|
Titel
2
|
SRP1 (BI+Ke) - Cellemembranen
Fokus for dette SRP-forløb i biologi og kemi er cellemembranen. I vil i et samarbejde mellem de to fag blive klogere på cellemembranen.
Cellemembranen er interessant kemisk set, fordi den er opbygget af lipider, der er såkaldte amfifile molekyler. Amfifile molekyler er molekyler, der består af en polær (også kaldet hydrofil) ende og en upolær (også kaldet hydrofob) ende. Det giver molekylet nogle særlige egenskaber, som gør dem velegnet til cellemembraner. Alkoholer er en type stoffer, der også er amfifile. Vi skal I forløbet se på, hvordan man kan analysere sig frem til om et molekyle er polært eller upolært, og hvad det betyder for molekylets blandbarhed med andre polære/upolære stoffer. Her kommer vi blandt andet ind på begreberne elektronegativitet (EN), forskel i elektronegativitet (ΔEN), polær/upolær binding, dipol, polære/upolære molekyler, polære/upolære grupper. I en øvelse undersøger vi alkoholers blandbarhed med vand og alkoholen ethanols destabilisering af biologiske membraner.
I forløbet dækkes en masse kemifagligt stof. Dette uddybes nedenfor.
I dette forløb ser vi på den første af de tre typer kemiske bindinger, vi skal lære om. Nemlig elektronparbindingen (de to andre typer er ionbindingen og metalbindingen). I elektronparbindinger ”deles” atomerne om elektroner for hver især at opfylde ædelgasreglen. Grundstoffer og kemiske forbindelser, der holdes sammen af elektronparbindinger, kaldes molekyler. Elektronparbindinger opstår mellem ikke-metaller. Et molekyle består derfor altid af et eller flere forskellige ikke-metaller. Der er altid mindst to atomer i et molekyle. Er de af samme slags, kaldes det et grundstof (fx H₂). Er atomerne af forskellig slags, kaldes det en kemisk forbindelse (fx H₂O)
Vi tegnede elektronprikformler og så på molekylernes rummelige opbygning vha. molekylebyggesæt. Vi lærte, at C-atomer (carbon) altid laver 4 bindinger, O-atomer (oxygen) altid 2 bindinger og H-atomer (hydrogen) altid 1 binding. Vi siger, at de har en valens på hhv. 4, 2 og 1.
Vi stødte også på det vigtige begreb elektronegativitet (EN) og så, hvordan forskellen i elektronegativitet (∆EN) kan bruges til at forudsige, om en elektronparbinding er polær eller upolær (grænsen ligger ved en elektronegativitetsforskel på 0,5).
Molekyler med udelukkende upolære elektronparbindinger er altid upolære molekyler.
Molekyler med en eller flere polære bindinger kan være polære eller upolære. For at analysere om det er et polært eller upolært molekyle, skelner vi mellem, om det er (1) uorganiske molekyler (oftest små molekyler) eller (2) organiske molekyler (kan være små og store):
1) Små uorganiske molekyler: Se om der dannes en dipol i molekylet som resultat af en polære elektronparbinding. Den polære elektronparbinding giver anledning til en ladningsforskydning, så det fælles elektronpar forskydes hen mod det af de to atomer med den højeste elektronegativitet. Dermed bliver dette atom en smule negativt ladet (δ-) og det andet atom en smule positivt ladet (δ+). Det angiver vi med det græske bogstav ”delta” (hhv. δ+ og δ-). I nogle molekyler bliver molekylet til en dipol ved denne ladningsforskydning. Det gælder for eksempel for vand (H₂O) og ammoniak (NH₃). Ved andre molekyler dannes der ikke en dipol, selvom der er en polær binding i molekylet. Det er for eksempel tilfældet for carbondioxid (CO₂) og carbontetraflourid (CF₄). Det skyldes molekylets rummelige opbygning (se side 129-131 i bogen). Hvis der dannes en dipol i molekylet, er molekylet polært, i modsat fald er det upolært.
2) Organiske molekyler: Tæl antallet af polære (hydrofile) grupper i molekylet og antallet af carbon-atomer med upolære (hydrofobe) grupper. Brug derefter reglen ”4 carbonatommer med hydrofobe grupper ophæver virkningen af én hydrofil gruppe” til at afgøre om molekylet er polært eller upolært. Vi brugte denne regel til at afgøre hvilke alkoholer, der er polære (og dermed blandbare med vand), og hvilke, der ikke er. Vi brugte også reglen til at afgøre hvilket af farvestofferne fra rødbede (betanin) og gulerod (beta-karoten), der opløseligt i vand, og hvilket der er opløseligt i madolie.
Så husk: En polær binding betyder ikke nødvendigvis, at molekylet er polært. Der skal skelnes mellem polære bindinger og polære molekyler.
