Naturkunskap 2

Hehe, ger dig inte svaren helt gratis.

8) Att du får ett bromerat kolväte som enda produkt är uppenbart. Nåt händer med dubbelbindningen, du får en karbokatjon som intermediat, och sedan händer något mer.

9) Kanske känns mer bekant eller rent av enkelt om vi inte använder strukturformler? C2H5COOH + CH3OH => ? + ?

Med reservation för att det var 25 år sedan jag pluggade kemi senast.

8: En additionsreaktion mellan dubbelbindningen och en halogen.
9. En karboxylsyra plus en alkohol blir en ester.

Allmän fråga om kemi eftersom det var så länge sedan jag läste det... När man får sånt här problem, ska man då anta att det bara är en molekyl på högersidan så att säga? Det kan inte bli någonting+H2O på högersidan t ex?

Lite som matematik, om man får frågan

7*8 = ?

så är det inte ok att svara 40+16 eller 8*7 eller så (som också rent tekniskt är korrekt), utan det förväntade svaret är 56 och inget annat.

Nu vet jag inte vad de rätta svaren är i just det här fallet, men rent generellt så kan en kemisk reaktion mycket väl resultera i två (eller möjligen ännu flera) olika molekyler som slutresultat.
Så ja, det skulle kunna bli någonting + H2O på högersidan.

Mjepp, det förefaller att läraren vill klämma in lite organkemisk allmänbildning i det hela också, inte bara allmänt knycklande mellan summa- och strukturformler. Kanske litegranna om reaktionsmekanismer i stort. Hur reagerar en karboxylsyra och en alkohol, osv?

I det här fallet blir 8 en produkt och 9 blir två. Jag skrev ord som går att googla i mitt första svar, för jag vill inte bara skriva ut svaret, men det är rätt uppenbara reaktioner.

Men kan inte två ämnen generellt sett ge upphov till massor av olika kombinationer, även om en del är mer osannolika än andra? Begränsningarna skulle då bara vara att:
1. Ingen av molekylerna på vänstersidan finns på högersidan.
2. Antal atomer av varje sort ska vara samma på vänstersidan som på högersidan.
3. Alla molekyler måste existera (inga H4 t ex, som jag inte tror existerar).

Kan det t ex förekomma lösa H-atomer på högersidan? H3 då?

Edit: H4 ger en del intressanta träffar på Google som tyvärr är på lite för avancerad nivå för mig att förstå. Kanske att de kan existera under en utomordentligt kort tid eller något, på liknande sätt som de tyngsta grundämnena?

Njaej. Hur molekyler byggs upp är inte slumpmässigt, så det är en ganska begränsad mängd kombinationer som faktiskt kan uppstå i praktiken.
Normalt bara en kombination, eller i vissa fall ett par tre olika möjliga resultat.

Lösa väteatomer (H) kan t.ex. bara vara lösa under en mycket kort tid - sen reagerar de med någonting. Så i den här typen av problem kommer du aldrig att se enstaka väteatomer någonstans.
Väte som gas är alltid H₂ - dvs två väteatomer. Jag är inte bekant med molekyler som består av (enbart) tre eller fyra väteatomer. Finns sådana föreningar skulle de vara väldigt instabila.

(Förväxla inte H₂ med ²H eller ³H. De senare är isotoper av väte där atomkärnan innehåller neutroner förutom den enstaka proton som väte alltid har.)

Men om vi tar fråga 9 i ursprungliga inlägget.

C3O2H6 + COH4 = ?

Om man har 4 kolatomer, 3 syreatomer, och 10 väteatomer, nog kan man hitta på en väldig mängd med olika molekyler man kan producera av det, även om man håller sig till ganska stabila saker (inga H, H3 etc)?

Visst kan man det - men du har inte en massa lösa atomer i frågan. Du har två specifika molekyler som reagerar med varandra. Det gör de på ett förutsägbart sätt med ett förutsägbart resultat.

Vad får dem att reagera på ett förutbestämbart sätt? Varför bildar de inte andra ämnen? Vad är algoritmen för att ta reda på vad resultatet blir?

Fysikens lager som gör att reaktionerna blir som de blir. Inte minst elektronkonfigurationerna i de olika atomerna som avgör vilka atomer som kan/vill bindas till andra atomer.
För en introduktion till ämnet rekommenderar jag gymnasiets kurs i kemi. För ett mer fullständigt svar så får du fortsätta läsa kemi några år på universitetet.

Detta är en hel vetenskap, och de flesta fall så får man faktiskt köra experimentet för att se vad som verkligen händer, men vi kan förklara det. Specifikt i ester-reaktionen du valde så handlar det om karboxylsyre-delen, alltså den som slutar med COOH. Den ritas här som ett C som har ett dubbelbindning O och en OH-grupp, för det är så man brukar rita den, men det är inte riktigt sant. Eftersom det finns två konfigurationer här som är lika sannolika (H kan sitta på antingen det ena eller det andra O-et) så säger kvantmekaniken att bägge dessa konfigurationer finns samtidigt. Resultatet är att hela COOH-gruppen är ”platt”, men kan vrida sig runt bindningen till nästa C.

