Carbonhydrider kursus-mappe af Mads Albæk Sørensen og Simon Steffen Andersen H 3 C. Lavet af Simon Steffen Andersen og Mads Albæk Sørensen

Transkript

1 3 C C 3 Lavet af Simon Steffen Andersen og Mads Albæk Sørensen 1

2 Side Indholdsfortegnelse Definition af Carbonhydrider:... 3 Opbygning af Carbonhydrider:... 3 Inddeling af Carbonhydrider i grupper... 4 Navngivning af Carbonhydrider... 4 Kemiske egenskaber for Carbonhydrider... 5 Forekomst/fremstilling af Carbonhydrider... 5 Anvendelse:... 6 Carbonhydriders opløslighed... 7 Karbonhydrider mættede og umættede Formålet: Beskrivelse af stofferne: Alkaner: Alkener: Aren: Rensebenzin: Kemi-journal Carbonhydrider fuld-stændig eller ufuldstændig afbrænding Vores resultater var: Densitets-bestemmelse af benzin

3 Carbonhydrider Definition af Carbonhydrider: Carbonhydrider er defineret som molekyler med mindst 2 sammenhængene carbon atomer, samt C4 og heraf afledte stoffer (alkaner, alkener, alkyner, arener og benzenringe). Carbonhydrider består kun af C-atomer og -atomer, hvis der bliver adderet andre stoffer/atomer er stoffet defineret som et organisk stof eller en alkohol-gruppe. Opbygning af Carbonhydrider: Carbon hydrider er helt fundamentalt opbygget af carbon-atomer, med hydrogen der danner elektron-par med carbon-atomets yderste elektroner. Ud over det helt fundamentale kan der være sidegrupper på Carbonhydrider det vil sig at der er et to Carbonhydrider der mødes og skubber et hydrogen-atom væk fra hver molekyle og bliver sammensat via de 2 frie elektroner. Ethen C26 Der er også en gruppe af Carbonhydrider der er cykliske også kaldet benzen-ringe der er afbilledet herunder. Den inderste cirkel symboliserer 6 frie elektroner der gør molekylet enormt stærkt i bindingerne. 3

4 Inddeling af Carbonhydrider i grupper Alkaner: Navngivning af alkaner sker på den måde at du starter med at finde den længste C-kæde og derefter fortsættes navngivningen mes sidegrupperne som skal stå i alfabetisk orden. Dette kan vises ved ligningen Cn2n+2 Ex. 1: 5ethyl-2-methylheptan. Alkener: Denne navngivning sker på samme måde som hos alkanerne, man finder den længste C- kæde med dobbeltbinding og navngiver derefter på samme måde som alkaner. Ligningen for alkener viser at n skal være større eller lig med 2, Cn2n (n 2). Alkyner: Denne navngives på samme måde som alkener, man finder først den længste kæde hvori tripelbindingen skal sidde. Derfra sker det som hos de to andre, sidegrenene sættes på alfabetisk. Arener: Arener er cykliske carbonhydrider hvilket betyder at de ingen ende har, men også at alle carbon-atomerne har en fri electron i midten. Disse stoffer findes især i benzin og de er svære at hugge i stykker Navngivning af Carbonhydrider Navngivning: Navngivning af carbonhydrider sker på forskellige måder alt efter hvilken carbonhydrid du har med at gøre. Dvs. at der er én måde at navngive alkaner på, én måde at navngive alkener på osv. 4

5 Kemiske egenskaber for Carbonhydrider Alkaner: Alkaner er meget reaktions træge, de kan dog reagere hvis de udsættes for høj temperatur, de kan reagere med oxygen hvilket vil sige at de kan brænde. ved en afbrænding laver de en fuldstændig forbrænding, hvilket vil sige at der ikke vil være nogle stoffer tilbage. Alkener: Disse stoffer er reaktionsdygtige i modsætning til alkanerne, alkenerne kan nemlig deltage i additionsreaktion, som er en reaktion hvori der bliver der bliver brudt en dobbelteller trippelbinding, od derefter fastgjort et andet stof. Alkyner: Alkyner reagerer ligesom alkener, de kan også lave additionsreaktioner. De er meget brændbare med soder dog meget da det er en ufuldstændig forbrænding. Arener: Arener reagerer forskelligt alt efter hvilken du har med at gøre, f.eks. kan der sagtens ske en additionsreaktion med cyclohexan, men ikke med benzen. Dette sker eftersom at den er opbygget sådan så c-atomerne kan svæve frit omkring dens atomkærner. Forekomst/fremstilling af Carbonhydrider Alle Carbonhydrider kommer fra olie medmindre de er syntetiske. Fremgangs måden er at man sender råolien ind gennem en rørovn hvor det bliver varmet op til 350 C. bliver ledt ind i en silo hvor det tunge af olien som holder bedst på varmen bliver i bunden og gasserne stiger til vejrs. I råolie er der alt for store mængder tunge olietyper og alt for små mængder benzin-typer i forhold til hvad der bliver brugt i samfundet. Til det problem har man fundet en metode som man kalder cracking og det er i korte træk en spaltnings-process hvor man spalter tunge olie typer som fx C1838 som man så laver om til nogle lette alkaner. 5

