Organisk kemi 1
Vad är det som gör att vi lever? Finns det en gud som har skapat livet? Sant: ett atomslag är viktigare än alla andra för att bygga liv vilket? Kolatomen är nödvändig för liv! Viktig byggsten i t ex: 2
Organisk kemi = kolföreningarnas kemi Organisk =levande. Tidigare trodde man att det behövdes en speciell livskraft i organiska ämnen, därav namnet organisk kemi. 1828 Friedrich Wöhler: tillverkade ett organiskt ämne (urinämne) på konstgjord väg. Kolföreningarnas kemi kallas dock ännu för organisk kemi. Oorganisk kemi: ämnen utan kolatomer, men också själva grundämnet kol och några enkla kolföreningar som koldioxid, kolmonoxid och kolsyra. 3
Ca 20 miljoner olika kolföreningar Organisk kemi Ca ½ miljon föreningar utan kolatomer Varför? 4
Kolatomen En kolatom kan binda till fyra andra atomer samtidigt, dvs den har fyra bindningar. Därför kan de bilda så många olika föreningar. Kolatomerna kan också bilda långa kedjor eller ringar. 5
Molekylerna på olika sätt 6
7.2 Kolväten är grunden i organisk kemi De enklaste organiska föreningarna innehåller bara kolatomer och väteatomer kolväten. Det allra enklaste kolvätet består av en kolatom och fyra väteatomer metan, CH 4. Metan är en färglös och luktfri gas. 7
Alkanserien (metanserien): en serie av kolväten Kolvätemolekyler kan vara nästan hur stora som helst. För varje ny kolatom sätts det på två väteatomer till. Alla dessa kolväten kallas för alkaner. Alla alkaner har namn som slutar på ändelsen -an. Hela gruppen av olika alkaner kallas alkanserien. 8
Isomerer är molekyler med olika form Isomerer samma molekylformel men olika form. Exempel: normalbutan och isobutan. 9
Forts. isomerer Olika form ger olika egenskaper. De grenade molekylerna har svårare att lägga sig intill varandra, så de är oftare gaser än de raka isomererna. Isomerer är ytterligare en förklaring till att det finns så många olika organiska ämnen. Av det 20:e kolvätet (20 kolatomer) finns det t ex 366 000 olika isomerer. 10
Kolväten är mycket användbara Varje år använder vi människor flera miljarder ton kolväten. Det mesta kommer från naturgas och råolja. Större delen används till bränsle för att få energi. 11
7.3 Omättade kolväten har färre väteatomer. Dubbelbindning: i en dubbelbindning binds två atomer ihop av två bindningar. Det kan vara en kolatom som använder två av sina fyra bindningar till att sitta ihop med en och samma atom, till exempel en annan kolatom. Ett kolväte med dubbelbindning kallas för en alken. Alkenernas namn slutar alltid på -en. 12
Alkener Ett kolväte med två kolatomer och en dubbelbindning kan t ex bara binda fyra väteatomer C 2 H 4. Ämnet heter eten. Eten är en brännbar gas som framställs ur råolja och en av de viktigaste råvarorna när man tillverkar plast. 13
Kolväten med trippelbindningar Trippelbindning: Två kolatomer använder tre av sina bindningar för att koppla ihop sig med varandra. Då får varje kolatom bara en bindning kvar till en väteatom. Kolvätet har formeln C 2 H 2 och heter etyn. Etyn är en gas som används vid svetsning, fast då brukar man kalla den acetylen. Kolväten med trippelbindning kallas för alkyner. Alkynernas namn slutar alltid på yn. 14
Mättade och omättade kolväten Kolatomerna i alkener och alkyner skulle kunna binda fler väteatomer om inte dubbeloch trippelbindningarna fanns. Kolatomerna är inte riktigt mätta, därför kallas de omättade kolväten. Alkanerna är däremot mätta och kallas mättade kolväten. 15
