Organiska föreningar Indelning, struktur och egenskaper. Niklas Dahrén

Relevanta dokument
Organiska föreningar Struktur- och stereoisomerer. Niklas Dahrén

Namnge och rita organiska föreningar - del 2 Alkaner, alkener, alkyner. Niklas Dahrén

Organiska föreningar del 3: Rita och namnge alkaner, alkener och alkyner. Niklas Dahrén

Organiska föreningar del 5: Rita och namnge alkoholer, karboxylsyror och estrar. Niklas Dahrén

Organiska föreningar del 1: Introduktion till organiska föreningar. Niklas Dahrén

Namnge och rita organiska föreningar - del 4 Alkoholer, karboxylsyror och estrar. Niklas Dahrén

Organiska föreningar - Struktur- och stereoisomerer. Niklas Dahrén

Namnge och rita organiska föreningar - del 5

Organiska föreningar - del 8: Struktur- och stereoisomerer. Niklas Dahrén

Organiska föreningar del 10: Vad bestämmer kokpunkten hos en förening? Niklas Dahrén

Vad är det som gör att vi lever? Finns det en gud som har skapat livet?

Organiska föreningar Kokpunkt och löslighet. Niklas Dahrén

Kolföreningar. Oändliga variationsmöjligheter

Vad bestämmer ett ämnes kokpunkt? Niklas Dahrén

Organisk kemi. Till provet ska du

d=236

Namngivning av organiska föreningar del 2. Niklas Dahrén

Kemi A. Kap 9: kolföreningar

Nästan alla ämnen kan förekomma i tillstånden fast, flytande och gas. Exempelvis vatten kan finnas i flytande form, fast form (is) och gas (ånga).

Namnge och rita organiska föreningar - del 1-3. Niklas Dahrén

Organiska föreningar del 6: Rita och namnge etrar, aldehyder, ketoner, tioler och disulfider. Niklas Dahrén

Organiska föreningar del 2: Introduktion till att rita och namnge organiska föreningar. Niklas Dahrén

Inför provet Kolföreningarnas kemi

ORGANISK KEMI KOLFÖRENINGARNAS KEMI

Namnge och rita organiska föreningar - del 1 Introduktion till att rita och namnge organiska föreningar. Niklas Dahrén

Föreläsning 2. Kolväten Kapitel 3 och delar av 4. 1) Introduktion 2) Mättade kolväten 3) Omättade kolväten 4) Aromatiska föreningar

Varför kan kolatomen bilda så många olika föreningar?

Reaktionsmekanismer. Niklas Dahrén

Kemiska reaktioner: Olika reaktionstyper och reaktionsmekanismer. Niklas Dahrén

4. Organiska föreningars struktur

Polära och opolära ämnen, lösningsmedel och löslighet. Niklas Dahrén

Nämn ett ämne som kan omvandlas till diamant a, granit b, meteoritmineral c, kol d, grafit

Organiska ämnen (2) s

Organiska föreningar del 7: Rita och namnge fenoler, nitroföreningar och aminer. Niklas Dahrén

Organiska ämnen (2) s

Organisk kemi Kolföreningarnas kemi

Kovalenta bindningar, elektronegativitet och elektronformler. Niklas Dahrén

Ättiksyra förekommer naturligt i kroppen och deltar i många biokemiska processer. Vid kroppsenligt ph är syran huvudsakligen protolyserad,

Vätebindningar och Hydro-FON-regeln. Niklas Dahrén

Dipol-dipolbindning. Niklas Dahrén

Organiska ämnen (2) s

Namnge och rita organiska föreningar - del 3 Halogenalkaner, cykliska kolväten och arener. Niklas Dahrén

FUNKTIONELLA GRUPPER (Ämnesklasser) Fö

Organisk kemi Kolets kemi

ORGANISK KEMI KOLFÖRENINGARNAS KEMI

Kovalenta och polära kovalenta bindningar. Niklas Dahrén

Van der Waalsbindning (Londonkrafter) Niklas Dahrén

7,5 högskolepoäng. Organisk kemi Provmoment: Tentamen Ladokkod: A100TG Tentamen ges för: Kemiingenjör, tillämpad bioteknik.

