Organisk kemi
Kolföreningarnas kemi
Organisk kemi kallas också för
kolföreningarnas kemi
•
Växter och djur är uppbyggda av kolföreningar. Fram till början
av 1800-talet trodde kemisterna att det var omöjligt att tillverka
sådana ämnen i laboratorium. ”Livskraft”.
•
År 1828 lyckades kemisten Friedrich Wöhler tillverka ett
organiskt ämne på konstgjord väg.
•
Än idag gör vi uppdelningen organisk kemi (ämnen som
innehåller kolföreningar) och oorganisk kemi (ämnen utan
kolföreningar)
•
Det finns dock lite undantag. Det här föreningarna innehåller
kol men räknas till oorganisk kemi, koldioxid, koloxid och
kolsyra.
Vad är
organisk kemi?
Kolföreningarnas kemi dvs föreningar
som innehåller kol.
• Men det finns lite undantag. Det här
föreningarna innehåller kol men
räknas till oorganisk kemi, koldioxid,
koloxid och kolsyra.
• Den del av kemin som handlar om
ämnen utan kolatomer kallas
oorganisk kemi.
•
Kol
- Vad kan du få reda på om kol genom
det periodiska systemet?
Kemiskt tecken
Period
Grupp
Atommassa
Atomnummer
Aggregationstillstånd
Metall/icke-metall
Protoner, neutroner och elektroner
Rita upp kolatomen + dess elektronskal
Det finns fyra sorters kol
•
•
•
•
Diamant
Grafit
Fullerener
(Grafen)
Kol finns i många former alla är uppbyggda av kolatomer, men atomerna
sitter ihop på olika sätt
Nanorör
Diamant
•
•
•
•
Sitter ihop i ett stadigt och stabilt
nätverk.
En diamant är en enda jättemolekyl, en
kristall.
Är det hårdaste ämne som finns i
naturen
Används till smycken, att slipa och
borra med samt skära i glas med.
Grafit
•
•
•
•
•
•
•
Finns i blyertspennor.
De sitter ihop i lager och varje lager är
en molekyl.
De har svaga bindningar mellan sig.
Varje lager glider isär när du t ex skriver
med en blyertspenna.
Grafit leder elektrisk ström.
Högt tryck och temperatur - grafit kan
omvandlas till diamant.
Grafit mer stabilt än diamant.
Grafén
•
•
•
En molekyl av grafén är ett
enda mycket tunt skikt av
6- hörningar av kolatomer.
Molekylen är väldigt tunn,
materialet är genomskinligt
och 200 ggr starkare än stål.
Det är formbart och leder
elektricitet mycket bra.
Fullerener
•
•
•
•
•
Ser ut som fotbollar.
Under 1980-talet lyckades kemister
skapa fullerenmolekyler på konstgjord
väg.
Fullerener finns naturlig i sot och ute i
rymden.
Molekylen består av 5- och 6-hörningar.
Forskare har också upptäckt nanoröret.
En kort film om ämnet kol:
https://www.youtube.com/watch?
v=TzKSDSlG3Vc
Förklara kolets kretslopp
med hjälp av ord och bild
Tips på begrepp:
• Koldioxid
• Fotosyntes (formel)
• Förbränning (formel)
• Fossila bränslen (kol, olja och naturgas)
• Nedbrytning av döda växter och djur
Fundera även på: Kolets kretslopp är inte i balans.
Varför ökar mängden koldioxid i atmosfären? Vad
går ”för fort” och vad går ”för långsamt”?
Kolets kretslopp
https://www.youtube.com/watch?v=Slzn30py69Q
7. ORGANISK KEMI
BILD 1. ORGANISK KEMI
Kolväten är
grunden i
organisk kemi
•
Det finns idag över 20 miljoner kemiska
föreningar, 95 % är kolföreningar.
•
Anledningen till det, varje kolatom kan
binda sig till fyra andra atomer. Den har
fyra bindningar.
Metan CH4
En färglös och luktlös gas, sumpgas
•
Kolväten - De enklaste organiska
molekylerna innehåller bara väte och kol.
Beskriv det enklaste kolvätet
metan på fyra olika sätt
Molekylformel:
visar antalet atomer
i molekylen
CH4
Pinn-kulmodell
Kulmodell
Strukturformel:
Visar antalet atomer
samt hur de binder
till varandra
Molekylmodeller:
Visar antalet atomer
samt formen på
molekylen
Hur binder kolväten till varandra?
