Презентація. Властивості метану та його гомологів.

Тема заняття. Властивості метану та його гомологів, їх застосування.

План заняття.1. Повторення навчальної інформації за § 24. «Гомологи метану - насичені вуглеводні». Підручник з Хімії. 9 клас. Григорович - Нова програма. Тести. Тренувальні завдання.https://learningapps.org/23848911 вуглеводні, метан, пазлhttps://learningapps.org/28609608 числова пряма, гомологи метануhttps://learningapps.org/4562328 вікторина https://learningapps.org/28604835 гомологи метану знайти пару 2. Ознайомлення з навчальною інформацією за § 25. «Властивості метану та його гомологів, їх застосування». Підручник з Хімії. 9 клас. Григорович - Нова програма. 3 D сцени https://ua.mozaweb.com/mblite.php?cmd=open&bid=UA-EDP-03003&page=49 3. Ознайомлення з умовами домашнього завдання. Домашнє завдання.1. Повторити навчальну інформацію за § 24. «Гомологи метану — насичені вуглеводні». Підручник з Хімії. 9 клас. Григорович - Нова програма. 2. Вивчити навчальну інформацію за § 25. «Властивості метану та його гомологів, їх застосування». Підручник з Хімії. 9 клас. Григорович - Нова програма. https://uahistory.co/pidruchniki/grygorovich-chemistry-9-class-2017/33.php 3. Виконати письмові завдання домашньої роботи.

Сполуки одного класу, що мають подібну будову, але відрізняються за складом на одну або кілька груп CH2, називають гомологами. Групу CH2 називають гомологічною різницею. Сукупність усіх гомологів утворює гомологічний ряд. Метан та його гомологи утворюють гомологічний ряд класу алканів. Перші представники цього ряду з невеликим числом атомів Карбону в молекулі називають нижчими алканами, а з великим числом - вищими. Cn. H2n+2n - число атомів Карбону в молекулі

Фізичні властивості гомологів метану. Оскільки речовини гомологічного ряду метану мають подібну будову й відрізняються тільки довжиною карбонового ланцюга, то їхні фізичні властивості також подібні. За звичайних умов перші чотири члени гомологічного ряду метану (від CH4 до C4 H10) - гази, наступні (від C5 H12 до C16 H34) - рідини, сполуки з більшим числом атомів Карбону - тверді речовини (мал.). Це пояснюється тим, що зі збільшенням довжини карбонового ланцюга збільшується молекулярна маса речовин, тому збільшується кількість енергії, що необхідна для плавлення або випаровування речовин. Для будь-якого гомологічного ряду справедливим є правило, що зі збільшенням числа атомів Карбону підвищуються температури плавлення й кипіння речовин. Мал. Залежність фізичних властивостей алканів від довжини карбонового ланцюга: а - газ; б - рідина; в - тверда речовина. Усі гомологи метану - безбарвні речовини. На відміну від газуватих і твердих алканів, рідкі мають специфічний вуглеводневий або квітковий запах. Усі гомологи метану - неполярні сполуки, тому вони майже нерозчинні у воді, а тверді - жирні на дотик.  

Хімічні властивості метану та його гомологів. Алкани є хімічно неактивними речовинами, завдяки чому їх у XIX столітті називали «хімічними мерцями». До початку XX століття для них не було відомо жодної хімічної реакції, окрім горіння. В XIX столітті алкани назвали парафінами. Латиною parum означає «мало» або «незначно», а affinis - «споріднений». Насичені вуглеводні не вступають у реакції приєднання. Їм властиві реакції заміщення. Метан та його гомологи вступають у реакцію заміщення з галогенами. Під час реакції відбувається поступове заміщення атомів Гідрогену атомами галогенів. Назви речовин мають префікси, що у грецькій мові означають два (ди), три (три), чотири (тетра), вони вказують на кількість наявних у молекулі продукту реакції атомів Хлору чи іншого галогену.

