Organisk kemi: Kokpunkter, molekylära krafter och funktionella grupper

Mellanmolekylära krafter och kokpunkter

Uppgift 4b

Kokpunkten beror på styrkan i de mellanmolekylära krafterna som håller ihop molekylerna. De svagaste krafterna är van der Waals-krafter som håller ihop opolära molekyler. Van der Waals-krafter uppkommer genom att momentana dipoler uppstår, och hur starka krafterna blir beror på hur många kontaktytor på en molekyl som dessa kan uppkomma på. En ogrenad alkan kommer därför att ha högre kokpunkt än en grenad alkan. Butan och 2-metylpropan är opolära molekyler, och eftersom 2-metylpropan är en grenad kedja med färre ställen där de mellanmolekylära krafterna kan uppstå har detta ämne lägst kokpunkt.

De övriga ämnena innehåller en eller flera syreatomer som gör molekylerna polära. Propanal innehåller en karbonylgrupp längst ut på kolkedjan, vilket gör att de fria elektronparen på syreatomen möjliggör att dipol-dipolbindningar kan skapas till andra molekyler. Propanal har dock inga väteatomer som är bundna direkt till syre, vilket innebär att vätebindningar – som är de starkaste bindningarna – inte kan uppstå.

Hos propanol och etansyra finns en OH-grupp som gör att vätebindningar kan uppstå mellan molekylerna. Eftersom etansyra har en karboxylgrupp med både en OH-grupp och en dubbelbunden syreatom till kolatomen kan etansyra bilda fler och starkare bindningar än propanol.

Funktionella grupper och molekylstrukturer

Uppgift 5: Tertiära alkoholer

En tertiär alkohol har en hydroxylgrupp (-OH) bunden till en kolatom som i sin tur binder till tre andra kolatomer. Ett exempel är 2-metyl-2-propanol.

Uppgift 6: De tio första ogrenade alkanerna

1. Metan
2. Etan
3. Propan
4. Butan
5. Pentan
6. Hexan
7. Heptan
8. Oktan
9. Nonan
10. Dekan

Uppgift 7: Skillnaden mellan aldehyder och ketoner

I en aldehyd sitter karbonylkolet bundet till minst en väteatom, medan det i en keton är bundet till två andra kolatomer.

Uppgift 9: Molekylgeometri och bindningsvinklar

Väteatomerna sitter i hörnen av en tetraeder där kolatomen befinner sig i centrum, med bindningsvinklarna 109,5°.

Uppgift 10: Alkaners polaritet och löslighet

Alkaner är endast uppbyggda av kol- och väteatomer. Eftersom elektronegativitetsskillnaden mellan kol och väte är minimal är alkaner fullständigt opolära och kan därför inte samverka med polära vattenmolekyler.

Uppgift 16: Aminers kokpunkter

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