|
Organisk kemi Till övningsuppgifter
Målbeskrivning
Ett tips när du läser målbeskrivningen är att titta på skillnaden i den fetmarkerade texten när du jämför kraven för de olika betygsstegen.
För betyget E krävs,
- Samtala om frågor som rör energi, hälsa och miljö.
- Skilja mellan fakta och värderingar
- Formulera enkla motiveringar samt beskriva konsekvenser.
- Formulera egna frågor och kunna bemöta åsikter och argument som till viss del för en diskussion framåt.
- Använda olika källor för att söka information samt kunna föra till viss del underbyggda resonemang kring källors trovärdighet.
-Kunna använda information till enkla texter med viss anpassning till ett syfte
- Utifrån egen planering kunna genomföra en egen undersökning. Eleven skall bidra till att formulera enkla frågeställningar som går att arbeta systematiskt utifrån. Elev använder utrustning och kemikalier i huvudsak på ett säkert och fungerande sätt.
- Eleven skall kunna jämföra resultaten med frågeställningen och dra enkla slutsatser med viss koppling till modeller och teorier.
-Föra enkla resonemang kring resultatens rimlighet och bidra till att ge förslag på hur man kan förbättra en undersökning.
- Eleven skall kunna göra enkla dokumentationer av undersökningar med tabeller, diagram och bilder i skriftliga rapporter.
- Eleven skall ha grundläggande kunskaper om materiens uppbyggnad, oförstörbarhet och omvandlingar och kunna visa detta genom att ge exempel på och beskriva dessa med viss användning av kemins begrepp, modeller och teorier.
- Eleven kan föra enkla och till viss del underbyggda resonemang om kemiska processer i levande organsimer, mark, luft och vatten och visar då på enkelt identifierbara kemiska samband i naturen.
- Kunna undersöka hur några kemikalier och kemiska processer används i vardagen och beskriver då enkelt identifierbara kemiska samband och ger exempel på energiomvandlingar och materiens kretslopp.
- Eleven skall kunna föra enkla och till viss del underbygda resonemang kring människans användning av energi och naturresurser påverkar miljön och visar på några åtgärder som bidrar till en hållbar utveckling.
- Eleven skall kunna beskriva och kunna ge exempel på naturvenskapliga uptäckter och deras betydelse för människornas levnadsvillkor
För betyget C krävs
- Samtala om frågor som rör energi, hälsa och miljö.
- Skilja mellan fakta och värderingar
- Formulera utvecklade motiveringar samt beskriva konsekvenser.
- Formulera egna frågor och kunna bemöta åsikter och argument på ett sätt som för diskussionen framåt.
- Använda olika källor för att söka information samt kunna föra utvecklade och relativt väl underbyggda resonemang kring källors trovärdighet.
-Kunna använda information med relativt enkla texter med anpassning till ett syfte.
- Utifrån egen planering kunna genomföra en egen undersökning. Eleven skall bidra till ett formulera enkla frågeställningar som det efter någon bearbetning går att arbeta systematiskt utifrån. Elev använder utrustning och kemikalier på ett säkert och ändamålsenligt sätt.
- Eleven skall kunna jämföra resultaten med frågeställningen och dra utvecklade slutsatser med relativt god koppling till modeller och teorier.
-Föra utvecklade resonemang kring resultatens rimlighet och ger förslag på hur man kan förbättra en undersökning.
- Eleven skall kunna göra utvecklade dokumentationer av undersökningar med tabeller, diagram och bilder i skriftliga rapporter.
- Eleven skall ha goda kunskaper om materiens uppbyggnad, oförstörbarhet och omvandlingar och kunna visa detta genom att förklara och visa på samband inom dessa med relativt god användning av kemins begrepp, modeller och teorier.
- Eleven kan föra utvecklade och relativt väl underbyggda resonemang om kemiska processer i levande organsimer, mark, luft och vatten och visar då på förhållandevis komplexa kemiska samband i naturen.
- Kunna undersöka hur några kemikalier och kemiska processer används i vardagen och beskriver då förhållandevis komplexa kemiska samband samt förklara och visa på samband mellan energiomvandlingar och materiens kretslopp.
- Eleven skall kunna föra utvecklade och relativt väl underbyggda resonemang kring människans användning av energi och naturresurser påverkar miljön och visar på fördelar och begränsningar hos några åtgärder som bidrar till en hållbar utveckling.
- Eleven skall kunna förklara och visa på samband mellan några naturvetennskapliga upptäckter och deras betydelse för människornas levnadsvillkor
För betyget A krävs
- Eleven kan samtala om och diskutera frågor som rör energi, miljö, hälsa och samhälle och skiljer då fakta från värderingar och formulerar ställningstaganden med välutvecklade motiveringar samt beskriver några tänkbara konsekvenser. I diskussionerna ställer eleven frågor och framför och bemöter åsikter och argument på ett sätt som för diskussionerna framåt och fördjupar eller breddar dem.
