- •Ответы на билеты по химии
- •1. Периодический закон и периодическая система химических элементов д. И. Менделеева на основе представлений о строении атомов. Значение периодического закона для развития науки.
- •2. Предельные углеводороды
- •Строение молекулы метана
- •Разложение
- •Билет №2
- •2. Непредельные углеводороды ряда этилена (алкены)
- •1. Строение алкенов
- •Физические и химические свойства :
- •Отдельные представители
- •Билет №3.
- •1. Виды химической связи и способы ее образования в неорганических соединениях: ковалентная (полярная, неполярная, простые и кратные связи), ионная, водородная.
- •Химические свойства
- •1. Классификация химических реакций
- •2. Крахмал, целлюлоза
- •Билет 5.
- •1. Обратимость химических реакций, химическое равновесие
- •2. Ацетилен…
- •1. Скорость химических реакций
- •Катализ и катализаторы
- •2. Ароматические углеводороды (арены)
- •1. Основные положения теории химического строения а.М. Бутлерова
- •1. Изомерия органических соединений и ее виды.
- •2. Классификация оксидов
- •1. Металлы, их положение в периодической системе химических элементов д. И. Менделеева, строение их атомов, металлическая связь. Общие химические свойства металлов.
- •2. Фенол…
- •2. Предельные одноатомные спирты
- •2. Жиры, их состав и свойства. Жиры в природе, превращение жиров в организме. Продукты технической переработки жиров, понятие о синтетических моющих средствах.
- •1. Кислоты, их классификация и химические свойства на основе представлений об электролитической диссоциации. Особенности свойств концентрированной серной кислоты на примере взаимодействия с медью.
- •2. Общая характеристика высокомолекулярных соединений: состав, строение, реакции, лежащие в основе их получения (на примере полиэтилена или синтетического каучука).
- •1. Основания, их классификация и химические свойства на основе представлений об электролитической диссоциации.
- •2. Глюкоза — представитель моносахаридов, химическое строение, физические и химические свойства, применение.
- •1. Средние соли, их состав, названия, химические свойства (взаимодействие с металлами, кислотами, щелочами, друг с другом с учетом особенностей реакций окисления-восстановления и ионного обмена).
- •2. Взаимное влияние атомов в молекулах органических веществ на примере этанола и фенола.
- •Алюминий…
- •2. Анилин
- •Физические свойства
- •Важнейшие химические свойства анилина
- •Применение
- •2. Белки
- •Структура белка
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Функции белков в организме
Строение молекулы метана
Приведенная структурная формула метана не отражает пространственного строения молекулы. Для рассмотрения этого строения необходимо вспомнить о формах электронных облаков и электронном строении атома углерода. Электронное строение атома углерода изображается следующим образом: 1s22s22p2 или схематически
Как видно, на внешней оболочке имеются два неспаренных электрона, следовательно углерод должен быть двухвалентен. Однако в подавляющем большинстве случаев углерод в органических соединениях четырехвалентен. Это связано с тем, что при образовании ковалентной связи атом углерода переходит в возбужденное состояние, при котором электронная пара на 2s- орбитали разобщается и один электрон занимает вакантную p-орбиталь. Схематически:
––
В результате имеется уже не два, а четыре неспаренных электрона. Поскольку эти четыре электрона различны (2s- и 2p- электроны), то должны бы быть различны и связи у атома углерода, однако однозначно показано, что связи в молекуле метана равнозначны. Оказывается при "смешении" четырех орбиталей возбужденного атома углерода (одной 2s- и трех 2p- орбиталей) образуются четыре равноценные sp3- гибридные орбитали. Они имеют форму гантели, одна из половин которой значительно больше другой. Вследствие взаимного отталкивания sp3- гибридные орбитали направлены в пространстве к вершинам тетраэдра и углы между ними равны 10928' (наиболее выгодное расположение).
Рис.1 Модель sp3- гибридного состояния электронной оболочки атома углерода.
sp3- Гибридизация характерна для атомов углерода в насыщенных углеводородах (алканах) – в частности, в метане.
Рис.2 Схема электронного строения молекулы метана
Из рис.2 видно, что каждая sp3- гибридная орбиталь при перекрывании с s- орбиталью атомов водорода образует с ними четыре, так называемые, - связи. - Связь – это одинарная ковалентная связь, образованная при перекрывании орбиталей по прямой, соединяющей ядра атомов, с максимумом перекрывания на этой прямой. Атом углерода в молекуле метана расположен в центре тетраэдра, атомы водорода – в его вершинах, все валентные углы между направлениями связей равны между собой и составляют угол 10928'. Следует отметить, что в молекуле этана (CH3–CH3) одна из семи - связей (С–С) образуется в результате перекрывания двух sp3- гибридных орбиталей атомов углерода.
Рис. 3. Образование молекулы этана перерекрыванием двух гибридных электронных облаков атомов углерода.
Физические свойства
Первые четыре алкана - газы, далее до алкана С16Н34 - жидкости, остальные - твердые вещества. Все они нерастворимы в воде.
Химические свойства алканов
Благодаря своей предельной насыщенности и малой полярности связей С-Н алканы очень прочны, вступают только в реакции радикального замещения, инициируемого условиями проведения реакции.
Галогенирование - протекает на свету. Обычно не заканчивается замещением одного атома водорода, приводя к смеси моно-, ди-, три- и т.д. галогенпроизводных.
CH3CH3 + Cl2 CH3CH2Cl + HCl (SR)
Каждая такая реакция протекает в соответствии с цепным свободно-радикальным механизмом:
Окисление.
Мягкие окислители (бромная вода, перманганат калия) на алканы не действуют. Любые алканы сгорают до углекислого газа и воды с выделением большого количества тепла.
СН4 + 2O2 → СO2 +2Н2O
Изомеризация. При этой реакции неразветвленная углеродная цепь превращается в разветвленную. Это сопровождается разрывом связей С—С:
Процесс изомеризации проходит при нагревании в присутствии катализатора (А1С13). В эту реакцию вступают только те алканы, которые в углеродной цепи содержат не менее четырех углеродных атомов.
CH3–CH2–CH2–CH2–CH3(пентан) ––t,AlCl3 CH3–CH–CH2–CH3(2- метилбутан) I CH3