Opgaver til 6.5

Opgaverne hører til afsnit 6.5 Alkoholer og carboxylsyrer. Prøv selv, før du åbner hjælpen under opgaven. Atommasserne står i det periodiske system bagest i bogen.

Opgave 6.5.1: Find stofklassen

Afgør for hvert stof, om det er en alkan, en alken, en alkohol eller en carboxylsyre.

Formel Stofklasse
CH3OH
CH3CH2CH3
CH3COOH
CH2=CH2
CH3CH2CH2OH
HCOOH

Led efter den funktionelle gruppe i formlen: −OH, −COOH eller en dobbeltbinding mellem to carbonatomer.

Pas på med COOH. Gruppen slutter på OH, men den er en carboxylgruppe og ikke en alkoholgruppe. Et stof uden nogen funktionel gruppe er en alkan.

Formel Stofklasse
CH3OH alkohol (methanol)
CH3CH2CH3 alkan (propan)
CH3COOH carboxylsyre (ethansyre)
CH2=CH2 alken (ethen)
CH3CH2CH2OH alkohol (propan-1-ol)
HCOOH carboxylsyre (methansyre)

Opgave 6.5.2: Fire zigzagformler

Fire zigzagformler. A: en kæde på tre carbonatomer med OH for enden. B: en kæde på tre carbonatomer, hvor det sidste har et dobbeltbundet O og en OH-gruppe. C: en kæde på fem carbonatomer med en dobbeltbinding efter det andet. D: en kæde på fire carbonatomer med en sidegren på det andet.

  1. Hvilken stofklasse hører hvert af de fire molekyler til?
  2. Hvor mange carbonatomer har hvert molekyle?
  3. Giv de fire molekyler et navn.

Find den funktionelle gruppe. Tæl derefter carbonatomerne: hver ende og hvert knæk er et carbonatom, men en ende, hvor der står OH eller O, er ikke et carbonatom.

I molekyle B sidder både det dobbeltbundne O og OH-gruppen på det samme carbonatom. Det carbonatom tæller med i kæden, så molekylet har 3 carbonatomer.

Molekyle Stofklasse Carbonatomer Navn
A alkohol 3 propan-1-ol
B carboxylsyre 3 propansyre
C alken 5 pent-2-en
D alkan 5 2-methylbutan

Opgave 6.5.3: Alkoholers navne

  1. Skriv formlen for methanol og for ethanol.
  2. Hvad hedder alkoholen med 4 carbonatomer i en kæde og OH-gruppen på carbonatom nr. 1?
  3. Hvorfor er der ikke noget tal i navnet ethanol?

Navnet på en alkohol er alkanens navn med endelsen -ol. Tallet foran endelsen viser, hvor OH-gruppen sidder.

Alkanen med 4 carbonatomer hedder butan. Til spørgsmål c: Tegn ethanol med OH-gruppen på det ene carbonatom og bagefter på det andet. Sammenlign de to tegninger.

  1. Methanol er CH3OH, og ethanol er CH3CH2OH.
  2. Butan-1-ol
  3. Ethanol har kun to carbonatomer. Uanset hvilket af dem OH-gruppen sidder på, er det samme molekyle, så tallet er overflødigt.

Opgave 6.5.4: Carboxylsyrers navne

  1. Hvad hedder carboxylsyren med 3 carbonatomer?
  2. Hvor mange carbonatomer har pentansyre i alt?
  3. Hvad er det systematiske navn for eddikesyre og for myresyre?
  4. Skriv formlen for carboxylgruppen, og fortæl, hvilke atomer carbonatomet i gruppen er bundet til.

Navnet er alkanens navn efterfulgt af syre. Carbonatomet i carboxylgruppen tæller med i kæden.

Alkanen med 3 carbonatomer hedder propan, og alkanen med 5 hedder pentan. Tabellen i afsnit 6.5 viser de kendte navne.

