Етен і етин

 
 

§ 24. Етен і етин

Опанувавши зміст параграфа, ви будете

  • знати молекулярні й структурні формули етену й етину;
  • розуміти суть поняття «ненасичені вуглеводні», відмінності хімічного складу і реакцій горіння етену й етину;
  • уміти складати рівняння реакцій етену й етину.

Склад і будова молекул. Існують вуглеводні, що містять Гідрогену ніби менше, ніж це необхідно для насичення чотиривалентності Карбону. Наприклад, у сполуці складу C2H4ніби не вистачає двох атомів Гідрогену, а у сполуці складу C2H2 — аж чотирьох атомів Гідрогену. Цією ненасиченістю і пояснюється назва групи сполук — ненасичені вуглеводні.

Особливість цих сполук полягає в тому, що атоми Карбону в них сполучені між собою подвійним або потрійним зв'язками.

У молекулі етену C2H4 (традиційна назва — етилен) атоми Карбону надають у спільне «користування» не по одному електрону, як у молекулі етану C2H6, а по два електрони й утворюють дві спільні електронні пари, тобто два ковалентні зв'язки. По два валентні електрони, що залишились у атомів Карбону, використовуються для зв'язків з атомами Гідрогену (мал. 46).

Мал. 46. Етен: а — молекулярна формула; б — електронна формула; в — структурна формула; г — кулестержнева модель молекули; д — масштабна модель молекули

У молекулі етину (традиційна назва — ацетилен) C2H2 атоми Карбону використовують для зв'язку між собою по три електрони, утворюючи три спільні електронні пари, тобто потрійний зв'язок. Кожен атом Карбону надає по одному електрону, що залишився у нього, для утворення зв'язку з атомом Гідрогену (мал. 47).

Мал. 47. Етин: а — молекулярна формула; б — електронна формула; в — структурна формула; г — кулестержнева модель молекули; д — масштабна модель молекули

Фізичні властивості етену й етину. Етен — безбарвний газ, майже без запаху, малорозчинний у воді, трохи легший за повітря. Етин — також безбарвний газ, без запаху, малорозчинний у воді, трохи легший за повітря.

У природі ці сполуки не трапляються у вільному стані через високу активність молекул. Етен утворюється під час переробки нафти, етин добувають шляхом синтезу, зокрема й з неорганічних речовин.

Реакції окиснення. Як і інші вуглеводні, етен і етин горять (тобто повністю окиснюються) з утворенням карбон(IV) оксиду й води та виділенням теплоти:

CH2 = CH2 + 3O→ 2CO+ 2H2O; ΔΗ < 0

2CH ≡ CH + 5O→ 4CO2 + 2H2O; ΔΗ < 0

Добудемо етен за допомогою приладу, зображеного на мал. 48. Підпалимо газ біля кінця газовідвідної трубки — спостерігається свічення полум'я. Пригадайте, що метан горить майже безбарвним полум'ям.

Мал. 48. Горіння етену

Пояснити цю відмінність можна, виходячи зі складу молекул метану й етену. Масова частка Карбону в метані становить 75 %, а в етені — 86 %.

Отже, етен, розкладаючись у полум'ї, утворює порівняно з метаном більше часточок вуглецю, що розжарюються і зумовлюють свічення. У верхній частині полум'я вони згоряють до вуглекислого газу.

Можна припустити, що етин горітиме з виділенням ще більшої кількості кіптяви, оскільки масова частка Карбону в його молекулі становить 92 %. Переконаємось у цьому на досліді.

Добудемо етин у приладі, зображеному на мал. 49. Підпалимо газ, що виділяється, і переконаємось, що справді етин горить кіптявим полум'ям.

Мал. 49. Горіння етину

Для повного згоряння етину, наприклад під час зварювання металів, у полум'я додатково подається повітря або кисень.

Наявність подвійного і потрійного зв'язків зумовлює характерні хімічні властивості етену й етину, про які йдеться далі.

Реакції приєднання. Якщо для метану властива реакція заміщення, то для етену й етину — реакція приєднання. За наявності каталізатора (платини, нікелю) за місцем кратного зв'язку може приєднуватися водень:

Оскільки етин має більш ненасичений характер, остання реакція може розглядатися як двостадійна: спершу утворюється етен, потім — етан:

Реакцію приєднання атомів Гідрогену називають реакцією гідрування.

Гідруванням можна перетворити ненасичені вуглеводні на насичені.

Етен і етин вступають у реакції приєднання з галогенами, причому до молекули етену приєднується одна молекула галогену, а до етину — дві такі молекули:

Об'ємні співвідношення газів під час хімічних реакцій. На прикладах реакцій горіння газуватих вуглеводнів можна помітити, що співвідношення об'ємів газів, які реагують і утворюються в результаті реакцій, відповідає коефіцієнтам у рівняннях реакцій:

Скільки молекул метану не згоріло б, на це затратиться удвічі більше молекул кисню, тобто об'єми газуватих речовин пропорційні кількості цих речовин. Це узгоджується із законом Авогадро, за яким однакове число молекул різних газів за однакових умов займає однаковий об'єм.

