2. Предельные углеводороды, общая формула и химическое строение гомологов данного ряда. Свойства и применение метана.

Четыре валентности атома углерода в молекулах полностью, т.е. до предела, насыщены атомами водорода и углерода.

Далее, охарактеризовав группу как гомологическую разность, дать определение гомологам, привести гомологический ряд метана, одновременно давая названия углеводородам, и записать его общую формулу: CH₄ – метан, C₂H₆ – этан, C₃H₈ – пропан и т. д.; общая формула: C_nH_2n+2.

Предельным углеводородам свойственна изомерия углеродного скелета:

^{бутан изобутан}

Если в ответе будет расмотренно строение предельных углеводородов, его лучше начать с разъяснения образования ковалентной химической связи молекуле метана, а затем раскрыть сущность гибридизации:

s – электрон переходит из s – орбитали на p – орбиталии образует при своем движении облако в виде объемной восьмерки, перпендикулярное по отношению к облокам двух других p – электронов. Все четыре валентных электрона (один s и 3p) стали неспаренными. При образовании химических связей они выравниваются, становяться одинаковыми, принимают форму несимметричных, вытянутых объемных восьмерок, направленных к вершинам тетраэдра. Такие орбитали перекрываются с s – орбиталями водородных атомов, что и приводит к образованию прочных, одинаковх по свойствам химических связей. Этот вид гибридизации называют sp³ – гибридизацией.

Тетраэдрическое направлени четырех гибридных электронных орбиталей атома углерода, угол между осями которых составляет 109⁰28^’, является причинной тетраэдической формы молекулы метана.

В ходе рассказа о строении молекулы метана выжно использовать таблицу «Схемы перекрывания электронных орбиталей при образовании ковалентных связей в молекуле метана», шаростержневые или масштабные модели молекул других углеводородов ряда метана.

Тетраэдическое направление валентных связей атома углерода является причиной зигзагообразной цепи атомов углерода у гомологов метана (например, пропана – C₃H₈, бутана – C₄H₁₀ и др.). А так как атомы в молекуле могут относительно свободно вращаться вокруг химических связей, то зигзагообразная цепь атомов углеродаможет принимать самые различные пространственные формы:

;

^бутан

│ │

^{2-метилпропан 3-метилбутан}

При рассказе о химических свойствах металла следует записать следующие уравнения химических реакций ( в молекулярном или структурном виде):

1. взаимодействие с хлором:

^{хлорметан}

^{дихлорметан}

^{трихлорметан}

^{(хлороформ)}

^{тетрахлорид углерода}

^{(четырех хлористый углерод)}

Можно поступить по-иному. Составить краткую схему последовательных реакций метана с хлором:

и проиллюстрировать эту схему записью уравнения реакцииобной стадии образования хлорозамещенного металла, используя формулы веществ в молекулярном и структурном виде. Далее следует определить тип этой реакции замещения и показать ее отличие от подобных реакций меду неорганическими веществами с образованием в результате реакций двух сложных веществ.

Затем записывают уровнения химических реакций:

2. горение метана:

3. каталитическое окисление:

^{метанол}

4. термическое разложение:

При описании химических свойств метана важно обратить внимание на то, что смесь метана с воздухом взрывоопасны, особенно в камменоугольных шахтах, заводских котельных, квартирах оборудованных газовыми плитами.

Реакция разложения имеет большое практическое значение для получения сажи (мелкодисперстный углерод), которая находит широкое применение при изготовлении резины и типографской краски. Реакция метана с водой:

находит применение в качестве источника получения водорода в промышленности.

При объяснении отношения метана и его гомологов к кислотам, щелочам и окислителям важно подчеркнуть, что с этими веществами они не реагируют, это свидетельствует о химической стойкости предельных углеводородов, о насыщенности всех связей углерода.

При определенных условиях предельные углеводороды могут изомеризироваться:

│

^{2-метилпропан}

Билет № 3