  1. Propansyre
  2. 5 carbonatomer. Det ene er carbonatomet i carboxylgruppen.
  3. Eddikesyre hedder ethansyre, og myresyre hedder methansyre.
  4. Gruppen skrives −COOH. Carbonatomet er bundet til et oxygenatom med en dobbeltbinding, til en OH-gruppe og til resten af molekylet.

Opgave 6.5.5: Tegn molekylerne

Tegn zigzagformlen for de tre stoffer.

  1. Propan-1-ol
  2. Propan-2-ol
  3. Propansyre
  4. To af de tre stoffer er isomerer. Hvilke?

Tegn først kæden med 3 carbonatomer, og nummerér dem. Skriv den funktionelle gruppe med bogstaver.

I propan-2-ol sidder OH-gruppen på det midterste carbonatom. I propansyre er det sidste carbonatom i kæden en del af carboxylgruppen, så der skal både et dobbeltbundet O og en OH-gruppe på det.

Zigzagformler for propan-1-ol med OH for enden, propan-2-ol med OH på det midterste carbonatom og propansyre med et dobbeltbundet O og en OH-gruppe på det sidste carbonatom.

Propan-1-ol og propan-2-ol er isomerer. De har begge molekylformlen C3H8O, men OH-gruppen sidder to forskellige steder.

Opgave 6.5.6: Kan det opløses i vand?

Brug tommelfingerreglen om 4 carbonatomer for hver polær gruppe til at vurdere, om stofferne kan opløses i vand.

  1. Methanol
  2. Hexan-1-ol
  3. Propansyre
  4. Decansyre
  5. Glycerol

Tæl carbonatomerne og de polære grupper i hvert molekyle. En OH-gruppe tæller som én polær gruppe, og en COOH-gruppe tæller også som én.

Gang antallet af polære grupper med 4. Har molekylet færre carbonatomer end det tal, er det polært og kan opløses i vand. Hexan-1-ol har 6 carbonatomer og 1 polær gruppe, og 6 er mere end 4.

  1. Ja. 1 carbonatom er mindre end 4.
  2. Nej. 6 carbonatomer er mere end 4, så den upolære kæde vinder.
  3. Ja. 3 carbonatomer er mindre end 4.
  4. Nej. 10 carbonatomer er meget mere end 4.
  5. Ja. Glycerol har 3 polære grupper, som kan opveje 12 carbonatomer, og det har kun 3 carbonatomer.

Opgave 6.5.7: Forklar kogepunktet

Ethan koger ved −89 °C, og ethanol koger ved 78 °C. Begge molekyler har to carbonatomer. Forklar, hvorfor ethanol har et meget højere kogepunkt.

Find forskellen på de to molekyler i figuren med de funktionelle grupper. Er grupperne polære eller upolære?

Du kan begynde dine sætninger sådan:

  • Ethanol har en …, og det har ethan ikke.
  • Gruppen er …, så molekylerne …
  • Der skal derfor en … temperatur til, før molekylerne slipper hinanden.

Ethanol har en OH-gruppe, og det har ethan ikke. Gruppen er polær, så molekylerne i ethanol holder godt fast i hinanden. Ethan er upolær, og molekylerne holder kun svagt fast i hinanden. Der skal derfor en meget højere temperatur til, før molekylerne i ethanol slipper hinanden.

Opgaver med fødevaretema

Alkoholer og carboxylsyrer giver smag, duft og holdbarhed til mange fødevarer.

Opgave 6.5.mad.1: Fra most til vin

Når druesaft gærer, omdanner gærceller glucose til ethanol og carbondioxid.

C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2

Hvor mange gram ethanol kan der dannes af 90,1 g glucose?

Brug mængdeberegningsskemaet fra afsnit 4.5: ned til stofmængden af glucose, på tværs til ethanol og op til massen.

