เคมีอินทรีย์

โรงกลั่นสามารถแยกน้ำมันดิบ, แตกโมเลกุลขนาดใหญ่ให้เป็นโมเลกุลเล็ก หรือใช้โมเลกุลเล็กเพื่อสร้างโพลีเมอร์ได้ กระบวนการเหล่านี้เป็นกระบวนการที่แตกต่างกัน การกลั่นเปลี่ยนว่าโมเลกุลใดถูกเก็บรวบรวมด้วยกัน; การแตกตัวเปลี่ยนโครงสร้างโมเลกุล; การเกิดโพลีเมอร์เชื่อมมอนอมอร์เข้าเป็นสายโซ่ ให้เลือกกระบวนการจากหลักฐาน ไม่ใช่จากคำว่า “ความร้อน”

อ้างอิงนี้ครอบคลุมส่วน 8462 ของ AQA 4.7.1–4.7.3 กลุ่มฟังก์ชันอินทรีย์ที่ระบุและโพลีเมอร์แบบเติม เป็นเนื้อหาเคมีแยกในทั้งสองระดับ ระดับสูง (HT) มีเครื่องหมายสำหรับคำอธิบายกรดอ่อน โพลีเมอร์แบบลดทอน และการลดทอนของกรดอะมิโน การจดจำมอนอมอร์ของโพลีเมอร์ธรรมชาติเป็นเนื้อหาของทั้งสองระดับ

น้ำมันดิบ เป็นทรัพยากรที่มีจำกัดพบในชั้นหิน ก่อตัวขึ้นจากชีวมวลโบราณ ส่วนใหญ่เป็นแพลงก์ตอนที่ถูกฝังอยู่ในโคลน การก่อตัวช้าเกินไปที่จะทดแทนการบริโภคในปัจจุบันในระดับเวลาของมนุษย์ เป็นส่วนผสมของสารหลายชนิด ส่วนใหญ่เป็น ไฮโดรคาร์บอน: สารที่มีเพียงไฮโดรเจนและคาร์บอน เอทานอลมีออกซิเจน ดังนั้นจึงไม่ใช่ไฮโดรคาร์บอน

Most crude-oil hydrocarbons are alkanes. Their open-chain saturated series has general formula $\mathrm{C_nH_{2n+2}}$. Carbon makes four bonds and hydrogen one. A molecular formula counts atoms; a displayed formula shows every atom and bond. The four required names are methane, ethane, propane and butane.

ตัวอย่างตรวจสอบ. อัลเคนแบบเปิดที่จ่ายให้มาประกอบด้วยคาร์บอนหกอะตอม จำนวนไฮโดรเจนของมันคือ $H=2n+2=2\times6+2=14$ ซึ่งให้ $\mathrm{C_6H_{14}}$ สิ่งนี้ไม่ได้ให้สูตรสำหรับส่วนผสมน้ำมันดิบทั้งหมด ชื่อบ่อยกว่าสี่ตัวแรกไม่จำเป็นต้องท่องจำในที่นี้

การกลั่นfractional แยกส่วนผสมทางกายภาพ ให้ความร้อนน้ำมันดิบเพื่อให้ส่วนประกอบจำนวนมากระเหย ไอน้ำจะลอยผ่านคอลัมน์ที่มีความร้อนด้านล่างและเย็นด้านบน ส่วนประกอบจุดเดือดสูงจะควบแน่นต่ำกว่า ส่วนประกอบจุดเดือดต่ำจะลอยสูงขึ้นก่อนจะควบแน่น ก๊าซที่มีจุดเดือดต่ำสุดที่สุดสามารถออกจากด้านบนได้ แต่ละ fraction ประกอบด้วยไฮโดรคาร์บอนหลายชนิดที่มีจุดเดือดและจำนวนคาร์บอนใกล้เคียงกัน; มันไม่ใช่สารบริสุทธิ์หนึ่งชนิด โซ่คาร์บอนโคเวเลนต์ไม่ถูกทำลายด้วยการเดือด

