Keemia konspekt (0)

Halogeenühendid
HALOGEENIÜHENDID JA NENDE NOMENKLATUUR
Orgaanilised ühendid, milles süsiniku aatom (id) on seotud halogeeni aatomi või aatomitega, on halogeeniühendid.
Alkaanide halogeenderivaatide nomenklatuur sarnaneb hargnenud ahelaga alkaanide nomenklatuuriga. Asendusrühmadeks on halogeeniaatomid. Nende nimetused on vastavalt fluoro -, kloro-, bromo- ja jodo-. Asendusrühmade arvu väljendatakse samuti eesliidetega di-, tri- jne. Asendusrühma tüviühendiga liitumise kohta tähistatakse kohanumbriga.
CH3CHCl2 1,1- dikloroetaan
CH3CF(CH3)CH3 2-fluoro-2-metüülpropaan
NUKLEOFIILID JA ELEKTROFIILID
Nukleofiiliks nimetatakse osakest, mis omab vaba elektronpaari või negatiivset laengut (:NH3, H2:O:, CH3COO –, Cl–).
Elektrofiiliks nimetatakse osakest, mis omab tühja orbitaali või positiivset laengut (Na+, K+, Li+, H+).
Molekulis polaarse kovalentse sideme korral esinevad nukleofiilsus- ja elektrofiilsustsentrid.
δ+ δ-
CH3–CH2–Cl , kus δ+ on elektrofiilsus- ja δ- nukleofiilsustsenter
δ+ δ-
CH3–CHBr–CH3 , kus δ+ on elektrofiilsus- ja δ- nukleofiilsustsenter
NUKLEOFIILNE ASENDUSREAKTSIOON
δ+ δ-
CH3–CH2Cl + KOH → CH3– CH2OH + KCl
δ+ δ-
CH3–CHBr–CH3 + KCN → CH3–CH–CH3 + KBr
CN
δ+ δ-
CH3–CHI–CH3 + NaOCH3 → CH3–CH–CH3 + NaI
OCH3
δ+ δ-
CH3Cl + :NH2–CH3 → CH3–NH2Cl → CH3–:NH + HCl
| |
CH3 CH3
HALOGEENIÜHENDID TEHNIKAS JA KESKKONNAS
Freoonid on madala molekulmassiga alkaanide, enamasti metaani või etaani fluoro-kloroderivaadid. Freoonid veelduvad kõrgendatud rõhu all kergesti ka toatemperatuuril, rõhu alanemisel algav keemisprotsess neelab aga palju soojust. Sel põhjustel kasutatakse freoone külmutusmasinates, sealhulgas ka kodustes külmikutes soojust neelava ainena. Sobivalt madala keemistemperatuuri tõttu kasutatakse freoone ka aerosooliballoonides tarbekemikaali laialipihustava vahendina. Freoonid on keemiliselt väga püsivad ja õhku paisatuna jäävad nad kauaks ajaks muutumatuks. Tasapisi tõusevad nad atmosfääri kõrgematesse kihtidesse, kuni jõuavad umbes 25 km kõrgusel asuva osoonikihini. Ultraviolettkiirgus lõhub seal freoonid radikaalideks (CF2Cl2 + hv → •CF2Cl + Cl•), mis osutuvad osooni lagunemise katalüsaatoriteks.
Pestitsiidid on bioloogiliselt aktiivsed ained, mida kasutatakse majandusele kahjulike elusorganismide, ka haigustekitajate hävitamiseks. Kitsamas tähenduses on pestitsiid taimehaiguste ja -kahjurite ning umbrohutõrjeks kasutatav mürkkemikaal. Pestitsiidid on näiteks heksaklorotsükloheksaan ehk lindaan ja diklorodifenüültrikloroetaan ehk DDT. Mõlemad on valged kristalsed ained, mis vees praktiliselt ei lahustu, kuid lahustuvad hästi orgaanilistes lahustites . Need on väga mürgised putukatele kuid ka selgroogsetele, kellel kahjustavad kesknärvisüsteemi ja eriti maksa. Algul arvati millegipärast, et DDT on loomadele ja inimestele kahjutu ja seda kasutati väga laialdaselt. Kuna sellise laialdase kasutamisega ilmnesid kiiresti ohtlikud mõjud loomadele ja inimestele, keelustati DDT kasutamine, sest juba väikestes kogustes organismi sattudes võib see osutude eluohtlikuks. Kuna ei saa kuidagi tagada, et DDT ei sattu elusorganismidesse (on mullas ja vees väga püsiv, mistõttu tema kahjulik toime võib ilmneda alles aastaid pärast kasutamist), on selle ja teiste kloroorgaaniliste pestitsiidide kasutamine kõigis arenenud maades keelatud. Ometigi leidub riike, kus need endiselt lubatud on, näiteks Hiinas, Indias ja mõnedes teistes Aasia ja Aafrika riikides
ALKOHOLID
Alkoholid on ainete klass orgaanilises keemias, mille molekulis on hüdroksüülrühm(ad) (–OH) seotud süsinikuaatomiga, millel seejuures pole teisi sidemeid hapnikega, küll aga teiste süsinike ning vesinikega.
Teisiti sõnastatuna on alkohol süsivesinik, milles üks (või mitu) vesiniku aatom(it) on asendunud hüdroksüülrühma(de)ga.
Alkoholide nomenklatuursed nimetused lõpevad sufiksiga '-ool'.

