Вправа 270. Яка валентність атомів Карбону в органічних сполуках? IV
Вправа 271. Які вуглеводні називають алканами? Метан та його гомологи.
Наведіть їхню загальну формулу. CnH2n+2, де n — число атомів Карбону в молекулі.
Вправа 272. Чому метан і його гомологи називають насиченими вуглеводнями? Бо у молекулах цих сполук атоми Карбону сполучені один з одним тільки одинарними ковалентними зв’язками.
Усі валентні можливості атомів Карбону «насичені» іншими атомами, і вони вже не здатні приєднати жодного атома.
Вправа 273. Дайте визначення поняттям «гомолог», «гомологічний ряд», «гомологічна різниця». Сполуки одного класу, що мають подібну будову, але відрізняються за складом на одну або кілька груп -CH2-, називають гомологами. Сукупність усіх гомологів утворює гомологічний ряд. Групу -CH2- називають гомологічною різницею.
Вправа 274. Що є спільного й відмінного в будові двох гомологів?
Спільного: загальна формула гомологів одного ряду, подібна структура, бо є представниками одного класу.
Відмінного: довжина карбонового ланцюга, тобто різняться на одну або декількі груп -СН2-.
Вправа 275. Складіть повну й скорочену структурні формули гомологів метану із числом атомів Карбону 6 та 8.
Повна структурна формула гексану С6Н14
| Н | Н | Н | Н | Н | Н | |||||||||
| │ | │ | │ | │ | │ | │ | |||||||||
| Н | ─ | С | ─ | С | ─ | С | ─ | С | ─ | С | ─ | С | ─ | Н |
| │ | │ | │ | │ | │ | │ | |||||||||
| Н | Н | Н | Н | Н | Н |
Скорочена структурна формула СН3-СН2-СН2-СН2-СН2-СН3
Повна структурна формула октану С8Н18
| Н | Н | Н | Н | Н | Н | Н | Н | |||||||||||
| │ | │ | │ | │ | │ | │ | │ | │ | |||||||||||
| Н | ─ | С | ─ | С | ─ | С | ─ | С | ─ | С | ─ | С | ─ | С | ─ | С | ─ | Н |
| │ | │ | │ | │ | │ | │ | │ | │ | |||||||||||
| Н | Н | Н | Н | Н | Н | Н | Н |
Скорочена структурна формула СН3-СН2-СН2-СН2-СН2-СН2-СН2-СН3
Вправа 276. Доведіть, що пропан і октан є гомологами. Молекулярні формули пропану С3H8 і октану C8H18 відповідають загальній формулі CnH2n+2, де n — число атомів Карбону в молекулі. Їхні формули відрізняються на п'ять атоми C та десять атомів H, тобто на п'ять груп атомів -CH2-, що відповідає гомологічній різниці.
Вправа 277. Скільки хімічних зв’язків у молекулі пропану? Десять одинарних хімічних зв'язків. Скільки з них зв’язків C– C і скільки C–H? Два зв'язки С-С і вісім зв'язків С-Н
| Н | Н | Н | ||||||
| │ | │ | │ | ||||||
| Н | ─ | С | ─ | С | ─ | С | ─ | Н |
| │ | │ | │ | ||||||
| Н | Н | Н |
Вправа 278. Із наведеного переліку формул вуглеводнів випишіть формули гомологів метану: C3H6, C4H10, C6H6, C14H30, C8H8. C4H10, C14H30.
Гомологи метану відповідають загальній формулі CnH2n+2, де n — число атомів Карбону в молекулі.
Вправа 279. Обчисліть масові частки Карбону в метані та пропані.
Відомо: метан СH4, пропан C3H8 Знайти: w1(С)-?, w2(С)-?
Розв'язування:
Масову частку елемента у сполуці обчислюємо за формулою
w(елемента)=n•Ar(елемента)/Mr(сполуки)
w1(С)=Ar(С)/Mr(СН4)=12/(12+4•1)=12/16=0,75 або 75%
w2(С)=3•Ar(С)/Mr(С3Н8)=3•12/(3•12+8•1)=36/44=0,818 або 82%
В якій речовині масова частка Карбону більша? У пропані.
Чи можна з цього зробити висновок, як змінюється масова частка Карбону в алканах зі збільшенням числа атомів Карбону в молекулі? Зі збільшенням числа атомів Карбону в молекулі масова частка Карбону в алканах зростає.
Чи можна дійти такого самого висновку без обчислень масових часток?
Можна. Масова частка Карбону більша в пропані, оскільки у цій сполуці більше атомів Карбону, порівняно з метаном, а атоми Гідрогену мало впливають на значення відносної молекулярної маси.
Вправа 280. Який гомолог метану має густину, що майже дорівнює густині повітря?
Густина обчислюється за формулою ρ=M/VМ, де VM - постійна величина і за н.у. чисельно дорівнює 22,4 л/моль, a M=Mr г/моль.
За умовою ρ(СnH2n+2)=ρ(повітря), тоді Mr(СnH2n+2)=Mr(повітря), де Mr(повітря)=29.
Оскільки Mr(СnH2n+2) є парним числом, тому округлимо число 29 до 30, отримаємо алгебраїчне рівняння:
12n+2n+2=30
14n+2=30
14n=30-2
14n=28
n=28:14
n=2
Отже, формула гомолога С2Н6 - це етан.
Відповідь: етан має густину, що майже дорівнює густині повітря.