Alkini

1. Alkini • Predstavljajo drugo skupino nenasičenih ogljikovodikov. Alkin je aciklični nenasičen ogljikovodik, ki vsebuje eno ali več trojnih vezi. • Funkcionalna skupina: trojna vez • Splošna formula alkina z eno trojno vezjo: CnH2n-2

2. Razporeditev atomov ob trojni vezi je linearna, kar ne omogoča cis-trans izomerizacije. • Najpomembnejši alkin je etin (acetilen), brezbarvni plin, ki se uporablja za plinske gorilnike, ki se uporabljajo za rezanje kovin in varjenje.

3. Poimenovanje alkinov • Poimenovanje je podobno kot pri alkenih, le da je končnica –in namesto –en. • Primeri

4. Fizikalne lastnosti alkinov • Fizikalne lastnosti alkinov so podobne fizikalnim lastnostim alkanov in alkenov. • Netopni v vodi, topni v organskih topilih • Manjša gostota od vode • Temperature vrelišča naraščajo z višanjem molske mase

5. Kemijske lastnosti alkinov • Kemijske lastnosti alkinov pa so podobne kemijskim lastnostim alkenov. • Adicija H2, HCl, Cl2,... • Adicija poteka v dveh stopnjah, najprej do dvojne vezi, potem pa naprej do enojne.

6. Aromatski ogljikovodiki • So tretja skupina nenasičenih ogljikovodikov (poleg alkenov in alkinov). • Aromatski ogljokovodiki so cikličninenasičeni ogljikovodiki, pri katerih adicije ne potekajo zlahka. • Najenostavnejši predstavnik aromatskih ogljikovodikov je benzen. To je planarna simetrična molekula z molekulsko formulo C6H6.

8. Ne moremo razlikovati med različnimi položaji dvojnih vezi. Govorimo o delokaliziranih dvojnih vezeh. To je kovalentna vez, kjer elektroni pripadajo več kot dvema atomoma. • Aromatska ciklična spojina je visoko nenasičen cikličen sistem, v katerem so prisotne tako delokalizirane kot lokalizirane vezi.

9. Imena aromatskih ogljikovodikov • Derivati benzena so spojine, kjer je eden ali več H atomov v benzenskem obroču zamenjan z drugim atomom ali skupino atomov. • Derivati benzena z enim substituentom Primeri: fluorobenzen, klorobenzen, etilbenzen

10. Izjeme: • Ni pomembno, na katerem položaju napišemo substituent. • Pri daljših verigah obravnavamo benzenski obroč kot substituent in tako dobimo ime fenil-. • 3-fenil-1-buten

11. Derivati benzena z dvema substituentoma • Kadar sta na benzenski obroč vezana dva substituenta (enaka ali različna), so možni trije strukturni izomeri. • Položaj lahko označimo s številkami ali z neštevilčnimi predponami. 1,2-diklorobenzen (orto-diklorobenzen ali o-diklorobenzen) 1,3-diklorobenzen (meta-diklorobenzen ali m-diklorobenzen) 1,4-diklorobenzen (para-diklorobenzen ali p-diklorobenzen) • Zanimiva spojina je ksilen, ki ima na benzenski obroč vezani dve metilni (-CH3) skupini. Poznamo: o-ksilen m-ksilen p-ksilen • Uporablja se za čiščenje optike (leče, mikroskopi) in za odstranjevanje voska s smuči.

12. Derivati benzena s tremi ali več substituenti • Položaj substituentov označimo z zaporednimi številkami. 1,2,4-tribromobenzen

13. Fizikalne lastnosti in viri aromatskih ogljikovodikov • Netopni v vodi • Dobra topila za druge nepolarne spojine • Imajo manjšo gostoto kot voda • Benzen, monosubstituirani benzeni in večina disubstituiranih benzenov so tekočine pri sobni temperaturi. Benzen je brezbarvna, vnetljiva tekočina. Včasih so ga veliko uporabljali kot organsko topilo. Počasi pa se umika, ker so se pokazale njegove toksične lastnosti. • Včasih so ga pridobivali iz premoga, sedaj pa v glavnem iz nafte. Aromatske spojine lahko pridobivamo iz alkanov.

14. Kemijske reakcije aromatskih ogljikovodikov • Na aromatske obroču redko pride do adicije, saj bi se ob tem morala prekiniti delokalizirana vez. Zato pa so za benzenski obroč značilne reakcije substitucije. • Najpogostejši reakciji sta: Alkiliranje Halogeniranje

15. Alkiliranje • Alkilna skupina (R-), ki jo dobimo iz alkilklorida (R-Cl), se zamenja z vodikovim atomom na benzenskem obroču. • Splošna formula alkiliranja:

16. Halogeniranje (bromiranje ali kloriranje) • Vodik na benzenskem obroču se zamenja s klorom ali bromom ob prisotnosti Cl2 ali Br2 in ustreznega katalizatorja.

