Biotehniška fakulteta Oddelek za živilstvo · · 2016-12-18structure?responseToken=b78a8cee107a5c0983dadf16991ebc8a Različni tipi hibridizacij etan –sp3hibridizacija eten –sp2hibridizacija

KEMIJA

Iztok PrislanBiotehniška fakultetaOddelek za živilstvo

Nenasičeni ogljikovodiki

Vsebujejo eno ali več dvojnih ali trojnih vezi. Poznamo:• alkene,• alkine,• aromatske ogljikovodike.

http://tikalon.com/blog/blog.php?article=2013/carbyne

Kemijske lastnosti so zelo različne. Dodatni vezi med ogljikovima atomoma stanezaščiteni in zato predstavljata reaktivno mesto.

Fizikalne lastnosti (vrelišče, tališče) so podobne.

ΔHvezi = 347 kJ / molΔHvezi = 612 kJ / molΔHvezi = 838 kJ / mol

https://jahschem.wikispaces.com/electronic+structure?responseToken=b78a8cee107a5c0983dadf16991ebc8a

Različni tipi hibridizacij

etan – sp3 hibridizacija

eten – sp2 hibridizacija

etin – sp hibridizacija

http://academics.keene.edu/rblatchly/Chem220/hand/prop/PhysPropOrganics.html

Primerjava vrelišč

Med vrelišči ni veliko razlik. Najnižja vrelišča imajo alkeni, sledijo alkani, najvišjavrelišča imajo alkini. Ker so alkini linearni, alkeni pa pod kotom 120 °, se alkini lažjezložijo drug zraven drugega.

T v/ °C

število atomov C

‐ karboksilne kisline ‐ alkoholi ‐ ketoni ‐ estri ‐ amini ‐ alkeni ‐ alkini ‐ alkani

Cis – trans izomerija

Ena izmed posledic dvojne vezi alkenov je prisotnost cis in trans izomerov.

Cis izomer ima enake ali podobne skupine na isti strani pi vezi, trans izomer pa imaenake ali podobne skupine na nasprotnih straneh.

Cis‐ izomer ne more prehajati v trans‐izomer, ne da bi se prekinila dvojna vez, kar pa sepri sobni temperaturi ne more zgoditi. Cis‐ in trans‐ izomera imata različne fizikalne inkemijske lastnosti (temperaturo vrelišča, gostoto,...).

http://web.bf.uni‐lj.si/zt/kemija/katedra/slo/studenti/AGRONOMIJA%20UNI/KEMIJA%20AGR%20UNI/2.predavanje.ppt

http://2012books.lardbucket.org/books/introduction‐to‐chemistry‐general‐organic‐and‐biological/s16‐02‐cis‐trans‐isomers‐geometric‐is.html

cis‐2‐buten trans‐2‐buten

Nomenklatura alkenov


Izberemo najdaljšo verigo, ki vsebuje dvojno vez.

Oštevilčimo osnovno C verigo, pri čemer začnemo na tistem mestu, da ima dvojna veznajmanjšo številko.

Dvojne vezi pripišemo tistemu C atomu, ki ima nižjo številko.

Uporabimo končnice –dien, ‐trien, ‐tetren, če je prisotnih več dvojnih vezi.

12

3

42‐metilbut‐1‐en

Če je na voljo dovolj informacij, uporabimo oznake cis oz. trans.

Kemijske reakcije alkenov

Izpostavljeni pi elektroni povečajo reaktivnost alkenov. Glavne štiri vrste reakcij so:• gorenje• adicija• oksidacija• polimerizacija

Gorenje

CnH2n + 1,5n O2 → n CO2 + n H2O

Če ni na voljo dovolj kisika, bodo alkeni goreli do ogljikovega monoksida.

Alkeni imajo malo višjo sežigalno entalpijo (etan/eten = ‐1559,7/‐1410,8 kJ mol‐1),a jih ne uporabljamo za pridobivanje energije, saj so dražji od alkanov.

Alkeni gorijo z bolj sajastim dimom.


Adicije

Pomembnejša reakcija od gorenja je adicija. Reakcije adicije razdelimo v dve podvrsti:a) adicije z enakimi substituenti,b) adicije z različnimi substituenti.

Splošna reakcija adicije se glasi:

Hidrogeniranje je adicija vodika na dvojno vez:

Pt


Hidrogeniranje se uporablja za pridobivanje trdnih margarin iz tekočih olj.

