16.09.2013 Views

Cursus hoofdstuk 1

Cursus hoofdstuk 1

Cursus hoofdstuk 1

SHOW MORE
SHOW LESS

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

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!