17. Aromatske spojine, ki vsebujejo več združenih benzenskih obročev • Naftalen, antracen, fenantren

18. Kar nekaj teh spojin je karcinogenih (povzročajo raka), npr. 1,2-benzantracen, 3,4-benzpiren, 1,2,5,6-dibenzantracen. • Te spojine ponavadi nastajajo takrat, ko ogljikovodike segrevamo pri visokih temperaturah (npr. pri kajenju, avtomobilskih izpušnih plinih). Prav 3,4-benzpiren, ki ga vsebuje cigaretni dim, naj bi bil odgovoren za večje pojavljanje raka na ustih in pljučih pri kadilcih.

19. Alkoholi, fenoli in etri • Tri poglavja, kjer spoznavamo derivate ogljikovodikov, ki imajo funkcionalno skupino, ki vsebuje kisik. • Alkoholi, fenoli, etri (kisik je vezan z dvema enojnima vezema) • Aldehidi in ketoni (kisik je vezan z dvojno vezjo) • Karboksilne kisline in estri (vsebujejo dva kisikova atoma, enega vezanega z dvema enojnima vezema in drugega, vezanega z dvojno vezjo)

20. Kako se veže kisik v organskih spojinah • Kisik se nahaja v VI. skupini periodnega sistema  potrebuje 2 elektrona, da zapolni zunanjo lupino  lahko tvori dve enojni vezi ali eno dvojno vez • V organski kemiji tvori: Ogljik (C): 4 vezi Vodik (H): 1 vez Kisik (O): 2 vezi

21. Strukturne lastnosti alkoholov • Alkoholi so spojine, ki vsebujejo –OH (hidroksilno) skupino, vezano na nasičen C atom. • Splošna formula: • Bolj natančno:

22. Hidroksilna skupinaje funkcionalna skupina alkoholov.

23. Poimenovanje alkoholov • Poimenujemo najdaljšo verigo C atomov, ki vsebuje –OH skupino, dodamo končnico –ol. • Oštevilčimo verigo tako, da dobi tisti C atom, na katerega je vezana –OH skupina, najnižjo številko (-OH skupina ima prednost pred dvojnimi, trojnimi vezmi, alkilnimi, cikloalkilnimi ali halogenskimi substituenti) • Poimenujemo in določimo položaj vsem ostalim substituentom. • Primeri

24. Strukturni izomeri (enaka molekulska formula, različna strukturna formula): možnosti je še več kot pri alkanih: • C3H7OH: propan-1-ol, propan-2-ol • C4H9OH: butan-1-ol, 2-metilpropan-1-ol, butan-2-ol, 2-metil-propan-2-ol

25. Alkoholi z več kot eno hidroksilno skupino • Imenujemo jih polihidroksi alkoholi. Število hidroksilnih skupin označimo s končnicami: -diol, -triol

26. Pomembni predstavniki alkoholov Spoznali bomo: • metanol, • etanol, • 2-propanol, • etan-1,2-diol, • propan-1,2-diol in • propan-1,2,3-triol.

27. Metanol (metilni alkohol) • Brezbarvna tekočina • Gorivo za motorje z notranjim izgorevanjem (Južna Amerika) • Zelo dobro topilo (barve, laki) • Včasih so ga pripravljali s segrevanjem lesa pri visoki temperaturi in brez prisotnosti kisika. Danes pa ga proizvajajo s pomočjo reakcije med H2 in CO.

28. Pitje metanola je zelo nevarno. V telesu pride do oksidacije metanola s pomočjo encima alkohol dehidrogenaza, pri čemer nastajata strupena produkta formaldehid in mravljična kislina. • Formaldehid lahko povzroči začasno ali trajno slepoto. Že zelo majhna količina (30 mL) metanola lahko povzroči poškodbe vidnih živcev. Zastrupitev zdravimo z etanolom, ki prav tako reagira z encimom alkohol dehidrogenaza, pri čemer ne nastaja strupeni formaldehid.

29. Etanol (etilni alkohol) • Prisoten v alkoholnih pijačah, zato ga ponavadi imenujemo kar alkohol. • V telesu se prav tako oksidira v jetrih s pomočjo encima alkohol dehidrogenaza. • Acetaldehid je glavni razlog za jutranjega mačka. Oba produkta pa sta odgovorna za zadah po pitji alkoholnih pijač. Po drugi strani pa sta manj toksična kot oksidacijska produkta metanola.

30. Če primerjamo strupenost metanola in etanola, ugotovimo, da je metanol samo dvakrat bolj strupen od etanola (smrtna doza metanola za odraslega človeka je približno 100 mL, etanola pa približno 200 mL), metanol pa povzroča več poškodb na vidnem živčevju. Dolgotrajno konzumiranje etanola lahko povzroči: • Cirozo jeter • Izgubo spomina • Močno zasvojenost • Poškodbe ploda pri nosečnicah

31. Proizvodnja alkohola • Fermentacija sladkorja (iz različnih rastlinskih ekstraktov) s pomočjo kvasovk, pri čemer nastaja poleg etanola še CO2. • Maksimalna koncentracija alkohola, ki ga dosežemo s fermentacijo, je 18 % (v/v), pri višjih koncentracijah kvasovke ne morejo preživeti. • Alkoholne pijače z višjo vsebnostjo alkohola pripravljamo s pomočjo destilacije ali dodatkom alkohola, pripravljenega z destilacijo drugega sladkornega ekstrakta. • Industrijski alkohol pripravljajo s hidracijo etena. Produkt vsebuje 95 % etanola in 5 % vode. Lahko pa pripravimo tudi 100 % alkohol, ki ga imenujemo absolutni alkohol.

