KEMIJA - Predavanja 24-25 (1) PDF

KEMIJA  KEMIJA – snov Z zakoni kemije, fizike in biologije lahko pojasnjujemo veliko procesov priprave hrane KEMIJA – preučevanje kemijskih procesov in interakcij bioloških in nebioloških sestavin živil Kemija je naravoslovna znanost, ki proučuje snovi, njihovo zgr...

KEMIJA  KEMIJA – snov Z zakoni kemije, fizike in biologije lahko pojasnjujemo veliko procesov priprave hrane KEMIJA – preučevanje kemijskih procesov in interakcij bioloških in nebioloških sestavin živil Kemija je naravoslovna znanost, ki proučuje snovi, njihovo zgradbo, lastnosti in spremembe  KEMIJA – Literatura Izročki predavanj + zapiski s predavanj Lazarini F., Brenčič J. Splošna in anorganska kemija, Ljubljana, DZS Atkins, P.W., Clugston, M.J., Frazer, K in sod. Kemija, zakonitosti in uporaba. Tehnična založba Slovenije, Ljubljana Srednješolske knjige za kemijo https://www.youtube.com/watch?v=n6wpNhyreDE https://www.youtube.com/watch?v=CPmM-yeQQyI  Uvod – zgodovina kemije Zakon o ohranitvi mase Lavoisier (1772-1780) – celotna masa snovi se pri kemijski reakciji ne spremeni Vsota mas reaktantov, ki vstopajo v reakcijo, je enaka vsoti mas produktov, ki nastajajo  Uvod – zgodovina kemije Stehiometrijski zakoni Zakon o stalni sestavi (NaI vsebuje 15,3 % natrija in 84,7 % joda ne glede na način priprave) Zakon o mnogokratnem masnem razmerju (ČE TVORITA DVA ELEMENTA VEČ SPOJIN, POTEM SO MASE ENEGA ELEMENTA, KI SE SPAJAJO Z ENAKIMI MASAMI DRUGEGA ELEMENTA, V RAZMERJU NARAVNIH ŠTEVIL). CO in CO2 Na 1 atom ogljika se veže en kisik (CO) ali dva kisika (CO2) Razmerje atomov O glede na en atom C je 1:2  Uvod – zgodovina kemije Daltonova atomska teorija – snovi zgrajene iz atomov in relativna atomska masa (Ar) a) - Vse snovi so sestavljene oz. atomov - Vsi atomi istega elementa imajo enako maso in enake kemijske lastnosti - Spojine nastanejo s kombinacijo različnih atomov - Pri kemijski reakciji pride do ločitve in prerazporeditve atomov, njihova identiteta pa se ohranja a) RELATIVNA ATOMSKA MASA (Ar) Ker se absolutnih mas ne da določit, je Dalton določil Ar. Ar je število, ki pove kolikokrat je masa atoma nekega elementa večja od 1/12 mase ogljikovega 12C. Iz Ar lahko izračunamo Mr. PRIMER: Ar (Na) = 23, Cl=35,5 Mr (NaCl) = ?  Uvod – plinski zakoni Pline opišemo s V, n, T, P. Zvezo med temi količinami opisujejo PLINSKI ZAKONI Boyle-Mariottov zakon – povezuje prostornino in tlak idealnega plina pri stalni temperaturi p 1 V 1 = p2 V 2 Gay-lussacov zakon – ugotovil kako se pri konstantni prostornini spreminja tlak plina s temperaturo Če povečamo T se poveča tlak, če znižamo temperaturo se zniža tlak  Uvod – plinski zakoni Pline opišemo s V, n, T, P. Zvezo med temi količinami opisujejo PLINSKI ZAKONI Charlesov zakon – prostornina fiksne količine plina pri konstantnem tlaku je proporcionalna absolutni temperaturi pri konstantni prostornini Če povečamo T se poveča V Splošna plinska enačba (opisuje razmerje med n, P, V in T idealnega plina) Normalni pogoji: P0=101,3 kPa, T0= 273 K, V0= 22,4 L  Mol Število delcev izražamo z množino (n) Mol - je tista množina snovi, ki vsebuje enako število delcev (atomov, molekul, ionov ali drugih delcev), kot je število atomov v 12,0 g izotopa ogljika 126C. To pa je 6,02·1023 delcev. To število imenujemo …. ….AVOGADROVO ŠTEVILO ali AVOGADROVA KONSTANTA (NA) 1 mol katerekoli snovi vsebuje 6,02·1023 delcev 1 mol železa vsebuje 6,02·1023 atomov železa, 1 mol natrija pa ravno toliko atomov natrija,…  Mol 1 mol kateregakoli plina pri 0oC in P=1,013 x 105 Pa, vsebuje Avogadrovo število delcev in zavzame 22,4 L N (število delcev) =n (množina snovi) x NA; n=m/M N = m/M x NA  Kemija – veda o snoveh Kemija je naravoslovna veda, ki preučuje sestavo snovi, njihove lastnosti in spremembe. KAJ JE SNOV? Snov je vse, kar zavzema prostor in ima maso. Snovi so zgrajene iz delcev. Najmanjši delec snovi, ki ga s kemijsko reakcijo ne moremo več razstaviti, je atom. Atomi se lahko med seboj povežejo in tvorijo molekule. Če imajo vsi delci v snovi enake lastnosti, govorimo o čistih snoveh. Čisto snov, v kateri so vsi atomi enaki, imenujemo element. Elemente ne moremo razstaviti na enostavnejše snovi. Če so molekule zgrajene iz različnih atomov, so to spojine. Spojine so sestavljene iz različnih elementov.  Snovne spremembe - Termodinamika Veda o proučevanju spremembe sistemov Osnovni zakoni TERMODINAMIKE so osnova vseh klasičnih naravoslovnih ved in povezujejo veličine kot so delo, toplota, izmenjava energije in spremembo stanja v določenem sistemu, ki je izoliran od okolice. Ljudje smo živa bitja in smo del vesolja – sistema, ki ga opazujemo Spremembe: adiabatne (ni inetrakcije med sistemom in oklico),izotermne (T=konst.) Sistem v termodinamiki opišemo s spremenljivkami (T, P, V, n, c) Če se spremeni samo ena spremenljivka, sistem preide v drugo stanje Vsak termodinamski sistem vsebuje v določenem stanju NOTRANJO ENERGIJO  1. zakon temodinamike ∆E = Q + A; Prvi stavek termodinamike E = notranja energija; Q = toplota; A = delo, ki ga opravi sistem na okolje (npr. tenzijska sila mišičnega vlakna) ENERGIJE NE MOREMO IZ NIČ USTVARITI NITI IZNIČITI – lahko pa jo pod določenimi pogoji pretvarjamo iz ene oblike v drugo  2. zakon termodinamike Vsi procesi v vesolju spontano težijo h KAOSU in nered se povečuje Sistemi težijo od urejenega proti neurejenemu stanju S pomočjo 2. zakona termodinamike lahko ugotavljamo smer spontanih naravnih procesov. Če celotna entropija narašča, proces spontano poteka! Po Boltzmannu je stanje maksimalnega nereda najverjetnejše, takšno stanje pa ima večjo entropijo Entropija podaja stopnjo (ne)urejenosti. Je mera za notranjo porazdelitev energije v ravnotežnem stanju.  Ljudje smo visoko urejen biološki sistem, zato moramo za ohranjane reda, ki spontano teži k neredu vlagati veliko energije. KJE DOBIMO ENERGIJO? Potencialna energija – shranjena v kemijski vezi med atomi, ki sestavljajo molekule makrohranil v hrani Proces izkoriščanja energije imenujemo PRESNOVA in predstavlja vsoto vseh kemijskih reakcij, ki se odvijajo v našem telesu  Entalpija - H H = E + pV; Entalpija - Entalpija zajema vse energetske spremembe znotraj kemijske reakcije Funkcija pri konst. P ∆H = ∆E + p∆V ∆H > 0; endotermna – toplota se porablja (npr. razpad vezi) ∆H < 0; eksotermna – toplota se sprošča (npr. tvorba vezi)  Snovne spremembe - Termodinamika Pri večini kemijskih reakcij se E sprošča Pri EKSOTERMNI REKACIJI je notranja energija REAKTANTOV večja od notranje energije PRODUKTOV – energija se pri takšni reakciji SPROŠČA (primer gorenje) Pri ENDOTERMNI REAKCIJI je notranja energija REAKTANTOV manjša od notranje energije PRODUKTOV- enegija se PORABLJA (primer fotosinteza)  Aktivacijska energija Aktivacijska energija Ea je tista najmanjša količina energije, ki je potrebna, da steče kemijska reakcija oz. je minimalna energija, ki jo morajo imeti reaktanti, da dosežejo aktivacijski kompleks (prehodno stanje pri nastanku produktov). Katalizator (npr. encimi) je snov, ki spremeni aktivacijski kompleks, tako, da se aktivacijska energija zmanjša. Katalizator poveča hitrost reakcije, ne spremeni pa notranjih energij reaktantov in produktov in se med reakcijo ne porablja.  Gibbsova prosta energija - G Smer poteka reakcije ugotovimo z Gibbsovo prosto energijo: G < 0 reakcija poteka v desno G = 0 reakcija je v ravnotežju G > 0 reakcija poteka v levo  Kemijsko ravnotežje Smer kemijske reakcije je ena najpomembnejših informacij v kemiji Ko reakcija poteče do kemijskega ravnotežja, se sestava zmesi ne spreminja več Kvantitativno ovrednotimo razmerje med produkti in reaktanti s konstanto ravnotežja Kc. Kc ≈ 1 − Koncentracija produktov in koncentracija reaktantov je približno enaka. Kc > 1 − Koncentracija produktov je večja od koncentracije reaktantov. Kc < 1 − Koncentracija produktov je manjša od koncentracije reaktantov. aA + bB cC + dD [ ] molarna koncentracija; mol/L (dm3) N2O4 2NO2 Kako bi zapisali Kc?  Kemijsko ravnotežje Na ravnotežje lahko vplivamo na različne načine: s spremembo temperature (če temperaturo zvečamo, se ravnotežje pomakne v smer endotermne reakcije in obratno) s spremembo tlaka (če tlak povečamo, se ravnotežje pomakne v smer manjšega števila plinastih molekul (ugotovimo iz enačbe reakcije) in obratno) s spremembo koncentracij snovi (če odvzamemo neko snov iz sistema, se ravnotežje pomakne v smer tvorbe te snovi in obratno) Le Chatelierovo načelo je leta 1888 objavil francoski kemik Henri Louis Le Chatelier in se glasi: Če se v uravnoteženem sistemu spremeni koncentracija, temperatura, volumen ali tlak, se bo sistem odzval tako, da se bo vzpostavilo novo ravnotežje  Kemijsko ravnotežje POMEMBNA RAVNOTEŽJA IN NJIHOVE KONSTANTE: Ravnotežni Ravnotežna Oznaka proces konstanta Disociacija vode Ionski produkt Kw vode Disociacija kisline Disociacijska Ka konstanta kisline Disociacija baze Disociacijska Kb konstanta baze Topnost Topnostni Kt produkt  Elektronska struktura atoma Se še spomnete z česa je sestavljen atom? Iz jedra in elektronske ovojnice Kaj se nahaja v jedru in kaj v elektronski ovojnici ? V jedru se nahajajo protoni in nevtroni, v ovojnici pa elektroni  Elektronska struktura atoma Vsak od delcev v atomu ima določen naboj: proton (označimo s simbolom p+) ima pozitiven naboj 1+, elektron (označimo s simbolom e-) ima negativen naboj 1-, nevtroni (označimo s simbolom no) pa imajo naboj nič. Število protonov v jedru atoma je enako številu elektronov v elektronski ovojnici. Atom je navzven električno nevtralen.  Elektronska struktura atoma Število protonov v jedru imenujemo vrstno število oziroma atomsko število elementa in ga označimo s črko Z levo spodaj pri simbolu za element. Atomsko število je hkrati enako tudi številu elektronov, ki jih ima atom v elektronski ovojnici, saj je atom navzven električno nevtralen. Skupno število protonov in nevtronov v jedru imenujemo masno število atoma A. Zapišemo ga s številko levo zgoraj pri simbolu za element.  Elektronska struktura atoma IZOTOPI – isto število protonov oziroma elektronov, a različno število nevtronov Primer: element kositer, Sn (Z=50) ima v naravi kar 10 izotopov  Elektronska struktura atoma DE BROGLIEJEVA RELACIJA: za vsak delec tudi elektron, z znano maso in hitrostjo lahko določimo valovno dolžino. Valovanje lahko proučujemo in dokažemo s pomočjo uklonskih pojavov. Tako so tudi dokazali valovni značaj elektrona. Resnica je, da se elektron pri nekaterih pojavih v naravi obnaša kot delec ali kot valovanje- dualizem. De Brogliejeva relacija ni bilo edino odkritje ki kaže, da v svetu atomov veljajo določene zakonitosti, ki jih v makroskopskem svetu ni. Leta 1927 je Werner Karl Heiserberg ugotovil, da za elektron ni mogoče hkrati točno poznati položaja in gibalne koločine (oz hitrosti). To imenujemo Heisnbergov princip nedoločljivosti. To velja tudi za makroskopske delce, le da so tam napake tako majhne da jih ni mogoče ugotavljati.  