9 Kol och kolföreningar Faktabokens idé Inledning Kapitel 9 12 handlar till stor del om kolföreningarnas kemi. tt kolatomen är en mångsidig byggsten kommer undan för undan att framgå för eleverna. Vi har valt att dela upp de fyra kapitlen på följande sätt: Kapitel 9 uppehåller sig vid enklare organiska föreningar. Här möter eleven olika kolväten och andra enklare organiska molekyler. Kapitel 10 fokuserar på de större biokemiska molekylerna som ligger till grund för livets kemi. I samband med livets kemi har vi även lagt in livs- och vardagsnära moment som tvätt, smink, läkemedel och gifter. I kapitel 11 knyter vi ihop moment från kapitel 9 och 10 till en helhet kolets kretslopp. Fotosyntes och förbränning samt de miljökonsekvenser vårt samhälles ökande förbränning för med sig behandlas. I kapitel 12 om material hittar du organiska material som trä och papper, plast, gummi och olika fibrer. Kapitelinledningen ger möjligheter att diskutera den organiska kemins bredd. Mycket av det vi har omkring oss dagligen är organiska ämnen. På stora bilden hittar ni bland annat mat, plast, bomull och gräs. Och vad är egentligen det lilla barnet uppbyggt av? Oljan på lilla bilden är den viktigaste råvaran för framställning av exempelvis bensin, plaster, färger och mediciner. SVR PÅ FRÅGORN 1. Här finns många möjliga svar som eleven kan tänkas komma på. tt vi har kol i utegrillar, att man bryter kol i gruvor, att kol är svart och att det blir kol kvar efter en brasa är några exempel. 2. tt olja används till framställning av bensin, eldningsolja och smörjolja. Kommentarer om oljeutsläpp kan också förekomma. 3. Möjliga svar, om man betonar ordet sprit istället för alkohol, kan vara sårrengöring och tändvätska. Kanske känner några till glykol som hälls i kylaren på bilar. 9.1 Kol finns i många former 86 Först ges en introduktion till begreppet organisk kemi, innan vi går vidare till tre av kolets former: diamant, grafit och amorft kol. I grundboken får eleven även lära sig om tillverkning av träkol genom torrdestillation och kolmilningens historia. 9.2 Kolväten är grunden i organisk kemi vsnittet inleds med kolets bindningsmöjligheter och hur en strukturformel skrivs. lkanerna gås igenom och byggs upp till allt längre kolkedjor. Kolvätenas egenskaper knyts till molekylstorlek. Sist i avsnittet får eleven lära sig kedjorna inte behöver vara raka utan att de även kan vara grenade. 9.3 Omättade kolväten har färre väteatomer Här behandlas alkener och alkyner, samt begreppen omättade och mättade kolväten. 9.4 Fossila bränslen är fulla med kolväten I avsnittet behandlas stenkol, torv och olja. Deras ursprung och användningsområden beskrivs med tonvikt på oljan. Fraktionerad destillation och användningen av de olika fraktionerna presenteras. I grundboken tar vi även upp krackningstekniken som används för att framställa mer bensin. I grundboken finns ett fokusuppslag. Det tar upp vad människan har använt olja till genom historien samt ger ett par exempel från den tidiga oljeindustrin. 9.5 lkoholer är mer än vin och sprit Först beskrivs alkoholernas gemensamma byggnad. Sedan presenteras tillverkning av alkoholer och vad de kan användas till. vsnittet avslutas med glykol och glycerol som exempel på alkoholer med fler OH-grupper. 9.6 Organiska syror i frukt och din kropp xempel på att organiska ämnen kan ha sura egenskaper inleder avsnittet. Karboxylgruppens byggnad presenteras och de vanligaste organiska syrornas egenskaper och förekomst beskrivs. 9.7 strar ger smak och doft I det sista avsnittet presenteras estrar och deras egenskaper. Speciell tonvikt läggs vid deras användning som smak- och doftämnen. I grundboken avslutas avsnittet med ett "släktträd" över ämnen med kolatomer.
