Indhold

 
Læringsmål:
  • Kan redegøre for carbonatomets opbygning.
  • Kan redegøre for carbons forskellige bindingsforhold.
  • Kan navngive carbonhydrider, alkaner, alkener og alkyner.
  • Kan redegøre for begrebet isomeri og tegne isomere molekyler.
  • Kan navngive alkoholer.
  • Kan identificere forskellige funktionelle grupper (alkohol, aldehyd, keton, carboxylsyre, amin, ester).
  • Kan angive om alkohol og amin er frimær, sekundær eller tertiær.
  • Kan forklare om et molekyles intermolekylære bindinger (ion-, dipol-dipol-, hydrogen- eller Londonbinding).
  • Kan forklare om en reaktion er en fuldstændig forbrænding, ufuldstændig forbrænding, additionsreaktion, eliminationsreaktion, substitutionsreaktion, hydrolyse eller kondensationsreaktion.
  • Kan kende forskel på kemiske og fysiske egenskaber.
 

6.1. Introduktion organisk kemi


Organisk kemi er den gren af kemien, der beskæftiger sig med carbonforbindelser. Carbon er et atom, der kan danne stabile forbindelser med mange andre atomer, inklusive andre kulstofatomer. Dette giver carbon mulighed for at danne mange forskellige carbon forbindelser, som er grundlaget for organisk kemi. Den organiske kemi er defineret ved, at alle kemiske forbindelser, der indeholder carbon tilhører den organiske kemi. Der findes dog enkelte undtagelser som carbonmonooxid (CO), carbondioxid (CO2) og enkelte andre som tilhører den uorganiske kemi. Carbonforbindelser der kun består af carbon og hydrogen kaldes carbonhydrider. Carbonhydriderne opdeles i alkaner, alkener og alkyner afhængig af om carbonhydridet indeholder enkelt- , dobbelt- eller tripelbindinger. Kemiske forbindelser uden carbon tilhører den uorganiske kemi. 

Carbon kan danne fire elektronparbindinger bindinger, fordi det har fire elektroner i sit yderste skal, som det deler med andre atomer for at opnå en stabil elektronkonfiguration. Elektroner er negativt ladede og frastøder hinanden, derfor vil carbons fire bindinger være så langt væk fra hinanden som muligt. Carbon danner en tetraedrisk opbygning, hvor vinklen mellem bindingerne er ca. 109,5 grader, som er den mest stabile og energimæssigt favorable konfiguration for et carbonatom med fire enkeltbindinger. På link kan opbygningen af methan, CH4, observeres. Bemærk hvordan bindinger er orienteret i rummet.

Fokusspørgsmål

Forståelsesspørgsmål


6.2. Carbons opbygning


Carbonatomer har fire elektroner i yderste skal (valenselektroner), hvilket betyder, at de kan danne fire kemiske bindinger med andre atomer. I organisk kemi binder carbon sig ofte med hydrogen, oxygen, nitrogen og andre carbonatomer for at danne stabile forbindelser. De mest almindelige bindinger, som carbon danner, er enkeltbindinger, dobbeltbindinger og tripelbindinger.

Figur 1. Carbon danner fire bindinger med andre atomer. Deler elektroner ved kemiske bindinger.

Figur 2. Carbonhydrid med enkeltbindinger (alkan).

Figur 3. Carbonhydrid med  en dobbeltbinding (alken).

Figur 4. Carbonhydrid med en tripelbinding (alkyn).

Carbon har altid fire elektronparbindinger (fire streger), men hydrogen altid har en elektronparbinding (en streg). En streg angiver en elektronparbinding eller deling af et elektronpar. En elektron fra hvert atom, der indgår i bindingen.

Fokusspørgsmål til teksten

Forståelsesspørgsmål


6.3. Navngivning af carbonhydrider


Carbonhydrider simpleste type af organiske forbindelser og består udelukkende af carbon- og hydrogenatomer, der er bundet sammen med enkeltbindinger. Navngivning af alkaner er baseret på antallet af carbonatomer. 

