Opgaver til 6.2

Opgaverne hører til afsnit 6.2 Zigzagformler og navngivning. Prøv selv, før du åbner hjælpen under opgaven. Hav papir og blyant klar, for i flere af opgaverne skal du tegne.

Opgave 6.2.1: Fra navn til kæde

Tegn zigzagformlen for de tre alkaner.

  1. Propan
  2. Pentan
  3. Hexan

Find først antallet af carbonatomer ud fra navnet. Hver ende og hvert knæk i zigzagformlen er et carbonatom.

En kæde har altid én streg mindre, end der er carbonatomer. Butan har 4 carbonatomer og tegnes med 3 streger.

Zigzagformler for propan med to streger, pentan med fire streger og hexan med fem streger.

Opgave 6.2.2: Tæl atomerne

Fire zigzagformler. A: en kæde på fem carbonatomer med en sidegren på det andet. B: en kæde på fire carbonatomer med to sidegrene på det andet. C: en kæde på fem carbonatomer med en sidegren på to carbonatomer på det midterste. D: en kæde på seks carbonatomer med sidegrene på det andet og det fjerde.

  1. Hvor mange carbonatomer har hvert af de fire molekyler?
  2. Find antallet af hydrogenatomer, og skriv molekylformlen for hvert molekyle.
  3. To af molekylerne er isomerer. Hvilke?

Sæt en prik ved hver ende, hvert knæk og hvert sted, hvor stregerne mødes. Hver prik er et carbonatom.

Hvert carbonatom har fire bindinger. Tæl stregerne ved prikken, og træk tallet fra 4. Så har du antallet af hydrogenatomer på det carbonatom. Du kan også bruge formlen for alkaner, CnH2n+2.

Molekyle Carbonatomer Hydrogenatomer Molekylformel
A 6 14 C6H14
B 6 14 C6H14
C 7 16 C7H16
D 8 18 C8H18

A og B er isomerer. De har samme molekylformel, men er bygget forskelligt.

Opgave 6.2.3: Giv alkanerne navn

Giv de fire molekyler fra opgave 6.2.2 et navn.

De samme fire zigzagformler, A til D, som i opgave 6.2.2.

Følg de tre trin: Find den længste kæde. Nummerér den fra den ende, der er nærmest en sidegruppe. Skriv sidegruppens nummer og navn foran hovedkædens navn.

I molekyle A har den længste kæde 5 carbonatomer, så navnet ender på pentan. Sidegruppen har 1 carbonatom og hedder methyl. Molekyle B har to ens sidegrupper, så der skal stå di i navnet.

De fire zigzagformler med navne: A er 2-methylpentan, B er 2,2-dimethylbutan, C er 3-ethylpentan, og D er 2,4-dimethylhexan.

Opgave 6.2.4: Fra navn til zigzagformel

Tegn zigzagformlen for de fire alkaner.

  1. 2-methylbutan
  2. 2,3-dimethylpentan
  3. 3-ethylhexan
  4. 2,2-dimethylpropan

Begynd bagfra. Den sidste del af navnet er hovedkæden. Tegn den først, og nummerér carbonatomerne.

I 2-methylbutan er hovedkæden butan med 4 carbonatomer. Sæt en streg ud fra carbonatom nr. 2. Stregen er methylgruppen. En ethylgruppe tegnes som en sidegren med to streger.

Zigzagformler med numre på hovedkæden for 2-methylbutan, 2,3-dimethylpentan, 3-ethylhexan og 2,2-dimethylpropan.

Din tegning må gerne være drejet eller spejlvendt i forhold til facit. Det er stadig det samme molekyle.

Opgave 6.2.5: Find fejlen i navnet

De tre navne er forkerte. Tegn molekylet, som navnet beskriver, og find det rigtige navn.

  1. 3-methylbutan
  2. 2-ethylbutan
  3. 1-methylpropan

Tegn molekylet præcis, som det forkerte navn siger. Giv det derefter et navn efter de tre trin, som om du aldrig havde set det før.

I spørgsmål a er kæden nummereret fra den forkerte ende. I spørgsmål b og c er hovedkæden ikke den længste kæde. Tæl efter, om du kan finde en længere kæde ved at gå ud gennem sidegruppen.

Zigzagformler for de tre molekyler med de rigtige navne: 2-methylbutan, 3-methylpentan og butan.

  1. Kæden skal nummereres fra den ende, der er nærmest sidegruppen. Navnet er 2-methylbutan.
  2. Den længste kæde går ud gennem ethylgruppen og har 5 carbonatomer. Navnet er 3-methylpentan.
  3. En sidegruppe på det første carbonatom forlænger bare kæden. Navnet er butan.

