Склад, властивості, застосування окремих представників вуглеводнів (метан, етан, етен, етин).

 Склад, властивості, застосування окремих представників вуглеводнів (метан, етан, етен, етин).

Гомологічний ряд насичених вуглеводнів, їхній склад Вивчаючи­ в 9 класі початкові поняття про органічні речовини, ви ознайомились із складом і будовою молекули метану та його гомологами. Вам відомо, що до складу молекули метану входять тільки два хімічні елементи — Карбон і Гідроген. Хімічна формула метану СН4, тобто молекула метану містить один атом Карбону й чотири атоми Гідрогену. Атом Карбону, утворюючи сполуку, перебуває в збудженому стані. Саме тому він може утворити чотири ковалентні зв’язки з чотирма атомами Гідрогену. Оскільки всі валентні електрони атома Карбону беруть участь в утворенні хімічних зв’язків, метан належить до насичених вуглеводнів. Водночас, завдяки специфічній властивості атомів Карбону сполучатися між собою з утворенням ланцюгів різної будови та складу, є й інші речовини, молекули яких містять Карбон і Гідроген.

Розглянемо таблицю і пригадаємо склад, хімічні (молекулярні) формули, скорочені структурні (напівструктурні) формули, загальну формулу насичених вуглеводнів та деякі фізичні властивості насичених вуглеводнів гомологічного ряду метану, а також як змінюється їхній агрегатний стан, температури плавлення та кипіння із зростанням відносних молекулярних мас.

Склад, властивості та застосування окремих представників вуглеводнів. Розглянемо схему неповної класифікації вуглеводнів. ВуглеводніНасиченіНенасиченіМетан і його гомологи. Етен Етин

Порівняльна характеристика окремих представників вуглеводнів. Розглянемо докладнішу інформацію про склад, властивості та застосування деяких представників насичених і ненасичених вуглеводнів, яка унаочнює відомості про ці речовини

Ознаки порівняння. Назва речовини. Метан, етан. Етен. Етин. Хімічний  зв’язок між  атомами  Карбону. Одинарний. Подвійний. Потрійний. Хімічні властивостіРеакції заміщення. Реакції приєднанняхлорування (І стадія):освітл. СН4 + Cl2 → СН3 Сl + HCl;хлорометаносвітл. СН3–СН3 + Cl2 →→ СН3–СН2 Сl + HClхлороетанреакція гідрування: CH2=CH2 + H2 →→ CH3–CH3етанреакція бромування: CH2=CH2 + Br2 →→ CH2 Br–CH2 Br1, 2­дибромоетанІ стадія. СН≡СН + Br2 →→ CHBr=CHBr1,2­дибромоетенІІ стадія. CHBr=CHBr + Br2 →→ CНBr2–CHBr21,1, 2,2­тетрабромоетан. Реакції горіння. СН4 + 2 О2 → СО2 + 2 Н2 ОС2 Н4 + 3 О2 → 2 СО2 + 2 Н2 О2 С2 Н2 + 5 О2 → 4 СО2 + 2 Н2 ОЗастосування. Добування галогенопо­хідних; як паливо впобуті та промисловості;із продуктів переробкиметану — фарби, клеї,лікувальні препарати,розчинники тощо. Для синтезу ета­нолу, етанової(оцтової) кислоти,поліетилену; регу­лювання достиганняовочів і фруктів. У синтезі оцтової кис­лоти, ацетальдегіду, ета­нолу. Сировина для син­тезу пластмас, каучуків,клеїв, розчинників; длярізання та зварюванняметалів. Висновок. Насичені й ненасичені вуглеводні набули широкого практичного застосування в суспільному виробництві: вони є енергетичною та сировинноюбазою для одержання різноманітних органічних сполук; неправильне їх використання негативно впливає на довкілля та здоров’я людей.

Висновки: Метан — найпростіший представник гомологічного ряду насичених вуглеводнів (алканів), до складу молекули якого входять один атом Карбону й чотири атоми Гідрогену. Метан утворює гомологічний ряд насичених вуглеводнів, у якому кожний наступний член цього ряду різниться за складом від попереднього на групу атомів –СН2–, її називають гомологічною різницею.