Elektronska struktura atoma Orbitala je definirana kot prostor, v katerem obstaja 95 % verjetnosti, da v njem najdemo elektron. V vsaki orbitali sta lahko le po dva elektrona, ki se med seboj razlikujeta po smeri vrtenja okoli lastne osi (po spinu) V atomih, kjer je prisotnih več elektronov, se le ti razvrstijo v več orbital. Te se razlikujejo tako po obliki kot po velikosti.  Elektronska struktura atoma ERWIN SHRODINGER je leta 1927 izpeljal valovno enačbo s katero opisuje elektron vodikovega atoma Enačba opisuje elektron v atomu kot trodimenzionalno stojno valovanje in kot delec z določeno maso in energijo. Pri reševanju je treba vpeljati tri celoštevilčne parametre, označimo jih z n, l in m – kvantna števila MESTO e- (verjetnost nahajanja na tem mestu) v el. ovojnici določimo s štirimi kvantnimi števili: glavno n, stransko l, magnetno m in spinsko kvantno število  Elektronska struktura atoma Energijski nivoji in Glavno kvantno število n (n = 1, 2, 3, 4...) v največji meri določa energijo elektrona En. Za skupino orbital, ki imajo enako glavno kvantno število, se je uveljavil izraz lupina. Imamo 7 lupin. Oblika orbital in Stransko kvantno število l (med 0 ≤ l < n) določa obliko orbitale. Za skupino orbital, ki imajo enako stransko kvantno število, se je uveljavil izraz podlupina. Stransko kvantno število je lahko od 0 do n-1. Prva lupina n=1; l=0 Druga lupina n=2; l=0,1  Elektronska struktura atoma Orientacija orbital in Magnetno kvantno število m določa možne orientacije orbital glede na zunanje magnetno polje in s tem tudi število orbital. Lahko ima naslednje vrednosti: -l ≤ m ≤ l. S orbitale, kjer je l=0 in m=0 nimajo prostorske orientacije P orbitale, kjer je l=1 in m=-1,0,1 pomeni da so v podlupini tri orbitale, ki sprejmejo 6 elektronov. Orientirane so v smeri x, y in z. D orbitale, kjer je l=2, m=-2,-1,0,1,2 (torej 5 vrst orbital)  Zgradba atomov z več elektroni Paulijev princip; spinsko kvantno število S spinom je opisana rotacija elektrona okrog lastne osi. Zaradi spina sta lahko v vsaki orbitali le dva elektrona Pravimo, da imata elektrona antiparalelni spin oz. da gre za elektronski par....SPIN – četrto kvantno število (smer vrtenja elektronov) Z natančno preučenostjo atomskih spektrov leta 1925 Wolfanf Pauli postavi empirično pravilo, ki ga imenujemo Paulijev izključitveni princip: V atomu ne moreta imeti niti dva elektrona vseh štirih kvantnih števil  Zgradba atomov z več elektroni Hundovo pravilo Friedrich Hund na osnovi proučevanja atomskih spektrov postavil še eno pravilo: V osnovnem stanju zasedejo elektroni vselej maksimalno število praznih degeneriranih orbital – TAKO STANJE JE NAMREČ STABILNEJŠE  Polnjenje orbital v periodnem sistemu Elektroni polnijo orbitale po določenem sistemu Orbitale se polnijo v skladu s tremi pravili: Vrstni red orbital oziroma energijskih nivojih glede na naraščajočo energijo (elektron zasede tisto orbitalo, v kateri ima najnižjo energijo) Pulijev princip Hundovo pravilo 1s – 2s – 2p – 3s – 3p – 4s – 3d – 4p – 5s – 4d – 5p – 6s – 4f (lantanidi) – 5d – 6p – 7s – 5f (aktinidi) – 6d – 7p  Nastanek in velikost ionov Atomi nimajo naboja Iz atoma pa lahko z oddajanje in sprejemanjem elektronov nastanejo delci, ki imajo naboj – IONI Če atom sprejme elektrone, nastane ion z negativnim nabojem – ANION Če atom odda elektrone, nastane ion s pozitivnim nabojem – KATION Zgradba atomov z več elektroni vaje Periodni sistem elementov danes jih poznamo 114 94 elementov najdemo v naravi, v obliki spojin Ostali elementi so bili umetno narejeni  Periodni sistem elementov  Elementi razvrščeni po vrstnem številu  Vrsticam v periodnem sistemu rečemo periode, ki pomeni:  Št. elektronskih lupin  Število glavnih energijskih nivojev  Glavno kvantno število  Stolpcem rečemo skupine, ki pomeni:  Število zunanjih elektronov  Periodni sistem elementov  V posamezni periodi si sledijo atomi glede na število zunanjih elektronov v isti lupini.  Na koncu vsake periode je atom elementa, ki ima zunanjo lupino polno elektronov.  V do zdaj znanih atomih je največ sedem lupin, zato je v periodnem sistemu možnih največ sedem period.  Periodni sistem elementov  V isto skupino periodnega sistema so uvrščeni elementi, ki imajo v svojih atomih enako število elektronov v zunanji lupini. Zato imajo tudi podobne lastnosti. Pravimo, da se lastnosti periodično ponavljajo. Od tod ime PERIODNI sistem.  V zunanji lupini elektronske ovojnice je lahko največ osem elektronov. Elemente lahko zato razvrstimo v osem glavnih skupin.  Periodni sistem elementov  Elemente v PS razdelimo glede na lastnosti v tri večje skupine: kovine, nekovine in polkovine.  KOVINE: Vse kovine (razen Hg) so v trdnem agregatnem stanju. Imajo kovinski sijaj, prevajajo električni tok in so dobri prevodniki toplote. Kovine lahko kujemo in vlečemo. Imajo visoka vrelišča in tališča. Večinoma tvorijo trdne kristale.  NEKOVINE: ne prevajajo električnega toka in toplote. Ne moremo jih kovati ali vleči. Kristali niso trdni.  POLKOVINE: imajo nekatere kovinske in nekovinske lastnosti. Vse so v trdnem agregatnem stanju, so polprevodniki, kar pomeni, da lahko pri določenih pogojih prevajajo električni tok (npr. pri povišani T).  Periodni sistem elementov - vaja 1. Atom elementa natrija, je v __________ skupini periodnega sistema. V zunanji lupini ima ________ elektron-ov. Je v tretji periodi, iz česar lahko sklepamo, da ima v elektronski ovojnici ________________ število lupin. Skupno število elektronov je ___________, in sicer, v prvi lupini ____________, v drugi lupini ________________, v tretji lupini ________________. Atom natrija ima v jedru poleg nevtronov še ______________ protonov. Njegovo vrstno število je ________________. 2. V jedru atoma so trije prototni.  PS- reaktivnost atomov  Najstabilnejši so takrat, ko imajo z elektroni zapolnjeno zunanjo lupino.  V osmi skupini so elementi, ki imajo polno zunanjo lupino, zato so nereaktivni. Imenujejo se žlahtni plini.  Atomi elementov sedme skupine potrebujejo za zapolnitev zadnje lupine samo en elektron, zato so reaktivni.  Prav tako so zelo reaktivni elementi prve skupine periodnega sistema. V zunanji lupini imajo samo en elektron, ki ga radi oddajo atomom drugih elementov.  Elementi, ki so na levi in desni strani periodnega sistema (razen žlahtnih plinov), so bolj reaktivni od elementov iz sredine periodnega sistema.  Struktura molekul in kemijska vez Raznolikost sveta je posledica povezovanja atomov v molekule. Poznamo tri intermolekulske vezi (med atomi): ❑ionsko, ❑kovalentno in ❑kovinsko vez.  Ionska vez – med kovinami in nekovinami Atomi kovin oddajo enega ali več e- atomom nekovin. Nastanejo nasprotno nabiti ioni s stabilno zgradbo. Med njimi vlada privlačna sila - ionska vez. Značilna je za kristale, naprimer NaF. Ionska vez – med kovinami in nekovinami Ionska vez – med kovinami in nekovinami Ionska vez – med kovinami in nekovinami Ionska vez – med kovinami in nekovinami Ionska vez – med kovinami in nekovinami Ionska vez – med kovinami in nekovinami Ionska vez – med kovinami in nekovinami Ionska vez – med kovinami in nekovinami Ionska vez – med kovinami in nekovinami  Ionska vez – med kovinami in nekovinami Ionska vez je značilna za kristale. V ionskih kristalih pozitivno nabit ion privlači negativno nabite ione, ki ga obkrožajo in obratno. Elektrostatski privlak deluje v vse smeri okoli iona, zato so ioni v mrežo precej trdno vezani. Ali poznate še kakšen primer ionske vezi – razmislite! https://www.youtube.com/watch?annotationiv&src_vid=ZxWmyZmwXt A&v=dqW7H7c7M4A  Ionska vez – med kovinami in nekovinami IONSKE VEZI: prostorsko neusmerjene močne vezi, zato imajo ionske spojine visoka vrelišča in tališča Ionske spojine so pri sobnih pogojih v trdnem agregatnem stanju Zaradi gibljivih ionov raztopine in taline teh snovi dobro prevajajo električni tok Ionske spojine prepoznamo po lepo oblikovanih kristalih.  Kovalentna vez – med nekovinami LEWIS-ova predpstavka: Ko si atoma delita elektrona (tvorba skupnih elektronskih parov), nastane kovalentna ali atomska vez, spojino uvrščamo med kovalentne spojine. Poznamo POLARNO in NEPOLARNO kovalentno vez POLARNA KOVALENTNA VEZ V molekulah z različnimi atomi je mogoče, da eden od atomov v vezi močneje privlači elektrone. Takšna molekula je polarna (dipol)  Kovalentna vez – med nekovinami KOVALENTNE NEPOLARNE VEZI: Nastane med atomi iste nekovine prostorsko usmerjene El. par je enakomerno razporejen okrog obeh atomov, el. gostota je enakomerno razporejena, zato govorimo o nepolarni vezi in hkrati o nepolarnih molekulah značilne za izolirane molekule; za spojne v plinastem, deloma tudi v tekočem stanju, pa tudi molekule v kristalu https://www.youtube.com/watch?v=LkAykO v1foc Kovalentna in ionska vez - razlike  Kovinska vez – med kovinami Kovinska vez nastane pri povezovanju kovinskih atomov. Atomi kovin razmeroma zlahka oddajajo zunanje elektrone. Vez je elektrostatskega značaja in povezuje pozitivno nabita jedra in prosto gibljive oz. delokalizirane elektrone. V kovinah so delci trdno povezani med seboj. Kovine tvorijo urejeno mrežo ionov, ki jo imenujemo tudi kovinski kristali. Vez je močna  Polarnost molekule ODVISNA JE OD: elektronegativnosti elementov geometrije molekule Polarnost ali nepolarnost je osnovna značilnost molekule, ki določa sile med molekulami, kar posledično vpliva na fizikalne in kemijske lastnosti snovi. Polarnost tudi merimo. Merilo za polarnost je dipolni moment: bolj kot je polarna molekula (torej, bolj kot je elektronski par premaknjen v eno smer) večji dipolni moment ima molekula. Nepolarna molekula ima dipolni moment nič. Kadar je v molekuli več polarnih vezi, se njihovi dipolni momenti vektorsko seštevajo.  