สำหรับ hydrocarbons ที่เทียบกันได้ การเพิ่มขนาดโมเลกุลเพิ่มจุดเดือดและ viscosity แต่ลด flammability Viscosity หมายความว่าต้านทานการไหล เชื้อเพลิง viscous อาจไหลไม่ดีผ่านท่อจ่ายแคบ; การติดไฟง่ายสำคัญสำหรับการจุดเตา อย่าแทนที่แนวโน้มความหนาแน่นหรืออ้างว่าคุณสมบัติหนึ่งกำหนดการใช้งานทุกชนิด

fraction จัดหาแก๊สหุงต้ม ดีเซล น้ำมันดีเซล น้ำมันเชื้อเพลิงหนัก และแก๊สปิโตรเลียมเหลว พวกเขายังให้ feedstock: วัตถุดิบสำหรับสารละลาย น้ำมันหล่อลื่น โพลีเมอร์ และน้ำยาทำความสะอาด เชื้อเพลิงถูกเผาไหม้เพื่อผลิตพลังงาน; feedstock ถูกแปลงเป็นสารเคมีที่มีประโยชน์อื่นๆ

ตัวอย่างเลือก. Fraction P และ Q ที่สมมติมีเวลาไหล comparable เท่ากับ 8 s และ 24 s P ยังติดไฟได้ง่ายกว่า P ตอบโจทย์ความต้องการที่ระบุไว้สำหรับการไหลและจุดติดไฟที่ง่าย อัตราเวลา $r=24/8=3$ อธิบายการทดสอบนี้; ไม่ได้พิสูจน์ว่าความหนืดของ Q สูงกว่า P Exactly สามเท่าโดยไม่มีความสัมพันธ์ที่ปรับเทียบแล้ว

การเผาไหม้อย่างสมบูรณ์ทำให้คาร์บอนเกิดออกซิเดชันเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และไฮโดรเจนเป็นน้ำ ปล่อยพลังงาน เริ่มต้นด้วยสูตรเชื้อเพลิงและจัดสมดุลคาร์บอน แล้วไฮโดรเจน แล้วออกซิเจน อย่าเปลี่ยนเลขชี้กำลังของสูตรเพื่อจัดสมดุลสมการ

ตัวอย่างการเผาไหม้. โปรเพนมีสามอะตอม C และแปดอะตอม H ดังนั้นหนึ่งโมเลกุลจะสร้างคาร์บอนไดออกไซด์สามโมเลกุลและน้ำสี่โมเลกุล ผลิตภัณฑ์เหล่านี้มีอะตอม O สิบตัว ต้องใช้โมเลกุลออกซิเจนห้าตัว:

การแตกตัว ทำลายไฮโดรคาร์บอนขนาดใหญ่ให้เป็นโมเลกุลเล็กที่มีประโยชน์มากกว่า การแตกตัวด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาส่งไอน้ำไฮโดรคาร์บอนผ่านตัวเร่งปฏิกิริยาที่ร้อน การแตกตัวด้วยไอน้ำผสมไอน้ำไฮโดรคาร์บอนกับไอน้ำที่อุณหภูมิสูงมาก จำเงื่อนไขทั่วไปเหล่านี้ได้ ไม่ใช่อุณหภูมิตัวเลขเฉพาะที่บังคับ Products รวมถึงอัลเคนและอัลคีน เชื้อเพลิงขนาดเล็กมีความต้องการสูง; อัลคีนเป็น feedstock ทางเคมีสำหรับโพลีเมอร์และผลิตภัณฑ์อื่นๆ

ตัวอย่างการแตกตัว. ใน $\mathrm{C_{10}H_{22}\rightarrow C_8H_{18}+X}$ ลบอะตอม: $C(X)=10-8=2$ และ $H(X)=22-18=4$ ดังนั้น $X=\mathrm{C_2H_4}$, เอทีน ทั้ง C และ H สมดุล การแตกตัวจริงอาจให้ส่วนผสม; อย่าอ้างว่าโมเลกุลขนาดใหญ่ทุกโมเลกุลจะแยกออกเป็นสองผลิตภัณฑ์ที่แม่นยำเหล่านี้เสมอไป

An alkene has a carbon–carbon double bond, C=C. The double bond is its functional group, which gives characteristic reactions. Open-chain alkenes with one C=C have formula $\mathrm{C_nH_{2n}}$. They are unsaturated: two fewer H atoms than the corresponding alkane. Formula alone does not locate the double bond. Butene and pentene below show one terminal-double-bond arrangement.