Översikt Kopieringsunderlag och demonstrationsförsök vsnitt OH Laboration Demonstration Teoretisk uppgift Rubrik 9.1 D1 Söderdelning av ullgarn och socker 30 en bra inledning för att visa att det som kommer från växt- och djurriket innehåller kolatomer. 1 Undersök träkol och grafit 40 Träkol och grafit 2 landa ola med kol 40 3 Vad händer i en kolmila? 80 oh1 kolets olika former grundboken s 153 155, lightboken s 80 81. 9.2 4 framställ kolväte 40 D2 framställ metan kan göras istället för laboration 4. oh2 kolatomens bindningar grundboken s 156 5 Vad bildas när gasol brinner? 20 6 Kul med kulmodeller alkanserien 40 oh3 organiska föreningar en översikt kopiera som arbetsblad. 9.3 7 framställ acetylen 40 8 Kulmodeller av alkener och alkyner 20 nvänd arbetsblad OH3 9.4 9 Undersök bensin 20 randfarligt! 10 Undersök fotogen 20 11 hur tjock är oljefilmen? 40 oh4 Destillation av råolja grundboken s 166 167, lightboken s 88 89. 9.5 12 Undersök alkoholer 40 Öppen laboration 13 Undersök etanol 20 14 att skilja på alkohol och vatten 20 15 Kulmodeller av alkoholer 20 nvänd arbetsblad OH3 16 fryser allt? 30 Glykol som anti frysmedel i t.ex. bilkylare 9.6 17 Undersök organiska syror 40 Öppen laboration 18 framställ en organisk syra 60 9.7 19 framställ en ester 40 20 Vi gör en ester till 40 Kommentar Tidsåtgång i min 87
Laborativa och teoretiska uppgifter 9.1 1. Undersök träkol och grafit MÅL Låta eleverna upptäcka kolets trästruktur och skillnaden mellan träkol och grafit. KOMMNTR Var noga med att använda förkläde och underlägg eftersom laborationen kan vara ganska smutsig. leven ska kunna se trästrukturer som årsringar i kolet, och uppleva att det känns strävt mellan fingrarna. Grafit i pulverform ser ut som små glänsande korn. Grafit användes tidigare som smörjmedel. Om ett lås kärvar är det bättre att använda grafit än olja. Oljan kan ge en tillfällig förbättring, men låset kärvar ofta igen efter ett tag. Grafit är en torr smörjning som inte drar åt sig smutspartiklar på samma sätt som oljan. Grafit säljs i plastflaskor med en pip som kan stickas in i låset. Är det skillnad på kol och kol? Du behöver: Träkol, grafit, urglas och lupp. Undersök kolbitens yta med hjälp av en lupp. Smula sönder kolbiten på urglaset och undersök smulorna med luppen. eskriv vad du ser. Ta lite av kolsmulorna mellan fingrarna. Hur känns det? D Lägg lite grafit på urglaset och undersök det med hjälp av en lupp. eskriv vad du ser. Tag lite av grafiten mellan fingrarna. Hur känns det? 2. landa ola med kol MÅL tt ge eleven en inblick i vad aktivt kol kan användas till. KOMMNTR olan ska avfärgas men behålla smaken. ktivt kol är mycket poröst kol som tillverkas genom förkolning av trä, eller genom att kol behandlas med överhettad vattenånga. Kolets porositet gör att det effektivt adsorberar gaser och färgämnen. ktivt kol används i gasmasker men även för att avfärga lösningar. land annat får man vitt socker genom att behandla det bruna råsockret med aktivt kol. ktivt kol används även i köksfläktar som inte kopplas in i ventilationssystemet. Kol används ofta i filter för att ta bort dofter och färger. Du behöver: Två bägare, ola, aktivt kol, tratt och filtrerpapper. Häll upp ett par centimeter ola i den ena bägaren. Tillsätt aktivt kol och rör om ordentligt. Vik filtrerpappret som på bilden intill och sätt det i tratten. D Filtrera blandningen ner i den andra bägaren. Studera vad som skett och smaka på filtratet. 3. Vad händer i en kolmila? MÅL leven ska känna till en gammal metod att framställa träkol, samt lite om de biprodukter metoden gav. KOMMNTR Metoden kallas torrdestillation. Vid destillationen bildas träkol och brännbara gaser av olika kolväten samt koloxid. Dessutom bildas en starkt tjärdoftande vätska som innehåller metanol (träsprit) och tjära. ftersom vätskan även innehåller ättiksyra är den sur. erätta gärna i sammanhanget varför det finns kakelugnar. Under 1700-talet gick det åt väldigt mycket ved när man tillverkade det kol som behövdes vid järnframställning. För att få veden att räcka till var det nödvändigt att uppfinna ett bränslesnålt uppvärmningssystem. De som på Rikets Råds uppdrag år 