KPL1 Hiili ja sen yhdisteet 1. Mikä on hiilen kemiallinen kaava? C 2. Mitkä ovat hiilen 4 eri esiintymismuotoa? Miten ne eroavat toisistaan? Timantti, grafiitti, fullereeni, nanoputki. Eroavat rakenteelta ja ominaisuuksiltaan. Timantti on lujarakenteista, värittömiä, kirkkaita, ei johda sähköä. Grafiitti on liuskeista, johtaa hyvin sähköä, pehmeää. Fullereeni pallomainen, nanoputki verkkomainen, johtavat hyvin sähköä. 3. Mitä tarkoittaa orgaaninen kemia? Hiiliyhdisteiden kemiaa 4. Minkälaisia yhdisteitä ovat orgaaniset yhdisteet? Anna esimerkki. Orgaaniset yhdisteet ovat hiiltä sisältäviä yhdisteitä. Esimerkiksi maakaasu, etikka. 5. Minkälaisia yhdisteitä ovat epäorgaaniset yhdisteet? Anna esimerkki. Epäorgaaniset yhdisteet ovat muita kuin hiiliyhdisteitä (muutamaa poikkeusta lukuunottamatta!) Esimerkiksi vesi. 6. Kuvaile hiilen kiertokulkua luonnossa. Hiili on ilmassa hiilidioksidina. Yhteyttämisen kautta hiili sitoutuu sokerina kasveihin ja muuttuu erilaisiksi hiiliyhdisteiksi. Erityisesti laajat metsät toimivat ns. hiilinieluina ja varastoivat hiiltä. Kasveista hiili siirtyy eläimiin kun eläimet syövät kasveja tai palaa taas hiilidioksidina ilmaan kasvien palaessa tai lahotessa. Myös eläimen kuollessa hiili vapautuu ilmakehään taas hiilidioksidina. Osa ilman hiilidioksidista sitoutuu myös valtameriin ja maaperään esimerkiksi maaöljynä tai maakaasuna tai muina fossiilisina polttoaineina. Näiden fossiilisten polttoaineiden palaessa hiili vapautuu taas hiilidioksidina ilmakehään (liikenne, tehtaat). (Ks. googlen kuvahaulla hakusanalla hiili kiertokulku ) KPL2 Hiilivedyt 1. Mitä tarkoitetaan hiilivedyillä? Hiilivety on yhdiste joka sisältää ainoastaan hiiltä ja vetyä 2. Minkälainen sidos hiilen ja vetyjen välillä on? Kovalenttinen sidos 3. Kuinka monta vetyä voi sitoutua yhteen hiiliatomiin? Yhteen hiiliatomiin voi sitoutua neljä vetyä. 4. Mitä tarkoitetaan molekyylikaavalla ja rakennekaavalla? Anna esimerkki molemmista. Molekyylikaavasta näkee kuinka monesta eri alkuaineen atomeista yhdiste koostuu. Esim CH 4 eli metaani, kaavasta nähdään että hiiliatomeja on yksi ja vetyatomeja neljä. Rakennekaavasta selviää molekyylin rakenne. Esim metaani sisältää pelkästään yksinkertaisia sidoksia. 5. Mitä tarkoitetaan tyydyttyneillä hiilivedyillä? Entä tyydyttymättömillä? Tyydyttynyt hiilivety: sisältää vain yksinkertaisia sidoksia Tyydyttymätön hiilivety: sisältää vähintään yhden kaksois- tai kolmoissidoksen. 6. Mitä tarkoittaa isomeeri?