Tabel 1. Navne på de 10 første alkaner.

Antal carbonatomer Navn Kemisk formel Sidekæde
1 Methan CH4 Methyl
2 Ethan CH3CH3 Ethyl
3 Propan CH3CH2CH3 Propyl
4 Butan CH3CH2CH2CH3 Butyl
5 Pentan CH3CH2CH2CH2CH3 Pentyl
6 Hexan CH3CH2CH2CH2CH2CH3 Hexyl
7 Heptan CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3 Heptyl
8 Octan CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3 Octyl
9 Nonan CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3 Nonyl
10 Decan CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3 Decyl

 

En alkan navngives ved at finde den længste kæde, antallet af carbonatomer, og navngive ud fra tabel 1. Hvis den længste kæde består af 6 carbonatomer, så vil navnet være hexan.

Figur 5. Et carbonhydrid består af 6 carbonatomer og navngives ifølge tabel 1 som hexan.

Når det kommer til navngivning af alkaner med sidekæder, skal sidekæderne først identificeres og navngives. Sidekæder er en gruppe af atomer, der er bundet til hovedkæden, og sidekæder kan være forskellige i størrelse og form. For at navngive en alkan med en sidekæde skal man først identificere den længste kæde af carbonatomer i molekylet. Derefter skal man tælle antallet af carbonatomer i sidekæden. Navnet på sidekæden bestemmes af antallet af carbonatomer og få så endelsen på "-yl". Sidekæden nummereres efter positionen på den længste kæde. Sidekæden skal altid have lavest mulige nummer. I figur 6 ses et carbonhydrid med en sidekæde. Sidekæden sidder på carbon nummer 2, og består af et carbon. Et carbon navngives methan, men da det er en sidekæde ændres endelsen fra -an til -yl, og navnet på sidekæden bliver til methyl.

Figur 6. Et carbonhydrid (2-methylhexan) med en sidekæde placeret på carbonatom nummer 2.

Tabel 2. Forstavelser, der anvendes når et antal anvendes.

Nummer Forstavelser
1 mono-
2 di-
3 tri- 
4 tetra-
5 penta-
6 hexa-
7 hepta-
8 octa
9 nona-
10 deca-

 

Alkener og alkyner er carbonhydrider, der er bundet sammen med mindst en dobbeltbinding eller tripelbidning. Navngivning af alkener og alkyner er baseret på den samme fremgangsmåde, som anvendes til at navngive alkaner, men med nogle yderligere trin for at angive placeringen af dobbeltbindingen. Først skal den længste kæde af carbonatomer identificeres, og navnet bestemmes af antallet af carbonatomer. Endelsen vil ændres fra -an til -en for dobbeltbinding og -yn for tripelbinding. Hvis der er sidekæder til stede, nummereres de efter den laveste numeriske position på den længste kæde. Dernæst skal placeringen af dobbeltbindingen angives. Dobbeltbindingen starter på det første carbonatom i kæden, der er bundet til et andet carbonatom med en dobbeltbinding.

For at angive placeringen af dobbeltbindingen bruger man endelsen -en og et tal, der angiver nummeret af det første carbon i dobbeltbindingen. Hvis der er mere end én dobbeltbinding i molekylet, skal hver dobbeltbinding nummereres separat, og der anvendes -dien for to dobbeltbindinger, -trien for tre dobbeltbindinger og så videre. Samme fremgangsmåde for tripelbindinger.

Fokusspørgsmål

Forståelsesspørgsmål


6.4. Isomeri


Isomeri anvendes inden for kemi til at beskrive to eller flere forbindelser, der har samme molekyle formel, men forskellig struktur. Isomerer har samme molekylform men forskellig strukturformel, dvs. atomerne er sat sammen i forskellig rækkefølge. Figur 7 viser tre forskellige strukturformler, men med samme molekylformel (C5H12).

