UCB chem1a lec 29 Redox reactions

この50分の講義で電池が分かる。

5 11 1 29 shapes of molecules VSEPR

Valence Shell Electron Pair Repulsion theory
A ... central atom
X ... bound atom
E ... a lone pair
'steric number' s.n.

Lec 29 | MIT 5.111 Principles of Chemical Science, Fall 2005

5 11 1 28 Chrystal Field Theory

ligands as negative point charges interacting with d-orbitals of the metal
Crystal Field splitting diagram
Crystal Field splitting energy $\Delta_o$ (octahedral ligands) ... gap between destabilied-stabilized level
Crystal Field stabilization energy (CFSE)
"high spin" system "low spin" system (maximum # of pairs)

Lec 28 | MIT 5.111 Principles of Chemical Science, Fall 2005

UCB chem1a lec 28 chemical energy and work

negative delta S -> must increase S(surrounding) to compensate the cost, usually by heat (exothermic)
gradient ... entropy on work
$\Delta$H = $\Delta$E (mostly heat KE) + P${}_{ext}\Delta$V

2008年落穂

「便所の電球」実は良いところを突いている。静止時の人間は100W=100J/sのエネルギー消費率。360KJ/hourー>9000KJ/day

Harmonic Meanがパラレル演算

比の数の平均がGeometric Mean

概数で暗算するときは1-3-10系列、1-2-5-10系列などの等比数値を使ってみる。

PDFはexpの指数が平均からの距離をσで割ったscarcityのメトリックであること、eが大体10^0.5の二点で暗算で把握できる。

Dr.Bakerの操作ビデオでの挙動に日野原先生の医者に必要な心がけとして「平静心を保つ」が重なる

Power-Grid->Data-Grid
ubuntu underscore commands
宗教政治芸術も全て道具--工学部出身
どんなものでもguts-feeling感覚で理解したい

社会に対する感謝の気持ちの日ごろの心がけ

昨今は電子技術により簡単に作れるようになり本・雑誌の点数が増えているが悪いことばかりではない。ロングテールの本・雑誌が「たまたま」出てしまう可能性が増えるからだ。

長期的にウォッチングしたいネットシンボルはTechnoratiで

UCB chem1a lec 27 Gibbs Free Energy

G${}^0$-T グラフでイメージする。

5 11 1 27 transition metals

further topics
crystal fieled theory vestper
kinetic | rate of reaction 'chelate effect'
ligand: complexでmoleculeを構成する原子のように電荷を供給するatom|molecule
     H${}^+$  e${}^-$
Acid   Donor  Acceptor
Base  Acceptor Donner
C.N. Coordination Number.  In chemical symbol denoted as '[' ligands metal ']' #{+|-}
chelate (>1 site) <-> unidentate|monodentate (one site)
chelate <-> chelating ligands hexadentate
"chelate effect" entropically favorable
isomer <-> chelate
enantiomer = optical isomer
cis- on the same side chiral <-> chelate
d-count = goup# - oxidation#  Ex. Co in [Co(NH${}_3$)${}^6]${}^{3+}$  9 - 3 = 6 denoted d${}^6$
there's 5 d-orbitals

Lec 27 | MIT 5.111 Principles of Chemical Science, Fall 2005

UCB chem1a lec 26 which way

S${}_{universe} $ = S${}_{surr}$ + S${}_{sys} > 0 always$

5.11 1 26 'E': Standard Reduction Potential

G = G${}^0$ - RT$\ln$Q
Nernst eqation
$\Delta$E = E${}^0$ - $\frac{RT}{zF}\ln$Q
Cu${}^{2+} + 2e^-$ ⇔ Cu(s) @cathode Cu${}^{2+}$/Cu(s) 0.340
Zn(s) ⇔ Zn${}^{2+} + 2e^-$ @anode Zn${}^{2+}/Zn(s) -0.7628 "large negative->easy to reduce->good oxidizing agent"
step(1 $\Delta$E${}^0_{cell}$ = E${}^0$(cathode) - E${}^0$(anode) = 0.340 - (-0.7628) = 1.103[V] "... minus negative 0.7628 ..."
step(2 Q = $\frac{[Zn^{2+}]}{[Cu^{2+}]}$
oxidation@anode reduction@cathode
Electrolytic cell (decomposition) <-> Galvanic cell (battery)