Ett kolväte t ex etan, använder en av sina fyra
bindningar till att binda till sig ytterligare en
kolvätekompis. De hälsar och morsar och tar
varandra i hand. De använder var sin
bindning.
Alkaner
•
Är en serie av kolväten. Alkaner slutar på -an. T ex metan,
etan, propan, butan.
•
Det finns också alkener som slutar på -er och alkyner som
slutar på -yn.
•
Alkaner har enkelbindningar mellan sina kolatomer.
•
Den enklaste och första alkanen i alkanserien är metan. CH4
•
Ju högre upp du kommer i serien ökar antalet kol med 1 och
antalet väte med två. Så eten som kommer på tur har C2H6.
Alkanserien
•
Metan
•
Etan
•
Propan
•
Butan
•
Pentan Betyder fem på grekiska
•
Hexan
•
Heptan
•
Oktan
•
Nonan
•
Dekan
Uppgift
•
Rita strukturformeln för metan CH4
•
Rita strukturformeln för C4H10
•
Skriv molekylformeln för hexan
•
Träna dig på att lära dig alkanserien utantill
Uppgift, skriv strukturformel samt
molekylformel för alkaner, alkener och alkyner
Alkener
Namn och
molekylformel
Strukturformel
Alkyner
Namn och
molekylformel
Metan
Etan
Eten
Propan
Strukturformel
Alkoholer
Namn och
molekylformel
Metansyra
Etanol
Etansyra
Propyn
Propansyra
Butansyra
Penten
Hexan
Pentanol
Hexyn
Nonan
Strukturformel
¢
Heptan
Oktan
Organiska syror
Namn och
molekylformel
Metanol
Butan
Pentan
Strukturformel
7.6
Strukturformel
13. ORGANISKA FÖRENINGAR – EN ÖVERSIKT
Spektrum Kemi Lärarhandledning © Författaren och Liber AB
Alkaner
Namn och
molekylformel
Okten
Nonyn
Dekan
Kopiering tillåten!
7. ORGANISK KEMI
499
Isomerer - molekyler med
olika form
Kolväten är inte alltid raka kedjor i
en lång rad. Ibland kan en eller
flera kolatomer sticka ut som en
gren från den raka delen.
De olika molekylerna har
fortfarande exakt lika många koloch väteatomer dvs de har samma
molekylformel, här C5H12.
Sådana ämnen kallas för isomerer.
Isomer kommer från grekiskan och
betyder ”samma delar”.
Eftersom molekylerna har olika
form får ämnena olika egenskaper.
Alkener Kolväten med dubbelbindningar
En kolatom fyra bindningar, men den behöver inte alltid binda
till fyra olika atomer. Istället kan bindningarna gå till en och
samma atom. Det kallas då för en dubbelbindning.
Ett kolväte som innehåller dubbelbindning kallas för en Alken
och deras namn slutar alltid på - en.
Molekylformeln blir C2H4 och ämnet heter då eten.
Alkyner kolväten med trippelbindning
Två kolatomer kan också använda tre av sina bindningar för att
koppla ihop sig med varandra. Det kallas för en trippelbindning.
Då får varje kolatom bara en bindning kvar till en väteatom.
Kolväten med trippelbindning kallas för alkyner. Deras namn
slutar alltd på -yn t ex etyn, butyn.
Dagens uppgift
Träna på att skriva
namn, molekylformel
och rita strukturformel
för Alkaner, Alkener
och Alkyner
Omättade och mättade kolväten
Kolvätena i Alkanserien binder alla kolatomer till så många
väteatomer som det går. Därför kallas alkanerna för
mättade kolväten.
Alkener och alkyner är omättade kolväten. En kolatom vill
helst ha enkelbindningar. Därför reagerar omättade ämnen
lätt med andra ämnen. De tar till sig nya atomer och bli på
så sätt mättade.
Olja- peak oil
https://www.youtube.com/
watch?v=-5s1nTtrlCo
http://www.ne.se/play/
filmsalen/program/sol7118
Diskutera mha filmen samt s 253-256 i boken
•
•
•
•
•
•
•
•
Hur har olja bildats?
