Cursus hoofdstuk 1
Cursus hoofdstuk 1
Cursus hoofdstuk 1
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Hoofdstuk 1: Koolwaterstoffen<br />
1.1 Organische stoffen<br />
Kijk om je heen en stel vast dat je de materie ook kan indelen in twee grote groepen: levende<br />
wezens en niet levende materie<br />
De tak van de chemie die de stoffen van levende wezens bestudeert noemen we: organische<br />
scheikunde of koolstofchemie<br />
Stoffen die specifiek gevormd worden in planten of dieren blijken immers altijd het element<br />
koolstof te bevatten. Organische stoffen zijn dus koolstofverbindingen<br />
De niet-organische stoffen, noemen we anorganische stoffen.<br />
Er bestaan enkele uitzonderingen van koolstofverbindingen die toch niet tot de organische<br />
stoffen worden gerekend: ze komen voor in de atmosfeer en in gesteenten: CO, CO2, C<br />
(diamant, grafiet, kool,...) en de carbonaten (CO3 2- : Na2CO3, CaCO3, NaHCO3,...)<br />
Opgelet: zowel de organische als de anorganische stoffen voldoen aan dezelfde chemische en<br />
fysische wetten. Er is geen fundamenteel verschil. De opdeling is historisch gegroeid.<br />
Nochtans heeft de organische chemie een grondige impact op ons leven en de laatste<br />
decennia heeft deze tak van de chemie sterk aan belang gewonnen. Dat is ook een van de<br />
redenen waarom we deze stoffen van dichterbij gaan bestuderen.<br />
OEFENINGEN<br />
1. Klasseer de volgende stoffen als organische of anorganische stoffen: water,<br />
koolstoftetrachloride, glucose, ammoniak, pentaan, dizuurstof, natriumcarbonaat.<br />
2. Zijn ethaan, propaan en butaan moleculeverbindingen? Leg uit.<br />
1.2 Koolstof: het element van het leven<br />
Aardgas, butaangas, benzine, petroleum, stookolie,... lijken niet direct producten die<br />
afkomstig zijn uit de levende natuur, maar toch is het zo. We moeten wel terug naar de<br />
oertijd om het ontstaan van steenkool en aardolie te achterhalen.<br />
Chemie 4/2 5
1.2.1 Energie van de zon<br />
Steenkool is een fossiele brandstof, afkomstig uit resten van planten die zo'n 300 miljoen jaar<br />
geleden leefden. Terwijl ze groeiden, stapelden ze via fotosynthese zonne-energie op.<br />
Als we die plantenresten nu verbranden, dan is de warmte in feite zonne-energie van<br />
honderden miljoenen jaren gelden die weer vrijkomt.<br />
Een eerste vereiste bij de vorming van steenkool is de aanwezigheid van een rijke<br />
plantenvegetatie. De planten groeiden in uitgestrekte moerassen in een subtropisch klimaat.<br />
Toen de planten afstierven, werd hun ontbinding door schimmels en bacteriën sterk<br />
vertraagd doordat ze zich onder stilstaand water bevonden. Het plantaardig materiaal<br />
stapelde zich op en werd begraven onder modder en zand. De structuur van de resten<br />
veranderde door de hoge druk van tonnen zand, modder en steen en de hoge temperatuur.<br />
Dit proces noemen we de verkoling: eerst ontstaat turf. Wanneer turf verder samengedrukt<br />
wordt, wordt het plantaardig materiaal steeds moeilijker herkenbaar, het water wordt eruit<br />
geperst samen met tal van gassen. Het materiaal verliest uiteindelijk zijn poreuze structuur<br />
en wordt nog compacter: bruinkool. Door nog meer samen te drukken verandert dit<br />
uiteindelijk in steenkool.<br />
Chemie 4/2 6
1.2.2 Petroleum: een ander verhaal<br />
Miljoenen jaren geleden, toen de aarde<br />
grotendeels bedekt was met water,<br />
krioelde het in de zee van plankton. Dit<br />
zijn microscopisch kleine dierlijke en<br />
plantaardige wezentjes. Als ze stierven<br />
zonken hun stoffelijke restanten naar de<br />
zeebodem. In de loop van de jaren<br />
groeide de hoeveelheid afgestorven materiaal aan tot een dikke, slijmerige massa.<br />
Langzamerhand veranderde het in aardolie en aardgas.<br />
Wat is het verschil tussen steenkool en aardolie? ......................................................................<br />