- Eleven kan söka naturvetenskaplig information och använder då olika källor och för välutvecklade och väl underbyggda resonemang om informationens och källornas trovärdighet och relevans.
- Eleven kan använda informationen på ett väl fungerande sätt i diskussioner och för att skapa välutvecklade texter och andra framställningar med god anpassning till syfte och målgrupp.
- Eleven kan genomföra undersökningar utifrån givna planeringar och även formulera enkla frågeställningar och planeringar som det går att arbeta systematiskt utifrån. I undersökningarna använder eleven utrustning på ett säkert, ändamålsenligt och effektivt sätt.
- Eleven kan jämföra resultaten med frågeställningarna och drar då välutvecklade slutsatser med god koppling till kemiska modeller och teorier.
- Eleven för välutvecklade resonemang kring resultatens rimlighet i relation till möjliga felkällor och ger förslag på hur undersökningarna kan förbättras och visar på nya tänkbara frågeställningar att undersöka. Dessutom gör eleven välutvecklade dokumentationer av undersökningarna med tabeller, diagram, bilder och skriftliga rapporter.
Eleven har mycket goda kunskaper om materiens uppbyggnad, oförstörbarhet och omvandlingar och andra kemiska sammanhang och visar det genom att förklara och visa på samband inom dessa och något generellt drag med god användning av kemins begrepp, modeller och teorier.
- Eleven kan föra välutvecklade och väl underbyggda resonemang om kemiska processer i levande organismer, mark, luft och vatten och visar då på komplexa kemiska samband i naturen.
- Eleven undersöker hur några kemikalier och kemiska processer används i vardagen och samhället och beskriver då komplexa kemiska samband och förklarar och generaliserar kring energiomvandlingar och materiens kretslopp. Dessutom för eleven välutvecklade och väl underbyggda resonemang kring hur människans användning av energi och naturresurser påverkar miljön och visar ur olika perspektiv på fördelar och begränsningar hos några åtgärder som kan bidra till en hållbar utveckling.
- Eleven kan förklara och generalisera kring några centrala naturvetenskapliga upptäckter och deras betydelse för människors levnadsvillkor-
Följande begrepp skall du känna till och kunna använda i diskussioner.
1. Organisk kemi
2. Fotosyntes
3. Kolets kretslopp
4. Träkol
5. Torrdestillering
6. Aktivt kol
7. Tekniskt kol
8. Diamant
9. Grafit
10. Fullerener
11. Metan, etan, propan, butan, pentan
12. Strukturformel
13. Alkan, alken och alkyn
14. isostrukturer
15. Dubbelbindning/trippelbindning
16. Mättade och omättade kolväten.
17. Aromatiska kolväten
18, Fraktionerad destillation
19. olja, torv bensin, fotogen, koks, stenkol, gasol, naturgas
Föreläsningsanteckningar
Vad är organisk kemi?
Den organiska kemin har påverkat människan och samhället. De flesta läkemedel är av organiska ämnen som tillverkats syntetiskt på läkemedelsföretag. Oljor och plaster är viktiga produkter i vårt samhälle som också är en organisk produkt. Alla organsiska ämnen härstamma från djur eller växtriket.
Kolets kretslopp
Alla organiska ämnen innehåller atomerna kol
och väte. Andra atomer man kan finna i organiska ämnen är syreatomer. Då det främst är växter som producerar de organiska materialen måste de få sina byggstenar från någonstans. Luften är en stor reseoar för kolatomer då de är bundna som koldioxid. Genom den välkända fotosyntesen omvandlar växter koldioxid och vatten till druvsocker genom att ta energi från solen. Reaktionsformlen kan se ut som nedan.
CO2 + H2O  + energi --> Druvsocker + O2
På äppeträdet på bilden till höger växer stora söta äpplen. Sockret i äpplena har trädet själv tillverkat via fotosyntesen. Trädet tog koldioxid från luften och vatten från marken. I växtens klorofyll omvandlas koldioxid och vatten till druvsocker. Reaktionen är energikrävande och energin får den från solens energirika ljusstrålar.