Vad gör ett oljeraffinaderi?
Vad innebär att oljan destilleras?
Tag reda på några användningsområden för de olika
fraktionerna.
Vad innebär krackning?
Hur länge kommer oljan att finnas kvar på jorden?
Vad är det för skillnad på
95 och 98 oktan?
Hur påverkar användningen av fossila
bränslen t ex olja, kol och naturgas miljön?
Olja
Råolja är en blandning av många olika kolväten. Den anses
ha bildats ur mikropiska alg- och djurlämningar (fossila
bränslen) som sjönk till botten för miljontals år sedan. De
täcktes sedan av lera och andra avlagringar. Under högt
tryck och hög temperatur omvandlades växt- och
djurlämningarna till bergolja och naturgas. Idag kan vi
utvinna olja och gas på stort djup i jordskorpan.
De kolväten som ingår i råoljan har olika höga kokpunkter
beroende på molekylernas storlek. Man kan därför skilja
dem åt med fraktionernad destillation.
Genom uppvärmning förgasas råolja och leds in i ett
destillationstorn där gasblandningen stiger uppåt och
avkyls. Kolvätena med de högsta kokpunkterna blir till
vätska redan längst ner i tornet. Ur bergoljan separeras alltså
flera fraktioner. Fabriksanläggningarna kallas för
oljeraffinaderier och ligger ofta vid hamnstäder.
Användningsområden: gasolbrännare, bensin, flygbränsle,
dieselolja, eldningsolja, smörolja, asfalt.
Produkter som består av långa kolvätekedjor har inte så stor
användning som t ex bensin. De är inte så värdefulla och därför
sönderdelar man dem till kortare molekyler, ”bensinmolekyler”
med 5 -9 kolatomer. Metoden kallas krackning.
Den senaste rapporten säger att världens oljereserver är lite över
1000 miljarder fat. Räknar man med att det nuvarande tempot i
utvinningen fortsätter betyder det att det finns olja i 43 år till. Värt
att notera är dock att oljereserverna varit konstanta sedan 1990.
(illvet)
Bensin ska brinna inne i motorn för att sätta fart på den. Men den
får inte antändas för tidigt. Olika bensinsorter antänds olika lätt.
För att tala om hur lätt bensinen antänds använder man sk
oktantal. 95-oktanig bensin självantänder som en blandning med
95% trimetylpentan och 5% heptan, 98-oktanig bensin som 98%
trimetylpentan och 2% heptan, osv. Skillnaden mellan bensin med
olika oktantal är mängderna av de olika ämnen, kolväten, som
bensinen består av.Vissa motorer behöver bensin med högre
oktantal, men idag räcker 95 oktan bra till många vanliga bilar. Om
oktantalet är för lågt kan effekten av självantändningar börja höras,
så kallad "knackning". Det är ingen vinst med att tanka bensin med
högre oktantal än vad motorn behöver.
Förbränning av fossila bränslen kan
förorena miljön.
Vi använder mer och mer energi till olika
saker t ex värma våra hus och driva fordon.
En stor del av energin kommer från fossila
bränslen. När vi eldar med fossila bränslen
kommer en rad olika föroreningar ut i
luften. Det påverka miljön både i i luften
och nere i marken.
De gaser som bildas är koldioxid,
svaveloxider och kväveoxider.
Växthuseffekten ökas, försurning i sjöar
Förnybara energibränslen löser många av
problemen.
Alkoholer
En kemisk alkohol är inte samma sak som man i
vardagen menar när man pratar om alkohol. Sprit, eller
etanol som kemister ofta kallar det, är snarare en slags
alkohol.
Kemiskt är alkohol kolväten (alkan, alken, alkyn) där
en eller flera H atomer är ersatta med en OH-grupp.
Dvs ett syre (O) och ett väte (H).
I stamkolvätets namn lägger man till ett -ol i slutet t ex
metanol.
Alkoholer
Viktiga namn: Metanol , etanol, propanol,
butanol osv
Såhär skriver man alkoholer i dess
molekylformel; CH3OH, C2H5OH osv
Strukturformel
Alkoholer - etanol
Brännvin, vin och öl innehåller alkoholen
etanol. Det är det vi människor dricker när vi
blir berusade. Vi kan också kalla etanol för
jäst fruktsaft.