Elektronegativnost Pojem razvili kemiki kot kvantitiven pripomoček pri razlagi kemijske vezi in strukture ter lastnosti molekule Linus Pauling opredelil elektronegativnost kot silo, s katero atom v molekuli privlači elektrone Atomi z veliko elektronegativnostjo močno privlačijo elektrone v molekulah Če se dva atoma v vezi precej razlikujeta v elektronegativnosti – vez polarna  Dipolni moment Dipolni moment imajo molekule, pri katerih središče pozitivnih nabojev ne sovpada s središčem negativnih nabojev Je fizikalna veličina (vektorska veličina), ki določa polarnost molekul Vzrok za dipolni moment je, da nekateri atomi bolj privlačijo vezne elektrone kot drugi Na atomu, ki je bolj elektronegativen, se elektronska gostota poveča, nastane delni negativni naboj (δ−), na atomu, ki je delno izgubili elektron, ki ga je prispeval v vez, se elektronska gostota zmanjša, nastane delni pozitivni naboj (δ+)  Polarnost molekule Kljub temu da imajo nekatere molekule polarne vezi, niso POLARNE H2O in CH4 imata polarne kovalentne vezi H2O je POLARNA molekula CH4 je NEPOLARNA molekula ZAKAJ?  Polarnost molekule Kako ugotavljamo polarnost molekule : Določimo obliko molekule in narišemo ustrezno strukturno formulo. Kovalentne vezi narišemo kot vektorje, ki so usmerjeni proti bolj elektro negativnemu atomu. Prispevke posameznih vezi vektorsko seštejemo. Pri tem seveda lahko vektorje vzporedno premikamo. Pomagamo si s splošnim znanjem geometrije in poznavanjem geometrijskih likov in teles.  Polarnost molekule Elektronski pari so lahko VEZNI ali NEVEZNI Pri žlahtnih plinih so vsi elektronski pari NEVEZNI, saj vsi elektroni pripadajo istemu atomu Pri ostalih atomih je vsaj en elektronski par VEZNI, saj elektrona v takem paru pripadata vsak svojemu atomu. Tak skupni elektronski par tvori KOVALENTNO VEZ. Skupni elektronski par je lahko na sredini (nepolarna kovalentna vez) ali bližje elektro negativnemu atomu (polarna kovalentna vez)  Vpliv neveznih elektronskih parov na zgradbo molekule 1957 – Sidgwick in Powellovo pravilo sta razširila Nyholm in Gillespie: Odboj med neveznima paroma je močnejši kot odboj med neveznim in veznim parom, ta pa močnejši ko odboj med veznima paroma; Nevezni nevezni > nevezni vezni > vezni vezni TEORIJA O ODBOJU VALENČNIH ELEKTRONSKIH PAROV s tem pravilom lahko razložimo zmanjšanje valenčnih kotov pri molekuli vode (iz 109,40 na 104,50) ter molekuli amoniaka (109,40 na 106,80) PRIMER: Kakšno obliko ima molekula CH4? Poglejmo. Molekula CH4 z ogljikovim atomom kot centralnim atomom na katerega so vezani 4 vodikovi atomi. Poglejmo na kratko: C(4 el) + 4×H(1 el) = 8 el = 4 elektronski pari  Vpliv neveznih elektronskih parov na zgradbo molekule Kakšno obliko ima molekula H2O? Poglejmo. Kisik je v šesti skupini, ima 6 zunanjih e-: O(6 e- ) + 2×H(1 e-) = 8 e- = 4 elektronski pari Ker sta v molekuli vezani le dva vodikova atoma, imamo torej 2 vezna elektronska para in 2 nevezna elektronska para. Ker se nevezni elektronski pari bolj odbijajo od neveznih-veznih in bolj od veznih-veznih, se oba vodikova atoma pomakneta bližje skupaj. Kot se zmanjša iz idealnega tetraderskega (109,5°) na 104,5°. Oblika molekule, pravimo, da je kotna.  Vpliv neveznih elektronskih parov na zgradbo molekule Kakšno obliko pa ima molekula NH3? Poglejmo Dušik je v peti skupini, ima 5 e- N(5 e-) + 3×H(1 e-) = 8 e- = 4 elektronski pari Ker so v molekuli vezani le trije vodikovi atomi, imamo torej 3 vezne elektronske pare in 1 nevezni elektronski par. Ker nevezni elektronski par bolj odbija vezne, se trije vodikovi atomi pomaknejo bližje skupaj. Kot se zmanjša na 106,8°. Oblika molekule je piramidalna. Če so v molekuli samo vezni elektronski pari  Naloga Primerjajte polarnost vezi in spojin:  Intramolekulske vezi in agregatna stanja Nekatere vezi nastanejo tudi med atomi v različnih molekulah. Imenujemo jih medmolekulske vezi. So šibkejše od vezi med atomi v posamezni molekuli. Vplivajo na kemične in fizikalne lastnosti snovi Neposredna posledica interakcije med molekulami so različna AGREGATNA STANJA – na agregatno stanje vpliva tudi gibanje  Molekulske vezi in agregatna stanja Van der Waalsove sile – sile med ločenimi kovalentnimi molekulami oOrientacijske sile – le med polarnimi molekulami oIndukcijske sile – med polarno in nepolarno molekulo oDisperzijske sile – med nepolarnimi molekulami Vodikove vezi Naštete vezi so medmulekulske in se tvorijo oziroma cepijo med prehodi v različna agregatna stanja.  Vezi med delci v trdni snovi  Van der Waalsove sile – sile med ločenimi kovalentnimi molekulami o Orientacijske sile – le med polarnimi molekulami o Indukcijske sile – med polarno in nepolarno molekulo o Disperzijske sile – med nepolarnimi molekulami 76  Vezi med delci v trdni snovi Van der Waalsove sile – sile med ločenimi kovalentnimi molekulami oOrientacijske sile – le med polarnimi molekulami oIndukcijske sile – med polarno in nepolarno molekulo oDisperzijske sile – med nepolarnimi molekulami  Vezi med delci v trdni snovi Van der Waalsove sile – sile med ločenimi kovalentnimi molekulami oOrientacijske sile – le med polarnimi molekulami oIndukcijske sile – med polarno in nepolarno molekulo oDisperzijske sile – med nepolarnimi molekulami  Vodikova vez Nastane med molekulami, v katerih je vodik vezan na močno elektronegativne elemente (npr. O, N, F) Nastane med delno pozitivnih vodikovim atomom v eni molekuli in delno negativnim atomom v drugi molekuli Vodikova vez je usmerjena (~ 180o) in močnejša od drugih molekulskih vezi Elektronegativnost elementa je mera za sposobnost privlaka elektronskega para v kovalentni spojini. Vodikova vez mogoča vodine posebne lastnosti in z njimi življenje.  Vodikova vez - Voda Voda je življenjsko pomembna spojina Pomembna je kot topilo Je reaktant, ena od najobičajnejših bioloških reakcij je hidroliza (cepitev kemijske vezi z vodo) Deluje kot temperaturni in pH regulator Velik pomen v biokemiji in živilski kemiji (številne makromolekule se preko svojih funkcionalnih skupin povežejo z molekulo vode)  Pomen vodikove vezi ❖voda ima največjo gostoto pri 4 oC. ❖struktura ledu – komulativna moč več vodikovih vezi Gostota ledu 0,92 g/mL; gostota tekoče vode 1,00 g/mL  Pomen vodikove vezi ❖voda ima največjo gostoto pri 4 oC. ❖struktura ledu – komulativna moč več vodikovih vezi Istoč asna prisotnost štirih možnosti za molekulo vode, da tvori vodikove vezi - tvorba heksagonalne kristalne mreže Tekoča voda ima le okrog 15 % manj vodikovih vezi od ledu pri 0 oC.  Pomen vodikove vezi ❖Visoko vrelišče in izparilna energija V primerjavi s snovmi, ki imajo podobno strukturo in molsko maso kot voda, ima voda višjo temperaturo vrelišča  Pomen vodikove vezi ❖Površinska napetost (žuželke na vodi, vodna kapljica) ❖Visoka specifična toplota - toplota, ki segreje 1 kg snovi za 1K  Pomen vodikove vezi ❖Vodikova vez določa sekundarno strukturo biopolimerov (proteinov in nukleinskih kislin).  Voda kot topilo ❖Raztaplja številne biološke molekule ❖Nepolarne spojine v vodi niso topne, ker nimajo niti polarnih niti ionskih skupin, ki bi lahko vstopale v ugodne interakcije z molekulami vode - so HIDROFOBNE ❖Nekatere biološke molekule so AMFIFILNE – imajo polarne (ionske lastnosti) in nepolarne lastnosti (to so naprimer maščobne kisline, fosfolipidi,…). Ko take molekule damo v vodo, se ne raztapljajo, ampak tvorijo micele (skupke). Amfifilne molekule se s hidrofobnim delom izognejo stiku z vodo tako, da verige ogljikovodikov premaknejo v notranjost agregatov, kjer ni vode. Oblikovanje micelov je ključnega pomena pri nastanku bioloških membran. Sistemi, ki vsebujejo micele imajo posebno lastnost – lahko raztapljajo tako hidrofobne kot hidrofilne molekule – naprimer detergenti in agensi. MICEL Polarni del Nepolarni del  Voda v živilih ❖Voda je prevladujoča sestavina v večini vrst hrane ❖Vpliva na fizikalne, kemijske, biološke in senzorične lastnosti živil ❖V njej se odvijajo kem. reakcije, snovi se raztapljajo, transportirajo (difuzija) ali dispergirajo, z interakcijo s proteini, polisaharidi in lipidi, pa vpliva tudi na teksturo hrane ❖Odstranjevanje vode iz živil lahko upočasni mnoge reakcije in inhibira razmnoževanje MO ❖Kvaliteto in varnost živil ohranjamo, da živila sušimo, jim dodajamo sladkor in sol ❖Določitev vsebnosti vode je ena najbolj pogostih analiz v laboratorijih živilske industrije ❖Razpoložljivost vode opisujemo s pojmom aktivnost vode (aw) – parameter s katerim kvantitativno ovrednotimo razpoložljivost oziroma dostopnost vode v živilu  Voda v živilih ❖Aktivnost vode (aw) – parameter s katerim kvantitativno ovrednotimo razpoložljivost oziroma dostopnost vode v živilu aw = razmerje med delnim tlakom vodne pare nad živilom pri določeni temperaturi (P) in delnim tlakom vodne pare nad čisto vodo pri isti temperaturi (P0) Molekule topljenca nehlapni topljenec Čisto topilo Raztopina  Voda v živilih ❖Aktivnost vode (aw) – parameter s katerim kvantitativno ovrednotimo razpoložljivost oziroma dostopnost vode v živilu aw = razmerje med delnim tlakom vodne pare nad živilom pri določeni temperaturi (P) in delnim tlakom vodne pare nad čisto vodo pri isti temperaturi (P0) aw = 0 (popolna odsotnost vode) aw = 1 (čista voda) V večini živil je aw od 0,2 do 0,99  Naloga SUŠENJE – najstarejši način konzerviranja živil LIOFILIZACIJA - sušenje z zamrzovanjem. Z liofilizacijo odstranimo vodo iz bioloških in organskih snovi, ki bi jih s segrevanjem poškodovali, hkrati pa ohranimo njihovo strukturo in sestavo. Postopek je počasen in porabi 3-krat več energije kot konvencionalno sušenje, zato ga uporabljamo le za občutljive in drage produkte. Liofilizacija temelji na predhodni zamrznitvi živila, torej zamrznitvi vode, temu sledi zmanjševanje tlaka in dodajanje dovolj velike količine toplote, da zamrznjena voda v materialu sublimira neposredno iz trdnega v plinasto agregatno stanje. Agregatna stanja  Agregatna stanja - trdno Molekule povezane v urejeno strukturo Snov ima obliko naključno gibanje je omejeno na vibracijo atomov. Molekule v trdni snovi ne mirujejo, temveč oscilirajo (nihajo) Molekule so vezane z molekulsimi vezmi  Agregatna stanja - tekočine  Privlačne sile med molekulami so močnejše kot pri plinu  Relativno velika kinetična energija molekul  Večjo gostoto od plina, nima pa lastne oblike  Zavzamejo obliko posode, v kateri so  se lažje deformirajo  VRELIŠČE je temperatura, pri kateri PARNI TLAK (nad vsako tekočino oz. trdno snovjo je pri določeni T določeno število molekul v plinastem agregatnem stanju) tekočine doseže ZRAČNI TLAK  Agregatna stanja - plini ni vezi med molekulami molekule se linearno gibajo v naključnih smereh, pride do trkov med njimi in med njimi in površino trdih ali tekočih snovi v bližini (tlak) molekule rotirajo in vibrirajo v naključnih smereh Pline opisujemo z množino, tlakom (Pa=1Nm-2), prostornino in temperaturo http://www.youtube.com/watch?v=CDTZoFGm Zoc&feature=related  Raztopine So homogeni sistemi, ki jih sestavljata najmanj dve snovi Lastnosti raztopin so odvisne od vezi med topilom in topljencem. Pri raztopinah so delci dispergirane faze in dispergiranega medija molekule ali ioni, med njimi učinkujejo van der Waalsove vezi. V primeru raztopin imenujemo dispergirano fazo topljenec, dispergiran medij pa topilo.  