CHEMIA ORGANICZNA

Węgiel i jego związki z wodorem Rozdział ten obejmuje: Węgiel – postacie, w których występuje Węglowodory nasycone – alkany Węglowodory nienasycone – alkeny i alkiny Pojęcia związane z tym działem

Węgiel – postacie, w których występuje Wszystkie związki węgla oprócz tlenku węgla (II), tlenku węgla (IV), kwasu węglowego oraz węglanów należą do związków organicznych. Węgiel w stanie wolnym występuje w przyrodzie w postaci trzech odmian alotropowych. WĘGIEL DIAMENT GRAFIT FULLERENY najtwardszy, miękki,, twarde, przezroczysty, nieprzezroczysty, półprzezroczyste, półprzewodnik dobry przewodnik półprzewodniki

WĘGLOWODORY NASYCONE - ALKANY Węglowodory to związki węgla z wodorem. Wzór ogólny alkanów: CnH2n+2. Węgiel w tych związkach jest zawsze czterowartościowy. Alkany tworzą związki o pojedynczych wiązaniach między atomami węgla i grupę „-CH2-”. Węglowodory te tworzą szereg homologiczny: Nazwa ALKANU metan etan propan butan Wzór CH4 C2H6 C3H8 C4H10

Właściwości alkanów Wraz ze wzrostem długości łańcucha węglowego maleje lotność i palność związków. Właściwości większości alkanów: - stan skupienia (do 4 atomów węgla w cząsteczce gazy, od 5 do 16 ciecze i od 17 ciała stałe) - lżejsze od wody - nierozpuszczalne w wodzie - łatwopalne

Węglowodory nienasycone – alkeny ALKENY to takie łańcuchowe węglowodory nienasycone, w których cząsteczkach znajduje się jedno wiązanie podwójne pomiędzy atomami węgla. Wzór ogólny alkenów: CnH2n . Ze względu na budowę metanu, w węglowodorach nienasyconych nie ma odpowiednika dla tego związku. Tak jak alkany tworzą one szereg homologiczny: Nazwa ALKENU eten propen buten Wzór ALKENU C2H4 C3H6 C4H8

Węglowodory nienasycone - alkiny ALKINY to węglowodory łańcuchowe nienasycone, zawierające w cząsteczce jedno wiązanie potrójne między atomami węgla. Wzór ogólny alkinów: CnH2n-2 . Tworzą one następujący szereg homologiczny: Nazwa ALKINU etyn (etin) propyn (propin) butyn (butin) Wzór ALKINU C2H2 C3H4 C4H6

Właściwości alkenów i alkinów Nierozpuszczalne w wodzie Aktywne chemicznie: ulegają reakcjom przyłączenia pierwiastków oraz związków chemicznych łatwopalne: ulegają reakcjom spalania całkowitego, półspalania i spalania niecałkowitego

Nowe pojęcia Związki organiczne – związki węgla występujące w żywych organizmach Alotropia – występowanie tego samego pierwiastka w odmianach różniących się od siebie budową wewnętrzną Spalanie całkowite – produktami tego spalania są dwutlenek węgla i woda Półspalanie – produktami tego spalania są tlenek węgla (II) i woda Spalanie niecałkowite – produktami tego spalania są węgiel i woda Kraking – sposób otrzymywania benzyny syntetycznej Węglowodory nienasycone – zawierają w cząsteczkach wiązanie wielokrotne pomiędzy atomami węgla Polimeryzacja – reakcja łączenia się pojedynczych cząsteczek związku chemicznego w wielocząstkowy produkt Monomer – cząstka związku chemicznego ulegająca polimeryzacji Polimer – produkt reakcji polimeryzacji Katalizator – substancja zwiększająca szybkość reakcji chemicznych

Pochodne węglowodorów Rozdział ten obejmuje: Alkohole Kwasy karboksylowe Mydła i inne środki piorące Estry Aminy i aminokwasy