Opgave 6.2.6: Isomerer eller ej?

  1. Hvad vil det sige, at to stoffer er isomerer?
  2. Er pentan og 2-methylbutan isomerer?
  3. Er butan og pentan isomerer?
  4. Er 2-methylpentan og 3-methylpentan isomerer?

Find molekylformlen for begge stoffer i hvert par. Tæl alle carbonatomer, både dem i hovedkæden og dem i sidegrupperne.

2-methylbutan har 4 carbonatomer i hovedkæden og 1 i sidegruppen. Det er 5 i alt, og formlen er C5H12. Sammenlign med formlen for pentan.

  1. De har samme molekylformel, men forskellig opbygning.
  2. Ja. Begge har formlen C5H12.
  3. Nej. Butan er C4H10, og pentan er C5H12.
  4. Ja. Begge har formlen C6H14, og methylgruppen sidder to forskellige steder.

Opgave 6.2.7: De fem isomerer

Der findes fem isomerer med molekylformlen C6H14. Tegn zigzagformler for dem alle, og giv dem navne.

Begynd med den uforgrenede kæde på 6 carbonatomer. Gør derefter hovedkæden ét carbonatom kortere, og sæt det carbonatom, du har til overs, på som en sidegruppe. Prøv alle de steder, sidegruppen kan sidde.

Der er én isomer med 6 carbonatomer i hovedkæden, to med 5 og to med 4. Giv hver tegning et navn. Får to tegninger samme navn, er det samme molekyle.

Zigzagformler for de fem isomerer: hexan, 2-methylpentan, 3-methylpentan, 2,2-dimethylbutan og 2,3-dimethylbutan.

Opgave 6.2.8: Form og kogepunkt

De tre isomerer med formlen C5H12 har hver sit kogepunkt.

Isomer Kogepunkt
pentan 36 °C
2-methylbutan 28 °C
2,2-dimethylpropan 10 °C
  1. Hvilken af de tre isomerer er mest forgrenet?
  2. Forklar, hvorfor kogepunktet falder, når molekylet bliver mere forgrenet.

Se på figuren med de tre isomerer, og tænk på molekylernes form. Hvilket ligner mest en kugle?

Du kan begynde dine sætninger sådan:

  • Et forgrenet molekyle er mere … end en lige kæde.
  • To molekyler rører derfor hinanden over en … flade.
  • Molekylerne holder … fast i hinanden, og kogepunktet bliver …
  1. 2,2-dimethylpropan. Den har to sidegrupper på en hovedkæde med kun 3 carbonatomer.
  2. Et forgrenet molekyle er mere kugleformet end en lige kæde. To molekyler rører derfor hinanden over en mindre flade. Molekylerne holder dårligere fast i hinanden, og kogepunktet bliver lavere.

Opgaver med fødevaretema

Alkaner findes også i køkkenet og i maden, både som tilsætningsstoffer og som naturlige stoffer.

Opgave 6.2.mad.1: Drivgas i bagespray

Bagespray er olie på dåse, som sprøjtes ud på bageformen. Olien bliver presset ud af en drivgas. To af de drivgasser, der må bruges i fødevarer, er butan (E 943a) og 2-methylpropan (E 943b).

  1. Tegn zigzagformlen for butan og for 2-methylpropan.
  2. Skriv molekylformlen for begge stoffer.
  3. Hvad kalder man to stoffer, der passer sammen på den måde?
  4. Butan koger ved −1 °C, og 2-methylpropan koger ved −12 °C. Er de gasser, når dåsen bruges i et køkken ved 20 °C?

2-methylpropan har en hovedkæde med 3 carbonatomer og en methylgruppe på det midterste.

Tæl carbonatomerne i begge tegninger. Der er 4 i dem begge. Brug formlen for alkaner til at finde hydrogenatomerne.

  1. Butan er en kæde med tre streger. 2-methylpropan er tre streger, der mødes i ét punkt. Du kan se begge i figuren med de to isomerer.
  2. Begge har molekylformlen C4H10.
  3. De er isomerer.
  4. Ja. 20 °C ligger over begge kogepunkter, så begge stoffer er gasser.

Opgave 6.2.mad.2: Voks på æbler

Et æble har fra naturens side et tyndt lag voks på skrællen. En stor del af voksen er alkanen nonacosan, C29H60.

  1. Vis, at molekylformlen passer med formlen for alkaner.
  2. Nonacosan er uforgrenet. Hvor mange streger skal der til for at tegne zigzagformlen?
  3. Forklar, hvorfor vanddråber preller af på et æble.

En alkan med n carbonatomer har 2 · n + 2 hydrogenatomer. En uforgrenet kæde har én streg mindre, end der er carbonatomer.

