Alkaner
Mättade kolväten med bara enkelbindningar. Allmän formel: CnH2n+2.
Kapitel 6 · Kolets kemi
6.2 · Kolväten
Kol och väte bygger familjer
Ett kolväte innehåller bara kol och väte. Skillnaden mellan familjerna ligger i hur kolatomerna binder till varandra: enkelbindning, dubbelbindning eller trippelbindning.
kol + väte bindningstyp molekylformel egenskaper
Alkener
Omättade kolväten med minst en dubbelbindning. Allmän formel: CnH2n.
Alkyner
Omättade kolväten med minst en trippelbindning. Allmän formel: CnH2n-2.
Begreppsbild
Startpunkt
Vad finns i gasoltuben?
Bilden prövar samma modell från flera håll: kedjelängd, bindningstyp och hur en molekylformel beskriver atomerna i ämnet.
Begreppskarta
Organisera modellen
Kolvätets familjeträd
Kartan visar vilka frågor som avgör namnet: hur många kolatomer finns i kedjan, och vilken bindning finns mellan kolatomerna?
Modell 1
Mättade kolväten
Alkanserien ökar med CH2
Metan
1 kolatom. Naturgas. Gas vid rumstemperatur.
Etan
2 kolatomer. Nästa steg i samma serie.
Propan
3 kolatomer. Vanlig i gasol.
Butan
4 kolatomer. Kokar nära 0 °C.
Modell: varje steg i alkanserien lägger till en kolatom och två
väteatomer. Därför blir formeln CnH2n+2.
Modell 2
Bindningstypen styr familjen
Enkel, dubbel eller trippel?
Etan · C2H6
Kol-kol-bindningen är enkel. Kolatomerna har så många väteatomer som möjligt.
Eten · C2H4
Kol-kol-bindningen är dubbel. Färre väteatomer får plats runt kolkedjan.
Etyn · C2H2
Kol-kol-bindningen är trippel. Ämnet tillhör alkynerna.
Omättade kolväten reagerar lättare än motsvarande alkaner eftersom dubbel-
och trippelbindningar kan öppnas i kemiska reaktioner.
Arbetat exempel: Är C3H6 en alkan, alken eller alkyn?
Sätt n = 3. En alkan skulle ha H = 2n + 2 = 8, en alken H = 2n = 6 och en
alkyn H = 2n - 2 = 4. C3H6 passar därför alkenmodellen.
Grundnivå
Träna begreppen
Från namn till modell
Kolväten är molekyler som bara innehåller kol och väte. Det enklaste kolvätet har en kolatom bunden till fyra väteatomer och är huvudbeståndsdelen i naturgas. Ange namn och molekylformel för detta ämne.
Kolväten kan ha olika långa kolkedjor. Metan har en kolatom, etan har två, propan tre och butan fyra. Ju längre kolkedjan blir, desto mer ändras ämnets fysikaliska egenskaper. Vad händer med kokpunkten när kolkedjan blir längre?
Kolväten kan delas in i två grupper beroende på vilken typ av bindningar som finns mellan kolatomerna. Kolväten som enbart har enkelbindningar mellan sina kolatomer tillhör en av dessa grupper. Vad kallas kolväten som bara har enkelbindningar?
Gasol används som bränsle i gasolkök och grillar. Gasen består främst av ett kolväte med tre kolatomer och åtta väteatomer i varje molekyl. Ange namn och molekylformel för detta kolväte.
Eten (C₂H₄) är ett omättat kolväte. Till skillnad från etan (C₂H₆) har eten en speciell typ av bindning mellan sina två kolatomer. Vilken typ av bindning finns mellan kolatomerna i eten?
Tillämpning
Förklara sambanden
Kedja, formel och egenskap
Metan, propan, bensin och paraffin är alla kolväten men de förekommer i olika former vid rumstemperatur — gas, vätska eller fast ämne. Förklara sambandet mellan kolkedjans längd och ämnets aggregationstillstånd vid rumstemperatur.
Etan och eten har båda två kolatomer men skiljer sig i antalet väteatomer. Etan har molekylformeln C₂H₆ och eten har C₂H₄. Förklara vad som skiljer deras bindningar och varför eten kallas omättat medan etan kallas mättat.
Tillämpning forts.
Förklara sambanden
Kedja, formel och egenskap
Strukturformler och molekylformler är två sätt att beskriva en molekyl. Molekylformeln för butan är C₄H₁₀, men detta säger inte allt om hur molekylen ser ut. Förklara skillnaden mellan en strukturformel och en molekylformel och varför strukturformeln ger mer information.
Tillämpning forts.
Förklara sambanden
Kedja, formel och egenskap
Molekylmodellerna A-D visar olika kombinationer av kol-, väte- och syreatomer. Vilken bild representerar bast de molekyler som finns i en gasolbehallare?