Figur 7. A, B og C er isomere alle med molekylformlen C5H12.

Fokusspørgsmål

Forståelsesspørgsmål


6.5. Alkohol


Alkohol er en organisk forbindelse og en funktionel gruppe, der er karakteriseret ved tilstedeværelsen af en alkoholgruppe bundet til et carbonatom i en carbonkæde. Den generelle formel for alkoholer er -OH og gruppen navngives hydroxy. Ethanol, CH3CH2OH, er den mest kendte alkohol og den aktive ingrediens i alkoholiske drikkevarer.

Alkoholnavngivning følger en systematisk nomenklatur, der beskriver antallet af carbonatomer i carbonkæden og angiver placeringen af hydroxygruppen.

Andre eksempler på alkoholer er methanol, propanol og butanol. Methanol, er også kendt som træalkohol og er giftig. Propanol og butanol har henholdsvis tre og fire kulstofatomer i kulbrintekæden og bruges ofte som opløsningsmidler og desinfektionsmidler. Se figur 10 for strukturformel for ethanol. Bemærk at ethanol indeholder to carbonatomer, deraf navnet ethan. Endelsen bliver -ol, som angiver, at der er en alkohol i molekylet. 

Figur 10. Strukturformel for ethanol. 

Når molekyler med alkoholer skal navngives skal placeringen af hydroxygruppen angives. Nummeringen af hydroxygruppen skal have lavest mulige nummer. Se figur 11. Bemærk, at molekylet navngives propan-2-ol, da alkoholgruppen er placeret på carbon nummer 2.

Figur 11. Strukturformel af propan-2-ol.

Figur 12. Zigzagformel for propan-2-ol.

Fokusspørgsmål

Forståelsesspørgsmål


6.6. Funktionelle grupper


Funktionelle grupper er centrale i organisk kemi, da de bestemmer de kemiske egenskaber og reaktioner, som organiske molekyler kan indgå i. 

Carboxylsyrer indeholder en carboxylgruppe (-COOH), som består af en carbonylgruppe (-C=O) og en hydroxylgruppe (-OH). Denne funktionelle gruppe giver carboxylsyrer deres sure egenskaber. Et eksempel er eddikesyre (CH3COOH), der giver eddike sin karakteristiske skarpe smag og lugt.

Estere dannes ved reaktionen mellem en carboxylsyre og en alkohol og der frigøres vand. De har den generelle formel R-COO-R', hvor R og R' repræsenterer resten af molekylet.. Et eksempel på en ester er ethylacetat (CH3COOCH2CH3).

Aldehyder har en carbonylgruppe (-C=O) bundet til mindst ét hydrogenatom. Dette adskiller aldehyder fra ketoner, hvor carbonylgruppen er bundet mellem to kulstofatomer. Et simpelt eksempel på en aldehyd er formaldehyd (H2C=O).

Ketoner har også en carbonylgruppe (-C=O), men i modsætning til aldehyder, er carbonylgruppen placeret mellem to carbonatomer. Acetone (CH3COCH3) er et eksempel på en keton.

Aminer indeholder et nitrogenatom bundet til mindst et carbonatom. Nitrogen danner altid tre bindinger, så en amin vil have en binding til carbon og to bindinger til hydrogen. Aminer kan også binde til to eller tre carbon og har så et hydrogen eller ingen hydrogen bundet til aminen.

Figur 23. Eksempler på forskellige funktionelle grupper. Her tydeliggjort med farver.

Tabel 3 samler de funktionelle grupper og deres skrivemåde. Det er vigtigt, at kunne identificere funktionelle grupper, enten ud fra strukturformel, molekylformel eller zigzagformel. Bemærk streg under skrivemåde, som indikerer at gruppen er bundet til et carbon. Se evt. figur 23. Når en funktionel gruppe skal identificeres, så find et carbon, der er bundet til andet en C eller H.

