Transcript Organisk kemi

Kemi direkt
Organisk kemi – kolets kemi: sid. 82 – 116
Fotosyntes och cellandning: sid 119 – 121
 Betyder
kolets kemi,
 Handlar om grundämnena kol (C), väte (H)
men även om syre (O) i de tillämpningar vi
kommer att gå igenom.
Diamant
Atomerna sitter ihop i ett stelt och stadigt nätverk.
 Är det hårdaste materialet på jorden.
 Används till slipning och i borrkronor.

Grafit
Atomerna sitter ihop i olika lager.
 Varje lager är kemiskt stabilt, medan plattorna sitter ihop med svaga
krafter.
 Används i blyertspennor och som smörjmedel till låskolvar.
 Leder elektrisk ström

Fulleren
5- och 6-hörningar av kolatomer har satt ihop sig till något som liknar en
fotboll.
 Leder ström, kommer förmodligen användas inom nanotekniken.

Grafen
Liknar grafit men består bara av ett lager kolatomer.
 Leder ström.
 Kommer finnas i supertunna, genomskinliga bildskärmar i framtiden.


Träkol består till största delen av grafit, men
lagren ligger huller om buller.

Bildas genom att trä upphettas utan tillgång till
syre.

Förr i tiden användes kolmilor där ved täcktes
över med mossa och sand och tändes på utan
tillgång till syre – då bildas alltså träkol och
tjära.

Kolföreningar finns i allt, tack vare att kol kan
skapa 4 starka bindningar till andra atomer.

De kan vara ensamma, i par eller kolkedjor som kan
vara raka, grenade eller ringformade och innehålla
flera tusen kolatomer.

Består av enbart kol och väte.

Egenskaper:



Går inte att lösa i vatten
Brinner lätt i luft
Egenskaperna bestäms av antalet kolatomer.
 All
energi kommer från solen och även den
energi som finns lagrad i de fossila bränslena
kommer från början från solen.
 Fossila
bränslen kommer att ta slut förr eller
senare och därför är det viktigt att vi söker
efter nya alternativa energikällor, så kallade
förnybara energikällor ex solenergi,
energiskog, vindkraftverk, vattenkraftverk
etc.
Fossila bränslen delas alltså in i tre olika former:
 Råolja
 Naturgas
 Torv,
brunkol och stenkol
 Kallas
också för: Bergolja/Råolja/mineralolja
 En
blandning av olika kolväten, allt från metan
till asfalt.
 Fraktionerad
destillering är att man separerar
kolvätena m.a.p. kokpunkt, dvs. man kokar
ämnena så att de övergår till gasform.
 För
att kunna få ut mer bensin kan man
sönderdela (krackning) långa molekyler till
bensinmolekyler.

Råoljan hettas upp
och de olika delarna
separeras tack vare
sina olika
kokpunkter.

Ju högre kokpunkt
desto längre ned i
tornet.

Asfalt består av
minst 22 stycken
kolatomer.
Paraffin består av
lite färre kolatomer
än asfalt.

 Gas
som finns i berggrunden.
 Är en blandning av flera olika kolväten, mest
metangas.
 Finns i samma områden som oljan
 Men det finns områden med enbart naturgas
och där kan man utvinna gasen m.h.a.
metoden ”fracking”.
 Stenkol:
 Består
framförallt av döda växter som
hamnat under sand och slam för miljoner år
sedan.
 Omvandlingen går i 3 steg:
1.
2.
3.
Det bildas torv på ex en sjöbotten – tar några
tusen år.
Torv täcks av sand och lera, pressas ihop =
bildar brunkol efter 10-20 miljoner år.
Brunkolet omvandlas efter ytterligare några
100 miljoner år till stenkol.

Vid förbränning av fossila bränslen bildas koldioxid, vattenånga och
värme.

Den koldioxid som bildas har inte funnits i atmosfären på lång tid och
därför bidrar den till ökad medeltemperatur på jorden.
Förbränning

Tex förbränning av bensin (oktan)i en bilmotor:
 𝐶8 𝐻18 + 𝑂2 → 𝐶𝑂2 + 𝐻2 𝑂 + 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖
Eller i ord: druvsocker + syrgas blir till koldioxid, vatten och energi
Cellandning

Sker inuti kroppens celler = förbränning av mat:
 𝑆𝑜𝑐𝑘𝑒𝑟 + 𝑂2 → 𝐶𝑂2 + 𝐻2 𝑂 + 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖
Eller i ord: druvsocker + syrgas blir till koldioxid + vatten + energi
Fotosyntes