Oxidation, reduktion och redoxreaktioner. Niklas Dahrén

Lärare: Jimmy Pettersson. Kol och kolföreningar

C Dessa atomer är kolets isotoper. Isotoper har: olika A samma Z samma antal e likadana kemiska egenskaper

van der Waalsbindningar (London dispersionskrafter) Niklas Dahrén

Föreläsning 4. Stereokemi Kapitel 6

Kapitel 2. Kovalent bindning

Analysera gifter, droger och läkemedel med högupplösande vätskekromatografi (HPLC) Niklas Dahrén

Dipoler och dipol-dipolbindningar Del 2. Niklas Dahrén

Olika kovalenta bindningar. Niklas Dahrén

Analysera gifter, droger och läkemedel med gaskromatografi (GC) Niklas Dahrén

Inga hjälpmedel är tillåtna. 100 poäng

Repetition kemi och instuderings/övningsfrågor

ORGANISK KEMI Del A-2009

Organisk kemi Kolföreningarnas kemi

Några enkla organiska föreningar

KEMI 1 MÄNNISKANS KEMI OCH KEMIN I LIVSMILJÖ

Organisk kemi Kolföreningarnas kemi

Isomerer. Samma molekylformel men olika strukturformel. Detta kallas isomeri. Båda har molekylformeln C 4 H 10

ORGANISK KEMI. Enkel Dubbel Trippel. En liten jämförelse mellan:

Inga hjälpmedel är tillåtna. 100 poäng

Kemisk bindning. Mål med avsnittet. Jonbindning

Reaktionsmekanismer. Kap 6

Dipoler och dipol-dipolbindningar Del 1. Niklas Dahrén

Intermolekylära krafter

Gaskromatografi (GC) Niklas Dahrén

Analysera gifter, droger och andra ämnen med enkla metoder. Niklas Dahrén

Kovalent och polär kovalent bindning. Niklas Dahrén

Framkalla fingeravtryck med superlim. Niklas Dahrén

8. Organisk kemi Man kan enkelt visa strukturen för ett kolväte med en s.k. streckformel. För 3-metylhexan,

Kol och kolföreningar

Kap 2 McMurry Viktiga Begrepp

Atomens uppbyggnad. Niklas Dahrén

Mål och betygskriterier för kemi

Lösning till Tentamen i Kemi (TFKE16),

VAD ÄR KEMI? Vetenskapen om olika ämnens: Egenskaper Uppbyggnad Reaktioner med varandra KEMINS GRUNDER

VAD ÄR KEMI? Vetenskapen om olika ämnens: Egenskaper Uppbyggnad Reaktioner med varandra KEMINS GRUNDER

H 3 C. 5. Förklara varför fenol (se ovan) är en starkare syra än cyklohexanol (pk a =18).

Högupplösande vätskekromatografi (HPLC) Niklas Dahrén

Intermolekylära krafter

Svar till Testa dig i faktaboken Sid Namn fyra former av rent kol. Grafit, diamant, fulleren och nanorör. 9.2 Vilken sorts kol finns i

Alla papper, även kladdpapper lämnas tillbaka.

Exoterma och endoterma reaktioner. Niklas Dahrén

Föreläsning 3. Kolvätens egenskaper! Kapitel 3 och 4

ALDEHYDER och KETONER Del D-2007

Olika typer av kolväten

Reaktionsmekanismer. Kap 6

Valenselektroner = elektronerna i yttersta skalet visas nedan för några element ur grupperna

8.1 Se lärobokens svar och anvisningar. 8.2 Se lärobokens svar och anvisningar. 8.3 a) Skrivsättet innebär följande strukturformel

Molekyler och molekylmodeller. En modell av strukturen hos is, fruset vatten

ATOMENS BYGGNAD. En atom består av : Kärna ( hela massan finns i kärnan) Positiva Protoner Neutrala Neutroner. Runt om Negativa Elektroner

Inga hjälpmedel är tillåtna. För att få godkänd kurs måste man få minst 40 poäng på examen.

Kiralitet former som är spegelbilder av varandra men ej identiska. Jämför med händer.

Transkript:

Organiska föreningar Indelning, struktur och egenskaper Niklas Dahrén

Organisk kemi= kolföreningarnas kemi Organisk kemi är vetenskapen om kolföreningarnas kemi. Organiska föreningar innehåller all7d kol och väte och o:a även andra grundämnen. Atomer som o:a ingår i organiska föreningar är syre, kväve, halogener och ibland fosfor eller svavel. Organiska molekyler som består av enbart kol och väte benämns kolväten.