Отже, в разі взаємодії газів можна за коефіцієнтами в рівнянні реакції встановити їхні об'ємні співвідношення. У разі горіння метану

V(CH4) : V(O2) : V(CO2) = 1 : 2 : 1.

Задача. Визначте об'єм кисню, що затрачається на спалювання етену об'ємом 10 л.

Складаємо рівняння реакції горіння етену

Згідно з хімічним рівнянням етен і кисень реагують у співвідношенні 1 : 3, тобто на повне згоряння 1 л етену затрачається 3 л кисню.

1 : 3 = 10 л : х л;

х = 30 л.

Відповідь: для спалювання етену об'ємом 10 л необхідно 30 л кисню.

Застосування етену й етину. Етен і етин належать до багатотоннажних промислових продуктів, вони утворюються у процесі переробки вуглеводнів, що містяться в нафті. З етену добувають багато цінних продуктів. Це насамперед поліетилен, що його використовують для виробництва пластмаси. З етену добувають і етиловий спирт, що застосовується у виробництві цінних органічних продуктів.

Фрукти й овочі виділяють етен під час достигання. Ви, напевно, помічали, що зелені помідори, загорнуті в пакунку разом із червоними, через деякий час також червоніють. Це відбувається під дією етену, що виділяють стиглі плоди. Його використовують для прискорення достигання овочів і фруктів. Є сполуки, здатні розкладатись з утворенням етену. Якщо таку сполуку ввести в рослину під час достигання плодів, то можна прискорити цей процес завдяки дії газу, що виділяється.

Мал. 50. Для ацетилено-кисневого зварювання металу (а) використовують спеціальне обладнання (б)

Через високу теплотворну здатність етин використовують для газового різання і зварювання металів (мал. 52). У наш час етин — важлива хімічна сировина, джерело величезної кількості органічних речовин, що є, у свою чергу, вихідними для синтезу ще більшої кількості сполук.

«БІОГРАФІЇ» ОРГАНІЧНИХ СПОЛУК

Етен вперше добули в XVII ст., однак упродовж деякого часу його, як і інші горючі гази, ототожнювали з воднем, що був описаний Г. Кавендішем як «горюче повітря». Правильну хімічну формулу етину запропонував А. Авогадро 1821 р.

Етену немає у природі, за винятком незначної домішки, що міститься в природному газі. Через те промислові потреби в цьому газі задовольняються шляхом виділення його із суміші газів, що утворюються внаслідок переробки нафти. Під час нагрівання мазуту високомолекулярні вуглеводні розщепляються на вуглеводні з низькими відносними молекулярними масами, серед яких і газ етен.

Етин відкривали двічі: у 1836 р. його було добуто з кальцій карбіду СаС2, виявлено склад і вибухові властивості газу. Але про це забули на 25 років, поки не з'ясували природу вихідної речовини, а також відкрили інші способи добування етину. Широке застосування етину стало можливим після розроблення дешевого способу виробництва карбіду. Наприкінці XIX ст. етин почали використовувати для освітлення (ацетиленові лампи). Проте ця галузь застосування не набула розвитку через нещасні випадки, спричинювані вибухами етину.

Наприкінці XIX ст. виявили, що в суміші з киснем він дає найгарячіше полум'я з відомих на той час і за його допомогою можна зварювати сталь.

Нині відкрито й інші способи добування етину, зокрема з метану.

Висновки

• Етен і етин — ненасичені вуглеводні. У молекулі етену атоми Карбону сполучені подвійним, а в молекулі етину — потрійним зв'язком.

• Етен і етин горять світним полум'ям; вступають в реакцію приєднання з воднем і галогенами.

• У результаті повного окиснення етену й етину утворюються вуглекислий газ і вода.

• Етен і етин є сировиною для добування багатьох цінних речовин.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

1. Чим різняться за складом етин і етин?

2. Чому етен і етин належать до ненасичених вуглеводнів?

3. Чому метан горить майже безбарвним полум'ям, а етин — світним?

4. З утворенням яких сполук горять ненасичені вуглеводні?

5. Поясніть, чим різняться реакції етину й етену.

6. Етин вибухає в суміші з повітрям. Укажіть, за якого об'ємного співвідношення кисню й етину реагенти взаємодіють повністю:

  • А 1 : 2
  • Б 5 : 2
  • В 5 : 1
  • Г 1 : 20

Додаткові завдання

  • 7. Спробуйте скласти по кілька формул гомологів етену й етину.
  • 8. Складіть загальні формули гомологів етену й етину.
  • 9. Наведіть рівняння послідовного перетворення етину на етан.
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.