Alkohole ALKOHOLE są pochodnymi węglowodorów, zawierającymi w cząsteczkach grupę hydroksylową (wodorotlenową) – OH, która jest zwana grupą funkcyjną. Wzór ogólny alkoholi: R – OH. Alkohole również tworzą szereg homologiczny: Nazwa alkanu Wzór alkoholu Nazwa alkoholu metan CH3OH metanol lub alkohol metylowy etan C2H5OH etanol lub alkohol etylowy propan C3H7OH propanol lub alkohol propylowy

Właściwości wybranych alkoholi METANOL bezbarwna ciecz łatwo rozpuszczalny w wodzie ma charakterystyczny zapach silna trucizna palny ETANOL bezbarwna ciecz bardzo dobrze miesza się w wodzie ma charakterystyczny zapach toksyczny w dużych ilościach palny

Gliceryna ALKOHOLE jednowodorotlenowe wielowodorotlenowe np. metanol, etanol np. glicerol (gliceryna) Glicerol (gliceryna, propanotriol) – wzór: C3H5(OH)3. Jest to alkohol trihydroksylowy, nietoksyczny.

Kwasy karboksylowe Kwasy karboksylowe to pochodne węglowodorów zawierające w cząsteczce grupę karboksylową. Grupa karboksylowa jest także grupą funkcyjną w tych związkach. Wzór ogólny kwasów karboksylowych: R–COOH. R to alkil (grupa węglowodorowa), a COOH to grupa karboksylowa. Kwasy karboksylowe również tworzą szereg homologiczny: Nazwa i wzór alkanu CH4 metan C2H6 etan C3H8 propan Nazwa i wzór alkoholu CH3OH metanol C2H5OH etanol C3H7OH propanol Nazwa i wzór kwasu karboksylowego HCOOH kwas metanowy lub mrówkowy CH3COOH kwas etanowy lub octowy C2H5COOH kwas propanowy lub propionowy

Właściwości wybranych kwasów karboksylowych Kwas mrówkowy: bezbarwna ciecz ma ostry, duszący zapach wykazuje odczyn kwaśny ma właściwości parzące dobrze rozpuszczalny w wodzie Palny Silna trucizna Kwas octowy: bezbarwna ciecz charakterystyczny zapach wykazuje odczyn kwaśny dobrze rozpuszczalny w wodzie palny

Wyższe kwasy karboksylowe Wyższe kwasy karboksylowe to kwasy o długich łańcuchach węglowych. Nazywane są inaczej kwasami tłuszczowymi. Należą do nich między innymi: kwas palmitynowy - C15H31COOH kwasy kwas stearynowy - C17H35COOH nasycone kwas oleinowy - C17H33COOH - nienasycony Właściwości wyższych kwasów karboksylowych: stearynowy i palmitynowy są białymi ciałami stałymi, a kwas oleinowy żółtą cieczą. Wszystkie są nierozpuszczalne w wodzie. Nie ulegają dysocjacji jonowej.

Mydła i inne środki piorące Mydła są to sole wyższych kwasów karboksylowych. Kwas stearynowy reaguje z wodorotlenkiem sodu dając stearynian sodu, czyli mydło sodowe. Wyróżniamy trzy rodzaje mydeł: mydła potasowe – szare i maziste, mydła sodowe – białe i twarde oraz mydła toaletowe – wysokogatunkowe mydła sodowe z dodatkiem olejków zapachowych i barwników.

Mechanizm mycia i prania Mechanizm mycia polega na tym, że część hydrofobowa ( nie lubiąca wody) przyczepia się do brudu, a część hydrofilowa (lubiąca wodę) jest zanurzona w wodzie, powodując oderwanie się brudu od powierzchni materiału.