Keemilised omadused

Alkoholide hüdroksüülrühm on väga nõrgalt happeline, reageerides näiteks aktiivsete metallidega:
2CH3OH + 2Li -> 2CH3OLi + H2
Alkoholid reageerivad orgaaniliste hapetega, moodustades estreid.
Alkoholid reageerivad halogeenhapetega, moodustades alküülhalogeniide.
CH3CH2OH + HBr -> CH3CH2Br + H2O
Välja otsitud andmebaasist " http://et.wikipedia.org/wiki/Alkoholid "
Dehüdraatimine ehk veetustamine on vee eraldumine keemilises reaktsioonis.
2 R-OH → R-O-R + H2O
Alkohol laguneb, saaduseks on eeter ja vesi.
Etanool ehk etüülalkohol ehk viinapiiritus (ka piiritus) ehk metüülkarbinool (valemiga CH3CH2OH) on üks tuntumaid alkohole .
H H
| |
H — C — C —O — H
| |
H H
Etanool on iseloomuliku lõhnaga kergesti lenduv tuleohtlik vedelik. Ta seguneb veega igas vahekorras, moodustades negatiivse aseotroobi.
Etanool põleb, moodustades CO2 ja vee: CH3CH2OH + 3O2 -> 2CO2 + 3H2O
Metanool ehk metüülalkohol ehk karbinool [ viide ?] (triviaalnimetusega puupiiritus) keemiline ühend valemiga CH3OH. Ta on lihtsaim alkohol.
H
H — C — O — H
H
Füüsikalistelt omadustelt on metanool kergesti lenduv värvitu tuleohtlik mürgine nõrga alkoholilõhnaga vedelik. Metanool põleb praktiliselt nähtamatu leegiga : 2CH3OH+2O2=2CO2+2H2O
Metanool on kasutusel antifriisi, lahusti ja kütusena. Samuti lisatakse teda etanoolile selle denatureerimiseks.
Metanool tekib looduses mõningate anaeroobsete bakterite ainevahetuse tulemusena, päikesevalguse toimel oksüdeerub see aja jooksul taas süsihappegaasiks ja veeks.

Mürgisus

Et metanool on lõhnalt ja maitselt sarnane etüülalkoholile ehk etanoolile, juhtub tihti metanoolimürgistusi.
Ensüüm alkoholi dehüdrogenaas lagundab metanooli mürgiseks sipelghappeks ja formaldehüüdiks, mis kahjustavad nägemisnärvi; tagajärjeks võib olla pimedaks jäämine.
Teine oluline kahjustus tekib neerudes.
Kolmas toime, peamine surmapõhjus, on kesknärvisüsteemi depressioon mürgiste metaboliitide tõttu.
Surmavaks annuseks loetakse koguseid alates ~100 ml ( rottidele suukaudsel manustamisel LD50=5,6 g/kg).
Mürgistuse piiramiseks kasutatakse etanooli, mis toimib maksaensüümidele konkureeriva inhibiitorina, suurema afiinsuse tõttu jääb metanool lagundamata ning eritatakse neerude kaudu.
Välja otsitud andmebaasist " http://et.wikipedia.org/wiki/Metanool "
Eetrid on orgaanilised ühendid, mille molekulis kaks süsivesinikurühma on teineteisega seotud hapnikuaatomi kaudu.
Üldvalem: R´–O–R´´ (R´ ja R´´ on ühe- või erisugused süsivesiniku radikaalid).