Ko se število dvojnih vez zmanjšuje, se zvišuje temperatura tališča.

Trdne margarine so bolj zaželene pri peki zaradi načina mešanja z moko – boljšatekstura.

Delno hidrogenirana olja so cenejša od živalskih maščob in imajo daljši rok trajanja.

https://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogenation#/media/File:H2forMargerin.png

linolna kislina

oleinska kislina

stearinska kislina

linolna kislina

oleinska kislina

oleinska kislina


Halogeniranje je reakcija adicije, pri čemer se halogen (F2, Cl2, Br2, I2) adira na dvojnovez. Najpogostejši sta kloriranje in bromiranje, za kateri ne potrebujemokatalizatorja.

Reaktivnost halogenov pada v naslednjem zaporedju: F2 > Cl2 > Br2 > I2.

Fluor reagira eksplozivno z alkeni, jod pa pod standardnimi pogoji ne bo reagiral zalkeni.

Reakcijo z bromom (temno rjava tekočina) uporabljamo za dokaz za prisotnostalkenov.


V okviru asimetričnih reakcij adicije sta najpomembnejši reakciji hidrohalogeniranje inhidracija.

Hidrohalogeniranje je reakcija, pri kateri se na dvojno vez adira halogenovodik (HCl,HBr, HI). Katalizator ni potreben.

Hidracija je reakcija, pri kateri se na dvojno vez adira voda. Potreben je katalizator(kislina)

Tekom hidracije nastane alkohol.

Markovnikovopravilo


Oksidacije so tretja vrsta reakcij, ki so značilne za alkene.

Dvojne vezi so zelo primerna tarča za oksidante (kisik, ozon, kalijev permangenat,kalijev kromat)

Vrsta oksidacije je odvisna od moči oksidanta. Razredčena vodna raztopina KMnO4reagira z alkeni po naslednji enačbi:

KMnO4 MnO2

Iz etena po oksidaciji nastane etan‐1,2‐diol. Ta spojina je bolj poznana pod imenometilenglikol.

Uporablja se kot surovina za izdelavo poliestrskih vlaken v tekstilni industriji inpolietilentereftalatnih (PET) smol (plastenke). Uporablja se tudi kot sredstvo protizmrzovanju.


Za alkene so značilne tudi reakcije polimerizacije.

Polimeri so izredno velike molekule, ki jih lahko sestavlja več tisoč enakih majhnihmolekul, imenovanih monomere.

Polimere najdemo v naravi, lahko pa jih tudi sintetiziramo.

3000‐15000

guma

amiloza

amilopektin


Alkeni so čudoviti gradniki za polimere, saj ima π vez dve možnosti za vezavo ssosednjimi molekulami. Polimerizacija etena poteka po naslednji enačbi:

katalizator

Nastali polieten je mešanica različno dolgih verig atomov ogljika. Uporabljamo ga zaizdelavo predmetov iz plastike.

Zanimiv material je tudi politetrafluoroetan (teflon). C‐C vez je še dodatno zaščitena s štirimi fluori.

katalizator

CH

HCH

n C

H

HCH

CH

HCH

Hn C

H

HCH

H

CH

HCH

CH3

n C

H

HCH

CH3

CH

HCH

Cln C

H

HCH

Cl

CF

FCF

Fn C

F

FCF

F

Formula polimerain ime

Formula monomerain ime

Uporaba polimera

polietilen etilen (eten) Plastenke, plastične vrečke, igrače,

električni izolatorji

polipropilen propilen Zunanje, notranje preproge, plastenke,

odlitki (tudi srčne zaklopke)

poli(vinil klorid) (PVC) vinil klorid Plastične vrečke, plastične cevi, umetno

usnje

teflon tetrafluoroetilen Prevleke za posode, električna izolacija, deli

umetnih sklepov in delov telesa

polistiren stiren Igrače, stiropor, skodelice, pohištvo

Pomembnejši sintetični polimeri


Kemijske reakcije alkinov

Za alkine so značilne vse reakcije, opisane pri alkenih. Razlika je v tem, da imajo alkinina voljo 2 π vezi.

Tudi pri alkinih velja Markovnikovo pravilo:

2HBr

pent‐1‐in 2,2‐dibromopentan

S pomočjo določenih katalizatorjev lahko ustavimo adicijo na trojno vez na stopnji, kozreagira le ena π vez. Tako nastane spojina z dvojnimi vezmi in določeno geometrijskoizomerijo (cis, trans).