ใน addition, C=C กลายเป็น C–C และอะตอมจากสารตั้งต้นอีกด้านติดกับคาร์บอนคู่ที่ สองFormer Check carbon valency สี่หลังวาด

• ไฮโดรเจน: ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยานิเกิลอุ่น; H หนึ่งอะตอมเชื่อมต่อกับแต่ละคาร์บอน ทำให้เกิดอัลเคน
• น้ำ: ใช้น้ำsteam อุณหภูมิและความดันสูง พร้อมตัวเร่งปฏิกิริยาสันดากรกรด; H และ OH เติมข้าม C=C เกิดแอลกอฮอล์ สำหรับอัลคีนที่ยาวกว่า ให้แสดงตำแหน่ง OH ที่กำหนดไว้แทนการสมมติว่าสูตรโมเลกุลกำหนดตำแหน่งนั้น
• ฮาลอเจน: อะตอมหนึ่งจาก $\mathrm{Cl_2}$, $\mathrm{Br_2}$ หรือ $\mathrm{I_2}$ เชื่อมต่อกับแต่ละคาร์บอน การเติมคลอรีน/โบรมีนอธิบายที่อุณหภูมิห้อง; อย่าสัญญาว่าไอโอดีนจะมีความเร็วหรือความสมบูรณ์เท่ากัน ไม่มีการกำจัดไฮโดรเจนในแบบจำลองการเติม

ทดสอบโบรมีนน้ำ ในการเปรียบเทียบอัลเคน/อัลคีนที่ควบคุม อัลคีนเปลี่ยนโบรมีนน้ำสีส้มให้เป็นสีใส อัลเคนควบคุมคงสีส้มภายใต้สภาวะนี้ สิ่งนี้สนับสนุนความไม่อิ่มตัว; ไม่ได้ระบุเอทิลีนเพียงอย่างเดียว ใช้การสาธิตระดับไมโครสเกลที่ได้รับการอนุมัติ ไม่ใช่การจัดการฮาลอเจนธาตุอิสระโดยอิสระ

อัลคีนมักเผาไหม้ในอากาศด้วยเปลวไฟควันดำเพราะการเผาไหม้ไม่สมบูรณ์ เมื่อมีออกซิเจนเพียงพอ การเผาไหม้สมบูรณ์ยังคงสร้างคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ สำหรับเอทิลีน, $\mathrm{C_2H_4+3O_2\rightarrow2CO_2+2H_2O}$. การเติมไฮโดรเจนเป็นการตอบสนองต่างจากการเผาไหม้ในออกซิเจน

แอลกอฮอล์.has –OH เรียนรู้เมทานอล เอทานอล โพรพานอล และบิวทานอล ตัวอย่างที่ยาวกว่าที่แสดงคือรูปแบบสายตรงหลัก; ตำแหน่ง OH อื่นสามารถเปลี่ยนพฤติกรรมออกซิเดชันได้

อธิบายสี่การเปลี่ยนแปลงสำหรับแอลกอฮอล์ที่สอนเหล่านี้: โซเดียมให้ฟองเมื่อเกิดไฮโดรเจน; การเผาไหม้ปล่อยพลังงาน; การเพิ่มลงในน้ำให้สารละลายผสมน้ำ โดยพฤติกรรมการผสมขึ้นอยู่กับแอลกอฮอล์และปริมาณ; สารออกซิไดซ์แปลงรูปแบบหลักที่สอนให้เป็นกรดคาร์บอกซิลิกที่สอดคล้องกัน แอลกอฮอล์ที่ยาวกว่าผสมกับน้ำยากกว่าสมาชิกสั้นๆ อย่าอ้างว่ามีความสามารถในการละลายไม่จำกัดสำหรับทั้งสี่