Lec 26 | MIT 5.111 Principles of Chemical Science, Fall 2005

UCB chem1a lec 25 What a mess: energy dispersal

can be 'bond enthalpies' or 'heats of formation'
H${}^0_{RxN}$ = $- \Sigma $(BE of products) $ + \Sigma$(BondEnergy of reactants)
H${}^0_{RxN}$ = H${}^0_f(ormation)(products)$ - H${}^0_f$(reactants)
$\Delta$S${}^0_{rxn} = \Sigma$S${}^0$(products) $+ \Sigma$S${}^0$(reactants)

5 11 1 25 electrochemical cell

oxidation@anode reduction@cathode
SHE Standard Hydrogen Electrode
EMF = cell potential = cell voltage = $\Delta$E
$\Delta$G = - (# of elctron) $\times$(farady's costant) $\time \Delta$E =
(standard reduction potential @cathode)[Volt] - (standard reduction potential @anode)[Volt]
"reduction potential" >0 easty to reduce (good oxdizing agent good for anode)
< 0 (like lithium)
$\Delta$G < 0 spontaneous battery or not

Lec 25 | MIT 5.111 Principles of Chemical Science, Fall 2005

UCB chem1a lec 24 Heats of Reaction

(ADではなく)CEそれとBCE, Common Era 金酸化物の$\Delta$Hはポジティブ。
"atom" @ 0 PE (far apart as possible) -> Standard Enthalpies of formation "elements" @'Standard states' $\Delta$H${}^0_f$ [kJ/mol] $\Delta$H${}^0_{RxN}$ RxN reaction?
$\Delta$H${}^0$(elements) = 0

lec 19 mit 3.091

Lec 19 | MIT 3.091 Introduction to Solid State Chemistry

UCB chem1a lec 22 Thermal Equilibrium

system <-> surroundings "aqueous"
(heat in/out,temp +/-)
physical change     chemical change
ice melting (in,+)    cold pack (in,-)
making ice (out,-)   match burning (out,+)
heat transferred [J|calories] = (mass) (specific heat capacity) (change in temperature)
[J/g-K] (notice the notation in place of [J/g/K]) metals and gasses are same 20-30
 [J/mole-K]

5 11 1 24 "five eleven one" like free-climbing classification

pKa pKb pOH other than pH
! sms mms setting timezone and clock face
pH = pKa@half-equivalence-point  "mL" milliliter pronounced like 'mills'
"HA" read 'acid'
"A${}^-$" read conjugate 'base'

cheat sheet for case: weak acid - strong base titration
V > Veq ... strong base $\frac{extra strong base (mol)}{total vol} = $[OH${}^-$] pOH->pH
V == Veq ... (all acid now gone(!salt?).  weak (conjugate) base problem) A${}^-$ + H${}_2$O⇔HA+OH${}^-$ found [OH${}^-$]
V == Vhalf ... pH = pKa
0 < V < Veq [buffering region] use Henderson-Hasselbalch Eq. iff 5% rule satisfies pH = pKa - $log\frac{[HA]}{[A^-]}$
V == 0 weadk acid ... HA + H${}_2$O ⇔ H${}_3$O + A${}^-$ use Ka to find [H${}_3$O]

disproportionation reaction for redax ... like amphoric for acid-base

Lec 24 | MIT 5.111 Principles of Chemical Science, Fall 2005

UCB chem1a 23

"calorimetry" burning == chemical reaction "combustion" <- react with Oxygen
! 日本語FEP2タッチ etymology enthalpy electrolyse RealPlayer podcastready.com
"room temperature" == molecule moving with certain KE
H & O atoms (zero PE, positive KE) -> H${}_2$ & O${}_2$ molecules (Negative PE,Larger positive KE)
H${}_2$ & O${}_2$ molecules (Negative PE, positive KE) -> H${}_2$O (Larger negative PE, larger positive KE)