Molarmasserne er 180,2 g/mol for glucose og 46,07 g/mol for ethanol. Reaktionsskemaet viser, at 1 mol glucose giver 2 mol ethanol.

\[ n(\mathrm{C_6H_{12}O_6}) = \frac{m}{M} = \frac{90{,}1\ \mathrm{g}}{180{,}2\ \dfrac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}}} = 0{,}500\ \mathrm{mol} \]

\[ n(\mathrm{C_2H_5OH}) = \frac{2}{1} \cdot 0{,}500\ \mathrm{mol} = 1{,}00\ \mathrm{mol} \]

\[ m(\mathrm{C_2H_5OH}) = n \cdot M = 1{,}00\ \mathrm{mol} \cdot 46{,}07\ \dfrac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}} = 46{,}1\ \mathrm{g} \]

Der kan dannes 46,1 g ethanol.

Opgave 6.5.mad.2: Eddike

Husholdningseddike er vand med 5 % eddikesyre. Det betyder, at der er 5 g eddikesyre i 100 g eddike.

  1. Hvad er det systematiske navn for eddikesyre?
  2. Hvilken funktionel gruppe har eddikesyre?
  3. Forklar, hvorfor eddikesyre kan blandes med vand.
  4. Hvor mange gram eddikesyre er der i en flaske med 250 g eddike?
  5. Beregn stofmængden af eddikesyre i flasken. Formlen er CH3COOH.

Eddikesyre har 2 carbonatomer. Til spørgsmål c skal du bruge tommelfingerreglen om 4 carbonatomer for hver polær gruppe.

5 % af 250 g er 0,05 · 250 g. Molarmassen for eddikesyre er 60,05 g/mol. Brug formlen n = m / M.

  1. Ethansyre
  2. En carboxylgruppe, −COOH
  3. Molekylet har 1 polær gruppe og kun 2 carbonatomer. Det er mindre end 4, så molekylet er polært. Vand er også polært, og polære stoffer blandes med polære stoffer.
  4. m = 0,05 · 250 g = 12,5 g
  5. Stofmængden er

\[ n(\mathrm{CH_3COOH}) = \frac{m}{M} = \frac{12{,}5\ \mathrm{g}}{60{,}05\ \dfrac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}}} = 0{,}208\ \mathrm{mol} \]

Flasken indeholder 0,208 mol eddikesyre.

Opgave 6.5.mad.3: Harsk smør

Når smør bliver gammelt, bliver der frigjort smørsyre. Det er smørsyren, der giver den skarpe lugt af harsk smør. Formlen er CH3CH2CH2COOH.

  1. Hvor mange carbonatomer har smørsyre?
  2. Hvad er det systematiske navn for smørsyre?
  3. Tegn zigzagformlen for smørsyre.

Tæl alle C i formlen. Carbonatomet i COOH tæller med.

Alkanen med 4 carbonatomer hedder butan. Zigzagformlen har 4 carbonatomer i kæden, og det sidste har et dobbeltbundet O og en OH-gruppe.

  1. 4 carbonatomer
  2. Butansyre
  3. Zigzagformlen har tre streger i kæden. Det sidste carbonatom har et dobbeltbundet O og en OH-gruppe. Du kan se den i figuren med zigzagformler i afsnit 6.5.

Opgave 6.5.mad.4: Glycerol i kagen

Glycerol bruges som tilsætningsstof (E 422) i kager, marcipan og vingummi. Det holder på vandet, så varerne ikke tørrer ud.

  1. Hvor mange carbonatomer og hvor mange OH-grupper har glycerol?
  2. Er glycerol et polært eller et upolært stof?
  3. Forklar, hvorfor glycerol kan holde på vand.

Se zigzagformlen for glycerol i figuren i afsnit 6.5. Brug tommelfingerreglen om 4 carbonatomer for hver polær gruppe.

Til spørgsmål c: Vandmolekyler er polære og holder fast i andre polære molekyler og grupper.

