Opgaver til 3.3

Opgaverne hører til afsnit 3.3 Polære bindinger og polære molekyler. Prøv selv, før du åbner hjælpen under opgaven. Elektronegativiteterne står i figuren i afsnit 3.3.

Opgave 3.3.1: Find elektronegativiteten

  1. Find elektronegativiteten for hvert grundstof.
Grundstof H C N O F S Cl Na
Elektronegativitet
  1. Hvilket af de otte grundstoffer trækker kraftigst i elektronerne, og hvilket trækker svagest?

Find grundstoffets symbol i figuren. Tallet ved siden af symbolet er elektronegativiteten.

Jo højere elektronegativitet, jo kraftigere trækker atomet i elektronerne. De højeste tal står øverst til højre i figuren.

Grundstof H C N O F S Cl Na
Elektronegativitet 2,1 2,5 3,0 3,5 4,0 2,5 3,0 0,9

Fluor trækker kraftigst, og natrium trækker svagest.

Opgave 3.3.2: Hvilken slags binding?

Beregn forskellen i elektronegativitet, og afgør, om bindingen er upolær, polær eller en ionbinding. Første række er vist som eksempel.

Binding Beregning ΔEN Slags binding
O−H 3,5 − 2,1 1,4 polær
C−H
N−H
H−Cl
C−O
C−S
H−I
K og F
Mg og O

Find de to elektronegativiteter, og træk den mindste fra den største.

Sammenlign resultatet med grænserne: under 0,5 er bindingen upolær, fra 0,5 op til 2,0 er den polær, og ved 2,0 eller mere er det en ionbinding. For C−H er ΔEN = 2,5 − 2,1 = 0,4, så bindingen er upolær.

Binding Beregning ΔEN Slags binding
C−H 2,5 − 2,1 0,4 upolær
N−H 3,0 − 2,1 0,9 polær
H−Cl 3,0 − 2,1 0,9 polær
C−O 3,5 − 2,5 1,0 polær
C−S 2,5 − 2,5 0,0 upolær
H−I 2,5 − 2,1 0,4 upolær
K og F 4,0 − 0,8 3,2 ionbinding
Mg og O 3,5 − 1,2 2,3 ionbinding

Opgave 3.3.3: Hvor sidder den negative ende?

I en polær binding får det ene atom en lille negativ ladning, δ−, og det andet en lille positiv ladning, δ+. Skriv for hver binding, hvilket atom der får δ−.

O−H, N−H, H−Cl, C−O og C−F

Elektronerne ligger tættest på det atom, der trækker kraftigst i dem.

Atomet med den højeste elektronegativitet får δ−. I bindingen O−H har oxygen 3,5 og hydrogen 2,1, så oxygen får δ−.

Binding Atomet med δ− Atomet med δ+
O−H O H
N−H N H
H−Cl Cl H
C−O O C
C−F F C

Opgave 3.3.4: Ammoniak

Ammoniak har formlen NH3.

  1. Beregn forskellen i elektronegativitet for bindingen N−H.
  2. Er ammoniak et polært molekyle?
  3. Hvor i molekylet sidder den negative ende?

Find elektronegativiteten for nitrogen og hydrogen. Et lille molekyle med polære bindinger er som udgangspunkt polært.

ΔEN = 3,0 − 2,1. Den negative ende sidder ved det atom, der har den højeste elektronegativitet.

  1. ΔEN = 3,0 − 2,1 = 0,9.
  2. Bindingerne er polære, og de ophæver ikke hinanden, fordi molekylet er en pyramide. Ammoniak er derfor polært.
  3. Den negative ende sidder ved nitrogenatomet. Hydrogenatomerne er den positive ende.

Opgave 3.3.5: Methan

Methan har formlen CH4.

  1. Beregn forskellen i elektronegativitet for bindingen C−H.
  2. Forklar, at methan er et upolært molekyle.

Et molekyle, der kun har upolære bindinger, er upolært.

ΔEN = 2,5 − 2,1. Sammenlign med grænsen på 0,5.

  1. ΔEN = 2,5 − 2,1 = 0,4.
  2. Forskellen er under 0,5, så bindingerne er upolære. Methan har kun bindinger mellem carbon og hydrogen og er derfor et upolært molekyle.

Opgave 3.3.6: Carbondioxid

  1. Beregn forskellen i elektronegativitet for bindingen mellem carbon og oxygen. Er bindingen polær?
  2. Carbondioxid er alligevel et upolært molekyle. Forklar hvorfor.

Se på figuren, der sammenligner carbondioxid og vand i afsnit 3.3. Hvilken form har carbondioxid?

