This thesis investigates several different types of zeolites during the conversion of methanol to hydrocarbons, and examines the effects of the differences between them. All samples were characterized by SEM, XRD, ICP-MS and BET to confirm that they were as reported by the manufacturers. The samples were investigated by in-situ FTIR during water desorption and during reaction while feeding methanol at 350 degrees. The effluents of the reactions were analyzed by on-line GC-MS-FID. The further experiments were performed while feeding methanol at four different temperatures.

Part A:Cathode wear is the limiting factor in the lifetime of electrolytic cells in aluminium production. One important reason for wear in carbon cathode materials is the penetration and diffusion of sodium from the melt, through the cathode materials. A long-term goal is to use quantum chemistry methods to investigate this phenomena on an atomic scale. In order to investigate large systems, density functional theory (DFT) must be applied. A comparison of results from calculations on a small model system using various density functionals to results from high level ab initio calculations shows that TPSS is the best suited functional for sodium-graphite interactions. Using this functional, a larger system consisting of two coronene molecules and a sodium atomhas been investigated and and diffusion coeffcients have been calculated based on harmonic transition state theory. Results show that calculated diffusion coeffcients match experimental observations well, but also confirm that the model system considered is not large enough to describe bulk graphite.Part B:Halogenated alkanes is a group of molecules that has received much attention, both in experiments and theoretical investigations. Here we focus on the 1,2-dihaloethanes. The restricted rotation around the C-C bond leads to a mixture of two rotamers, anti and gauche. Experiments and previous theoretical results show which conformer is lowest in energy depends on the subsituted halogen, gauche is the preferred conformer for fluoro-subsituted molecules, while anti is lowest in energy for the other halogens. This is attributed to steric repulsion. In order to further inestitgate this phenomena, the geometries of 1,2-difluoroethane and 1,2-dichloroethane are optimizedat the CCSD(T)/cc-pVDZ level. By replacing one or both of the carbon atoms by silicon, the corresponding halo(halomethyl)silane and 1,2-dihalodisilanes are formed. These molecules are also investigated using the same methods. Strutural parameters and conformational energies are compared to experimental observations and theoreticalresults from literature. Results from calculations correspond well with experiments (for the molecules where experimental values are available) and with previous calculations (in the case of silane analogues). As predicted, the accuracy of the calculations increase when including electron correlation (MP2 and CCSD(T)) compared to the results from HF.Part C:A computational method using wave functions constructed as a linear combination of non-orthonogal Slater determinants is proposed in an article by Koch and Dalgaard in 2003. Removing the requirement of orthogonality leads to a much more flexible wave function and more electron correlation can be recovered by using fewer determinants. The method is implemented in Dalton. Test calculations for systems where FCI results are available shows the method has favourable performance compared to MP2 and CCSD(T).

Metallurgisk industri prøver å forene kvalitet av rå varer med relativt lav pris og den beste teknologien. Eksergi gjør det mulig å finne og kvantifisere evnen til forbedring av termiske og kjemiske prosesser. Selve eksergi applikasjonen har en betydelig rolle i å forbedre effektivitet, dette er ennå ikke vanlig i industrien.Målet med denne studien er å se på energi og eksergi fordeling i silisium prosessen ved Holla-anlegget. Produksjon av silisium metall er teknisk godt etablert. Kostnadsreduksjon er et nytt grep i modernifiseringen. Anlegget ved Holla har oppnådd reduserte kostnader ved å bruke biligere råvarer. I 2006 sluttet Holla å bruke trekull i blandingen av råvarer. Siden da har trekull bare vært brukt av og til.To analyser har blitt etablert med data fra ovn #4 ved anlegget. Den første med data samlet inn fra 2006, der trekull var inkludert i råvaren. Den andre med data fra 2001 der trekull ikke var en del av råvaren.Energi analysen avdekker store energitap som går som tapt varme. Bare 28.7 MW av 80.4 MW in den første analysen og 30.13 MW av 82 MW av energien ble levert til silisium-prosessen, kom tilbake som en kjemisk energi i produktet.Produksjon av silisium innebærer store eksergi ødeleggelse, omtrent 39,2 MW i begge analyser.

