teória
Ako na test
Test ti položí náhodné otázky zo všetkých lekcií kapitoly. Niektoré sú s výberom z možností, iné sú príklady s výsledkom. Otázky sú rozdelené do šiestich tém:
- Organické látky a vzorce. Rozhodneš, či je látka organická, alebo anorganická, zo štruktúrneho alebo racionálneho vzorca napíšeš súhrnný vzorec a spoznáš, či sú dve látky izoméry.
- Zdroje uhľovodíkov. Priradíš frakcie ropy k tomu, na čo sa používajú, a v rovnici krakovania doplníš chýbajúci produkt tak, aby na oboch stranách sedel počet atómov uhlíka aj vodíka.
- Alkány, alkény a alkíny. Podľa vzorca zaradíš uhľovodík do homologického radu, rozhodneš, či odfarbí brómovú vodu, a vypočítaš, koľko oxidu uhličitého vznikne alebo koľko kyslíka sa spotrebuje pri horení.
- Arény. Rozhodneš, či je uhľovodík aromatický, alebo nie.
- Názvoslovie. Priradíš kmeň názvu k počtu atómov uhlíka a podľa vzorca pomenuješ uhľovodík.
- Reakcie. Učivo SŠ: rozhodneš, či ide o substitúciu, adíciu, alebo elimináciu, a spoznáš jednotlivé kroky radikálovej substitúcie.
Skôr ako začneš, prelistuj si kontrolný zoznam nižšie. Pri každom uhľovodíku si polož tri otázky: koľko má atómov uhlíka, aké väzby sú medzi nimi a či je reťazec otvorený, alebo uzavretý do kruhu.
vyskúšaj si
Test z uhľovodíkov
Nastav si test
Témy
Organické látky a vzorce
Zdroje uhľovodíkov
Alkány, alkény a alkíny
Arény
Názvoslovie
Reakcie (SŠ)
Počet príkladov
Obtiažnosť
10 príkladov · stredné · 12 tém. Každý test má nové čísla.
Vyber si témy, náročnosť (Ľahké, Stredné alebo Ťažké) a počet príkladov od 5 do 20 a odpovedaj postupne. Ľahké otázky zodpovedajú učivu ZŠ, ťažké pridávajú výpočty a pojmy zo SŠ. Pri príkladoch s výsledkom môžeš počítať na kalkulačke vedľa Pinga, ak ju učiteľ nevypne. Na konci uvidíš výsledok a test môžeš spustiť znova. Učiteľ môže vytvoriť jeden odkaz pre celú triedu, s ktorým dostanú všetci rovnaké otázky, alebo test zadať triede ako úlohu Test z uhľovodíkov.
teória
Kontrolný zoznam
- Organické zlúčeniny. Organická chémia je chémia zlúčenín uhlíka. Oxidy uhlíka, kyselina uhličitá, uhličitany a karbidy však patria k anorganickým látkam. Uhlík tvorí vždy štyri väzby a jeho atómy sa spájajú do reťazcov a kruhov. Uhľovodíky obsahujú len uhlík a vodík. Pri horení z nich vzniká oxid uhličitý, ktorý zakalí vápennú vodu, a voda, ktorá orosí studený pohár. Pozri Organické zlúčeniny.
- Vzorce a modely molekúl. Súhrnný vzorec udáva, koľko atómov každého prvku je v molekule, štruktúrny vzorec ukazuje všetky väzby a racionálny skupiny pri každom uhlíku, napríklad CH₃−CH(CH₃)−CH₃. Vodíky dopočítaš tak, aby mal každý uhlík štyri väzby. Dvojitá väzba sa počíta za dve, trojitá za tri. Pozri Vzorce a modely molekúl.
- Izoméria. Izoméry majú rovnaký súhrnný vzorec a rôznu štruktúru, napríklad bután a izobután C₄H₁₀. Otočená alebo zalomená kresba je stále tá istá molekula, rozhoduje najdlhší reťazec a poloha vetiev. C₅H₁₂ má tri izoméry, C₆H₁₄ päť. Pozri Izoméria.