Du kan begynde dine sætninger sådan:

  • Carbondioxid er et … molekyle.
  • De to oxygenatomer trækker elektronerne i …
  • De to træk er lige store, og derfor …
  1. ΔEN = 3,5 − 2,5 = 1,0. Bindingen er polær.
  2. Carbondioxid er et lineært molekyle. De to oxygenatomer trækker elektronerne i hver sin retning. De to træk er lige store, og derfor ophæver de hinanden. Molekylet har ikke en positiv og en negativ ende.

Opgave 3.3.7: Hvorfor er OH-gruppen polær?

Ethanol har formlen C2H6O. Molekylet indeholder fire slags bindinger: C−H, C−C, C−O og O−H.

  1. Beregn forskellen i elektronegativitet for hver af de fire bindinger, og afgør, om de er polære.
  2. Forklar, hvorfor OH-gruppen kaldes en polær gruppe, mens carbonkæden er upolær.

Lav en beregning for hver binding som i opgave 3.3.2.

Carbonkæden består af bindingerne C−C og C−H. OH-gruppen sidder fast med bindingen C−O og indeholder bindingen O−H.

Binding Beregning ΔEN Slags binding
C−H 2,5 − 2,1 0,4 upolær
C−C 2,5 − 2,5 0,0 upolær
C−O 3,5 − 2,5 1,0 polær
O−H 3,5 − 2,1 1,4 polær

Carbonkæden har kun upolære bindinger. Begge bindinger ved oxygenatomet er polære, og derfor er OH-gruppen en polær gruppe.

Opgave 3.3.8: Store molekyler

Figuren viser tre molekyler. I glucose er hydrogenatomerne på ringens carbonatomer udeladt.

Tre molekyler tegnet som stregformler. A: ethanol, en kæde med to carbonatomer med hydrogenatomer på og en OH-gruppe for enden. B: hexan-1-ol, en kæde med seks carbonatomer med hydrogenatomer på og en OH-gruppe for enden. C: glucose, en ring af fem carbonatomer og et oxygenatom. Fire af ringens carbonatomer har en OH-gruppe, og det femte har et carbonatom med to hydrogenatomer og en OH-gruppe.

  1. Find de polære grupper i hvert molekyle. I glucose tæller oxygenatomet i ringen også som en polær gruppe.
  2. Tæl carbonatomerne i hvert molekyle.
  3. Brug tommelfingerreglen til at afgøre, om hvert molekyle er polært eller upolært.

Hver OH-gruppe er en polær gruppe. Hvert C i formlen er ét carbonatom.

Gang antallet af polære grupper med 4. Er der færre carbonatomer end det tal, er molekylet polært. Ethanol har 1 polær gruppe og 2 carbonatomer. 2 er mindre end 4, så ethanol er polært.

De samme tre molekyler med de polære grupper fremhævet. Ethanol: 2 carbonatomer og 1 polær gruppe, polært. Hexan-1-ol: 6 carbonatomer og 1 polær gruppe, upolært. Glucose: 6 carbonatomer og 6 polære grupper, polært.

Molekyle Carbonatomer Polære grupper 4 gange grupperne Resultat
Ethanol 2 1 4 polært
Hexan-1-ol 6 1 4 upolært
Glucose 6 6 24 polært

Opgaver med fødevaretema

Maden består mest af store molekyler. Med tommelfingerreglen kan du afgøre, om de er polære.

Opgave 3.3.mad.1: Sukker

Almindeligt sukker har formlen C12H22O11. Molekylet har 12 carbonatomer og 8 OH-grupper.

  1. Brug tommelfingerreglen til at afgøre, om sukker er polært eller upolært.
  2. Hvorfor er en OH-gruppe polær?

Gang antallet af polære grupper med 4, og sammenlign med antallet af carbonatomer.

Hver polær gruppe kan opveje 4 carbonatomer, så 8 polære grupper kan opveje 32. Til spørgsmål b skal du se på forskellen i elektronegativitet mellem oxygen og hydrogen.

  1. De 8 OH-grupper kan opveje 32 carbonatomer. Der er kun 12, så sukker er et meget polært molekyle.
  2. For O−H er ΔEN = 3,5 − 2,1 = 1,4. Bindingen er derfor polær.

Opgave 3.3.mad.2: Fedt

Et fedtmolekyle fra smør eller olie har omkring 55 carbonatomer og 3 polære grupper.

  1. Brug tommelfingerreglen til at afgøre, om fedt er polært eller upolært.
  2. Det meste af molekylet består af lange kæder af carbon og hydrogen. Hvorfor er de kæder upolære?

Gang antallet af polære grupper med 4, og sammenlign med antallet af carbonatomer.

Hver polær gruppe kan opveje 4 carbonatomer, så 3 polære grupper kan opveje 12. Til spørgsmål b skal du se på bindingerne C−C og C−H.

