Kemiska reaktioner

1. Kemiska reaktioner Biologisk kemi Medicinsk Teknik vt 2010 Märit Karls Läs Kemibok på nätet

2. Repetition Kemisk bindning Varför är det viktigt att förstå kemisk bindning när man läser Biologisk kemi? Bra kemiguide på nätet Bra länk

3. Enzym + substrat Vilka bindningar känner ni igen? Vilka är starka resp svaga?

4. Elektronfördelning • I varje orbital finns plats för 2 elektroner • Elektronerna fylls på enl. Hunds regel • ”bussprincipen” • Lägg märke till elektronfördelning för He, Ne och Ar, stabila föreningar • Fig.3.5 s. 64

5. Oktettregeln • Holum s. 82 • The atoms of the reactive representative elements tend to undergo those chemical reactions that most directly give them electron configurations of the nearest noble gas. • Atomer av representative grundämnen tenderar att genomgå sådana kemiska reaktioner som på enklaste sätt ger dem en elektronfördelning som motsvarar elektronfördelningen för närmaste ädelgas. • Formulera med egna ord!

6. Kemiska egenskaper Hur många elektroner saknar atomerna för att uppnå full oktett? Hur många kovalenta bindningar kommer de att ha i en molekyl? Se tab. 4.2 s. 93 Förklarar kemiska egenskaper http://fig.cox.miami.edu/~cmallery/150/chemistry/c4x3valances.jpg

7. Molekyler Organiska molekyler består av atomer som delar elektronpar för att uppfylla oktettregeln. På hemsidan för University of Wisconsin finns fina bilder som illustrerar egenskaper för molekyler Öppna länkar på nästa två bilder! Bilderna hämtade från http://www.chem1.com/acad/webtext/chembond/cb01.html

8. Krafter mellan molekyler • Jon-dipol 40-600 kJ/mol • Vätebindning 10-40 • Dipol-dipol 5-25 • Jon-inducerad dipol 3-15 • Dipol-inducerad dipol 2-10 • London dispersion 0,05-40 • Se ex på länken nedan, tab. 12.2 Intermolekylära krafter

9. Hur ser man om en förening är en dipol? • Finns polära bindningar? • Titta på molekylformen, t ex linjär form: dipolmomenten tar ut varandra • Titta på länken nedan för att se exempel på dipoler och på molekyler med polära bindningar som ej är dipoler Polära molekyler, dipoler

10. Kolföreningarnas kemiOrganisk kemi • Mer än 6 milj olika kolföreningar • Orsaker, vad är unikt med kolatomen? • Ledtråd, grupp i periodiskt system • Vill C avge eller ta upp elektroner? • Elektronegativitet s. 109 • Vilka atomer vill kolatomen samarbeta med? • Storlek på kolatomen?

11. Kolatomens bindningar • C-H vanligast • Andra atomer som kolatomen gärna binder: HONSP • Extremfallet: • Diamant, bara kolatomer med kovalenta bindningar

12. Vilka egenskaper kan man förvänta sig i organiska föreningar? • Kokpunkt (kp, bp)? • Löslighet i vatten? • Ledtråd: • Vilka krafter finns mellan molekylerna?: Vätebindningar? Dipol-dipol? London krafter? • För att svara på det måste vi veta: Är bindningarna mellan atomerna polära?

13. Människokroppen • Organiska föreningar i vattenmiljö??? • Hur går det om organiska föreningar är opolära = hydrofoba? • Måste finnas polära bindningar också • Håll utkik efter O, N! • Ex. R-O-H, R-N-H, kan bilda …… bindningar • Kan lösas i vatten, hydrofila

14. Funktionella grupper • Vad är det; grupper som fungerar? • De ger föreningen specifika • Fysikaliska egenskaper • Kemiska egenskaper • Liknande för alla föreningar med samma funktionell grupp • Se tab. 11.2 s. 337

15. Markera funktionella grupperi tetracyklin

16. Organiska stamträdet

17. Hur skriver man organiska föreningar? • Kondenserade strukturer • Underförstått: • Molekylgeometri, behöver ej markera vinklade bindningar • Fri rotation kring varje enkelbindning • 4 bindningar till varje kolatom • Behöver inte skriva ut C och H • Se fig. 11.1, ex. 11.1. Träna på Practice ex. 1-4 • Skriv butan på olika sätt Träna på denna sida!

