6 EC
Semester 1, periode 1
5112ORGA6Y
| Eigenaar | Bachelor Scheikunde |
| Coördinator | prof. dr. C.J. Elsevier |
| Onderdeel van | Bachelor Scheikunde, jaar 3 |
Het onderwerp betreft de chemie van de bijzondere klasse moleculen met tenminste één directe metaal-koolstof binding, de zogenaamde organometaalverbindingen. Wereldwijd is in bijna alle chemische synthesen en toepassingen wel een stap te vinden waarin organometaalverbindingen een cruciale rol spelen als reagens of als katalysator. Ook duurzame toepassingen (bijvoorbeeld katalytische synthesen) waren door organometaalchemie al geïntroduceerd nog voor het woord was uitgevonden! Het is een geweldig interessant en belangrijk onderdeel van de scheikunde, waarin veel moois te ontdekken en te leren valt.
Tijdens het vak leert de student wat organometaalverbindingen zijn en hoe die gevormd worden en reageren. Zowel de hoofdgroepmetalen als overgangsmetalen komen aan de orde. De student leert omgaan met begrippen als stabiliteit en reactiviteit, sterische en elektronische (on)verzadigdheid, vaststellen van (valentie)elektronenconfiguraties en de betekenis ervan. Ook de naamgeving, aspecten van chemische binding, de eigenschappen en reactiviteit van organometaalverbindingen komen aan de orde. Een deel betreffende zeldzame-aard-metalen wordt in zelfstudie gedaan en hierover wordt een kort werkstuk geschreven.
Doelstelling is kennis te verkrijgen en tijdens het vak zelf kennis te gaan verwerven betreffende de voornaamste klassen van organometaal-verbindingen en enkele van hun toepassingen.
De student kan:
1. de belangrijkste principes van de organometaalchemie van hoofdgroepmetalen en overgangsmetalen benoemen.
2. klassen van organometaalverbindingen onderscheiden en identificeren op basis van het periodiek systeem.
3. beredeneren of een organometaalverbinding thermodynamisch kan bestaan, gegeven de structuur.
4. de voornaamste klassen van reacties voor de synthese van organometaalverbindingen onderscheiden.
5. bovenstaande toepassen om voorstellen te doen voor de gerichte synthese van nieuwe organometaalverbindingen
6. de voornaamste aspecten van de structuur en reactiviteit van organometaalverbindingen uitleggen op basis van de elektronische structuur en op overwegingen betreffende kristalveld en MO-theorie.
7. een aantal toepassingen van organometaalverbindingen, bijvoorbeeld in de katalyse en metaal-geassisteerde organische synthese, met relevante reactieschema’s toelichten.
8. de structuur en werking van een aantal organometaal- en metaalorganische verbindingen die een rol spelen in katalyse en levensprocessen beschrijven.
9. een wetenschappelijke samenvatting schrijven over een of meer artikelen betreffende een niet in het college behandelde klasse verbindingen, reactiviteit etc. uit de organometaalchemie.
Hoorcolleges en werkcolleges, enkele in geïntegreerde vorm. Zelfwerkzaamheid in de verwerking en verdieping van de stof buiten de contacturen is essentieel.
Het is tevens van belang dat de student opgaven (uit werkcollege en opdrachten die tijdens het hoorcollege worden gegeven) thuis maakt. Deze worden deels besproken. Verder wordt er voorbereid voor en geschreven aan een kort schriftelijk werkstuk (mini-scriptie) betreffende een toegewezen/gekozen onderwerp uit de organometaalchemie. Het zoeken, verwerken en schrijven hieraan gebeurt grotendeels buiten de contacttijd.
Activiteit | Aantal uur |
Deeltoets | 2 |
Hoorcollege | 22.75 |
Tentamen | 2.75 |
Werkcollege | 5.25 |
Zelfstudie | 135.25 |
| Onderdeel en weging | Details | Opmerkingen |
|
Eindcijfer | ||
|
100% Theorie | Herkansbaar | |
|
30% Werkstuk | ||
|
35% Deeltoets 1 | Moet ≥ 5.5 zijn | |
|
35% Deeltoets 2 | Moet ≥ 5.5 zijn | indien Deeltoets 1 voldoende |
|
70% Tentamen | indien Deeltoets 1 onvoldoende |
Er zijn twee schriftelijke deeltoetsen. Bij onvoldoende voor de eerste deeltoets moet een schriftelijk tentamen over de hele stof worden gedaan
i.p.v. de tweede deeltoets. Meedoen aan de deeltoetsen is facultatief; men mag ook alleen het tentamen maken uiteraard. De toetsen en tentamen zijn ‘gesloten boek’.
Er moet een schriftelijk werkstuk worden gemaakt vanaf ca. de derde tot de zesde week en deze dient twee weken voor de tweede toets c.q. het tentamen te zijn ingeleverd. Richtlijnen voor omvang en inhoud worden gegeven.
