KEMIJA. Iztok Prislan Biotehniška fakulteta Oddelek za živilstvo

Transcript

1 KEMIJA Iztok Prislan Biotehniška fakulteta Oddelek za živilstvo

2 Nenasičeni ogljikovodiki Vsebujejo eno ali več dvojnih ali trojnih vezi. Poznamo: alkene, alkine, aromatske ogljikovodike. ΔH vezi = 347 kj / mol ΔH vezi = 612 kj / mol ΔH vezi = 838 kj / mol Fizikalne lastnosti (vrelišče, tališče) so podobne. Kemijske lastnosti so zelo različne. Dodatni vezi med ogljikovima atomoma sta nezaščiteni in zato predstavljata reaktivno mesto.

3 Različni tipi hibridizacij etan sp 3 hibridizacija eten sp 2 hibridizacija etin sp hibridizacija

4 Primerjava vrelišč Med vrelišči ni veliko razlik. Najnižja vrelišča imajo alkeni, sledijo alkani, najvišja vrelišča imajo alkini. Ker so alkini linearni, alkeni pa pod kotom 120, se alkini lažje zložijo drug zraven drugega. T v / C karboksilne kisline alkoholi ketoni estri amini alkeni alkini alkani število atomov C

5 Cis trans izomerija Ena izmed posledic dvojne vezi alkenov je prisotnost cis in trans izomerov. Cis izomer ima enake ali podobne skupine na isti strani pi vezi, trans izomer paima enake ali podobne skupine na nasprotnih straneh. Cis izomer ne more prehajati v trans izomer, ne da bi se prekinila dvojna vez, kar pa se pri sobni temperaturi ne more zgoditi. Cis in trans izomera imata različne fizikalne in kemijske lastnosti (temperaturo vrelišča, gostoto,...). cis 2 buten trans 2 buten to chemistry general organic and biological/s16 02 cis trans isomers geometric is.html lj.si/zt/kemija/katedra/slo/studenti/agronomija%20uni/kemija%20agr%20uni/2.predavanje.ppt

6 Nomenklatura alkenov Izberemo najdaljšo verigo, ki vsebuje dvojno vez. Oštevilčimo osnovno C verigo, pri čemer začnemo na tistem mestu, da ima dvojna vez najmanjšo številko. Dvojne vezi pripišemo tistemu C atomu, ki ima nižjo številko. Uporabimo končnice dien, trien, tetren, če je prisotnih več dvojnih vezi. Če je na voljo dovolj informacij, uporabimo oznake cis oz. trans metilbut 1 en 3 lj.si/zt/kemija/katedra/slo/studenti/agronomija%20uni/kemija%20agr%20uni/2.predavanje.ppt

7 Kemijske reakcije alkenov Izpostavljeni pi elektroni povečajo reaktivnost alkenov. Glavne štiri vrste reakcij so: gorenje adicija oksidacija polimerizacija Gorenje C n H 2n + 1,5n O 2 n CO 2 + n H 2 O Če ni na voljo dovolj kisika, bodo alkeni goreli do ogljikovega monoksida. Alkeni imajo malo višjo sežigalno entalpijo (etan/eten = 1559,7/ 1410,8 kjmol 1 ), a jih ne uporabljamo za pridobivanje energije, saj so dražji od alkanov. Alkeni gorijo z bolj sajastim dimom.

8 Kemijske reakcije alkenov Adicije Pomembnejša reakcija od gorenja je adicija. Reakcije adicije razdelimo v dve podvrsti: a) adicije z enakimi substituenti, b) adicije z različnimi substituenti. Splošna reakcija adicije se glasi: Hidrogeniranje je adicija vodika na dvojno vez: Pt

9 Kemijske reakcije alkenov Hidrogeniranje se uporablja za pridobivanje trdnih margarin iz tekočih olj. Ko se število dvojnih vez zmanjšuje, se zvišuje temperatura tališča. Trdne margarine so bolj zaželene pri peki zaradi načina mešanja z moko boljša tekstura. Delno hidrogenirana olja so cenejša od živalskih maščob in imajo daljši rok trajanja. linolna kislina linolna kislina oleinska kislina stearinska kislina oleinska kislina oleinska kislina