......................................................................................................................................................<br />
1.3 Het koolstofatoom: zo speciaal?<br />
Wat is het symbool van koolstof? ................................................................................................<br />
Dit komt van het Latijnse carbonium dat afgeleid is van carbo, dat houtskool wil zeggen.<br />
In het periodiek systeem vinden we koolstof terug in groep: .....................................................<br />
Wat weet je daardoor? ................................................................................................................<br />
Hoeveel atoombindingen of covalente bindingen kan koolstof dus vormen? ............................<br />
Wat koolstof dan wel zo speciaal maakt, is zijn eigenschap om lange ketens te vormen met<br />
andere koolstofatomen. Het aantal koolstofatomen kan oplopen tot vele honderden.<br />
Bovendien kunnen er meervoudige bindingen voorkomen. De ketens kunnen vertakt zijn of<br />
onvertakt. En er bestaan ook cyclische verbindingen. Door al deze mogelijkheden is het<br />
aantal koolstofverbindingen onbegrensd. Er zijn nu al meer dan vier miljoen verbindingen<br />
bekend!<br />
Chemie 4/2 7
1.4 Koolwaterstoffen: indeling<br />
Als men aardolie ontleedt, blijkt dat het vooral uit moleculen bestaat die de elementen<br />
waterstof en koolstof bevatten. Deze stoffen noemen we daarom koolwaterstoffen.<br />
Met enkel waterstof en koolstof kunnen veel verschillende moleculen gevormd worden<br />
omdat je oneindig kunt variëren met:<br />
- het aantal waterstofatomen en koolstofatomen<br />
De valentie van waterstof en koolstof verklaren de structuur van koolwaterstoffen: de<br />
koolstofatomen zijn steeds aan elkaar gebonden. De koolstofatomenvormen een<br />
soort koolstofskelet. De vrije plaatsen worden opgevuld door waterstofatomen.<br />
Hieronder het koolstofskelet van hexaan (C6H14): bovenaan de driedimensionale<br />
molecule, links onderaan de structuurformule en rechts het koolstofskelet.<br />
- enkelvoudige, dubbele en drievoudige bindingen<br />
Een molecule etheen (C2H4) bevat twee waterstofatomen minder dan een molecule<br />
ethaan (C2H6) en ethyn (C2H2) nog twee minder. Teken de drie moleculen. Elk atoom<br />
moet de edelgasconfiguratie bereiken.<br />
Wanneer is een molecule verzadigd? .........................................................................................<br />
.....................................................................................................................................................<br />
Koolwaterstoffen met meervoudige bindingen noemen we .....................................................<br />
- een keten- of een ringstructuur<br />
Onderstaande figuur is een model van cyclohexaan. Wat is er nieuw aan deze<br />
structuur? ....................................................................................................................................<br />
Dit noemen we ook een .............................................................................................................<br />
Chemie 4/2 8
1.5 Alkanen<br />
Een molecule benzeen (C6H6) bezit niet alleen een ringstructuur, maar ook drie<br />
dubbele bindingen die afwisselen met drie enkele bindingen. Hoeveel waterstoffen<br />
kan elk koolstofatoom nog binden? ...........................................................................................<br />
Stoffen met zo'n structuur in hebben bijzondere eigenschappen. We noemen ze<br />
aromatische verbindingen.<br />
Koolwaterstoffen met een open ketenstructuur noemen we ....................................................<br />
1.5.1 Methaan<br />
Methaan is de meest eenvoudige koolwaterstof: het bestaat uit een koolstof met daaraan<br />
gebonden vier waterstofatomen. Misschien heb je al eens gezien hoe uit een moeras waarin<br />
plantaardige resten rotten gasbellen vrijkomen. Dat moerasgas is methaan. Het komt ook<br />