1769 skapade kakelugnen var J. ronstedt och FK. Wrede. tt arbeta som kolare var slitsamt och tungt. Men deras hårda slit i skogen har bidragit till det välstånd vi har idag. Träkol behövdes bland annat i masugnarna för att framställa järn. Du behöver: Provrör, korkar med glasrör, stativ med hållare, glasburk, brännare, träbitar och lackmuspapper. Ställ i ordning utrustningen enligt bilden. Lägg träbitarna i provröret. Tänd brännaren och värm provröret. örja som på bilden i ändan av provröret. nteckna vad som händer. ntänd gasen som strömmar ut ur avledningsröret från glasburken. Vilken färg har lågan? D Fortsätt värma tills träbitarna inte längre avger någon gas. Koppla isär utrustningen och undersök innehållet i provröret och i burken. Hur ser det ut? Hur luktar det? Är det surt eller basiskt? Är det ett eller flera ämnen? 88
Kolväten är enkla organiska ämnen som bara innehåller kol- och väteatomer. Det allra enklaste kolvätet har bara en kolatom och fyra väteatomer. Du behöver: Stativ med hållare, provrör med sidorör, avledningsrör, provrör, korkar, bägare med vatten, aluminiumkarbid (l 4 3) och saltsyra. Ställ i ordning försöket enligt bilden till höger. Fäst provrören i ett stativ med hållare. Lägg en halv tesked aluminiumkarbid i provröret med sidorör, och droppa i saltsyra så att karbiden blir helt genomfuktad. Sätt snabbt på korken och samla upp den bildade gasen i två vattenfyllda provrör som på bilden. Om gasutvecklingen stannar kan du försiktigt värma provröret med karbiden. D Undersök gasens färg och lukt. F Släck ner belysningen i rummet och undersök den bildade gasens brännbarhet. ilden till vänster visar en molekylmodell av gasen. Ta med hjälp av kemiboken eller en uppslagsbok reda på vilken gas det är. 4. Framställ ett kolväte MÅL leven ska framställa det enklaste kolvätet, metan. KOMMNTR När eleverna beskriver den bildade gasen är det viktigt att de inte påstår att färgen är vit, utan säger färglös eller ofärgad. Lågan när de eldar metanet är svagt blå. För att tydligt se lågfärgen bör klassrummet släckas ner. För att få ett bra resultat bör man låta eleverna samla upp gasen i 4 5 provrör, i det första röret blir det nämligen mest luft. Metan är luktlös och kallas även sumpgas eller gruvgas. Laborationen kan ersättas med demonstration D1 längre fram. Vid förbränning av gasen kan man tydligt se imma av vatten på insidan av provröret. tt visa att det bildas koldioxid är svårare. Man kan eventuellt fuska och använda sig av lite grumligt kalkvatten. Mer om förbränning i kapitel 11. Ibland kan metan självantända, till exempel på myrar. Fenomenet kallas irrbloss. Man kan även påpeka att om man använder naturgas, som till största delen består av metan, som bränsle så bildas växthusgasen koldioxid vid förbränningen. 9.2 Gasolbrännaren har du använt många gånger tidigare när du värmt något. Nu ska du undersöka gasen gasol lite närmare. Du behöver: -kolv, kork, gasol och kalkvatten. Häll lite kalkvatten i en -kolv. Din lärare fyller -kolven med gasol. Sätt på en kork. Tänd eld på gasolen och studera lågan. Håll en glasstav ovanför lågan en stund. Sotar lågan eller sotar den inte? Vad händer med kalkvattnet? Vilken gas bildas när gasol brinner? D I affären kallas gasen gasol. Men vilket kemiskt namn har gasen? Svaret hittar du i kemiboken. Fyll kolven på nytt med gasol och tänd eld på gasen. Tippa kolven försiktigt så att mynningen kommer neråt. Förklara vad som händer. 5. Vad bildas när gasol brinner? MÅL leven ska veta att gasol är ett brännbart kolväte som är tyngre än luft, och att det bildas koldioxid när gasen brinner. KOMMNTR Gasol är handelsnamnet för propan ( 3 H 8 ) och butan ( 4 H 10 ). Vid vintercamping är det viktigt att man har rätt gasol med sig. Kokpunkten för propan är 42, medan butan kokar först vid 0. När eleven tippar -kolven med den brinnande gasolen, flammar lågan upp kraftigt och brinner på bordet eftersom gasol är tyngre än luft. 3 H 8 + 5O 2 3O 2 + 4H 2 O 2 4 H 10 + 13O 2 8O 2 + 10H 2 O För att kunna förstå hur det kan finnas så många kolföreningar med så olika egenskaper måste man studera deras uppbyggnad. Vi börjar med alkanserien. Du behöver: Kulmodeller och papper med översikt över organiska föreningar. ygg modeller av de enklaste kolvätena i alkanserien. Skriv deras kemiska namn och molekylformel på översikten med olika organiska föreningar som du får av din lärare. Rita även kolvätenas strukturformel. Hjälp får du i grundboken sidorna 156 163 (lightboken sidorna 82 84). Vilka atomslag finns i alla kolväten? Hur många atomer binds till varje kolatom i alkanerna? Vad har kolvätenas namn gemensamt? Hur många väteatomer har ett kolväte med 55 kolatomer? Försök komma på det matematiska förhållandet mellan antalet kolatomer och väteatomer. 