Estry Estry powstają w wyniku działania kwasu na alkohol. Reakcja ta nosi nazwę estryfikacji: KWAS + ALKOHOL ESTER + WODA. Estry ulegają także reakcji hydrolizy: ESTER + WODA KWAS + ALKOHOL. Wzór ogólny estrów: R1COOR2 . Gdzie R1 to alkil pochodzący od kwasu, R2 to alkil pochodzący od alkoholu, a COO to grupa estrowa. Tworzą one szereg homologiczny: Nazwa i wzór kwasu Kwas mrówkowy HCOOH Kwas octowy CH3COOH Nazwa i wzór alkoholu Alkohol etylowy C2H5OH Alkohol butylowy C4H9OH Nazwa i wzór estru Mrówczan etylu HCOOC2H5 Octan butylu CH3COOC4H9

Aminy Aminy są pochodnymi amoniaku a równocześnie węglowodorów. Wzór ogólny aminów: R – NH2, gdzie R to alkil, a NH2 to grupa aminowa. Podobnie jak inne grupy związków organicznych, aminy także tworzą szereg homologiczny. Metyloamina (CH3NH2) – pierwszy amin z szeregu homologicznego – jest gazem o nieprzyjemnym zapachu gnijących ryb, zaś wyższe aminy są cieczami lub ciałami stałymi, słabo rozpuszczalnymi w wodzie. Aminy mają charakter zasadowy. Są to tzw. Zasady organiczne, ponieważ stanowią pochodne amoniaku.

Aminokwasy Aminokwasy są to związki organiczne, których cząsteczki zawierają w swoim składzie dwie grupy funkcyjne: aminową – NH2 (charakter zasadowy) oraz karboksylową – COOH (charakter kwasowy). Najprostszy aminokwas to kwas aminooctowy – CH2(NH2)COOH. Aminokwasy są ciałami stałymi na ogół dobrze rozpuszczalnymi w wodzie. Mają zdolność łączenia się w duże cząsteczki, tworząc tzw. Wiązania peptydowe.Związki zawierające dużą liczbę fragmentów aminokwasowych noszą nazwę polipeptydów. Polipeptydy to po prostu białka. Aminokwasy są więc podstawową cegiełką w budowie białek.

Związki chemiczne w składnikach pokarmowych i w życiu codziennym Rozdział ten obejmuje: tłuszcze białka cukry

Tłuszcze Tłuszcze to mieszaniny estrów wyższych kwasów karboksylowych i gliceryny. Tłuszcze są estrami pochodzenia naturalnego. Tłuszcze można podzielić na dwie grupy: zwierzęce, stałe (nasycone) – np. smalec, łój roślinne, ciekłe (nienasycone) – np. olej, tran Tłuszcze otrzymujemy: gliceryna + kwas tłuszczowy tłuszcz (ester) + woda Reakcją charakterystyczną dla tłuszczów jest próba akroleinowa.Reakcja pozwalająca otrzymać mydło z tłuszczu to zmydlanie tłuszczu.

Białka Białka są to wielkocząsteczkowe związki naturalne, zbudowane z 20 różnych aminokwasów połączonych ze sobą wiązaniami peptydowymi. Białka dzieli się na proste i złożone. Proste zbudowane są tylko z fragmentów aminokwasów, zaś złożone – oprócz części pochodzących od aminokwasów zawierają pierwiastki lub przyłączone cząstki innych związków chemicznych. Białko ścina się i żółknie pod wpływem stężonego kwasu azotowego (V). Jest to reakcja ksantoproteinowa – charakterystyczna dla białek. Drugą taką reakcją jest reakcja biuretowa – pod wpływem wodorotlenku miedzi białko ścina się i zmienia zabarwienie na ciemnofioletowe.Denaturacja to nieodwracalny proces ścinania się białek, zaś koagulacja to odwracalny proces ścinania się białek.

Cukry Cukry, inaczej zwane węglowodanami, sachrydami lub też cukrowcami to związki organiczne, składające się z węgla, wodoru i tlenu. Istnieją trzy rodzaje cukrów: monocukry – cukry proste – glukoza i fruktoza dwucukry – sacharoza wielocukry – skrobia i celuloza