vrij bij compostering van biologisch materiaal, bij de spijsvertering in de darmen of zit<br />
opgeslagen bij aardolie en in steenkoollagen. Daar kan het de oorzaak zijn van ernstige<br />
ontploffingen.<br />
Aardgas bestaat voor meer dan 80% uit methaan. Aardgas is dan ook de belangrijkste bron<br />
voor methaan. In België wordt het aardgas vooral geïmporteerd uit Nederland, Algerije<br />
enmeer recent ook wat uit Rusland. Het Algerijns gas, dat verscheept wordt naar de<br />
aardgasterminal in Zeebrugge, wordt rijk aardgas genoemd omdat het een groter percentage<br />
methaan bevat:<br />
Samenstelling Nederlands aardgas Algerijns aardgas<br />
Methaan 81,4% 88,0%<br />
Ethaan 2,9% 5,7%<br />
Stikstofgas 14,2% 2,8%<br />
Chemie 4/2 9
Op zichzelf is aardgas reukloos, maar men voegt er wel geurstoffen aan toe. Waarom? .........<br />
.....................................................................................................................................................<br />
Bij een aardgasconcentratie van 1% is de gasreuk reeds waarneembaar, terwijl er pas<br />
ontploffingsgevaar is vanaf 5 à 15%.<br />
Bij de verbranding van aardgas komen minder milieuschadelijke stoffen vrij dan bij andere<br />
brandstoffen. Enkel de uitstoot van CO2 en van stikstofoxiden zorgen voor problemen.<br />
Methaan (CH4) bestaat uit één koolstofatoom waar 4 waterstofatomen zijn gebonden:<br />
De structuurformule geeft de indruk dat de vier waterstofatomen gerangschikt zijn in een<br />
plat vlak rond het koolstofatoom met een onderlinge hoek van 90°. Het is nochtans een<br />
driedimensionale structuur: .......................................................................................................<br />
De onderlinge hoeken zijn ..........................................................................................................<br />
Op een structuurformule wordt dit soms als volgt voorgesteld:<br />
1.5.2 Ethaan en propaan<br />
H<br />
C<br />
H H H<br />
Een ander alkaan dat je vast ook kent, is propaan (C3H8). Dit gas ken je wellicht beter onder<br />
de naam LPG ( ........................................................................................................................... ).<br />
LPG geraakt steeds meer ingeburgerd als brandstof voor<br />
auto’s. Ook voor huishoudelijke doeleinden wordt het<br />
gebruikt. Het wordt namelijk opgeslagen in grote gastanks.<br />
Je kent ze vast: je ziet ze immers heel dikwijls achter in één<br />
of andere tuin liggen.<br />
Chemie 4/2 10
Voor ethaan maken we een koolstofscelet van twee C-atomen en zettenwe op alle vrije<br />
plaatsen waterstofatomen: C2H6.<br />
We hebben nog steeds een tetraëderstructuur. Met hoeken van: ............................................<br />
Bekijk ook eens propaan (C3H8):<br />
Hoe kun je de de vorm van het koolstofskelet omschrijven? .....................................................<br />
.....................................................................................................................................................<br />
Voor de eenvoud stelt men dit in structuurformules nochtans foutief<br />
voor als een rechte.<br />
1.5.3 Butaan<br />
Tenslotte is ook butaangas (C4H10) geen onbekende. In tal van<br />
keukens wordt er namelijk nog gekookt op butaangas (in flessen).<br />
1.6.4 Algemeen: alkanen<br />
Zo kunnen we steeds verder gaan en telkens een extra koolstofatoom toevoegen, aangevuld<br />
met waterstofatomen.<br />
Naam Formule<br />
Methaan<br />
Ethaan<br />
Propaan<br />
Chemie 4/2 11
Butaan<br />
Pentaan C5H12<br />
C6H14<br />
C7H16<br />
C8H18<br />
C9H20<br />
C10H22<br />
Wat is de algemene formule van de alkanen? ...........................................................................<br />
Wat geeft de index bij de waterstofatomen aan? ......................................................................<br />
De naam van deze verbindingen wordt gevormd door een stam, afhankelijk van het aantal<br />