У молекулах метанових вуглеводнів атоми Карбону сполучені одинарним зв’язком, а склад молекул відображає загальна формула Сn. H2n + 2. Метан, етан та інші насичені вуглеводні вступають у реакції заміщення з хлором (хлорування) за яскравого освітлення з утворенням галогенопохідних. Етен, етин — представники ненасичених вуглеводнів, у молекулах яких наявні подвійний і потрійний (кратні) зв’язки між атомами Карбону. Як ненасичені вуглеводні, вони вступають у реакції приєднання водню (гідрування) і галогенів (галогенування).

Спільною хімічною властивістю насичених (метан, етан) і ненасичених (етен, етин) вуглеводнів є реакції горіння. Насичені вуглеводні використовують для добування галогенопохідних, виготовлення лікувальних препаратів, полімерів, як паливо, розчинники тощо. Ненасичені (етен, етин) вуглеводні теж набули широкого застосування, насамперед в органічному синтезі. етен пришвидшує достигання овочів і фруктів, етин використовують для різання та зварювання металів.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ1. Обчисліть і позначте кількість атомів Карбону в молекулі алкану, що містить 20 атомів Гідрогену. А  10 Б  9 В  7 Г  82. Установіть відповідність між формулами та назвами речовин. А  С2 Н2 1  етен. Б С2 Н6 2 пропан. В  С2 Н4 3  етин. Г  С3 Н8 4  етан 5 бутан

3. Склад алкінів відбиває загальна формула:а) Cn. H2n;                                б) Cn. H2n+2;в) Cn. H2n-2;                              г) Cn. H2n-6.4. Виберіть сполуки, які належать до гомологічного ряду метану:а) C2 H4;                             б) C3 H8;в) C4 H10;                            г) C5 H12;д) C7 H14.

5.  Виберіть із наведених сполук структурні ізомери:

6. Назвіть за систематичною номенклатурою ізооктан

7. Напишіть рівняння реакцій, з допомогою яких можна здійснити схему перетворень:метан → етан → хлоретан → пропан → хлорпропан → вуглекислий газ

1. Застосування алканів Насичені вуглеводні широко використовуються в найрізноманітніших сферах життя й діяльності людини. Газоподібні алкани (метан і пропан-бутанова суміш) використовуються як цінне паливо. Рідкі вуглеводні становлять значну частку в моторних і ракетних паливах і використовуються як розчинники. Вазелінове масло (суміш рідких вуглеводнів із числом атомів Карбону до 15) — прозора рідина без запаху й смаку, використовується в медицині, парфумерії та косметиці. Парафін— біла тверда маса без запаху й смаку— застосовується для виготовлення свічок, голівок сірників і пакувального паперу, для теплових процедур у медицині та ін. У сучасній нафтохімічній промисловості насичені вуглеводні є базою для одержання різноманітних органічних сполук, важливою сировиною в процесах одержання напівфабрикатів для виробництва пластмас, каучуків, синтетичних волокон, мийних засобів і багатьох інших речовин. Нормальні насичені вуглеводні середньої молекулярної маси використовуються як поживний субстрат у мікробіологічному синтезі білка з нафти. Велике значення мають галогенопохідні алканів, що використовуються як розчинники, холодоагенти й сировина для подальших синтезів.

2. Застосування алкенів. Алкени застосовуються як вихідні продукти у виробництві полімерних матеріалів (пластмас, каучуків, плівок) та інших органічних речовин. Етилен (етен) Н2 С = СН2 використовується для одержання поліетилену, політетрафлуоретилену (тефлону), етилового спирту, оцтового альдегіду, галогенопохідних і багатьох інших органічних сполук. Застосовується як засіб для прискореного дозрівання фруктів. Пропілен (пропен) Н2 С = СН2 - СН3 і бутилени (1-бутен і 2-бутен) використовуються для одержання спиртів і полімерів.Ізобутилен (2-метилпропен) Н2 С = С(СН3)2 застосовується у виробництві синтетичного каучуку.

3. Застосування алкінів. Найбільше практичне значення мають ацетилен Н - С ≡ С - Н і вінілацетилен СН2 = СН - С ≡ СН. Ацетилен використовується для одержання найрізноманітніших речовин.

Вінілацетилен є важливим проміжним продуктом у виробництві масло- й бензостійкого синтетичного хлоропренового каучуку: