KE04 Metaller och material

KE04
Metaller
och material
●
Lärare: Annika Nyberg
[email protected]
●
Kursbok: Kaila et al.
eller Wilma!
Kemi 4- Metaller och material
Bedömning
●
Prov 80 %
●
Förhör 10%
●
Det slutliga vitsordet påverkas dessutom av (10%):
–
Timaktivitet (visat intresse, arbetsinsats under
lektionerna)
–
Gjorda läxor (en läxuppgift/lektion)
Mål (läroplanen)
• känna till viktiga industriella råvaror och förädlingen av
dem
• känna till olika oxidations- och reduktionsmedel och kunna
skriva redoxreaktioner
• kunna principerna för elektrokemiska fenomen och kunna
redogöra för kvantitativa tillämpningar av dem
• känna till olika material och deras sammansättning,
egenskaper och framställningsmetoder och kunna redogöra
för metoder för utvärdering av konsumtionsvarornas inverkan
på miljön
• kunna undersöka fenomen som berör metaller och
elektrokemi med hjälp av experiment och modeller.
CENTRALT INNEHÅLL
• metallernas elektrokemiska spänningsserie,
normalpotential, kemiska element och elektrolys
• redoxreaktioner
• metaller, icke-metaller och deras syre- och
väteföreningar
• biopolymerer, syntetiska polymerer och kompositer
27.11 Inledning, oxidation-reduktion, oxidationstal
28.11 Delreaktioner, balansering av reaktioner
1.12 Daniells element
4.12 Normalpotentialer
8.12 (vikarie) Räkneuppgifter
11.12 Labb: Galvaniskt element
12.12 Elektrolys
15.12 Förhör: Galvaniskt element/Elektrolytisk cell
Labb: Elektrolytisk cell
18.12 Elektrolys: hur mycket produkt bildas?
19.12 korrosion
8.1.15 Malm, metall
9.1 Väteföreningar, jonföreningars formler, Peroxider,
oxider
12.1 Svavel, kväve, fosfor, halogener
15.1
16.1 Polymerer
19.1 Polymerer
23.1 Provförberedelse
27.1 PROV
Kl. 9.00-11.45
30.1 Provutgivning
1. Oxidation och reduktion
1.1 Kemi är elektricitet
●
Elektronöverföringsreaktionerna är centrala för liv och
miljö.
Redoxreaktioner
●
●
●
I oxidations- och reduktionsreaktioner (=redoxreaktioner),
sker elektronöverföring.
Oxidations- och reduktionsreaktioner sker alltid samtidigt.
Det oxiderande ämnet avger en eller flera elektroner och
det ämne som reduceras tar emot en eller flera elektroner.
Oxidation och reduktion
●
Oxidation: avgivning av elektroner (till ett annat ämne)
●
Reduktion: elektroner tas emot
2Mg (s) + O2 (g)
2Mg
O2 + 4e-
2Mg2+ + 4e2O2-
2MgO (s)
oxidation
reduktion
Oxidations- och reduktionsmedel
●
●
Oxidationsmedel: ett ämne som tar emot elektroner,
dvs. reduceras, och "tvingar" ett annat ämnet att
oxideras
Reduktionsmedel: ett ämne som avger elektroner, dvs.
oxideras, samtidigt som det reducerar ett annat ämne
1.2 Oxidationstal
●
●
●
Då oxidationstalen beräknas tänker man sig att alla
bindningselektroner helt tillhör den mera
elektronegativa atomen.
Med hjälp av oxidationstalen kan man bestämma vilket
grundämne som oxideras och vilket som reduceras i
oxidations-reduktionsreaktioner.
I redox-reaktioner sker det alltid en förändring i
oxidationstal.
Regler för bestämning av oxidationstal
(KE02)
1) Oxidationstalet för ett fritt grundämne är noll.
Na, Be, K, Pb, H2, O2, P4 = 0
2) Oxidationstalet för en enatomig jon är lika med
jonens laddning.