H2

katalizator

Nastanek feromona za privabljanje ene izmed vrst moljev:

Koristni spojine alkinov

Najenostavnejši alkin je acetilen (etin) – zelo koristna kemikalija v industriji.

Uporablja se tudi za pospeševanje zorenja plodov, saj deluje podobno kot eten.

Acetilen nastane pri reakciji med vodo in kalcijevim karbidom:

CaC2 + H2O → H‐C≡C‐H + CaO

Včasih so ga uporabljali za rudarske svetilke – opustili zaradi eksplozije metana.

Še vedno se uporablja za različne doma izdelane topove (pokanje s karbidom za Veliko noč je prikaz Kristusovega vstajenja).

Sintetični derivati estrogena in progesterona, ki se uporabljajo v kontracepcijskih tabletkah. Skupna značilnost teh derivatov je, da imajo acetilno skupino.

Estrogen Progesteron Etinilestradiol Progestin

Poli‐nenasičeni ogljikovodiki

Ogljikovodike z več kot eno dvojno vezjo imenujemo poli‐nenasičeni ogljikovodiki.

Za njih so značilne enake reakcije, kot so značilne za „običajne“ nenasičeneogljikovodike. Razlika je le v količini porabljenega reagenta:

2Br2

2KMnO4

Konjugirani polieni

Konjugirani polieni so poseben razred znotraj poli‐nenasičenih ogljikovodikov.

Konjugirani polieni imajo alternirajoče zaporedje enojnih in dvojnih vezi (enojne indvojne vezi si izmenično sledijo).

http://chemwiki.ucdavis.edu/?title=Textbook_Maps/Organic_Chemistry_Textbook_Maps/Map:_Smith_4ed_%22Organic_Chemistry%22/Chapter_16:_Conjugation,_Resonance,_%26_Dienes/16.01_Conjugation

Pride do prekrivanja vseh p orbital sp2 hibridiziranih atomov C.

1,3‐dien

p

p

pp

Primer: prekrivanje 4 p orbital 1,3‐diena.

Konjugirani polieni so bolj stabilni od nekonjugiranih.

Zanimivi nenasičeni ogljikovodiki

Terpeni so najpogostejše sestavine eteričnih olj in pogoste sestavine smol. Splošnaformula terpenov je (C5H8)n. Proizvajajo jih rastline, predvsem iglavci.

tujon

TERPENTIN je brezbarvna, lahko tekoča tekočina. Pridobiva se z destilacijo smol iglavcev. Služi kot topilo za smole in maščobe. pinen

ABSINT je alkoholna pijača grenkega in osvežilnega okusa. Vsebuje spojino tujon, zaradi katere je bil celo prepovedan.

Vitamin A je oznaka za skupino nenasičenih ogljikovodikov. Ena izmed bolj prisotnih oblik je retinol, ki je ključna molekule v kemiji vida.

retinol


N

Rodopsinpigmet, občutljiv na svetlobo

Nestabilen kompleks

Opsin

Opsin

Absorpcija svetlobe ‐povzroči izomerizacijo

Kompleks disociira

Sporočilo možganom

trans retinal

Izomerizacija dvojne veziencimska kataliza

11‐cis retinal

Ponoven nastanek kompleksa


Maščobne kisline so v organski kemiji in še posebej biokemiji karboksilne kisline,pogosto z dolgimi alifatskimi verigami, ki so lahko nasičene ali nenasičene

Nekatere maščobne kisline, ko je npr. arahidonska kislina,so esencialne.

Feromoni so kemični signali, ki ga v izredno majhnih količinah izločajo določeniorganizmi in sprožijo naravni odziv pri drugem pripadniku iste vrste organizmov.

Obstajajo mnogi tipi feromonov, kot so t. i. opozorilni feromoni, feromoni zaoznačevanje sledi hrane, spolni feromoni ter mnogi drugi, ki povzročijospremembno v vedenju ali fizioloških procesih.

Feromon moljev(spolna privlačnost)

https://sl.wikipedia.org/wiki/Feromon

Documents

Biotehniška fakulteta Oddelek za živilstvo · · 2016-12-18structure?responseToken=b78a8cee107a5c0983dadf16991ebc8a Različni tipi hibridizacij etan –sp3hibridizacija eten –sp2hibridizacija