The goal of this work is the synthesis of a tocopherol/carotenoid hybridderivative (1, figure II). The novel derivative is believed to exhibitsynergistic antioxidant effects between its chromanol and polyene consituents.The synthesis of 1 was completed up to and including theimmediate precursor 12.Commercially avaliable Trolox (7) was reduced by Red-Al® to 8(step a) in 95% yield. Chromanol aldehyde 9 was formed by Swernoxidation of 8 in 65% yield (step b). Wittig reaction between 9 andphosphonium salt 10 afforded 11 in 33% yield and varying cis : transratio (step c), and subsequent elongation produced 12 (14% yield, stepd). The Wittig reactions were performed with reflux and microwaveirradiation.Various attempts at protecting the phenolic group in intermediate8 by silylation or benzylation did only lead to formation of 8B.Oxidation of 8 by the Dess-Martin oxidation formed the unexpectedquinone-like derivative 27. Efforts to protect the phenolic group in intermediate9 by benzoylation and silylation only produced 9A, foundto be unsoluble in all common laboratory solvents.

I første del (1) av denne oppgaven gir jeg et innblikk i utviklingen av kjemifaget fra opplysningstiden og fram til molbegrepet ble brukt og presentert i begynnelsen av 1900-tallet. Det er videre lagt vekt på å få frem hvordan meningsinnholdet i molbegrepet har endret seg fra århundreskiftet og fram til gjeldene definisjon ble gitt av IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) i 1967. Denne historiske delen inneholder også et skolehistorisk perspektiv, hvor jeg ser på hvilken plass kjemifaget har hatt og har i norsk skole og hvordan fagets stilling gjenspeiler seg i læreplaner. Til slutt i denne delen har jeg sett på hvordan molbegrepet er presentert i noen norske lærebøker med utgangspunkt i dagens definisjon av molbegrepet og IUPAC sine anbefalinger.Del 2 handler om kjemi og læring. Med utgangpunkt i teorier fra utviklingspsykologien om hvordan læring skjer, gir jeg et innblikk i noen av de utfordringene som lærerne står ovenfor ved tilrettelegging av god undervisning i kjemi. Det er drøftet hvordan elevenes hverdagsforestillinger og misoppfatninger kan skape problemer når molbegrepet skal introduseres og støkiometriske oppgaver skal løses. Med utgangspunkt i tidligere didaktiske studier trekkes det frem anbefalinger om hvordan molbegrepet bør presenteres, slik at elevene får en oppfatning av begrepet som er i samsvar med IUPAC sin definisjon og anbefalinger.Noen av disse anbefalingene ligger til grunn for den kvalitative undersøkelsen jeg har gjennomført i en kjemigruppe ved en videregående skole. I del 3 er design, mål, gjennomføring og begrunnelser for undersøkelsen presentert. Undervisningopplegget hadde som mål at elevene skulle lære IUPAC sin definisjon av molbegrepet og unngå misoppfatninger. I siste delen av oppgaven (del 4), har jeg diskutert alternative undervisningsmetoder som kan brukes ved innlæring av molbegrepet og ser på hvilke misoppfatninger elevene i undersøkelsen hadde dannet seg, og hvorfor de kan ha fått disse misoppfatningene. Det blir videre sett på hvordan elevenes manglende forkunnskaper i matematikk og kjemi kan ha bidratt til feilaktig forståelse av molbegrepet, spesielt elevenes forestillinger om hvordan den makroskopiske verden er knyttet til den mikroskopiske verden med atomer og molekyler. Jeg også tatt for meg på hvordan bruk av språket og da spesielt det kjemiske språket, kan være til hinder for læring.Avslutningsvis har jeg tatt utgangspunkt i skillet mellom et produktorientert og et prosessorientert natur- og kjemifag. Her gis det et lite innblikk i vekselvirkningen mellom produkt og prosess i den historiske utviklingen av kjemifaget og en vurdering av en prosess- og produktorientert kjemiundervisning. Med utgangspunkt i den historiske delen og den kvalitative studien, har jeg sett på hvordan kjemifaget og molbegrepet kan presenteres innenfor de rammer som læreplanen gir rom for. Jeg peker på hvordan en historisk vinkling kan gi elevene en bedre forståelse for hvordan kjemisk viten har blitt og blir dannet i et aktivt forskningsfellesskap.