Kolväten löser sig inte i vatten Va$enmolekyler är s.k. dipoler e:ersom de har en posi7vt laddad och en nega7vt laddad sida. Alla ämnen som är dipoler kallas också för polära ämnen. Va$en bildar vätebindningar: VaBenmolekyler binder starkt 7ll varandra med vätebindningar. Vätebindningar är en bindning mellan eb par7ellt laddat väte på en molekyl och eb frib elektronpar på F, O eller N på den andra molekylen. Kolväten är opolära ämnen vilket innebär ab de inte är dipoler och har således inga tydliga laddningar. Va$enmolekyler a$raheras ej av opolära ämnen: E:ersom kolväten inte har någon posi7v eller nega7v laddning så abraheras inte vabenmolekyler av dessa och därför kan inte kolväten lösa sig i vaben. VaBenmolekyler föredrar istället ab binda 7ll andra vabenmolekyler eller 7ll andra polära ämnen istället för ab binda 7ll opolära ämnen.

Alkaner Alkaner är s.k. mä$ade kolväten vilket betyder ab de har fullt med väteatomer (och därför enbart enkelbindningar). Alkaner har den allmänna molekylformeln: C n H 2n+2 Alkaner utgör huvudbeståndsdelarna i bensin, dieselolja och jetbränsle/flygfotogen.

Strukturformler för de 3 första alkanerna

Uppgift: Vilken alkan har lägst resp. högst kokpunkt?

Butan kan förekomma i två isomera former

Vad menas med isomera former? Kemiska föreningar som har samma summaformel men olika struktur sägs vara isomerer. Olika strukturer ger dock olika egenskaper (t.ex. olika kokpunkter).

Uppgift: Har normalbutan eller isobutan högst kokpunkt? Svar: Strukturen påverkar kokpunkten: Normalbutan är en rak molekyl. Kontaktytan mellan raka molekyler är större och därmed kan de bindas starkare 7ll varandra. Det gör ab normalbutan får en högre kokpunkt. Kokpunkterna är: o Butan= -0,45 grader. o Isobutan= -11,7 grader.

Varför är kokpunkten högre för längre alkaner? Längre molekyler kan skapa starkare van der Waalsbindningar mellan varandra: Större molekyler har fler elektroner vilket innebär större chans ab molekylerna blir 7llfälliga dipoler p.g.a. en ojämn elektronfördelning. Större molekyler kan skapa fler kontaktpunkter mellan varandra.

Exempel på hur man namnger alkaner som har fler än 10 kolatomer: Heptadekan; C 17 H 36 Oktadekan; C 18 H 38 Nonadekan; C 19 H 40 Eikosan; C 20 H 42 Undekan Dodekan Tridekan Tetradekan Pentadekan Hexadekan Heptadekan Oktadekan Nonadekan Eikosan

Alkaners användningsområden

Alkener Alkener: OmäBade kolväten som innehåller minst 1 dubbelbindning. Alkenerna är mer reak7va än alkanerna. De enklaste alkenerna är eten (C 2 H 4 ) och propen (C 3 H 6 ). Den generella summaformeln för alkener med 1 dubbelbindning är C n H 2n. Till alkenerna räknas dock även diener och triener. Diener: Alkener med 2 dubbelbindningar. Triener: Alkener med 3 dubbelbindningar. Eten 1,5-cyklooktadien Butatrien

Eten är den enklaste alkenen Eten har två kolatomer och fyra väteatomer. E:ersom det fabas väteatomer måste kolatomerna lösa problemet genom ab bilda en dubbelbindning. Eten avges av mogna frukter och kan få andra frukter ab mogna snabbare. Inom industrin används eten framförallt som råvara 7ll plasten polyeten (PE).

Många etenmolekyler slås ihop och bildar plasten polyeten

Fler alkener o Eten, C 2 H 4 o Propen, C 3 H 6 o Buten, C 4 H 8 o Penten, C 5 H 10 o Hexen, C 6 H 12 o Hepten, C 7 H 14 o Okten, C 8 H 16 o Nonen, C 9 H 18 o Deken, C 10 H 20

Alkyner Är omäbade (saknar väteatomer). Har en trippelbindning. Har den allmänna summaformeln: C n H 2n-2 Namnges på samma säb som alkenerna men med ändelsen -yn. Exempel: Etyn, propyn, butyn, pentyn osv.

Etyn är den enklaste alkynen Etyn består av två kolatomer och två väteatomer. Etyn används vid svetsning tack vare den höga förbränningstemperaturen (cirka 3600 C) som uppstår när den blandas med ren syrgas.

Arener (aromatiska föreningar) Arener är ringformade kolväten. Många arener luktar mycket och kallas därför o:a för aroma7ska kolväten eller aroma7ska föreningar. Arener används som lösningsmedel och för framställning av plaster, färgämnen och läkemedel.

Exempel på arener: Bensen och acetylsalicylsyra

Bensen Bensen är den minsta arenen. Är starkt cancerframkallande. Innan man visste deba ingick bensen som lösningsmedel i t.ex. målarfärg. Ingår i bensin (högst 1 % bensen är 7llåten inom EU).