  1. 3 carbonatomer og 3 OH-grupper
  2. Polært. 3 polære grupper kan klare 12 carbonatomer, og glycerol har kun 3.
  3. De tre OH-grupper er polære. Vandmolekylerne er også polære og holder godt fast i OH-grupperne. Vandet bliver derfor i kagen i stedet for at fordampe.

Opgaver med klimatema

Alkoholer som ethanol og methanol kan bruges som brændstof i stedet for benzin. Opgaverne træner det samme som opgave 6.5.1 til 6.5.7, men handler alle om brændstoffer, der ikke kommer fra olie. Baggrunden står på siderne Tema: Fossile brændstoffer og plast og Tema: Klima.

Opgave 6.5.klima.1: Stofklasser i brændstoffer

Afgør for hvert stof, om det er en alkan, en alken, en alkohol eller en carboxylsyre.

Stof Formel Stofklasse
bioethanol CH3CH2OH
biogas CH4
methanol CH3OH
propen til plast CH2=CHCH3
eddikesyre CH3COOH
biobutanol CH3CH2CH2CH2OH

Find den funktionelle gruppe i formlen. En alkohol har en OH-gruppe, og en carboxylsyre har en COOH-gruppe.

Er der hverken OH eller COOH i formlen, er stoffet et carbonhydrid. Så er det en alken, hvis der er en dobbeltbinding, og ellers en alkan.

Stof Formel Stofklasse
bioethanol CH3CH2OH alkohol
biogas CH4 alkan
methanol CH3OH alkohol
propen til plast CH2=CHCH3 alken
eddikesyre CH3COOH carboxylsyre
biobutanol CH3CH2CH2CH2OH alkohol

Opgave 6.5.klima.2: Fire molekyler fra et bioraffinaderi

Fire zigzagformler. A: en kæde på to carbonatomer med OH for enden. B: en kæde på fire carbonatomer, hvor det sidste har et dobbeltbundet O og en OH-gruppe. C: en kæde på fire carbonatomer med en dobbeltbinding ved det første. D: en kæde på fem carbonatomer med en sidegren på det andet.

  1. Hvilken stofklasse hører hvert af de fire molekyler til?
  2. Hvor mange carbonatomer har hvert molekyle?
  3. Giv de fire molekyler et navn.

Find den funktionelle gruppe. Tæl derefter carbonatomerne: hver ende og hvert knæk er et carbonatom, men en ende, hvor der står OH eller O, er ikke et carbonatom.

I molekyle B sidder både det dobbeltbundne O og OH-gruppen på det samme carbonatom. Det carbonatom tæller med i kæden, så molekylet har 4 carbonatomer.

Molekyle Stofklasse Carbonatomer Navn
A alkohol 2 ethanol
B carboxylsyre 4 butansyre
C alken 4 but-1-en
D alkan 6 2-methylpentan

Opgave 6.5.klima.3: Alkoholer som brændstof

  1. Skriv formlen for methanol, som kan laves af carbondioxid og hydrogen, og for ethanol, som kan laves af planter.
  2. Sprinklervæske indeholder en alkohol med 3 carbonatomer i en kæde og OH-gruppen på det midterste carbonatom. Hvad hedder den?
  3. Hvorfor er der ikke noget tal i navnet methanol?

En alkohol har samme navn som alkanen med endelsen -ol. Tallet foran -ol fortæller, hvilket carbonatom OH-gruppen sidder på.

Methan har 1 carbonatom, og ethan har 2. Alkanen med 3 carbonatomer hedder propan.

  1. Methanol er CH3OH, og ethanol er CH3CH2OH.
  2. Propan-2-ol
  3. Methanol har kun ét carbonatom, så OH-gruppen kan kun sidde ét sted.

Opgave 6.5.klima.4: Syrer fra carbondioxid og biogas

  1. Hvad hedder carboxylsyren med 4 carbonatomer? Den dannes, når der laves biogas.
  2. Hvor mange carbonatomer har hexansyre i alt?
  3. Myresyre kan laves af carbondioxid og hydrogen. Hvad er det systematiske navn for myresyre, og hvor mange carbonatomer har den?
  4. Skriv formlen for carboxylgruppen, og fortæl, hvilke atomer carbonatomet i gruppen er bundet til.