18. Isomeri • Föreningar med samma molekylformel men med olika struktur • Strukturisomeri ”Constitutional isomerism” • På hur många olika sätt kan man pussla ihop 4 kolatomer?

19. Omättade föreningar • Många organiska föreningar har dubbelbindning (två atomer delar på två elektronpar) • Alkener • Fettsyror (fleromättade = flera dubbelbindningar) • Karbonylföreningar (C=O) • Trippelbindning ovanligt

20. Kemiska reaktioner • Ex. Förbränning av kolväten • Reaktionen kan beskrivas med en reaktionsformel • Ex. propan förbränns i syrgas

21. Balansering av reaktionsformler • Skriv upp antal atomer i varje led • Balansera stora molekyler först • Balansera antal atomer mha H2O • Undvik halva molekyler, fördubbla

22. Redoxreaktioner • 2 Mg + O2 2 MgO • Oxidation = ett ämnes reaktion med syre • Reduktion = borttagande av syre

23. Oxidation?Reduktion? • Mg + Cl2 MgCl2 • Bättre definition: • Oxidation = avgivande av e-, • Reduktion = upptagande av e-

24. Vid oxidation avges elektroner Mg Mg2+ + 2 e- Vid reduktion upptas elektroner Cl2 + 2 e- 2Cl-

25. Redoxreaktioner • Mg Mg2 + 2 e- Oxidation • Cl2 + 2 e- 2 Cl- Reduktion • Oxidationsmedel, tar upp e-, reduceras • Reduktionsmedel, avger e-, oxideras

26. Oxidationstal • Ett hjälpmedel vid formelskrivning, ett sätt att ”hålla ordning” på elektronerna vid en reaktion • Definition: • Den laddning som en atom får, om de i bindningen ingående elektronerna helt tillföres den mest elektronegativa atomen

27. Definitioner • Oxidation = ett ämnes reaktion med syre • Reduktion = borttagande av syre • Bättre definition: • Oxidation = avgivande av e- • Reduktion = upptagande av e- • Ännu bättre definition: • Oxidation = ämnets oxidationstal ökar • Reduktion = ämnets oxidationstal minskar

28. Regler för oxidationstal • Ett grundämne i fri form har oxidationstal 0 • I kemiska föreningar • har syre oxidationstalet – II • väte oxidationstalet + I • är summan av oxidationstalen 0 • I en jon är summan av oxidationstalen lika med jonens laddning

29. Exempel • HNO3 salpetersyra • N2 kvävgas • NH3 ammoniak • NO3- nitratjon • NO2- nitritjon • NH4+ ammoniumjon

30. Tumregler • I organiska molekyler gäller ofta att: • En oxidation innebär att molekylen • vinner 1 O • eller förlorar 2 H • Kallas dehydrogenering (ta bort hydrogen, H) ofta katalyserade av enzym som kallas dehydrogenas • En reduktion innebär att molekylen • förlorar 1 O • eller vinner 2 H

31. Exempel • Alkolhol • Oxidation ger aldehyd som ger karboxylsyra • Ex. 1-propanol s.413 • Sid 604 hur etanol oxideras i cellerna

32. Exempel • Oxidation av alkener • Elektronrika dubbelbindningar kan oxideras • Dubbelbindningen bryts, produkten kan vara ketoner, karboxylsyror eller koldioxid

33. Viktiga redoxreaktioner • 2-hydroxipropansyra 2-oxopropansyra • Mjölksyra, lactic acid • Inte så lätt att se elektronöverförandet. Ofta ingår elektronerna i väteatomer som upptas eller avges. Väteatomer kan inte existera fritt utan måste tas upp av någon annan organisk förening eller av syre. Dehydrogenaser kräver ett coenzym, NAD+, NADP+, FMN eller FAD. Återkommer vid metabolismen

34. Oxidationsmedel • Oxidationsmedel oxiderar ett annat ämne • Reduceras själv • Ozon O3 är ett av de starkaste oxidationsmedlen, oxiderar dubbelbindningar i kroppen t.ex. i cellmembran • Se Interaction 12.3

35. Viktiga oxidationer • Citronsyracykeln • 4 dehydrogeneringar av olika dehydrogenas, • Varje dehydrogenering ger material till andningskedjan som i sin tur ger energi till cellen genom ATP

36. Viktiga reduktioner • Reduktion av aldehyder och ketoner • Återkommer i kap. 14.4 och i cellmetabolismen