Transcript Organisk kemi(ppt)

Kemi A
Kap 9: kolföreningar
Organisk kemi – kol och kolföreningar
„
„
Kolföreningar är mycket
viktiga ämnen
Kol finns i allt levande
men också i saker som
inte är levande, ex:
… Bensin
… Alkohol
… Kläder
… Smink
… Det
dig!
finns 10-15 kg kol i
Organiska föreningar - ämnen med livskraft
„
„
På 1800-talet trodde kemister att kolföreningar
bara fanns i växter och djur, det var föreningar
med livskraft.
Rent kol finns i tre former:
… Diamant
… Grafit
… Fullerener
„
Alla tre ämnena består bara av kolatomer, det
som skiljer dem åt är hur atomerna sitter ihop
Diamant
„
Alla kolatomer i en diamant sitter i ett stadigt nätverk
i en stor molekyl, bindningarna mellan atomer är
mycket starkare än mellan molekyler. Diamant är
därför världens hårdaste ämne, det används till:
Verktyg som måste vara hårda
… Smycken, då de går att slipa vackert
…
Grafit
„
„
I grafit sitter atomerna ihop i lager, mellan molekylerna är
det svaga bindningar.
Grafit används till:
Pennor, smörjmedel, elektriska kontakter.
… Det tål hög värme och leder elektrisk ström bra.
…
„
Grafit kan omvandlas till diamanter om det utsätts högt
tryck och hög värme.
Fullerener
„
„
„
„
Upptäckt 1980, nobelpris 1996.
Mycket lättare än stål men flera
gånger starkare.
Rör av fulleren har en
diameter som är 50 000
gånger mindre än ett hårstrå.
Kommer att kunna användas
istället för kisel i tex. datorer .
Kolföreningarna bildar ämnesklasser
Kolväte – alkaner
„
„
„
„
De enklaste kolföreningarna består
bara av två olika atomslag kol och
väte
Det enklaste kolvätet är metan, CH4
det är första ämnet i metanserien
som är grunden för övriga
kolföreningar.
Alkaner innehåller bara
enkelbindningar och alla slutar med
ändelsen –an
Alkaner har den generella formeln
CnH2n+2
Metan, CH4
Etan, C2H6
Propan, C3H8
Butan, C4H10
Pentan, C5H12
Hexan, C6H14
Kolföreningar kan vara grenade
„
„
„
„
Butan, C4H10 förekommer i två varianter butan och
isobutan.
De har samma molekylformel men olika struktur formler.
De har olika densitet, kok- och smältpunkt.
Ämnen med samma molekylformel men olika
strukturformler kallas isomerer
Alkanernas egenskaper
„
Ämnena i metanserien ändrar aggregationsform
med växande kolkedja.
… Metan
CH4 – ButanC4H10 är gasformiga vid rumstemp.
… Pentan C5H12 – hexadekan C16H34 är flytande
… Heptadekan C17H36 - är fasta ämnen
„
„
„
Alkaner är mycket energirika ämnen
Svårlösliga i vatten
Flytande alkaner är bra lösningsmedel för
organiska föreningar.
Alkener – innehåller en dubbelbindning
„
Kolföreningar kan innehålla
dubbelbindningar och sägs då vara
omättade.
Alkener får sitt namn genom att ta
namnet i metanserien och byta ut –an
mot –en på slutet. Med en siffra före
kan man ange mellan vilka kolatomer
dubbelbindningen sitter, ex 1-buten.
Alkener är mycket reaktiva
„
Polymerisation
„
„
Eten C2H4
Propen, C3H6
Diener
„
„
„
En kolförening kan innehålla flera
dubbelbindningar
Di betyder två, diener har alltså två
dubbelbindningar
1,3-butadien
Alkyner har en trippelbindning
„
„
„
„
Alkyner innehåller en
trippelbindning.
Alkener får sitt namn genom att
ta namnet i metanserien och
byta ut –an mot –yn på slutet.
Med en siffra före kan man
ange mellan vilka kolatomer
trippelbindningen sitter, ex 1butyn.
Alkyner är mycket reaktiva
Etyn som normalt acetylen
används som svetsgas.
Arener – ringformade kolväten
„
„
„
Bensen, C6H6 är grunden till
en stor grupp ämnen som
kallas aromatiska kolväten.
Många ämnen i gruppen har
en karaktäristisk lukt (arom).
Namnet antyder att bensen
skulle innehålla
dubbelbindningar men de sex
kolatomerna som inte är
bundna till någon särskild
kolatom utan tillhör alla sex
kolatomerna.
Alkohol mer än vin och sprit
„
„
„
Alla alkoholer innehåller minst
en hydroxylgrupp (HO-grupp).
hydroxylgrupper är den
funktionella gruppen hos
alkoholer.
Precis som tidigare slutar alla
organiska föreningar som tillhör
samma grupp med samma
ändelse. Alla alkoholer slutar
med ändelsen -ol
Metanol den enklaste alkoholen
„
„
„
„
„
Metanol är den enklaste
alkoholen.
Metanol framställdes för genom
torrdestillation av trä och kallas
därför för träsprit.
Idag framställs metanol av
kolmonoxid och väte
CO +
2H2 → CH3OH
Metanol är en färglös vätska och
mycket giftig
Metanol används bland annat vid
framställning av plast, som
lösningsmedel och
svampbehämplingsmedel.
Metanol, CH3OH
Metanol dödar!
„
„
„
Varje år dör unga
människor som tror att
dom dricker vanlig sprit
(etanol), men istället
dricker metanol.
Dom som har tur blir bra
blinda.
Motgiftet mot metanol är
etanol
Etanol är alkoholen i vin och sprit
„
„
„
„
Etanol är ett beroendeframkallande
gift som bedövar hjärnan och på sikt
förstör levern.
