Kemi A. Kap 9: kolföreningar

Transkript

1 Kemi A Kap 9: kolföreningar

2 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 finns kg kol i dig!

3 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

4 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

5 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.

6 Fullerener Upptäckt 1980, nobelpris Mycket lättare än stål men flera gånger starkare. Rör av fulleren har en diameter som är gånger mindre än ett hårstrå. Kommer att kunna användas istället för kisel i tex. datorer.

7 Kolföreningarna bildar ämnesklasser

8 Kolväte alkaner De enklaste kolföreningarna består bara av två olika atomslag kol och väte Det enklaste kolvätet är metan, CH 4 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 C n H 2n+2 Metan, CH 4 Etan, C 2 H 6 Propan, C 3 H 8 Butan, C 4 H 10 Pentan, C 5 H 12 Hexan, C 6 H 14

9 Kolföreningar kan vara grenade Butan, C 4 H 10 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

10 Alkanernas egenskaper Ämnena i metanserien ändrar aggregationsform med växande kolkedja. Metan CH 4 ButanC 4 H 10 är gasformiga vid rumstemp. Pentan C 5 H 12 hexadekan C 16 H 34 är flytande Heptadekan C 17 H 36 - är fasta ämnen Alkaner är mycket energirika ämnen Svårlösliga i vatten Flytande alkaner är bra lösningsmedel för organiska föreningar.

11 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 Eten C 2 H 4 Polymerisation Propen, C 3 H 6

12 Diener En kolförening kan innehålla flera dubbelbindningar Di betyder två, diener har alltså två dubbelbindningar 1,3-butadien

13 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 1- butyn. Alkyner är mycket reaktiva Etyn som normalt acetylen används som svetsgas.

14 Arener ringformade kolväten Bensen, C 6 H 6 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.

15 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

16 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 + 2H 2 CH 3 OH Metanol är en färglös vätska och mycket giftig Metanol används bland annat vid framställning av plast, som lösningsmedel och svampbehämplingsmedel. Metanol, CH 3 OH

17 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

18 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 C 2 H 4 + H 2 O C 2 H 5 OH Etanol, C 2 H 5 OH

19 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

20 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.

21 Etanolets kretslopp

22 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

23 Karboxylsyror Funktionell grupp karboxylgruppen -COOH Allmänna formeln RCOOH, där R är en väteatom eller en kolkedja. Protolysen av syran kan skrivas: RCOOH + H 2 O RCOO - + H 3 O Karboxylsyror är svaga syror som kan ingå i buffertar. R Karboxylgrupp -COOH

24 De enklaste karboxylsyrorna Metansyra ( myrsyra) HCOOH Myror Bin Nässlor Etansyra (ättiksyra) CH 3 COOH Plaster Lim Lösningsmedel Matlagning

25 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 R 1 COOR 2, där R 1 är väte eller kolvätegrupp och R 2 är en kolvätegrupp.

26 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.

27 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.

28 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

29 Monosackarider enkla sockerarter Grunden i kolhydrater är glukos C 6 H 12 O 6 (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.

30 Disackarider två sockerringar Disackarider består av två sammansatta monosackarider. Disackariderna har den kemiska formeln C 11 H 22 O 11. Exempel på disackarider är sackaros (rörsocker), maltos och laktos. Disackarider sönderdelas i sur lösning till monosackarider

31 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

32 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.

33 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.

34 Aminosyror bygger upp proteiner Aminosyror är karboxylsyror där väte har ersatts av en aminogrupp NH 2 Bokstaven α innebär att aminogruppen sitter på kolatomen närmast karboxylgruppen. Våra proteiner är uppbyggda av α-aminosyror.

35 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