Гомологи метану — насичені вуглеводні

 
 

§ 24. Гомологи метану — насичені вуглеводні

Пригадайте:

• молекулярні формули відображають тільки якісний і кількісний склад речовин, а структурні — ще й порядок сполучення атомів;

• під час складання структурних формул кожний хімічний зв'язок між атомами позначають рискою.

Гомологи та гомологічний ряд метану

У попередньому параграфі ви вже ознайомилися з найпростішим вуглеводнем — метаном, він є також найпростішим представником класу органічних сполук алканів. Алкани — досить великий клас сполук, але в усіх представників алканів є спільна ознака: їхні молекулярні формули відповідають загальній формулі CnH2n+2, де n — число атомів Карбону в молекулі. Якщо ви замість n поставите будь-яке ціле число, то отримаєте молекулярну формулу алкану. Наприклад, якщо підставити n = 1, то отримаємо формулу метану CH4. Формули та назви перших десяти представників алканів наведено в таблиці 10.

Таблиця 10. Перші десять представників алканів

Число атомів Карбону n

Формула

Назва

1

CH4

Метан

2

C2H6

Етан

3

C3H8

Пропан

4

C4H10

Бутан

5

C5H12

Пентан

Число атомів Карбону n

Формула

Назва

6

C6H14

Гексан

7

C7H16

Гептан

8

C8H18

Октан

9

C9H20

Нонан

10

C10H22

Декан

Зверніть увагу, що перші чотири представники алканів — метан, етан, пропан і бутан — мають історично сформовані назви. Назви наступних утворюють від грецьких числівників додаванням суфікса -ан-: пентан, гексан тощо.

Проаналізуйте молекулярні формули сполук у таблиці. Як відрізняється склад молекул метану й етану? Формула метану — CH4, а етану — C2H6. Їхні формули відрізняються на один атом C та два атоми H, тобто на групу атомів CH2. Як відрізняється склад молекул етану й бутану? Вони відрізняються на два атоми C та чотири атоми H, тобто на дві групи атомів CH2.

Сполуки одного класу, що мають подібну будову, але відрізняються за складом на одну або кілька груп CH2, називають гомологами.

Групу CH2 називають гомологічною різницею. Сукупність усіх гомологів утворює гомологічний ряд.

Метан та його гомологи утворюють гомологічний ряд класу алканів. Перші представники цього ряду з невеликим числом атомів Карбону в молекулі називають нижчими алканами, а з великим числом — вищими. Утім, чіткої межі між ними немає.

Структурні формули й будова молекул гомологів метану

Ще на початку розвитку органічної хімії вчені з’ясували, що переважна більшість органічних сполук є речовинами молекулярної будови. Але під час визначення формул органічних речовин постала проблема щодо валентності елементів у їхньому складі. Наприклад, якщо визначати валентність атомів Карбону в етані C2H6, то за правилами, що ви вивчали в 7 класі, в атомів Карбону має бути валентність ІІІ, що суперечить дійсності. Дослідження Ф. Кекуле та О. Бутлерова довели, що формально питання валентності в органічній хімії розглядати не можна. Валентність Карбону в органічних сполуках завжди IV, але це стає зрозумілим, якщо замість молекулярних формул використовувати структурні. Саме тому в органічній хімії використовують структурні формули, а молекулярні формули — для розв’язання розрахункових задач, оскільки за ними легше обчислювати молярну масу.

Під час складання структурних формул слід пам’ятати, що атоми Карбону в молекулах органічних речовин сполучені один з одним і утворюють ланцюг, який також називають карбоновим скелетом.

Розгляньмо складання структурних формул на прикладі етану.