Etanol framställs av jästsvampar som
omvandlar socker till alkohol och
koldioxid, alkoholhalten kan inte bli
högre än 12-13%, sedan dör
jästsvamparna av alkoholförgiftning.
För att få starkare sprit destillerar
man den färdigjästa mäsken.
Etanol kan också framställas genom
att etan får reagera med vatten med
hjälp av katalysatorer
C2H4 + H2O →C2H5OH
Etanol, C2H5OH
T-sprit = teknisk sprit
„
„
„
T-röd och t-blå är etanol
med tillsats som gör den
odrickbar.
T-sprit används som
lösningsmedel,
rengöringsmedel och
bränsle till bland annat
spritkök
K-sprit innehåller metanol
Alkohol och trafik hör väl inte ihop?
„
„
„
Både metanol och
etanol kan användas
som bränsle till bilar.
Metanol och etanol kan
framställas ur träd och
växter och är därmed
förnybara biobränslen.
Biobränslen ökar inte
koldioxidhalten i luften.
Etanolets kretslopp
Flervärda alkoholer har fler OH-grupper
„
Glykol har två OH-grupper
… Mycket
giftig
… Används som kylavätska
„
Glycerol har tre OH-grupper
… Inte
giftig
… Finns i vårt fett
… Används som fuktmedel i
livsmedel, tobak, salvor och
hudkrämer
„
Varje kolatom kan bara binda
en OH-grupp
Karboxylsyror
„
„
„
„
Funktionell grupp
karboxylgruppen -COOH
Allmänna formeln RCOOH, där
R är en väteatom eller en
kolkedja.
Protolysen av syran kan
skrivas:
RCOOH + H2O →RCOO- + H3O
Karboxylsyror är svaga syror
som kan ingå i buffertar.
R
Karboxylgrupp -COOH
De enklaste karboxylsyrorna
„
Metansyra ( myrsyra) HCOOH
… Myror
… Bin
… Nässlor
„
Etansyra (ättiksyra) CH3COOH
… Plaster
… Lim
… Lösningsmedel
… Matlagning
Estrar
„
Estrar får man vid reaktioner mellan en alkohol
och en karboxylsyra, svavelsyra och värme
används som katalysator.
„
Estrar används som lukt- och smakämne i godis,
essenser och parfymer.
Estrars allmänna formel är R1COOR2, där R1 är
väte eller kolvätegrupp och R2 är en
kolvätegrupp.
„
Fetter/lipider
„
„
Fetter är estrar av
karboxylsyror och
glycerolFetter kan vara
mättade eller omättade
C 18:0, C 18:1 och C
18:2Ni behöver inte lära er
namnet på de olika
fetsyrorna.
Fetter
„
„
„
Härskning, Fettet spjälkas till korta
fettsyremolekyler, exempelvis smörsyra.
Fetthärdning, behandling av omättat fettsyror
med väte föra att minska härskningen.
Förtvålning av fett, fet kokas med
natriumhydroxid, då bildas tvål som är
fettsyrornas natrium salt.
Kolhydrater ger oss solenergi
„
„
Vid fotosyntesen bildas
druvsocker som sedan
kan omvandlas till andra
kolhydrater.
Vi delar in kolhydrater i
… Sockerarter
„
Monosackarider
…
„
Glukos, fruktos
Disackarider
…
Sackaros, maltos, laktos
… Polysackarider
„
„
Stärkelse
Cellulosa
Monosackarider – enkla sockerarter
„
„
„
„
Grunden i kolhydrater är glukos
C6H12O6 (druvsocker)
Glukosmolekylen är ringformad
och kolhydrater är uppbyggda av
kedjor av dessa ringar.
Fruktos har samman kemiska
formel som glukos men dess
strukturformel är lite annorlunda.
Enkla sockerarter består av en
ring, även om ocykliska varianter
förekommer.
Disackarider – två ”sockerringar”
„
„
„
„
Disackarider består av två
sammansatta monosackarider.
Disackariderna har den kemiska
formeln C11H22O11.
Exempel på disackarider är
sackaros (rörsocker), maltos och
laktos.
Disackarider sönderdelas i sur
lösning till monosackarider
Stärkelse
„
„
„
Stärkelse består av långa
grenade kedjor av
glukosmolekyler.
Stärkelse är den
viktigaste reservnäringen
hos de flesta växter.
Vår föda innehåller
mycket stärkelse
Pasta
… Potatis
… Bröd mm
…
Cellulosa
„
„
„
„
Cellulosa består av mycket
långa ogrenade kedjor av
glukos.
Cellulosa bildar växternas fibrer
Cellulosa mest kända
användningsområde är
papperstillverkning.
Vi kan inte tillgodogöra oss
energiinnehållet i cellulosan,
där emot är kostfiber nyttigt för
matspjälknings kanalens
arbete.
Glykogen – djurens energiförråd
„
„
„
„
Människans reservförråd
av kolhydrater finns i
form av glykogen.
Grenade druvsocker
kedjor.
1/3 i levern, 2/3 i
musklerna.
Bryts ned till glukos vid
behov.
Aminosyror bygger upp proteiner
„
Aminosyror är karboxylsyror där väte har ersatts
av en aminogrupp – NH2
„
Bokstaven α innebär att aminogruppen sitter på
kolatomen närmast karboxylgruppen.
Våra proteiner är uppbyggda av α-aminosyror.
„
Proteiner är långa kedjor av aminosyror
„
Några viktiga proteiner:
… Kollagen
(ben, brosk, bindvävnad)
… Kreatin (hår, naglar)
… Hemoglobin ( syre transport i blodet)
… Hormoner
„
„
Insulin
könshormoner
… Enzymer
„
„
„
„
Sackaras
Amylas
Pepsin
Lipas