En carboxylsyre har samme navn som alkanen med endelsen -syre. Carbonatomet i carboxylgruppen tæller med i kæden.

Alkanen med 4 carbonatomer hedder butan, og alkanen med 6 hedder hexan. Den mindste carboxylsyre har kun ét carbonatom.

  1. Butansyre
  2. 6 carbonatomer
  3. Methansyre. Den har 1 carbonatom.
  4. COOH. Carbonatomet er bundet til et oxygenatom med en dobbeltbinding, til en OH-gruppe og til resten af molekylet.

Opgave 6.5.klima.5: Tegn biobutanol

Biobutanol er en alkohol med fire carbonatomer, som kan bruges i stedet for benzin. Tegn zigzagformlen for de tre stoffer.

  1. Butan-1-ol
  2. Butan-2-ol
  3. Butansyre
  4. To af de tre stoffer er isomerer. Hvilke?

Tegn først kæden med fire carbonatomer. Sæt derefter OH-gruppen på det carbonatom, tallet peger på. I syren er det sidste carbonatom en del af COOH-gruppen.

Isomerer har samme molekylformel. Tæl C, H og O i de tre stoffer. En alkohol har ét oxygenatom, og en carboxylsyre har to.

Zigzagformler for butan-1-ol med OH for enden af kæden, butan-2-ol med OH på carbonatom nr. 2 og butansyre med en COOH-gruppe for enden.

  1. Butan-1-ol og butan-2-ol er isomerer. Begge har molekylformlen C4H10O.

Opgave 6.5.klima.6: Kan brændstoffet blandes med vand?

Brug tommelfingerreglen om 4 carbonatomer for hver polær gruppe til at vurdere, om stofferne kan opløses i vand.

  1. Ethanol
  2. Octan-1-ol
  3. Methansyre
  4. Hexansyre
  5. Glycerol, som bliver tilovers, når der laves biodiesel

Tæl carbonatomerne og de polære grupper i hvert molekyle. En OH-gruppe tæller som én polær gruppe, og en COOH-gruppe tæller også som én.

Gang antallet af polære grupper med 4. Har molekylet færre carbonatomer end det tal, er det polært og kan opløses i vand. Octan-1-ol har 8 carbonatomer og 1 polær gruppe, og 8 er mere end 4.

  1. Ja. 2 carbonatomer er mindre end 4.
  2. Nej. 8 carbonatomer er mere end 4, så den upolære kæde vinder.
  3. Ja. 1 carbonatom er mindre end 4.
  4. Nej. 6 carbonatomer er mere end 4.
  5. Ja. Glycerol har 3 polære grupper, som kan opveje 12 carbonatomer, og det har kun 3 carbonatomer.

Opgave 6.5.klima.7: Methan og methanol

Methan koger ved −162 °C, og methanol koger ved 65 °C. Begge molekyler har ét carbonatom. Methanol er derfor en væske, som er let at fylde på et skib, mens methan er en gas. Forklar, hvorfor methanol har et meget højere kogepunkt.

Find forskellen på de to molekyler. Læs afsnittet Kogepunktet er højere end hos alkanerne i afsnit 6.5.

Du kan begynde dine sætninger sådan:

  • Methanol har en …-gruppe, og det har methan ikke.
  • Gruppen er …, så molekylerne i methanol holder … fast i hinanden.
  • Methan er upolær, så molekylerne holder kun … fast i hinanden.
  • Der skal derfor en … temperatur til, før methanol koger.

Methanol har en OH-gruppe, og det har methan ikke. Gruppen er polær, så molekylerne i methanol holder godt fast i hinanden. Methan er upolær, og molekylerne holder kun svagt fast i hinanden. Der skal derfor en meget højere temperatur til, før methanol koger.