Om inte kolet på något sätt fylls på i atmosfären kommer den ju att ta slut. Kolet går i ett kretslopp. På bilden ovan ser du också en gubbe som tagit ett äpple. Han äter det goda äpplet och får i sig sockret. Gubben förbränner sockret i sin cellandning och andas då ut koldioxid och vatten. På det viset går kolet runt i ett kretslopp. Tänk på att cellulosa som träd är uppbyggt av också innehåller druvsocker, men då i långa kedjor
Enkla produkter av kolföreningar
En produkt som nästan alla känner till är träkol. Denna tillverkas genom att man upphetta trämaterial utan tillgång till syre. på detta vis värmer man bort alla atomslag utom själva kolatomerna i materialet och då får man träkol. Processen kallas för torrdestillering
I gasmasker och köksfläktar kan det finnas aktivt kol. Aktivt kol tillverkas genom att man låter slaktavfall torrdestilleras. Denna torrdestillering leder till tekniskt kol. Pulversiserar man tekniskt kol i uppvärmt vatten får man aktivt kol. Ett mycket bra material i avseende på att ta till sig smak och luktämnen.
Rent kol i naturen
Kol i ren form i naturen är inte vanligt förekommande. Vanligare är att kol finns i olika kemiska föreningar såsom cellulosa eller olja. Diamant är en form av rent kol i naturen. Dess speciella struktur gör att diamant är det hårdaste ämne vi i dag känner till. Man använder därför diamanter till borrkronor men även till smycken då de är väldigt dyra och fina. Grafit är mer vanligt i naturen. Grafit har en annan struktur och därför inte lika hårt. Man använder grafit i blyertspennpor. En tredje form av rent kol är fullerener. Dessa finns inte i naturen utan 'är en kolförening som man tagit fram på laboratorium. Kolen binder i till varandra och bildar en klotformad sfär. Man tror att man i framtiden kan använda dessa till att bygga nya starka material som kan ersätta stål.
Kolväten
Kolväten är kemiska föreningar bestående av kolatomer och väteatomer. I samhället använder vi många olika typer av kolväteföreningar såsom olja, asfalt, gasol, svetsgas, bensin m.m. De enklaste kolväteföreningarna är gaser som är mycket brandfarliga. De passar därför som drivmedel eller till uppvärmning. De lite större kan användas som lösningsmedel. Ännu lite större kolväteföreningar kan användas till bensin och diesel. Gemensamt för de flesta kolväteföreningar är att de är brännbara i luft.
Metanserie (Alkaner)
Ämne Molekylformel Strukturformel
Metan CH4 
Etan C2H6 
Propan C3H8 
Butan C4H10 
Pentan C5H12 
Observera att varje kolväte slutar på an (alkaner)
När man skriver strukturformler är det viktigt att komma ihåg att kol alltid har 4 bindningar
Fördelen med en strukturformel är att man ser hur många atomer det finns av varje sort och hur dessa är ordnade inom molekylen. Det kan man inte se i en molekýlformel. Här ser du bara hur många atomer det är av varje sort inom molekylen.
Gasformiga kolväten
Metan är en gas i rumstemperatur och en atmosfärs tryck. Den är färglös och luktfri. Metan är vårt enklaste kolväte och kallas också för sumpgas eftersom den bildas då förmultnande växt och djurdelar bryts ned. Eftersom metangas bildas ur stenkol och olja är det ett problem i gruvor. Varje år händer olyckor i gruvor där man träffa på fickor i berget med metangas. Man brukar sätta in stora fläktar i gruvorna för att ventilera bort gasen men alltsom oftast händer det att det sker explosioner med metangas. Metangas är en viktig råvara i framställning av metanol men störst användsområde har den som enegikälla inom industrin och för uppvärmning av hus. Pentan är flytande i rumstemperatur. Används som lösningsmedel.n
Etan är också ett kolväte som framställs ur olja. En blandning av metan och etan kallas för naturgas. Både propan och butan ingår i gasol. Gasol använs som bränsle.
Iso-strukturer
De kolväten vi pratat om länge har normal strukturer. Vi skall nu titta på de kolväten som inte är ordnade i en lång kedja, utan de dela sig som grenar. Jämför n-pentan (normal pentan) och iso-oktan nedan. På iso-strukturen ser du inga väten utsatta. Man besparar sig detta arbete. Kemister sätter bara ut strecken istället. I fortsättningen kommer jag att låta bli att sätta ut väteatomerna
n-pentan Iso-pentan
Som du ser har n-pentan eller normalpentan en rak kolkedja medan isopentan har en grenad struktur. Båda strukturerna har molekylformlen C5H12.
När du ser en grenad struktur lägger du bara till iso framför kolvätets namn. Detta tala om att det är en grenad struktur.
Mättade och omättade strukturer
Varje kolatom binder alltid till fyra andra atomer. Så här långt har alla kol bundit till andra atomer med enkel bindning. Nu skall vi tita på dubbelbindningar och trippelbindningar. Det är atomernas elektroner som utgör bindningarna. Vi kommer att titta mer på detta år 9.
Alkener
En dubbelbindning kännertecknas genom att det sitter två streck mellan atomerna i stället för ett. Vi jämför till en början med etan och eten.