Sker i alla gröna växter:
𝐶𝑂2 + 𝐻2 𝑂 + 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑠𝑜𝑙𝑒𝑛 → 𝑆𝑜𝑐𝑘𝑒𝑟 + 𝑂2
Eller i ord: koldioxid + vatten + energi blir till druvsocker och syrgas

Namn
Formel
Fysikalisk form i
rumstemperatur
Metan
Etan
Propan
Butan
Pentan
Hexan
Heptan
Oktan
Nonan
Dekan
CH4
C 2H 6
C 3H 8
C4H10
C5H12
C6H14
C7H16
C8H18
C9H20
C10H22
Gas
Gas
Gas
Gas
Vätska
Vätska
Vätska
Vätska
Vätska
Vätska
De första 4 kolvätena är gaser. De som har 5-15 långa kolkedjor är vätskor
och de som är 16 kol eller längre är i fast form vid rumstemperatur.
Alltså ju längre kolkedja – desto högre kokpunkt!
Är en färglös och illaluktande gas.
 Utvinns ur naturgas. (naturgas = blandning av flera olika

kolväten)
Används som bränsle och som råvara för tillverkning av
andra organiska ämnen.
 Finns i träskmarker.
 Är tillsammans med koldioxid och vattenånga en av de
viktigaste växthusgaserna.

 Är
en brännbar färglös gas.
 Finns i små mängder i naturgas och upplöst i
råolja.
 Är
färglösa och brännbara gaser.
 Används i bordsbrännare och campingkök.
 Kallas i vanligt tal för gasol.

Alla kolväten är inte ”raka” utan de kan faktiskt
ha ”grenar” som går ut från huvudstammen.

Ex kan vara det enklaste förgrenade kolvätet
Butan:
Vanlig Butan
= n-butan
H
Grenad Butan
= isobutan
H
H
H
H
C
C
C
C
H
H
H
C
H
H
H
H
H
H
H
H
C
C
C
H
H
H
H

Det är alltså ingen skillnad i antal atomer mellan
vanlig butan och den grenade butanmolekylen.

Men denna skillnad av kolatomernas placering gör att
egenskaperna hos den grenade molekylen förändras
så att den får en annan kokpunkt, kokar vid -17 C
(grenad butan), jämfört med en vanlig butan som
kokar vid 0 C.

Två sådana här molekyler, som innehåller lika många
atomer av alla atomslag, men där atomerna sitter
ordnade på olika sätt, kallas för isomerer.
 Kolatomer
kan använda sina fyra bindningar på
olika sätt. De kan nämligen göra dubbel- eller
trippelbindningar till andra kolatomer och vips så
har vi 2 nya serier att lära oss = alkenserien och
alkynserien.
 Båda
dessa serier innehåller omättade kolväten.
Alkenserien
dubbelbindningar mellan kolen
Alkynserien
trippelbindningar mellan kolen
Eten
C2H4
Etyn
C2H2
Propen
C3H6
Propyn
C3H4
Buten
C4H8
Butyn
C4H6
Penten
C5H10
Pentyn
C5H8
Hexen
C6H12
Hexyn
C6H10
Hepten
C7H14
Heptyn
C7H12
Okten
C8H16
Oktyn
C8H14
Nonen
C9H18
Nonyn
C9H16
Deken
C10H20
Dekyn
C10H18
Eten


En brännbar gas som framställs ur råolja.
Är den organiska kemikalie som det tillverkas och
säljs mest av.
Etyn



Brinner med en mycket het låga i syrgas som kan
smälta stål, etyn används därför vid svetsning.
Kallas i dagligt tal för acetylen.
Används också för att tillverka plast.
Namn
Kemisk formel
Metanol
CH3OH
Etanol
C2H5OH
Propanol
C3H7OH
Butanol
C4H9OH
Pentanol
C5H11OH
Hexanol
C6H13OH
Heptanol
C7H15OH
Oktanol
C8H17OH
Nonanol
C9H19OH
Dekanol
C10H21OH
 Alkoholer
är i grunden alkaner som fått ett
väte utbytt mot en OH-grupp istället.
 Men
till skillnad från baser är inte alkoholer i
sig basiska eftersom OH-gruppen sitter fast
på en alkan och simmar inte runt på egen
hand och ger basiska lösningar.
 Alla
alkoholer har i slutet av sitt namn
ändelsen -ol.