Vi så i forløbet også på blandbarhed og reglen ”polære stoffer kan blandes med andre polære stoffer, og upolære stoffer kan blandes med andre upolære stoffer”.
Dette forløb overlapper med forløbet "Carbonhydrider og alkoholer", hvor vi lærte om alkaners og alkoholers opbygning og navngivning. Vi har i forskellige forløb set på alkaner og alkoholer og deres egenskaber som deres blandbarhed med vand og olie (afhænger af om de er polære eller upolære), deres reaktion med ilt (forbrændingsreaktioner), kogepunkt (afhænger af de intermolekylære bindinger).
Du skal blandt andet kunne:
• Redegøre for elektronparbindinger og tegne elektronprikformer
• Analysere eletronparbindinger og afgøre, om de er polære eller upolære ud fra forskellen i elektronegativitet
• Analysere strukturformler for små og store molekyler og afgøre, om molekylerne er polære (opløselige i vand) eller upolære (ikke opløselige i vand)
• Tegne strukturformler og kende navnene på methanol, ethanol, propan-1-ol, butan-1-ol og pentan-1-ol og forklare, hvilke der er opløselige i vand, og hvilke, der er opløselige i olie
• Forklare ud fra strukturformler hvorfor alkoholer med en carbonkæde med tre eller færre C-atomer er opløselige i vand, mens alkoholer med en carbonkæde på fire eller flere C-atomer ikke er opløselig i vand.
• Forklare ud fra strukturformler hvorfor farvestoffet i gulerod (beta-karoten) er opløselig i olie, mens farvestoffet i rødbede (betanin) er opløselig i vand
FAGLIGT INDHOLD OG VIGTIGE BEGREBER:
• Elektronparbinding (deling elektronpar så ædelgasreglen opfyldes)
• Ædelgasreglen
• Elektronprikformel
• Molekylebyggesæt
• Valens
• Molekyle
• Molekylformel
• Elektronprikformel
• Molekylers rummelige form, bindingsvinkler, ledige elektronpar, tetraeder
• Enkeltbinding (atomer deles om ét elektronpar, dvs. 2 elektroner)
• Dobbeltbinding (atomer deles om to elektronpar, dvs. 4 elektroner)
• Tripelbinding (atomer deles om te elektronpar, dvs. 6 elektroner)
• Elektronegativitet (EN) og forskel i elektronegativitet (∆EN)
• Polære og upolære elektronparbindinger
• Ladningsforskydning (forskydning af det fælles elektronpar)
• Dipol
• Polære og uplære grupper (= hydrofile og hydrofobe grupper)
• Polære og upolære molekyler
• Polaritet og blandbarhed (polære stoffer kan blandes med andre polære stoffer, og upolære stoffer kan blandes med andre upolære stoffer)
ANVENDT LITTERATUR:
• Aurum 1 side 123-133 (se desuden sider for forløbet "Carbonhydrider og alkoholer")
• Materialer på Lectio inkl. opgaver, links, billeder, øvelsesvejledninger og præsentationer (inkl. materialer fra forløbet "Carbonhydrider og alkoholer")
• Materialer på Teams
KERNESTOF FRA LÆREPLANEN INDEHOLDT I FORLØBET:
OBS: Disse punkter skal fremgå af undervisningsbeskrivelsen, så derfor har jeg skrevet det på, men jeg tror ikke, at de er så brugbare for jer. Vær opmærksomme på, at det ikke er sikkert, at vi har arbejdet med alt indenfor et punkt - punktet kommer med uanset om vi har arbedet med en lille eller stor del af det.
• kemisk fagsprog, herunder navngivning, kemiske formler og reaktionsskemaer
• grundstoffernes periodesystem, herunder atomets opbygning
• kemiske bindingstyper, tilstandsformer, opløselighedsforhold, eksempler på struktur- og stereoisomeri
• organisk kemi: stofkendskab, herunder opbygning, egenskaber, isomeri, og anvendelse for stofklasserne carbonhydrider, alkoholer, carboxylsyrer og estere, samt opbygning af og udvalgte relevante egenskaber for stofklasserne aldehyder, ketoner og aminer
• eksempel på makromolekyler
• kvalitative og kvantitative eksperimentelle metoder, herunder separation, simpel syntese, forskellige typer af titrering, vejeanalyse, spektrofotometri og chromatografi
• kemikaliemærkning og sikkerhedsvurdering ved eksperimentelt arbejde.
EKSPERIMENTELT ARBEJDE:
• Øvelse: Alkoholers blandbarhed med vand (deløvelse 2 fra vejledningen ”Øvelse med blandbarhed”)
• Øvelse: Betanin og beta-karoten (deløvelse 1 fra vejledningen ”Øvelse med blandbarhed”)
• Øvelse: Alkohols effekt på cellemembranen
|