Füüsikalised omadused

Eetrid on omapärase lõhnaga vedelikud, välja arvatud dimetüüleeter ja metüületüüleeter, mis on toatemperatuuril gaasid. Eetrid on väga lenduvad. Vees lahustuvad nad vähe või üldse mitte.

Keemilised omadused

Eetrid on keemiliselt püsivamad ja väiksema keemilise aktiivsusega kui alkoholid. Eetrid oksüdeeruvad kergesti hapnikuga seotud süsiniku juuresolekul, mille tulemuseks on peroksiidid . Need on äärmiselt plahvatusohtlikud ained.
Amiinid
Amiinid on ammoniaagi (NH3) derivaadid , milles üks, kaks või kolm vesiniku aatomit on asendatud orgaanilise asendusrühmaga.

[redigeeri] Jaotamine

Amiine jaotatakse asendatud vesinikuaatomite arvu järgi:

• Primaarsed amiinid: orgaanilise asendusrühmaga on asendatud üks vesinikuaatom ammoniaagi molekulis.
  
• Sekundaarsed amiinid: orgaanilise asendusrühmaga on asendatud kaks vesinikuaatomit ammoniaagi molekulis.
  
• Tertsiaarsed amiinid: orgaanilise asendusrühmaga on asendatud kolm vesinikuaatomit ammoniaagi molekulis.
  

Primaarsed amiinid
Sekundaarsed amiinid
Tertsiaarsed amiinid
Fenüültuumaga seotud amiine nimetatakse aniliinideks.

[redigeeri] Keemilised omadused

Amiinid on aluseliste omadustega, sest lämmastiku peal asub nukleofiilsustsenter.