Tabel 3. Oversigt funktionelle grupper og deres skrivemåde

Funktionel gruppe Skrivemåde
Alkohol  -OH
Aldehyd -CHO, HC=O
Keton -CO, -C=O
Carboxylsyre -COOH,
Amin -NH2
Ester -COO-

 

Alkoholer kan være primære, sekundære eller tertiære afhængigt af, om hydroxylgruppen er bundet til et kulstofatom, der selv er bundet til et, to eller tre andre kulstofatomer.

De klassificeret som primære, sekundære eller tertiære baseret på antallet af carbonatomer bundet til nitrogenatomet.

Alkoholer og aminer kan være primær, sekundære og tertiære. En primær alkohol sidder på et carbon med 2 hydrogenatomer, en sekundær alkohol sidder på et carbon med et hydrogen og en tertiær alkohol sidder på et carbon med 0 hydrogen. Samme princip har en amin. Primær amin har 2 hydrogen bundet til N, sekundær et hydrogen, mens en tertiær ingen har.

Figur 24. Primær alkohol 2 hydrogen på carbon, sekunder alkohol 1 hydrogen på carbon og tertiær alkohol 0 hydrogen på carbon.

 

Figur 25. Primær amin 2 hydrogen, sekunder amin 1 hydrogen og tertiær amin 0 hydrogen.

Fokusspørgsmål

Forståelsesspørgsmål del 1

Forståelsesspørgsmål del 2


6.7. Intermolekylære bindinger


Intermolekylære bindinger er de kræfter, der holder molekyler sammen og bestemmer mange af stoffernes fysiske egenskaber, som f.eks. kogepunkter, smeltepunkter og opløselighed. Der findes flere typer af intermolekylære bindinger, herunder hydrogenbindinger, Londonbindinger, dipol-dipol interaktioner og dipol-ion bindinger. Disse bindinger varierer i styrke og opstår på grund af forskellige molekylære egenskaber. Intermolekylære bindinger virker mellem molekyler, mens intramolekylære bindinger virker i molekylet mellem to atomer.

Figur 13. Forskellen på intramolekylære bindinger og intermolekylære bindinger.

Hydrogenbindinger er en vigtig type af intermolekylære kræfter, der kan påvirke egenskaberne ved alkoholer. En alkohol består af OH gruppen, der er bundet til et carbonatom i en carbonkæde. Alkoholgruppen kan danne hydrogenbindinger med andre molekyler, der har et elektronegativt atom, som nitrogen, oxygen eller fluor.

I alkoholer kan hydrogenbindinger være med til at øge kogepunktet og smeltepunktet. Dette skyldes, at hydrogenbindinger er stærke intermolekylære bindinger.  Det kræver energi at bryde hydrogenbindingerne og det resulterer i højere kogepunkt og smeltepunkt end alkaner uden en alkoholgruppe.

Hydrogenbindinger kan også påvirke alkoholers evne til at opløse andre stoffer. Alkoholer kan danne hydrogenbindinger med andre molekyler, der har polare funktionelle grupper. Det gør alkoholer til et effektivt opløsningsmiddel, hvor hydrogenbindinger kan dannes mellem en alkohol og et andet molekyle.

Figur 14 viser, hvordan et elektronpar som O og H deler vil bevæge sig rundt om henholdsvis O og H i vand. Vand indeholder også O-H bindinger. Elektronerne bevæger sig mere rundt om O end H, da O er bedre til at tiltrække elektroner (højere elektronegativitet), og der dannes en dipol.Oxygen bliver mere negativ, mens hydrogen bliver mere positiv. Det giver mulighed for at danne hydrogenbindinger.

Figur 14. Viser hvordan det fælles elektronpar bevæger sig rundt om O og H, og der dannes en dipol.

Vand danner hydrogenbindinger med andre vandmolekyler som vist i figur 14. Oxygen tiltrækkes af hydrogen på et nærliggende vandmolekyle. Der opstår et netværk af bindinger mellem vandmolekyler. Det gør at vand har et forholdsvis højt kogepunkt, selv om det er et lille molekyle.