- Ropa, zemný plyn a uhlie. Fosílne palivá sú neobnoviteľné. Zemný plyn je hlavne metán. Ropa sa frakčnou destiláciou, ktorá je fyzikálny dej, delí na plyny, benzín, petrolej, motorovú naftu, mazacie oleje a asfalt. Krakovanie je chemická reakcia, ktorá štiepi dlhé reťazce na kratšie, napríklad C₁₀H₂₂ → C₈H₁₈ + C₂H₄. Pozri Ropa, zemný plyn a uhlie.
- Alkány. Alkány majú len jednoduché väzby, všeobecný vzorec CₙH₂ₙ₊₂ a názvy na -án. V homologickom rade sa líšia o skupinu CH₂ a s dĺžkou reťazca stúpa teplota varu. Dokonale horia na oxid uhličitý a vodu, pri nedostatku kyslíka vzniká jedovatý oxid uhoľnatý. Pozri Alkány.
- Alkény a alkíny. Alkény majú dvojitú väzbu a vzorec CₙH₂ₙ, alkíny trojitú väzbu a vzorec CₙH₂ₙ₋₂. Násobnú väzbu prezradí brómová voda, ktorá sa odfarbí. Typickou reakciou je adícia a polymerizáciou eténu vzniká polyetylén. Pozri Alkény a alkíny.
- Cykloalkány a arény. Cykloalkány majú reťazec uzavretý do kruhu a len jednoduché väzby, napríklad cyklohexán C₆H₁₂, a správajú sa ako alkány. Arény, aromatické uhľovodíky, majú benzénové jadro. Najjednoduchší z nich je benzén C₆H₆, ktorý brómovú vodu neodfarbí, hoci sa jeho vzorec kreslí s dvojitými väzbami. Pozri Cykloalkány a arény.
- Názvoslovie uhľovodíkov. Kmeň názvu udáva počet atómov uhlíka v hlavnom reťazci: met- 1, et- 2, prop- 3, but- 4, pent- 5, hex- 6. Koncovka -án, -én alebo -ín prezradí väzby. Hlavný reťazec sa čísluje od konca, ku ktorému má bližšie násobná väzba alebo vetva, a vetvy sa volajú metyl, etyl. Pozri Názvoslovie uhľovodíkov.
- Typy organických reakcií. Pri substitúcii sa atóm v molekule vymení za iný atóm, pri adícii sa atómy pripoja na násobnú väzbu a pri eliminácii sa z molekuly odštiepi malá molekula a vznikne násobná väzba. Radikálová substitúcia prebieha v troch krokoch: iniciácia, propagácia a terminácia. Pozri Typy organických reakcií.
Na ZŠ je najdôležitejšie vedieť, čo sú organické látky a uhľovodíky, zapísať súhrnný a racionálny vzorec a spoznať izoméry, poznať frakcie ropy a ich použitie, rozlíšiť alkány, alkény a alkíny podľa väzieb a vzorca, vysvetliť dôkaz násobnej väzby brómovou vodou, zapísať a vyčísliť rovnicu horenia, spoznať aromatický uhľovodík a pomenovať jednoduché uhľovodíky.
Na SŠ navyše pomenuj aj rozvetvené uhľovodíky, rozhodni, kedy má alkén formy cis a trans, doplň rovnicu krakovania, vypočítaj hmotnosť oxidu uhličitého a kyslíka pri horení aj s rovnicou vynásobenou dvoma, rozlíš substitúciu, adíciu a elimináciu a opíš kroky radikálovej substitúcie: iniciáciu, propagáciu a termináciu.
teória
Rozcvička
Úloha 1
Napíš názov, súhrnný a racionálny vzorec alkánu so šiestimi atómami uhlíka. Je pri 20 °C plyn, kvapalina alebo tuhá látka?