Raztopine – glede na velikost delcev topljenca Ko dodamo vodi (tekočini) neko snov se lahko zgodi: Razdelitev raztopin Velikost delcev (topljenca) Ce se snovi enakomerno porazdelita - Prave raztopine < 10-9 m Koloidne raztopine Od 10-9 do 5 x 10-7 m Če pa ne, je raztopina - Grobo disperzni sistemi > 5 x 10-7 m ali - (suspenzije, emulzije)  Koloidne raztopine Koloidni sistemi so dvofazni sistemi – ena faza je disperzno sredstvo, druga faza pa koloidni delci Disperzno sredstvo je lahko trdno, tekoče ali plinasto Vsak disperzni sistem obstaja lahko kot sol (koloidni delci prosto gibljejo) ali kot gel (koloidni delci povezani, se ne gibljejo; želatina) Vrste koloidnih raztopin: Topilo Topljenec Primer Trdno Tekočina Sir, puding, gel Trdno Plin Trdna pena, marshmallows Tekočina Tekočina Mleko, majoneza (emulzije) Tekočina Plin Stepena smetana Plin Tekočina Oblaki, megla  Koloidne raztopine Uporaba koloidov - Na področju medicine (dializa). - Na področju izdelave mil. - Za čiščenje vode.  Emulzije Emulzija je zmes dveh tekočin, ki se mešata (ena je dispergirana v drugi) Ena tekočina je hidrofobna, druga pa hidrofilna. Med obema fazama je prisotna velika površinska napetost Večja kot je stična površina obeh faz, večja je površinska napetost. Težimo k čim nižji površinski napetosti (k čim manjši stični površini) (če sta popolnoma ločeni, je stična površina najmanjša). Ker je to težko doseči, dodajamo pomožne snovi, ki stabilizirajo emulzijo in preprečujejo ločitev faz. Te snovi imenujemo emulgatorji (lecitin,…).  Emulzije Primeri: MLEKO (emulzija maščob v vodi) MASLO (emulzija vode v maščobah)  Emulzije Površinsko aktivne snovi (proteini) zmanjšajo medfazno napetost in zato olajšajo tvorbo ter povečajo stabilnost emulzije oz. pene Da proteini delujejo kot PAS morajo biti molekule AMFIFILNE Proteini olajšajo tvorbo emulzije in zvečajo stabilnost emulzije oziroma pene Protein se deloma razvije, porazdeli na meji dveh faz in tako zniža medfazno napetost - na ta način olajša tvorbo emulzije Vzpostavijo se intra in intermolekulske interakcije na mejni površini – zveča stabilnost AMFIFILNE MOLEKULE– imajo polarne (ionske lastnosti) in nepolarne lastnosti. Ko take molekule damo v vodo, se ne raztapljajo, ampak tvorijo micele (skupke). Amfifilne molekule se s hidrofobnim delom izognejo stiku z vodo tako, da verige ogljikovodikov premaknejo v notranjost agregatov, kjer ni vode. Oblikovanje micelov je ključnega pomena pri nastanku bioloških membran. Sistemi, ki vsebujejo micele imajo posebno lastnost – lahko raztapljajo tako hidrofobne kot hidrofilne molekule – naprimer detergenti in agensi  Raztopine – koncentracijske enote Masni delež (w), m2/m1+m2, masa topljenca na maso raztopine Molarnost (M) ali množinska koncentracija (c), n2/V; množina topljenca v litru raztopine, enota mol/L Masna koncentracija (Υ), m2/VR, masa topljenca v litru raztopine, enota g/L Molski delež (x2), n2/n1+n2, množina topljenca na vsoto množin topila in topljenca  Proces raztapljanja Nastanek raztopine (porazdelitev gradnikov (molekule, ioni) ene faze med gradnike druge faze, omogočajo van der Waalsove vezi Molekule topila privlačijo in obdajo molekule (ione) topljenca Proces imenujemo SOLVATACIJA Če je topilo voda pa HIDRATACIJA  Proces raztapljanja Hitrost raztapljanja je odvisna od: - površine topljena (bolj zdrobljen) - temperature - mešanja NASIČENA RAZTOPINA – raztopljena največja možna količina topljenca Proces raztapljanja Proces raztapljanja  Topnostni produkt Spojine se raztapljajo dokler raztopina ni nasičena Koncentracija v nasičenih raztopinah je enaka topnosti Ravnotežje raztapljanja izrazimo s konstanto ravnotežja AgCl (s) Ag+ + Cl- [Ag+] [Cl-] Kc = [AgCl] koncentracija trdne snovi je stalna, zato dobimo Kc = [Ag+] [Cl-]  Voda kot topilo Topnost je odvisna od sposobnosti topila, da interagira z delci topljenca močneje, kot interagirajo delci topljenca med sabo. V vodi se topi več snovi kot v kateremkoli drugem topilu. Polarne molekule se v vodi topijo zaradi dipolov. Polarne funkcionalne skupine, ki tvorijo vodikove vezi z vodo so v vodi še boljše topne od tistih, ki ne tvorijo vodikove vezi Voda je polarno topilo, v njej se topijo polarne snovi in ioni; take snovi imenujemo hidrofilne. Hidrofobne snovi so tiste, ki se v vodi ne topijo.  Topnost plinov v vodi Topnost plinov v vodi je nizka (mg/L) Za raztapljanje plinov v polarnih topilih pridejo v poštev indukcijske in disperzijske sile Topnost plinov s temperaturo pada Topnost plina je odvisna od parcialnega tlaka nad raztopino – Henryev zakon Primer Henryjevega zakona iz vsakdanjega življenja je gazirana pijača. Dokler je steklenica zaprta, je pod pokrovčkom skoraj čist ogljikov dioksid, katerega tlak je rahlo višji od zračnega tlaka. Ko se steklenica odpre, se nekaj ogljikovega dioksida sprosti z značilnim pokom, tlak nad kapljevino se zmanjša in ogljikov dioksid se začne iz raztopine sproščati v obliki mehurčkov. Če je kozarec s pijačo dolgo časa odprt, se v pijači vzpostavi novo ravnotežje, tokrat z ogljikovim dioksidom iz zraka. Ker je parcialni tlak ogljikovega dioksida v zraku majhen, večina plina izpari in pijača postane "prazna".  Redčenje in koncentriranje raztopin Pri redčenju (dodajanje topila) in koncentriranju (odvzemanju topila) se količina topljenca v raztopini ne spremeni. VAJE  Elektroliti Topljence, ki v vodni raztopini prevajajo električni tok imenujemo ELEKTROLITI (kisline, baze, soli) Električni tok prevajajo raztopine, ki vsebujejo nabite delce – ione Ioni nastajajo pri raztapljanju ionskih kristalov (npr. NaCl) ali z disociacijo molekul pri hidrataciji (npr. HCl) Raztopine, v kateri je več ionov, bolje prevajajo električni tok Električni tok prevajajo zato, ker so v raztopini prisotni prosto gibljivi delci Električna prevodnost raztopin molekularnih delcev je odvisna od stopnje disociacije Stopnja disociacije je delež množine disociiranega topljenca in celotne množine topljenca α=n/n0  Koligativne lastnosti raztopin Raztopina ima drugačne lastnosti od čistega topila. Lastnosti, ki so spremenjene zaradi prisotnosti topljenca, imenujemo koligativne lastnosti. Te so: znižanje parnega taka (parni tlak nad tekočino je posledica prehoda molekul z dovolj veliko kinetično energijo iz tekoče faze preko fazne meje v plinasto fazo. Sem prehajajo predvsem molekule s površine. V raztopini so na površini molekule topila in topljenca, ki je manj ali sploh nehlapen v primerjavi s topilom. Prav zaradi tega je na površini manj molekul, ki so sposobne zapustiti tekočo fazo pri isti T. Zaradi tega je parni tlak raztopine manjši od parnega tlaka čistega topila). zvišanje vrelišča, znižanje tališča in Osmoza (pojav, pri katerem prehaja topilo skozi polprepustno membrano iz manj koncentriranih v bolj koncentrirane raztopine – težnja po razredčenju). Koligativne lastnosti so odvisne od števila delcev topljenca.  Kisline in baze Arrheniusova definicija - starejša Kisline so snovi, ki v vodni raztopini disociirajo vodikove ione (H+), baze pa snovi, ki v vodni raztopini disociirajo hidroksidne ione (OH-). Primera: HCl H+ + Cl- NaOH Na+ + OH-  Kisline in baze Lewisova definicija Kisline so akceptorji elektronskega para (elektrofilne snovi), baze pa donorji elektronskega para (nukleofilne snovi).  Kisline in baze Brønstedova definicija Kisline so snovi, ki oddajajo protone (vodikov ion H+), baze pa snovi, ki sprejemajo protone (vodikov ion H+). Primera: HA + B A- + HB+ kislina (1) baza (1) baza (2) kislina (2) konjugirana konjugirana baza kislina  Močne in šibke kisline / baze Glede na to, kako dobro kisline in baze ionizirajo v vodi, lahko kisline in baze razdelimo med močne in šibke. Močne kisline popolnima disociirajo; stopnja disociacije je 100% Šibke kisline pa ne disociirajo popolnoma  Disociacijska konstanta Disociacija kisline ali baze v vodi je ravnotežna reakcija. V katero smer je nagnjeno ravnotežje, opredeljuje ravnotežna, oz. disociacijska konstanta: Ker je v vodnih raztopinah konc. vode praktično konstantna, zapišemo disociacijsko konstanto kisline:  Disociacijska konstanta Konstanti Ka in Kb imenujemo konstanta kisline in konstanta baze Z njima karakteriziramo jakost kislin in baz Pri šibkih kislinah in bazah pogosto podajamo namesto konstanti kislin in baz negativne dekadične logaritme pKa + pKb = 14  Disociacijska konstanta – postopna protoliza – poliprotične kisline So kisline, ki oddajo na eno svojo molekulo več kot en proton (v več stopnjah) Zmanjševanje vrednosti Ka je posledica naraščajočega negativnega naboja, zaradi česar se pozitivno nabiti proton težko odcepi  Voda kot kislina in baza V čisti vodi v kapljevinasti fazi je vselej prisotno ravnotežje: H2O + H2O ⇌ H3O+ + OH- Voda hkrati deluje kot Brønstedova kislina in baza. Brønstedova kislina je donor protonov. Brønstedova baza je akceptor protonov.  Voda kot kislina in baza – od kod pH Tudi v čisti vodi obstaja ravnotežje H2O+ H2O ⇌ H3O+ + OH- 2 = 3,26 x 10-18 Če upoštevamo da le majhen delež vode protolitsko zreagira, lahko enačbo poenostavimo = 1 x 10-14 = [H3O+] x [OH-] 55,552 (1L vode je pri 22oC 997,2 g ali 55,55 mol) Vrednost 1 x 10-14 imenujemo IONSKI PRODUKT VODE  Voda kot kislina in baza Avtoprotoliza vode je protolitska reakcija med molekulami vode. Ionski produkt vode Kw je produkt koncentracij oksonijev in hidroksilnih ionov, pri 25oC ima vrednost 1,0 x10-14 Kw =1 x 10-14 = [H3O+] x [OH-]  Voda kot kislina in baza V nevtralnih raztopinah sta konc. oksonijev in hidroksilnih ionov enaki, torej 10-7 mol/L (pri 25oC) Če v vodi raztapljamo kisline je konc. oksonijevih ionov večja od 10-7 Kislost oz. bazičnost vodnih raztopin lahko torej podamo s konentracijo oksonijev ionov V izogib negativnim potencam pri računanju kislosti je Søren Peter Lauritz Sørensen vpeljal pojem pH pH = -log [H+] pOH = -log [OH-] pOH + pH = 14 Vaja: primer računanja pH močne kisline Če imamo 0,1 M raztopino HCl, iz urejene enačbe reakcije vidimo, da sta množini kisline in oksonijevih ionov enaki. HCl + H2O → H3O++ Cl− n(H3O+) = n(HCl), ker je n = c·V, lahko zapišemo c(H3O+)·V = c(HCl)·V, ker pa je to ista raztopina, V = V, velja: c(H3O+) = c(HCl) = 0,1 mol L−1 V primeru močne enoprotonske kisline je koncentracija oksonijevih ionov kar enaka koncentraciji kisline. Izračun koncentracije oksonijevih ionov večprotonske kisline je bolj kompleksen.  