Chemie Overal 5e ed/FLEX - Hoofdstuk 6 - Koolstofchemie oefentoetsen & antwoorden

De hoofdketen heeft 5 C-atomen (=pentaan).Het molecuul heeft een carbonzuur (COOH), waarvan het koolstofatoom C-1 is. Op C-2 en C-5 zit een aminogroep (NH2).De hoofdketen heeft 6 C-atomen (hex-) met een dubbele binding tussen C-2 en C-3 (hex-2-een). Een methylgroep (CH3) als zijketen op C-5.De hoofdketen heeft 4 C-atomen (butaan).Het molecuul heeft een carbonzuur (COOH) waarvan het koolstofatoom C-1 is.Op C-2 een hydroxygroep (OH) en op C-3 een methylgroep (CH3). Bij een substitutiereactie wordt een atoom(groep) vervangen door een atoom(groep) van een ander molecuul. Twee moleculen wisselen als het ware een atoom(groep) uitBij een additiereactie worden de atomen van een molecuul toegevoegd aan een ander molecuul. Uit twee moleculen ontstaat dus een groter molecuul. Bij de vorming van een ester zijn zowel een alcohol (OH) groep als een carbonzuur (COOH) groep betrokken.Deze groepen koppelen aan elkaar om een ester te vormen, waarbij een watermolecuul vrijkomt. De hoofdketen heeft 4 C-atomen (butaan).Het molecuul heeft twee broomatomen (voorvoegsel: dibroom-).De laagste nummering is van rechts naar links. De broomatomen zitten aan C-1 en C-2.1,2-dibroombutaanDe hoofdketen heeft 4 C-atomen (stam van de naam: buta-).Het molecuul heeft twee dubbele bindingen (-dieen). De dubbele bindingen zitten aan respectievelijk C-1 en C-3. buta-1,3-dieenDe hoofdketen bestaat uit 2 C-atomen (ethaan).Het molecuul bevat een carbonzuurgroep (COOH).ethaanzuur Bij een evenwichtsreactie wordt een beginstof omgezet in een reactieproduct en gelijktijdig in de omgekeerde richting het reactieproduct weer omgezet in de beginstof. Er is sprake van een dynamisch evenwicht als de reacties in beide richtingen met dezelfde reactiesnelheid verlopen.Het gevolg hiervan is dat de hoeveelheden van de stoffen niet meer veranderen, terwijl beide reacties nog steeds plaatsvinden. De hoofdketen bestaat uit 3 C-atomen (propaan).De karakteristieke groep is alcohol (OH) (achtervoegsel -ol).De koolstofnummering begint bij de OH-groep, die zit aan C-1.propaan-1-ol      De hoofdketen bestaat uit 3 C-atomen.De karakteristieke groep is alcohol (OH) (achtervoegsel -ol).De karakteristieke OH-groep zit aan C-2.propaan-2-olMoleculen methoxyethaan worden bij elkaar gehouden door vanderwaalsbindingen. Moleculen propaan-1-ol en propaan-2-ol kunnen door de aanwezigheid van de OH-groep onderling waterstofbruggen vormen. Waterstofbruggen zijn veel sterker dan vanderwaalsbindingen, waardoor er meer energie nodig is om ze te verbreken en de moleculen in de gasfase te krijgen hebben. Daarom hebben propaan-1-ol en propaan-2-ol een veel hoger kookpunt dan methoxyethaan.Bij de substitutiereactie van 1-broompropaan (C3H7Br) met water (H2O), waarbij propaan-1-ol (C3H8O) en waterstofbromide (HBr) ontstaan, wordt het broomatoom vervangen door een OH-groep. C3H7Br + H2O → C3H8O + HBr Beide moleculen ontstaan uit C12H26. Octaan is een alkaan met de molecuulformule C8H18. In een reactievergelijking heb je links en rechts van de pijl altijd hetzelfde totale aantal atomen. Om de molecuulformule van het andere molecuul te bepalen trek je dus het aantal atomen in C8H18 van C12H26 af. Dan hou je C4H8 over.C12H26 → C8H18 + C4H8Als een binding tussen twee C-atomen breekt