1. Зображуємо карбоновий ланцюг — в етану він складається з двох атомів Карбону, сполучених одинарним зв’язком:

C-C

2. Карбон чотиривалентний, тому від кожного атома Карбону зображуємо риски так, щоб у кожного атома їх було по чотири:

3. Дописуємо символи атомів Гідрогену й отримуємо структурну формулу етану:

Часто структурні формули записують у скороченому вигляді, не зображуючи зв’язки C-H. Скорочені структурні формули набагато компактніші, ніж розгорнуті:

CH3-CH3

Структурні формули показують послідовність з’єднання атомів, але не відображають просторової будови молекул. Атоми Карбону в молекулах гомологів метану перебувають у збудженому стані, як у молекулах метану, про що ви дізналися в попередньому параграфі. Отже, усі хімічні зв’язки від кожного атома Карбону спрямовані до вершин тетраедра, й молекула етану має такий просторовий вигляд:

За наведеним алгоритмом можна скласти структурні формули будь-яких вуглеводнів:

Під час складання структурних формул сполук інших класів також слід дотримуватися таких принципів і, головне, пам’ятати й правильно враховувати валентність елементів.

Проаналізуйте всі структурні формули, наведені в цьому підрозділі. Видно, що атоми Карбону чотиривалентні, і, до того ж, кожний атом Карбону сполучається з чотирма іншими атомами (Карбону чи Гідрогену). Отже, усі валентні можливості атомів Карбону «насичені» іншими атомами, і вони вже не здатні приєднати жодного атома. Такі вуглеводні називають насиченими. Головною ознакою насичених сполук є те, що в їхніх молекулах усі зв’язки між атомами Карбону є одинарними.

Насичені сполуки — це органічні сполуки, у молекулах яких атоми Карбону сполучені один з одним тільки одинарними ковалентними зв'язками.

Метан і його гомологи (вуглеводні класу алканів) — це насичені вуглеводні.

• Назва першого члена гомологічного ряду алканів «метан» пішла від назви відповідного йому спирту — метилового. Цей спирт здавна називали деревним, оскільки добували його з деревини. Слово «метил» походить від грецьких methy — вино та hile — ліс (буквально — «вино з лісу»).

• Алкан із найдовшим карбоновим ланцюгом — нонаконтатриктан С390Н782 — синтезували 1985 року англійські хіміки І. Бідд та М. Уайтинг.

Ключова ідея

Для кожного класу органічних сполук характерний свій гомологічний ряд. Склад сполук одного ряду відображає загальна формула.

Контрольні запитання

270. Яка валентність атомів Карбону в органічних сполуках?

271. Які вуглеводні називають алканами? Наведіть їхню загальну формулу.

272. Чому метан і його гомологи називають насиченими вуглеводнями?

273. Дайте визначення поняттям «гомолог», «гомологічний ряд», «гомологічна різниця».

274. Що є спільного й відмінного в будові двох гомологів?

Завдання для засвоєння матеріалу

275. Складіть повну й скорочену структурні формули гомологів метану із числом атомів Карбону 6 та 8.

276. Доведіть, що пропан і октан є гомологами.

277. Скільки хімічних зв'язків у молекулі пропану? Скільки з них зв'язків C-C і скільки C-H?

278. Із наведеного переліку формул вуглеводнів випишіть формули гомологів метану: C3H6, C4H10, С6H6, C14H30, C8H8.

279. Обчисліть масові частки Карбону в метані та пропані. В якій речовині масова частка Карбону більша? Чи можна з цього зробити висновок, як змінюється масова частка Карбону в алканах зі збільшенням числа атомів Карбону в молекулі? Чи можна дійти такого самого висновку без обчислень масових часток?

280. Який гомолог метану має густину, що майже дорівнює густині повітря?

скачать dle 11.0фильмы бесплатно

Популярне з Хімії за 9 клас

Добавити коментар

Автору дуже потрібно знати, чи Вам допоміг даний матеріал?!

    • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
      heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
      winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
      worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
      expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
      disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
      joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
      sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
      neutral_faceno_mouthinnocent
оновити, якщо не видно коду

Коментарів 0


Ми створили сайт TEXTBOOKS з метою розміщення матеріалів (шкільних підручників) Міністерства Освіти України, для покращення освітнього процесу учнів у школах та вузах України.
Онлайн перегляд шкільного матеріалу допоможе Вам знайти якісну відповідь на поставлені питання вчителя.
Використовуйте Наш ресур для підготовки до ЗНО 2021, адже у нас присутні підготовчі курси з математики, української мови та літератури, англіської мови та історії України.