Vaja: primer računanja pH šibke kisline Če je kislina šibka, je treba upoštevati ravnotežno reakcijo in konstanto kisline. Če imamo 0,1 M raztopino CH3COOH, katere Ka = 1,8·10−5, zapišemo najprej reakcijo: CH3COOH + H2O ⇌ H3O+ + CH3COO− na začetku: c 0 0 ob ravnotežju: c−x x x Ko se vzpostavi ravnotežje, se koncentracija kisline zmanjša za nek del, ki ga označimo z x, koncentraciji ionov H3O+ in CH3COO− pa se ravno za ta x povečata. Ravnotežne koncentracije, ki smo jih izrazili z x, vstavimo v izraz za Ka: Ka=[H3O+]⋅[CH3COO−])/[CH3COOH] = x⋅x/c-x ≈ x2/c Če je Ka majhna, c pa velika, je vrednost x zanemarljiva v primerjavi s c in se v izrazu za Ka izognemo računanju kvadratne enačbe. Koncentracija oksonijevih ionov, ki je enaka x, je tako 1,3·10−3 mol L−1. To pa je 75-krat manj v primerjavi s HCl enake koncentracije.  Protoliza Reakcijo prehoda H+ od kisline na bazo imenujemo protoliza; V protolitski reakciji sodelujeta dve kislini in dve bazi  Vaja Vaja: opredelite, katera kislina je močnejša: CH3COOH: pKa = 4,75 H2SO4: pKa = 1,92 H3PO4: pKa = 2,12  Nevtralizacija Kisline reagirajo z bazami. Pri tem nastanejo soli in običajno tudi voda. Reakcijo imenujemo nevtralizacija. NaOH + HCl → NaCl + H2O Pri reakciji amonijaka s kislinami nastanejo le amonijeve soli, voda pa ne. NH3(aq) + HCl(aq) → NH4Cl(aq) Oglejmo si enačbo reakcije med natrijevim hidroksidom in ocetno kislino - nastanek soli organskih karboksilnih kislin NaOH(aq) + CH3COOH(aq) → CH3COONa(aq) + H2O(l) NaOH(aq) + C6H5COOH(aq) → C6H5COONa(aq) + H2O(l) natrijev benzoat – konzervans v živilski industriji, dobimo ga tudi v kozmetičnih in farmacevtskih izdelkih  Vaja Raztopina žveplove kisline ima koncentracijo 0,120 mol/L. Kolikšno prostornino kisline potrebujemo za nevtralizacijo raztopine, v kateri je raztopljeno 0,240 g natrijevega hidroksida? Najprej si napišimo urejeno enačbo nevtralizacije. Iz enačbe je razvidno, da je množinsko razmerje med natrijevim hidroksidom in žveplovo kislino 2 : 1 (številko 1 pred H2SO4 smo namenoma napisali zaradi nazornosti razlage). 2NaOH(aq) + 1H2SO4(aq) → Na2SO4(aq) + 2H2O(l) Najprej izračunamo množino raztopljenega NaOH. To naredimo tako, da maso NaOH delimo z njegovo molsko maso. n(NaOH)=m(NaOH)M(NaOH)=0,240 g/40,0 gmol−1=0,00600mol Nato nastavimo množinsko razmerje med obema reaktantoma in izračunamo množino H2SO4. n(NaOH)/n(H2SO4)=2:1 ⟹n(H2SO4) = 0,00600 mol /2=0,00300 mol V zadnji stopnji iz množine in koncentracije žveplove kisline izračunamo njeno prostornino. V(H2SO4)=n(H2SO4)x c(H2SO4)=0,00300 mol x 0,120mol/L=0,0250 L Odgovor: Za nevtralizacijo dane raztopine NaOH potrebujemo 0,0250 L (oziroma 25,0 mL) raztopine H2SO4.  Titracija Je kvantitativna volumetrična analizna metoda Pri titraciji ugotavljamo prostornino raztopine kisline (ali baze), ki popolnoma nevtralizira bazo (ali kislino) v vzorcu. Določamo ekvivalentno točko. Za to največkrat uporabljamo kislinsko-bazni indikator, lahko pa merimo druge spremembe, kot so: spreminjanje pH- vzorca, sprememba temp. ali prevodnosti vzorca med titracijo. Krivuljo, ki nam kaže spreminjanje pH raztopine v odvisnosti od dodanega titranta, imenujemo titracijska krivulja. Značilnost te krivulje je strmi del, ki sovpada z ekvivalentno točko oziroma z nevtralizacijo raztopine.  Titracija močne kisline z močno bazo Titracijska krivulja je krivulja, ki jo dobimo z merjenjem pH v odvisnosti od prostornine dodane baze h kislini oziroma obratno. Indikator je snov, katere barve je odvisna od pH-ja raztopine. Ekvivalentno točko določimo iz titracijske krivulje grafično. Dodali smo natanko toliko baze kot je bilo na začetku kisline. Titracija šibke kisline z močno bazo Titracija šibke kisline z močno bazo  Pufri Pufri so snovi, ki se upirajo spremembi pH. Običajno so to zmesi: šibkih kislin in soli njihovih konjugiranih baz Acetatni pufer - ocetna kislina/natrijev acetat (CH3COOH/CH3COO-) Bikarbonatni pufer - ogljikova kislina/hidrogenkarbonatni ion (H2CO3/HCO3-) šibkih baz in soli njihovih konjugiranih kislin Amonijev pufer – amonijak/amonijev ion (NH3/NH4+)  Pufri Lastnost pufrov je, da se ob dodatku majhne količine močne kisline ali baze njihov pH le malo spremeni - Pufri kljub dodatku močne kisline ali močne baze ohranjajo začetni pH zmesi. To se zgodi zato, ker pufri lahko sproščajo protone ali pa vežejo oksonijeve ione. Posamezni pufri imajo omejeno področje, v katerem lahko uravnovešajo spremembe pH. Območja, znotraj katerega lahko pufri kompenzirajo spremembe pH-ja, imenujemo pufrsko območje. Pufri so izrednega pomena v bioloških sistemih, saj reakcije znotraj našega telesa in v celicah rastlin in živali delujejo samo pri določenih pH-jih. Potreben pH se vzdržuje prav s pomočjo pufrov.  Kapaciteta pufra je kvalitativna mera (ne izražamo s številkami) za sposobnost pufra, da se upira pH. Pufrska vrednost pa je Enostavni (enokomponentni) kvalitativna mera za pufrsko pufri imajo kapaciteto. Definirana je kot optimalno pufrsko kapaciteto pri pH, ki tista količina H+ oziroma OH- je v območju ionov, ki jih moramo dodati vrednosti pKa ± 1 1 L pufra, da se mu spremeni pH za eno enoto.  Fiziološki pufri Kot pufri delujejo tudi proteini (s tistimi AK, ki imajo pKa, ki niso preveč oddaljene od 7,4) Edino ena AK je taka, ki ima pKa blizu pKa ogljikove kisline in to je histidin (pKa 6) Hemoglobin v krvi deluje kot učinkovit pufrski sistem, saj je sestavljen iz 36 His ostankov Histidinski petčlenski obroč z dvema N je sposoben sprejeti proton ali ga oddati  Fiziološki pufri V RAZMISLEK - Zakaj je pomembno, da se pH ne spreminja?  Encimi so zelo odvisni od tega, v katerem pH delujejo -za vsak encim obstaja optimalni pH delovanja  Interakcije med molekulami – predvsem elektrostatske (med ioni)  Če se pH spremeni, se šibke kisline lahko spremenijo v konjugirane baze (ali obratno) in dobijo naboj, zato drugače reagirajo z okolico – na udaru so torej nekatere interakcije med encimi in substrati, med hormoni in receptorji, antigeni in protitelesi  Henderson-Hasselbalchova enačba Opisuje, kakšen je pH v odvisnosti od sestave pufra AH + H2O ⇌ H3O+ + A- / log() / *(-1)  Pufri ob dodatku kisline/baze AH + H2O ⇌ H3O+ + A- Kaj se zgodi ob dodatku kisline v pufer? Poveča se konc. H3O+ - zaradi ohranjanja ravnotežja se enačba pomakne v levo, ker ionizirana oblika A- veže/prevzame H3O+ in se pretvori v kislino Kaj se zgodi ob dodatku baze v pufer? Ko pa dodamo OH- - le ti odvzamejo kislini protone, tvori se ionizirana oblika https://www.youtube.com/watch?v=ZLKEjXbCU30  ZA VEDOŽELJNE Naloga Izračunajte pH puferske raztopine, ki vsebuje 0,1 mol/L ocetne kisline in 0,1 mol/L natrijevega acetata. Govorimo o 0,2M acetatnem pufru. V 1 L te raztopine dodamo 10 mL 1,0 M HCl(aq). Izračunajte pH te raztopine. pKAcOH = 4,75 CH3COOH + H2O H3O+ + CH3COO- [A-] = [CH3COO-] = 0,1 mol – 0,01 mol = 0,09 mol toliko se ga pretvori v ocetno [HA] = [CH3COOH] = 0,1 mol + 0,01 mol = 0,11 mol pH = pKa + log [CH3COO-] / [CH3COOH] 4,75 + log 0,09/0,11 = 4,713  Oksidacija in redukcija OKSIDACIJA – proces oddajanja elektronov REDUKCIJA – proces sprejemanja elektronov Reakcijo imenujemo REDOKS REAKCIJA Reducent Oksidant  Oksidacija in redukcija OKSIDACIJSKO ŠTEVILO - je pripomoček za razumevanje redoks reakcij. S kemijsko vezjo, nima povezave Pri oksidaciji se povečuje, pri redukciji se zmanjšuje Oksidacijsko št. elementov je enako nič. O2, H2, kovine, npr. Na, Mg, Fe in druge. Oksidacijsko št. iona elementa je enako naboju iona, npr. Na+, oks. št. natrija je +1. Oksidacijsko št. vodika je v spojinah +1, izjema v kovinskih hidridih, npr. LiH, ko je −1. Oksidacijsko št. kisika v spojinah je −2, izjema je H2O2, ko je −1. Vsota oksidacijskih št. vseh atomov v molekuli je 0. Primer je ogljikov dioksid, CO2: (C+4 in 2O−2) ali +4 + 2·(−2) = 0 Vsota vseh oksidacijskih št. v ionu mora biti enaka naboju iona. Primer je karbonatni ion, CO32−: (C+4 in 3O−2) ali +4 + 3·(−2) = −2 Oksidacijsko št. dušika v dušikovi kislini, HNO3. Oksidacijsko št. vodika je +1, oksidacijsko št. kisika je −2. Ker mora biti vsota oksidacijskih št. vseh atomov v molekuli nič, je oksidacijsko št. dušika +5: vodik: (+1) in dušik: (+5) in kisik: 3·(−2) = 0  Oksidacija in redukcija NAČIN PRENOSA ELEKTRONOV Direktno kot elektroni Kot vodikovi atomi Kot hidridni ioni Direktna kombinacija s kisikom  Oksidacija in redukcija Redoks reakcije so podobne proteolitskim OKSIDOREDUKCIJSKE REAKCIJE  Oksidacija in redukcija Oksidacije so kemične reakcije s porabo kisika. V telesu so še posebej pomembne v povezavi s pridobivanjem energije med glikolizo. OKSIDOREDUKCIJSKE REAKCIJE V ORGANIZMU Dihalna veriga (oksidativna fosforilacija – nastanek ATP povezan z oksidacijo NADH in FADH2 in redukcijo kisika do vode) Oksidativna fosforilacija je presnovna pot, kjer se sintetizira adenozin trifosfat (ATP). Oksidativno fosforilacijo sestavljajo reakcije verige prenosa elektronov in reakcije kemiosmoze (proces, ki omogoča nastajanje ATP).  Oksidacija in redukcija Koencimi so organske ali koordinacijske spojine, ki pomagajo encimu katalizirati reakcijo. Največkrat so koencimi pridobljeni iz vitaminov (kot naprimer NAD+ (nikotinamid adenin dinukleotid) in NADP+ (nikotinamid adenin dinukleotid fosfat); oba vsebujeta vitamin B, natančneje nikotinsko kislino, ki deluje kot nosilec elektronov. Primeri koencimov: NAD+, NADP+, NADH, NADPH, FAD in FADH2 - pomembni pri reakciji oksidoredukcije Tiamin pirofosfat (TPP) je pomemben pri dekarboksilaciji Koencim A je pomemben pri aktivaciji in prenosu acilnih skupin Biotinilirani koencimi so pomembni pri aktivaciji in prenosu ogljikovega dioksida Piridoksal fosfat je pomemben pri prenosu amino skupin Tetrahidrofolat je pomemben pri prenosu skupin z enim C-atomom 5 – deoksiadenosilkobalamin je pomemben pri prenosu metilnih skupin α-lipojska kislina je pomembna pri hidroksilaciji  NAD Glavna vloga NAD+ v metabolizmu je prenos elektronov iz ene molekule na drugo. Reakcijo katalizirajo encimi, Imenovani oksidoreduktaze. https://www.youtube.com/watch?v=iwEK5U4zS2w  NAD Glavna vloga NAD+ v metabolizmu je prenos elektronov iz ene molekule na drugo. Reakcijo katalizirajo encimi, Imenovani oksidoreduktaze.  NAD Glavna vloga NAD+ v metabolizmu je prenos elektronov iz ene molekule na drugo. Reakcijo katalizirajo encimi, Imenovani oksidoreduktaze. https://www.youtube.com/watch?v=iwEK5U4z S2w  FAD Glavna vloga FAD v metabolizmu je prenos elektronov iz ene molekule na drugo. Reakcijo katalizirajo encimi, Imenovani oksidoreduktaze.  