Etan (C2H6) Eten (C2H4)
Båda kolväteföreningarna har två kol men eten har bara 4 väteatomer. I stället binder den med en dubbelbindning mellan kolatomerna. Observera ändelsen i namnet eten. det slutar på en och hos etan slutar det på an.
Hur skulle du döpa följande kolväte?
Ledtråd: Antal kolatomer avslöja att det rör sig om propan men det finns en dubbelbindning och därför är ändelsen "en" i slutet istället för "an". Den heter alltså propen. Kolla på det mittersta kolet i propen. det ser ut som det saknas en väteatom. Räknar du antal bindningar (streck) till kolet ser du att det är 4 streck til kolet.
Alkyner
Alkyner kännertecknas av att det är en trippelbindning i molekylen mellan ett eller flera kol. Vi jämför etan och etyn nedan.
Etan (C2H6) Etyn ( C2H2)
Som du ser är det tre bindningar mellan kolen i etyn. Lägg också märke till att jag nu bytt ändelsen till "yn" i stället för "an". Ett tips är att alltid hålla koll på hur många kol det finns i kedjan och sedan ändra ändelsen beroende på om det är en dubbel eller trippelbindning.
Vad skulle du döpa följande kolväte till?
Ledtråd: Antal kol i kedjan är 4 stycken. Då rör det sig om butan, men det finns en trippel bindning mellan två av kolen. Därför byter jag ändelse till "yn" istället för "an". Kolvätet heter butyn.
Alla kolväten med dubbelbindning eller trippelbindning kallas för omättade kolväten medans de med enkelbindning kallas för mättade kolväten. Man kan alltid "sätta dit" fler väte atomer om man vill på omättade kolväten. Man behöver då en katalysator t.ex. platina.
Eten är en viktig råvara i tillverkningen av polyeten som är en plast. Etyn är en gas som används som svetsgas. Man brukar kalla etyn för acetylen.
Ringformade kolväten (Aromatiska kolväten)
De ringformade kolvätena sitter inte i en kedja efter varandra utan i en ring. Ett vanligt aromatiskt kolväte är bensen. Det finns i olja och bensin och är cancerframkallande. Flera av de aromatiska kolvätena är cancerframkallande.
Kolväten i vardagen
Naturgas är vanligare utomlands än i Sverige. Det är en blandning av enklare kolväten. Metan och etan är några av de vanligaste av kolvätena i naturgas. Naturgas används till uppvärmning av hus men också som bränsle till fordon. Naturgas förekommer ofta med olja. Man kan utvinna gasen och transportera den i pipelines.
Gasol
Gasol är en blandning av propan och butan. Man kan ha den till kylskåp, spisar m.m. Gasol är en restprodukt vid oljeraffinaderierna.
Eldningsolja
Eldningsolja är består av långa kolväten. Den används till uppvärmning av hus och fabriker
Fotogen
Mindre kolväten som används bl.a. som flygbränsle. Jämför man med bensin har fotogen lite längre kolkedjor. Man använder också fotogen som bränsle till lampor.
Bensin
Bensin har mindre kolkeja än fotogen. Den har lägre kokpunkt och därmed avgår den enklare i gasform. Bensin är mycket brandfarligt framför allt med tanke på att den gärna är i gasform. Bensin består till större delen av iso-oktan och heptan. 95 oktanig bensin har 95% iso-oktan och 5% heptan. Det är härifrån bensin får sitt oktantal.
Smörjolja
Smörjolja har långa kolväten. Den används som smörjmedel till bl.a. bilmotorer. Om man jämför med bensin är olja mer trögflytande. Man säger att olja är mer visköst (mer trögflytande). Ett ämne har en viss tröghet, viskositet.
Torv
Torv är gamla växtdelar som inte brytits ned då syret inte kommit till för att tillåta nedbrytningen. När man torkar torven från vatten består torven av ca 60% kol. Perfekt bränsle att elda med.
Stenkol
Stenkol är också gamla växtdelar som inte förmultnat. Växterna har först blivit torv och sdan brunkol. Med tiden har brunkolen blivit stenkol. När man elda stenkol avges svaveloxid och tungmetaller. Dessa gaser ger problem på miljön.
Koks
Koks är torrdestillerad stenkol. Koks består nästan endast av kol. man använder koks bland annat vid järnframställning.
Fraktionerad destillation
Människan och vårt samhälle är beroende av olika typer av kolväten. Den råolja som vi tar upp ur marken är en blandning av olika typer av kolväten. Därför destillerar vi olja för att skilja på korta och långa kolväten. Metoden kallas för fraktionerad destillation. Långa kolväten såsom asfalt kommer inte långt upp i fraktioneringstornet medans de kortaste kolvätena kommer längst upp. Här hittar man bensin och gaser såsom gasol.
|