koolstofatomen, gevolgd door een uitgang. Voor de alkanen is de uitgang –aan.<br />
Alkanen zijn verzadigde koolwaterstoffen: .................................................................................<br />
.....................................................................................................................................................<br />
1.5.5 Isomerie<br />
Vanaf vier koolstofatomen (C4H10) kunnen we naast butaan ook andere moleculen bedenken:<br />
we kunnen bv. propaan hebben met op het tweede koolstofatoom een CH3-zijtak. Deze stof<br />
noemen we isobutaan of 2-methylpropaan. Het is een vertakt alkaan.<br />
Wat is de moleculeformule van butaan? ...................................................................................<br />
Wat is de moleculeformule van isobutaan? ...............................................................................<br />
Wat is verschillend? ....................................................................................................................<br />
Butaan en isobutaan zijn isomeren: ...........................................................................................<br />
.....................................................................................................................................................<br />
Chemie 4/2 12
Met vijf koolstofatomen, zijn reeds drie isomeren mogelijk. Teken ze.<br />
De namen die aan deze drie isomeren gegeven worden zijn n-pentaan, 2-methylethaan en<br />
2,2-dimethylpropaan. Zet de juiste namen bij de juiste structuurformules.<br />
Het aantal isomeren neemt duizelingwekkend snel toe met het aantal koolstofatomen. Zo<br />
zijn er 5 isomeren voor hexaan, 9 voor heptaan, 75 voor decaan en 366 319 voor een<br />
koolwaterstof met 20 koolstofatomen.<br />
Vaak komen deze langere koolwaterstoffen in de natuur niet als zuivere stoffen voor, maar als<br />
mengsels van verschillende stoffen en isomeren: denk maar aan de verschillende fracties<br />
waarin ruwe olie wordt gedestilleerd.<br />
1.5.6 Nomenclatuur<br />
Om de verbindingen een ondubbelzinnige naam te kunnen geven, bestaan er logische<br />
internationale regels: de nomenclatuur.<br />
1. Bepaal de langste keten in de molecule. Dit is de hoofdketen.<br />
Chemie 4/2 13
2. Nummer de koolstofatomen van de langste keten: nummer 1 wordt toegekend aan<br />
één uiteinde, zodat de eerste vertakking op een zo laag mogelijk nummer begint. Bij<br />
meerdere vertakkingen moet de som van de vertakkingen zo laag mogelijk gehouden<br />
worden.<br />
3. Bepaal de namen van de vertakkingen in alfabetische volgorde.<br />
CH3 = methyl-, C2H5 = ethyl-, C3H7 = propyl-, CnH2n+1 = alkyl-.<br />
Chemie 4/2 14
Chemie 4/2 15
OEFENINGEN<br />
1. Leg op de volgende structuurformule de regels van de nomenclatuur uit: 3-methyloctaan,<br />
4-ethyl-3-methyloctaan, 3,4-dimethyloctaan, 3,3-dimethyloctaan, 4-ethyl-3,6-dimethyloctaan.<br />
2. Stel de vijf isomeren van C6H14 voor en geef de naam.<br />
3. Geef de naam van de volgende structuurformules.<br />
H H H H<br />
| | | |<br />
H - C - C - C - C - H<br />
| | | |<br />
H H | H<br />
H - C - H<br />
H H H H H<br />
| | | | |<br />
H - C - C - C - C - C - H<br />
| | | | |<br />
H H | H H<br />
|<br />
H<br />
H - C - H<br />
|<br />
H - C - H<br />
H H H H<br />
| | | |<br />
H - C - C - C - C - H<br />
| | | |<br />
H | H H<br />
|<br />
H<br />
H - C - H<br />
|<br />
H - C - H<br />
|<br />
H<br />
Chemie 4/2 16
1.6 Halogeenalkanen<br />
Tot nog toe bekeken we koolwaterstoffen: moleculen bestaande uit enkel koolstof- en<br />
waterstofatomen. We kunnen één of meerdere waterstoffen op het koolstofskelet evenwel<br />
vervangen door andere elementen. Deze substitutie is mogelijk met bijvoorbeeld halogenen.<br />
Waar staan de halogenen in het PSE? ........................................................................................<br />