Li+, Li = +1; Fe3+, Fe = +3; O2-, O = -2
3) För enkla jonföreningar är grundämnenas oxidationstal
lika med jonens laddning.
MgO:
Mg2+ O2(Mg = +2; O = -2)
NaCl:
Na+ Cl(Na = +1; Cl = -1)
4) I kovalenta föreningar får det mera elektronegativa
grundämnet ett negativt oxidationstal och det mindre
ekektronegativa grundämnet ett positivt oxidationstal.
H2O (H = +1; O = -2)
HCl
(H = +1; Cl = -1)
5) Summan av oxidationstalen i en neutral förening är noll.
e.g. Al2O3 [2 x (+3) + 3 x (-2)] = 0
6) syrets oxidationstal är alltid –2,
utom i peroxider (H2O2 and O22- ), där det är –1 och i F2O där det är
+2.
7) Vätets oxidationstal är alltid +1
utom i vissa metallhydrider (NaH), där det är –1.
8) alkali metaller: +1
jordalkalimetaller: +2
ammonium:
+1
aluminium:
+3
fosfat:
-3
nitrat, hydroxid: -1
halider: -1
oxid, sulfid: -2
fosfid, nitrid: -3
karbonat, sulfat: -2
●
●
Vissa grundämnen,speciellt övergångsmetaller, kan ha
flera olika oxidationstal (MAOL)!
Demo: Vanadin
1.3 Delreaktioner och koefficienterna i en
reaktionsformel
●
En reaktion är en redoxreaktion om oxidationstalen för
grundämnena förändras.
●
Oxidation: oxidationstalet ökar
●
Reduktion: oxidationstalet minskar
●
Ex. Magnesium reagerar med utspädd saltsyra och vätgas
bildas. Balansera reaktionen.
Mg(s) + HCl(aq) → Mg2+(aq) + H2(g) + Cl-(aq)
Balansering av delreaktioner
1. Dela upp reaktionen i delreaktioner.
Oxidation
Mg(s) → Mg2+(aq)
Reduktion
H+(aq) → H2(g)
2. Balansera atomerna i det grundämne som oxideras och
i det som reduceras.
Mg(s) → Mg2+(aq)
2H+(aq) → H2(g)
3. Kontrollera antalet syreatomer
-inga
4. Kontrollera antalet väteatomer
-vätet har redan balanserats
5. Balansera laddningarna
Mg(s) → Mg2+(aq) + 2e2H+(aq) + 2 x 1 e- → H2(g)
6. Addera delreaktionerna för att få totalreaktionen.
Mg(s)
→ Mg2+(aq) + 2e2H+(aq) + 2e- → H2(g)
Mg(s) + 2H+ (aq) → Mg2+(aq) + H2(g)
●
Kloridjonerna kan skrivas in i reaktionsformeln:
Mg(s) + 2HCl (aq) → Mg2+(aq) + H2(g) + 2Cl-(aq)
Sura lösningar
1. Dela upp reaktionen i delreaktioner.
2. Balansera atomerna i det grundämne som oxideras
och i det som reduceras (föruton syre och väte).
3. Kontrollera antalet syreatomer (tillsätt vid behov
H2O)
4. Kontrollera antalet väteatomer (tillsätt vid behov H +)
5. Balansera laddningarna och elektronerna
6. Addera delreaktionerna
Ex. Koppar reagerar med koncentrerad
salpetersyra. Balansera reaktionsformeln.
Cu(s) + HNO3(aq) → Cu2+(aq) + NO2(g) + H2O(l)
1. Dela upp reaktionen i delreaktioner.
2. Balansera atomerna i det grundämne som oxideras och
i det som reduceras (föruton syre och väte).
3. Kontrollera antalet syreatomer (tillsätt H2O)
4. Kontrollera antalet väteatomer (tillsätt H+)
5. Balansera laddningarna och elektronerna
6. Addera delreaktionerna
●
Balansera:
MnO4-(aq) + Fe2+(aq) → Mn2+(aq) + Fe3+(aq)
Basiska lösningar
1. Låtsas att lösningen är sur och balansera enligt
tidigare regler (1-6).
