Kemi repetition och instuderingsfrågor

# Repetition kemi och instuderings/övningsfrågor

Finns även i .pdf form:

http://sv.odontologigu.wikia.com/wiki/Fil:Odontologi\_Kemi\_20180628.pdf

## Repetition

c = n/V

m= M∙n

mol / liter

Exempel med saltlösning

c1 = 5,0 M

v1 = x

v2 = 1 liter

c2 = 0,20 M

v1 = c2 ∙ v2 / c1

v1= 0,2 ∙ 1,0 / 5,0

v1 = 0,04 liter = 40 mL

**Atomer och kemiska bindningar**

Valenselektroner, vad ämnet har för kemiska egenskaper och hur det kommer att reagera och fungera. Molekylformler räcker inte för att förklara ett ämnes kemiska egenskaper, måste också titta på dess struktur i rymden, vilket kan representeras av en strukturformel. Isomerer = samma molekylformel olika ämnen Struktur i rymden, dvs ett ämnes 3-dimensionella utseende, är därför viktigt.

Elektronorbitaler i stället för skal. En sannolikhetsfunktion, en vågfunktion. Var är det sannolikt att en atom befinner sig. Olika energinivåer. Olika sorters orbitaler, s och p. (Finns även d och f.)

Energinivå i nivå 1 finns 1s

Energinivå 2 2s samt 2p

Ritas som pilar, när det är fyllt så är det en pil upp och en pil ner. (Har med spinn att göra)

H 1S H två vätekärnor som delar på en 1 s orbital = kovalent bindning. Orbitaler som delas = kovalent bindning

C = har i sitt grundtillstånd

1 S ↑↓ 2 S ↑↓ 2p ↑↑ två av tre

Mer fördelaktigt för kol vid reaktioner att hybridisera:

C(sp3)= 1 S ↑↓ sp3 ↑↑↑↑

C 1 s full 4 st hybrider = sp3 orbitaler.

C(sp2)= 1 S ↑↓ sp2↑↑↑ 2p ↑

2p bindningar = pi-bindning

C(sp)= 1 S ↑↓ sp ↑↑↑↑

sp bindningar = sigmabindningar

De är nu likvärdiga och har ingen skillnad i energinivå.

Nu har vi fyra orbitaler som har samma egenskaper, de fyra kommer förhålla sig likadana i rummet, de kommer att förhålla sig så att de har samma vinkel mellan sig. Går igenom det mer under organkemin.

**Syra bas och pH**

Vattnets autoprotolys. Vatten står alltid i en jämvikt.

2 H20 ↔ H30+ + OH-

pH är ett mått på hur många (koncentrationen av) H+ vi har i en lösning.

Högt pH = basiskt

Lågt pH = surt.

pH = den negativa 10-logaritmen av [H+] koncentrationen

pOH = samma sak som ovan fast av [OH-] koncentrationen

pH + pOH = 14

[H+] = i mM = 10-3 M

pH = -log [10-3]

pH = 3

En syra är något som kan ge ifrån sig en proton (eller en vätejon).

HA + H20 → H3O+ + A-

Enprotoniga syror (HF, HCL, HNO3 etc)

Flerprotoniga syror (H2SO4 (stark= svavelsyra, HSO4- vätesulfat bildas då svavelsyra donerat sin första proton och den är inte stark) (H3PO4 etc)

Organiska syror (-COOH) egentligen ingen skillnad från andra syror men de har en speciell struktur, en organisk struktur.

Syror kan ha olika styrkor. Hur stor del av de vätejoner som de bär på kan de donera till en lösning.

En stark syra är HCL. Den kommer att genomgå en fullständig reaktion med vatten och dela upp sig helt i CL- och H30+. Svaga syror blir i jämvikt i stället. Den genomgår inte fullständig protolys.

Stark bas NaOH kommer helt att lösas upp i vatten, det blir en fullständig reaktion och inte en jämvikt.

NH3 är en svag bas

NH4+ (ammonium) + H20 ↔ NH3 + H3O+

syra korr. Bas

HCL + NaOH → Na+ + Cl- + H20

det bildas inga OH- eller H+ joner och alltså är pH:t det samma! En stark bas kan alltid neutraliseras av en stark syra.

Buffer

En buffertlösning är en vattenlösning som vanligtvis innehåller en svag syra och dess korresponderande bas i någon proportion.

Funktionen av en buffertlösning är att hålla pH stabilt. Om pH i lösningen höjs kommer detta att kompenseras av att den svaga syran avger H+ och sänker pH igen. Om pH minskar kommer basen att ta upp H+ och pH ökar igen.

Beroende på vilken syra (och därmed också dess korresponderande bas) vi har i buffertsystemet, så varierar det pH som mest buffertkapacitet erhålls vid. Den optimala buffringen sker när vi har ett förhållande mellan syran och dess korresponderande bas som är 1:1. Vid detta förhållande är pH = pKa för syran, och därmed buffrar en buffertlösning bäst vid ett pH som är nära syrans pKa.