Geef enkele voorbeelden. ..........................................................................................................<br />
Reactiemechanisme:<br />
Onder invloed van UV-licht wordt dichloor gesplitst in heel reactieve radicalen: Cl2 → 2Cl •<br />
De chloorradicalen vallen vervolgens het alkaan aan: CH4 + 2Cl • → CH3Cl + HCl<br />
Algemene reactievergelijking: CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl<br />
Teken dit met de structuurformules:<br />
Er wordt monochloormethaan gevormd.<br />
Dergelijke reacties noemen we substitutiereacties: ...................................................................<br />
.....................................................................................................................................................<br />
De reactie stopt hier evenwel niet. De substitutie gaat gewoon verder. Schrijf de drie<br />
reactievergelijkingen op als je verder substitutiereacties doorvoert op de overblijvende<br />
waterstoffen, telkens met dichloorgas, Cl2.<br />
.....................................................................................................................................................<br />
.....................................................................................................................................................<br />
.....................................................................................................................................................<br />
De laatste molecule noemen we tetrachloormethaan of koolstoftetrachloride.<br />
Chemie 4/2 17
Teken hoe je met butaan en dibroom monobroombutaan kunt bereiden.<br />
Reactievergelijking: .....................................................................................................................<br />
Is de bereide boombutaan het enig mogelijke eindproduct? ....................................................<br />
Hoe komt dat? ............................................................................................................................<br />
Er zijn . . . . . . . . . . . isomeren van monobroombutaan. Teken ze hieronder en geef elke<br />
molecule een naam.<br />
Waarom bestaan 3-broombutaan en 4-broombutaan niet? .....................................................<br />
.....................................................................................................................................................<br />
OEFENINGEN<br />
1. Leg het mechanisme uit van de substitutiereactie voor ethaan en dichloor.<br />
2. Leg uit welke isomeren van monobroompentaan kunnen optreden en geef de naam.<br />
4. Welke uitgangsstoffen heb je nodig om CClF3 te bereiden? Noteer elke reactievergelijking.<br />
Chemie 4/2 18
CFK’s en ozon<br />
NA HET GAT IN DE OZONLAAG, NU EEN GAT IN DE BADKAMER! ZO LUIDDE OOIT EEN<br />
ARTIKEL IN DE KRANT. ZIN OF ONZIN? OORDEEL ZELF.<br />
Ozon is trizuurstof: O3. Het komt voor in de atmosfeer, meestal op<br />
een hoogte tussen 15 en 30 km. Het slorpt de gevaarlijkste UV-stralen op (vooral UV-C, dat<br />
zijn de UV-stralen waarvan de energie iets kleiner is dan bij röntgenstralen), die huidkanker<br />
en oogletsels kunnen veroorzaken.<br />
In de handel worden veel producten in spuitbussen aangeboden. Spuitbussen bevatten<br />
vloeistoffen onder druk die door een drijfgas verstoven worden als aërosol (kleine<br />
vloeistofdruppeltjes in een gas). Tot nog toe werden vooral CFK’s als drijfgas gebruikt, omdat<br />
ze goedkoop, onbrandbaar en moeilijk afbreekbaar zijn.<br />
CFK’s zijn chloor-fluor-koolwaterstoffen: ze bevatten koolstofketens waarin één of meer<br />
waterstofatomen gesubstitueerd zijn door chloor- en fluoratomen, bijvoorbeeld freon.<br />
Omdat CFK’s moeilijk afbreekbaar zijn, kunnen ze geen ongewenste reacties uitlokken in het<br />
milieu. Onrechtstreeks zorgt dat echter voor nieuwe problemen: na verloop van tijd komen<br />
de CFK’s in de hogere lagen van de atmosfeer; onder invloed van UV-stralen worden ze daar<br />