Til spørgsmål c: Afgør, om voks er polært eller upolært, og om vand er polært eller upolært.

  1. En alkan med 29 carbonatomer har 60 hydrogenatomer, så det passer:

    \[ \mathrm{C}_{29}\mathrm{H}_{2 \cdot 29 + 2} = \mathrm{C}_{29}\mathrm{H}_{60} \]

  2. 28 streger

  3. Voksen er upolær, og vand er polært. De to stoffer kan ikke blandes, så vandet kan ikke hænge fast på skrællen. Det samler sig i dråber og løber af.

Opgave 6.2.mad.3: Et langt navn i fiskeolie

I fiskeolie findes der små mængder af en alkan, som hedder 2,6,10,14-tetramethylpentadecan. Pentadeca betyder femten.

  1. Hvor mange carbonatomer er der i hovedkæden?
  2. Hvor mange sidegrupper er der, og hvad hedder de?
  3. Hvor mange carbonatomer er der i hele molekylet?
  4. Skriv molekylformlen.

Del navnet op bagfra: pentadecan er hovedkæden, methyl er sidegruppen, tetra fortæller, hvor mange der er, og tallene fortæller, hvor de sidder.

Tetra betyder fire. Hver methylgruppe har 1 carbonatom. Læg dem til de 15 i hovedkæden, og brug formlen for alkaner.

  1. 15 carbonatomer

  2. Der er 4 sidegrupper. Det er methylgrupper, og de sidder på carbonatom nr. 2, 6, 10 og 14.

  3. Der er 19 carbonatomer: 15 i hovedkæden og 4 i sidegrupperne

  4. Med n = 19 bliver molekylformlen C19H40:

    \[ \mathrm{C}_{19}\mathrm{H}_{2 \cdot 19 + 2} = \mathrm{C}_{19}\mathrm{H}_{40} \]

Opgaver med klimatema

Benzin er en blanding af mange alkaner, både lige kæder og forgrenede. Opgaverne træner det samme som opgave 6.2.1 til 6.2.8, men handler alle om molekylerne i brændstoffer. Baggrunden står på siden Tema: Fossile brændstoffer og plast.

Opgave 6.2.klima.1: Tre brændstoffer som kæder

Tegn zigzagformlen for de tre alkaner.

  1. Butan fra en lighter
  2. Heptan fra benzin
  3. Octan fra benzin

Find først antallet af carbonatomer ud fra navnet. Hver ende og hvert knæk i zigzagformlen er et carbonatom.

Der er altid én streg mindre, end der er carbonatomer. Butan har 4 carbonatomer og tegnes med 3 streger.

Zigzagformler for butan med tre streger, heptan med seks streger og octan med syv streger.

Opgave 6.2.klima.2: Tæl atomerne i benzinens molekyler

Fire zigzagformler. A: en kæde på tre carbonatomer med en sidegren på det midterste. B: en kæde på fire carbonatomer med en sidegren på det andet. C: en kæde på fem carbonatomer med to sidegrene på det andet og en sidegren på det fjerde. D: en kæde på fire carbonatomer med sidegrene på det andet og det tredje.

  1. Hvor mange carbonatomer har hvert af de fire molekyler?
  2. Find antallet af hydrogenatomer, og skriv molekylformlen for hvert molekyle.
  3. Octan har molekylformlen C8H18. Hvilket af de fire molekyler er en isomer af octan?

Sæt en prik ved hver ende, hvert knæk og hvert sted, hvor stregerne mødes. Hver prik er et carbonatom.

Brug formlen for alkaner, CnH2n+2, til at finde antallet af hydrogenatomer. Molekyle A har 4 carbonatomer, så n = 4:

\[ \mathrm{C}_{4}\mathrm{H}_{2 \cdot 4 + 2} = \mathrm{C}_{4}\mathrm{H}_{10} \]

Molekyle Carbonatomer Hydrogenatomer Molekylformel
A 4 10 C4H10
B 5 12 C5H12
C 8 18 C8H18
D 6 14 C6H14

Molekyle C er en isomer af octan. Det har samme molekylformel, men er bygget forskelligt.

Opgave 6.2.klima.3: Giv benzinens molekyler navn

Giv de fire molekyler fra opgave 6.2.klima.2 et navn.

De samme fire zigzagformler, A til D, som i opgave 6.2.klima.2.

Find den længste kæde, og giv den navn. Nummerér kæden fra den ende, der giver sidegrupperne de laveste numre.

Er der flere ens sidegrupper, skrives di for to og tri for tre, og hver sidegruppe får sit eget nummer. Molekyle C har tre methylgrupper på en kæde med fem carbonatomer.