6. Kul med kulmodeller alkanserien MÅL leven ska kunna molekylstrukturen för metanserien, alkanerna. KOMMNTR nvänd OH3 som arbetsblad. Den visar en översikt av organiska föreningar. Återkom kontinuerligt till detta blad vartefter ni läser om nya organiska föreningar. Lär eleverna att det heter metanserien sedan gammalt, men att föreningarna idag kallas alkaner. I grunboken sidan 160 (lightboken sidan 84) visas vilka som är gaser och vilka som är vätskor. Metan och etan finns i naturgas, propan och butan säljs under namnet gasol. åde molekylformler och strukturformler bör läras in. 89
åtmotorn Penta har fått sitt namn från samma språk, grekiskan. Det var enligt uppgift den femte prototypen som fungerade bäst. Dagens Pentiumprocessor är troligen mer välkänd och kommer kanske snart att ersättas av en Hexiumprocessor? 9.3 7. Framställ acetylen MÅL leven ska lära sig lite om det omättade kolvätet acetylen. KOMMNTR cetylen brinner med en kraftigt sotande låga eftersom det innehåller en hög andel kolatomer. ftersom formeln är 2 H 2 är halten kolatomer 50 %. Varning etyn kan verka etsande på lungorna! Ta små mängder eftersom lågan sotar kraftigt. Man kan också blåsa med lite syrgas på lågan från en gastub. Det blir då en vit, skarp gassvetslåga. a 2 + 2H 2 O 2 H 2 + a(oh) 2 cetylen är ett kolväte som bland annat används i en gassvets. Du behöver: Provrör, provrörshållare, glasull, T-röd och kalciumkarbid (a 2). Fäst provröret i stativet och forma en liten bit glasull så att den passar precis i provröret (se bilden). Lägg några små bitar kalciumkarbid i provröret. Fukta dem med några droppar T-röd. Häll sedan på vatten till cirka 2 centimeter. Sätt snabbt i glasullsproppen. D ntänd gasen som bildas. Vilken färg har lågan? Hur ser det ut ovanför lågan? cetylen är ett varunamn. Vilken är gasens kemiska namn? Ta hjälp av grundboken sidorna 162 163 (lightboken sidorna 85 86). 8. Kulmodeller av alkener och alkyner MÅL leven ska bli förtrogen med att både bygga och rita molekyler av alkener och alkyner. KOMMNTR Fortsätt arbetet med översikten över organiska ämnen OH3 som påbörjades i uppgift 6. Stanna inte vid eten och etyn, utan visa hur man kan få nya föreningar från varje alkan utom metan genom att ge dem en dubbel- eller trippelbindning. Variera placeringen av bindningen och eleverna upptäcker snart att molekylformeln hela tiden blir densamma. Skillnaden i smältpunkten beror på att eten har en dubbelbindning. tyns smältpunkt är högre än etens, cirka 162, eftersom etyn har en trippelbindning. Kolatomen har alltid fyra bindningar. Men den kan binda till sig andra kolatomer med dubbeleller trippelbindningar. Du behöver: Kulmodeller och papper med översikt över organiska föreningar. ygg modeller av de enkla kolvätena 2H 4 och 2H 2. Skriv in deras kemiska namn och molekylformler i översikten med olika organiska föreningar. Rita även deras strukturformler. Ta hjälp av grundboken sidorna 162 163 (lightboken sidorna 85 86). Kan du se något mönster i hur ämnenas kemiska namn är uppbyggda? Varför kallas de här kolvätena för omättade kolväten? D tan smälter vid 172 medan eten smälter vid 169. åda är kolväten med två kolatomer. Försök förklara skillnaden i smältpunkt. Vilken smältpunkt tycker du etyn borde ha? Ställ upp en hypotes. Kontrollera din hypotes i en uppslagsbok. F ygg flera molekyler med dubbel- och trippelbindningar. Rita deras strukturformler och ta reda på deras namn. Fyll i din översikt över alkener och alkyner. 