Hoeveel verbindingen ("armpjes") wil een koolstofatoom (C) altijd aangaan?
Leerdoelen
•Je kunt het belangrijkste verschil tussen alkanen en alkenen uitleggen.
•Je kunt aan de hand van een gegeven naam (bijvoorbeeld propeen) de bijbehorende structuurformule op de juiste manier tekenen.
•Je kunt de temperatuur in graden Celsius omrekenen naar kelvin en andersom door de juiste rekenregel toe te passen.
Koolwaterstoffen
In de scheikunde kom je vaak koolwaterstoffen tegen. Zoals de naam al zegt, zijn dit stoffen die alleen bestaan uit de elementen koolstof (C) en waterstof (H). Koolstof is een bijzonder atoom, want het kan altijd vier verbindingen aangaan. Waterstof daarentegen kan maar één verbinding aangaan
Alkanen
Alkanen zijn een soort koolwaterstoffen waarbij elk koolstofatoom met vier andere atomen verbonden is via enkelvoudige bindingen. Er zijn dus geen 'vrije' bindingen over en je kunt ook geen bindingen vrijmaken zonder een ander atoom te verwijderen. Dit noemen we verzadigd. Elk koolstofatoom zit 'vol'.
De algemene formule voor alkanen is. Dit betekent dat als je het aantal koolstofatomen (n) weet, je het aantal waterstofatomen kunt berekenen door n keer twee te doen en er dan twee bij op te tellen.
Rekenvoorbeeld:
•Als(één koolstofatoom), dan is het aantal waterstofatomen:(2\cdot1)+2=4(21)+2=4. De formule is dan. Dit heet methaan.
•Als(twee koolstofatomen), dan is het aantal waterstofatomen:(2\cdot2)+2=6(22)+2=6. De formule is dan. Dit heet ethaan.
Alkenen
Alkenen zijn ook koolwaterstoffen, maar ze zijn anders dan alkanen. Alkenen zijn onverzadigd. Dit betekent dat er minder waterstofatomen aan de koolstofatomen zitten dan in een alkaan met hetzelfde aantal koolstofatomen. Dit komt doordat er één of meer dubbele bindingen tussen koolstofatomen zitten. Een dubbele binding is als twee koolstofatomen twee van hun bindingen gebruiken om aan elkaar vast te zitten. Hierdoor kunnen er minder waterstofatomen aan vastzitten, of kunnen de bindingen vrijgemaakt worden.
De algemene formule voor alkenen is. Hier zie je dat er twee waterstofatomen minder zijn dan bij een alkaan met hetzelfde aantal koolstofatomen.
Alkenen moeten minimaal twee koolstofatomen hebben om een dubbele binding te kunnen vormen. Een alkeen met één koolstofatoomkan niet bestaan, omdat koolstof vier verbindingen wil aangaan. Met slechts twee waterstofatomen kan het koolstofatoom geen stabiele dubbele binding vormen.
Rekenvoorbeeld:
•Als(twee koolstofatomen), dan is het aantal waterstofatomen:2\cdot2=422=4. De formule is dan. Dit heet etheen.
Naamgeving van koolwaterstoffen
Alkanen en alkenen hebben een specifieke manier van naamgeving. De naam bestaat uit twee delen: een voorvoegsel en een achtervoegsel.
Het voorvoegsel vertelt je hoeveel koolstofatomen er in de stof zitten.
Voorvoegsel | Aantal koolstofatomen |
|---|---|
meth- | 1 |
eth- | 2 |
prop- | 3 |
but- | 4 |
pent- | 5 |
Het achtervoegsel vertelt je of het een alkaan of een alkeen is:
•Alkanen eindigen altijd op '-aan'.
•Alkenen eindigen altijd op '-een'.
Voorbeelden van namen
Door de voorvoegsels en achtervoegsels te combineren, krijg je de namen:
•Alkanen: methaan, ethaan, propaan, butaan, pentaan.
•Alkenen: etheen, propeen, buteen, penteen.
Structuurformules tekenen
Een structuurformule laat zien hoe de atomen in een molecuul met elkaar verbonden zijn. Je hoeft hiervoor geen bolletjes te tekenen; letters en streepjes zijn voldoende. Laten we propeenals voorbeeld gebruiken.
Stap 1: Kijk naar het voorvoegsel en teken het aantal C-atomen. Propeen heeft het voorvoegsel 'prop-', dus het heeft drie koolstofatomen.
Stap 2: Kijk naar het achtervoegsel en teken de dubbele binding(en). Propeen eindigt op '-een', dus het is een alkeen met één dubbele binding. Je mag de dubbele binding aan het begin van de keten plaatsen:
Stap 3: Zorg dat alle C-atomen vier bindingen hebben door de resterende verbindingen te tekenen.
