Alkaner, alkoholer och kokpunkter: kemi för gymnasiet

Organisk kemi: uppgifter och förklaringar

1a) C₇H₁₄O b) C₅H₈O c) C₇H₆O

3. 6, 1, 6, 1, 1, 4, 5, 3

5. Alkoholer

• Tertiär alkohol: En alkohol där hydroxylgruppen (–OH) sitter på en kolatom som är bunden till tre andra kolatomer. Exempel är 2-metyl-2-propanol.
• Trevärd alkohol: En alkohol som innehåller tre hydroxylgrupper bundna till tre olika kolatomer i kolkedjan. Exempel är 2,3,4-pentantriol.

6. Alkaner

Metan, etan, propan, butan, pentan, hexan, heptan, oktan, nonan, dekan

7. Aldehyder och ketoner

I en aldehyd är karbonylgruppens kol bundet till minst ett väte, medan det i en keton är bundet till två andra kolatomer.

8. Bindningsvinklar

a) 120 grader b) 180 grader

9. Tetraederstruktur

Väteatomerna i hörnen av en tetraeder där kolatomen är i centrum med C-H-C-bindningsvinklarna 109,5°.

10. Alkaners polaritet

Alkaner består endast av kol och väte, och den nästan obefintliga elektronegativitetsskillnaden gör dem helt opolära, vilket i sin tur innebär att de inte kan interagera med vatten.

11. 2

13. Namngivning av klorerade alkaner

1-klorpentan, 2-klorpentan, 3-klorpentan

1-klor-2-metylbutan, 2-klor-2-metylbutan, 2-klor-3-metylbutan

1-klor-3-metylbutan, 1-klor-2,2-dimetylpropan

14. Ämnesklasser och namn

• Ämnesklass: Alkan, Namn: 2,2-dimetylbutan
• Ämnesklass: Keton, Namn: butanon
• Ämnesklass: Alkyner, Namn: propan
• Ämnesklass: Karboxylsyra, Namn: 4-etylhexansyra
• Ämnesklass: Eter, Namn: etylmetyleter
• Ämnesklass: Aldehyder, Namn: etanal

15. Geometrisk isomeri

a) cis-trans b) A = trans-2-buten, B = cis-2-buten

16. Aminer och kokpunkt

Propylamin. Den primära aminen har högre kokpunkt än den sekundära: Den centrala kväveatomen i den sekundära aminen medför att dipol-dipol-bindningarna mellan molekylerna blir svagare än om kväveatomen skulle sitta i ena änden av molekylen.

Kokpunkt och intermolekylära krafter

4b)

Kokpunkten på ett ämne beror på hur starka de krafter är som håller ihop molekylerna. De svagaste krafterna kallas van der Waalskrafter och finns mellan opolära molekyler. Dessa krafter uppstår när tillfälliga dipoler bildas. Ju större kontaktyta en molekyl har, desto starkare blir dessa krafter.

En rak (ogrenad) molekyl har större kontaktyta än en grenad, och får därför högre kokpunkt. Till exempel är butan och 2-metylpropan opolära, men 2-metylpropan är mer grenad. Därför har 2-metylpropan lägre kokpunkt än butan.

De andra ämnena innehåller syreatomer, vilket gör att de blir polära. Det innebär att de kan få starkare bindningar mellan molekylerna.

Propanal har en syreatom som gör att molekylerna kan bilda dipol–dipolkrafter, men det kan inte bildas vätebindningar eftersom det inte finns någon väteatom direkt bunden till syre.

Propanol och etansyra har en OH-grupp, vilket gör att de kan bilda vätebindningar, som är starkare än andra krafter.

Etansyra kan bilda ännu starkare och fler bindningar än propanol eftersom den har en karboxylgrupp (både OH-grupp och dubbelbundet syre). Därför har etansyra högre kokpunkt.