Organisk kemi

Organisk kemi er defineret som kulstofatomernes forbindelsers kemi. Kulstofatomernes forbindelse findes i levende organismer, i syntetiske tekstiler og i plastic. Området organisk kemi er så bredt at det sædvanligvis er inddelt i mindre områder. Hvordan kulstofatomet er kombineret og hvad det er kombineret med, definerer området for en bestemt forbindelse. Disse områder re refereret til som familier eller klasser.

Kulstofatomet kan forbindes, så det danner en lige kæder, ringe eller forgrenede kæder. Bindingerne mellem kulstofatomer kan være enkelte, dobbelte, tredobbelte eller en kombination af disse. Andre atomer (H, O, N, S, P) og halogenerne, kan bindes til kulstofatomet for at danne derivater.

Den store familie af organiske forbindelser, som kun består af kulstof og hydrogen, kaldes for carbonhydrider (kulbrinter). Disse kan yderligere inddeles i to brede klasser, alifatiske (stammer fra det græske ord for olie eller fedt) og aromatiske (duftende).

Alifatiske carbonhydrider er inddelt i to hovedgrupper, mættede og umættede og herefter i tre undergrupper, alkaner, alkener og alkyner. Undergrupperne afspejler typen af binding mellem kulstofatomerne.

Alkaner

Alkaner er mættede forbindelser, der har enkeltbindinger mellem kulstofatomerne og indeholder det maksimalt mulige antal hydrogenatomer. Hvert kulstofatom er flankeret af fire kovalente bindinger og hvert hydrogenatom deler et elektronpar med kulstofatomet, som vist i figur 1

Den generelle formel for alkaner er CnH2n+2. Alkanerne er farveløse, praktisk taget lugtfri, uopløselige i vand og godt opløselige i nonpolære opløsninger som for eksempel benzen eller ether.

Alkaner har en lav kemisk reaktivitet. De reaktioner de dog indgår i kaldes for halogenering, termisk nedbrydning og forbrænding.

Disse er opsummeret herunder.
Figur 1:

Alkan

Halogenering opstår når et hydrogenatom bliver erstattet af et halogenatom. Dette bliver kaldet for en substitutionsreaktion. Der er ikke nogen grænse for, hvor mange af hydrogenatomerne der kan erstattes i et molekyle.

CH4  +  Br2  →  CH3Br  +  HBr

Termisk nedbrydning kaldes processen hvor store molekyler nedbrydes til mindre. Ved at bruge varme som katalysator kan propan nedbrydes til metan og ethylen:

C3H8  +  varme  →  CH4 + C2H4

Forbrænding opstår når en alkan brændes og resultatet er kuldioxid, vand og varme. Disse reaktioner er stærkt exotermiske og derfor bruges carbonhydrider ofte som brændstof:

CH4(g)  +  2 O2(g)  →  CO2(g)  +  2 H2O(l)  +  213 kcal(varme)

Alkener

Alkener er carbonhydrider indeholdende to færre hydrogenatomer end den korresponderende alkan. Den generelle formel for alkener er CnH2n. Disse molekyler har en dobbeltbinding, som vist i figur 2.

Fordi der er færre hydrogenatomer end det maksimalt mulige, er alkener umættede carbonhydrider. Den hyppigste kilde til alkener er termisk nedbrydning af alkaner:
Figur 2:

Alken

C2H6  +  varme  →  C2H4  +  H2

Alkyner

Den tredje gruppe af alifatiske carbonhydrider er alkynerne. Disse forbindelser er umættede som alkenerne. De indeholder to færre hydrogenatomer end den korresponderende alken. Alkyners generelle formel er CnH2n-2. De alkyne carbonhydrider indeholder en tredobbelt binding mellem mindst to af kulstofatomerne, som vist i figur 3.
Figur 3:

Alkyn

Aromatiske carbonhydrider

Den anden brede klasse af carbonhydrider er de aromatiske carbonhydrider. I stedet for at være arrangeret i lige kæder, som de alifatiske carbonhydrider er, er disse cykliske forbindelser som for eksempel benzen. Derivaterne af cykliske carbonhydrider er behagelige (og nogen gange giftige) dufte. Benzenen i gummi cement har en velkendt duft. De cykliske forbindelser har skiftevis enkelt- og dobbeltbindinger, som vist i figur 4.

Aromatiske carbonhydrider er meget kemisk stabile og opfører sig på mange måder som alkanerne. De vil hellere indgå i substitutionsreaktioner end i additionsreaktioner.
Figur 4:

Aromatisk carbonhydrid

Alkoholer

En alkohol, er en alifatisk carbonhydrid, med en hydroxyl (OH) gruppe substitueret for en eller flere af hydrogenatomerne som vist i figur 5.

Den funktionelle hydroxylgruppe opfører sig ikke på en ionisk måde i tilfældet for alkoholer. Alkoholer er af molekylær, ikke ionisk, natur. Alkoholer er alsidige forbindelser, som ofte bruges til at fremstille næsten alle andre alifatiske forbindelser.
Figur 5

Alkohol

Aldehyder

Aldehyder er et oxidationsprodukt af alkoholer. Hver af disse forbindelser indeholder en carbonylgruppe (et kulstofatom dobbeltbundet til et oxygenatom), som vist i figur 6.

Navnet ”aldehyd” er en sammentrækning af navnene ”alkohol dehydrogenering” (alkohol dehydrogenase) og indikerer at to hydrogenatomer er blevet fjernet fra et af kulstofatomerne i enden af kæden. Aldehyder fremstikkes fra primære alkoholer. Den funktionelle gruppe (-C=O) er altid i enden af kulstofkæden.
Figur 6

Aldehyd

 

Back to Top