AbstractComprehensive two-dimensional gas chromatography is a multidimensional separation technique. A sample is separated by two properties on two different columns, typically by carbon number and polarity. The two columns are connected by a modulator. The modulator is responsible for collection of three to four fractions of each 1st column separation peak, condensation of the fractions, and introducing them as a sharp narrow band onto the 2nd column. It is a continuous process of condensation of succeeding 1st column fractions and transfer to the 2nd column. The individual separations are “sewn” together by the software to produce a two-dimensional chromatogram. The abscissa displays the carbon number separation and the ordinate axis show the separation of polar compounds.Pre-set parameters such as carrier gas, gas velocities, detector temperatures, and column set were kept on recommendation by the installation contractors. Method development and optimisation was performed by exploring injection volume, oven temperature programs, and modulator time parameters. Hydrocarbon standards and petroleum fractions were analysed for determining the optimal parameter values. The result was two methods, one recommended for atmospheric gas oil (AGO) analyses and another for vacuum gas oil (VGO) analyses. Injection volumes of 0.015 to 0.002 µL gave low risk of column overload while still maintaining the abundance of compounds of low concentration. Temperature programmes of constant ramps gave good separation. A compromise between excellent separation and time of analysis resulted in using temperature ramps of 4.5 oC/min with a start and final temperature of 50 oC and 340 oC, respectively, for AGOs, and 3.5 oC/min with a start and final temperature of 150 oC and 340 oC, respectively for VGOs. A modulation time of 8000 ms and a hot jet duration of 500 ms proved to give good correlation between the 1st separation’s peak widths and the time needed for 2nd dimension separation. Straight run and processed petroleum fractions were analysed by the optimised methods. Constructed templates for dividing the sample’s polarity distribution into groups gave a distribution of volume response of all the compounds within the defined groups. The hydrocarbon analyses of the petroleum fractions were straight forward; volume responses were directly proportional to weight percent of the sample. The hydrocarbon standards gave approximately the same response factor. The same did not apply for sulphur analysis. The standards’ responses were not very reproducible, and the response factors were not similar for the polarity classes. Identification of sulphur compounds in AGOs and VGOs is possible although quantification is not recommended at the present. The methods showed to give good separation of both AGOs and VGOs. Although further optimisation especially of sulphur analysis, is highly encouraged.

In this study, parameters influencing the adsorption of dispersed oil droplets to suspended particulate matter (SPM) in seawater were investigated. The interaction between oil and SPMs can alter the ultimate fate of oil spilled in marine environments, and it is therefore of interest to be able to predict the effect of these interactions. The chosen parameters of this study were sediment type (carbonate sand, quartz sand and clay) and concentration (5-80 g/L seawater), temperature (5-20 °C) and oil type (two crudes, one condensate and a heavy fuel oil). Special attention was given to the effect of adding chemical dispersant to the oil prior to mixing with water and SPMs.The experimental outline included the mechanical generation of oil droplets using an oil droplet generator. Water with oil droplets were added to a beaker with sediment and a suspension was induced by stirring. After settling and filtration, both the water samples and the sediment samples were subject to extraction, clean-up and analysis by GC-FID. A selection of samples was also analysed by GC-MS.The study shows that oil droplets adsorb as a bulk to SPM. An absence of water-soluble oil components adsorbed to the sediment was observed. Oil type, sediment size and the use of chemical dispersant stand out as most influencing on the adsorption properties of oil droplets to SPM in seawater. The effect of varying temperature was not considerable compared to the other parameters in this study. Partitioning of oil components to the water column was also monitored in this study, and found not to be influenced significantly by any of the studied parameters.