Riešenie
Kmeň hex- znamená šesť a koncovka -án alkán, uhľovodík sa teda volá hexán. Podľa všeobecného vzorca CₙH₂ₙ₊₂ má 2 · 6 + 2 = 14 atómov vodíka, súhrnný vzorec je C₆H₁₄. Racionálny vzorec je CH₃−CH₂−CH₂−CH₂−CH₂−CH₃, skrátene CH₃−(CH₂)₄−CH₃. Hexán vrie pri 69 °C, pri 20 °C je teda kvapalina.
Úloha 2
Cyklohexán a hex-1-én CH₂=CH−CH₂−CH₂−CH₂−CH₃ sú bezfarebné kvapaliny. Sú to izoméry? Ako ich rozlíši skúška s brómovou vodou?
Riešenie
Cyklohexán má šesť skupín CH₂ uzavretých do kruhu, teda súhrnný vzorec C₆H₁₂. V hex-1-éne spočítaj vodíky pri jednotlivých uhlíkoch: 2 + 1 + 2 + 2 + 2 + 3 = 12, súhrnný vzorec je tiež C₆H₁₂. Látky majú rovnaký súhrnný vzorec a rôznu štruktúru, sú to izoméry.
Brómová voda sa s hex-1-énom odfarbí, lebo bróm sa pripojí na dvojitú väzbu. S cyklohexánom zostane oranžová, lebo cyklohexán má len jednoduché väzby. Rovnaký súhrnný vzorec teda ešte neznamená rovnaké správanie.
Úloha 3
Napíš a vyčísli rovnicu dokonalého horenia propánu C₃H₈. Prečo treba dať skontrolovať plynový horák, ktorý horí žltým čadiacim plameňom namiesto modrého?
Riešenie
Najprv vyrovnaj uhlík: tri atómy uhlíka dajú 3 CO₂. Potom vodík: osem atómov vodíka dá 4 H₂O. Vpravo je 3 · 2 + 4 = 10 atómov kyslíka, preto treba 5 O₂:
C₃H₈ + 5 O₂ → 3 CO₂ + 4 H₂O
Žltý čadiaci plameň prezrádza nedokonalé horenie. Horák nedostáva dosť vzduchu a okrem sadzí vzniká aj oxid uhoľnatý CO, ktorý je jedovatý a nemá farbu ani zápach.
Úloha 4
Pomenuj uhľovodík CH₃−CH(CH₃)−CH₂−CH₃. Napíš racionálne vzorce a názvy jeho izomérov. Ktorý z izomérov vrie pri najnižšej teplote?
Riešenie
Najdlhší reťazec má štyri uhlíky, základom názvu je teda bután. Reťazec očísluj od konca, ku ktorému má vetva bližšie: vetva CH₃ je potom na druhom uhlíku. Uhľovodík sa volá 2-metylbután a má súhrnný vzorec C₅H₁₂. Názov 3-metylbután je chybný, reťazec je v ňom očíslovaný z nesprávnej strany.
Súhrnný vzorec C₅H₁₂ majú tri izoméry:
| izomér | racionálny vzorec | teplota varu |
|---|---|---|
| pentán | CH₃−CH₂−CH₂−CH₂−CH₃ | 36 °C |
| 2-metylbután | CH₃−CH(CH₃)−CH₂−CH₃ | 28 °C |
| 2,2-dimetylpropán | CH₃−C(CH₃)₂−CH₃ | asi 10 °C |
Najnižšie vrie najrozvetvenejší 2,2-dimetylpropán. Jeho guľovité molekuly sa dotýkajú najmenšou plochou, a preto sa navzájom priťahujú najslabšie.
Úloha 5
Koľko oxidu uhličitého vznikne pri dokonalom spálení 1 kg butánu? Koľko kyslíka sa pri tom spotrebuje?