7. Neutralisera H+ med hydroxidjonen OH-.
8. Förkorta bort "det överflödiga" H2O.
2. Elektrokemi
2.1 Elektricitet ur kemisk energi
●
●
Då en zinkbit nedsänks i en koppassulfatlösning bildas
ett skikt av metallisk koppar på zinkens yta.
Om de elektroner som zinken avger fås att gå längs en
elledning uppkommer det elektrisk ström.
Metallernas (elektrokemiska) spänningsserie
Metallerna kan rangordnas enligt reaktionsförmågan:
Galvaniskt element
●
●
I ett galvaniskt element uttnyttjar man en spontan
redoxreaktion för att skapa elektricitet.
En av de äldsta strömkällorna är Daniells element.
●
●
Anoden: Positiva joner vandrar ut i lösningen och ett
överskott elektroner blir kvar på elektroden som då får
en negativ laddning.
Katoden: Joner i den omgivande elektrolyten tar emot
elektroner från elektroden som då får ett underskott
elektroner och positiv laddning.
Ett galvaniskt element består av:
●
●
●
●
Två elektroder som är förenade med en elledning. Om
elektroderna är två olika metaller uppstår det en
spänning mellan dem eftersom den oädlare metallen
lättare avger elektroner (till den ädlare).
Elektrolyt (saltlösning). I Daniells element vattenlösningar
av koppar- respektive zinksalt.
Saltbrygga (t.ex. en slinga av filtrerpapper som är indränkt
i en saltlösning bestående av mycket vattenlösliga joner).
Den hindrar de två cellernas lösningar att blanda sig med
varandra, men tillåter jonernas rörelse så att laddningarna
i båda cellerna är i jämvikt.
En voltmeter mäter potentialskillnaden, källspänningen.
(Olika metallkombinationer ger olika hög spänning.)
2.2 Normalpotentialer, Eº
●
●
●
Man kan inte mäta spänningen i en enskild elektrod, utan
endast potentialskillnaden mellan två elektroder.
För att kunna jämföra oxidations- och reduktionsförmågan
hos olika metaller (alltså den spänning de genererar i ett
galvaniskt element), har man tagit i bruk en
referenselektrod med den fastslagna potentialen 0,00 V.
Vid mätning består den ena cellen av den metall man
undersöker och den andra cellen av en referenselektrod
som utgörs av normalvätgaselektroden.
Normalvätgaselektroden (s.31-32)
●
Elektrolytens koncentration:
1 mol/l
●
Temperatur: 25º C
●
Normalt tryck: 101,325 kPa
●
Elektrod: Pt
●
Spänningen mellan en
elektrod i grundtillstånd och
normalvätgaselektroden är
metallens normalpotential.
●
Om den ena elektroden består av en ädel metall kommer
metallen att reduceras lättare än väte. Metallelektroden får
positiv laddning (=katod) och normalpotentialen ett positivt
värde.
t.ex. Cu2+ + 2e- → Cu
Eº = + 0.34 V
●
●
●
Om den ena elektroden består av en oädel metall
kommer väte att reduceras och metallelektroden att
oxideras.
En oädel metall uppträder som negativ elektrod
gentemot vätgaselektroden.
Man har kommit överrens om att alltid ange
normalpotentialerna för reduktionsreaktionen.
t.ex. Na+ + e- → Na
Eº = - 2.71 V
Normalpotentialer
●
●
●
Ju lägre värde på E, desto lättare avger ämnet
elektroner (oxideras).
Litium oxideras lättast (kan reducera alla andra
ämnen).
F2 oxideras sämst, men är ett kraftigt oxidationsmedel
som omedelbart oxiderar alla andra ämnen.
Beräkning av Eº för ett galvaniskt element
●
●
Spänningen i ett galvaniskt element är summan av
elektrodreaktionernas spänningar.
Eftersom normalpotentialerna alltid anges för
reduktionsreaktionen, bör förtecknet för Eº bytas för den
halvcell där oxidationen sker.
●
●
●
Om totalreaktionens spänning (E) är positiv sker
reaktionen spontant.
