Carbonhydriders Egenskaber - Rapport i Kemi

Side 1

Studiekompasset dk

[navn fjernet], 2q Kemi rapport

Side 1 af 6

Carbonhydriders egenskaber

Formål

Formålet med denne øvelse er, at undersøge nogle af carbonhydriders (kulbrinters) egenskaber.

Teori

Carbon og hydrogen er kemisk bundet sammen I carbonhydrider. Man kan inddele carbonhydriderne groft I 3 grupper: alkanerne, cycloalkanerne (alkaner opbygget af ringstrukturer) og arenerne (også kaldet aromaterne).

• Alkanerne er de almindeligste forekommende carbonhydrider. Den kemiske formel for en alkan er C

n 2n+2 +

H

, hvor n tilhører Z

. Carbonatomerne er bundet til hinanden med enkeltbindinger, på samme måde som carbonatomerne er bundet til hinanden i diamantstrukturen. Alle vinkler mellem bindingerne i molekylet er tetraedervinklen (ca.

109,5º). Det maksimale antal bindinger et carbonatom kan danne er fire, derfor kaldes alkanerne for mættede carbonhydrider.

• Cycloalkanerne er en ringstruktur af en alkan. Den generelle kemiske formel er C H hvor n 2n,

n = 3,4,5, ….Der er ”spændinger” i disse molekyler, da bindingsvinklen ikke er på 109,5º,

som det er ved alkanerne.

• Arenerne danner altid ringe med 6 carbonatomer, der er bundet sammen på samme måde, som carbonatomerne er bundet til hinanden i grafitstrukturen. Molekylerne er plane, og alle vinkler mellem bindinger til samme carbonatom er 120º. Der er tilsyneladende kun tre bindinger mellem et carbonatom og dets nærmeste naboer. Men den fjerde binding til carbonatomet er ikke lokaliseret til noget bestemt område mellem atomkerner i molekylet.

• Til sidst har vi også en helt fjerde gruppe carbonhydrider, som dog ikke findes i råolie. Disse

kaldes alkener, og har den almene formel C H, hvor n = 2, 3, 4, …. Den eneste forskel, der

n 2n er på alkaner og alkener er, at der i alkenerne er en dobbeltbinding mellem to nabocarbonatomer. Dvs. at alle bindinger til disse to carbonhydrider, indbyrdes danner en vinkler på 120º.

Side 2

Studiekompasset dk

[navn fjernet], 2q Kemi rapport

Side 2 af 6

Materialer

Apparatur

3 reagensglas, 3 propper, mørkt skab, overheadprojekter, 2 bægerglas, dråbepipette, indikatorpapir, 3 porcelænsskåle, ild

Kemikalier

Dibromvand, heptan, sølvnitrat, cyclohexen, benzen.

Fremgangsmåde

1. Vi startede med forsøget: ”undersøgelse af heptans reaktion med dibrom”:

• Først hældte vi ca. 5 mL dibromvand i 2 reagensglas, hvorefter vi tilsatte ligeså meget heptan.

• Derefter tilproppede reagensglassene og rystede dem.

• Det ene reagensglas blev placeret i mørke i elevskabet i ca. 10 min.

• Det andet reagensglas belyste vi med lys fra lampen i en overheadprojekter.

• Efter reaktionen hældte vi blandingerne over i to lille bægerglas og udtog noget af vandfasen med en dråbepipette. Vandfasens pH-værdi blev målt.

• Til sidst tilsatte vi nogle få dråber sølvnitrat til begge blandinger.

2. Derefter lavede vi forsøget: ”undersøgelse af cyclohexens reaktion med dibrom”:

• Først hældte vi lidt dibromvand i et reagensglas, hvorefter det blev tilsat ligeså meget cyclohexen.

• Derefter tilproppede vi reagensglassene og rystede dem.

3. Til sidst lavede vi forsøget: ”forbrænding af heptan, cyclohexen og benzen (udføres af læreren)”:

• I 3 porcelænsskåle hældte Jon lidt af hhv: A: heptan B: cyclohexen C: benzen

• Derefter antændte Jon væskerne og os elever iagttog flammernes udseende.

Desuden iagttog vi blandingerne efter hver ting vi udførte.

Side 3

Studiekompasset dk

[navn fjernet], 2q Kemi rapport

Side 3 af 6

Resultater

Udførelse Observation Forklaring

Undersøgelse af heptans reaktion med dibrom

5 mL dibromvand (gult) + 5 Heptan ligger sig øverst, og Heptan ligger øverst fordi dets

mL heptan (klart) dibromvand (vandfasen) ligger sig massefylde er lettere end nederst. vands.

Reagensglassene tilproppes Væskerne blanderne og skilles igen Heptanen er blevet blandet og rystes. efter ca. 13 sek. Bromvandet er med bromen, (Br (heptan)).

blevet klart og heptanen er blevet orange. at vand er polært og heptan er

2

Grunden til de skilles igen er, upolært.

Det ene reagensglas placeres Der sker ingenting.

i mørke.

