ХИМИЯ – это область чудес, в ней скрыто счастье человечества,
величайшие завоевания разума будут сделаны
именно в этой области.(М. ГОРЬКИЙ)
Таблица
|
Все желающие смогут почерпнуть новую информацию о химии органических веществ. Вы познакомитесь с удивительным миром соединений углерода, остановившись на углеводородах. Также вы узнаете, почему углеводород образует рекордное количество соединений.
I. Причины многообразия органических соединений
Углерод образует огромное количество водородных соединений. Насчитывается около 6,5 млн органических веществ, и их число продолжает расти. Это объясняется тем, что атомы углерода способны соединяться между собой и образовывать различные цепи практически любого размера.
II. Понятие о составе углеводородов
Углеводороды – это органические вещества, состоящие из двух элементов – углерода и водорода.
Алканы, или парафины — алифатические предельные углеводороды, в молекулах которых атомы углерода связаны между собой простой s-связью. Оставшиеся валентности углеродного атома, не затраченные на связь с другими атомами углерода, полностью насыщены водородом. Поэтому предельные углеводороды содержат в молекуле максимальное число водородных атомов.
Углеводороды ряда алканов имеют общую формулу CnH2n+2. В таблице представлены некоторые представители ряда алканов и их некоторые физические свойства.
Формула |
Название |
Название радикала |
Т пл. 0С |
Т кип. 0С |
CH4 |
метан |
метил |
-184 |
-162 |
C2H6 |
этан |
этил |
-172 |
-88 |
C3H8 |
пропан |
пропил |
-190 |
-42 |
C4H10 |
бутан |
бутил |
-135 |
-0,5 |
C4H10 |
изобутан |
изобутил |
-140 |
-10 |
C5H12 |
пентан |
пентил |
-132 |
36 |
C5H12 |
изопентан |
изопентил |
-161 |
28 |
C5H12 |
неопентан |
неопентил |
-20 |
10 |
C6H14 |
гексан |
гексил |
-94 |
69 |
C7H16 |
гептан |
гептил |
-90 |
98 |
C10H22 |
декан |
децил |
-30 |
174 |
C15H32 |
пентадекан |
|
10 |
271 |
C20H42 |
эйкозан |
|
37 |
348 |
Из таблицы видно, что эти углеводороды отличаются друг от друга количеством групп - СН2-.Такой ряд сходных по строению, обладающих близкими химическими свойствами и отличающихся друг от друга числом данных групп называется гомологическим рядом. А вещества, составляющие его, называютсягомологами.
Тренажёр №1 - Гомологи и изомеры
III. Физические свойства
Первые четыре члена гомологического ряда метана — газообразные вещества, начиная с пентана — жидкости, а углеводороды с числом углеродных атомов 16 и выше — твердые вещества (при обычной температуре). Алканы — неполярные соединения и трудно поляризуемые. Они легче воды и в ней практически не растворяются. Не растворяются также в других растворителях с высокой полярностью. Жидкие алканы — хорошие растворители для многих органических веществ. Метан и этан, а также высшие алканы не имеют запаха. Алканы — горючие вещества. Метан горит бесцветным пламенем.
IV. Получение алканов
Для получения алканов используют в основном природные источники.
Газообразные алканы получают из природного и попутных нефтяных газов, а твердые алканы — из нефти. Природной смесью твердых высокомолекулярных алканов является горныйвоск —природный битум.
1. Из простых веществ:
nC + 2nН2500 °С, кат → СnН2n+ 2
2. Действие металлического натрия на галогенопроизводные алканов— реакция А.Вюрца:
2CH3-Cl + 2Na → CH3-CH3 + 2NaCl
V. Химические свойства алканов
1. Реакции замещения
1 стадия: CH4 + Cl2hν →CH3Cl (хлорметан) + HCl
2 стадия: CH3Cl + Cl2 hν → CH2Cl2 (дихлорметан)+ HCl
3 стадия: СH2Cl2 + Cl2hν → CHCl3 (трихлорметан)+ HCl
4 стадия: CHCl3 + Cl2hν → CCl4 (хлорметан)+ HCl
2. Реакции горения (горят светлым не коптящим пламенем)
CnH2n+2 + O2t→ nCO2 + (n+1)H2O
Опыт: “Горение пропан-бутановой смеси”
3. Реакции разложения
а) Крекинг при температуре 700-1000°С разрываются (-С-С-) связи:
C10H22 → C5H12 + C5H10
б) Пиролиз при температуре 1000°С разрываются все связи, продукты – С (сажа) и Н2:
СH4 1000°С→ C + 2H2
VI. Применение
VII. Задания для закрепления
Задание №1. Составьте уравнения реакций горения этана и бутана.
Задание №2. Составьте уравнения реакций получения бутана из следующих галогеналканов:
CH3 - Cl (хлорметан) и C2H5 - I (йодэтан).
Задание №3. Осуществите превращения по схеме, назовите продукты:
C→ CH4 → CH3Cl → C2H6 → CO2
Задание №4. Реши кроссворд
По горизонтали:
1. Алкан, имеющий молекулярную формулу С3Н8.
2. Простейший представитель предельных углеводородов.
3. Французский химик, имя которого носит реакция получения углеводородов с более длинной углеродной цепью взаимодействием галогенопроизводных предельных углеводородов с металлическим натрием.
4. Геометрическая фигура, которую напоминает пространственное строение молекулы метана.
5. Трихлорметан.
6. Название радикала С2Н5–.
7. Наиболее характерный вид реакций для алканов.
8. Агрегатное состояние первых четырех представителей алканов при нормальных условиях.
Если вы правильно ответили на вопросы, то в выделенном столбце по вертикали получите одно из названий предельных углеводородов. Назовите это слово?
ЦОРы
Опыт: “Горение метана”