FAD Glavna vloga FAD v metabolizmu je prenos elektronov iz ene molekule na drugo. Reakcijo katalizirajo encimi, Imenovani oksidoreduktaze. FAD + H2 FADH2 (prenos elektronov v obliki 2 vodikovih atomov)  Oksidacija in redukcija Primer: OKSIDOREDUKCIJSKE REAKCIJE V ORGANIZMU Dihalna veriga Tu poteče zaporedje redoks reakcij, v katerih NADH in FADH2 oddajajo elektrone v elektronsko transportno verigo. Med napredovanjem po verigi se elektroni iz višje energije preusmerjajo na nižjo in sproščajo energijo. Del te energije gre za črpanje vodikovih ionov (H+), da se tvori elektrokemični gradient. Na koncu verige se elektroni prenesejo v kisik, ki se veže na H+ da nastane voda. H+ ioni dovajajo energijo za sintezo ATP. Ko je ATP defosforiliran, cepljenje fosfatne skupine sprošča energijo v obliki, ki jo celica lahko uporabi. FAD + H2 FADH2 (prenos elektronov v obliki 2 vodikovih atomov)  Oksidacija in redukcija Primer: OKSIDOREDUKCIJSKE REAKCIJE v organizmu Glukoza se oksidira v CO2, kisik pa se reducira v vodo  Oksidacija in redukcija Primer: OKSIDOREDUKCIJSKE REAKCIJE V ORGANIZMU Redukcija piruvične kisline v mlečno kislino pri anaerobni glikolizi NADH (nikotinamid adenin dinukleotid)- koencim v celičnem metabolizmu vsebuje vitamin B, natančneje nikotinsko kislino, ki deluje kot nosilec elektronov. NADH in NADPH, sta pomembna pri reakciji oksidoredukcije. Pomanjkanje nikotinamida povzroči PELAGRO  Oksidacija in redukcija PRIMER: Oksidacija etanola v organizmu Oksidacija poteče z NAD+ (akceptor elektronov). Pri tem se NAD+ reducira. En elektron dobi v obliki vodikovega atoma, drugega pa iz drugega vodikovega atoma etanola, v raztopini pa ostane proton. Etanol se oksidira v etanal ali acetaldehid  Koordinacijske spojine Koordinacijske spojine so spojine, sestavljene iz centralnega atoma ali iona, običajno kovinskega, na katerega so vezane molekule ali anioni, ki jih imenujemo ligandi. Ligandi so na centralni atom vezani praviloma s koordinirano kovalentno vezjo, tako da donirajo elektrone svojih samskih elektronskih parov prazni elektronski orbitali kovine. Izraz "koordinacija" se nanaša na "koordinirane kovalentne vezi" med ligandi in centralnim atomom. Število ligandov, ki se razvrsti okoli akceptorja elektronov je koordinacijsko število Koordinacijske spojine so življenjskega pomena  Koordinatna kovalentna vez Posebna oblika kovalentne vezi, ki nastane tako, da eden od atomov prispeva oba elektrona za vez. Koordinativno vez navadno označujemo s puščico, ↗. Število ligandov, ki se razporedijo okoli akceptorja elektronov (npr. kovinskega kationa), je koordinacijsko število.  Koordinacijske spojine HEM je koordinacijska spojina in je sestavina mnogih pomembnih proteinov v našem telesu (hemoglobina, mioglobina, …) Njegova funkcija je prenos kisika po krvi do celic V hemu je na osrednji ion Fe2+ s štirimi koordinativnimi vezmi vezan porfirinski obroč Donorji elektronskih parov za tvorbo koordinativnih vezi so dušikovi atomi porfirinskega obroča HEMOGLOBIN = sestavljalen iz štirih zavitih polipeptidnih verig, ki jih skupno imenujemo globin. Vsako polipeptidno verigo obdaja v sredini nebeljakovinski del molekule, imenovane hem. Hem je sestavljen iz štirih pirolovih obročev in železa. HEMOGLOBIN = globin + HEM  Koordinacijske spojine Fe2+ lahko tvorijo največ šest koordinativnih vezi. V hemu je na osrednji ion Fe2+ s štirimi koordinativnimi vezmi vezan porfirinski obroč Hem se ugnezdi v proteinsko makromolekulo globina tako, da nastane peta koordinativna vez, z dušikom amino skupine, ki je vezana na stransko verigo polipeptida globina. Na šesto vez pa se reverzibilno veže molekula kisika.  Koordinacijske spojine KLOROFIL je zeleno barvilo, ki ga najdemo v večini rastlin, alg in cianobakterij. Nahaja se v kloroplastih in je bistvenega pomena za proces fotosinteze Je kemijsko heterociklična aromatska spojina z ionom magnezija v sredini obroča in več stranskimi verigami.  Minerali Minerali so anorganske snovi, ki v telesu vzdržujejo konstanten osmotski tlak telesnih tekočin Minerali: natrij, klor, kalij, kalcij, fosfat-fosfor, magnezij – MAKROELEMENTI železo, cink, baker, jod in selen - MIKROELEMENTI. V prehranskem smislu so minerali vsi esencialni elementi (razen C, H, O, N, S), ki jih vnašamo v prehrano v neionski obliki (organske molekule) V kationski obliki vnašamo kovinske minerale, v anionski pa nekovinske minerale Z vsakodnevno prehrano dobimo tudi težke kovine, ki so lahko toksične (kadmij, živo srebro, svinec (neurotoksin))  Minerali Potreba po mineralih v organizmu se giblje od nekaj µg do nekaj g Potrebe se razlikujejo glede na spol, starostno obdobje (ženske več železa, otroci – problem fluoridna zobna pasta; manjša masa - manjši vnos) V organizmu poteka homeostaza (naše telo regulira koncentracijo) Znaki pomanjkanja ali presežka se pojavijo šele čez čas Bioavailability – biološka dostopnost (niha od 90% za Na+ in K + do 1% kelirani železovi ioni) – visoka vsebnost nekega minerala v živilu ne nujno pomeni, da je ta biološko dostopen Nekatere snovi hrani lahko vplivajo na resorbcijo mineralov (npr. vit C izboljša resorpcijo železa z redukcijo Fe3+ v Fe2+, ki je bolj topen) Faktorji, ki vplivajo na biološko dostopnost mineralov iz hrane ???? DN  Minerali NATRIJ Je glavni zunajcelični kation 70 kg človek ima v telesu 100 g Na+ (50% zunajcelična tekočina, 40% kosti, 10% v celicah) Dober izkoristek iz živil, v organizem ga dobimo s hrano ≈ 3g/dan Problemi s pomanjkanjem le pri veliki telesni aktivnosti Je glavni zunajcelični kation, vključen v regulacijo krvnega tlaka in transporta hranil Prenašalca živčnega impulza Mineral za normalno rast Porušenje homeostaze prizadene delovanje živcev in mišic  Minerali KALIJ Glavni znotrajcelični kation (98%) V organizem ga dobimo s hrano ≈ 2-4g/dan Odgovoren je za celično osmolarnost, za aktivacijo številnih encimskih procesov Sodeluje pri prenosu živčnega impulza in aktivaciji mišic, pomembna vloga v delovanju srčne mišice Sodeluje pri homeostazi kislinsko baznega ravnotežja Pomemben je pri biosintezi proteinov in ribosomov FLUORID Za čvrste kosti in zobe KROM Krepi delovanje inzulina Pomemben pri metabolizmu glukoze Tvorbi inzulina  Minerali KALCIJ Potrebujemo okoli 1 kg kalcija Povprečni dnevni vnos 1000mg Za krčenje mišic Prenos živčnih signalov Delovanje čutilnih celic Strjevanje krvi Oblikovanje kosti in zob Normalen srčni ritem Plazemska koncentracija kalcijevih ionov (Ca2+) Absorpcija v tankem črevesu, pomemben vitD  Minerali FOSFOR (FOSFAT) ATP molekula 70 kg človek vsebuje okoli 850 g fosforja Povprečni dnevni vnos 1000mg Je pomemben del bioloških molekul (lipidov, proteinov, ogljikovih hidratov nukleotidov,…) Sestavina ATP Ohranjanje kislinsko baznega ravnotežja MAGNEZIJ ATP se veže na Mg2+ in je le tako biološko aktiven Je nujen pri sintezi DNK in RNK (zaradi vezave na fosfatne skupine) Za pravilno zgradbo kosti in zob Regulacija delovanja živcev in mišic Katalizator za znotrajcelične encimske reakcije (vpleteni v metabolizem OH) Pomemben tudi pri pretvorbi mnogih vitaminov B v njihovo aktivno obliko  Minerali ŽELEZO V telesu nekaj g železa (2/3 sodeluje v raznih funkcijah, 1/3 pa v feritinu) Slaba topnost Fe3+ ker tvori slabo topen Fe(OH)3 Železo v hemu se bolje resorbira (50% živalskega železa je v hemu) Železo iz rastlin slabše, ker je povezano s citratom, fitatom, oksalatom in polifenoli, ne pa s hemom – problem pri vegetarijancih Nanj se veže kisik Potrebno pri tvorbi rdečih krvnih celic (hemoglobina in mioglobina) Potrebno tudi pri nastajanju nekaterih encimov V prehrani prevladuje v obliki Fe3+ ionov, ki pa se z delovanjem citokrom B reduktaze 1 in askorbinske kisline reducira do Fe2+. CINK 1961 so prvič pri iranskem moškem odkrili pomanjkanje Sestavina številnih encimov, proteinov Pomoč pri razvoju in delovanju belih krvnih celic – ključne za boj proti okužbam Potreben za celično rast, delitev Biološka uporabnost je odvisna od vira prehrane; iz rastlinske znaša 15%, iz rdečega mesa pa 55%  Minerali BAKER V krvi je vezan na protein ceruplazmin Sestavina številnih encimov Antioksidativno delovanje Nastajanje hormona adrenalina Tvorba vezivnega tkiva Pravilna absorpcija železa iz črevesja Pred absorpcijo je potrebna redukcija iz Cu2+ do Cu+ SELEN Je sestavni del mnogih proteinov in encimov imenovanih selenoproteini (v aminokislini cistein in metionin se žveplo zamenja s selenom in nastane selenoprotein) Je ključna sestavina encima glutation-peroksidaza (ščiti pred oksidativnim stresom- študije so pokazale 31% zmanjšano verjetnost za razvoj raka in 45% zmanjšano umrljivost za rakom v skupini z najvišjim odmerkom selena) Selen je ključen za proizvosnjo in presnovo hormonov ščitnice Dobri viri so: živalska hrana, bogata z beljakovinami, morska hrana, fižol, leča, brazilski oreščki  Minerali MANGAN Sestavina številnih encimov Za normalno zgradbo kosti in pomemben pri tvorbi hemoglobina MOLIBDEN Pri oksidaciji žvepla (sestavina beljakovin) komponenta številnih encimov JOD Sestavni del hormonov, ki jih sintetizira ščitnica Pomanjkanje vodi do golšavosti Problem pomanjkanja je predvsem v nekaterih nerazvitih državah Vir joda je morska hrana ter jodirana sol Pri jedrskih nesrečah uživati večje količine, da preprečimo akumulacijo radioaktivnega izotopa joda v ščitnici  Težke kovine (kadmij, živo srebro, svinec) Nimamo priporočenih vrednosti, ker jih telo ne potrebuje Problem prsti, ki je bogata s temi minerali (Mežica), onesnažena voda SVINEC Neurotoksin (10 µg/L krvi je kritična meja) V ZDA dnevni vnos manjši za 10x (neosvinčen bencin, nesvinčena vodna napeljava, konzerve brez svinca) ŽIVO SREBRO Elementaren Hg je manj strupen Strupene so organokovinske spojine (CH3-HgCl), ki povzročajo nevrološke simptome KADMIJ Toksičen (najvišja sprejemljiva doza 70 µg/dan), zelo dobro se akumulira v rastlinah (sončnicah)  Organska kemija Z znanstvenimi metodami preučuje zgradbo, lastnosti, sestavo, reakcije in pripravo spojin, ki vsebujejo ogljik. Organska kemija je veda, ki preučuje ogljikovodike in njihove derivate Ogljikovodiki – spojine C in H (dva najpogostejša elementa v organski kemiji) Poleg C in H pa lahko organske spojine vsebujejo še druge elemente (O, N, F, halogeni,…) Kaj vse sodi med organske spojine? Proteini (encimi, hormoni), ogljikovi hidrati (sladkorji), maščobe Začimbe Sladila Barvila Vitamini zdravila nafta, zemeljski plin premog  Organska kemija Metode ločevanja in čiščenja organskih