22. Какие частицы образуется при гомолитическом разрыве связи с‑н в молекуле метана? Какое отношение имеют эти частицы к химическим реакциям алканов (в частности, метана)?
Ответ:
При гомолитическом разрыве связи образуются радикальные частицы: атом водорода и метильный радикал.
Метильные радикалы являются промежуточными частицами в различных реакциях алканов. К примеру, метильный радикал образуется в качестве промежуточной частицы при хлорировании или бромировании метана.
Ряд стабильности алкильных радикалов имеет следующий вид:
Третичные радикалы стабильнее, чем вторичные, которые стабильнее первичных (трет.>втор.> перв.).
Это приводит к тому, что третичные атомы водорода замещаются проще всего (так как связь С-Н при третичном углероде проще всего рвется- ведь при этом образуются наиболее стабильные из всех возможных радикалов).
23. Приведите механизм реакции хлорирования метана, приводящей к хлорметану.
Ответ:
Схема реакции хлорирования имеет вид:
Считается, что процесс хлорирования включает несколько стадий: зарождения цепи, развития цепи и обрыва цепи. Стоит обратить внимание на то, что процесс хлорирования метана носит цепной радикальный характер, связи рвутся гомолитически, а образуются по обменному механизму:
При анализе механизма реакции особо следует остановиться на двух стадиях развития цепи. Если сложить эти реакции и сократить частицы, находящиеся в правой и левой частях одновоременно, то тогда мы получим:
Таким образом, можно сказать, что атомы хлора (или метильные радикалы) являются катализатором реакции замещения, поскольку ускоряют процесс, но сами при этом не расходуются. Атомы хлора называют носителями цепи, а две стадии развития цепи повторяются многократно: атом хлора, образовавшийся на второй стадии развития цепи вновь взаимодействует с новой молекулой метана (смотри первую стадию развития цепи). Таким образом, хлорирование метана – цепной радикальный процесс.
24. Какие соединения относят к классу алкенов?
Ответ: Алкенами называются углеводороды (соединения, состоящие из углерода и водорода), которые в своей структуре содержат одну двойную углерод-углеродную связь С=С. Считается, что одна из этих связей (более прочная) является σ-связью (сигма-связью), а другая (более слабая) – π-связью (пи-связью). Общая формула алкенов СnH2n. Простейший представитель алкенов – молекула этилена:
25. Назовите следующие соединения по систематической номенклатуре iupac:
А)
ОТВЕТ: Бутен-1. Пояснение: Название алкенов строится путем замены окончания «ан» в соответствующем алкане на окончание «ен». В нашем случае, поскольку соединение содержит четыре последовательно связанные атома углерода, то основой названия является слово «бутен» (соответствующий алкан - бутан). Однако необходимо также указать положение двойной связи. Для этой цели, атомы углерода нумеруются начиная с того конца молекулы, к которому ближе двойная связь. В нашем случае двойная связь находится между первым и вторым углеродными атомами. В названии отражают место, где начинается двойная связь, то есть первый атом углерода и название соединения: бутен-1.
Б)
ОТВЕТ: 2-метилпропен-1. Пояснение: выбирают самую длинную углеродную цепь и нумеруют с того конца, к которому ближе связь С=С. Указывают наличие заместителя (в данном случае метильной группы) при втором атоме углерода. Название этого соединения – 2‑метилпропен-1 – отражает тот факт, что оно может быть получено заменой атома водорода в молекуле пропена при центральном (втором) углеродном атоме на метильную группу.
В)
Ответ: цис-бутен-2. Пояснение: смотри предыдущие примеры. Приставка цис в данном случае обозначает, что бутен-2 способен существовать в виде двух пространственных изомеров: цис и транс. В нашем случае речь идет о цис-изомере, поскольку метильные группы находятся по одну сторону от двойной связи.
Г)
Ответ: транс-бутен-2. Пояснение: В этом случае речь идет о транс-изомере, поскольку метильные группы находятся по разные стороны от двойной связи.