6 Anvendelse: Carbonhydrider bliver ofte brugt til afbrænding, f.eks. C4 (Metan) bliver brugt til vandopvarmning i en del parcelhuse. Derudover bliver C38 (Propan) og C410 (Butan) blandet og komprimeret i form af flaskegas. De lidt tungere olie-typer bliver brugt som benzin, og de helt tunge (tjære) bliver brugt som byggemateriale og i asfalt. 6

7 Carbonhydriders opløslighed 7

8 Opskrift : 1. Man blander 10ml i de 2 glas 50:50 vand og heptan. 2. I det ene glas putter man forsigtigt nogle KMNO2-krystaller og i det andet nogle I 2 3. Det der sker er at i glas 1 med KMnO2 blander heptan sig med KMnO2 og da KMnO2 er et salt trækker det vandet ind i heptan'en og man for en jævn blanding. I glas nummer to farver Iod'en vandet gult fordi iod er et tungt stof (nr.53 i det periodiske system) falder det ned til vandet og der kan her ses en tydelig deling mellem eptan og 2I2O. Sikkerhed: Når man har med heptan, og i det hele taget alkaner at gøre bør ens adfær være rolig og forsigtig, da visse alkaner er kræftfremkaldene og alle alkaner er brændfarlige, nogle endda ekstremt brandfarlige. eptan: eptan er et af de stoffer som er: meget brandfarligt Sundhedsskadeligt 8

9 Og Miljøfarligt Meget Brandfarlig. Farlig: kan give lungeskade ved indtagelse. Irriterer huden. Dampe kan give sløvhed og svimmelhed. Giftig for organismer, der lever i vand; kan forårsage uønskede langtidsvirkninger i vandmiljøet. Stoffet kan afgive dampe, der let danner brandbare blandinger med luft. Ophobede dampe kan brænde og/eller eksplodere hvis de antændes. Produktet kan oplade statisk elektricitet, der ved udladning kan forårsage gnister, der kan antænde brand. Kilde: 9

10 Karbonhydrider mættede og umættede. Formålet: Formålet med forsøget er at vise dobbeltbindinger i alkaner, alkener, arener og renzebenzin Beskrivelse af stofferne: Alkaner: Alkaner er kulstof-forbindelser uden dobbeltbindinger, i dette forsøg brugte vi alkanen eptan som har formlen C716 og en struktur der ser således ud: eptan er et temlig skadeligt stof, så for at arbejde med stoffet er der nogle regler og sikkerhed-krav man bør overholde. R11: Meget brandfarlig. R38: Irriterer huden. R65: kan give lungeskade ved indtagelse R67: dampe kan give sløvhed og svimmelhed R50/53: Meget giftig for organismer der lever i vand; kan forårsage uønskede langtidsvirkninger i vandmiljøet. S9:emballagen skal opbevares på et godt ventileret sted. S16: holdes væk fra antændelses-kilder (rygning forbudt) S29: må ikke tømmes i kloakafløb. S33: træf foranstaltninger mod statisk elektricitet S60: skal afskaffes som farligt affald, gælder også emballagen. S62: ved indtagelse undgå at fremprovokere opkastning, kontakt læge og fremvis etikette. Forsøget med heptan viste at efter at have rystet i et minuts tid var Br atomerne vandret over til C716- molekylerne i stedet for 2O molekylerne og det skyldes at Bromvand blot er en blanding og ikke en kemisk forbindelse. Br atomerne vil det i dette forsøg overtage det 3. -atom fra hver sides plads, sådan en reaktion kaldes substitution (substitution kommer af ordet substitut som betyder en erstatning. Og danner et upolært molekyle da begge Br er neutralt ladet. Det nye molekyle vises øverst på næste side (figur 1) Figur 1 10

11 Br Br Alkener: Alkener er organiske stoffer hvis formel kan skrives som Cn2n. I forsøget brugte vi en alken som hed Octen (C816) som ser ud som figur 2. Figur 2: Også Octen har nogle sikkerheds- og regel-sætninger: R10: Brændfarlig. R38: irriterer huden R51/53: Giftig for organismer der lever i vand; kan forårsage uønskede langtidsvirkninger i vandmiljøet. S61: undgå udledning til miljøet S62: ved indtagelse undgå at fremprovokere opkastning, kontakt læge og fremvis etikette. Octen reagerer voldsomt med brom. I forsøget med bromvand og Octen bryder Brom dobbeltbindingerne og låner en af elektronerne fra C-atomerne der før havde dobbeltbindinger. Brom har langt nemmere ved at bryde en dobbeltbinding end at løsrive et -atom fra et C-atom som var tilfældet i forsøget med alkaner. Det nye molekyle bliver her polert fordi Br + ser ud som det gør. Figur 3 viser hvordan molekylet C814Br2 ser ud. Figur 3: Br + Br + 11