Denna platta grupp har ett kvantmoln av någorlunda fria elektronpar på varje sida av denna platta, och det är en inbjudan till det fritt hängande vätet på alkohol-gruppen. Vatten bildar s.k. vätebindningar som fungerar så - väteatomen hänger så att säga mellan två syreatomer. Detta skapar en starkare bindning än normalt, och är skälet till att vatten beter sig så udda rent kemiskt. Vi har då nu en kedja mellan COOH på den ena molekylen och HO på den andra med en vätebindning mellan. Det som nu kan hända är att en vattenmolekyl (H2O, eller HOH om vi skriver det strukturellt) släpper helt, och resten bildar en esterbindning som går -COOC- och molekylerna fortsätter som de var på varje sida. Estern är alltså en kedja -C-O-C- där det också sitter ett dubbelbundet O på det ena C, vilket hjälper till att stabilisera. Kvantmekanik igen.

Just i det här fallet är det en jämviktsreaktion, så vatten och estern kommer också att reagera så att man får tillbaka alkoholen och syran igen, men det är en längre historia.

Organkemi handlar väldigt mycket om att en del av en molekyl är väldigt negativ - har fria elektroner - och en annan är positiv. Dessa dras då till varandra, och om det inte finns steriska hinder - att molekylerna krockar så att de inte kommer åt - så kan de börja reagera.

H4 har negativ bindningenergi, den kan aldrig finnas. H3 kräver att man placerar en elektron oparad i en antibindande orbital. Det går väl iofs men är energimässigt väldigt ogynnsamt. Sådana molekyler kan man hitta i moln i rymden och liknande, där trycket är så extremt lågt att de inte hittar något att reagera med, men det hade aldrig funkat på jorden.

Jag har läst kemi i gymnasiet men tyckte det bara var massa magiska formler utan förklaring. Kommer inte ihåg om jag fick VG eller MVG.

Jag roade mig med att göra ett skript som tar fram alla möjliga kombinationer av ämnen på https://en.wikipedia.org/wiki/Glossary_of_chemical_formulae givet en viss "input". När jag kör det på "C3O2H6 + COH4" får jag 1926 möjliga kombinationer, eller 676 om jag tar bort lösa C- och O-atomer (H finns ej löst i listan). Här är t ex 30 slumpvist valda (som sedan sorterats):

Bifogar mitt rekommenderade svar på samtliga frågor på bilden:
7) F
8) U
9) S
10) K

Tack själv, det var så lite så!

Japp, det är kemi på gymnasiet det. De är så livrädda för allt som heter kvantmekanik att de vägrar nämna det utan bara kör med magi. Man hade kunnat ta med resultatet av att lösa Schrödingers vågekvation utan att försöka förklara ekvationen själv. Så svårt är det inte att hålla koll på orbitalerna.

Hehe, och tur är väl det?

Hade nog helt tappat intresset för kemi om jag fick de fulla kvantmekaniska reaktionsmekanismerna smällda i ansiktet på gymnasienivå och förväntats lära mig det. Då räckte det bra med att nöta in att såhär blir det om man reagerar något från ämnesgrupp A med något från ämnesgrupp B. Tror inte jag är ensam om det heller

Instämmer dock i att saker och ting oftast blir riktigt intressanta först när man börjar få ett verkligt grepp om dem, och förstår hur det fungerar.

Min poäng är att man hade kunnat säga ”Elektroner kan sitta i en massa orbitaler som heter 1s, 2s, 2p osv och de fylls i den här ordningen som ni har här. Orbitaler på olika atomer kan kombineras så att de delar på elektroner, och det kallas för bindningar. Det är bara de yttersta elektronerna på varje atom som kan vara inblandade i bindningar.” Då har du kommit en bit mot att förklara det grundläggande av hur bindningar fungerar. Kombinera det sedan med elektronegativiteten - vilket vi tog upp, åtminstone på gymnasiet - så börjar det bli logiskt varför halogener kastar sig över en dubbelbindning.

Ingen kan använda detta för att förutsäga vad som skall hända, men det är inte poängen heller. Det blir ett ramverk som kan förklara.

Aha. Orbitalmodellen gicks igenom åtminstone hyfsat grundligt när jag gick i gymnasiet. Elektronegativitet likaså. Skulle man alltså ha ändrat på det nu? Inbillar mig att ett så grundläggande koncepts vara eller icke vara bör vara upptaget i läroplanen, typ.

Den går ju dock inte så djupt under skalet (!) den heller, utan är väl främst att betrakta som ett begripligt verktyg.