Figur 15. Hydrogenbindinger mellem vandmolekyler.

Ethanol består af en hydroxy-gruppe (OH), som kan danne hydrogenbindinger med et vandmolekyle eller et andet ethanolmolekyle. Bindinger mellem de to hydroxygrupper gør at ethanol har en forholdsvis højt kogepunkt, da hydrogenbindinger er med til at gøre det svære for ethanol at fordampe og gå fra væske til gas i forhold til en ethan, som har et noget lavere kogepunkt (-104 °C ).

Figur 16. To ethanolmolekyler der danner hydrogenbindinger mellem de to hydroxy-grupper (blå stiplet linjer)

Hydrogenbindinger dannes mellem et oxygen og et hydrogen. Ladninger i figur 14 på O og H er sat på for at tydeliggøre, at der en ladningsforskydelse mellem O-H bindingen, på grund af elektronegativitetsforskellen på 1,4. Oxygen trækker mere i elektronerne en hydrogen, og derfor vil elektronerne befinde sig mere om oxygen end hydrogen og give en ladningsforskydelse.

Londonbindinger er de svageste af de intermolekylære bindinger og opstår mellem upolære molekyler. Disse bindinger opstår på grund af midlertidige dipoler, der skabes, når elektronerne i et atom eller molekyle tilfældigt fordeler sig på en sådan måde, at der opstår en midlertidig positiv og negativ pol. Disse midlertidige dipoler kan inducere dipoler i nærliggende molekyler, hvilket fører til en svag tiltrækning mellem dem. Figur 17 viser interaktion mellem to molekyler, hvor der dannes midlertidige dipoler og Londonbindinger opstår.

Figur 17. Londonbindinger mellem to molekyler. Bemærk de midlertidige dipolmomenter (ladninger).

Dipol-dipol interaktioner er stærkere end London-bindinger og forekommer mellem molekyler, der har permanente dipoler, hvilket betyder, at der er en ulige fordeling af elektroner, der resulterer i en positiv og en negativ ende af molekylet. Disse permanente dipoler tiltrækker hinanden, hvorved den positive ende af et molekyle tiltrækkes af den negative ende af et andet molekyle, hvilket skaber en dipol-dipol binding. Dipoler opstår mellem polære bindinger. H-Cl er en polære binding med en elektronegativitetsforskel på 

Figur 18. Dipol-dipolbindinger mellem hydrogenchlorid. Delta + og delta - angiver en permanent dipol.

Dipol-ion bindinger opstår, når et polært molekyle interagerer med et ioniseret atom eller molekyle. Denne type binding er generelt stærkere end både London-bindinger og dipol-dipol bindinger, fordi den involverer tiltrækningen mellem en fuld ladning (ion) og en delvis ladning (dipolen). For eksempel vil den positive ende af et polært vandmolekyle blive tiltrukket af en negativ ion, mens den negative ende vil blive tiltrukket af en positiv ion, hvilket resulterer i en stærk intermolekylær tiltrækning. Figur 19 viser placering af vandmolekyler rundt om ionerne. På link er en simulation der viser NaCl opløst i vand og hvordan vandmolekyler arrangerer sig om natriumionen og chlorid (bane 5).

Figur 19. Dipol-ion bindinger mellem vand og Na+ og Cl-

Figur 20 kan anvendes til at bestemme bindingstypen mellem to molekyler, eller hvilken bindingstype et molekyle kan danne ud fra hvilke bindinger der indgår i molekylet.

Figur 20. Skema til at bestemme intermolekylær bindingstype.

Fokusspørgsmål til teksten


6.8. Organiske reaktionstyper


I det følgende afsnit vil vi udforske fire fundamentale typer af organiske reaktioner: addition, elimination, substitution og hydrolyse. Hver reaktionstype spiller en afgørende rolle i syntese og nedbrydning af organiske molekyler, hvilket gør dem essentielle for forståelsen af organisk kemi. For at illustrere disse reaktionstyper vil vi inkludere eksempler på reaktionsskemaer.