De twee deeltoetsen tellen elk voor 35% (het deeltoetsen-vervangende tentamen telt voor 70%) en het werkstuk voor 30% mee in het eindcijfer. De ondergrenzen voor het te behalen aantal punten van de drie onderdelen zijn vastgesteld op (aantal punten/totaal): 19/35 voor toets 1, 19/35 voor toets 2 en 17/30 voor het werkstuk; totaal 55/100. Beoordeling vindt plaats door de docenten en daartoe aangewezen deskundige assistenten.
Onderstaande opdrachten komen aan bod in deze cursus:
Dit vak hanteert de algemene ‘Fraude- en plagiaatregeling’ van de UvA. Onder plagiaat of fraude wordt verstaan het overschrijven van het werk van een medestudent dan wel het kopiëren van wetenschappelijke bronnen (uit bijvoorbeeld boeken en tijdschriften en van het Internet) zonder daarbij de bron te vermelden. Uiteraard is plagiaat verboden. Hier wordt nauwkeurig op gecontroleerd en streng tegen opgetreden. Bij verdenking van plagiaat wordt de examencommissie van de opleiding ingeschakeld. Wanneer de examencommissie overtuigd is dat er plagiaat gepleegd is dan kan dit maximaal leiden tot een uitsluiting van al het onderwijs van de opleiding voor een heel kalenderjaar. Zie voor meer
informatie over het fraude- en plagiaatreglement van de Universiteit van Amsterdam.www.uva.nl/plagiaat
| Weeknummer | Onderwerpen | Studiestof |
| 1 | ||
| 2 | ||
| 3 | ||
| 4 | ||
| 5 | ||
| 6 | ||
| 7 | ||
| 8 |
Opbouw blok
De opbouw en te behandelen onderdelen is bij benadering gegeven:
Totaal ca. 24 uur college en 12 uur werkcollege (deels geïntegreerd)
0. Inleiding organometaalchemie
1. Organo-hoofdgroep chemie
2. Voorbereiding/keuze werkstuk (do. 10-9-2015 om 11.00 uur)
3. Toets 1 (do. 24-9-20154 van 9.00 tot 10.45 uur)
3. Organo-overgangsmetaal chemie
4. Toepassingen en enige bio-anorganische chemie
5. Werken aan werkstuk tussen Toets 1 en 2 buiten contacttijd; inleveren op 6 oktober vóór 10:00 uur
6. Toets 2 of tentamen op 22-9-2015.
1. Organo-hoofdgroep chemie (aan de hand van hand-outs gebaseerd op een boek van Salzer en Elschenbroich)
1.1. Introductie: organometaalverbinding heeft een metaal-koolstof binding M-C! Karakter van M-C binding gerelateerd aan plaats in Periodiek systeem.
1.2. Thermodynamische aspecten; endo- exotherme verbindingen,
1.3. Voornaamste bereidingswijzen van M-C verbindingen.
1.4. Toepassingen van theorie van chemische binding (MO) op M-C verbindingen.
1.5. Groep 1 en 11: Li, Na, Cu.
1.6. Groep 2 en 12: Be, Mg, Ca groep 12: Zn, Hg.
1.7. Groep 13: B, Al, Ga.
1.8. Groep 14: Si, Ge, Sn. 2. Werkstuk voorbereiding/start en Toets 1
2.1 Ter voorbereiding van het werkstuk worden koppels gevormd (facultatief) en een onderwerp gekozen of toegewezen. Beginnen met verzamelen gegevens; uitwerken in eigen tijd de komende drie weken.
2.2 De eerste toets omvat het gedeelte tot dan toe behandeld betreffende inleiding en hoofdgroepmetaalverbindingen.
3. Organo-overgangsmetaal chemie (volgt hfst 22 van Shriver/Atkins)
3.1 Formele lading en d-electronenconfiguraties.
3.2 MO-model – ligandveldmodel binding M-C overgangsmetalen.
3.3 Liganden, voorbeelden en hapticiteit van koolstofliganden.
3.4 Metaal-alkyl, -enyl, -aryl verbindingen.
3.5 Metaal-alkeen, -dieen, -areen complexen.
3.6 Metaal-allyl, -cyclopentadienyl (Cp) complexen.
3.7 Metaal/carbenen.
3.8 Binding in metalloceencomplexen
3.9 Reactiviteit: oxidatieve additie, bond-metathesis, migratie-insertie, eliminatie.
4. Enkele toepassingen van organometaalchemie in metaal-geassisteerde organische synthese, katalyse en bio-anorganische chemie volgens hand-outs en delen van hfst 27 van Shriver&Atkins.
5. Afronden en inleveren van het schriftelijk werkstuk.
6. Toets 2 (2 uur) indien toets 1 voldoende, anders tentamen (3 uur)