Номер 2, страница 135 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 22. Особенности и классификация органических реакций. Глава 2. Основные понятия органической химии - номер 2, страница 135.

Условие.

2. Чем различаются способы записи реакции в органической и неорганической химии? Укажите не менее трёх различий.

Решение.

Решение 2.

Способы записи химических реакций в органической и неорганической химии имеют существенные различия, обусловленные сложностью строения органических молекул и спецификой их превращений. Ниже приведены три ключевых различия.

1. Использование структурных формул вместо молекулярных

В неорганической химии для записи уравнений реакций, как правило, достаточно использовать молекулярные (эмпирические) формулы веществ, так как их строение в большинстве случаев простое и однозначное. Например, реакция нейтрализации записывается как $NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O$.

В органической химии, напротив, практически всегда используются структурные или скелетные формулы. Это связано с явлением изомерии — существованием веществ с одинаковым качественным и количественным составом (одной и той же молекулярной формулой), но разным строением и, следовательно, разными свойствами. Молекулярная формула $C_4H_8$ может соответствовать как бутену-1, бутену-2, так и циклобутану. Без структурной формулы невозможно понять, о каком веществе идет речь и какой продукт получится в реакции.

Пример: Гидратация двух изомерных алкенов по правилу Марковникова приводит к разным спиртам. Запись с молекулярными формулами была бы неинформативной.

Правильная запись:

$CH_3-CH_2-CH=CH_2 + H_2O \xrightarrow{H^+} CH_3-CH_2-CH(OH)-CH_3$ (Образуется бутанол-2)

$CH_3-C(CH_3)=CH_2 + H_2O \xrightarrow{H^+} (CH_3)_3C-OH$ (Образуется 2-метилпропанол-2)

Ответ: В органической химии для unambiguous идентификации реагентов и продуктов необходимо использовать структурные формулы из-за широкого распространения изомерии, в то время как в неорганической химии чаще всего достаточно молекулярных формул.

2. Указание реагентов и условий над и под стрелкой

В неорганической химии принято записывать все реагенты слева от стрелки, а все продукты — справа, стремясь к составлению стехиометрически уравненного уравнения. Условия (температура, давление, катализатор) указываются над стрелкой.

Пример: $N_2 + 3H_2 \xrightarrow{p, t, Fe} 2NH_3$

В органической химии часто используется формат "реакционной схемы", где основное внимание уделяется превращению главного органического соединения (субстрата). Другие реагенты (особенно неорганические или простые органические), а также растворители и условия реакции принято указывать над или под стрелкой. Это позволяет сделать запись более компактной и акцентировать внимание на изменении структуры субстрата. Побочные неорганические продукты (например, соли, вода) часто опускаются.

Пример: Реакция нитрования бензола.

Вместо полной записи $C_6H_6 + HNO_3 \xrightarrow{H_2SO_4} C_6H_5NO_2 + H_2O$ часто используют схему:

$C_6H_6 \xrightarrow{HNO_3 (конц.), H_2SO_4 (конц.)} C_6H_5NO_2$

Здесь нитрующая смесь, являющаяся реагентом и катализатором одновременно, вынесена над стрелку.

Ответ: В органической химии реагенты, растворители и условия реакции часто указывают над/под стрелкой, а неорганические побочные продукты могут опускаться, чтобы сфокусироваться на трансформации основного органического вещества. В неорганической химии принято записывать все реагенты и продукты в основной строке уравнения.

3. Использование реакционных схем для многостадийных процессов

В неорганической химии реакции, как правило, записываются как одностадийные процессы, отражающие общее стехиометрическое соотношение. Даже если процесс идет через несколько стадий, обычно приводят итоговое суммарное уравнение.

В органическом синтезе для получения целевого продукта часто требуется последовательность из нескольких реакций. Такие процессы принято изображать в виде реакционных схем — цепочки превращений, где продукт предыдущей стадии служит исходным веществом для следующей. Это наглядно демонстрирует весь путь синтеза.

Пример: Получение анилина из бензола в две стадии.

$C_6H_6 \xrightarrow{HNO_3, H_2SO_4} C_6H_5NO_2 \xrightarrow{Fe, HCl} C_6H_5NH_2$

Записывать это одной суммарной реакцией было бы громоздко и неинформативно с точки зрения планирования синтеза. Иногда стадии разделяют нумерацией над стрелкой, если они проводятся в одной колбе без выделения промежуточного продукта.

Пример: $R-C\equiv N \xrightarrow{1. LiAlH_4 \quad 2. H_2O} R-CH_2-NH_2$ (Восстановление нитрила в амин).

Ответ: Для многостадийных синтезов в органической химии используются реакционные схемы (цепочки превращений), наглядно показывающие путь от исходных веществ к конечному продукту, в отличие от неорганической химии, где чаще используется итоговое суммарное уравнение.