Гомологический ряд предельных углеводородов

Лекция.ТЕМА 2.1: ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ.

1. Предмет органической химии.

К органическим веществам относят соединения углерода с другими элементами, за исключением оксидов углерода, угольной кислоты и ее солей.

Ученым известно более 18 млн. органических веществ, в то время как неорганических около 100 тыс.

Многообразие органических соединений объясняется способностью атомов углерода образовывать цепи, прямые и разветвленные, а также замкнутые циклы. Кроме того, они могут образовывать между собой двойные и тройные связи.

Органическая химия - химия углеводородов и их производных, то есть продуктов, образующихся при замене атомов водорода другими атомами или группами атомов.

Формулы в органической химии.

сокращенная структурная –

СН3 - СН2 - СН3

2. Теория химического строения органических соединений А.М. Бутлерова.

Химическое строение - определенная последовательность соединения атомов в молекулах веществ.

Основные положения теории химического строения.

1. Атомы в молекулах соединены друг с другом согласно их валентности, причем углерод в органических веществах всегда четырехвалентен, а его атомы способны соединяться в цепи линейного, разветвленного и замкнутого строения.

Свойства органических веществ определяются не только их качественным и количественные составом, но и порядком связи в молекуле, то есть химическим строением.

Атомы в молекулах органических веществ оказывают друг на друга взаимное влияние, от которого зависят свойства вещества в целом.

3. Изомерия органических соединений.

Изомеры – вещества, имеющие одинаковый состав молекул, но различное химическое строение и, обладающие поэтому разными свойствами.

1. Изомерия углеродного скелета.

Упражнение: составить формулы пяти изомеров вещества, имеющего состав С₆Н₁₄.

Лекция.ТЕМА 2.2: ПРЕДЕЛЬНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ. (Парафины. Алканы).

Предельными или насыщенными углеводородами называют углеводороды с незамкнутыми углеродными цепями, в молекулах которых все атомы связаны одинарными связями.

МЕТАН.

1. Электронное и пространственное строение молекулы метана.

Атом углерода имеет электронную формулу 1s² 2s² 2р², на внешнем энергетическом уровне находится четыре электрона. В невозбужденном состоянии у атома углерода два неспаренных электрона. При переходе в возбужденное состояние один s-электрон переходит на вакантную р-орбиталь, атом углерода становится четырехвалентным.

При образований молекулы метана и молекул других предельных углеводородов происходит гибридизация электронных орбиталей. Одна s- и три р-орбитали взаимодействуют между собой, образуя четыре новые, совершенно равноценные орбитали. Такой процесс называется sp³ - гибридизацией.

Гибридизация - процесс выравнивания электронных орбиталей по форме и энергии.

В результате взаимного отталкивания гибридные орбитали занимают в пространстве самое выгодное положение, поэтому угол между их осями равен 109°28¢ и они направлены по вершинам правильного тетраэдра. Таким образом молекула метана в пространстве представляет собой тетраэдр.

2 Физические свойства метана. Метан в природе.

Метан - газ без цвета, вкуса и запаха, легче воздуха, нерастворим в воде.

Входит в состав природного газа (до 95%), встречается в каменноугольных шахтах, где представляет большую опасность.

3. Химические свойства метана.

3.1 горение

СН₄ + 2О₂ → СО₂ + 2Н₂О

3.2 разложение при нагревании

 

3.3 реакция замещения

 

Механизм реакции замещения.

 

Реакция замещения идет по свободно-радикальному механизму.

Частицы, имеющие неспаренные электроны, и обладающие поэтому неиспользованными валентностями, называются свободными радикалами.

5. Получение метана в лаборатории.

 

6. Применение метана.

Метан используется как топливо и сырье в химической промышленности.

Гомологический ряд предельных углеводородов.

Гомологическим рядом называют рядсоединений, расположенных по возрастанию их относительных молекулярных масс, сходных по строению и свойствам и обличающихся друг от друга на одну или несколько групп – СН₂ – (на гомологическую разность).