H7 - Koolstofchemie

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 3

Koolstofchemie

Hoofdstuk 7

Leerdoelen 7.1 en 7.2

• Je weet wat koolwaterstoffen zijn
• Je weet wat gefractioneerde destillatie is
• Je weet wat kraken is en welke vormen van kraken er zijn
• Je kunt de structuurformule van een stof tekenen
• Je weet wat isomeren zijn
•  Je kunt een systematische naam geven aan koolwaterstoffen
• Je kent de verschillende karakteristieke groepen

Noteer een voorbeeld van een
fossiele brandstof

Fossiele brandstof

Een fossiele brandstof (chemische energie) is een brandstof die miljoenen jaren geleden is ontstaan uit organisch materiaal.

Voorbeelden zijn aardolie, aardgas, steenkool en bruinkool.

7.1 Fossiele brandstoffen

• Aardolie is een fossiele brandstof die bestaat uit koolwaterstoffen
• Koolwaterstoffen zijn stoffen waarvan de moleculen uit koolstof- en waterstofatomen bestaan

• Koolwaterstoffen worden gewonnen
  door aardolie te destilleren
• Uit verschillende fracties ontstaan
  andere producten
• Dit proces heet gefractioneerde
  destillatie

7.1 Fossiele brandstoffen

• Kraken is het in stukken breken van grote koolwaterstoffen

Je kunt op twee manieren kraken:

• Thermisch kraken --> met behulp van hitte
• Katalytisch kraken --> met behulp van een katalysator

Een katalysator versnelt de reactie zonder daarbij verbruikt te worden. Je schrijft hem dus ook niet op in een reactievergelijking!

Kraken

• Ontledingsreactie van koolwaterstoffen.
• Thermisch of katalystisch kraken.
• Lange koolstofketens worden in kleinere fragmenten 'geknipt'.
• Uit een alkaan ontstaat altijd minimaal een alkaan en een alkeen.

Voorbeeld: kraken van hexaan

C₆H₁₄ -> C₄H₈ + C₂H₆

"Zuurstof heeft een covalentie van 2."
Leg uit wat dit betekent

7.1 Koolstofverbindingen

• Moleculen van koolwaterstoffen geef je meestal weer als structuurformule
• Bij het tekenen moet je rekening houden met de                                       covalentie: hoeveel bindingen een atoom kan maken

1	H, F, Cl, Br, I
2	O, S
3	N, P
4	C

7.1 Koolstofverbindingen

Nog enkele belangrijke begrippen:

• Vertakt: er is minimaal één C-atoom dat met drie of vier andere C-atomen is verbonden.
• Onvertakt: elk C-atoom is met één of twee andere C-atomen verbonden.
• Verzadigd: er zijn geen dubbele bindingen aanwezig
• Onverzadigd: er is één of meerdere (drie)dubbele bindingen aanwezig.

Vertakt/onvertakt, verzadigd/onverzadigd

Noteer van beide structuurformules de molecuulformule.

Beide stoffen hebben als molecuulformule C₄H₁₀, maar hebben verschillende structuurformules. Deze stoffen zijn dus isomeren van elkaar.

7.1 Koolstofverbindingen

•  Twee koolwaterstoffen met dezelfde molecuulformule maar met verschillende structuurformules zijn isomeren van elkaar:
  

Beide stoffen hebben als molecuulformule C₄H₁₀, maar hebben verschillende structuurformules. Deze stoffen zijn dus isomeren van elkaar.

Leerdoelen

• Je kunt de structuurformule van een stof tekenen
• Je weet wat isomeren zijn

7.2 Systematische naamgeving

Alkanen zijn verzadigde koolwaterstoffen

met de algemene formule C_nH_2n+2. 

De uitgang is -aan.

7.2 Systematische naamgeving

Alkenen zijn onverzadigde koolwaterstoffen

met de algemene formule C_nH_2n. 

De uitgang is -een.

7.3 Systematische naamgeving

• Soms bevat een koolwaterstof een speciale groep. Eén van die groepen zijn de alkylgroepen. Deze vormen een zijtak die aan de hoofdketen zit.

7.3 Systematische naamgeving

• Er zijn ook nog zogenaamde karakteristieke groepen. Hiervan moet je er twee kennen:

7.3 Systematische naamgeving

Stappenplan systematische naamgeving van koolwaterstoffen

1. Bepaal de stamnaam
   
2. Bepaal de voor- en achtervoegsels
   
3. Bepaal de plaatsnummers
   
4. Zet de onderdelen op de juiste volgorde
   

Gebruik hiervoor de tabellen op blz 28 van je boekje.

7.3 Systematische naamgeving

Voorbeeldopgave

Geef de systematische naam van de volgende koolwaterstof:.

7.3 Systematische naamgeving

Stap 1: bepaal de stamnaam

De langste keten zijn 4 C-atomen, de stam is dus but-. Er zijn geen dubbele bindingen, dus is de uitgang -aan. De stamnaam is dus butaan.

7.3 Systematische naamgeving

Stap 2: bepaal de voor- en achtervoegsels.

Er is een zijketen met één C-atoom. Er wordt dus methyl- vóór de stamnaam geplaatst.

7.3 Systematische naamgeving

Stap 3: bepaal de plaatsnummers

De zijketen moet het laagste plaatsnummer krijgen. In dit geval zou dat twee zijn. Zou je van rechts naar links tellen, dan zou het 3 zijn. Dat mag niet.

7.3 Systematische naamgeving

Stap 4: zet de onderdelen in de juiste volgorde.

De systematische naam is: 2-methylbutaan.

Leerdoelen

• Je kunt een systematische naam geven aan koolwaterstoffen
• Je kent de verschillende karakteristieke groepen