Om totalreaktionens spänning är negativ sker
reaktionen inte av sig själv (utan behöver energi
utifrån för att ske).
Ju längre från varandra metallerna finns i
spänningsserien desto högre är spänningen.
2.3 Korrosion
●
Alla metaller, förutom de alldra ädlaste (Pt, Au), korroderas
till sitt “naturliga tillstånd” som oftast är en oxid eller sulfid.
●
●
●
Korrosion kan alltid ske då två olika metaller står i kontakt
med varandra i fuktig luft, eftersom ett galvaniskt element
bildas.
Då en metall rostar, bildar metallen och luftens syre ett
galvaniskt element.
Korrosion påskyndas av ojämheter på metallens yta,
medan den uteblir om syre kan förhindras att nå metallytan
eller om metallen hålls absolut torr.
Hur järn rostar
a) Passivering skyddar mot korrosion
●
●
●
Vissa metaller (Cr, Al, Ti) har en naturlig förmåga att bilda
ett tunt och tätt skyddande oxidskikt på sin yta.
Detta skikt kan skadas av t.ex. surt regn eller fysikaliska
faktorer.
Koppar bildar CuCO3 (i basisk omgivning) och silver Ag2S.
b) Ytbeläggning
●
●
●
Målarfärg, fett, lack och emaljering kan förhindra korrosion
ett tag.
Metaller kan avsiktligt frätas eller dras över av en annan
metall så ett den bildade ytan fungerar som ett skyddande
skikt.
T.ex. Galvanisering:stål överdras med ett tunt zinklager.
c) Offeranod
●
●
På båtarnas propellaxlar och roder används zinkanoder
som förnyas med jämna mellanrum.
Metallstycken av Zn eller Mg fräts istället för järnföremålet.
2.4 Elektrolys
●
I en elektrolyscell sker en icke-spontan kemisk
reaktion med hjälp av elektrisk ström.
●
Elektrisk energi lagras i form av kemisk energi.
●
Elektrolyscellen består av:
●
●
Elektroderna kan vara passiva (Pt, C) eller delta i
reaktionen som anoder (olika metaller).
Elektrolytlösningen kan vara en vattenlösning av ett salt,
en saltsmälta, en stark syra, en stark bas eller något annat
ämne som bildar joner.
●
●
Då elektroderna kopplas till en spänningskälla vandrar de
positivt laddade jonerna (katjonerna) till den negativt laddade
elektroden (katoden) där de mottar elektroner och reduceras.
De negativt laddade jonerna (anjonerna) vandrar till den
positivt laddade elektroden (anoden) där de avger elektroner
och oxideras.
PANK !
NaCl-smälta som elektrolyt, grafit elektroder
Elektrolys av saltsmälta
●
Alkali- och jordalkalimetaller framställs industriellt med den
så kallade Dow-processen:
Elektrolys av en vattenlösning
●
Vid elektrolys av en
vattenlösning kan även vattnet
sönderdelas till väte och syre.
●
●
●
●
Om det i elektrolytlösningen finns olika ämnen, men med
samma koncentrationer, reagerar de i den ordningsföljd
som bestäms av normalpotentialen.
Vid katoden: Katjoner med de högsta värdena på
normalpotentialen reduceras först. En katjon reduceras om
dess E° är större än vattnets E° för vattnets reduktion (0.83V).
Vid anoden: Anjoner med de minsta värdena på
normalpotentialen oxideras först. En anjon oxideras i
vattenlösning om dess E° är lägre än vattnets E° (+1.23).
Ifall jonerna har olika koncentrationer reagerar i första
hand de som har den högsta koncentrationen.
Elektrolys av Na2SO4 (aq) med inerta grafitelektroder
Anoden kan delta i elektrolysen
●
För att rena metaller:
●
Ytbehandling av metaller:
Hur mycket produkt bildas vid elektrolys?
●
●
De substansmängder som oxideras vid anoden och
reduceras vid katoden är direkt proportionella mot den
elmängd som går genom cellen.