toch afgebroken, en daarbij komen chloor en fluor vrij. Daardoor worden de ozonmoleculen<br />
afgebroken, die zo hun beschermende rol tegen UV-C niet meer kunnen vervullen. Vandaar<br />
het zogenoemde ozongat in de atmosfeer.<br />
Eigenaardig is dat metingen vooral wijzen op een ozongat aan de zuidpool, waar geen<br />
spuitbussen gebruikt worden. En kunnen we wel spreken over een echt ‘gat’? De<br />
concentratie aan ozon is immers niet constant, maar afhankelijk van jaargetijde en plaats.<br />
De Vlaamse astronaut Dirk Frimout voerde in 1992 wetenschappelijke metingen in de<br />
Chemie 4/2 19
1.7 Alkenen<br />
ruimte uit. Dergelijke projecten zullen in de toekomst misschien<br />
meer duidelijkheid creëren rond het probleem.<br />
Onder druk van milieucampagnes werden de CFK’s in spuitbussen<br />
vervangen door distikstof of butaan. Butaan is goedkoop, maar<br />
ontvlambaar.<br />
Koolwaterstoffen werden ingedeeld in verzadigde en onverzadigde koolwaterstoffen. Wat is<br />
er specifiek aan de onverzadigde koolwaterstoffen? .................................................................<br />
.....................................................................................................................................................<br />
Bij de alkenen bezit elk molecule één dubbele binding.<br />
1.7.1 Etheen<br />
Het meest bekende alkeen is etheen. De triviale naam is ..........................................................<br />
De formule ervan is .....................................................................................................................<br />
Grote hoeveelheden etheen worden in de fruitindustrie aangewend. Het is immers zo dat<br />
fruit in een etheenatmosfeer vlugger rijpt dan anders. De verklaring daarvoor ligt in het feit<br />
dat etheen een natuurlijk plantenhormoon is, dat vruchtrijping en bladval bevordert.<br />
1.7.2 Benaming en formule van de alkenen<br />
Naam Formule Hexeen C6H12<br />
Etheen C2H4<br />
De namen van de alkenen zijn afgeleid van de namen van de overeenkomstige alkanen. Ze<br />
hebben dezelfde stam, maar hier wordt de uitgang -een gebruikt.<br />
Zie je een algemene formule? ....................................................................................................<br />
Chemie 4/2 20
Welke hoeken zie je nu tussen de koolstof- en de waterstofatomen? .......................................<br />
Hoe noemen we dergelijke structuur? .......................................................................................<br />
1.7.3 Nomenclatuur<br />
Voor alkenen gelden analoge nomenclatuurregels als voor alkanen.<br />
Je ziet dat de plaats van de dubbele binding nu wel van belang is. Om deze plaats aan te<br />
duiden, kennen we een nummer toe aan het koolstofatoom waaraan de dubbele binding<br />
begint. Net zoals bij de vertakte alkanen moet dat nummer zo klein mogelijk zijn. Zie je deze<br />
redenering in onderstaande figuur?<br />
Of in het nederlands: 1-buteen, 1,3-butadieen, trans-2-buteen, cis-2-buteen<br />
1.7.4 Katalytisch kraken<br />
Bekijk de figuur. Beschrijf wat je ziet.<br />
.....................................................................................................................................................<br />
.....................................................................................................................................................<br />
Chemie 4/2 21
Schrijf de reactievergelijking op: ................................................................................................<br />
Hoe noemen we dergelijke reactie? ...........................................................................................<br />
Waarom wordt dat eerste woord toegevoegd? .........................................................................<br />
.....................................................................................................................................................<br />
