Номер 1, страница 153 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 25. Химические свойства алканов. Глава 3. Углеводороды - номер 1, страница 153.

Условие.

1. Почему для алканов не характерны реакции присоединения?

Решение.

Решение 2.

Реакции присоединения не характерны для алканов из-за особенностей их химического строения. Алканы относятся к классу предельных (насыщенных) углеводородов, что является ключевой причиной их низкой реакционной способности в реакциях присоединения. Рассмотрим основные аспекты:

• Насыщенность валентностей атомов углерода. В молекулах алканов каждый атом углерода связан с четырьмя другими атомами (углерода или водорода) с помощью одинарных связей. Это означает, что все валентности атомов углерода полностью насыщены. Общая формула алканов — $C_nH_{2n+2}$. В молекуле нет кратных связей, по месту которых могло бы произойти присоединение.

• Прочность сигма-связей (σ-связей). Все связи в алканах являются одинарными σ-связями (C–C и C–H). Атомы углерода находятся в состоянии $sp^3$-гибридизации. Сигма-связи очень прочные и энергетически стабильные. Для того чтобы реакция присоединения произошла, необходимо разорвать одну из этих прочных связей, что требует значительных затрат энергии (например, энергия связи C–H составляет около 413 кДж/моль, а C–C — около 348 кДж/моль).

• Отличие от непредельных углеводородов. Реакции присоединения типичны для непредельных углеводородов (алкенов и алкинов), у которых есть двойные (C=C) или тройные (C≡C) связи. Эти кратные связи состоят из одной прочной σ-связи и одной или двух менее прочных π-связей. Электроны π-связи находятся дальше от ядер атомов и более доступны для атаки реагентов. В ходе реакции присоединения слабая π-связь разрывается, а на ее месте образуются две новые, более прочные σ-связи, что энергетически выгодно. У алканов таких слабых и реакционноспособных π-связей нет.

Вместо реакций присоединения для алканов характерны реакции замещения, протекающие по свободно-радикальному механизму. В этих реакциях происходит разрыв прочной связи C–H (обычно под действием УФ-света или высокой температуры) и замещение атома водорода на другой атом или группу атомов.

Пример реакции замещения (хлорирование метана):

$CH_4 + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} CH_3Cl + HCl$

В этой реакции не происходит присоединения атомов хлора к молекуле метана, а происходит замена одного атома водорода на атом хлора.

Ответ: Реакции присоединения не характерны для алканов, поскольку они являются насыщенными соединениями. Все атомы углерода в их молекулах уже образовали максимально возможное число (четыре) прочных одинарных (сигма) связей. В их структуре отсутствуют кратные (двойные или тройные) связи, содержащие слабые π-связи, которые могли бы легко разрываться для присоединения новых атомов.