Den elmängd (Q) som går genom ledningen under tiden t
är:
Q=I·t
I = strömmens styrka (A)
t = tid (s)
Den elmängd (Q) som elektronerna har transporterat:
Q = n(e-)· F
n(e-) = antalet elektroner som passerat genom cellen
F = den elmängd som transporteras av en mol elektroner,
alltså laddningen hos en elektron · Avogadros konstant
I = strömmens styrka (A)
t = tid (s)
n = de oxiderade och reducerade substansmängderna
z = koefficienten framför elektronerna i reaktionsformeln
F = Faradays konstant, 96 485 As/mol
3. Grundämnenas kemi
●
Största delen av alla grundämnen är metaller.
●
http://periodictable.com/
Bergarten granit
Består av tre mineral:
Vit kvarts SiO2
Svart glimmer
K( Mg, Fe])3AlSi3O10(OH)2
Röd fältspat KAlSi3O8
Mineral
●
●
Kristallina oorganiska föreningar som har bildats vid
olika geologiska processer.
En stor del av mineralen i jordskorpan består av olika
metallsilikater.
Kiseloxid
●
●
●
Kiseloxid, SiO2, är olöslig i vatten.
Den bildar lätt polymerliknande kedje- och
nätstrukturer som har hög smp och kp.
Vid upphettning med oxider eller
hydroxider, t.ex NaOH bildas silikater.
Sand = röd ökensand är oren kiseloxid där den gulröda
färgen beror på järn(III)oxid.
Kritvit sand är CaCO3
Malm
●
I en malm finns
det så mycket
av en metall att
det lönar sig att
utvinna den.
3.6 Metaller
Metallers egenskaper (KE02)
●
Blanka, glänsande
●
Hållbara, tät struktur
●
Tänjbara och formbara
●
●
Ämnen med hög smältpunkt (antalet
ytterelektroner inverkar på metallbindningens
styrka: Ju flera gemensamma ytterelektroner,
desto starkare bindning = desto högre
smältpunkt)
Goda ledare av el och värme
●
●
Halvledare: Icke-metaller där
atomgittret innehåller föroreningar
av andra atomer. Om det t.ex. finns
en fosforatom i ett kiselgitter, kan
fosforatomens femte ytterleektron
röra sig fritt i gittret eftersom den
inte behövs i någon kovalent
bindning.
Isolatorer: Ämnen som inte har fritt
rörliga elektroner, t.ex kisel som är
ett fast ämne med gitterstruktur.
Legeringar
●
Legeringar är metallblandningar som består av två
eller flera grundämnen.
Från malm till metall
Framställning av järn
Elektrolys av aluminium
●
Aluminum framställs ur bauxit, Al2O3.
Elektrolytisk rening av koppar
Övergångsmetaller
●
Kan ha många olika oxidationstal
●
De bildar komplexföreningar
●
Deras vattenlösningar är färgade
Metaller i lösning
UV-vis absorbtionsspektrum för några
kopparkomplex
Starka bindningar (repetition)
a) jonbindning:
- uppkommer ifall skillnaden mellan elektronegativitetsvärdet hos de grundämnen som bildar
bindning är stor (Δ>1.7)
- mellan metall och icke-metall
b) kovalent bindning:
- uppkommer ifall skillnaden mellan elektronegativitetsvärdet hos de
grundämnen som bildar bindning
är liten (Δ< 1.7)
- mellan icke-metall och icke-metall
c) metallbindning:
- metallerna uppnår en satbil struktur
genom att avge elektroner
–
mellan metall och metall
Elektronegativitet (repetition)
●
●
●
Ju större elektronegativitet, desto starkare drar grundämnets
atomer till sig elektronerna i en bindning.
Mycket elektronegativa ämnen reagerar mycket lätt genom
att ta emot elektroner (F, Cl, O) och är därför starka
oxidationsmedel.
Ämnen med låga elektronegativitetsvärden avger gärna
elektroner är därför effektiva reduktionsmedel.
Polär och opolär bindning
3.1 Väteföreningar
●
●
Väte är det vanligaste grundämnet i världsalltet (75
%).