Riešenie
Pri vyčíslení vyjde pre kyslík koeficient 6,5, preto celú rovnicu vynásob dvoma:
2 C₄H₁₀ + 13 O₂ → 8 CO₂ + 10 H₂O
- M(C₄H₁₀) = 4 · 12 + 10 · 1 = 58 g/mol
- n(C₄H₁₀) = 1000 g / 58 g/mol = 17,24 mol
- Z 2 mol butánu vznikne 8 mol CO₂, teda štyrikrát viac: n(CO₂) = 4 · 17,24 mol = 68,97 mol
- m(CO₂) = 68,97 mol · 44 g/mol = 3034,7 g ≈ 3,03 kg
Na 2 mol butánu sa spotrebuje 13 mol kyslíka, teda 6,5-krát viac:
- n(O₂) = 6,5 · 17,24 mol = 112,06 mol
- m(O₂) = 112,06 mol · 32 g/mol = 3585,9 g ≈ 3,59 kg
Oxidu uhličitého vznikne asi trikrát viac, ako bolo butánu. Nie je to chyba: k uhlíku z butánu sa pripojil kyslík zo vzduchu.
Úloha 6
Urči, či ide o substitúciu, adíciu, alebo elimináciu:
- CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl (na svetle)
- CH₂=CH₂ + Br₂ → CH₂Br−CH₂Br
- CH₃−CH₂−OH → CH₂=CH₂ + H₂O (s koncentrovanou kyselinou sírovou pri asi 170 °C)
Riešenie
- Substitúcia. Atóm vodíka v metáne sa vymení za atóm chlóru. Prebieha radikálovo: svetlo rozštiepi molekulu Cl₂ na dva radikály Cl· (iniciácia), radikály pri reakcii s molekulami stále vznikajú nanovo (propagácia) a reťaz sa skončí, keď sa dva radikály spoja (terminácia).
- Adícia. Bróm sa pripojí na dvojitú väzbu eténu a vznikne 1,2-dibrómetán. Z dvoch molekúl vznikne jedna a nič sa neodštiepi.
- Eliminácia. Z molekuly etanolu sa odštiepi voda a vznikne dvojitá väzba. Eliminácia je opakom adície.
teória
Časté chyby v teste
- Vzorec CₙH₂ₙ ešte neznamená dvojitú väzbu. Cyklohexán C₆H₁₂ má rovnaký vzorec ako hex-1-én, ale len jednoduché väzby, a brómovú vodu neodfarbí.
- Frakčná destilácia nie je chemická reakcia. Uhľovodíky sa pri nej len vyparia a znova skvapalnia. Chemickou reakciou je až krakovanie, pri ktorom sa trhajú väzby C−C.
- Otočená alebo zalomená kresba nie je nový izomér. Rozhoduje, ktorý atóm je s ktorým spojený: dĺžka najdlhšieho reťazca a poloha vetiev.
- Benzén nie je alkén. Hoci sa jeho vzorec kreslí s dvojitými väzbami, brómovú vodu neodfarbí. Je to arén s benzénovým jadrom. Cyklohexán má tiež kruh, ale aromatický nie je.
- Najdlhší reťazec nemusí ísť v zápise rovno. Môže prechádzať aj cez vetvu: CH₃−CH(C₂H₅)−CH₂−CH₃ je 3-metylpentán, nie 2-etylbután.
- Reťazec sa čísluje od bližšieho konca. Správne je 2-metylbután, nie 3-metylbután, a but-1-én, nie but-3-én.
- Keď vyjde polovičný koeficient, vynásob rovnicu dvoma. Pri butáne aj oktáne vyjde pre kyslík koeficient s polovicou. Pomer potom ber z vynásobenej rovnice: z 2 mol butánu vznikne 8 mol CO₂.
- Oxidu uhličitého vznikne viac, ako bolo paliva. Z 1 kg butánu vznikne asi 3 kg CO₂, lebo k uhlíku sa pripojí kyslík zo vzduchu.
Keď test zvládneš, názvy uhľovodíkov si precvičíš v teste Názvoslovie uhľovodíkov a výpočty z rovníc v lekcii Výpočty z chemickej rovnice. Uhľovodíky ukazujú naživo pokusy Spaľovanie metánu, Samovyrezávanie tekvice acetylénom a Plyn ťažší ako vzduch.