spojin: Kromatografija (plinska) Destilacija Kristalizacija Ekstrakcija s topili Med sodobne tehnike uvrščamo: Jedrska magnetna resonančna spektrospkopija Masna spektrometrija Kristalografija Elementarna analiza  Organska kemija Značilnosti organskih spojin Prevladujejo kovalentne vezi Spojine so plini, tekočine in trdne snovi z nizkimi temperaturami TALIŠČE TOPNOST – organske spojine so bolj kot ne hidrofobne in zato topne v organskih topilih. Med izjeme spadajo spojine z majhno molsko maso (nižji alkoholi, amini, karboksilne kisline – kjer nastajajo vodikove vezi) Ne prevajajo električnega toka Večinoma gorijo Reakcije so počasne  Kemijske vezi v organskih spojinah Glavni gradnik organskih spojin je C, ki je poseben element C – 4 zunanje elektrone; potrebuje 4 elektrone, zato tvori 4 kovalentne vezi (vezi tvori praktično z vsemi elementi): 4 enojne 2 enojni in 1 dvojno 2 dvojni 1 enojna in 1 trojna  Zapisovanje organskih spojin MOLEKULSKA - kateri elementi in koliko njihovih atomov sestavljajo molekulo STRUKTURNA FORMULA – prikazuje kako so atomi v molekuli povezani med seboj RACIONALNA – poenostavljen zapis strukturne formule SKELETNA – ponazarja ogrodje ali skelet molekule  Poimenovanje organskih spojin Sistematično poimenovanje (predpisuje IUPAC) pomeni, da eno ime opisuje točno določeno spojino in obratno Osnovno poimenovanje izvira iz števila C atomov Trivialna (domača) imena kot naprimer ocetna kislina, mravljična kislina  Poimenovanje organskih spojin V org. molekulah so na osnovno verigo C-atomov vezane alkilne skupine (radikali, substituenti). Zanje velja: Alkilna skupina – če molekuli odstranimo vodik (npr. metan; metil; etan; etil,…) Te skupine niso samostojne molekule Poleg alkilnih so na skupino vezane tudi različne funkcionalne skupine (na njih potekajo reakcije in določajo kemijske in fizikalne lastnosti spojine). Glede na funkcionalno skupino jih tudi poimenujemo (alkoholi, aldehidi, amini,…) OGLJIKOVODIKI  OGLJIKOVODIKI Spojine C in H (dva najpogostejša elementa v organski kemiji) nasičeni (C atomi se povezujejo samo z enojnimi vezmi) nenasičeni (vsebujejo eno ali več dvojnih in/ali trojnih vezi med C atomi) Derivati ogljikovodikov pa poleg ogljikovih in vodikovih atomov vsebujejo enega ali več dodatnih elementov (npr. O, N, S, P, F, Cl, Br). GLAVNI VIR OGLJIKOVODIKOV- nafta (zmes različnih ogljikovodikov) in zemeljski plin (metan, etan, propan in butan)  Agregatno stanje ogljikovodikov je odvisno od velikosti molekule ogljikovodikov oz. molske mase – večje molekule imajo večjo molsko maso in zato tudi višja tališča in vrelišča. Večje molekule potrebujejo več energije za gibanje.  Na tališče in vrelišče pa ne vpliva samo velikost molekule, ampak tudi njena struktura. Vrelišča in tališča razvejanih alkanov in drugih spojin so nižja.  Ogljikovodiki ALIFATSKI ACIKLIČNI (alkani, alkeni, alkini) CIKLIČNI (cikloalkani, cikloalkeni, cikloalkini) AROMATSKI  Ogljikovodiki - reakcije Kemijske vezi se pri kemijski reakciji prekinejo na dva načina: homolitska prekinitev vezi – molekula se razcepi tako, da vsak izmed delov spojine pridobi po en elektron iz veznega elektronskega para NASTANEJO RADIKALI heterolitska prekinitev vezi – Vezni elektronski par ostane na enem od obeh atomov in dobimo ione  Ogljikovodiki - reakcije Atomi, molekule, ione ali posamezni deli molekul imajo lahko nukleofilne ali elektrofilne lastnosti. Elektrofil (akceptor elektronskega para): je delec s pozitivnim nabojem, ki pri reakciji išče mesta s presežkom elektronov – sprejme tuj elektronski par pri tvorbi kovalentne vezi (pozitivno nabiti delci, nevtralne molekule s pomanjkanjem elektronov) Nukleofil (donor elektronskega para): je delec s negativnim nabojem, ki pri reakciji išče mesta s primanjkljajem elektronov/s presežkom pozitivnega naboja – ponudi elektronski par (negativno nabiti delci, nevtralne molekule z neveznimi elektronskimi pari). Radikal: delec, ki ima neparno število elektronov. Imajo lahko pozitiven, negativen naboj ali pa so nevtralni. So zelo reaktivni in nestabilni.  Ogljikovodiki - reakcije Po prej omenjenih delcih imenujemo reakcije v organski kemiji in sicer: Elektrofilne Nukleofilne in Ti reaktivni delci so del reaktanta, Radikalske reakcije ki ga imenujemo reagent. Reakcija Reagent Substrat Radikalska rekacija Radikal Radikal Elektrofilna reakcija Elektrofil Nukleofil Nukleofilna reakcija Nukleofil Elektrofil  Ogljikovodiki - reakcije Pri organskih reakcijah razlikujemo med substratom in reagentom (substrat praviloma večja molekula) Substrat je organska spojina, ki jo pri reakciji pretvarjamo v drugo, običajno organsko spojino. Reagent pa so lahko organske ali anorganske spojine, ki povzročijo spremembo v substratu, da lahko nastane nova snov, produkt. Reakcije vedno označujemo po reagentu Reakcija Reagent Substrat Radikalska rekacija Radikal Radikal Elektrofilna reakcija Elektrofil Nukleofil Nukleofilna reakcija Nukleofil Elektrofil  Ogljikovodiki - reakcije Najvažnejše reakcije: substitucije, eliminacije, adicije Substitucija je reakcija, pri kateri pride v molekuli ogljikovodika do zamenjave vodikovega atoma z atomom druge nekovine. Adicija je reakcija, pri kateri se na dvojno ali trojno vez v molekuli veže manjša molekula. Reakcija adicije je značilna za nenasičene spojine. Eliminacija je proces, pri katerem se iz organske spojine odstranijo manjše molekule (dehidracija – odcepitev vode). Polimerizacija je povezovanje manjših molekul v daljšo  Ogljikovodiki - reakcije SUBSTITUCIJE / ZAMENJAVE Reakcije, kjer se v molekulah zamenjajo posamezni atomi ali atomske skupine  Ogljikovodiki - reakcije ADICIJE/PRIPOJITEV – odpre se multipla vez – (nenasičene spojine spremenimo v nasičene); obratno je ELIMINACIJA Po Markovnikovem pravilu se halogen veže na tisti ogljikov atom, ki ima vezanih najmanj vodikovih atomov  Ogljikovodiki - reakcije POLIMERIZACIJA – POVEZOVANJE je reakcija, kjer se več manjših molekul poveže v daljše molekule) Spajanje enakih molekul – homopolimerizacija Spajanje različnih molekul – kopolimerizacija Poznate še kakšen polimer?  Izomerija Je pojav pri katerem imajo spojine enake molekulske formule in različne strukturne formule. Spojine so izomeri. VIR SLIKE: https://eucbeniki.sio.si/kemija3/1119/index7.html  Izomerija - strukturna VERIŽNA – po razporeditvi C atomov POLOŽAJNA – Položajni izomeri se med seboj razlikujejo v položaju, največkrat funkcionalne skupine FUNKCIONALNA - Funkcionalni izomeri se med seboj razlikujejo v funkcionalni skupini  Izomerija - stereo STEREOIZOMERI - spojine imajo enako kemično sestavo, drugačno konfiguracijo in drugačne fizikalno kemijske lastnosti. GEOMETRIJSKA – atomi ali skupine atomov v različni prostorski razporeditvi. OPTIČNA IZOMERIJA - Prisotna pri vseh molekulah, ki imajo na C atom vezane 4 različne skupine – KIRALNI CENTER. Take spojine sukajo ravnino polarizirane svetlobe  Izomerija - stereo Spojini optičnih izomer imata enak vrstni red atomov, a se razlikujeta v prostorski razporeditvi. Taka izomera imenujemo ENTANTIOMERA - in sta eden drugemu zrcalni sliki. Optična izomera oziroma enantiomera nista enaki spojini. Kljub temu, da imata enake fizikalne in kemijske lastnosti, pa lahko na biološke sisteme učinkujeta popolnoma drugače.  Izomerija - stereo Ko polarizirana svetloba potuje skozi optično aktivno snov, spremeni smer za določen kot v levo (levosučne spojine (-)) ali v desno (desnosučne spojine (+))  Izomerija - stereo https://www.youtube.com/watch?v=cunVje80SzY Enantiomeri se razlikujejo v sukanju ravnine polarizirane svetlobe, svetlobo sučejo za enak kot, a v nasprotni smer En enantiomer zasuče svetlobo v desno (D ali +), drugi pa v levo (L ali -). Zmes dveh enakih delov enantiomerov imenujemo racemat in le-ta ne suče polarizirane svetlobe Vse aminokisline so kiralne (razen glicina) – obstajajo v dveh optično aktivnih oblikah Večina AK je levosučnih (desnosučne AK so zelo redke), večina sladkorjev pa desnosučnih  Izomerija - stereo Karvon je spojina, ki ima dva enantiomera: (D+)-karvon, ki ima vonj kumine in (L-)-karvon, ki diši po meti. Vonja lahko ločimo, ker imajo vohalni receptorji kiralno skupino, ki nam omogoča ločevanje omenjenih spojin.  Izomerija - stereo Talidomid je kiralna spojina. Po uporabi so odkrili, da ima le L-oblika ugodne učinke, D- oblika pa izkazuje teratogenost. Zdravilo je vsebovalo racemat (zmes dveh enakih delov enantiomerov). Tudi sama L-oblika ni varna, saj pride v telesu do racemizacije. Izomerija - stereo Izomerija - stereo Izomerija - stereo  Izomerija - stereo Telo ne more spremeniti enega v drugega, zato je enantiomera potrebno ločiti že prej  Izomerija - stereo Telo pretvori neaktivno obliko v aktivno  Izomerija - stereo Asparagin (krajše Asn ali N) je amid asparaginske kisline. Je ena izmed 20 aminokislin Zgodovina Asparagin je prva aminokislina, ki jo je znanstvenikom uspelo izolirati že leta 1806. Izolirali so ga iz soka asparagusa (belušev); od tod tudi njegovo ime. Poznamo dve izomerni obliki asparagina: L-asparagin in D-asparagin. Razlikujeta se v okusu; D-asparagin je sladek, L-asparagin pa je brez okusa. Viri asparagina Asparagin najdemo v hrani živalskega (jajca, ribe, morska hrana, govedina,...) in rastlinskega izvora (beluši, krompir, soja, stročnice,...). Asparagin pa nastaja tudi pri biosintezi. Oksaloacetat se s pomočjo encima transaminaza, ki prenese amino skupino iz glutamata na oksaloacetat, pretvori v aspartat. Iz aspartata, glutamina in ATP-ja potem nastanejo s pomočjo encima asparagin-sintetaza asparagin, AMP, glutamat in pirofosfat. Funkcije Naše živčevje ga nujno potrebuje za pravilno delovanje. Deluje pa tudi kot diuretik, torej pospešuje izločanje vode in tako ugodno vpliva na delovanje ledvic. NASIČENI OGLJIKOVODIKI  Alkani Spadajo med nasičene aciklične ogljikovodike Molekulska formula alkanov: CnH2n+2 Vezi v molekuli so enojne kovalentne vezi ogljikovi atomi tvorijo verigo, ki je linearna ali razvejana. Ogljikove verige nižjih alkanov so linearne, spojine z več kot tremi ogljikovimi atomi pa lahko tvorijo tudi razvejane molekule. C4H10 molekulska formula CH3 CH3 CH2 CH2 CH3 CH3 CH CH3 butan izobutan  Alkani So nepolarne molekule – medmolekulske vezi so zato disperzijske T vrelišča in tališča narašča s št. C atomov (ker z maso ogljikovodikov naraščajo medmolekulske privlačne sile) Prvi štirje so pri sobni temperaturi plini, C5 do C16 tekoči, višji alkani so trdne voskaste snovi (parafin za sveče) Nižjo gostoto kot voda Temperatura vrelišča narašča z dolžino verige in velikostjo obroča So najmanj reaktivne organski molekule - Najbolj značilni reakciji sta gorenje (reakcija oksidacije) in halogeniranje (substitucija)  Alkani - viri V naravi jih najdemo v virih kot sta nafta in zemeljski plin Nafto sestavlja mešanica alkanov, ki jih ločimo z rafiniranjem – FRAKCIONIRANA DESTILACIJA (komponente ločujemo na osnovi Tvrel.  