Isomeeriksi kutsutaan yhdisteitä, joiden molekyylikaava on sama, mutta rakennekaava eri. Esim buteeni C 4 H 8 sisältää yhden kaksoissidoksen joka voi olla eri hiilten välillä 1-buteeni=sidos ensimmäisen hiiliparin välillä, 2-buteeni=sidos toisen hiiliparin välillä... 7. Luettele hiilivetyjen nimeämisessä käytettävät etuliitteet. Mitä ne tarkoittavat? met=1 hiiliatomi, et = kaksi hiiliatomia, prop = 3 hiiliatomia, but = 4 hiiliatomia, pent = viisi hiiliatomia, jne. heks hept okt non dek 8. Luettele hiilivetyjen nimeämisessä käytettävät loppuliitteet. Mitä ne tarkoittavat? -aani = vain yksöissidoksia, -eeni = yksi kaksoissidos ja -yyni=yksi kolmoissidos. 9. Täydennä Hiilivety Loppupääte Minkälainen sidos Esimerkki Alkaani -aani Yksöissidos etaani Alkeeni -eeni Kaksoissidos propeeni Alkyyni -yyni Kolmoissidos heksyyni 10. Täydennä mallin mukaan Hiilten lukumäärä Etuliite hiilivety jossa vain yksinkertaisia sidoksia hiilivety, jossa yksi kaksoissidos hiilivety jossa yksi kolmoissidos 1 met- metaani CH 4 Piirrä rakennekaavakin! - - 2 et etaani Kannattaa täydentää näihin harjoituksen vuoksi myös rakennekaavat ja molekyylikaavat! eteeni etyyni 3 prop propaani propeeni propyyni 4 but butaani buteeni butyyni
11. Piirrä seuraavien hiilivetyjen rakennekaavat ja kirjoita molekyylikaavat a. metaani Katso aina ensin nimen alkuosasta kuinka monta hiiltä ja piirrä ne paikoilleen. Sen jälkeen tarkasta loppuosasta sidokset. Täydennä vedyt niin, että jokaisesta hiilestä lähtee yhteensä neljä viivaa. CH 4 b. 2-propyyni Hiilten määrä prop =3, sidostyyppi yyni = kolmoissidos, edessä oleva kakkonen kertoo missä välissä sidos on! Täydennä vedyt niin että lähtee yhteensä neljä viivaa. C 3 H 4 c. buteeni but =4 hiiltä, sidostyyppi eeni = kaksoissidos, ei edessä numeroa eli sidoksen paikalla ei väliä. C 4 H 8 12. Nimeä seuraavat hiilivedyt a. C 2 H 6 Kannattaa piirtää rakennekaava sidostyypin varmistamiseksi! Eli että vetyjä on oikea määrä. Näissä esimerkeissä kaikki olivat alkaaneja. Etaani b. C 5 H 12 Pentaani
c. C 4 H 10 butaani Hiilivetyjen käyttö 1. Kirjoita reaktioyhtälö hiilivedyn palamiselle. Miksi monia hiilivetyjä käytetään polttoaineina? hiilivety + happi -> hiilidioksidi + vesi Hiilivetyjä käytetään polttoaineina koska ne sisältävät paljon hiilivetyihin sitoutunutta kemiallista energiaa ja syttyvät herkästi. 2. Mitä on maakaasu ja kuinka se syntyy? Mihin sitä käytetään? Maakaasu muodostuu kun kasvit/eläimet hajoavat vähähappisessa tilassa. Maakaasu on pääosin metaania. Maakaasua käytetään polttoaineena 3. Mistä koostuu nestekaasu ja mihin sitä käytetään? Nestekaasu on yleensä propaania tai propaanin ja butaanin seos. Sitä käytetään esimerkiksi kaasupolttimissa. 4. Mihin käytetään etyyniä eli asetyleeniä? Etyyniä käytetään esimerkiksi kaasuhitsauksessa. 5. Mitä on maaöljy? Mistä sitä saadaan, mihin sitä käytetään? Maaöljy on hiilivetyjen seos joka syntyy samaan tapaan kuin maakaasu. Lähi-ita, Venäjä, Norja Käytetään polttoaineina, muoveihin, kumin käyttöön, lääketeollisuus... 