Alcohols เป็นเชื้อเพลิง, ตัวทำละลายและ feedstocks ทางเคมี ความสามารถในการเผาไหม้รองรับการใช้เป็นเชื้อเพลิง ในขณะที่การละลายสารที่เหมาะสมรองรับการใช้เป็นตัวทำละลาย เฉพาะสมการ combustion ที่สมดุลเท่านั้นที่จำเป็นที่นี่สำหรับปฏิกิริยา alcohol สำหรับ ethanol นับอะตอมออกซิเจนของตัวเองรวมถึงออกซิเจนที่กำหนดให้:

Fermentation makes aqueous ethanol from sugar solution using yeast under warm, oxygen-free conditions. Yeast enzymes convert sugar to ethanol and carbon dioxide. Cold conditions slow enzyme action; excessive heat damages the enzymes/yeast. The product is an ethanol solution, not pure ethanol. Industrial ethene hydration uses steam and a catalyst instead of yeast and sugar.

สำหรับการเปรียบเทียบภายใต้การดูแล ให้คงความเข้มข้นของน้ำตาล ปริมาณยีสต์ อุณหภูมิ และเวลาเก็บแก๊สให้เท่ากัน; ใส่ชุดควบคุมที่ไม่มียีสต์ และจดบันทึกการสังเกตแก๊สดิบ ใช้เครื่องปิดกั้นอากาศที่ผ่านการรับรองเพื่อให้คาร์บอนไดออกไซด์ escape โดยจำกัดอากาศเข้า ห้ามปิดผนึกภาชนะที่ผลิตแก๊สอย่างสนิท แก๊สเพียงอย่างเดียวไม่สามารถวัดความบริสุทธิ์ของเอทานอลหรือพิสูจน์ได้ว่าฟองทุกฟองมาจากการหมัก การวางแผนเขียนไม่รับรองกิจกรรมทางปฏิบัติ

กรดคาร์บอกซิลิก.has –COOH, กับ C=O และ O–H เชื่อมต่อกับคาร์บอนเดียวกัน คาร์บอนนี้นับอยู่ในสายโซ่ สี่ตัวแรกคือเมทานอยิก เอทานอยิก โพรพานอยิก และบิวทานอยิกแอซิด

They dissolve in water to form acidic solutions. With carbonates they form a salt, water and carbon dioxide: fizzing is an observation, and carbon dioxide turns limewater milky. With an alcohol they form an ester and water. Ethanoic acid + ethanol gives ethyl ethanoate + water. Recognise the ester link C(=O)–O–C; do not call its entire group an alcohol OH. No other ester name or balanced acid-reaction equation is required recall here. Teacher-approved ester preparation uses selected reagents, controlled warming and safe waste handling.

HT: กรดอ่อนหมายถึงการแตกตัวไม่สมบูรณ์ กรดคาร์บอกซิลิกชนิดอ่อนจะสร้างไฮโดรเจนไอออนเพียงบางส่วนในน้ำ ที่ความเข้มข้นโมลาร์เท่ากัน กรดโมโนโปรตอนแรงจะสร้าง H⁺ ได้มากกว่าและมีค่า pH ต่ำกว่า “อ่อน” ไม่เท่ากับ “เจือจาง”: ความเข้มข้นและสัดส่วนการแตกตัวเป็นแนวคิดที่แตกต่างกัน ให้เปรียบเทียบภายใต้สภาวะที่เหมือนกันก่อนใช้ค่า pH เป็นหลักฐานของความแรงของกรด

อัลคีนหลายตัว มอนอเมอร์ เชื่อมต่อกันผ่าน โพลิเมไรเซชันแบบเพิ่มเข้า เฉพาะคาร์บอนสองตัวที่เคยเป็น C=C เท่านั้นที่จะกลายเป็นตำแหน่งในโครงกระดูกหลักที่อยู่ติดกัน ส่วนหมู่ข้างที่ยึดอยู่จะยังคงยึดอยู่ อะตอมทุกตัวของมอนอเมอร์อยู่ใน หน่วยซ้ำ และไม่เกิดผลพลอยได้เป็นโมเลกุลขนาดเล็ก