Det andet reagensglas Br (heptan) affarves 🡪 væsken C H (l) + Br (heptan) 🡪
belyses med lys fra bliver klar. C H Br (l) + HBr(heptan)

overheadprojekter.

2 7 16 2

7 15

Efter reaktionen måles pH- Ved lys: pH = 3 Grunden til, at pH-værdien er

værdien af vandfasen. lavere ved den som har været i

Ved mørke: pH = 6-7 lys er, at under substitutions-

reaktionen bliver der dannet en syre, nemlig HBr.

Få dråber sølvnitrat tilsættes. Ved lys: der dannes bundfald Ved lys:

Ved mørke: ingen reaktion

HBr 🡪 H^{+} + Br^{-}
AgNO 🡪 Ag^{+} + NO^{-}

3 3

Ag^{+} (aq) + Br^{–} (aq) 🡪 AgBr(s)

Ved mørke:

Der sker ingen reaktion pga.

ingen bromidioner.

Side 4

Studiekompasset dk

[navn fjernet], 2q Kemi rapport

Side 4 af 6

Undersøgelse af cyclohexens reaktion med dibrom

Lidt dibromvand (gult) + Cyclohexenen ligger sig øverst, og Cyclohexen ligger øverst fordi

ligeså meget cyclohexen dibromvandet (vandfasen) ligger dets massefylde er lettere end

(klart) sig nederst. vands.

Reagensglassene tilstoppes Cyclohexenen forbliver klart, Brom reagerer med cyclohexen:

og rystes. vandfasen bliver farveløs. C H (l) + Br (aq) 🡪 C H Br

6 10 2 6 10 2

Forbrænding af heptan, cyclohexen og benzene (udføres af læreren)

I tre porcelænsskåle hældes Observation kan ses i følgende lidt af hhv heptan, skema.

cyclohexen og benzen, som antændes.

Carbonhydrid Formel *w (C)

Flammens udseende

Heptan C H Gul + lidt sod

7 16

7 12, 01u ⋅

⋅ 100% = 83,90%
(7 12,01) (16 1, 008) ⋅ + ⋅

Cyclohexen C H Gul/orange + sod

6 10

6 12, 01u ⋅

⋅ 100% = 87,73%
(6 12, 01) (10 1, 008) ⋅ + ⋅

Benzen C H

6 6

6 12, 01u ⋅

⋅ 100% = 92,26%
(6 12, 01) (6 1,008) ⋅ + ⋅

Mere gul/orange +

meget mere sod.

x y F x y F x y m(C) Antal C-atomer 12,01u x 12,01u ⋅⋅

* w(C) = 100% = 100% = 100% ⋅ ⋅ ⋅

m(C H ) M (C H ) M (C H )

Her betegnes M formelmassen af forbindelsen.

F

Side 5

Studiekompasset dk

[navn fjernet], 2q Kemi rapport

Side 5 af 6

Efterbehandling

Mættede carbonhydrider: (kun enkeltbindinger i hele molekylet)

CH CH_{3}

3

  Br Br
+                                   +

CH CH_{3}

3

Br

BrH

C H (l) Br (heptan) C H Br HBr(heptan)

7 16 2 7 15

Heptan + dibrom 🡪 2-bromheptan + hydrogenbromid.

Dette er en substitutionsreaktion, da et hydrogen i heptanen bliver udskiftet med et bromid, og det hydrogen, som er tilovers, sammen med brom danner hydrogenbromid.

Umættede carbonhydrider: (dobbeltbindinger mellem to nabocarbonatomer)

H

H

+

Br Br

Br

Br

C H (l) Br C H Br

6 10 2 6 10 2

Cyclohexen + dibrom 🡪 1,2-dibromcyklohexan

Dette er en additionsreaktion, da dobbeltbindingen brydes og der bliver tilføjet de 2 brom atomer.

Fuldstændige forbrændinger:

C H (l) + 11 O (g) 7 CO (g) + H O (g)

7 16 2 2 2

🡪

(Heptan + ilt 🡪 kuldioxid + vand)

Ufuldstændig forbrænding

C H (l) + O (g) C (g) + CO (g) + H O (aq)

6 6 2 2

🡪

(Benzen + ilt 🡪 carbon + kulilte + vand)
C H (l) + O (g) C (g) + CO (g) + H O (aq)

6 10 2 2

🡪

Side 6

Studiekompasset dk

[navn fjernet], 2q Kemi rapport

Side 6 af 6

(Cyclohexen + ilt 🡪 carbon + kulilte + vand)

Det der er fælles for de ufuldstændige forbrændinger er, at de ikke kan afstemmes korrekt, da man ikke ved, hvor meget O

2

, der blev brugt under forbrændingen.

Strukturformlen for benzen. Den har halvandenbinding. Dog flytter bindinger sig.

Elektronerne flyver rundt.

Fejlkilder

• Der er ikke nogle relevante fejlkilder i dette forsøg, da det gik ud på at påvise carbonhydriders egenskaber, som lykkedes.

Konklusion

Vi fik undersøgt nogle af carbonhydriders (kulbrinters) egenskaber.