6. Kuinka maaöljystä saadaan eroteltua eri polttoaineet? Millä polttoaineella on matalin kiehumispiste? Entä korkein? Kuinka hiiliketjun pituus vaikuttaa kiehumispisteeseen? Tislaamalla. Matalin kiehumispiste on bensiinillä, korkein raskaalla polttoöljylä. Mitä pidempi hiiliketju, sitä raskaampi aine ja korkeampi kiehumispiste, 7. Mitä tarkoitetaan petrokemialla? Petrokemialla tarkoitetaan kemian alaa joka tutkii öljy ja maakaasuvalmisteita 8. Mitä tuotteita öljystä valmistetaan? Muovit, alkoholit, lääkkeet, pesuaineet... KPL4 Alkoholit 1. Mistä molekyylikaavassa ja rakennekaavassa tunnistaa, että kyse on alkoholista? Molekyylikaavasta löytyy perästä OH 2. Mitä yhteistä on kaikille alkoholien nimille? Kaikki alkoholit päättyvät -oli 3. Miksi kutsutaan alkoholeille tunnusomaista ryhmää? Hydroksyyliryhmä -OH
4. Mitä tarkoitetaan etanolin denaturoitumisella? Denatoroitumisella tarkoitetaan etanolin tekemistä juomakelvottomaksi 5. Miksi auton jäähdyttimien veteen lisätään glykolia? Glykolin jäätymispiste on korkea, kun sitä sekoitetaan veteen, ei seos jäädy helposti. 6. Mitä alkoholia käytetään a. kosteusvoiteissa kosteuden sitojana glyseroli b. auton moottorien polttoaineena c. hampaiden reikiintymisen estäjänä ksylitoli 7. Täydennä Katso tunnilla tehdyt monisteet Alkoholi Ominaisuuksia Käyttö Etanoli Metanoli Glykoli Glyseroli 8. Miksi purukumeissa käytetään ksylitolia Ksylitoli hampaiden pinnalla estää bakteerien kasvun 9. Täydennä Nimi Rakennekaava Molekyylikaava metanoli propanoli Piirrä ensin hiilet (met=1), sen jälkeen lisää hydroksyyliryhmä OH ja täydennä vedyt CH 3 OH (molekyylikaavaa kirjoittaessa kirjoita ensin loppuun hydroksyyliryhmä OH, sen jälkeen peitä se ja täydennä järjestyksessä hiili-vety-hydroksyyliryhm ä. Määrä tulee pienellä alaindeksillä alkuaineen jälkeen) C 3 H 7 OH
etanoli C 2 H 5 OH 10. Mitä tarkoitetaan moniarvoisella alkoholilla? Moniarvoisessa alkoholissa on useampi kuin yksi hydroksyyliryhmä -OH KPL5 Karboksyylihapot 1. Mistä molekyylikaavassa ja rakennekaavassa tunnistaa, että kyse on karboksyylihaposta? Entä nimestä? Molekyylikaavasta löytyy lopusta COOH ja nimessä sana happo. Rakennekaavassa COOH on kuten alla muurahaishapon rakennekaavassa eli hiilen ja hapen välillä kaksoissidos ja lisäksi OH-ryhmä yksöissidoksella 2. Mikä on karboksyylihapoille tunnusomainen ryhmä? Karboksyyliryhmä -COOH 3. Täydennä Nimi Rakennekaava Molekyylikaava metaanihappo eli muurahaishappo HCOOH etaanihappo eli etikkahappo (koska 2 hiiltä) CH 3 COOH (piirrä ensin karboksyyliryhmä COOH, sen jälkeen lisää hiilet ja täydennä vedyt kohdilleen niin että jokaisesta hiilestä lähtee yhteensä 4 viivaa)
butaanihappo But-> neljä hiiltä. Täydennä sen jälkeen hydroksyyliryhmä ja lisää puuttuvat vedyt C 3 H 7 COOH Lisää ensin karboksyyliryhmä COOH. Sen jälkeen peitä se rakennekaavasta ja laske rakennekaavasta hiilten määrä ja sen jälkeen vetyjen määrä. Järjestys siis hiilet-vedyt-karboksyyliryh mä MUISTA LUKEA MYÖS KARBOKSYYLIHAPPOJEN OMINAISUUKSISTA JA KÄYTÖSTÄ, UNOHTUI LAITTAA NIISTÄ KYSYMYS!!