Gasolbehallare med slang + 4 molekylmodeller A-D
A: Endast kolatomer bundna i ringB: Molekyler uppbyggda av kol och väte (CnHm), inga andra atomslagC: Molekyler med två väteatomer och en syreatom (H2O)D: Blandning av syrgas (O2) och andra atomer
Strukturformeln visar en rak kolvatekedja med åtta kolatomer, fullt mättad med väte. Vad heter molekylen?
Strecksymbolisk strukturformel, 8 C-atomer
A: OktanB: HeptanC: HexanD: Nonan
Fördjupning
Pröva modellen
När formel och egenskap ska vägas ihop
Fyra kolväten har följande egenskaper: Metan (CH₄) kokar vid -161 °C. Propan (C₃H₈) kokar vid -42 °C. Oktan (C₈H₁₈) kokar vid 126 °C. Eikosan (C₂₀H₄₂) smälter vid 37 °C och är fast vid rumstemperatur. Vilken slutsats om sambandet mellan kolkedjans längd och ämnets egenskaper är korrekt?
A: Krafterna mellan molekylerna ökar med kolkedjans längd, och därför krävs mer energi för att skilja molekylerna åt, vilket förklarar att kokpunkten stiger från metan till eikosanB: Kokpunkten stiger eftersom längre kolkedjor väger mer, och tyngre molekyler behöver alltid mer energi för att förångas oavsett vilka krafter som verkar mellan demC: Alla kolväten med fler än tio kolatomer är fasta vid rumstemperatur eftersom den långa kolkedjan gör molekylen för stor för att kunna röra sig fritt i vätskeformD: Metan och propan är gaser vid rumstemperatur eftersom deras molekyler har för få kolatomer för att bilda bindningar mellan molekylerna, och utan bindningar finns inga krafter
En kemist har tre okända kolväten: ämne X (C₂H₆), ämne Y (C₂H₄) och ämne Z (C₂H₂). Alla tre har två kolatomer men olika antal väteatomer. Kemisten vet att omättade kolväten reagerar lättare med andra ämnen än mättade kolväten. Vilken slutsats om de tre ämnenas bindningar och reaktivitet är korrekt?
A: Ämne X har en dubbelbindning och ämne Y har en enkelbindning, eftersom fler väteatomer alltid innebär fler bindningar mellan kolatomerna i ett kolväte med samma antal kolatomerB: Alla tre ämnen har lika stor reaktivitet eftersom de har samma antal kolatomer, och det är antalet kolatomer som avgör hur reaktivt ett kolväte ärC: Ämne Z är mest reaktivt eftersom det har färst väteatomer, vilket innebär en trippelbindning mellan kolatomerna, och fler bindningar mellan kolatomerna ger högre reaktivitetD: Ämne Y och Z har samma reaktivitet eftersom båda är omättade, och det spelar ingen roll om kolatomerna har en dubbelbindning eller trippelbindning för ämnets kemiska beteende
Varför har hexadekan (C16H34, kp 287C) högre kokpunkt an hexan (C6H14, kp 69C)?
A: Hexadekan har starkare jonbindningarB: Hexadekans molekyler är större med starkare intermolekylära krafterC: Hexan är en jon och hexadekan en molekylD: Hexadekan innehåller syre
Fördjupning forts.
Pröva modellen
När formel och egenskap ska vägas ihop
Ett okänt kolväte Y har kokpunkt 175C. Tabell: oktan (C8H18) 126C, dodekan (C12H26) 216C. Vilken molekylformel är MEST trolig for Y?
| Kolväte | Antal C-atomer | Kokpunkt (°C) |
|---|---|---|
| Metan | 1 | -162 |
| Etan | 2 | -89 |
| Propan | 3 | -42 |
| Butan | 4 | -1 |
| Pentan | 5 | 36 |
| Hexan | 6 | 69 |
Kolvatetabell med C-antal och kokpunkter
A: C4H10B: C6H14C: C10H22D: C16H34
En kall vinterdag blir diesel 'tjock' medan bensin forblir tunn. Varför?
A: Diesel är surareB: Diesel har längre kolkedjor och starkare intermolekylära krafter - närmare stelningspunktC: Bensin är en förening, diesel ett grundämneD: Diesel fryser alltid vid 0C
Analysutmaning
Kombinationsanalys
Utvärdera flera modeller samtidigt
Analysutmaning
AvanceradDiagrammet visar en molekyl som finns naturligt i äpplen (äpplesyra-liknande, två COOH-grupper och en OH-grupp). Vilka klassificeringar passar på molekylen?
A
B
C
D
Kurva X visar reaktionen mellan 1,0 g granulerat zink och överskott saltsyra vid 30 °C. Vilken förändring ger kurva Y?