Buffertlösningar används inom många levande organismer, inkluderat människor för att reglera pH. I blodet har vi en buffertlösning som håller pH inom ett ganska snävt område som behövs för att vi ska överleva.

HPO2-4 + H+ → H2PO4-

Buffrar, tillsatts av jonen ändrar inte koncentrationen av den samma.

Syrakonstanten pKa

Ka är ett mått på hur stark syran är.

Låg pKa = en stark syra.

Ett högt pKa är en svag syra.

Pka = - log10 (Ka)

Buffertformeln eller Henderson-Hasselbalch ekvationen:

pH = pKa + log10 ([A-] / [HA])

Beräkna:

HA (ättiksyra) ↔ H+ + A-

0,20 M 0,50 M

Ka = 1,8 \* 10-5

pH = -log10 (1,8\*10-5)+ log10 (0,50/0,20)

**Organisk kemi**

Kolhaltiga ämnen. Kolhydrater, DNA, lipider och proteiner, allt är uppbyggt av kol.

En ”sicksack” innebär att de kan binda till 4. (sp3 hybridiserade kol) om de inte har det så ritar man ut dubbelbindningen. Kan inte roterar runt en dubbelbindning (pi-bindning). Syre kan antingen sitta dubbelbundet eller enkelt, men om det är enkelt så sitter det med ett annat kol eller som OH. Även N ingår ofta i organiska föreningar. Det kan dubbel eller trippelbinda till kol. Även svavel, som beter sig som syre. Oftast de atomtyper som vi kommer stöta på i organkemin.

För att kunna namnge:

En stam med hur många kol som är grunden i ämnet.

Metan

Etan

Propan

Butan

Pentan

Hexan

Heptan

Oktan

Nonan

Dekan

**Alkaner**

CH4

bara sp3 hybridiserade, inga dubbelbindningar eller annat.

Etan H3C ---------- CH3

Propan

Butan

**Cykloalkaner**

Cykliska alkaner

Cyklohexan

**Polymerer**

Kedja av ihopkopplade subenheter. Samma eller olika. Samma i tex polyeten, olika i tex DNA.

**Isomeri**

Konstitutionell Isomeri Samma formel – olika sammanbundna atomer - olika egenskaper

Stereoisomeri E/Z-Isomeri – samma bindningar – olika organisation i rymden – olika egenskaper

E och trans, då sitter de diagonalt. De atomer som räknas är de som är tyngst.

Z eller ciss, så sitter de tyngsta atomerna sitter på samma sida av dubbelbindningen.

Får olika egenskaper och beter sig olika.

**Stereoisomeri**

Kiralt kol Stereoisomeri Kiralitet, samma struktur – spegelbilder (enantiomerer) – samma kemiska egenskaper

S respektive R (beroende på atomernas molekylvikt runt det kirala kolet) De har nästan exakt samma egenskaper, men de bryter polariserat ljus olika, vilket ligger till grund för hur de namnges.

Vi namngivning så vrids de så att den lättast atomen är vriden bakåt. Tyngd efter det blir prioritet i en cirkel. Vänster varv blir s. I detta fall S-alanin.

R-alanin – kan inte namnges som den ser ut nu, den måste ”flippas” först. Vändas över så att den speglas. Om man nu gör en ring av prioritet ovan så blir det högervarv = i detta fall R-alanin.

(Vi kommer inte behöva namnge på tentan men veta vad det är och varför och hur man tänker när man namnger dem och vad som skiljer dem åt.)

I detta fall är exemplena enkla aminosyror och det innebär att alla aminosyror (utom en) ser ut så här och har kirala kol.

**Stereoisomeri Diastereomerer** – Stereoisomerer som ej är spegelbilder – olika kemiska egenskaper

Alla kolen binder till 4 och är kirala, men de är alla olika. De är inte direkta spegelbilder.

Samma atomuppsättning och samma antal kirala kol, men de är inte spegelbilder.

**Intermolekylära bindningar**

**Vätebindningar**

Kan ske mellan Syre, Kväve & Fluor. (FON)

Vätebindningar är stabila och det är det som gör att det tar tid för vatten att dunsta. Håller vattnet i vätskeform länge. Andra ämnen som liknar vatten men som inte har väntebindningar så hade det varit gas i rumstemperatur, också därför som vatten i isform flyter på vatten.

Viktigt med vätebindningar inom proteiner blad annat.

**Dipol-dipol**

Uppstår då molekylen har en partiell laddning (skillnad i elektronegativitet). Det är den negativa delen som dras till den positiva.

**Jonbindning (stark)**

En helt positiv respektive negativ laddning för att det ska räknas som en jonbindning. Ett exempel inom organisk kemi är karboxyler och aminer. (Oorganiskt = alla salter).

En jon och en dipol kan också fungera.