En forbrændingsreaktion er redoxreaktion, hvor carbon oxideres. En fuldstændig forbrænding er en reaktion, hvor brændstoffet reagerer med ilt til at danne kuldioxid (CO2) og vand (H2O). Dette sker når der er tilstrækkeligt med ilt til stede. For eksempel, når benzinen i en bil brænder fuldstændigt, dannes der kun CO2 og H2O. Se figur 8

C7H16 (l) + O2 (g) → CO2 (g) + H2O (l)

Figur 8. En fuldstændig forbrænding. Overskud af O2.

En ufuldstændig forbrænding sker, hvor der ikke er tilstrækkeligt med ilt til stede, og reaktanterne reagerer kun delvis med ilt. Dette producerer en række forskellige kemiske forbindelser, som carbonmonooxid (CO) og sodpartikler. Der produceres stadig CO2 og H2O. Se figur 9. Det kan være svært at afstemme en ufuldstændig forbrænding, da der bliver dannet forskellige biprodukter.

C7H16 (l) + O2 (g) → CO2 (g) + H2O (l) + CO (g) + C (s)

Figur 9. En ufuldstændig forbrænding. Underskud af O2. Ren carbon er sod.

Additionsreaktioner er karakteriseret ved, at to eller flere reaktanter reagerer og danner et produkt. Disse reaktioner sker i alkener og alkyner, hvor en dobbelt- eller tredobbeltbinding mellem carbonatomer brydes for at addere en ny atomgrupper. Et eksempel er hydrogenering af en alken, hvor molekylet H₂ adderes til dobbeltbindingen:

CH2=CH2 + H2 → CH3-CH3 

Figur 18. Additionsreaktion.

Her omdannes ethen til ethan ved addition af dihydrogen til dobbeltbindingen.

I modsætning til additionsreaktion sker en elimination ved at fjerne et atom eller atomgrupper fra et molekyle, hvilket resulterer i dannelsen af en dobbelt- eller tredobbeltbinding. Et eksempel på en elimination er dehydrering af alkoholer, hvor et alkoholmolekyle taber et vandmolekyle for at danne en alken:

CH3-CH2-OH → CH2=CH2 + H2O

Figur 19. Eliminationsreaktion.

Denne reaktion viser, hvordan ethanol omdannes til ethen og vand.

Substitutionsreaktioner involverer udskiftning af et atom eller en gruppe i et molekyle med et andet atom eller gruppe. En almindelig type er den nukleofile substitutionsreaktion, hvor et nukleofilt reagens erstatter et andet atom eller gruppe. For eksempel kan chlor i chloromethan erstattes med en hydroxygruppe for at danne methanol:

CH3Cl + OH- → CH3OH + Cl- 

Figur 20. Substitutionsreaktion.

Reaktionsskemaet viser hvordan et chloratom i chloromethan udskiftes med en hydroxygruppe (OH).

Hydrolyse er en specifik type af substitution, hvor et vandmolekyle spaltes og indsættes i et andet molekyle. For eksempel ved hydrolyse af en ester danner en carboxylsyre og en alkohol:

CH3COOCH3 + H2O → CH3COOH + CH3OH

Figur 21. Hydrolyse

En kondensationsreaktion er en type kemisk reaktion, hvor to molekyler sættes sammen ved fraspaltning af et mindre molekyle, ofte vand, I kondensationsreaktioner deltager ofte carboxylsyre- og alkoholgrupper, som sættes sammen til en ester og et vandmolekyle:

CH3COOH + CH3OH → CH3COOCH3 + H2O

Figur 22. Kondensationsreaktion

Tabel 4. Opsamling på organiske reaktionstyper.