32. Vsebnost etanola v različnih alkoholnih pijačah

33. Propan-2-ol (izopropil alkohol) • Uporablja se v medicini – zdravniški vonj • Zelo hitro izhlapeva, kar povzroči hitro ohlajanje, zato ga uporabljajo za hlajenje ob povišani temperaturi • Ima grenak okus, je dvakrat bolj strupen kot etanol, je pa redko smrtno nevaren, saj povzroča bruhanje. • V organizmu se oksidira do acetona.

34. Etan-1,2-diol (etilen glikol) in propan-1,2-diol (propilen glikol) • Glikoli so spojine, ki vsebujejo dve hidroksilni skupini (dioli), vezani na sosednja C atoma.

35. Oba sta brezbarvna, brez vonja • Tekočini, ki se mešata z vodo v vseh razmerjih • Uporaba: »antifreeze« v avtomobilih, »de-icers« (za odmrzovanje letal), kot začetni material pri proizvodnji poliestrskih vlaken • Etilen glikol je zelo strupen, v telesu (v jetrih) se oksidira do oksalne kisline. • Oksalna kislina reagira s kalcijevimi ioni, pri čemer nastajajo kristali kalcijevega oksalata v ledvicah  ledvični kamni

36. Propilen glikol pa je nestrupen in se uporablja kot topilo pri pripravi zdravil. V telesu se prav tako oksidira, le da je produkt (piruvična kislina) nestrupena, saj je prisotna v telesu ves čas (eden izmed intermediatov pri prebavi ogljikovih hidratov)

37. Glicerol • Je prozorna viskozna tekočina. • V človeške telesu je prisoten zaradi metabolizma maščob. Je sestavni del živalskih in rastlinskih maščob. • Zelo rad veže vodo, zato ga uporabljajo v farmacevtski in kozmetični industriji (losjoni, mila, pene za britje) • Uporablja se pri bombonih in sladoledu, saj preprečuje kristalizacijo sladkorja.

38. Mentol • Je naravni terpen (izoprenske enote: 2  5 C atomov) z značilnim prijetnim vonjem • Ima hladilni učinek, deloma deluje tudi kot anestetik (zmanjša občutek bolečine).

39. Fizikalne lastnosti alkoholov • Alkoholi imajo tako lastnosti polarnih kot nepolarnih molekul. Hidroksilna skupina predstavlja polarni del molekule, alkilna skupina (R-) pa nepolarnega. • Fizikalne lastnosti alkohola so odvisne od velikosti polarnega in nepolarnega dela. Pri tem nas zanima dolžina nepolarnega dela in število polarnih hidroksilnih skupin.

40. alkohol Tvrelišča [C] Propan-1-ol 97 Propan-1,2-diol (propilen glikol) 188 Propan-1,2,3-triol (glicerol) 290 Temperature vrelišča • Temperatura vrelišča narašča z naraščajočim številom C atomov v molekuli. • Polihidroksi alkoholi imajo bistveno višje temperature vrelišča kot monohidroksi alkoholi z enakim številom C atomov. • Razlog so vodikove vezi med molekulami alkohola.

41. Topnost v vodi • Majhni monohidroksi alkoholi se raztaplajo v vodi v vseh razmerjih. • Ko se veriga podaljša na več kot 3 C atome, postanejo monohidraksi alkoholi netopni v vodi. • K boljši topnosti prispeva večje število –OH skupin. • Razlog je zopet v tvorbi vodikovih vezi.

42. Alkoholi in vodikove vezi Primerjava alkoholov in alkanov z enakim številom C atomov nam pove, da: • imajo alkoholi višje temperature vrelišča kot alkani s podobno molekulsko maso • so alkoholi veliko bolj topni v vodi kot alkani s podobno molekulsko maso Razlike v fizikalnih lastnostih so posledica tvorbe vodikovih vezi. Vodikove vezi se lahko tvorijo zaradi prisotnosti hidroksilne skupine, ki je alkani nimajo. H-vezi med molekulami alkohola so podobne H-vezem med molekulami vode.

43. Potrebujemo dodatno energijo, da pretrgamo H-vezi med molekulami alkohola, preden lahko molekule zapustijo tekočo fazo in preidejo v plinasto agregatno stanje  Tvrelišča so višje

44. H-vezi se tvorijo tudi med molekulami vode in alkohola, kar omogoča topnost manjših molekul alkohola v vodi. Z daljšanjem C verige, alkohol postaja vse bolj podoben alkanom (nepolarni del prevlada), zato so netopni v vodi.