Для алканів характерно вступати в реакції горіння. Реакції горіння екзотермічні, унаслідок цих реакцій утворюються карбон(ІV) оксид і вода. Наприклад: 2 C2 H6 + 7 O2 → 4 CO2+ 6 H2 OС3 Н8 + 5 О2 → 3 СО2 + 4 Н2 О; ΔΗ < 0;2 С4 Н10 + 13 О2 → 8 СО2 + 10 Н2 О; ΔΗ < 0. Горіння вуглеводнів відбувається повсякчас. У газовій плиті на кухні горить природний газ, головний складник якого - метан. Багато автомобілістів надають перевагу машинам, які працюють на метані або пропан-бутановій суміші. Проте лишається чимало прихильників автомобілів з бензиновим двигуном. У ньому згоряє бензин - природна або штучно одержана суміш вуглеводнів, у молекулах яких від чотирьох до дванадцяти атомів Карбону. Реактивне паливо, горючий компонент рідкого ракетного палива, пальне для побутових нагрівальних і освітлювальних приладів, апаратів для різання металів, основне паливо для проведення фаєр-шоу - це суміш вуглеводнів, у молекулах яких від дев’яти до шістнадцяти атомів Карбону. Її назва – гас. Горіння парафіну, мазуту тощо - це горіння сумішей вуглеводнів. У туризмі, мисливстві, рибальстві, на дачі використовують пропанові та пропан-бутанові пальники для побутових потреб. Горіння пропану або бутану в кулінарному пальнику дає змогу кухарям і кухаркам творити справжні дива.

Горіння вуглеводнів

Зверніть увагу: в органічній хімії в рівняннях реакцій не використовують знак «дорівнює», замість нього рисують стрілку → для необоротних і дві стрілки ⇄ для оборотних реакцій. Реакції горіння вуглеводнів є окисно-відновними. Які продукти горіння вуглеводнів? Це карбон(ІV) оксид і вода (пригадайте, який небезпечний ефект пов’язаний з надходженням у довкілля одного з продуктів згоряння вуглеводнів). Зі збільшенням умісту Карбону у вуглеводнях збільшується потреба в кисні, який витрачається під час горіння. Тож його може виявитися недостатньо для повного окиснення вищих алканів до карбон(ІV) оксиду. Тоді утворюються продукти часткового окиснення: карбон(ІІ) оксид (чадний газ) і сажа - дрібнодисперсний вуглець. Розжарені частинки сажі роблять полум’я світним. А токсичний, безбарвний, без запаху чадний газ, що виділяється попутно, є шкідливим для людини. Термічний розклад метану з утворенням сажі й водню за температури 1000 °С відбувається за рівнянням: СН4 → C + 2 H2. Так у промисловості одержують сажу (чистий вуглець) і водень. Реакції розкладу, одним з продуктів яких є водень, мають загальну назву - реакції дегідрогенізації, або дегідрування.

ВЗАЄМОДІЯ НАСИЧЕНИХ ВУГЛЕВОДНІВ З ЛУГАМИ ТА КИСЛОТАМИ. Алкани стійкі до дії кислот, лугів. Що це насправді так, можна переконатись на такому досліді. Наллємо у дві пробірки по 2 мл розчину натрій гідроксиду, а ще у дві — по 2 мл розчину нітратної кислоти. Помістимо в першу пробірку 1 мл бензину (суміш рідких алканів), у другу - всипемо стружку парафіну (суміш твердих алканів). Вміст пробірок перемішаємо. Спостереження підтвердить, що хімічна реакція між насиченими вуглеводнями і лугом не відбувається. У третю і четверту пробірки (містять кислоту) також помістимо бензин і парафінову стружку відповідно. Наслідки спостереження будуть аналогічними з попереднім дослідом.

Застосування метану та його гомологів. Насичені вуглеводні - важливі речовини в нашому житті. Великі обсяги добутих вуглеводнів використовують як різноманітне пальне: бензин, гас, дизельне пальне, авіаційний бензин, мазут (його спалюють на теплових електростанціях). Із насичених вуглеводнів шляхом хімічних перетворень добувають багато цінних речовин: синтетичні мийні засоби, розчинники, холодоагенти для холодильників, пластмаси, каучуки тощо.

ПІДСУМОВУЄМО ВИВЧЕНЕ• Метан - перший і найпростіший представник гомологічного ряду насичених вуглеводнів (алканів), будову яких відображають загальною формулою Cn. H2n+2.• Назви перших чотирьох алканів склалися історично, а починаючи з пентану - походять від назв грецьких числівників з додаванням суфікса -ан.• Серед десяти представників гомологічного ряду перші чотири - гази, усі інші - рідини. Починаючи з вуглеводню, який містить у своєму складі 16 атомів Карбону, представники гомологічного ряду - тверді речовини.• Карбоновий ланцюг у молекулах алканів - зигзагоподібний.• Зі збільшенням відносних молекулярних мас алканів зростають їхні температури плавлення та кипіння.• Насичені вуглеводні вступають у реакції окиснення, термічного розкладу, заміщення; стійкі до дії кислот, лугів, сильних окисників.• Насичені вуглеводні (алкани) і продукти їх переробки набули широкого застосування в промисловості органічного синтезу як паливо, а також - у медицині, фармацевтичній і парфумерній промисловості.