Meg tudná valaki oldani a kémiafeladatokat (10. osztály)?

Vegyük sorra őket, hogy melyik micsoda:

Propán

látod, hogy án-ra végződik, ezt azt jelenti, hogy ez egy alkán, telített szénhidrogén, más néven paraffin. A paraffin annyit jelent, hogy kevésbé reakcióképes, a telített pedig azt, hogy csak egyszeres kötések vannak benne. A szó előtagja a prop. Ez meg kell tanulnod, hármat jelent, amúgy görög eredetű azt hiszem. Mostmár össze tudod rakni, hogy ez egy olyan szénhidrogén lesz, ami 3 szénatomot tartalmaz, és még telített is. A szén ilyenkor sp3 hibridállapotban van, ezt nem biztos, hogy tudnod kell, a lényeg, hogy 4 db kovalens kötést tud létrehozni. Tehát lerajzolsz egymás mellé 3 db C betűt. Ezek lesznek a szénatomok. Összekötöd őket egyes kötésekkel, mert tudod az alkánból, hogy nincs bennük se kettős, se hármas kötés, csak egyszeres. Látod, hogy a 2 szélen lévő C atom 4 kovalens kötéséből egyet-egyet lefoglal a középső, így a két szélsőnek még marad 3. Ezeket feltöltöd 3-3 hidrogénnel. A középső szén azonban már a két szélsővel kialakított 2 kovalens kötést, így ő már csak 2 hidrogént fog tudni megkötni. Így a képletünk így fog kinézni (konstítúciót ide nem tudok rajzolni, csak atomcsoportosat): [CH3-CH2-CH3]

Dimetil-éter.

Bizonyára tudod, hogy mit jelent az, hogy éter, de ha nem, akkor az jusson eszedbe, hogy egy oxigénatom köt össze 2 C szénatomot. Hasonlít a vízhez. Azt is ilyen V betű alakban kell lerajzolni, mert az oxigénnek van 2 nem kötő elektronpárja, amik legyömöszölik a két kötést, ezért nem lesz egy síkban az egész. Az éterek is kopp így néznek ki, csak az oxigénre nem 2 hidrogén kapcsolódik, hanem 2 szén. Majd a végén visszatérek erre, hogy miért fontos ez.

A di az kettőt jelent, a metil pedig egy csoport. Olyan, mint a metán (CH4), csak lecsípünk belőle egy H-t, így a C atomon felszabadul egy kötőhely, amit szépen rá tudunk cuppantani az oxigén egyik kötőhelyére. A másikkal ugyanezt játszuk el. Így a képlet: [CH3-O-CH3]

Acetaldehid.

Benne van a nevében, aldehid. Ezt azt jelenti nekünk, hogy a szénlácunk végén vagy egy olyan C atom, amihez egyrészt kapcsolódik egy hidrogénatom, másrészt pedig egy oxigénatom, de az kettős kötéssel. Neked szerintem itt elég annyi, hogy a C itt is négy kötést tud kialakítani. Ebből ugye egyet lefoglal a lánc, aminek a végén van, egyet a hidrogén, a maradék kettőt meg az oxigén, így ott kettős kötés lesz. Ez térbelileg úgy fog kinézni, mint egy egyenlő oldalú háromszög, aminek a közepén van a C, a 3 csúcspontban pedig a lánc, a hidrogén, illetve az oxigén atom. Erre is majd visszatérek a végén.

Az aldehidek hétköznapi nevét a hozzájuk hasonló karbonsavakról nevezik el. Az ecetsavról biztosan hallottál már, CH3COOH. Ez latinul a acidum ACETicum. Innen jön az acet előtag, mivel az acetaldehid képlete: CH3-CHO. Látod, mind a kettőben benne van a CH3 rész.

És akkor most nézzük a forráspontot.

Ugye mi is a forrás, illetve maga az egész halmazállapotváltozás? A hideg víz megfagy, a langyos folyékony, ha meg nagyon felmelegítjük, akkor elpárolog.

A szilárd jégben a részecskék helyhez vannak kötve, a folyékonyban már inkább szabadok, a vízgőzben pedig teljesen szabadon mozognak. Azt is biztosan tudod, amikor melegíted a vizet, akkor az elkezd áramlani össze vissza, vagy a meleg vízben könnyebben tudsz feloldani cukrot, sót ilyesmit. Ez attól van, hogy magasabb hőmérsékleten a kis pici részecskék egyre jobban rezegnek. Ez nem csak a meleg vízre igaz, hanem aszilárd és a légnemű halmazállpotra is. Szilárdban is rezegnek a részecskék, de nem annyira, hogy ki tudják magukat szabadítani, helyhez vannak kötve. Ellenben a légneműben már annyira erősen rezegnek, hogy teljesen el tudnak szakadni egymástól. Tehát lennie kell egy intermolekuláris (molekulák között ható) erőnek, amit a szilárd halmazállapotban még nem tud legyőzni a molekula, folyékonyban félig-meddig, légneműben meg teljesen.