10 Kemijske reakcije alkenov Halogeniranje je reakcija adicije, pri čemer se halogen (F 2,Cl 2,Br 2,I 2 ) adira na dvojno vez. Najpogostejši sta kloriranje in bromiranje, za kateri ne potrebujemo katalizatorja. Reaktivnost halogenov pada v naslednjem zaporedju: F 2 > Cl 2 > Br 2 > I 2. Fluor reagira eksplozivno z alkeni, jod pa pod standardnimi pogoji ne bo reagiral z alkeni. Reakcijo z bromom (temno rjava tekočina) uporabljamo za dokaz za prisotnost alkenov.

11 Kemijske reakcije alkenov V okviru asimetričnih reakcij adicije sta najpomembnejši reakciji hidrohalogeniranje in hidracija. Hidrohalogeniranje je reakcija, pri kateri se na dvojno vez adira halogenovodik (HCl, HBr, HI). Katalizator ni potreben. Markovnikovo pravilo Hidracija je reakcija, pri kateri se na dvojno vez adira voda. Potreben je katalizator (kislina) Tekom hidracije nastane alkohol.

12 Kemijske reakcije alkenov Oksidacije so tretja vrsta reakcij, ki so značilne za alkene. Dvojne vezi so zelo primerna tarča za oksidante (kisik, ozon, kalijev permangenat, kalijev kromat) Vrsta oksidacije je odvisna od moči oksidanta. Razredčena vodna raztopina KMnO 4 reagira z alkeni po naslednji enačbi: KMnO 4 MnO 2 Iz etena po oksidaciji nastane etan 1,2 diol. Ta spojina je bolj poznana pod imenom etilenglikol. Uporablja se kot surovina za izdelavo poliestrskih vlaken v tekstilni industriji in polietilentereftalatnih (PET) smol (plastenke). Uporablja se tudi kot sredstvo proti zmrzovanju.

13 Kemijske reakcije alkenov Za alkene so značilne tudi reakcije polimerizacije. Polimeri so izredno velike molekule, ki jih lahko sestavlja več tisoč enakih majhnih molekul, imenovanih monomere. Polimere najdemo v naravi, lahko pa jih tudi sintetiziramo. amiloza amilopektin guma

14 Kemijske reakcije alkenov Alkeni so čudoviti gradniki za polimere, saj ima π vez dve možnosti za vezavo s sosednjimi molekulami. Polimerizacija etena poteka po naslednji enačbi: katalizator Nastali polieten je mešanica različno dolgih verig atomov ogljika. Uporabljamo ga za izdelavo predmetov iz plastike. Zanimiv material je tudi politetrafluoroetan (teflon). C C vez je še dodatno zaščitena s štirimi fluori. katalizator

15 Pomembnejši sintetični polimeri Formula polimera in ime Formula monomera in ime Uporaba polimera polietilen etilen (eten) Plastenke, plastične H H H H vrečke, igrače, C C C C električni izolatorji H H C H C H H C n n C n CH 3 C Cl n H H C H C H H polipropilen propilen Zunanje, notranje H H H H preproge, plastenke, odlitki (tudi srčne C C C zaklopke) poli(vinil klorid) (PVC) vinil klorid Plastične vrečke, H H H H plastične cevi, umetno usnje CH 3 C Cl teflon tetrafluoroetilen Prevleke za posode, F F F F električna izolacija, deli C C n C C umetnih sklepov in F F F F delov telesa polistiren stiren Igrače, stiropor, H H H H skodelice, pohištvo C lj.si/zt/kemija/katedra/slo/studenti/agronomija%20uni/kemija%20agr%20uni/2.predavanje.ppt