**Hydrofoba interaktioner – van der Waals bindning**

De har inga uppenbara laddningar partiellt, men beroende på rotationer i molekyler med mera så kan du få en momentan laddning som kan ge upphov till en tillfällig partiell laddning. Det är en svag bindning, men i långa kedjor (stora molekyler) kan det ändå ge en sammantagen laddning som är effektiv.

**π-interakton (π- π stacking)**

Pi-system inom vissa aminosystem. Pi system som är när varandra kan interagera med varandra och hålla ihop.

**Namngivning**

**Exempel**

1. Hitta längsta kedjan – det blir stammen till namnet
2. Förgreningen(ar) blir en (eller flera) funktionell grupp(er)
3. Var sitter den funktionella gruppen? Numrera så att deras placering får så lågt värde som möjligt.

En felnylgrupp (eller bensenring) räknas inte in i längsta kolkedjan utan räknas som en funktionell grupp.

I fallet med syra så räknar man alltid från syran.

**Övningsuppgifter**

**Allmän och organisk kemi**

**Allmän kemi:**

1. Hur stor massa (i gram) ska vägas upp för att få 0,50 mol NaCl?

(Molmassan (M) för NaCl är 58,4 g/mol)

m=n\*M m = 0,50 \* 58,4 = 29,2 g

1. Vad är substansmängden (i mol) av 12 g NaOH?

(Molmassan (M) för NaOH är 40,0 g/mol)

m = n\*M n = m/M n = 12 g /40 g/mol n = 0,35 mol

1. Hur stor massa krävs för att göra en 250 mL fysiologiskt koksaltlösning (150 mM)? (Molmassan (M) för NaCl är 58,4 g/mol)

Volym = 250 ml = 0,25 dm3

Koncentration = 150 mM = 0,15 M

n = c \* V n = 0,15 M \* 0,25 dm3 n = 0,0375

m = n \* M m = 0,0375 mol \* 58,4 g/mol m = 2,19 g

1. Du löser upp 15 g KCl i 200 mL vatten, vad blir koncentrationen (i M)?

(Molmassan (M) för KCl är 74,6 g/mol)

n = c \* V m = n \* M n = 15 g / 74,6 g/mol n ≈ 0,20 mol

n = c \* V 200 mL = 0,20 dm3 0,20 mol c = n / V

c = 0,20 mol / 0,20c = 1 M

1. Du vill använda lösningen du gjorde i uppgift 4 som stocklösning för att göra en KCl lösning på 1,0 L med koncentrationen 100 mM, hur gör du?
c1 \* V1 = c2 \* V2
1M \* X = 0,1 M \* 1 dm3
x = 0,1dm3 x = 0,1 dm3 av stocklösningen och addera 0,9 dm3 vatten

1. Vad är skillnaden på bindningarnas orientering i rymden på en kolatom som binder med 4 st sp3 orbitaler mot en atom som binder med 3 st sp2 och 1 st 2p orbitaler? Är det någon skillnad i rotation kring bindningarna?

1. Rita upp reaktionsformeln för buffring av H+ (pH) i ett fosfatbuffertsystem. Vilken jon är den svaga syran och vilken är den konjugerande basen? (Fosfatbuffert består av HPO42- och H2PO4-)
HPO42− + H+ ⇒ H2PO4−

bas (kan ta upp H+) syra (kan avge H+)

1. Vad är pH i en buffert med ättiksyra (CH3COOH) 0,20 M och acetat (CH3COO-) 0,40 M? (pKa för ättiksyra är 4,76) Buffertformeln eller Henderson-Hasselbalch ekvationen:
pH = pKa + log10 [A-] / [HA]
pH = 4,76 + log10 [0,40 M] / [0,20 M]
pH = 4,76 + log10 \* 2
pH = 5,06

1. Vad blir pH i en fosfatbuffert om man blandar 615 mL 0,100 M Na2HPO4 med 385 mL 0,100 M NaH2PO4? (pKa för (divätefosfat) H2PO4- är 7,2) Lite klurigt, räkna ut C först eftersom det är c som ska sättas in. I detta fall spelar det ingen roll eftersom det är en kvot.
Men kanske säkrast att räkna ut c i alla fall.

pH = pKa + log10 ([A-] / [HA])

Na+ + H2PO4-= syran, pKa för H2PO4- är 7,2

pH = 7,2 + log10 (615 / 385)

pH = 7,2 + 0,2 = pH = 7,4

1. Beräkna pKa för mjölksyra om pH är 4,46 i en lösning med 0,1 M mjölksyra (CH3CH(OH)COOH) och 0,4 M laktat (CH3CH(OH)COO−).

pH = pKa + log10 ([A-] / [HA])

4,46 = pKa + log10 ([0,4 M laktat] / [0,1 M mjölksyra])

4,46 = pKa + log10 ([0,4] / [0,1]) = 4,46 = pKa + log10 (4)

4,46 = pKa + 0,60 pKa = 3,86