Na ezeknek az erőknek 3 fajtája van. Az egyik a leggyengébb a London-féle erők, de lehet van der waals, vagy valami hasonló néven tanultad őket. Nagyon az elmételébe felesleges belemenni, a lényeg, hogy minden között hat, de elég gyenge.

A második tipus dipol-dipol kötés. Ez a töltéssel vagy " fix dipólusmomentummal" rendelkező molekulák között hat. Mint ahogyan a pozitív és vonzza a negatívat a mágnesnél. Ez már jóval erősebb a London-féle erőktől, de jóval kevesebb molekula is tudja csak kialakítani, mivel nem mindegyiknek van fix dipólusmomentuma (majd az étereknél megérted ezt).

A harmadik pedig a jól ismert hidrogén kötés. Na ez még ritkább, ám annál erősebb. A hidrogén alakítja ki a fluorral, oxigénnel és nitrogénnel. FON :D

Tehát amikor forráspontot nézünk, akkor megvizsgáljuk a molekulákat, hogy e háromból melyiket alakítják ki. Minél erősebb kötés alakul ki (pl hidrogén kötés), akkor annál jobban kell rezegniük a részcskéknek, hogy ki tudjanak onnan szabadulni, tehát annál magasabb hőfokra kell melegítenünk őket. Vagyis minél erősebb kötés van közöttük, annál magasabb is lesz a forráspont.

Vagyük sorra a molekuláidat:

Propán: Viszonylag egyszerű molekula, láthatod, hogy csak hidrogén van benne a C mellett, és nem tartalmaz a FON-ból egyet sem. Így nem tud egymással hidrogén kötést kialakítani. Ezt már kizárhatjuk.

A következő a dipol-dipol kötés. Tanultatok olyat, hogy elektronegativitás? Ez egy olyan dolog, ami azt mutatja meg, hogy egy adott atom mennyire szereti magához közelvonzani a belső (pl kovalens) kötésben az elektronokat. Vegyünk egyszerű kötést, csak egy szén kapcsolódik össze egy hidrogénnel. C-H. A szénnek nagyobb az elektronegativitása, ezért ha elképzeled a 2 kis pöttyöt mint elektronokat, ami a C és a H között van, akkor ez a 2 kis pötty közelebb lesz a C-hez, mint a H-hoz. A pöttyök nem mások mint elektronok. Az elektronok pedig negatív töltések. Na már most ha a 2 elektron közelebb van a C-hez, akkor az egy kicsit negatívabb lesz, a H pedig kicsit pozitívabb, mert ugye ott "elektronhiány" lett. Ez az a bizonyos állandó dipólusmomentum, hogyha nézzük sokáig a molekulát, akkor azt látjuk, hogy a C inkább negatív, a H meg inkább pozitív töltésű. De ezek nem olyan durba és nagy dolgok, mint egy ionnál ahol tényleges elektron többlet vagy hiány van, inkább csak piciben nézve arra az egy kötésre.

Nézzük meg, vajon ilyen álandó diplólusmomentum létre jön-e a propánban. Nézzük a lánc végi CH3-at. A szén van középen, szívja oda magához a 3 hidrogénnel alkotott kovalens kötésében az elektronokat. Azt hinnénk elsőre, hogy kialakul itt is dipólusmomentum, de nem fog, mert a 3 H 3 egyenlő oldalról veszi körbe a szént. Mint ahogy ha ketten húztok egyforma erővel egy kötelet, akkor sem fog semerre sem elmozdulni.

Így aztán kihelenthetjük, a propánnak sipólusmomentuma sincs, így dipol-dipol kötést sem hoz létre, marad neki az egyszem London-féle erő. Ami nagyon gyenge, ezért alacsony lesz a forráspontja.

