Varför kan kolatomen bilda så många olika föreningar?

Transkript

1 Organisk kemi Kolföreningar finns i allt levande, i alla organismer. Med organiska ämnen menas föreningar som innehåller kol med undantag för koldioxider och vissa enkla salter, t ex karbonater. Organisk kemi är vetenskapen om kolföreningarnas kemi. Resten av alla ämnen hör till den oorganiska kemin..

2 Atomnummer 6. 4 e- i yttre skalet - rymmer 4 elektroner till Kan delta i 4 bindningar Kol (C) kan binda till bl.a. väte (H), syre (O), kväve (N) och till andra kol (C) Kol

3 Varför kan kolatomen bilda så många olika föreningar? Kolatomen kan sitta ihop med 4 andra atomer samtidigt, dessa kan vara av samma eller olika slag. Kolatomerna kan dessutom bilda långa kedjor som kan vara både raka och grenade. 3

4 består av BARA kol- och väteatomer kallas just kolväten! Det enklaste kolvätet är metan Kolväten

5 Metanserien (alkaner) Strukturformel Summaformel Metan CH 4 Etan C 2 H 6 Propan C 3 H 8 Butan C 4 H 10

6 Nomenklatur met- (1) et- (2) prop- (3) but- (4) pent- (5) hex- (6) hept- (7) okt- (8) non- (9) dek- (10) Metan CH 4 Etan C 2 H 6 Propan C 3 H 8 Butan C 4 H 10 Prefixen met-, et-, prop- och but- har av historiska skäl fått representera organiska ämnen med en, två, tre respektive fyra kolatomer.

7 Nomenklatur Namnet på övriga alkaner kommer från de grekiska räkneord och slutar på -an C 5 H 12 Pentan penta betyder fem på grekiska C 6 H 14 Hexan hexa betyder sex C 7 H 16 Heptan hepta är sju C 8 H 18 Oktan okta är otta C 9 H 20 Nonan nona är nio C 10 H 22 Dekan deka är tio

8 Alkaner Metan CH 4 C n H 2n+2 Etan C 2 H 6 Propan C 3 H 8 Butan C 4 H 10 n- antal kolatomer i molekylen Pentan C 5 H 12

9 Alkaner Metan kallas också sumpgas, gruvgas, biogas. Naturgas består till 77%- 90 % av metan. En explosiv koncentration nås om metanhalten i luften uppgår till 4,4 % - 17 %. Gasen ökar på växthuseffekten.17% av metanutsläppen kommer från djurs matsmältning. En enda ko beräknas producera 600 liter metan per dag. Metan är dödlig för människor om koncentrationen i luften uppnår % Gasol är en blandning av propån och butan. 9

10 Isomererär molekyler med samma molekylformel (dvs. samma sammansättning) men olika strukturformler. Butan Isobutan

11 Kol har 4 elektroner att para med i kovalenta bindningar. Istället för att binda 4 stycken andra atomer, som i fallet alkaner, kan kolatomerna låna/låna ut 2 elektroner från/till varandra. Då skapas en dubbelbinding. En dubbelbindning ritas med två streck i strukturformeln. Dessa kolväten kallas gemensamt alkener. De namnges enligt metanserien men man byter bokstaven a mot e. Etan blir alltså eten, propan blir propen osv. Alkener

12 Alkyner Alkynerna följer samma mönster som alkaner och alkener, men dessa innehåller en trippelbindning. Alltså tre elektroner från varje kolatom bildar tre kovalenta bindningar. Acetylen

13 Nomenklatur Alkener C 2 H 4 eten C 3 H 6 propen C 4 H 8 buten C n H 2n Alkyner C 2 H 2 etyn C 3 H 4 propyn C 4 H 6 butyn C n H 2n-2

14 Mättade och omättade kolväten Kolväten som innehåller en eller flera dubbel eller trippelbindningar kallas omättade. Man kan tänka att i dessa går att fylla på med väten. Alkanerna, som saknar dubbel eller trippelbindningar kallas mättade, då alla kol binder 4 andra atomer. Det går alltså inte att mata dem mer, de är mätta.

15 Omättade kolväten kan mättas Omättade kolväten kan alltså, enligt resonemanget på föregående sida mättas. Det innebär att de kol som inte binder 4 andra atomer kan släppa en elektron från dubbelbindningen och para med ett annat ämnes fria elektron. Ett tydligt exempel är när brom adderas över en dubbelbindning. (Reaktionen till höger)

16 Destillation - ämnen separeras efter kokpunkt

17 Krackning Det behövs mer bensin än tunga oljor, asfalt m.m. Krackning = långa kolväten (tunga oljor)delas upp till kortare (bensin t.ex) - Vid termisk krackning upphettas oljan kraftigt under högt tryck. Under denna behandling sönderdelas de långa kolvätena och bildar mindre kolväten. - Vid katalytisk krackning upphettas oljan tillsammans med en katalysator, gjord av en blandning av kisel och aluminium.

18 Oktantalet Ett mått på hur mycket en viss bensinkvalité kan komprimeras utan att ge knackningar Man har definierat oktantalet för normalheptan till 0 och för isooktan till 100. En blandning av 30% normalheptan och 70% isooktan ges oktantalet

19 Sambandet mellan struktur och oktantal Ju kortare kol- kedjan är desto högre blir oktantalet. Omättade och grenade kolväten har högre oktantal än mättade och ogrenade kolväten 19

20 Sambandet mellan struktur och oktantal n- hexan har oktantal 25 isohexan har oktantal 73 20

21 Reformering Reformering är en process där molekylernas struktur påverkas. Reformering är en metod att höja oktantal på motorbränslen. 21