Väte bildar föreningar med de flesta grundämnen.
●
Alkali- och jordalkalimetaller bildar hydrider:
t.ex. LiH, NaH
●
●
H- kallas hydridjon
Endel metaller reagerar inte alls med väte (t.ex Fe)
Andra metaller kan adsorbera väte på ytan (t.ex Ni,
Pd, Pt) och används som hydreringskatalysatorer.
●
●
Väte bildar opolära kovalenta föreningar med ickemetaller (C → kolväten), t.ex CH4
Väte bildar även polära kovalenta föreningar med icke
metaller (N, O, halogener), t.ex NH3, H2O, HCl
3.2 Syreföreningar
●
Syre är det vanligaste grundämnet i jordskorpan
(50%).
●
Atmosfärens syre (21%) har bildats i fotosyntesen.
●
Syre förekommer i två former: vanligt syre, O2
ozon, O3
●
Syreföreningar kallas oxider.
3.2.1 Peroxider
●
●
Föreningar som innehåller -O-OEn enkelbindning mellan två syreatomer bryts lätt och
peroxiderna sönderfaller därför lätt och avger syre
t.ex H2O2, Na2CO4
3.2.2 Syreföreningar med grundämnen i period 2
Förening
Li2O
BeO
B2O3
CO2
NO2
OF2
Bindningstyp
jonbindning
jonbindning
Kovalent,
polymerstruktur
kovalent
kovalent
kovalent
Aggregationstillstånd vid
rumstemp.
s
s
s
g
g
g
3.2.3 Syreföreningar med grundämnen i period 3
●
Oxider kan även klassificeras enligt hur de reagerar med
vatten.
3.2.4 Metalloxider
●
Oftast jonkaraktär = starka jongitter
●
Hög smp.
●
ex. Na2O, MgO, Al2O3
Na2O (s) + H2O (l) → 2 NaOH (aq)
MgO (s) + H2O (l) → Mg(OH)2 (s)
3.2.5 Aluminiumoxid
●
●
●
Jongittret i aluminiumoxiden Al2O3 är så starkt att
aluminiumoxid inte reagerar med vatten.
Däremot reagerar aluminiumoxid med både syror och
baser = amfoter oxid.
T.ex. rubin
3.2.6 Kiseloxid
●
●
●
Kiseloxid, SiO2, är olöslig i vatten.
Den bildar lätt polymerliknande kedje- och
nätstrukturer som har hög smp och kp.
Vid upphettning med oxider eller
hydroxider, t.ex NaOH bildas silikater.
Porslin
●
Består av en blandning av lera (= kaolin, [Al(OH)2]2Si2O5),
fältspat och kvartssand.
Glas
●
●
Tillverkas genom att hetta upp lämpliga mängder
kvartssand, natriumkarbonat och kalciumkarbonat till
över tusen grader.
Ämnena smälter och man får man en blandning som
antas bestå av natrium- och kalciumsilikat (Na 2SiO3 och
CaSiO3) samt kiseldioxid.
3.2.7 Oxider av icke-metaller
●
Har liten skillnad i
elektronegativitet mellan ämnena
och kovalent bindning.
●
svavel: SO2, SO3
●
klor: Cl2O, Cl2O7
●
fosfor: P4O6, P4O10
●
De har låg smp. och kp och leder
inte el.
●
Sura i vattenlösning:
P4O10 + 6 H2O (l) → 4 H3PO4 (aq)
fosforsyra
SO3 (g) + H2O (l) → H2SO4 (aq)
svavelsyra
3.3 Svavelföreningar
3.4.1 Kvävets kemi
3.4.2 Fosforns kemi
3.5 Halogenerna
●
●
Reaktiviteten minskar då man går neråt i gruppen,
eftersom den positiva kärnan attraherar elektroner sämre
då atomradien ökar.
En mera reaktiv halogen kan “ta” elektroner av en mindre
reaktiv halogen, t.ex
4. Material
4.2 Polymerer
●
●
●
Polymerer är jättelika
makromolekyler som bildas då
små molekyler (monomerer)
binds till varandra med
kovalenta bindningar.