デスクトップ百景

デスクトップ百景
って面白いかもしれない。っていうか面白い。ひとがどうやってPCという道具を使っているか下世話なところにすごく興味がある。
技術的な題目がいくつか。
この内容自体の話ではないが、見ているページから、bloggerのポップアップで編集しようとするとubuntu上のfirefoxだとフリーズする。もう一つはこういった連載をトラックしたいのだが、RSSなど簡易な方法が見あたらないと、思考停止してしまう。ごちゃごちゃやりたくない。

職場で、colinux、久しぶり5、6年振りってことかな？、新しいものを試してみたところすごく具合が良いのでおどろいてしまっている。colinux自体もそうだしubuntuイメージも整備されているし、日本語リポジトリ化も簡単に、slirpで本当の共存サーバー、表向きはwindowsだけど、本当の仕事はunixで、ホストOS、windowsとゲストOS、unix(ubuntu-colinux)の間はTAPで高速に通信、外からはあたかもsshもhttpもunixサーバーのように見えるように簡単になってしまった。

というより昔は、こんなことをしたいのは自分だけかと半分いきがっていたり、ひねていたりしていたのだが、今回分かったのは皆上記のようなことをやりたかったんだなってこと。
実は同時に、あとはmhのかわりにnmhを試し始めた。日本語化は簡単にできそう。簡易的には送受ともちょっといじったら整ってしまったし、bashも(linuxで標準shellなので)多分世界で一番数が出ているshellになってしまっている今、「他の人は分ってくれないけど自分は使いつづける」こだわりというのはvi(vim)くらいになってしまっている。これとてエディタとしては世界でみればまだまだプロ御用達で息が長いので「日本人でこのエディタでメールを書いている」こだわりという限定付き、mh,nmhがらみの意味でしかない。

で最初に戻ると、こういう使いごこちっていうのもロングテイル化しているのかと思いあたる。

5 111 23

buffer find +/-1 pH acid/base and determine ratio and add the conjugate base/acid in that ratio
strong-acid strong-base titration -> pH=7 @ stoichiometric point
there's no such thing as weak-acid weak-base titration.
"half equivalance point"

Lec 23 | MIT 5.111 Principles of Chemical Science, Fall 2005

Avec Mobile: Nokia N79 is a solid all-round smartphone with changeable covers, Wi-Fi, GPS, 3G

Best N79 review so far. Avec Mobile: Nokia N79 is a solid all-round smartphone with changeable covers, Wi-Fi, GPS, 3G

UCB chem1a 21

!kinetic energy 周りに対して「違う」状態
buta-(4)n metha-(1) etha-(2) propa-(3) & penta-,hexa-

5 111 22

今回からsubtitleが付いている。"deprotonation"
compound XZ -> X${}^+$ + Z${}^-$
is X${}^+$ conjugate acid of a weak base? Yes-> acidic No->neutral
is Z${}^-$ conjugate base of a weak acid?  Yes-> basic  No->neutral
I,II metals -> neutral
"buffer" both weak acid and weak base must be present.

Lec 22 | MIT 5.111 Principles of Chemical Science, Fall 2005

5 111 21

exothermic (反応)システムの視点から熱を失う。ー> マイナス
conjugate acid base pair
CH${}_3$COOH(aq)<acid> + H${}_2$O(l)<base> ⇔ H${}_3$O${}^+$(aq)<*acid> + CH${}_3$CO${}_2^-$(aq)<*base>
HCO${}_2^-$(aq)<acid> + H${}_2$O(l)<base> ⇔ H${}_3$O${}^+$(aq)<*acid> + CO${}_3^{-2}$(aq)<*base>
HCO${}_2^-$(aq)<base> + H${}_2$O(l)<acid> ⇔  H${}_2$CO${}_3$(aq)<*base> +OH${}^+$(aq)<*acid>
"amphoteric"
3 water ⇔ hydroxide + hydronium + water    'Y' = K${}_W$ = [hydronium] * [hydroxide]
'p' = '-$log$' pH pOH pK${}_A$ 7 -> "one in seven" 10^はとりあえずかんがえない。
HA + H${}_2$O -------> A${}^-$ + H${}_3$O${}^+$
B + H${}_2$O -------> BH${}^+$ + OH$^-$