Etanol är bedövande för vårt nervsystem. Det
är ett gift som sprids snabbt via mage och
tarm.
forts etanol
Etanol framställs genom jäsning av socker.
Jästsvamparna ”äter” socker för att få energi till att leva
och fortplanta sig. Som avfallsprodukt bildas etanol
och koldioxid. Samma avfallsprodukter som jäsning av
en t ex bulldeg.
Etanolen som bildas dödar sedan jästen. Kvar blir en
vätska med en etanolhalt på som mest 13%.
För högre etanolhalt får man destillera, vattnet tas bort.
Metanol
Även kallad träsprit.
Framställdes förr genom upphettning av trä i
syrefattig miljö.
Mycket giftig, vid litet intag blir man blind. En
potentiell dödlig dos -3 cl.
Nu tillverkas det genom kolmonoxid och
vätgas.
Metanol och etanol bra
lösningsmedel
Alkoholmolekylen har dels en OH-grupp som
liknar vattenmolekylen, dvs en polär del som
löser sig i vatten. Kolvätekedjan däremot har
mer gemensamt med fetter dvs opolära ämnen.
De flesta korta- och medellånga
alkoholmolekyler löser därför många ämnen.
Den är både polär och opolär. Etanol är mer
polär än oktanol.
Alkoholer med flera OH-grupper
Glykol- mycket giftig, man får snabbt skador
på njurar och nervsystem.
Bilars kylarvätska innehåller glykol. Glykolen
sänker fryspunkten till -40 graders C.
Glykol påminner om etanol men skillnaden
är att den binder ytterligare en OH-grupp till
ett av sina kol.
C2H4 (OH)2
Glycerol
Glycerol - Är trögflytande och smakar sött. Den
är inte giftig. Glycerol tar lätt till sig vatten och
används därför ofta i hudkrämer.
Glycerol används i framställning av nitroglycerin,
den explosiva delen i dynamit.
Nitroglycerin framställs utav glycerol och
salpetersyra. Alfred Nobel lyckades tygla denna
sprängolja till ett fast sprängmedel-dynamit.
Glycerol
C3H5(OH)3
Uppgifter
Varför ska man inte dricka träsprit/metanol?
Vilket kolväte bygger metanol på?
Hur framställer man vin, etanol?
En av dina föräldrar klagar på att det är dyrt att köpa glykol
till bilens kylarvätska och menar att det säkert ändå inte gör
någon nytta. Förklara varför han/hon har fel.
Rita strukturformeln för butanol skulle kunna se ut?
Uppgiftspapper: strukturformel och molekylformel alkoholer
Organiska syror
- finns bl a i frukt och din kropp
Organiska ämnen kan vara syror.
De syror vi stöter på i vardagen är bl a ättiksyra i
gurkinläggningar, acetylsalicylsyra i magnecyltabletter,
syror som ger syrligheten i frukter, myrsyra i myror och
stearinsyra i stearinljus.
I vår kropp finns det också många organiska syror som bl a
bildas när maten förbränns för att du ska få energi.
Organiska syror har en COOH-grupp
Alla organiska syror som nämndes
innan tillhör en grupp av ämnen
som kallas karboxylsyror.
I en karboxylsyra ingår alltid en
speciell syragrupp - COOH.
I namnet tillfogas ”- syra” tex
metansyra.
Många organiska syror har ett mer
vardagligt namn som talar om var i
naturen de finns t ex metansyra myrsyra.
HCOOH
Syror kan tillverkas genom att en
alkohol får reagera med syre
Dagens uppgift
1. Uppgiftspapper - fyll i kemiskt namn/annat namn +
molekyl och strukturformel.
2. Fördjupa dig lite i följande syror: Metansyra, Etansyra,
Propansyra, Butansyra, mjölksyra, salicylsyra. Ta reda på
namn (även annat namn), rita upp strukturformel,
molekylformel, egenskaper och vanliga
användningsområden. Ta hjälp av boken s 173-176 eller
interntet. Allt ska skrivas ner i skrivboken eller på ipaden.
3. Skriv på din labbrapport om alkoholer.
Estrar
Lektionsuppgift 1. Hur bildas en ester?
2. Smak —— alkohol + syra = ester
3. Användningsområden (allmänt)