Sammanfattning så långt Alkaner: MäBade kolväten, enbart enkelbindningar, t.ex. etan. Alkener: OmäBade kolväten, en dubbelbindning, t.ex. eten. Alkyner: OmäBade kolväten, en trippelbindning, t.ex. etyn. Arener: Kolatomerna siber i en ring, luktar o:ast mycket, t.ex. bensen och acetylsalicylsyra.

Alkoholer kännetecknas av en eller flera OH-grupper Alkoholer innehåller OH-grupper: Om man byter ut en av väteatomerna i eb kolväte mot en hydroxylgrupp (OH) får man en alkohol. Alla alkoholer innehåller en eller flera hydroxylgrupper.

Namngivning av alkoholer När man namnger alkoholer utgår man från motsvarande alkan och lägger Kll ändelsen -ol: o o o Metanol: Den envärda alkoholen med en kolatom (som i metan) heter alltså metanol. Etanol: Den envärda alkoholen med två kolatomer (som i etan) heter alltså etanol. Propanol: Den envärda alkoholen med två kolatomer (som i etan) heter alltså etanol.

Envärda och flervärda alkoholer Envärda: Har en OH-grupp. Flervärda: Har fler än en OH-grupp. Glycerol är en flervärd alkohol

Uppgift: Vilken alkohol har högst resp. lägst kokpunkt och vilka alkoholer är lösliga resp. olösliga i vatten? Förklaring Kll kokpunkten: Alla alkoholer kan binda 7ll varandra med vätebindningar, men långa alkoholer kan även binda med rela7vt starka van der Waals-bindningar. Förklaring Kll lösligheten: Tack vare OHgruppen kan de små alkoholerna lösa sig enkelt i vaben. Kolvätekedjan är dock hydrofob och alkoholer med lång kolvätekedja är därför olösliga i vaben trots ab de även har en OH-grupp. Den långa opolära kolvätekedjan stör vabenmolekylernas fina arrangemang med vätebindningar och ogillas därför av vabenmolekylerna.

Etanol Etanol ingår i alkoholhal7ga drycker. Etanol i alkoholhal7ga drycker framställs genom jäsning av kolhydrater från växter (pota7s, korn, vindruvor m.m.). Etanol framställs industriellt genom en syrakatalyserad reak7on mellan eten och vaben.

Karboxylsyror Karboxylsyror kännetecknas av ab de har en karboxylgrupp -COOH. Karboxylsyror kallas även organiska syror. Alla syror, inklusive karboxylsyror, avger protoner (H + ). Många finns i frukter och ger dessa en syrlig smak. I organiska syror ingår minst en karboxylgrupp.

Namngivning av karboxylsyror Utgå från motsvarande alkan och lägg 7ll ändelsen -syra.

Vad används metansyra och etansyra till? Metansyra (myrsyra): Brännässlor och myror använder det som försvar. Etansyra (ärksyra): Används som konserveringsmedel och krydda. Bl.a. gurkor kan läggas i äkksyra och får då lång hållbarhet.

Estrar bildas när en karboxylsyra reagerar med en alkohol Mer korrekt namn: Etyletanoat

Estrar innehåller en s.k. esterbindning (eller esterbrygga)

Estrar har ofta angenäma dofter och smaker Används i parfymer. Används som smakämnen i godis, läskedrycker m.m. En del mediciner är estrar. Triglycerider (febmolekyler) är estrar.

Ketoner Ketoner (eller ketonkroppar) är nedbrytningsprodukter av febsyror. KoncentraKonen av ketonkroppar i blodet ökar kra:igt vid svält, fasta och vid akuta fall av framförallt diabetes typ 1 (låg insulinnivå s7mulerar bildningen av dessa). De ketoner som bildas i kroppen från fe$syror är aceton (propanon), acetoacetat (3-oxobutanoat) och betahydroxibutyrat (3-hydroxibutanoat). Ketonkropparna fungerar som nödbränsle under framförallt fasta och vid svält. Hjärnan är speciellt beroende av ketonkroppar e:ersom hjärnan inte kan använda feb eller proteiner som energikälla

Några fler organiska föreningar Aldehyder: Cykloalkaner: Etrar:

Sammanfattning

Aminer Aminer: Aminer är organiska ämnen innehåller minst 1 kväveatom. De härstammar från eller liknar ammoniak (NH 3 ). Skillnaden är ab en eller flera av de väteatomer som binder kväveatomen har bybs ut mot R-grupper (o:a kolvätegrupper). Molekyler som har en kväveatom bunden 7ll en karbonylgrupp kallas amider och har andra egenskaper jämfört med aminer. Olika aminer: Beroende på hur många R-grupper (och väteatomer) som binder 7ll kväveatomen så delar man in aminer i primära aminer med allmän formel RNH 2, sekundära aminer med allmän formel R 2 NH, ter7ära aminer med allmän formel R 3 N och kvartära aminer med allmän formel R 4 N +. R-grupp= o:ast en kolvätegrupp. Aminer är svaga baser: Kväveatomen har eb frib elektronpar som kan abrahera och binda 1 proton. Defni7onen av baser är ab de kan uppta protoner och därför räknas aminer som baser (dock ganska svaga baser). Primär amin Sekundär amin Ter<är amin Kvartär amin

Metylamin Metylamin är den enklaste primära aminen. Den 7llverkas genom en reak7on mellan ammoniak (NH 3 ) och metanol (CH 3 OH). Produk7on och försäljning av metylamin är reglerat i många länder e:ersom det kan användas för ab 7llverka metamfetamin. Syntes av metylamin Metylamin (2S)-N-metyl-1-fenylpropan-2-amin (metamfetamin)

Amider Amider:. Molekyler som har en kväveatom bunden 7ll en karbonylgrupp kallas amider och har andra egenskaper jämfört med aminer. Karbonylgrupp Allmän formel av en amid

Isomerer Isomerer: Kemiska föreningar som är isomerer med varandra har samma summaformel/molekylformel (exakt samma atomer och samma antal av dessa atomer) men molekylstrukturen skiljer sig åt (och därmed även egenskaperna). Skillnaden kan vara dels hur atomerna är bundna 7ll varandra (strukturisomeri/ kons7tu7onsisomeri) eller hur de är ordnade i rymden (stereoisomeri). Det finns även 2 olika varianter av stereoisomerer och dessa kallas för enan7omerer och diastereomerer. Isomerer Strukturisomerer Stereoisomerer Enan7omerer (op7ska isomerer) Diastereomerer (cis-trans-isomerer)

Strukturisomeri Molekylerna har samma summaformel men strukturen skiljer sig åt e:ersom atomerna är placerade på olika säb i de olika isomererna. Bildkälla: Av User Kemitsv on sv.wikipedia, CC BY-SA 3.0, hbps://commons.wikimedia.org/ w/index.php?curid=1014298

Stereoisomeri EnanKomerer (spegelbilder): Skillnaden mellan 2 molekyler som är enan7omerer är ab atomerna pekar åt olika håll i rymden. Kan jämföras med en vänster och höger hand. (R)= från det la7nska ordet Rectus som betyder höger. (S)= från det lacnska ordet Sinister som betyder vänster. Diastereomerer (icke spegelbilder): Skillnaden mellan 2 molekyler som är diastereomerer är ab i den ena molekylen siber atomerna på samma sida om en dubbelbindning (cis) medan de i den andra molekylen siber på motsab sida om dubbelbindningen (trans). (E)= från det tyska ordet Entgegen som betyder mot. (Z)= från det tyska ordet Zusammen som betyder Cllsammans. Bildkälla: Av User Kemitsv on sv.wikipedia, CC BY-SA 3.0, hbps:// commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1014302

För a$ en kemisk förening ska förekomma i olika enankomerer (op7ska isomerer) krävs det ab det finns minst en asymmetrisk atom (kiral atom). Kirala atomer: Dessa binder 4 olika atomer/ atomgrupper vilket möjliggör olika rymdstrukturer beroende på i vilken riktning i rymden atomerna pekar. Enantiomerer (kiralitet) De båda enankomererna på bilden Kll höger förhåller sig 7ll varandra på samma säb som vänster och höger hand. Om vi t.ex. vrider den högra molekylen 180 grader och lägger den ovanpå den vänstra molekylen så kommer vi se ab de har olika rymdstruktur (atomerna pekar i olika riktning. Bildkälla: Av Chirality with hands.jpg: Ukjentderiva7ve work: -- πϵρήλιο - Chirality with hands.jpg, Offentlig eiendom, hbps://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=17071045

2-butanol förekommer i 2 enantiomerer På bilden ser vi ab det finns en kiral kolatom i 2-butanol (binder 4 olika atomer/atomgrupper) vilket möjliggör olika rymdstrukturer. 2-butanol kan därför förekomma i form av 2 olika enan7omerer (op7ska isomerer).

Se gärna fler filmer av Niklas Dahrén: h$p://www.youtube.com/kemilekkoner h$p://www.youtube.com/medicinlekkoner