16 Kemijske reakcije alkinov Za alkine so značilne vse reakcije, opisane pri alkenih. Razlika je v tem, da imajoalkini na voljo 2 π vezi. Tudi pri alkinih velja Markovnikovo pravilo: 2HBr pent 1 in 2,2 dibromopentan S pomočjo določenih katalizatorjev lahko ustavimo adicijo na trojno vez na stopnji,ko zreagira le ena π vez. Tako nastane spojina z dvojnimi vezmi in določeno geometrijsko izomerijo (cis, trans). Nastanek feromona za privabljanje ene izmed vrst moljev: H 2 katalizator

17 Koristni spojine alkinov Najenostavnejši alkin je acetilen (etin) zelo koristna kemikalija v industriji. Uporablja se tudi za pospeševanje zorenja plodov, saj deluje podobno kot eten. Acetilen nastane pri reakciji med vodo in kalcijevim karbidom: CaC 2 + H 2 O H C C H + CaO Včasih so ga uporabljali za rudarske svetilke opustili zaradi eksplozije metana. Še vedno se uporablja za različne doma izdelane topove (pokanje s karbidom za Veliko noč je prikaz Kristusovega vstajenja). Sintetični derivati estrogena in progesterona, ki se uporabljajo v kontracepcijskih tabletkah. Skupna značilnost teh derivatov je, da imajo acetilno skupino. Estrogen Progesteron Etinilestradiol Progestin

18 Poli nenasičeni ogljikovodiki Ogljikovodike z več kot eno dvojno vezjo imenujemo poli nenasičeni ogljikovodiki. Za njih so značilne enake reakcije, kot so značilne za običajne nenasičene ogljikovodike. Razlika je le v količini porabljenega reagenta: 2Br 2 2KMnO 4

19 Konjugirani polieni Konjugirani polieni so poseben razred znotraj poli nenasičenih ogljikovodikov. Konjugirani polieni imajo alternirajoče zaporedje enojnih in dvojnih vezi (enojne in dvojne vezi si izmenično sledijo). Pride do prekrivanja vseh p orbital sp 2 hibridiziranih atomov C. Primer: prekrivanje 4 p orbital 1,3 diena. p p p p 1,3 dien Konjugirani polieni so bolj stabilni od nekonjugiranih. 2/Chapter_16:_Conjugation,_Resonance,_%26_Dienes/16.01_Conjugation

20 Zanimivi nenasičeni ogljikovodiki Terpeni so najpogostejše sestavine eteričnih olj in pogoste sestavine smol. Splošna formula terpenov je (C 5 H 8 ) n. Proizvajajo jih rastline, predvsem iglavci. TERPENTIN je brezbarvna, lahko tekoča tekočina. Pridobiva se z destilacijo smol iglavcev. Služi kot topilo za smole in maščobe. pinen ABSINT je alkoholna pijača grenkega in osvežilnega okusa. Vsebuje spojino tujon, zaradi katere je bil celo prepovedan. tujon Vitamin A je oznaka za skupino nenasičenih ogljikovodikov. Ena izmed bolj prisotnih oblik je retinol, ki je ključna molekule v kemiji vida. retinol

21 Zanimivi nenasičeni ogljikovodiki Ponoven nastanek kompleksa Absorpcija svetlobe povzroči izomerizacijo 11 cis retinal Rodopsin pigmet, občutljiv na svetlobo N Opsin trans retinal Nestabilen kompleks Izomerizacija dvojne vezi encimska kataliza Kompleks disociira Opsin Sporočilo možganom

22 Zanimivi nenasičeni ogljikovodiki Maščobne kisline so v organski kemiji in še posebej biokemiji karboksilne kisline, pogosto z dolgimi alifatskimi verigami, ki so lahko nasičene ali nenasičene Nekatere maščobne kisline, ko je npr. arahidonska kislina, so esencialne. Feromoni so kemični signali, ki ga v izredno majhnih količinah izločajo določeni organizmi in sprožijo naravni odziv pri drugem pripadniku iste vrste organizmov. Obstajajo mnogi tipi feromonov, kot so t. i. opozorilni feromoni, feromoni za označevanje sledi hrane, spolni feromoni ter mnogi drugi, ki povzročijo spremembno v vedenju ali fizioloških procesih. Feromon moljev (spolna privlačnost)