Alkani - poimenovanje Za poimenovanje alkanov po sistemu IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) veljajo določena pravila Imena, ki jih predpisuje IUPAC so sistematična, kar pomeni, da eno ime opisuje točno določeno spojino in obratno. Uporabljamo tudi trivialna imena za spojine, ki jih pogosto srečamo v vsakdanjem življenju (ocetna kislina, mravljična kislina...). Z odcepitvijo enega H atoma nastanejo enovalentni radikali (metil, etil,...), z odcepitvijo dveh pa dvovalentni radikali (metilen, etilen,...)  Alkani - poimenovanje Poiščemo najdaljšo verigo ogljikovih atomov in jo poimenujemo glede na število C atomov Oštevilčimo C atome s tiste strani, da ima C-atom, na katerega je vezana alkilna skupina (radikal, substituent), najnižje možno število. Če je prisotna samo ena alkilna skupina, jo poimenujemo in povemo njeno pozicijo (2-metilpentan, 2-metilheksan). Če je na osnovno verigo vezanih več enakih alkilnih skupin, napišemo njihove pozicije, njihovo število pa označimo s preponami di-, tri-, tetra-, penta- (2,4- dimetilpentan, 3,3-dimetilpentan) Kadar sta na osnovno verigo vezani dve alkilni slupini, vsako posebej oštevilčimo in ju poimenujemo po abecednem vrstnem redu (3-etil-2-metil- pentan, 3-etil-4,5-dipropiloktan) NENASIČENI OGLJIKOVODIKI  Fizikalne in kemijske lastnosti nenasičenih ogljikovodikov Podobne fizikalnim lastnostim nasičenih ogljikovodikov Kemijske lastnosti so precej drugačne – veliko bolj so reaktivni od alkanov. Kemijske reakcije so najpogostejše na dvojnih (trojnih) vezeh nenasičenih ogljikovodikov, zato to mesto imenujemo funkcionalna skupina. Funkcionalna skupina je mesto v molekuli, kjer se zgodi večina kemijskih reakcij. Dvojna ali trojna vez med dvema ogljikovima atomoma je funkcionalna skupina nenasičenih ogljikovodikov  Alkeni Alkeni ali olefini so nenasičeni ogljikovodiki,ki imajo v verigi ogljikovih atomov eno dvojno vez. Najenostavnejši alken je eten ali etilen (C2H4 oziroma CH2=CH2), ki vsebuje samo dva ogljikova atoma, eno dvojno vez in nobene funkcionalne skupine. Alkeni tvorijo homologno vrsto ogljikovodikov s splošno formulo CnH2n. Razporeditev okrog ogljikovega atoma je planarna ZANIMIVOST: etilen je rastlinski hormon, ki pospešuje zorenje  Alkeni Alkeni do 4 C atomov so pri sobni temperaturi v plinastem agregatnem stanju, višji pa so tekočine Vrelišča naraščajo z naraščajočo molsko maso Vrelišča alkenov so nekoliko nižja od vrelišč alkanov So netopni v vodi  Alkeni - izomerija VERIŽNA C4H8 POLOŽAJNA GEOMETRIJSKA  Alkeni - reakcije Gorenje (oksidacija) – do CO2 in vode (zaradi višje cene od alkanov jih ne uporabljamo za ogrevanje) Dvojna vez je tarča za oksidante (kisik, kalijev kromat, kalijev permangenat, ozon,…) Polimerizacija – polimere najdemo v naravi ali pa jih tudi lahko sami sintetiziramo Polietilen – plastenke, plastične vrečke, igrače Polipropilen – plastenke, preproge, odlivki (srčne zaklopke) PVC – usnje, cevi,… Teflon Polistiren – pohištvo, stiropor,… Polimer izoprena (naravni alken) je kavčuk; VULKANIZACIJA pa poteka z zamreženjem polimernih verig z mostički, ki jih tvorijo atomi žvepla (to daje kavčuku večjo elastičnost)  Alkeni - reakcije Gorenje (oksidacija) – do CO2 in vode (zaradi višje cene od alkanov jih ne uporabljamo za ogrevanje) Adicije (prekinitev dvojne vezi in dodajanje atomov ali skupin) 1. Hidrogeniranje (adicija vodika; tehnološki pomen) je vezava H2 na dvojne vezi ob prisotnosti katalizatorja Hidrogeniranje jedilnih olj je danes zelo pomemben komercialni postopek. Rastlinska olja vsebujejo mnogo nenasičenih organskih molekul in če jih hidrogeniramo, iz tekočih olj pridobimo trdne margarine.  Alkeni - reakcije Adicije (prekinitev dvojne vezi in adiranje atomov ali skupin) 2. Hidracija (adicija vode; nastanek alkoholov) 3. Halogeniranje (reakcija, pri čemer se halogen (F2, Cl2, Br2, I2) adira na dvojno vez.  Alkeni - poimenovanje Podobno kot pri alkanih le končnico –an zamenjamo z – en in da navedeno še položaj in število dvojnih vezi PRAVILA PO IUPAC-u 1. poiščemo najdaljšo verigo, ki vsebuje oba ogljika, ki sta povezana z dvojno vezjo. Tudi če je v molekuli še daljša veriga, ki pa ne zaobsega dvojne vezi, izberemo zgornjo 2. označimo lego dvojne vezi tako, da ogljike oštevilčimo s tiste strani, ki je bližje dvojni vezi 3. dodamo lego in imena substituentov. Če je dvojna vez postavljena simetrično v glavni verigi oštevilčimo substituente tako, da ima prvi najnižjo številko  Dieni in polieni Če nenasičeni ogljikovodiki vsebujejo dve dvojni vezi – dieni Več dvojih vezi – polieni V takih molekulah so lahko dvojne vezi izolirane, konjugirane ali kumulirane Aromatski ogljikovodiki; konjugirani dieni  Naravni alkeni Izopren – naravni alken Derivate izporena med naravnimi barvili predstavljajo karotenoidi (terpeni – dajejo vonj, aromo). V podskupini karotenov, ki so sestavljeni le iz atomov ogljika in vodika, so verige lahko odprte (na primer pri likopenu iz paradižnika) ali pa na koncih sklenjene v šestčlenske obroče (na primer pri β-karotenu – 8 izoprenskih enot). Likopen Beta karoten Ksantofili vsebujejo tudi atome kisika, pogosto v obliki −OH skupine na obroču. Primer je lutein (ohrovt, šinača, solata). Lutein  Naravni alkeni Derivati Izoprena – karotenoidi (likopen, beta karoten, lutein) Karotinoidi so v rumenih, oranžnih in izjemoma v rdečih odtenkih Najdemo jih v korenčku, paradižniku, rdeči papriki pa tudi pri živalih; flamingu, pikapolonicah, rakih, morskih veternicah, v mesu lososa, rumenjaku,… Uporabljamo jih za barvanje prehrambenih izdelkov, ki vsebujejo lipide (maslo in margarina) - (zaradi značilne zgradbe so bolj topini v manj polarnih topilih kot v vodi)  Naravni alkeni Vseh karotenoidov ne moremo pretvoriti v vitamin A, zato nimajo vsi »statusa provitamin« A, kljub temu pa so za naše telo lahko koristni, predvsem za zdravje naših oči (makularna degeneracija) in zaščito pred oksidanti, na primer pred singletnim kisikom. Taki so na primer likopen v paradižniku, astaksantin v divjem lososu ali lutein in njegov izomer zeaksantin v zeleno listnati zelenjavi. Vsebujejo kisik  Naravni alkeni Funkcija karotenoidov: Absorbirajo presežek svetlobe – zaščita Antioksidanti Zaradi velikega števila dvojnih vezi se radi oksidirajo, predvsem pri poškodbah. Tvorijo se epoksidi, karbonili (podobno kot pri maščobnih kislinah). So relativno stabilni pri procesiranju živil  Naravni alkeni Feromoni so spojine, ki jih izločajo žuželke za medsebojno sporazumevanje. Večinoma gre za alkene in njihove derivate, njihov učinek pa je velikokrat odvisen od geometrijske (cis-trans) izomerije. Znani so predvsem spolni feromoni, ki jih samice izločajo, da privabljajo samce. Uporabljajo se za lovljenje škodljivcev (moli, lubadar).  Alkini Najenostavnejši alkin je etin (CH≡CH), bolj znan kot acetilen. Alkini tvorijo homologno vrsto s splošno formulo CnH2n-2. Alkini niso topni v vodi, pač pa v nepolarnih topilih, na primer v etru, benzenu in tetraklorometanu. Njihova gostota je manjša od gostote vode. Njihova vrelišča naraščajo s številom ogljikovih atomov in so skoraj enaka vreliščem alkanov z enakim številom ogljikovih atomov. S kisikom zgorijo v ogljikov dioksid in vodo. Nekateri alkini tvorijo z zrakom eksplozivne zmesi.  Alkini - poimenovanje Končnica –in Do 4 ogljikovega atoma so v plinastem stanju, višji alkini so v tekočem oziroma trdnem agregatnem stanju Etin ali acetilen je eksploziven, predvsem ko je utekočinjen ali pod pritiskom. Uporabljamo ga za izdelavo umetnih mas, etanola, ocetne kisline, tudi za zorenje plodov kot eten Nastane pri reakciji med vodo in kalcijevim karbidom  Alkini - reakcije Za alkine so značilne vse reakcije, ki so bile opisane že pri alkenih Adicije Adicija vodika (redukcija alkinov); etin, eten, etan Adicija halogenov Adicija vode Oksidacije HALOGENIRANI OGLJIKOVODIKI  Halogenski derivati ogljikovodikov Sem prištevamo alifatske in ciklične ogljikovodike, kjer je eden ali več vodikovih atomov zamenjan s halogenom Halogenski atomi so direktno vezani na ogljikov atom Metilklorid ali monoklorometan (CH3Cl) – v medicini za lokalno anestezijo Etilklorid ali monokloroetan – podobno kot metilklorid Diklorometan (CH3Cl2) za narkoze in kot topilo Kloroform (CHCl3) – iz etanola in klora – dobro topilo za smole, maščobe in druge organske spojine Jodoform (CHJ3) – antiseptik, ima baktericidni učinek in preprečuje gnojenje ran Tetraklorometan (CCl4) – topilo, raztaplja maščobe, olja, smole Klorofluoroogljiki – reagirajo ob prisotnosti UV žarkov, pri čemer se sprošča elementarni Cl, ki je zelo reaktiven in reagira z O3, pri čemer nastaja ClO in O2 – za uporabo v hladilniku – poskušajo nadomestiti z drugimi plini AROMATSKE SPOJINE  Aromatske spojine Ime izvira iz „aromatskih“ – dišečih snovi Delimo jih na: oAromatske ogljikovodike ter njihove derivate oHeteroaromatske spojine (ki poleg C in H vsebujejo še nek heteroatom – N, O in S) – so biološko aktivne in sodelujejo v bioloških procesih, sem uvrščamo alkaloide, nekatere vitamine in antibiotike, nukleotide, naravna barvila, koencimi,.... Aromatske spojine imajo značilni strukturni element, aromatsko jedro, benzenski obroč. Molekule vsebujejo enega ali več takih obročev. Predstavnik je benzen  Aromatske spojine Vanilin Cimetni aldehid Timol v eteričnem olju timijana  Aromatske spojine – lastnosti in nomenklatura So nepolarne Nižji so tekoči, višji so trdni Osnovni ogljikovodik imenujemo benzen Ogljikovodike, ki imajo na benzenov obroč vezane alkilne skupine jih poimenujemo Metilbenzen ali toluen 1,2-dimetilbenzen  Aromatske spojine – lastnosti in nomenklatura Benzenov obroč lahko tudi smatramo kot substituent. Tedaj C6H5- imenujemo fenilna skupina.  Aromatske spojine - reakcije Adicije - redke, ker bi se ob tem moral prekiniti sistem delokaliziranih vezi Substitucije Alkiliranje (alkilna skupina zamenja vodik) Halogeniranje V naravi najdemo več aromatskih spojin, ki vsebujejo več ot en aromatski obroč (naftalen, antracen,..)  ORGANSKE KISIKOVE SPOJINE Kisik se nahaja v VI. skupini PS, zato potrebuje 2 elektrona, da zapolni zunanjo lupino Tvori lahko: dve enojni vezi eno dvojno vez ORGANSKE KISIKOVE SPOJINE alkoholi fenoli