Repetitionsuppgifter

Strukturformler, oktettregeln, oxidationstal

Uppgift 1Svar

Rita strukturformeln för vatten, metan, metanol och aceton. Sätt ut alla bindningar och fria elektronpar.

strukturformler

Uppgift 2Svar

Vad kan sägas om de ungefärliga bindningsvinklarna i de olika ämnena?

Slå upp VSEPR-teori för utförligare förklaringar.

Vatten. Det finns fyra saker (två väten och två elektronmoln) runt centralatomen syre, vilket innebär att vi får en tetraederformad molekyl med bindningsvinkel på ca. 109.5°. I just vattens fall är de bra att känna till att elektronparen pressar ihop bindningarna så att bindningsvinkeln mellan syre-väte-bindningarna blir något mindre (närmare bestämt 104.5°).

Metan. Här har vi också fyra saker (fyra väten) runt en centralatom (kol). Eftersom vi inte har några elektronpar som kan störa bindningsvinklarna förväntar vi oss att ha exakt 109.5° som bindningsvinkel.

Metanol. Här förväntar vi oss tetraederform runt både kolet (som har tre väten och en OH-grupp runt sig) och syret (som har en metylgrupp, ett väte och två elektronpar) runt sig. Alltså borde alla vinklar vara ungefär 109.5°. Vinkeln C-O-Hkanske är lite mindre pga. elekronparen på syret.

Aceton. Metylgrupperna kommer ha ungefär 109.5° i vinklarna H-C-H. Kolet i mitten av molekylen har tre saker runt sig, så där förväntar vi oss en plan struktur med 120° bindningsvinkel.

Uppgift 3Svar

Uppfyller alla atomer oktettregeln?

Ja! Oktettregeln säger att atomer i stabila föreningar brukar ha ett valensskal som påminner om det hos närmaste äldelgas. Hos väte, beryllium och bor (närmaste ädelgas till dessa är helium) motsvarar detta två valenselektroner. Hos alla andra atomslag motsvarar det åtta valenselektroner.

Missa inte att varje enkelbindning innehåller två elektroner (dubbelbindningar innehåller fyra elektroner) när du räknar efter. Glöm inte heller att räkna med fria elektronpar.

Uppgift 5Svar

Vad har atomerna för oxidationstal?

metanol-otSe artikeln om oxidationstal. För metanol blir lösningen denna:

Periodiska systemet

Välj några atomslag i övre delen av periodiska systemet (atomnummer 1-18).

1. I vilka elektronskal (K, L, M osv.) befinner sig atomernas elektroner i grundtillståndet?

2. Hur många valenselektroner har de olika atomerna?

3. Magnesiummetall och klorgas reagerar och bildar en jonförening. I vilka skal finns elektronerna hos de joner som bildas? Vad blir reaktionsformeln? Hur bli det om en annan metall/icke-metall bildar ett salt?

4. Om du har lärt dig atomorbitaler: ange en utförliga elektronstruktur (t.ex. 1s22s22p63s2 för magnesiumatomen) på uppgift 1 och 2.  Lägg märke till hur orbitalerna fungerar som en slags "underskal".

Kokpunkt och löslighet

Tab titleLösning
Dimetyleter, (CH3)2O, har kokpunkten –24 °C. Den isomera föreningen etanol, CH3CH2OH, har kokpunkten +78 °C. Vad är orsaken till att de båda ämnena har så olika kokpunkter? I vilket av lösningsmedlen förväntar ni er att natriumklorid är mest lösligt?
Etanol innehåller en OH-grupp där en väteatom sitter direkt bunden till en syreatom. En sådan grupp är extremt polär, och har förmågan att ge upphov till en extra stark sorts dipol-dipol-bindningar som kallas för vätebindningar.

Natriumklorid är en jonförening och därmed mycket polär. Enligt regeln "lika löser lika" borde det därmed ha störst löslighet i det mest polära lösningsmedlet, dvs. etanol.

Organisk kemi

Uppgift 1Lösning

vanillinTill höger visas strukturformeln för vanillin. Tolka strukturformeln. Hur stor del av molekylvikten utgörs av syre?

Molekylformeln är C8H8O3. Total molekylvikt är alltså \((12.01\cdot 8 + 1.008\cdot 8 + 16.00\cdot 3)\,\mathrm{u}=152.15\,\mathrm{u}\). Anleden som utgörs av syre blir \(16.00\cdot 3)/152.15 =31.5\%\).

Uppgift 2Svar

Vilka ämnesklasser motsvarar grupperna A-D?

A: Aldehyd

B: Aren (aromatisk förening)

C: Eter

D: Fenol (aromatisk alkohol)

Uppgift 3Lösning

3. Vanillin i lösning oxideras långsamt till en förening med summaformeln C8H8O4 i närvaro av syre. Vilken funktionell grupp är inblandad? Visa strukturformeln för produkten.

vanillin2Observation 1: Vanillin har summaformeln C8H8O3 och den oxiderade produkten har enligt uppgiftstexten summaformeln C8H8O4. Skillnaden är att en syreatom har lagts till.

Observation 2: I uppgiftstexten står det att det har skett en oxidation. Den enda funktionella grupp som kan oxideras är aldehydgruppen.

Dessa observationer gör det rimligt att tro att produkten är den till höger (kallas för vanillinsyra).

Uppgift 4Lösning

Vanillin är lättlösligt i basisk (till viss del även neutral) vattenlösning, men har sämre löslighet i vatten + några droppar HCl. Hur kan lösligheten bero på omgivningens pH? Vilken funktionell grupp ligger bakom fenomenet?

Vi kan misstänka att det finns en grupp i vanillin som blir mer hydrofil i basisk miljö, och mindre hydrofil i sur miljö. Kanske finns det någon grupp som kan avge en vätejon om bas finns närvarande och därmed bli negativt laddad (och få lättare att binda till det polära vattnet)? Precis en sådan sur grupp finns, nämligen fenolgruppen. I basisk miljö är syret deprotonerat och negativt laddat, medan det i sur miljö är deprotonera, bara partiellt negativt laddat och såldeles mindre hydrolfilt. 

Isomeri

1. Vad betyder det att två föreningar är isomera?

2. Hur många olika isomerer av dibrompropan finns det? Namnge dem.

3. Hur många isomerer finns det av buten? Namnge dem.

4. Hur många isomerer finns det av hexan? Namnge dem.

Estrar och jämvikt

Ättiksyra (etansyra) och etanol kan reagera och bilda en ester samt vatten.

1. Vad har estern för namn och strukturformel? Skriv en reaktionsformel på formen

\[\mathrm{Syra\:+\:Alkohol\:\rightleftharpoons\:Ester\:+\:Vatten}\]

för bildandet av estern.

2. Reaktionen är reversibel och jämviktskonstanten är ca. 4. 1 mol vardera av ättiksyra, etanol, estern och vatten blandas. Kommer systemet vara i jämvikt? Om inte, åt vilket håll går reaktionen?

3. Hur kan man göra för att förskjuta jämvikten åt höger och öka mängden ester i jämviktsblandningen?

Stökiometri och gaslagen

1. Hur många gram koldioxid bildas vid fullständig förbränning av 1 gram toluen (toluen är en bensenring med en metylgrupp)?

2. Hur stor volym upptar den bildade koldioxiden vid rumstemperatur och normalt tryck?

3. Hur stor volym luft krävs minst för att förbränna 0,1 liter gasformig toluen?

Artikeln skriven av Oskar Henriksson. Lämna feedback / ställ en fråga.
Publicerad 24 juni 2015. Senast uppdaterad 12 juni 2016.

Comments are closed