12 Aren: Aren er en af aromaterne som ses på figur 4, er et aroma-stof. Figur 4: Aren har også nogle sikkerheds- og regel-sætninger: R11: meget brændfarlig. R38: irriterer huden. R63: mulighed for skade på barnet under graviditeten. R65: kan give lungeskade ved indtagelse. R67: dampe kan give sløvhed og svimmelhed. R48/20: alvorlig sunhedsfare ved længere tids påvirkning ved indånding. S46: ved indtagelse kontakt omgående læge og fremvis etikette. S62: ved indtagelse undgå at fremprovokere opkastning, kontakt læge og fremvis etikette. S36/37: brug særligt arbejdstøj og beskyttelseshandsker. Aren reagerer ligesom heptan ved at substituere -atomerne med Br-atomer, det ses dog meget voldsommere her bare efter et enkelt ryst. Det skyldes sandsynligvisat benzen-ringen som aren består af er et meget stabilt molekyle grundet de 3 dobbeltbindinger og det gør det nemmere for Br-atomerne at substituere -atomerne. Og efter Br har integreret sig i molekylet ser molekylet ud så vist på figur 5. Figur 5: Br Br 12

13 Rensebenzin: Som udgangspunkt er rensebenzin en alkan nemlig Ethanol (C716), MEN det kan man ikke helt regne med da det er et blandingsprodukt der bl.a. indeholder aromater m.m. Da det nu er en alkan dropper jeg at forklare hele proceduren igen men de specifikke sikkerhedssætninger kommer alligevel her da de er forskellige fra stof til stof: R11: meget brændfarlig. R38: irriterer huden. R50/53: meget giftig for organismer i vand kan forårsage uønskede langtidsvirkninger i vandmiljøet. R65: Kan give lungeskade ved indtagelse. R67: dampe kan give sløvhed og svimmelhed. S2 opbevares utilgængeligt for børn. S9: emballagen skal opbevares på et godt ventileret sted. S16: holdes væk fra antændingskilder - rygning forbudt. S29: må ikke komme i kloakafløb. S33: træf foranstaltninger mod statisk elektricitet. S60: dette materiale og dets beholder skal bortskaffes som farligt affald. S61: undgå udledning til miljøet. S62: ved indtagelse undgå at fremprovokere opkastning, kontakt læge og fremvis etikette. 13

14 Kemi-journal Carbonhydrider fuld-stændig eller ufuldstændig afbrænding I dette forsøg har vi fundet ud af hvordan alkaner, alkener og arener bliver forbrændt, altså om der sker fuldstændig eller ufuldstændig forbrænding. Vi testede stofferne: hexan, heptan, pentan, octhen, toloen, lightergas og renzebenzin. Når man arbejder med de stoffer må man følge følgende sikkerhed- og regel-sætninger: R11, R12, R38, R48/20, R50/53 R51/53, R62, R63, R65, R66, R67. S2, S9, S16, S29, S33, S36/37, S60, S46, S61, S62 Fremgangsmåden var forholds-vis simple det vi gjorde var simpelthen bare at dryppe en smugle af de stoffer vi skulle brændeved hjælp af en pipette på en vejeske, det gjorde vi med hvert enkelt stof, og brændte dem enkeltvis for at finde ud af hvor meget de sodede. ele forsøget foregår i stink-skab. Vores resultater var: exan: soder en smugle. Pentan: soder en smugle. eptan: soder en anelse mere end de øvrige alkaner Octhen: soder temmelig meget. Toluen: toluen soder så voldsomt at der flyver små C2-molekyle-klumper rundt i luften i stinkskabet Rensebenzin: soder en smugle Lightergas: fuldstændig forbrænding. Om der er tale om en fuldstændig forbrænding afhænger af hvor let ilt binder sig til det stof der bliver forbrændt. 14

15 Densitets-bestemmelse af benzin. Formålet i det her forsøg er at bestemme densiteten af benzin. Det foregår ved at vi vejer et glas, og derefter vejer det igen, bare med benzin denne gang. På den måde kan man ud fra resultaterne: 10ml benz. + glas = 23,224g kun glas= 16,385g Og dermed vil densiteten kunne bestemmes til at være 6,839g/cm 3. Grunden til at man ikke kan slukke benzin der brænder med vand er ganske enkelt fordi benzinen flyder oven på vandet og brænder videre. Det kan man også se i virkelighedens liv hvis der er et skib der forliser og det er fyldt med olie, så vil det lette i olien blive i overfladen og man vil uden problemer kunne antænde det. 15