Lec 2 | MIT 5.111 Principles of Chemical Science, Fall 2005

ucb chem1a 20

large K limiting agent
moderate K
heterogeneous equilibrium ... reactants&products in different phase.
common ion effect
Buffer solution [HA] = [A${}^-$]
(s) solid
1 mole of [OH${}^-$] in 1 liter of water -> pH=14   ... "solubility" molar concentration
43:00

ucb chem1a 19

5 111 20

!"Me" metal met-eth-prop-butt-pent-hex-hept
"partial pressure" corresponds to concentration of (aq) in calculation of Q reaction quotient.
◯+ "positive" ◯- "negative"
$\Delta$H- ... exothermic
"van't hoff equation" $ln\frac{K_2}{K_1} =\frac{1}{T_2} - \frac{1}{T_1}$
"kinetics" in chemistry "= reaction rate"

Lec 20 | MIT 5.111 Principles of Chemical Science, Fall 2005

ucb chem1a 18

"spectator ion" "di-protic" "salt doesn't react with anything"
"titration (計量。語源はtitle付け)" "reagent = reactant"
HCl ... strong(ly dissociated) acid 0.1MOLAR -> $-log(0.1)->$pH=1 0.01MOLAR $-log(0.01)->$pH=2

5 111 19

$\Delta$G slope of free-energy -- progress diagram $\Delta$G == 0 at equiv.

Lec 19 | MIT 5.111 Principles of Chemical Science, Fall 2005

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ucb chem1a 17

(l)(aq)のとき(l)つまり[H${}_2$O]はKに表われない。
water is "amphiprotic" accept and donate H${}^+$(proton)
-14 = K${}_W$ = K${}_A \times$  K${}_B$

5 111 18

G${}_{f0}$"free energy of formation" stability metric "thermodynamically stable relative to decomposition to elements" 0 for molecule stable at STP. Bromine diamonds >0 graphie oxygen =0
thermodynamic stability,kinetic stability (stability) <=> labile<->nonlabile(rate)
$\Delta$H<0 exothermic.  $\Delta$G${}_0$と温度の関係は$\Delta$G${}_0$-Tのグラフで$\Delta$Hがintercept、entropyが-slopeであることから図的に考える。
$\Delta$G = $\Delta$G${}_0$+RT$\ln$(Q) ratio ... reaction quotient "Q" Q funtion (P) instantaneous partial pressure of reactants
$\Delta$G = 0 ... equilibrium (notice not $\Delta$G${}_0$ then Q becomes K
$\Delta$G = RT$\ln(\frac{Q}{K})$

Lec 18 | MIT 5.111 Principles of Chemical Science, Fall 2005

UCB chem1a 16

acidity = degree of dissociation $\times$ concentration

5 111 17

$\Delta$H bond enthalpy $\Delta$H$=\Delta$E$+\Delta$PV $\Delta$E bond energy (s)(l)とほぼ同じ。(g)でも1-2%の差。実験的に$\Delta$Hの方が測定しやすいし、表(average$\Delta$H$ for particular bonds)になっているのもこちら。
$\Delta$H needs "standard state" $\Delta$H${}^0$
化学反応式の左右(reactantsとproducts)にそれぞれEntalpy(state function;independent of path)がある。比較して減るのがendothermic、増えるのがexothermic
$\Delta$H${}^0_f$ "heat of formation" ... one mole from 'most stable state at standard state'
spontaneity $\Delta$G = $\Delta$H $-$ T$\Delta$S

Lec 17 | MIT 5.111 Principles of Chemical Science, Fall 2005

UCB chem1a 15

"The common Ion effect" K${}_{SP} = 8.7\times10^{-9} = (s)(2s+0.0667)^2\approx(s)(0.0667)^2 \rightarrow s = 2.0\times10^-6$M

5 111 16

"double bond" always $\sigma + \pi$ ! "antiorbital" sin-ness and cos-ness of wave 'coexitst's
z-axis ... always bond-axis by convention $sp^3$ 3-dimensional $sp^2$ 2-dim $sp$ 1-dim
CH${}_3^+$ Methyl group (terminal)
methyl nitrate CH${}_3$NO${}_3$ #"resonance structure" complementary structure?
C-H $\sigma$(C$2sp^3$ - H$1s$) ボンドの構成の表し方  "registry"

Lec 16 | MIT 5.111 Principles of Chemical Science, Fall 2005