Dette prosjektet omhandler identifikasjon av oljetyper i tjæreballer og oljeflekker funnet langs Trøndelagskysten. Prøvematerialet ble samlet inn på øyene Sula, Kunna, Vesterkalven, Storkalven og Aursøya langs Trøndelagskysten. Prøvene ble opparbeidet på et laboratorium og analysert ved GC-FID, for å kartlegge hvilke prøver som inneholdt olje. Prøver som inneholdt olje ble videre analysert ved GC-MS-SIM for å identifisere biomarkør- og polyaromatiske hydrokarbon (PAH) komponenter, samt bestemme topphøyde og toppareal for disse. Utvalgte forholdstall (diagnostiske forhold) mellom spesifikke biomakør- eller PAH-komponenter ble brukt som sammenligningsgrunnlag for å identifisere prøvenes diversitet med hensyn på oljetyper og spredning. Prinsipalkomponentanalyse (PCA) ble brukt til å klassifisere like og ulike oljeprøver, og til å sammenligne de ukjente prøvene med SOLID (SINTEF OiL Identification Database) oljedatabasen for å identifisere oljetypene. SOLID-databasen inneholder spesifikke biomarkør- og PAH-fordelinger av utvalgte nordsjø- og ikke-nordsjøoljer. Delvis minstekvadrat - diskriminantanalyse (PLS-DA) ble anvendt for å identifisere prøvenes oljetyper og hvilke råoljer som var nordsjø- og ikke-nordsjøoljer. De kjemiske- og multivariable analysene fant at prøvematerialet bestod av råoljer og bunkersoljer. 100 prøver ble samlet inn, av de var 53 råoljer og 15 bunkersoljer. 8 prøver var av annet materiale, som forbrent plastikk eller kullrester, og 24 oljeprøver falt utenfor klassifiseringen i prinsipalkomponentanalysen. Gjennom PLS-DA-modellen ble råoljene klassifisert som 20 nordsjøoljer og 33 ikke-nordsjøoljer. Det betydde at store deler av oljeprøvene hadde et opphav lengre borte fra norskekysten enn først antatt. Oljetypene var spredt over alle øyene som ble undersøkt. Resultatene antyder at det var flere forskjellige oljesøl med ulikt opphav som hadde strandet.  

Etter forliset av tankeren Torrey Canyon i den engelske kanal i 1967 har det vært økt fokus rundt problemer med oljeforurensninger i miljøet. Etter grunnstøtingen av tankeren Exxon Valdez i 1989 ble det også en økt interesse og fokus rundt oljesøl i Arktis. Degradering av hydrokarboner av naturlig tilstedeværende mikroorganismer er en viktig prosess for å fjerne hydrokarboner fra miljøet. Målet med denne studien er å karakterisere oljeforurensninger av et 14 år gammelt eksperimentelt oljesøl på en strandsone i Arktis. Konsentrasjonsendringer og biodegraderingsmønster skal vurderes. Det er antatt at mikroorganismer vil bryte ned hydrokarbonene, og at dette vil gjenspeile den gjenværende konsentrasjonen av oljekomponenter i sedimentet etter 14 år med biodegradering. Oljeprøver som er samlet inn i 9 av 13 år siden 1999, og prøver fra kartleggingen av feltet i 2011 er evaluert. n-alkanene viste å degraderes etter deres størrelse, isoprenoidene pristan og fytan var mer resistent mot degradering, men også disse viste seg å bli degradert. Degraderingsmønsteret for PAH-forbindelsene viste at de ikke-alkylerte forbindelsene av alle to- og trerings PAHer er mer omfattende degradert enn de alkylsubstituerte forbindelsene. Krysenene viste en tregere biodegraderingshastighet enn de mindre forbindelsene. De C0- – C4-alkylerte krysenforbindelsene var omtrent like mye påvirket av degradering. Flere femrings PAHer viser enda mindre påvirkning av degradering enn krysenene. Dekalinene er i denne studien mindre påvirket av degradering enn andre komponenter med omtrent samme størrelse. Konsentrasjonene av oljekomponentene i sedimentet viste for de fleste prøvene at det var en sammenheng med hvor i feltet prøvene var samlet inn og mengde olje i sedimentet, de laveste konsentrasjoner ble observert i prøvene nærmest vannkanten. Prøvene samlet inn fra området nærmest vannkanten viste også mer omfattende degraderte PAH-forbindelser.