9.4 9. Undersök bensin MÅL leverna ska se att bensin är lättantändligt och innehåller kolatomer. KOMMNTR Varning tänk på brandrisken! Det bildas kol på glasstaven. Formeln för oktanförbränning: 2 8 H 18 + 25O 2 16O 2 + 18H 2 O ensin är en av vår tids viktigaste produkter. ensin är en blandning av olika kolväten som man får ur råolja genom destillation. Du behöver: ensin, degel med lock och två bägare. Häll lite kalkvatten i en av bägarna. Ställ degeln i bägaren och lägg locket upp och ner på degeln. Häll ett par droppar bensin på locket. Ställ bort flaskan. ntänd bensinen och håll en glasstav i lågan. Vad bildas på glasstaven? D Vilket atomslag finns alltså i bensin? Vad händer med kalkvattnet? 10. Undersök fotogen MÅL leverna ska förstå att fotogen innehåller kol och måste upphettas eller syresättas för att börja brinna. KOMMNTR Glasstaven kommer att svartfärgas av sot (kol). Fotogen är ganska svårantändligt. Värme eller kontakt med mer syre gör fotogenet lättare att antända. Det är därför man använder sig av en veke i fotogenlampor. Fotogen används som bränsle i bland annat lampor, kaminer och jetplan. Du behöver: Fotogen (lacknafta), glasullstuss och degel med lock. Lägg degellocket upp och ner på degeln och häll i lite fotogen. Tänd en tändsticka och antänd fotogenet. Var det lätt eller svårt att antända? Låt degeln och locket kallna och häll på lite ny fotogen. Lägg en liten glasullstuss i fotogenet och vänta en stund medan fotogenet sugs upp. Tänd en tändsticka och antänd fotogenet i glasullen. Var det lättare eller svårare att antända fotogenet nu. D Håll en glasstav i lågan och se vad som bildas på glasstaven. Vilket atomslag ingår i fotogen? 90
I en småbåtshamn kan man ofta se en hinna av bensin på vattenytan. Den skimrar i regnbågens färger. Det kan se mycket ut, men hur tjock är egentligen oljefilmen? Du behöver: Droppipett, mätcylinder, glasskål och olja. Droppa jämnstora droppar olja i mätcylindern. Räkna hur många droppar det behövs för att få exempelvis 5 centiliter. eräkna utifrån det volymen hos en droppe. Fyll glasskålen med vatten. D Droppa försiktigt en oljedroppe på vattenytan. Försök att få droppen så nära skålens mitt som möjligt. F Vänta tills droppen flutit ut och blivit så stor som möjligt. Oljefläcken kommer att bli i det närmaste cirkelrund. Mät diametern på två ställen där den är kortast och längst. eräkna utifrån dessa värden en medelradie. G I punkt ovan beräknade du volymen för en droppe olja. Om du droppat i mer än en droppe olja i din skål måste du beräkna volymen för oljan. H Oljefilmen på vattenytan kan betraktas som en tunn cylinder där höjden är lika med oljefilmens tjocklek. Tjockleken kan då beräknas med hjälp av formeln för en cylinders volym: V = r 2 h V = volymen olja h = oljefilmens tjocklek r = oljefläckens radie Sätt in dina värden för volymen och radien. eräkna sedan oljefilmens tjocklek. 11. Hur tjock är oljefilmen? MÅL leven ska inse att tjockleken på en oljefilm är mycket liten. KOMMNTR leverna bör läsa igenom laborationen noga innan den genomförs. Det kan också behövas en genomgång av begreppet π och volymberäkning av en cylinder. Man kan betrakta oljedropparna som likstora. För att få fram volymen på oljefilmen måste man veta volymen på de droppar som man lagt på vattenytan. Man kan till exempel droppa 100 droppar i en liten mätcylinder, eller droppa i så att man får exempelvis 2 ml. Glöm inte att räkna dropparna. Filmens tjocklek är 0,00018 0,00031 mm. Man kan åskådliggöra principen genom att på botten i en glasskål hälla ut lite ärtor, de kommer att lägga sig i ett lager på botten. lkoholer har många gemensamma egenskaper, men kan även skilja sig en hel del. Nu ska du undersöka några egenskaper hos alkoholer. Du behöver: Olika alkoholer. Skriv ner några egenskaper som du vill undersöka. ftersom alla alkoholer är giftiga kan du inte undersöka smak. Du ska beskriva några olika alkoholer. Titta på flaskornas etiketter. Finns det några farosymboler på dem och i så fall vilka? Presentera dina förslag för din lärare. örja sedan dina undersökningar. nteckna noga och jämför de olika alkoholerna. 