Reaktionstype Opsamling
Fuldstændig forbrænding Danner CO2 og H2O. Overskud af O2
Ufuldstændig forbrænding Danner CO2, H2O, CO og C. Underskud af O2.
Additionsreaktion Dobbelt- eller tripelbinding brydes.
Eliminationsreaktion Danner en dobbeltbinding ved at fjerne et atom eller gruppe.
Substitutionsreaktion Udskiftning af atom eller gruppe
Hydrolyse Der indgår et vandmolekyle i reaktionen som reaktant.
Kondensationsreaktion Der frigives et vandmolekyle som produkt.

 

Fokusspørgsmål

Forståelsesspørgsmål


6.9. Kemiske og fysiske egenskaber


 

Molekylers egenskaber kan kategoriseres i to hovedtyper: fysiske og kemiske egenskaber. Disse egenskaber beskriver, hvordan molekyler opfører sig fysisk og kemisk.

Kemiske egenskaber beskriver et molekyles evne til at danne nye stoffer gennem kemiske reaktioner. De kan kun observeres, når en kemisk ændring finder sted, og inkluderer:

  • Reaktivitet med andre kemikalier. Hvordan et molekyle reagerer med andre molekyler.
  • Oxidationstilstand. Evnen til at afgive eller optage elektroner under kemiske reaktioner.
  • pH-værdi ved opløsning. Angiver surhedsgraden af en vandig opløsning af molekylet.
  • Stabilitet. Molekylets evne til at forblive uændret over tid under forskellige forhold.

Fysiske egenskaber kan observeres eller måles uden at ændre molekylets kemiske sammensætning. De inkluderer:

  • Tilstandsformer. Fast, flydende eller gas ved stuetemperatur.
  • Kogepunkt. Temperaturen, hvor et stof skifter fra flydende til gasform.
  • Smeltepunkt: Temperaturen, hvor et stof skifter fra fast form til flydende form.
  • Densitet. Massen af et stof divideret med dets volumen.
  • Opløselighed. Evnen til et stof at opløse sig i et opløsningsmiddel, såsom vands evne til at opløse salt.
  • Farve. Molekylets farve.

Molekylers kemiske og fysiske egenskaber, såsom kogepunkt og smeltepunkt, er i høj grad afhængige af de intermolekylære bindinger, der virker mellem dem. 

Intermolekylære bindinger i faldende styrke: Ionbindinger > dipol-dipolbindinger > hydrogenbindinger > Londonbindinger.

Tabel 2. Forskellige molekyler og ionforbindelsers smelte- og kogepunker, og typen af intermolekylære binding der virker mellem molekylerne.

Molekyle Smeltepunkt (°C) Kogepunkt (°C) Intermolekylære bindinger
Vand (H2O)  0,0  100 Hydrogenbindinger
Kuldioxid (CO2)  -78,5  -78,5 Londonbindinger
Methan (CH4)  -182,5  -161,5 Londonbindinger
Natriumchlorid (NaCl)  801,0  1413,0 Ionbindinger
Svovldioxid (SO2)  -72,0  -10,0 Dipol-dipol bindinger
Ethanol (C2H5OH)  -114,1  78,37 Hydrogenbindinger og Londonbindinger
Butan (C4H10)  -138,4  -0,5 Londonbindinger
Oktan (C8H18)  -56,8  125,7 Londonbindinger
Tristearin (C57H110O6)  54,4  360,0 Londonbindinger og dipol-dipol bindinger

 

Fokusspørgsmål

Forståelsesspørgsmål


6.10. Opgaver


Se opgave-film når du har løst en opgave eller dele af en opgave. Filmen gennemgår opgaverne og mellem hver opgave vil der være en kort pause. 

Opgave 1

Navngiv følgende alkaner.

Se løsning opgave 1

 

Opgave 2

Navngiv følgende alkener.

Se løsning opgave 2

 

Opgave 3

Navngiv følgende alkyner.

Opgave 4

Tegn zigzag formler for følgende molekyler:

1) 2-methylbutan

2) 2,4-dimethylpentan

3) 4-ethylheptan

4) hex-3-en

5) oct-2,4-dien

6) 2-metyhlprop-2-en

7) non-3-yn

8) ethyn

9) 2,3,4-dimethylpent-3,5-diyn

 

Opgave 5

Navngiv de tre molekyler i figur 7.