Fraksjonering av atmosfærisk kvikksølv ble i perioden 1. juni 2010 til 25. august 2011 utført ved Zeppelinstasjonen for atmosfærisk forskning og overvåkning, Ny-Ålesund(78˚54’N, 11˚53’E). Målet med denne masteroppgaven er å undersøke hvordan fordelingen mellom de tre kvikksølvfraksjonene elementært gassfasekvikksølv (GEM), oksidert gassfasekvikksølv (GOM) og kvikksølv bundet til partikler (PBM) påvirkes av metrologiske forhold, og endringer i størrelsesfordeling og tetthet av aerosoler. GEM ble detektert ved bruk av et Tekran 2537-instrument. RGM og PBM ble bestemt ved et fraksjoneringssystem bestående av Tekran 1130 og 1135-enheter koblet til en annen Tekran 2537-enhet. Instrumentet detekterer kvikksølv i gassfase ved bruk av metoden kalddamps atomfluoressensspektroskopi. Størrelsesfordeling og tetthet av aerosoler ble også målt ved Zeppelinstasjonen, det samme ble metrologiske forhold som temperatur, trykk, relativ luftfuktighet og vindforhold. Flere episoder med markert endring i fordelingen mellom de ulike fraksjoner av atmosfærisk kvikksølv ble valgt ut for å studere hvilke forhold som påvirker endringen. Hovedfunnene i denne oppgaven er at fraksjonene GOM og PBM er negativt korrelert med luftfuktighet og temperatur, men positivt korrelert med trykk. Endringer i vindforhold synes også å være en viktig faktor, men grunnet den lokale topografien er det usikkerhet knyttet til vindmålingene ved Zeppelinstasjonen.Tettheten av aerosoler i atmosfæren varierer til en viss grad på samme vis som GEM. Det er ingen klar sammenheng mellom tetthet av aerosoler og konsentrasjon av PBM. PBM korrelerer i mange episoder med aerosoler i størrelsesområdet 0,2-0,6µm, GOM korrelerer ofte med de samme størrelsesfraksjonene som PBM. Når en størrelsesfraksjon er positivt korrelert med GOM og/eller PBM er ofte at den samtidig negativt korrelert med GEM, og motsatt.Fenomenet hvor GOM forekommer i høye konsentrasjoner i korte perioder sommerstid i Ny-Ålesund har også blitt undersøkt i denne oppgaven. Fenomenet ser ut til å ha lignende metrologiske forhold som AMDEer, men foregår ved høyere temperatur. Videre undersøkelser er nødvendig for å forstå mekanismene bak fenomenet, fortrinnsvis undersøkelser hvor overvåkning av ozon og BrO inngår. PBM ble funnet ved konsentrasjoner godt over deteksjonsgrensen gjennom hele vinterhalvåret. Dette har ikke blitt observert i Ny-Ålesund tidligere. Den gjennomsnittlige konsentrasjonen for PBM i hele måleperioden var 25,5(±25)pgm-3.