Hoofdstuk 11: alkanen

Samenvatting (Natuur/Scheikunde) - Banas H.11 - 'alkanen' - havo/vwo 3

11.1B

• Koolstofverbindingen zijn opgebouwd uit moleculen met koolstofatomen.

Voorbeelden: suiker, alcohol, aardgas, wasbenzine etc.

Andere atoomsoorten die in koolstofverbindingen voorkomen: waterstof, chloor, zwavel etc.

• Koolstofverbindingen worden toegepast in:
  • Brandstoffen: bijv. aardgas, hout, benzine etc.
  • Oplosmiddelen: hydrofoob (lossen niet op in water), vloeibare hydrofobe koolstofver- bindingen worden gebruikt als oplosmiddel voor hydrofobe stoffen, bijv. verf lost op in terpentine.
  • Kunststoffen.
  • Koolwaterstoffen: opgebouwd uit moleculen met alleen koolstofatomen en waterstofatomen.

Alle koolwaterstoffen > opgebouwd uit terpentine > formule: moleculeformule.

• Enkelvoudige atoombindingen: één streepje als verbinding.
• Structuurformule: geeft aan hoe de atomen in een molecuul aan elkaar zitten.
• Verbindingen opgebouwd uit moleculen met alleen enkelvoudige atoombindingen > verzadigd.
• Dubbele atoombinding: twee streepjes als verbinding.
• Verbindingen op gebouwd uit moleculen met dubbele atoombinding > onverzadigd.
• Koolstofketen: de hoofdketen is de langste keten en de zijketen is de tak aan de hoofdketen.

11.2B

• Aardolie: mengsel van vooral koolwaterstoffen, maar er komen ook koolstofverbindingen voor met zwavel, stikstof en zuurstof.
  • Ontstaan: resten planten en dieren in zeeën en oceanen.
  • Aardolie wordt uit de grond gehaald door boortorens, de verwerking vindt plaats in een raffinaderij.
  • Aardolie: slecht voor het milieu. (Winning verstoort het milieu; Bij transport kan er aardolie in het milieu komen; Bij verbranding ontstaan schadelijke stoffen).
  • Verwerking aardolie:
    • Destillatie: verhitting tot ong. 350°C. Mengsel wordt in een destillatiekom gebracht. Hierin zijn verschillende ‘schotels’. Op grotere hoogte in de kolom is de temperatuur lager. Daar condenseren de stoffen met langere kookpunten.
    • Vloeistoffen schotels worden apart opgevangen: fracties. Elke fractie is een mengsel en heeft een kooktraject.

-       Kookpunt boven 300°C: beneden in de kolom: smeerolie, stookolie, asfalt.

• Stoffen met een hoger kookpunt zijn opgebouwd uit grotere moleculen.

11.3B

• Alkanen: verzadigde koolwaterstoffen. Elk koolstofatoom is gebonden aan 4 atomen.

Bijv. methaan, ethaan en propaan.

Moleculen: alleen enkelvoudige atoombindingen.

Algemene molecuulformule: CnH2n+2

Methaan = CH4

Ethaan = C2H6

Propaan = C3H8

Butaan = C4H10

Pentaan = C5H12

Hexaan = C6H14

• Halogeenalkanen: bevatten halogeenatomen.

Bijv. fluor, chloor, broom en jodium.

Schadelijk voor het milieu.

11.4B

• De naam v.d. hoofdketen is gelijk aan de naam v.d. onvertakte alkaan met hetzelfde aantal koolstofatomen.
• Naam zijketen = afgeleid van de naam van de onvertakte alkaan met hetzelfde aantal koolstofatomen.
• alkaan + 1 koolstofatoom = methaan

zijketen + 1 koolstofatoom = methyl

• Halogeenatoom = zijketen. Deze krijgt de naam van het halogeen.
• Vinden naam van de verbinding:

1. Naam van de hoofdketen (bijv. 5 = pentaan)
2. Naam/Namen zijketen (bijv. 1 zijketen met 1 koolstofatoom = methyl).
3. Hoe vaak komt de zijketen voor (bijv. twee chlooratomen = dichloor)

              I.        mono

             II.        di

            III.        tri

           IV.        tetra

1. Plaats van de zijketen, kies de kortste!
2. Noteer de naam (bijv. 2,4-dichloor-2,-methylpropaan).

• Isomeer: verbindingen met dezelfde moleculeformule maar een verschillende structuurformule.

11.5B

• Volledige verbranding: ontstaan koolstofdioxide en water.
• Onvolledige verbranding: ontstaan koolstofmonooxide en koolstof.
• Bij het kraken van alkanen ontstaan koolwaterstoffen met kleinere moleculen.
• Moleculen van bijv. C16H34 gaan kapot. Uit één molecuul C16H34 ontstaan bijv. één alkaanmolecuul met veertien koolstofatomen, en één molecuul met twee koolstofatomen. Een alkaanmolecuul met 14 koolstofatomen heeft 2 x 14 + 2 = 30 waterstofatomen, dus C14H30 De molecuulformule is met twee koolstofatomen heeft dan 34 - 30 = 4 waterstofatomen. De molecuulformule C2H4. Dus een mogelijke reactievergelijking:

C16H34 > C14H30 + C­2H4

Ook bij het kraken van alkanen ontstaan dus niet alleen alkanen.

11.6B

• In het alkeen C2H4 komt een dubbele atoombinding voor, daarom is het een onverzadigde verbinding.
• Alkenen: koolwaterstoffen die zijn opgebouwd uit moleculen met een dubbele atoombinding.
• Algemene molecuulformule: CnH2n

Etheen = C2H4

Propeen = C3H6 etc. etc.

• volledige verbranding: koolstofdioxide + water ontstaan.
• onvolledige verbranding: koolstofmonooxide + koolstof + water + koolstofdioxide ontstaan.
• additie: de waterstof wordt aan het alkeen toegevoegd.
• broomwater is een reagens voor onverzadigde verbrandingen.
• macromolecuul: grote moleculen.
• polymeer: stof opgebouwd uit macromoleculen (bijv. eiwitten en kunststoffen).

voorbeelden: polyetheen (pe) + polypropeen (pp) + polyvinylchloride (pvc).

• monomeer: stof waaruit een polymeer kan ontstaan (bijv. vinylchloride en etheen).
• polymerisatie: reactie waarbij een polymeer ontstaat uit een monomeer.
• het aantal monomeermoleculen geef je aan met ‘n’ (bijv. nC2H4 >> (C2H4)n).

11.7:

• 2 soorten kunststoffen: *thermoplasten   *thermoharders
• de meeste kunststoffen: *nauwelijks aangetast door andere stoffen   *goedkoop   *kleine dichtheid *sterk   *gemakkelijke verwerking   *slechte warmtegeleiders   *slechte geleiders elektrische stroom
• thermoplast: wordt zacht bij verwarmen en kan vervormd worden (polyetheen, polypropeen etc.).
• thermoharder: ontleed bij verwarmen en kan niet vervormd worden (bakeliet etc.).
• een thermoharder heeft dwarsverbindingen tussen de koolstofketens.
• een thermoplast heeft geen dwarsverbindingen tussen de koolstofketens.
• vulkaniseren: natuurrubber reageert met zwavel, hierbij ontstaan dwarsverbindingen tussen de koolstofketens.
• veel hergebruik van kunststoffen omdat ze niet-afbreekbaar zijn, alleen mogelijk met thermoplasten.