วิธีทำตัวอย่าง. ลากเส้นตามคาร์บอนสองตัวที่มีพันธะคู่ใน CH₂=CH–CH₃ เปลี่ยน C=C เป็น C–C; คัดลอกไฮโดรเจนและหมู่แทนที่ CH₃ เพิ่มพันธะต่อเนื่องเดี่ยวผ่านวงเล็บทั้งสองและเขียน n ไว้ด้านนอก: ส่วนภายในคือ –CH₂–CH(CH₃)– Each backbone carbon still has four bonds. Reverse the method to find the monomer: remove continuation bonds and restore C=C between those two carbons. Do not put every carbon of the molecule into a three-carbon backbone.

สำหรับหน่วยที่มาจากโพรพีนจำนวนสิบสองรวมจำนวนคาร์บอน $N_C=12\times3=36$: 24 โครงกระดูกหลักและ 12 คาร์บอนหมู่ข้าง กลุ่มปลายโซ่ที่ไม่ระบุไม่รวมในการนับภายในซ้ำนี้

โพลิเมไรเซชันแบบลดทอน เชื่อมมอนอเมอร์ที่มีหมู่ฟังก์ชันสองหมู่พร้อมกับการสูญเสียโมเลกุลขนาดเล็ก โดยทั่วไปคือน้ำในตัวอย่างเหล่านี้ หมู่ฟังก์ชันหนึ่งอยู่ที่แต่ละปลายช่วยให้โซ่ขยายตัว ไดอลที่มีหมู่ –OH สองตัวและไดแอซิดที่มีหมู่ –COOH สองตัวสร้าง โพลีเอสเตอร์ ที่มีลิงก์เอสเตอร์ซ้ำ

ไดออลให้ส่วน –O–CH₂–CH₂–O–; กรดไดคาร์บอกซิลิกให้ส่วน –C(=O)–(CH₂)₄–C(=O)– Each actual link releases one water molecule. A finite open chain made from three diols and three diacids joins six molecules through five links, losing five waters. Ideal repeating-unit shorthand omits end groups; do not apply its water count blindly to a finite chain or a ring.

กรดอะมิโน มีหมู่เอมีนและหมู่กรดคาร์บอกซิลิก ไกลซีนคือ H₂N–CH₂–COOH Condensation forms a polypeptide; different amino acids can occur within one chain to make proteins.

ตรวจสอบโซ่จำกัดด้วยตัวอย่าง ไกลซีนสี่โมเลกุลในโซ่เปิดหนึ่งสร้างสามลิงก์เชื่อมต่อและสามโมเลกุลน้ำ หากมวลสัมพัทธ์ที่จ่ายให้คือไกลซีน 75 และน้ำ 18, มวลสัมพัทธ์ของโซ่คือ $M_r=4\times75-3\times18=246$ การคำนวณนี้ใช้โมเดลที่จ่ายให้;ไม่จำเป็นต้องมีกลไกเพิ่มเติม

โมเลกุล DNA ส่วนใหญ่มีสายโพลิเมอร์สองสายทำจาก นิวคลีโอไทด์ 4 ประเภท จัดเรียงเป็น เกลียวคู่ DNA เก็บรหัสคำแนะนำทางพันธุกรรม นิวคลีโอไทด์คือโมโนเมอร์ทั้งหมด ไม่ใช่แค่ชื่อฐานโปรตีนมีโมโนเมอร์กรดอะมิโน; starch และ cellulose มีโมโนเมอร์กลูโคสเหมือนกัน การมีโมโนเมอร์ร่วมกันไม่ได้ทำให้โพลิเมอร์ทั้งสองเหมือนกัน: การจัดเรียงและหน้าที่อาจแตกต่างกัน

Check yourself: explain physical separation versus cracking; balance a new combustion equation; draw a displayed alkene addition product without losing H; distinguish fermentation from steam hydration; recover a monomer from a repeat; and count actual links in a supplied finite condensation chain. Mark HT explanations separately from both-tier recognition.