9 класс. Химия. Углеводороды
9 класс. Химия. Углеводороды
Комментарии преподавателя
1. 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.
2. Понятие о составе углеводородов
Углеводороды – это органические вещества, состоящие из двух элементов – углерода и водорода.
Нам уже известно строение молекул углеводородов: метана, пропана, бутана. Формула метана – СН4. Для атома углерода характерно свойство образовывать цепочки. Молекулы углеводородов могут представлять собой как линейные цепочки, так и разветвленные, и даже образовывать замкнутые циклы.
Вещества, имеющие одну и ту же молекулярную формулу, но различное химическое строение, и обладающие поэтому разными свойствами, называются изомерами (Рис. 1).
|
|
Рис. 1. Примеры углеводородов и изомеров
Между атомами углерода могут быть простые – одинарные связи. Это характерно для предельных углеводородов. В молекулах этих соединений все валентные связи полностью насыщены, поэтому они не способны к реакциям присоединения. Существует много углеводородов, сходных с метаном, т.е. гомологов метана (греч. «гомолог» – сходный). Каждый последующий углеводород отличается от предыдущего группой атомов – СН2 (гомологическая разность).
Углеводороды с общей формулой гомологического ряда СnH2n+2, которые не присоединяют водород и другие элементы, называются предельными углеводородами или алканами (парафинами).
Если в молекулах углеводородов содержится двойная или тройная связь, то такие углеводороды называются непредельными или ненасыщенными (Рис. 1).
Это алкены (общая формула гомологического ряда СnH2n), алкины (общая формула гомологического ряда СnH2n-2) и другие.
При изучении органических веществ мы часто будем пользоваться моделями молекул. На Рис. 2 приведены шаростержневые модели молекул метана и ацетилена. В ней детали, изображающие атомы, соединены на некотором расстоянии друг от друга посредством стерженьков, символизирующих валентные связи. Такая модель дает наглядное представление о том, какие атомы с какими соединены, но она не передает относительных размеров и внешней формы молекул.
|
|
|
Рис. 2. Шаростержневые модели молекул метана и ацетилена
3. Различие химических свойств предельных и непредельных углеводородов
Различие химических свойств предельных и непредельных углеводородов
Различие в строении предельных и непредельных углеводородов обусловливает и различие в химических свойствах. Например, этилен вступает в реакцию присоединения.
Рис. 3. Между левой и правой частями уравнения стоит стрелка, а не знак равенства. В органической химии принята такая запись уравнения реакции, чтобы не путать знак равенства с указанной двойной связью
Присоединение водорода к непредельным углеводородам называется реакцией гидрирования (см. Рис. 3). Непредельные углеводороды присоединяют не только водород, но и галогены, галогеноводороды, воду.
С2Н4 + НСl→СH5Cl
этен хлорэтан
Во всех органических соединениях углерод проявляет валентность, равную 4.
При повышенной температуре, давлении и в присутствии катализатора молекулы этилена соединяются друг с другом вследствие разрыва двойной связи.
Процесс соединения одинаковых молекул в более крупные молекулы называется реакцией полимеризации.
|
Рис. 4. Реакция полимеризации этилена
Индекс nозначает, что звено (-СН2-СН2-) повторяется в ней n-ное число раз, где n– это степень полимеризации.
Для предельных углеводородов реакции присоединения не характерны, так как все валентные связи углерода и водорода полностью насыщены. Предельные углеводороды вступают в реакции замещения.
С2Н6 + Сl2 →СH5Cl+ НCl
этан хлорэтан
Все углеводороды хорошо горят. При горении выделяется большое количество теплоты, образуются углекислый газ и вода.
СН4 + 2О2→СО2 + 2Н2О+ Q
Реакции относятся к экзотермическим.
4. Физические свойства и нахождение в природе
Характеристика физических свойств углеводородов
С увеличением относительных молекулярных масс и количеством углерода в цепи, закономерно повышаются температуры кипения и плавления и агрегатное состояние углеводородов (Рис. 5).
|
|
Рис. 5. Физические свойства углеводородов
Нахождение в природе
Простейший представитель предельных углеводородов – метан – образуется в природе в результате разложения остатков растительных и животных организмов без доступа воздуха. Этим объясняется появление пузырьков газа в заболоченных водоемах. Иногда метан выделяется из каменноугольных пластов и накапливается в шахтах. Метан составляет основную массу природного газа (80-97%). Он содержится в газах, выделяющихся при добыче нефти. Газообразные, жидкие и твердые предельные углеводороды содержатся в нефти.
5. Применение некоторых углеводородов
Применение углеводородов
Для автогенной сварки и резки металлов используется газ – ацетилен С2Н2. Этот углеводород относится к непредельным углеводородам. В нем атомы углерода соединены тройной ковалентной связью (Рис. 2). Так как реакции горения углеводородов являются сильно экзотермическими, то используют их в качестве топлива.
Полимеризацией этилена, пропилена получают полиэтилен и полипропилен. Из них изготавливают ценные пластмассы. Полиэтилен применяется при изготовлении упаковочных материалов, труб, игрушек, кабелей.
Подведение итога урока
Вы узнали органические вещества – углеводороды. Изучили их состав, классификацию и некоторые свойства.
источник
http://www.youtube.com/watch?v=59fNCkA5UE4
http://www.youtube.com/watch?v=fdM8VtbqYe4
источник презентации - http://ppt4web.ru/khimija/predelnye-uglevodorody2.html
- http://presentaci.ru/download/2882/
http://prezentacii.com/po_himii/6944-predelnye-uglevodorody.html