[redigeeri] Füüsikalised omadused

• Ebameeldiva lõhnaga
  
• Amiinid on kergestilenduvad
  
• Inimestele mürgised
  
• Lahustuvad vees
  

Välja otsitud andmebaasist " http://et.wikipedia.org/wiki/Amiinid "
KÜLLASTUMATA ÜHENDID
Küllastumata ühendid on ühendid, kus süsiniku aatomite vahel esineb kahekordne side ehk kaksikside või kolmekordne side ehk kolmikside. Esimesed neist kaanavad nime alkeenid (nimetuse lõpp –een), teised nime alküünid (nimetuse lõpp –üün). Nimetused antakse lähtuvalt süsiniku aatomite arvust, kordse sideme asukoht määratakse ära selle süsiniku järgi, mille järel ta asub.
CH2=CH–CH2–CH3 1- buteen ehk but-1-een
CH3–CH=CH–CH3 2-buteen ehk but-2-een
CH≡C–CH2–CH3 1-butüün ehk but-1-üün
CH3–C≡C–CH3 2-butüün ehk but-2-üün
CH2=CH–CH=CH2 1,3- butadieen ehk but-1,3- dieen
KÜLLASTUMATA ÜHENDITE KEEMILISED OMADUSED
Kaksik- ja kolmikside on molekulis nukleofiilsustsentrid.
δ-
CH2=CH2
Reaktsioonidest on neile iseloomulikud liitumisreaktsioonid kordsetele sidemetele. Kuna kordne side on nukleofiilsustsenter, siis saab kõigepealt liituda elektrofiilne osake.
H H H H Cl
│ │ │ │ │
C=C + HCl → H–C–C+–H + Cl- → H–C–C–H
│ │ │ │ │ │
H H H H H H
Kordsed sidemed pole püsivad.
CH≡CH + HCl → CH2=CHCl
CH2=CHCl + HCl → CH3–CHCl2
Vesinik liitub alati enam hüdrogeenitud süsiniku aatomiga (kus vesinikke on rohkem).
CH2=C–CH3 + HCl → CH3–CCl–CH3
│ │
CH3 CH3
Liita saab katalüsaatorite juuresolekul ka halogeene, vett ja vesinikku.
CH3–CH=CH–CH3 + Cl2 → CH3–CHCl–CHCl–CH3 (katalüsaatori juuresolekul)
CH3–CH=CH–CH3 + H2O → CH3–CH2– CHOH –CH3 (katalüsaatori Hg juuresolekul)
CH3–CH=CH–CH3 + H2 → CH3–CH–CH–CH3 (katalüsaatori Ni juuresolekul)
KÜLLASTUMATA ÜHENDITE ISOMEERIA
Isomeeria võib olla tinigitud kaksiksideme asukoha muutusest:
CH2=CH–CH2–CH3 1-buteen
CH3–CH=CH–CH3 2-buteen
Võib olla ahelisomeeria , mille puhul muutub ahela kuju:
CH2=CH–CH2–CH3 1-buteen
CH2=C–CH3
│ 2-metüülprop-1-een
CH3
CH2—CH2
│ │ tsüklobutaan
CH2—CH2
Võib esineda cis-trans isomeeria ehk ruumiline isomeeria:
CH3 CH3 CH3 H
│ │ │ │
C==C C==C
│ │ │ │
H H H CH3
cis-2buteen trans-2-buteen
POLÜMERIASATSIOON
Polümerisatsioon on polümeri moodustamine madala molekulmassiga küllastumata ühenditest.
nCH2=CH–CH3 → (–CH2–CH–)n
│
CH3
propeen → polüpropeen
KÜLLASTUMATA ÜHENDITE ESINDAJAID
Eteen ehk etüleen CH2=CH2 on värvusetu, nõrga meeldiva lõhna ja narkootilise toimega gaas . Eteeni saadakse nafta töötlemisel ja ta on kõige suuremas koguses tööstuslikult toodetav orgaaniline aine. Suurem osa toodetud eteenist kulub polüeteeni valmistamiseks. Eteenist saadakse ka etanooli, kuid ka vastupidi – mõnel maal toodetakse eteeni etanoolist.
Etüün ehk atsetüleen CH≡CH on meeldiva lõhnaga narkootiliste omadustega värvusetu gaas. Keemiatööstuses on atsetüleen väga oluline lähteaine paljude saaduste valmistamisel. Igapäevaelus tunneme atsetüleeni kui gaasikeevitajate töövahendit. Hapnikuga segatuna põledes annab ta väga kõrge temperatuuriga leegi, mida kasutataksegi gaaskeevituseks. Etüüni segu õhu või hapnikuga on väga plahvatusohtlik.
Trepeenid on lahtise süsinikahelaga või tsüklilised alkeenid, mis sisaldavad 10,15,20,...,5n süsiniku aatomit. Terpeenid on looduslikud ühendid, neid leidub väga erinevates organismides, eriti taimedes ja paljudel neist on meeldiv lõhn.
MÕISTEID
Alkeen – ühend, mis sisaldab süsinikevahelist kaksiksidet
Alküün – ühend, mis sisaldab süsinikevahelist kolmiksidet.
Trans-isomeeria – isomeeria, mille puhul kaksiksideme juures asuvad asendajad (nt metüülrühmad, halogeenid jt) on teine teisel pool kaksiksidet.
Cis-isomeeria – isomeeria, mille puhul kaksiksideme juures asuvad asendajad paiknevad ühel pool kaksiksidet.
Monomeer – väikese molekulmassiga aine, millest saadakse polümeere.
Polümeer – ühe või mitme monomeeri molekulide liitumisel tekkinud suure molekulmassiga aine.
Aromaatsed ühendid ehk areenid
Areenid ehk aromaatsed süsivesinikud on süsivesinikud, mis sisaldavad üht või mitut benseenituuma.
AREENID EHK AROMAATSED ÜHENDID
Areenideks nimetatakse ühendeid, mis sisaldavad benseeni tuuma ehk tsüklit kuuest süsinikust ja kuuest vesinikust.
BENSEEN
ehk ehk
Benseen on küllastumata ühend, kus süsinike vahel esinevad pooleteistkordsed sidemed: kõik süsinikud on sp2 olekus ehk kolm p-orbitaali asuvad tasapinnaliselt (nendevaheline nurk on 120°) ja neljas p-orbitaal asub selle tasapinnaga risti, kusjuures p-orbitaalid moodustavad ühtse π-elektronsüsteemi.
Tänu π-elektronsüsteemile ei ole benseenile ega ka teistele areenidele iseloomulikud liitumisreaktsioonid, vaid asendusreaktsioonid.
Benseeni füüsikalised omadused: värvitu, iseloomuliku lõhnaga (mürgine!), vees lahustamatu , on ise hea lahusti – lahustab hästi rasvu ja muid hüdrofoobseid aineid.
Benseeni keemilised omadused:

reageerib halogeenidega, toimub asendus
+ Cl2 → + HCl

reageerib lämmastikhappega ehk nitreerimine
+ konts HNO3
+ H2O

liitumine benseeni tuumale on võimalik katalüsaatorite juuresolekul, kuid liitumise puhul kaob aromaatsus
+ 3Cl2
+ 3H2
Nimetuste andmine. Tuleb meeles pidada, et benseeni tuum on alati peaahelaks.
Hüdroksübenseen ehk fenool
Aminobenseen ehk fenüülamiin ehk aniliin
Nitrobenseen
Areenide puhul esineb isomeeria eriliik – asendiisomeeria. Vaatleme dihüdroksübenseeni näitel. Nende, nagu kõigi teistegi kahe ühesuguse või erineva asendusrühmaga benseenide korral on võimalik kolm isomeeri:

• orto isomeeris on asendusrühmad kõrvuti (1,2- isomeerid rahvusvahelise nomenklatuuri kohaselt)
  
• meta isomeeris on asendajaga süsinike vahel veel üks süsiniku aatom (1,3-isomeerid)
  
• para isomeeris paiknevad asendajad benseenituuma suhtes diametraalselt (1,4-isomeerid)
  

1,2-dihüdroksübenseen ehk ortodihüdroksübenseen ehk o-dihüdroksübenseen
1,3-dihüdroksübenseen ehk metadihüdroksübenseen ehk m-dihüdroksübenseen
1,4-dihüdroksübenseen ehk paradihüdroksübenseen ehk p-dihüdroksübenseen
NB! Asendiisomeerid on alati erinevate füüsikaliste ja keemiliste omadustega.
FENOOL EHK HÜDROKSÜBENSEEN
Fenooli füüsikalised omadused: värvitu, kristalne , iseloomuliku lõhnaga, toatemperatuuril vees halvasti lahustuv, seguneb veega igas vahekorras alates 70° C, õhuhapniku mõjul muutub tahke fenool kiiresti roosaks .
Fenooli keemilised omadused: fenoolile on iseloomulikud nii ühealuseliste alkoholide kui ka areenide üldised omadused:

tänu π-elektronsüsteemi mõjule on fenooli hüdroksürühma vesinik liikuvam kui tavalisel alkoholil ja ta dissoteerub vesilahuses, muutes keskkonnareaktsiooni
+ H+

nii nagu hape , reageerib ta aktiivsete metallidega
2 + 2Na → 2 + H2↑

reageerib ka hüdroksiididega (peamiselt leelistega)
+ NaOH → + H2O

fenooli vesilahus reageerib broomiveega ehk broomi lahusega vees
+ 3Br2 → + 3HBr

reageerib raud(III)kloriidi lahusega
+ FeCl3 → + HCl
Fenooli kasutamine: plastmasside valmistamiseks, värvainete valmistamiseks (guaššvärvid), sünteetiliste kiudainete valmistamiseks, ravimite valmistamiseks (aspiriin).
ANILIIN EHK AMINOBENSEEN EHK FENÜÜLAMIIN
Aniliini füüsikalised omadused: vees raskesti lahustuv, värvusetu, õlitaoline mürgine vedelik, lahustub eetris, alkoholis, benseenis
Aniliini keemilised omadused:

õhu käes seismisel oksüdeerub kiiresti, muutudes mustaks

põleb tahmava leegiga, sest süsinikku palju, vesinikku vähe (nagu ka teised areenid)

reageerib broomiveega
+ 3Br2 → + 3HBr
Asendus toimub kergemini kui benseenis, kuna aminorühm lõhub (delokaliseerib) π-elektronsüsteemi

reageerib hapetega moodustades sooli
+ HCl →
Aniliini vesilahusel ei ole aluselist reaktsiooni, kuna benseeni tuum seob endaga lämmastiku aatomi vaba elektronpaari.
Aniliini saamine: saadakse etapiviisiliselt, lähteaineks on benseen, vahesaaduseks nitrobenseen – aniliini saadakse benseenist üle nitrobenseeni.
1. etapp: benseeni nitreerimine:
2. etapp: nitrobenseeni redutseerimine :
NB! Nitrobenseen reageerib atomaarse vesinikuga (H), mis saadakse tsingi reageerimisel vesinikkloriidhappega samas segus (). Vesinik on atomaarne tekkimise hetkel! Kui see sama reaktsioon toimuks eraldi, st atomaarne vesinik ei reageeriks koheselt nitrobenseeniga, siis tekiks meie mõistes tavaline H2.
Aniliini kasutamine: riide - ja toiduvärvide valmistamiseks, ravimite valmistamiseks.