  1. De 3 polære grupper kan kun opveje 12 carbonatomer. Der er omkring 55, så fedt er upolært.
  2. Kæderne består af bindingerne C−C med ΔEN = 0 og C−H med ΔEN = 0,4. Begge er upolære.

Opgaver med sundhedstema

Vitaminer, håndsprit og mavesyre består af molekyler. Nogle af molekylerne er polære, og andre er upolære. Opgaverne træner det samme som opgave 3.3.1 til 3.3.8, men handler alle om sundhed og medicin. Baggrunden står på siden Tema: Sundhed og medicin.

Opgave 3.3.sundhed.1: Elektronegativitet for kroppens grundstoffer

  1. Tabellen viser otte grundstoffer, som alle findes i kroppen. Find elektronegativiteten for hvert grundstof.
Grundstof H C N O P S Cl K
Elektronegativitet
  1. Hvilket af de otte grundstoffer trækker kraftigst i elektronerne, og hvilket trækker svagest?

Find grundstoffets symbol i figuren. Tallet ved siden af symbolet er elektronegativiteten.

Jo højere elektronegativitet, jo kraftigere trækker atomet i elektronerne. De laveste tal står til venstre i figuren, hvor metallerne er.

Grundstof H C N O P S Cl K
Elektronegativitet 2,1 2,5 3,0 3,5 2,1 2,5 3,0 0,8

Oxygen trækker kraftigst, og kalium trækker svagest.

Opgave 3.3.sundhed.2: Bindinger i krop og medicin

Beregn forskellen i elektronegativitet, og afgør, om bindingen er upolær, polær eller en ionbinding. Første række er vist som eksempel.

Binding Stof Beregning ΔEN Slags binding
H−Cl hydrogenchlorid 3,0 − 2,1 0,9 polær
O−H vand
C−H fedt
N−H ammoniak
S−H hydrogensulfid
O−O hydrogenperoxid
C−F bedøvelsesgas
Na og F natriumfluorid i tandpasta
K og Cl kaliumchlorid i drop

Find de to elektronegativiteter, og træk den mindste fra den største.

Sammenlign resultatet med grænserne: under 0,5 er bindingen upolær, fra 0,5 op til 2,0 er den polær, og ved 2,0 eller mere er det en ionbinding. For C−H er ΔEN = 2,5 − 2,1 = 0,4, så bindingen er upolær.

Binding Stof Beregning ΔEN Slags binding
O−H vand 3,5 − 2,1 1,4 polær
C−H fedt 2,5 − 2,1 0,4 upolær
N−H ammoniak 3,0 − 2,1 0,9 polær
S−H hydrogensulfid 2,5 − 2,1 0,4 upolær
O−O hydrogenperoxid 3,5 − 3,5 0,0 upolær
C−F bedøvelsesgas 4,0 − 2,5 1,5 polær
Na og F natriumfluorid i tandpasta 4,0 − 0,9 3,1 ionbinding
K og Cl kaliumchlorid i drop 3,0 − 0,8 2,2 ionbinding

Opgave 3.3.sundhed.3: Hvor sidder den negative ende?

I en polær binding får det ene atom en lille negativ ladning, δ−, og det andet en lille positiv ladning, δ+. Skriv for hver binding, hvilket atom der får δ−.

H−Cl i hydrogenchlorid, N−H i ammoniak, C−O i carbondioxid, P−O i knogler og C−F i bedøvelsesgas

Elektronerne ligger tættest på det atom, der trækker kraftigst i dem.

Atomet med den højeste elektronegativitet får δ−. I bindingen H−Cl har chlor 3,0 og hydrogen 2,1, så chlor får δ−.

Binding Atomet med δ− Atomet med δ+
H−Cl Cl H
N−H N H
C−O O C
P−O O P
C−F F C

Opgave 3.3.sundhed.4: Hydrogenchlorid

Hydrogenchlorid har formlen HCl. Når hydrogenchlorid opløses i vand, bliver det til den syre, der findes i mavesækken.

  1. Beregn forskellen i elektronegativitet for bindingen H−Cl.
  2. Er hydrogenchlorid et polært molekyle?
  3. Hvor i molekylet sidder den negative ende?

Find elektronegativiteten for hydrogen og chlor. Et lille molekyle med en polær binding er som udgangspunkt polært.

ΔEN = 3,0 − 2,1. Den negative ende sidder ved det atom, der har den højeste elektronegativitet.

  1. ΔEN = 3,0 − 2,1 = 0,9.
  2. Bindingen er polær. Molekylet har kun den ene binding, så der er ingen anden binding, der kan ophæve den. Hydrogenchlorid er derfor polært.
  3. Den negative ende sidder ved chloratomet. Hydrogenatomet er den positive ende.