Polymerer består av långa kolkedjor av lite varierande
längd som binds till varandra med dipol-dipolbindningar
samt dispersionskrafter.
De är fasta ämnen i rumstemperatur (Varför?), men
mjuknar vid höga temperaturer.
●
●
●
De olika långa och ofta förgrenade kedjorna kan linda sig
kring varandra men inte ordna sig i ett kristallgitter.
Polymerer innehåller ändå kristalliknande ordnade
områden samt oordnade amorfa områden→ sega
Ju mera kristallina områden det finns i en polymer, desto
tätare, styvare och hårdare är den.
●
●
Polymerer löser sig dåligt i de flesta lösningsmedel och
inte alls i vatten.
Om polymerer blandas i vatten bildas kolloidala lösningar.
4.2.1 Syntetiska polymerer
Polyaddition
●
●
En kedjereaktion där upp till hundratusentals monomerer med
dubbelbindningar reagerar och bildar långa polymerer.
Dubbelbindningen spjälks och en ny C-C bidning bildas.
Polyeten
Polyvinylklorid
Polypropen
Plast
●
En blandning av polymerer och olika tillsatsämnen
(mjukgörare, fyllnadsmedel, stabilisatorer)
Polykondensation
●
Två molekyler sammanfogas och som biprodukt bildas en
liten molekyl (ofta vatten).
●
Polyester – esterbindning
●
Polyamid - amidbindning
T.ex polyestern polyetentereftalat (PET)
Nylon-6,6
4.3 Biopolymerer
4.3.1 Proteiner
●
Består av hundratals aminosyror som bundits till varandra
med amidbindningar (= peptidbindningar) i en
kondensationsreaktion.
●
Primärstruktur: aminosyrornas ordningsföljd i kedjan
(kovalent peptidbindning).
●
Sekundärstruktur: α-spiraler, β-veckningar samt
mellanformer av dessa (hålls ihop m.h.a
vätebindningar)
●
Tertiärstruktur: en växelverkan mellan aminosyrornas
sidokedjor bestämmer proteinets slutliga veckning.
●
Kvaternärstruktur: flera olika proteinenheter bildar en
fungerande enhet.
4.3.2 Kolhydrater
a) Monosackarider
- de enklaste kolhydraterna
- består oftast av en ringformad kolkedja med fem eller sex
kolatomer.
- har en karbonylgrupp (C=O) och minst två –OH grupper
- empirisk formel: CH2O
- kan förekomma i öppen form, men den öppna kedjan
sluter sig ofta till ringstruktur:
Vanligaste isomererna av C6H12O6
b) Disackarider
●
Bildas av två monosackarider, t.ex:
c) Polysackarider
●
●
Organismerna lagrar energi i form av stärkelse.
Växternas viktigaste stärkelseformer är amylos
(oförgrenad) och amylopektin (förgrenad) som båda
består av tusentals α-glukos enheter.
●
Djur lagrar stärkelse i form av glykogen
(α-glukos).
●
Cellulosa är en polysackarid bestående av upptill 10 000
β-glukosmolekyler och förekommer som stödämne i
växterna.
4.3.3 Nukleinsyror
●
●
DNA och RNA är biopolymerer som är uppbyggda av
monomerer kallade nukleotider.
Nukleotiderna består av tre delar:
- en fosfatgrupp
- en sockerdel
- en bas
DNA (deoxiribonukleinsyra)
●
●
●
Nukleotiderna består av fosfat,
deoxiribos samt fyra olika
baser: adenin, guanin, cytosin,
tymin.
Nukleotiderna binds till
varandra med kovalenta
bindningar och bildar en lång
kedja.
DNA är dubbelsträngad
eftersom baserna binds till
varandra med vätebindningar
och bildar baspar.
RNA (ribonukleinsyra)
●
Nukleotiderna består av fosfat, ribos
samt fyra olika baser: adenin, guanin,
cytosin, urasil.