kom je twee H-atomen tekort om uitsluitend verzadigde koolwaterstoffen te laten ontstaan. Omdat koolstof covalentie 4 heeft, moet er een molecuul met een dubbele binding ontstaan. Een lineair koolwaterstofmolecuul met 4 C-atomen en een dubbele binding is:But-1-een (of but-2-een) Drie moleculen stearinezuur worden elk door middel van een esterbinding aan glycerol (propaan-1,2,3-triol) gekoppeld. Uit de systematische naam is de structuurformule van glycerol af te leiden. De hoofdketen propaan heeft 3 C-atomen met aan elk C-atoom een OH-groep:De structuurformule van stearinezuur staat afgebeeld in figuur 2 en mag worden weergegeven als:De vorming van een ester is een condensatiereactie tussen een alcohol en een carbonzuur.Bij de vorming van een vetmolecuul worden drie esterbindingen gevormd en komen er dus drie watermoleculen vrij.De hoofdketen bestaat dus uit 6 C-atomen (hex-). Er zitten een dubbele binding in (achtervoegsel -een).Er zit een carbonzuurgroep (COOH) als karakteristieke groep (achtervoegsel -zuur).Het C-atoom van de carbonzuurgroep is nummer 1. De dubbele bindingen zitten dus na C-3.Hex-3-eenzuurOmdat er bij de reactie tussen hex-3-eenzuur en broom maar een reactieproduct ontstaat, gaat het om een additiereactie.Bij een additiereactie verdwijnt een dubbele binding tussen twee C-atomen en op deze plek worden nieuwe bindingen met de twee broomatomen gevormd.Door de meer ruimtelijke structuur van onverzadigde vetzuren hebben de moleculen onderling een zwakkere vanderwaalsbinding vergeleken met verzadigde vetten. Dit leidt tot een lager smeltpunt en hierdoor zijn oliën vloeibaar en verzadigde vetten vast (bij kamertemperatuur). De hoofdketen heeft 2 C-atomen (ethaan).Het molecuul bevat een carbonzuurgroep (COOH) (achtervoegsel -zuur). EthaanzuurHet evenwicht verschuift naar de kant die de verandering tegengaat. Door toevoeging van meer azijnzuur verschuift het evenwicht dus naar rechts. De reactie naar rechts zal tijdelijk sneller verlopen dan de reactie naar links tot het evenwicht hersteld isBij verwarming zal de reactie meer warmte opnemen om het evenwicht te herstellen. De reactie naar rechts is endotherm, dus het evenwicht verschuift naar rechts Bereken eerst hoeveel mol 30 g CH3COOH is. Hiervoor moet je de massa delen door de molaire massa van CH3COOH. Deze is met de atoommassa’s te berekenen: 60,052 g mol-130 (g )/ 60,052 (g mol-1) = 0,50 mol0,50 mol CH3COOH wordt opgelost in 500 mL water, dat is dus:0,50 (mol)/0,500 (L) = 1,0 mol L-1Er is 0,004 mol L-1 van zowel CH3COO− als H3O+ gevormd. De molverhouding in de reactievergelijking is 1:1 voor alle stoffen. Dat betekent dat er 0,004 mol L-1 CH3COOH is omgezet.Er was 1,0 mol L-1 opgelost (vraag c). In het evenwichtsmengsel is er dan 1,0 – 0,004 = 0,996 mol L-1 CH3COOH aanwezig.Met behulp van een BOE tabel:CH3COOH CH3COO-  H3O+Begin1,000Omzetting -0,004+0,004+0,004Evenwicht0,9960,0040,004De evenwichtsvoorwaarde stel je op door de concentraties van de stoffen voor de evenwichtspijl onder de streep en die van de stoffen na de pijl boven de streep te zetten. Water is een vloeistof en het oplosmiddel en laat je weg uit de evenwichtsvoorwaarde.$K = \frac{[CH_3COO^-][H_3O^+]}{[CH_3COOH]}$Invullen van de evenwichtsconcentraties in de evenwichtsvoorwaarde geeft:$K=\frac{0.004 \times 0.004}{0.996} = 1,6 \cdot 10^{-5}$