•Het eerste C-atoom gebruikt al twee bindingen voor de dubbele binding. Hij heeft er dus nog twee nodig.
•Het tweede C-atoom gebruikt al twee bindingen voor de dubbele binding en één voor de enkelvoudige binding. Hij heeft er dus nog één nodig.
•Het derde C-atoom gebruikt pas één binding voor de enkelvoudige binding. Hij heeft er dus nog drie nodig. Teken deze 'lege' bindingen als streepjes:
Stap 4: Vul iedere lege binding aan met een waterstofatoom.
Oefening
Kijk naar de volgende structuurformule:
Is dit een alkaan of een alkeen? En hoe heet deze stof?
Je ziet een dubbele binding tussen de koolstofatomen, dus het is een alkeen. Tel het aantal koolstofatomen: er zijn vier C-atomen. Het voorvoegsel voor vier C-atomen is 'but-'. Combineer dit met het achtervoegsel voor alkenen ('-een'), en je krijgt de naam buteen.
Temperatuur omrekenen
In de scheikunde en natuurkunde wordt naast graden Celsius (°C) ook vaak een andere temperatuurschaal gebruikt: Kelvin (K). Dit is een speciale temperatuurschaal, omdat deze een absoluut nulpunt heeft. Dat betekent dat de temperatuur nooit lager kan worden dan 0 kelvin. Er zijn dus geen negatieve kelvintemperaturen. Dit is handig voor veel wetenschappelijke berekeningen. Wetenschappers hebben bedacht dat de allerlaagste temperatuur die er kan zijn, overeenkomt met -273 graden Celsius. Ze hebben deze temperatuur vervolgens 0 kelvin genoemd.
De omrekenregel
De relatie tussen Celsius en kelvin is eenvoudig:
•-273 °C komt overeen met 0 K.
•Als je graden Celsius wilt omrekenen naar kelvin, tel je 273 op bij het aantal graden Celsius.
Formule:\text{Temperatuur (K) }=\text{ Temperatuur (\degree C) }+273\text{Temperatuur (K) }=\text{ Temperatuur (\degree C) }+273\text{Temperatuur (K) }=\text{Temperatuur (\degree C) }+273
Rekenvoorbeeld:
•Als je -273 °C hebt en je wilt dit omrekenen naar kelvin:K.
•Als je 20 °C (kamertemperatuur) wilt omrekenen naar kelvin:K.
•Wil je terugrekenen van kelvin naar graden Celsius, dan trek je 273 af van het aantal kelvin.
Formule:\text{Temperatuur (\degree C) }=\text{ Temperatuur (K)}-\text{ }273\text{Temperatuur (\degree C) }=\text{ Temperatuur (K)}-\text{ }273\text{Temperatuur (\degree C) }=\text{ Temperatuur (K)}-273\text{Temperatuur (\degree C) }=\text{ Temperatuur (K)}--273\text{Temperatuur (\degree C) }=\text{ Temperatuur (K)}-\text{ }-273\text{Temperatuur (\degree C) }=\text{ Temperatuur (K)}-\text{ }2-273\text{Temperatuur (\degree C) }=\text{ Temperatuur (K)}-\text{ }2-73\text{Temperatuur (\degree C) }=\text{ Temperatuur (K)}-\text{ }273\text{Temperatuur (\degree C) }=\text{ Temperatuur (K)}-\text{ }273\text{Temperatuur (\degree C) }=\text{ Temperatuur (K)}-\text{ }273\text{Temperatuur (\degree C) }=\text{ Temperatuur (K)}-273\text{Temperatuur (\degree C) }=\text{ Temperatuur (K)}-\text{ }273\text{Temperatuur (\degree C) }=\text{ Temperatuur (K)}-\text{ }273\text{Temperatuur (\degree C) }=\text{ Temperatuur (K)}-273\text{Temperatuur (\degree C) }=\text{ Temperatuur (K)}-\text{ }273\text{Temperatuur (\degree C) }=\text{ Temperatuur (K)}-\text{ }273\text{Temperatuur (\degree C) }=\text{ Temperatuur (K) }-\text{ }273\text{Temperatuur (\degree C) }=\text{ Temperatuur (K) }-\text{ }273\text{Temperatuur (\degree C) }=\text{ Temperatuur (K) }-\text{ }273\text{Temperatuur (\degree C) }=\text{ Temperatuur (K) }-\text{ }273
Ezelsbruggetje:
•Van C naar K: De letter 'K' komt later in het alfabet dan 'C', dus je doet plus 273.
•Van K naar C: De letter 'C' komt eerder in het alfabet dan 'K', dus je doet min 273.