12. Undersök alkoholer MÅL leven ska känna till några egenskaper hos alkoholer. KOMMNTR nvänd vanliga alkoholer som metanol, etanol, propanol, butanol, pentanol, glykol och glycerol. leverna bör komma fram till att man kan undersöka exempelvis utseende, löslighet i vatten, ph och brännbarhet (glöm inte lågfärg). Var försiktig vid prov på brännbarhet. nvänd aluminiumformar och små mängder alkohol. Smaken kommer naturligtvis på förslag, varvid man snabbt kan visa dödskallen på metanolflaskan. Ställ undan förrådslösningarna. 9.5 tanol är den alkohol som finns i öl, vin och sprit. Men den kan också användas som bilbränsle. Du behöver: Degel med lock, rundkolv, etanol ( 2H 5OH) och kalkvatten. Ställ degeln på bänken och lägg ett upp och nervänt lock ovanpå. Häll lite etanol i locket. ntänd etanolen. Håll en glasstav över lågan. Sotar lågan? D Håll rundkolven upp och ner över lågan. Vänd rundkolven och häll lite kalkvatten i den. Skaka om. Vad händer? Vilket ämne bildas alltså när etanol brinner? F Vilka fördelar har etanol som bilbränsle jämfört med bensin? Läs grundboken sidan 174 (lightboken sidan 91). 13. Undersök etanol MÅL leven ska förstå att etanol är en kolförening och att det bildas koldioxid vid förbränning av etanol. KOMMNTR tt alternativt sätt är att fylla en -kolv med ett par centimeter kalkvatten och förbränna etanolen i en förbränningssked inuti kolven. Det räcker med några droppar etanol. Försöket kan även genomföras med andra alkoholer. Om man använder T-röd i spritkök (stormkök) kan man undvika sotiga kokkärl genom att ersätta cirka 5 % av T-spriten med vatten. Den stora fördelen med alkohol som bränsle är att etanol tillverkas av växter och därför är en förnybar energikälla som inte ökar koldioxidhalten i luften. 91
14. tt skilja på alkohol och vatten MÅL leven ska förstå att alkohol och vatten båda är lösningsmedel, men att de har olika egenskaper. KOMMNTR Det här är en möjlighet att separera etanol från vatten. Den undre fasen är en lösning av kaliumkarbonat och vatten. Den övre fasen är T-röd. lkohol är lösligt i vatten. Men det går att skilja alkoholen från vattnet. Du behöver: -kolv, T-röd, vatten och kaliumkarbonat (pottaska). landa lika stora volymer T-röd och vatten. Häll blandningen i en -kolv. Tillsätt kaliumkarbonat och skaka om. Tillsätt ännu mer kaliumkarbonat och skaka om igen. Fortsätt tillsätta kaliumkarbonat tills du fått två skikt i -kolven. Det övre skiktet består av T-röd. Det undre består av vatten. Försök förklara vad som har hänt. 15. Kulmodeller av alkoholer MÅL leven ska lära sig vad som skiljer en alkohol från ett kolväte, nämligen OH-gruppen. KOMMNTR Här fortsätter eleven sitt arbete med översikten på OH 3. Hittills bör de ha gjort kolumnerna alkaner, alkener och alkyner. Nu fortsätter de med alkoholer. lkoholer består av atomslagen kol, väte och syre. OH-gruppen är gemensam för alla alkoholer, liksom ändelsen ol i deras kemiska namn. Viskositeten ökar med fler OH-grupper, och de blir svårare att antända. lla alkoholer har en OH-grupp. Det är den gruppen som gör dem till alkoholer. Du behöver: Kulmodeller och papper med översikt över organiska föreningar. ygg modeller av de enklaste alkoholerna. Skriv ner deras kemiska namn och molekylformler i din översikt, samt rita deras strukturformler. Vilka atomslag finns i alla alkoholer? Vilken atomgrupp är utmärkande för alla alkoholer? Har alkoholernas namn något gemensamt? D Vilket är sambandet mellan kolvätenas och alkoholernas namn? lkoholer kan ha mer än en OH-grupp. Hur tror du att deras egenskaper ändras då? Jämför etanol och glykol som har lika många kolatomer men olika många OH-grupper. Studera etiketterna på flaskorna. 