De fire zigzagformler med navne. A: 2-methylpropan. B: 2-methylbutan. C: 2,2,4-trimethylpentan. D: 2,3-dimethylbutan.

Molekyle C, 2,2,4-trimethylpentan, er det stof, som benzins oktantal måles i forhold til.

Opgave 6.2.klima.4: Fra navn til zigzagformel i benzin

Tegn zigzagformlen for de fire alkaner, som alle findes i benzin.

  1. 2-methylhexan
  2. 3-methylpentan
  3. 2,2-dimethylbutan
  4. 3-ethylpentan

Følg de tre trin i figuren i afsnit 6.2: tegn hovedkæden, sæt numre på, og sæt sidegrupperne på.

Det sidste ord i navnet fortæller, hvor lang hovedkæden er. Hexan har 6 carbonatomer, pentan har 5, og butan har 4. En methylgruppe er én streg, og en ethylgruppe er to streger.

Zigzagformler med numre på carbonatomerne for 2-methylhexan, 3-methylpentan, 2,2-dimethylbutan og 3-ethylpentan.

Opgave 6.2.klima.5: Forkerte navne på raffinaderiet

De tre navne er forkerte. Tegn molekylet, som navnet beskriver, og find det rigtige navn.

  1. 2-ethylpropan
  2. 4-methylpentan
  3. 1-methylbutan

Tegn molekylet præcis, som navnet siger. Find derefter den længste kæde i din tegning, og nummerér den fra den ende, der giver det laveste tal.

I spørgsmål a bliver den længste kæde længere end 3, når ethylgruppen tælles med. I spørgsmål c er methylgruppen bare en forlængelse af kæden.

Zigzagformler for de rigtige navne: 2-methylbutan, 2-methylpentan og pentan.

  1. Den længste kæde har 4 carbonatomer, så molekylet hedder 2-methylbutan.
  2. Kæden skal nummereres fra den anden ende, så molekylet hedder 2-methylpentan.
  3. Kæden har 5 carbonatomer og ingen sidegrupper, så molekylet hedder pentan.

Opgave 6.2.klima.6: Isomerer i brændstoffer

  1. Hvad vil det sige, at to stoffer er isomerer?
  2. Er butan og 2-methylpropan isomerer?
  3. Er octan og 2,2,4-trimethylpentan isomerer?
  4. Er propan og butan isomerer?

Find molekylformlen for hvert stof. Isomerer har samme molekylformel.

Tæl carbonatomerne i hovedkæden og i sidegrupperne. 2-methylpropan har 3 carbonatomer i hovedkæden og 1 i sidegruppen, altså 4 i alt.

  1. De har samme molekylformel, men er bygget forskelligt.
  2. Ja. Begge har molekylformlen C4H10.
  3. Ja. Begge har molekylformlen C8H18.
  4. Nej. Propan er C3H8, og butan er C4H10.

Opgave 6.2.klima.7: De tre isomerer i let benzin

Den letteste del af benzin indeholder alkaner med molekylformlen C5H12. Der findes tre isomerer. Tegn zigzagformler for dem alle uden at se i bogen, og giv dem navne.

Begynd med den uforgrenede kæde på 5 carbonatomer. Gør derefter hovedkæden ét carbonatom kortere, og sæt det carbonatom, du har til overs, på som en sidegruppe.

Der er én isomer med 5 carbonatomer i hovedkæden, én med 4 og én med 3. Giv hver tegning et navn. Får to tegninger samme navn, er det samme molekyle.

De tre isomerer er pentan, 2-methylbutan og 2,2-dimethylpropan. Du kan se zigzagformlerne i figuren med de tre isomerer i afsnit 6.2.

Opgave 6.2.klima.8: Gas til en kold vinterdag

Flaskegas kan indeholde to isomerer med formlen C4H10.

Isomer Kogepunkt
butan −1 °C
2-methylpropan −12 °C
  1. Hvilken af de to isomerer er mest forgrenet?
  2. Forklar, hvorfor den forgrenede isomer har det laveste kogepunkt.
  3. Hvilken af de to er stadig en gas, når det er −5 °C?

Se på figuren med kontaktflader i afsnit 6.1.

Et forgrenet molekyle er mere kugleformet. Tænk over, hvor stor en flade to kugler rører hinanden med, og hvor stor en flade to lange kæder rører hinanden med.

  1. 2-methylpropan
  2. Det forgrenede molekyle er mere kugleformet og rører nabomolekylerne over en mindre flade. Molekylerne holder dårligere fast i hinanden, så der skal en lavere temperatur til, før de slipper hinanden.
  3. 2-methylpropan. Den koger allerede ved −12 °C. Butan er en væske ved −5 °C.