 

Opgave 6

Tegn så mange forskellige strukturformler med molekylformlen C4H10 og C6H14.

 

Opgave 7

Navngiv følgende alkoholer

Opgave 8

Angiv de funktionelle grupper i følgende molekyler.

Opgave 9

Angiv i 1) om primær, sekundær eller tertiær alkohol.

Angiv i 2) om primær, sekundær eller tertiær amin.

Opgave 10

Anvend figur 20 til at undersøge molekylernes intermolekylære bindinger i tabel 2.

 

Opgave 11

Hvilken af følgende muligheder er korrekt i forhold til produktet af denne additionsreaktion?

Når ethen (CH2CH2) reagerer med hydrogenchlorid (HCl), sker der en additionsreaktion, hvorved der dannes et nyt produkt. Hvilket af følgende produkter er resultatet af denne reaktion?

  1. Ethanol (CH3CH2OH)
  2. Ethanal (CH3CHO)
  3. Chlorethan (CH3CH2Cl)
  4. Ethansyre (CH3COOH)

 

Opgave 12

Angiv for hver reaktion, om det er en additions-, eliminations-, subtraktions-, hydrolyse eller kondensationsreaktion.

  1. CH2=CH2 + Br2 → CH2Br-CH2Br
  2. CH3CH2OH + H2SO4 → CH2=CH2 + H2O
  3. CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl
  4. CH3COOCH2CH3 + H2O → CH3COOH + CH3CH2OH
  5. CH3CH2COOH + CH3OH → CH3CH2COOCH3 + H2O

 

Opgave 13

Angiv reaktionstype ud fra hvert spørgsmål

  1. Hvad kaldes reaktionstypen, hvor to reaktanter kombineres for at danne et enkelt produkt, som illustreret ved reaktionen mellem ethen og hydrogen
  2. Hvad kaldes reaktionstypen, hvor et molekyle spalter i to produkter, ofte under tab af et lille molekyle som vand, som det ses i reaktionen af ethanol?
  3. Hvad er navnet på reaktionstypen, hvor et atom i et molekyle erstattes af et atom eller en gruppe fra et andet molekyle, som vist i reaktionen mellem methan og chlor?
  4. Hvad kaldes den type reaktion, hvor vand tilføjes til et molekyle, hvilket resulterer i spaltningen af dette molekyle til to eller flere molekyler, som eksemplet med diethyl ether?
  5. Hvad kaldes processen, hvor to molekyler kombineres og danner et større molekyle samtidigt med, at et lille molekyle, typisk vand, fraspaltes.

 

Opgave 14

Åben chatGPT og copy-past følgende spørgsmål:

Udgiv dig for at være kemilærer.

Lav et reaktionsskema med en af følgende reaktionstyper: fuldstændig forbrændingsreaktion, ufuldstændig forbrændingsreaktion, additionsreaktion, eliminationsreaktion, substitutionsreaktion, hydrolyse, kondensationsreaktion.

Reaktionsskemaet skal være komplet og være en rigtig reaktion

Det må ikke oplyses, hvilken reaktion der er valgt.

Jeg vil så gætte, hvilken af reaktionerne der er vist.

Ved forkert svar skal der gives et hint.

Ved forkert svar igen skal korrekt svar gives.

 

Opgave 15

Forklar smelte- og kogepunktet i tabel 2 ud fra typen af intermolekylære binding.

 

Opgave 16

Beskriv de mikroskopiske niveau i animationen? Hvad ser du?

Svar evt. på spørgsmålene:

  1. Hvad sker der når vand tilsættes salt (NaCl)?
  2. Hvor har vand + og -?
  3. Hvorfor har Na+ og Cl-?
  4. Hvordan vender vand, når Na+ opløses?
  5. Hvordan vender vand, når Cl- opløses?