16. Fryser allt? MÅL leven ska inse att man kan få en temperatursänkning om man blandar salt och is. Dessutom ska eleven inse att man kan sänka fryspunkten på vatten genom att blanda det med glykol. KOMMNTR Förr kunde man tillverka glass genom att frysa glassmeten i en is saltblandning. tt fryspunkten på vatten kan sänkas med hjälp av glykol utnyttjar man i bilar under vinterhalvåret för att undvika att bilmotorn fryser sönder. Kopiering Redan tillåten. innan Spektrum kylskåpen Kemi var Liber uppfunna ville man ibland kunna kyla saker till riktigt kalla temperaturer. Hur tror du att man gjorde? Du behöver: ägare, krossad is, koksalt, provrör, vatten och glykol Gör en köldblandning genom att lägga krossad is i en bägare. Strö koksalt över isen och avläs temperaturen. Fortsätt att strö på salt tills termometern visar 10 eller kallare. Hur kall kan du få köldblandningen? Strö mer salt över isen tills temperaturen slutar sjunka. När blandningen är så kall som det går sätter du ner två provrör i blandningen. Det ena ska innehålla vatten, det andra ska innehålla en blandning av glykol och vatten. Iakttag vad som sker. 9.6 17. Undersök organiska syror MÅL leven ska själv undersöka några organiska syror. KOMMNTR leverna ska själva komma fram till vad som är lämpligt att undersöka, till exempel utseende, lukt, löslighet i vatten och ph. Lämpliga organiska syror är exempelvis myrsyra, ättiksyra, propionsyra, stearinsyra, citronsyra, vinsyra, oxalsyra, askorbinsyra och oljesyra. Undvik smörsyra och valeriansyra på grund av deras kraftfulla dofter. Organiska syror är vanliga i naturen och i din kropp. När du blir trött i musklerna beror det till exempel på en organisk syra som heter mjölksyra. Du behöver: Olika organiska syror. Du ska beskriva några organiska syror. Skriv ner några egenskaper som du vill undersöka. Smak är uteslutet eftersom många av syrorna är frätande. Presentera dina förslag för din lärare. Gör sedan dina undersökningar. nteckna noga och jämför de olika syrorna. 92
Organiska syror kan du bland annat träffa på i hushållet. Du behöver: ägare, provrör, provrörsställ, blått och rött lackmuspapper, kaliumdikromat (K 2r 2O 7), etanol och svavelsyra. Häll 2 cm kaliumdikromat i ett provrör (1). Sätt det i provrörsstället. Häll 2 cm svavelsyra i ett annat provrör (2). Sätt det i provrörsstället. Häll 3 cm etanol i ett tredje provrör (3). Fyll på med 8 cm vatten. Sätt det i provrörsstället. D landa försiktigt svavelsyran (2) med kaliumdikromatet (1) i bägaren. nteckna färgen på blandningen. Fukta lackmuspapperen med vatten och håll dem cirka 35 cm ovanför bägaren. F G Droppa försiktigt ner blandningen av etanol och vatten (3) i bägaren. örja med ett par droppar så att du ser vad som händer. Vad händer med lackmuspapperen och färgen på det som finns i bägaren? H Lukta försiktigt på ångorna som stiger upp från bägaren. Känner du igen doften? 18. Framställ en organisk syra MÅL leven ska ha sett att man av etanol kan framställa ättiksyra, etansyra. KOMMNTR Släktskapet mellan alkoholer och organiska syror ska tydliggöras. Var observant på att vissa allergiska elever kan reagera på kaliumdikromat. Lackmusen påvisar sur reaktion och man känner tydligt doften av ättika. tt använda både ett blått och ett rött lackmuspapper gör att eleverna inte kan gissa om ångorna ska vara sura eller basiska. De alkoholtest som polisen använde förr i tiden var baserade på den här reaktionen. fter laborationen kan man gå igenom formelskrivande med ord, kemiska tecken och strukturformel. Fortsätt även gärna med OH3, kolumnen om organiska syror. tanol + syre ättiksyra + vatten 2 H 5 OH + O 2 H 3 OOH + H 2 O fter framställningen av ättiksyra kan man gå igenom olika organiska syror. Namn och formel bör tas med. Med tanke på vad som kommer längre fram i kursen kan man nämna några fettsyror och poängtera OOH gruppen. Oxidation av glykol, 2 H 4 (OH) 2 ger oxalsyra (OOH) 2, som finns i rabarber och harsyra. strar är ämnen som används till många olika saker. Smakämnen, hudkrämer och sprängämnen är några exempel. Du behöver: Provrör, två bägare, etanol ( 2H 5OH), koncentrerad ättiksyra (H 3OOH) och koncentrerad svavelsyra. Häll upp 2 cm etanol och 2 cm koncentrerad ättiksyra i två olika provrör. landa etanolen och ättiksyran i en bägare. Lukta försiktigt på blandningen. nteckna lukten. Din lärare tillsätter ett par droppar koncentrerad svavelsyra till blandningen. D Håll handen under bägaren och känn efter vad som händer med temperaturen. Vänta ungefär 10 minuter. Häll sedan över blandningen till en annan bägare som till hälften är fylld med kallt vatten. F Lukta försiktigt över bägaren och anteckna lukten. 