OEFENINGEN<br />
1. Leg op de structuurformules van 2-penteen en 3-methyl-1-buteen de regels van de<br />
nomenclatuur uit.<br />
2. Stel de structuurformule van 4-methyl-2-penteen en 3,3-dichloor-1-buteen voor.<br />
3. Geef de naam van de stoffen met de volgende structuurformules.<br />
H<br />
|<br />
H - C<br />
||<br />
H - C<br />
H | H H H H H<br />
| | | | | | |<br />
H - C - C - C - C - C - C - C - H<br />
| | | | | | |<br />
H H H H H H H<br />
Chemie 4/2 22
1.7.5 Additiereacties<br />
H H H H<br />
| | | |<br />
Cl - C - C = C - C - Cl<br />
| |<br />
H H<br />
We zagen hoe halogeenalkanen gemaakt worden door substitutie. We kunnen echter ook<br />
halogenen binden aan alkanen door additie op de dubbele binding die ter beschikking staat.<br />
Stel de reactievergelijking op voor de reactie van dibroom met etheen: ..................................<br />
.....................................................................................................................................................<br />
Dergelijke reacties noemen we additiereacties. Waarom? ........................................................<br />
.....................................................................................................................................................<br />
Wat is het verschil met substitutiereacties? ..............................................................................<br />
.....................................................................................................................................................<br />
.....................................................................................................................................................<br />
Teken met structuurformules de reactie van dibroom met etheen:<br />
OEFENINGEN<br />
1. Stel de additiereactie van 1-buteen met dichloor voor en geef de naam van het<br />
reactieproduct.<br />
Chemie 4/2 23
1.8 Alkynen<br />
Wat is de algemene brutoformule van alkanen? .......................................................................<br />
Wat is de algemene brutoformule van alkenen? .......................................................................<br />
Alkenen zijn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . koolwaterstoffen. Dat wil zeggen dat er<br />
een dubbele binding is. We kunnen evenwel ook koolwaterstoffen maken met een<br />
drievoudige binding tussen twee koolstoffen.<br />
1.8.1 Ethyn<br />
Het meest bekende alkyn is ethyn of acetyleen, met als formule C2H2. Teken de<br />
structuurformule.<br />
Door de drievoudige binding zeggen we dat ethyn een sterk onverzadigd product is: het zal<br />
chemisch bijzonder reactief zijn. In mensentaal wil dit eigenlijk zeggen dat ethyn een heel<br />
gevaarlijk product is. Het gas kan gemakkelijk ontploffen. Bij het transport moeten strenge<br />
voorzorgsmaatregelen genomen worden. Ondanks dat alles wordt ethyn veel gebruikt!<br />
Bijvoorbeeld bij het lassen en snijden van metalen, waarbij de brander werkt op een mengsel<br />
van zuurstof en ethyn. Het is ook de uitgangsstof voor de bereiding van tal van organische<br />
stoffen, zoals azijnzuur, etheen en vinylchloride.<br />
Welke hoek wordt gevormd tussen de koolstofatomen en waterstofatomen? .........................<br />
Welke structuur krijg je? .............................................................................................................<br />
1.8.2 Formule van de alkynen<br />
De naamgeving is analoog als bij de alkenen. We werken nu wel met de achtervoegsels –yn in<br />
plaats van –aan of –een.<br />
Algemene formule: .....................................................................................................................<br />
Chemie 4/2 24
1.8.3 Isomerie<br />
Ook hier kan plaatsisomerie voorkomen, afhankelijk van waar de drievoudige binding<br />
voorkomt. Vul de tabel aan.<br />
1.8.4 Katalytisch kraken<br />
naam formule koolstofskelet<br />
