiemetaalreeks onwaarschijnlijk? Motiveer je antwoorden.
  37. Wat zijn superzuren en waarvoor kunnen ze worden gebruikt ?
  38. Hoe kan men op basis van het aantal mogelijke geometrische isomeren aantonen dat zes liganden op een octaëdrische manier rond een centraal metaalion worden geschikt?
  39. Bespreek de coördinatiepolyeders die voorkomen bij coördinatiegetallen 8 en 9.
  40. Wat is de Berry-pseudorotatie?
  41. Bespreek isomerie bij coördinatieverbindingen.
  42. Bespreek de metaal-ligand binding in carbonylcomplexen.
  43. Wat is het nefelauxetisch effect?
  44. Bespreek hoe de ontaarding van d-orbitalen in een octaëdrische en tetraëdrische ligandomgeving wordt opgeheven.
  45. Hoe kan men met behulp van de kristalveldtheorie de trends in het verloop van de ionstraal van metaalionen over de eerste transitiemetaalreeks (3d-reeks) verklaren?
  46. Bespreek de stabiliteit van coördinatieverbindingen.
  47. Toon aan dat de reactiviteit van metaalacetylacetonaatcomplexen overeenkomsten vertoont met de reactiviteit van aromatische organische verbindingen.
  48. Bespreek de synthese en eigenschappen van siliconen.