7.4 Alkoholer finns inte bara i vin I alkoholerna är en väteatom ersatt med en OH-grupp. En OH-grupp är en syreatom som är bunden till en väteatom. Vissa alkoholer innehåller fler än en OH-grupp. Alkoholernas namn består av kolvätets namn plus -ol i slutet. 16
De enklaste alkoholerna metanol och etanol Metanol, CH 3 OH, är en alkohol som är mycket giftig och man kan dö eller bli blind om man dricker den. Metanol kallas även träsprit, då man förr framställde den genom trädestillation. Metanol används som lösningsmedel, bilbränsle och som råvara till plaster. 17
Forts. etanol Etanol, C 2 H 5 OH, är vanlig alkohol som vi dricker. Den är giftig och skadar hjärnan och levern. För att tillverka vin behövs det jästsvampar och druvsaft. Jästsvamparna förvandlar sockret i druvsaften till alkohol och koldioxid. Etanol, liksom metanolen, används även till bilbränsle, lösningsmedel och som råvara till plaster. 18
Olika typer av bränslen Förnybara bränslen är bränslen som inte kan ta slut. (Råolja är exempel på fossilt bränsle, som kommer så småningom att ta slut.) Biobränslen är förnybara bränslen som kommer från växter. De ökar inte koldioxidutsläppen. Metanol, etanol och biogas är exempel på biobränslen. 19
Alkoholer med fler OH-grupper Glykol, C 2 H 4 (OH) 2, har två OH-grupper. Glykol är mycket giftig även de luktfria ångorna är giftiga. Glykol används i bilarnas kylarvatten. Den sänker fryspunkten så att kylarvattnet inte fryser även om det är minusgrader. 20
Forts. alkoholer med fler OH-grupper Glycerol, C 3 H 5 (OH) 3, är en alkohol med tre OH-grupper. Glycerol är inte giftig. Glycerol finns naturligt i fetterna i kroppen. Den kan hålla kvar fukt och används bl a i hudkräm och livsmedel. 21
7.5 Organiska syror i frukt och din kropp Exempel på organiska syror: 22
Organiska syror och myrsyra Organiska syror innehåller en speciell syragrupp, -COOH. Det är denna grupp som gör syran sur. Den enklaste organiska syrar har en enda kolatom metansyra, HCOOH. Den kallas även myrsyra eftersom den finns i myror. 23
En syra är ett ämne som avger protoner, H + Organiska syror är svaga syror, dvs det är bara en del av molekylerna som släpper ifrån sig vätejoner. Syror med sex eller fler kolatomer är fasta ämnen. Stearin är t ex en blandning av syror med 18 respektive 16 kolatomer (stearinsyra och palmitinsyra). 24
Etansyra (ättiksyra) Är en vanlig och viktig organisk syra. Används som ett konserveringsmedel och för att smaksätta mat. Viktig som råvara vid plasttillverkning. Bildas om vin får stå öppen i luft. Etanolet i vinet reagerar med syrgasen i luften och förvandlas till ättiksyra. Surt vin" heter på franska du vin aigre = vinaigre = vinäger. 25
7.5 Kolväte, alkohol och syra 26
7.6 Estrar ger smak och doft 27
Alkohol och syra kan bli till en ester I esterns namn kommer den första delen från alkoholen och den andra från syran. Esterns namn slutar alltid med oat. Vad heter nedanstående ester? Etyletanoat (etylacetat) 28
Användningsområden för estrar, förutom som smak- och doftämnen Smör, matolja och alla andra fetter är en typ av estrar. Många estrar används som lösningsmedel. Oorganiska syror + alkoholer kan också bilda estrar, t ex av salpetersyra och glycerol får vi estern glyceryltrinitrat = nitroglycerin. Det starka sprängämnet nitroglycerin används faktiskt även som medicin vid hjärtsjukdomar. Nitroglycerinet gör att blodkärlen vidgar sig så att blodet lättare kommer fram. 29
Organiska ämnen - en översikt 30