Opgave 3.3.sundhed.5: Vaseline

Vaseline smøres på tør hud og sprukne læber. Molekylerne i vaseline er lange kæder af carbonatomer med hydrogenatomer på.

  1. Beregn forskellen i elektronegativitet for bindingen C−H og for bindingen C−C.
  2. Forklar, at vaseline er et upolært stof.

Et molekyle, der kun har upolære bindinger, er upolært.

For C−H er ΔEN = 2,5 − 2,1. De to atomer i bindingen C−C er ens. Sammenlign begge resultater med grænsen på 0,5.

  1. For C−H er ΔEN = 2,5 − 2,1 = 0,4. For C−C er ΔEN = 2,5 − 2,5 = 0.
  2. Begge forskelle er under 0,5, så bindingerne er upolære. Molekylerne i vaseline har kun bindingerne C−H og C−C, og vaseline er derfor et upolært stof.

Opgave 3.3.sundhed.6: Carbondioxid og vand i den luft, du ånder ud

Den luft, du ånder ud, indeholder både carbondioxid og vanddamp. Begge molekyler har tre atomer og to polære bindinger.

  1. Beregn forskellen i elektronegativitet for bindingen mellem carbon og oxygen i carbondioxid. Er bindingen polær?
  2. Carbondioxid er et upolært molekyle, mens vand er et polært molekyle. Forklar forskellen.

Se på figuren, der sammenligner carbondioxid og vand i afsnit 3.3. Hvilken form har hvert af de to molekyler?

Du kan begynde dine sætninger sådan:

  • Carbondioxid er et … molekyle.
  • De to oxygenatomer trækker elektronerne i …, og derfor …
  • Vand er et … molekyle.
  • I vand peger begge træk mod …, og derfor …
  1. ΔEN = 3,5 − 2,5 = 1,0. Bindingen er polær.
  2. Carbondioxid er et lineært molekyle. De to oxygenatomer trækker elektronerne lige meget i hver sin retning, og derfor ophæver de to træk hinanden. Vand er et vinklet molekyle. I vand peger begge træk mod oxygenatomet, og derfor ophæver de ikke hinanden. Vand har en negativ ende ved oxygenatomet og en positiv ende ved hydrogenatomerne.

Opgave 3.3.sundhed.7: Glycerol i håndsprit

Glycerol har formlen C3H8O3. Det tilsættes håndsprit og creme, fordi det holder huden blød. Molekylet har en kæde på tre carbonatomer, og på hvert carbonatom sidder en OH-gruppe. Molekylet indeholder fire slags bindinger: C−H, C−C, C−O og O−H.

  1. Beregn forskellen i elektronegativitet for hver af de fire bindinger, og afgør, om de er polære.
  2. Forklar, hvorfor de tre OH-grupper er polære grupper, mens carbonkæden er upolær.

Lav en beregning for hver binding som i opgave 3.3.sundhed.2.

Carbonkæden består af bindingerne C−C og C−H. Hver OH-gruppe sidder fast med bindingen C−O og indeholder bindingen O−H.

Binding Beregning ΔEN Slags binding
C−H 2,5 − 2,1 0,4 upolær
C−C 2,5 − 2,5 0,0 upolær
C−O 3,5 − 2,5 1,0 polær
O−H 3,5 − 2,1 1,4 polær

Carbonkæden har kun upolære bindinger. Begge bindinger ved hvert oxygenatom er polære, og derfor er de tre OH-grupper polære grupper.

Opgave 3.3.sundhed.8: Tre vitaminer

Skemaet viser tre vitaminer. Antallet af OH-grupper kan ikke ses i formlen, så det står i skemaet. I opgaven tæller kun OH-grupperne som polære grupper.

Vitamin Formel OH-grupper
C-vitamin C6H8O6 4
A-vitamin C20H30O 1
D-vitamin C27H44O 1
  1. Hvor mange carbonatomer har hvert vitamin? Aflæs tallet i formlen.
  2. Hvor mange carbonatomer kan de polære grupper i hvert vitamin opveje?
  3. Brug tommelfingerreglen til at afgøre, om hvert vitamin er polært eller upolært.

Det lille tal efter C i formlen er antallet af carbonatomer. Hver OH-gruppe er en polær gruppe.

Gang antallet af polære grupper med 4. Er der færre carbonatomer end det tal, er molekylet polært. C-vitamin har 4 polære grupper og 6 carbonatomer. De 4 polære grupper kan opveje 16 carbonatomer, og 6 er mindre end 16, så C-vitamin er polært.

Vitamin Carbonatomer Polære grupper 4 gange grupperne Resultat
C-vitamin 6 4 16 polært
A-vitamin 20 1 4 upolært
D-vitamin 27 1 4 upolært

Figuren på siden Tema: Sundhed og medicin viser carbonatomerne og OH-grupperne i C-vitamin og A-vitamin.