19. Framställ en ester MÅL leven ska upptäcka att om man blandar ämnen som i vissa fall är närbesläktade med varandra ger det upphov till nya föreningar. KOMMNTR Tänk på doften och arbeta i dragskåp. Varna för den starka svavelsyran, bland annat när eleverna ska diska. Häll den bildade estern i en stor bägare med kallt vatten. Det gör att doften blir mer nyansrik och inte så stark. 2 H 5 OH + H 3 OOH 2 H 5 OOH 3 + H 2 O etyl-acetat 9.7 Du behöver: Provrör, två bägare, pentanol ( 5H 11OH), koncentrerad ättiksyra (H 3OOH) och koncentrerad svavelsyra. Häll 2 cm pentanol och 2 cm koncentrerad ättiksyra i två olika provrör. landa pentanolen och ättiksyran i en bägare. Lukta försiktigt på blandningen. nteckna lukten. Din lärare tillsätter ett par droppar koncentrerad svavelsyra till blandningen. D Håll handen under bägaren och känn vad som händer med temperaturen. Vänta ungefär 10 minuter. Häll sedan över blandningen i en annan bägare som är till hälften fylld med kallt vatten. F Lukta försiktigt över bägaren och anteckna lukten. 20. Vi gör en ester till MÅL leven ska upptäcka att mycket av det som ger glass och läsk dess smak har framställts av kemister. KOMMNTR Vill du göra ytterligare estrar så kan du läsa på sidan 178 i grundboken. Undvik dock att göra estrar från myrsyra. Du kan också be eleverna att titta i sina kläder. Vissa kommer att upptäcka att estrar kan användas även till kläder, nämligen polyester. Mer om dessa finns i kapitel 12 i grundboken, sidan 248 (lightboken sidan 127). 93
OH-underlag OH 1 OH 2 OH 3 OH 4 lkaner lkener lkyner lkoholer Organiska syror Namn och Struktur- Namn och Struktur- Namn och Struktur- Namn och Struktur- Namn och Strukturmolekyl- formel molekyl- formel molekyl- formel molekyl- formel molekyl- formel formel formel formel formel formel Metan Metanol Metansyra tan ten tanol tansyra Propan Propyn Propansyra utan utansyra Pentan Penten Pentanol Hexan Hexyn Heptan Oktan Okten Nonan Nonyn Dekan Gaser 1 4 ensin 5 10 Fotogen 11 15 Dieselolja 16 20 ldningsolja och smörjolja 21 40 sfalt och paraffin 41 94
Demonstrationsförsök D1 Torrdestillation av socker och ullgarn. MÅL tt visa att det som kommer från växt- och djurriket innehåller kolatomer. KOMMNTR n bra inledning av den organiska kemin är att torrdestillera socker och ullgarn. tt provrör fylls med 3 cm strösocker och torrdestilleras. leverna ska uppmärksammas på att det bildas vatten, brännbara gaser och kol. Vattnet ses som imma i början på den termiska sönderdelningen. Man måste vara observant eftersom imman snabbt övergår till ånga när provröret blir varmare. Den utströmmande gasen som bildas kan antändas. Kolet är den svarta rest som återstår. Lägg en ca 10 cm lång ullgarnstråd i ett provrör och peta ner det i botten av röret. Torrdestillera. Det bildas samma produkter som i det första försöket. Dessa laborationer genomförs som demonstrationer eftersom provrören är svåra att rengöra. D2. Framställ metan MÅL leven ska få en introduktion till den organiska kemin. KOMMNTR Demonstrationen kan göras istället för uppgift 4 tidigare. tt framställa metan och förbränna gasen i ett mörklagt klassrum ger en trevlig introduktion till organisk kemi. luminiumkarbid och vatten läggs i en rundkolv med avledningsrör och gasen samlas upp i vattenfyllt provrör. Samla upp gasen i minst 5 provrör, de första kommer att fyllas med luft. Se till att ha korkar till hands så att provrören kan förslutas när de är fyllda. Föreningar mellan en metall och kol kallas karbider. De användes förr som bränsle i karbidlampor. Grottforskare lär fortfarande använda dem. Mörklägg salen och börja med det sist fyllda röret. Det ska synas en tydlig ljusblå låga i röret när gasen antändes. Sätt snabbt tillbaka korken när gasen brunnit. När gasen brinner bildas bara två ämnen: vatten och koldioxid. På insidan av provröret syns imma av vatten. Tillsätt lite kalkvatten och skaka om. Kalkvattnet grumlas och visar att det bildats koldioxid. Metanmolekylen innehåller kol- och väteatomer. Metan kallas även gruvgas eller sumpgas eftersom den bildas vid nerbrytning av organiskt material utan tillgång till syre. Metan kan även bildas i våra tarmar. 95