ethyn<br />
propyn<br />
1-butyn<br />
2-butyn<br />
2-pentyn<br />
hexyn<br />
Ook bij alkynen kan katalytisch kraken voorkomen. Probeer dit zelf eens voor te stellen met<br />
bijvoorbeeld deceen.<br />
Wat is de reactievergelijking? .....................................................................................................<br />
.....................................................................................................................................................<br />
1.8.5 Additiereacties<br />
Ook additiereacties treden op bij alkynen. Er is namelijk een drievoudige binding die kan<br />
opgebroken worden. Geef de reactievergelijking van de reactie van ethyn met dibroom.<br />
Probeer het ook eens te tekenen.<br />
Chemie 4/2 25
Reactievergelijking: .....................................................................................................................<br />
OEFENINGEN<br />
1. Leg uit welk reactieproduct je verkrijgt door maximale additie van ethyn (C2H2) met<br />
dibroom (Br2).<br />
2. Stel de structuurformules van de volgende stoffen voor: 3-methyl-1-butyn en 4-ethyl-2-<br />
hexyn.<br />
1.9 Kunststoffen<br />
In speciaalzaken met benodigdheden voor auto’s en/of boten, kun je een product kopen<br />
waarmee je de gaatjes in carrosserie kunt opvullen. Daarvoor moet je een beetje vloeibare<br />
hars in een vormpje gieten, een paar druppels katalysator toevoegen en na korte tijd wordt<br />
de hars omgezet in een harde stof.<br />
De vloeibare uitgangsstof bestaat uit kleine onverzadigde moleculen: .....................................<br />
Het reactieproduct wordt vast omdat een enorm groot aantal kleine onverzadigde moleculen<br />
zich aan elkaar binden tot heel grote, verzadigde moleculen.<br />
Poly- wordt dikwijls gebruikt als afkorting en betekent veel. Vandaar dat het reactieproduct<br />
de naam ............................................................................................................................ krijgt.<br />
Dit proces heet ...........................................................................................................................<br />
De eenvoudigste polymerisatie is die van etheen. Het reactieproduct is ..................................<br />
Wat is hiervan de afkorting? .......................................................................................................<br />
Waarop zie je dit soms staan? ....................................................................................................<br />
Dankzij de dubbele bindingen kunnen duizenden moleculen etheen zich onder invloed van<br />
een katalysator bij hoge druk en temperatuur verbinden tot een macromolecule polyetheen.<br />
Chemie 4/2 26
Een eenvoudige voorstelling van de polymerisatie van etheen wordt hieronder weergegeven.<br />
Ook ethyn kan gepolymeriseerd worden. Industrieel gebeurt dit via een tussenstap. Eerst<br />
wordt waterstofchloride (HCl) gebonden door een additiereactie waarbij monochlooretheen<br />
of vinylchloride wordt gevormd: C2H2 + HCl → C2H3Cl. Het voorvoegsel vinyl- slaat op de<br />
atoomgroep CH2=CH- met een dubbele binding tussen beide koolstofatomen.<br />
Het onverzadigde vinylchloride is ideaal voor de polymerisatie tot polyvinylchloride of .........<br />
Het grote voordeel van polyvinylchloride is dat het slecht brandbaar is. Het wordt in de<br />
bouwsector toegepast in vloerbekleding, ramen, luiken en buizen. In de voedingsindustrie<br />
wordt het toegepast voor plastic flessen.<br />
Chemie 4/2 27
De meeste van deze polymeren worden plastisch bij verwarming, daarom wordt ook dikwijls<br />
de naam ....................................................................................................................... gebruikt.<br />
Enkele andere polymeren worden weergegeven in onderstaande figuur.<br />
OEFENINGEN<br />
1. Leg met structuurformules uit hoe je PVC verkrijgt via additie en polymerisatie.<br />
Chemie 4/2 28