Exempel på den enklaste alkoholen är Metanol
(träsprit) som kommer från alkanen Metan men
fått OH-gruppen och då blivit en alkohol.

Kan framställas genom torrdestillation av trä,
men framställs idag industriellt från kolmonoxid
och vätgas under högt tryck, hög värme och vissa
hjälpämnen för att det ska fungera.

Är en färglös vätska som är mycket giftig.

När kroppen försöker bryta ned metanolen
förstörs njurarna och levern. Synen påverkas
också så att man blir blind. En person som
druckit detta dör slutligen om han inte får
motmedlet Etanol.
Formeln är CH3OH

Vanlig alkohol som finns i vin, öl, sprit.

Är faktiskt ett gift för kroppen då det dövar det
logiska tänkandet och vår reaktionsförmåga.

När levern bryter ned etanol tillverkar den också
fett, så om man dricker för mycket och ofta ersätts
levern av fett och ärrvävnad så kallad skrumplever
(fettlever också).

Bildas faktiskt när vi bakar bröd eftersom
jästsvampar äter upp sockret i degen och bildar
koldioxid och etanol. Men etanolen avdunstar pga
ugnens höga temperatur.

Används idag även som drivmedel till bilar.
 Formeln
är C2H5OH
De alkoholer som hittills har pratats om är de
som har en OH-grupp. Men det kan naturligtvis
bytas ut fler väte så att man får två eller
trevärda alkoholer. Exempel på sådana är:
1. Glykol
2. Glycerol

Grunden är en etan men har två OH-grupper
istället och det korrekta namnet är alltså
etandiol, där di står för två.

Används i bilarnas kylarvatten för att det inte
ska frysa på vintern.

Är mycket giftigt, skadar både njurarna och
nervsystemet hos människor.

Är då i grunden en propan men här har tre väte
bytts ut mot OH-grupper. Den heter då egentligen
propantriol, där tri står för tre.

Kallas också för glycerin.

Är inte giftig – skapas även inne i kroppen på
naturlig väg.

Är mycket bra på att behålla fukt och används
därför i salvor, hudkrämer, tvålar, livsmedel, tobak.
Kallas också för… och
finns i/luktar…
Myrsyra (finns alltså hos
myror)
Ättiksyra (används i
matlagning)
Propionsyra
(schweizerost)
Smörsyra (härsket smör)
Kemisk formel
C4H9COOH
Hexansyra
Valeriansyra
(medicinalväxten
vänderot)
Kapronsyra (luktar get)
Heptansyra
-
C6H13COOH
Oktansyra
-
C7H15COOH
Nonansyra
-
C8H17COOH
Dekansyra
-
C9H19COOH
Namn
Metansyra
Etansyra
Propansyra
Butansyra
Pentansyra
HCOOH
CH3COOH
C2H5COOH
C3H7COOH
C5H11COOH

Om ett extra syre plockas in på samma kol där en OHgrupp redan sitter då får vi en karboxylsyra.

Denna sorts syror är mycket vanlig och är svaga syror.
De finns i naturligt i din kropp och i frukt och
grönsaker.

Karboxylsyror med fler än sex kolatomer blir fasta
ämnen.

En blandning av två långa syror är ex stearin (en
blandning av palmitinsyra och stearinsyra). Stearinet
smälter vid ca 70 C, sugs upp av veken och förångas
till en gas som brinner = värmeljus och vanliga ljus.

Stearin används även för tvåltillverkning och som
grund för olika salvor.
 Färglös
vätska med skarpt stickande lukt.
 En
viktig råvara vid framställning av plast
(polyeten) och konstfibrer.
 Vin
som får stå i öppna kärl omvandlas med
hjälp av ättiksyrabakterier till vinäger. Denna
vinäger kan man sedan destillera och få ut
ren ättiksyra.
 Om
man blandar en alkohol med en
karboxylsyra samt en katalysator får man en
ester och vatten.
 Det är estrarna som ger godis deras lukt och
smak.
Alkohol + Karboxylsyra
Ester + Vatten
 En
katalysator är ett ämne som påskyndar en
kemisk reaktion utan att själv förbrukas.
 För
att kunna tillverka en ester krävs att du
även har en katalysator.
 Vanligt
i estertillverkningen är att
katalysatorn är koncentrerad svavelsyra.
 Katalysatorer
finns ju även i bilar där de
fungerar på samma sätt.
H
H
O
H
C
+
H
C
C
H
OH
OH
H
C
H
H
Esterbindning
H
H
H
C
C
H
H
O
O
H
C
C
H
H
+
H2O