Vegyük az utolsót, az acetaldehidet. Itt ami fontos lesz, az CHO végződés. Ahogy már mondtam, itt az oxigén a háromszög egyik csúcsában van, meglehetősen messze a hidrégéntől illetve a C-hez kapcsolódó lánctól is. Az oxigénnek nagyon nagy az elektronegativitása, magyarán nagyon odavonzza az elektronokat, amiket beadott a kettős kötésbe, emiatt ő neki lesz egy kis negatív töltése, míg a C atomnak, ahonnan elszívja az elektront, inkább pozitív töltése. Ha két ilyen molekulát kicsit elcsúsztatva egymás mellé teszünk, akkor negatív O mellé egy kicsit pozitív C fog kerülni, így ők vonzani fogják egymást, kialakul a dipol-dipol kötés. Ami tudjuk, hogy erősebb, mint a London-féle, ezért jobban kell rezegniük a részecskéknek, tehát magasabb hőmérsékletre kell őket fűteni. Így aztán a forráspont is magasabb lesz.

Megkérdezhetnéd, hogy ugyan hidrogén kötést miért nem alakít ki. Hát csak :D Egyébként vízzel ki tud alakítani, de önmagukkal nem.

Végül pedig ott a dimetil éter.

Amúgy étert adni fel nagy szemétség volt a tanárod részéről. Sokkal jobb lett volna, ha egy olyat ad, ami legalább hidrogén kötést ad, mint egy alkohol, na mindegy. A lényeg, hogy itt is kialakul dipólus az oxigén és a két szén közözz, de a C-O-C kötés kiegyenlíti, mint ahogy húzzák a kötelet is. A két nemkötő elektronpárja miatt a a kötést torzítja az oxigén, elnyomja V alakra, így azért egy kicsi mégis kialakul. A C kicsit pozitív lesz, de tényleg csak egy hangyafasznyit, a O meg inkább negatív. Arra elég, hogy erősebb legyen ez a molekulák közötti vonzás, mint az aldehinél volt. Így aztán magasabb is lesz a forráspont.

Vízoldhatóság:

Mint a propánt már lerendezük, paraffin, nem nagyon akar reagálni semmivel, szimmetrikus is, így az elektronegatívitás sem érvényesül. A víz meg ugye a hidrogéntkötést szereti, de legalább a dipólust. Ilyenre meg nem képes a propán, így aztán vízben nem is fog oldódni.

Éter. Mint már mondtam, ez csak egy induripindurit lesz dipólus, ami még ha egymással nézzük őket elég, de ha már a vízzel hasonlítjuk, akkor ez igazán semmiség, így vízzel szemben bátran mondhatjuk, hogy ez a molekula apoláris. A víz pedig poláris. Hasonló a hasonlót oldja, így aztán vízben nem fog oldódni vagy csak nagyon rosszul.

Aldehid. Itt fő meg a fejem :D Mert ugye az előbb még azt mondtam, hogy az éternek magasabb a forráspontja, mert egymással erősebb kötéseket alakítanak ki, mint az aldehidek. A vízzel viszont fordítva lesz. És akkor itt jön a kérdés, hogy ugyan miért :D Ennek az oka az, hogy az aldehidben egy kettős kötés van, amiről azt kell tudnunk, hogy nagyon könnyen el lehet torzítani. Szokták mondani, hogy elektronfelhő. Na a kettős kötésekre ez végképp igaz, csak ráfúj az ember, aztán már el is torzul, mint valami puding, vagy kocsonya. A mi esetünkben nem az ember fújkálja a kocsonyát, hanem a nagy erős vízmolekula, ami ugye poláros (az oxigénnél sok elektron van, a hidrogéneknél meg kevés). Így aztán jön a pozitív (elektron hiányos) H a vízből, és oda is szívja az aldehid kettős kötésének elektronjait. Így aztán ki is alakul a dipol-dipol kötés. De nézzük csak meg milyen atomok között alakult ki? Hidrogén és oxigén között. Hát akkor ez nem csak szimpla dipol-dipol kötés, hanem egyenesen hidrogénkötés. Ez a hidrogénkötés meg majdnem ugyanolyan, mint ami 2 víz molekula között alakul ki. Így aztán ha van egy magányos víz molekulánk, legyen ő egy lány, és van mellette 2 db másik molekula, 2 herceg fehér lovon. Az egyikük egy másik vízmolekula, a másik pedig egy aldehid. Mind a kettő (majdnem) ugyanazt tudja adni a lánynak (hidrogénkötés), ezért aztán a lány (magányos víz) ugynaolyan szívesen fogja választani az aldehidet, mint egy másik viet. Így aztán jól oldódik az aldehid a vízben. Aztán éltek boldogan, amíg meg nem haltak :)

Egy kis javítás:

a dimetiléternél: "ezért nem lesz egy síkban az egész"

Egy VONALBAN nem lesznek. Síkban egy síkban vannak.

Kedves kérdező!

Nem azokat válaszolta meg a segítőkész segéd?