Номер 10, страница 218 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 41. Генетическая связь между различными классами углеводородов. Глава 3. Углеводороды - номер 10, страница 218.

Условие.

10. Заполните таблицу.

Свойства

Класс углеводородов

Алканы

Алкены

Алкины

Арены

Простейший представитель

Общая формула гомологического ряда

Характерный тип гибридизации атома углерода

Характерный тип реакций

Отношение к бромной воде и раствору перманганата калия

Решение.

Решение 2.

Простейший представитель

Простейшим представителем для каждого класса углеводородов является соединение с наименьшим возможным числом атомов углерода. Для алканов это метан ($CH_4$), состоящий из одного атома углерода. Для алкенов, которым необходима двойная связь, простейшим является этен ($C_2H_4$). Для алкинов, с их тройной связью, — этин ($C_2H_2$). Для аренов, характеризующихся ароматическим кольцом, простейшим представителем является бензол ($C_6H_6$).

Ответ: Алканы — метан ($CH_4$), Алкены — этен ($C_2H_4$), Алкины — этин ($C_2H_2$), Арены — бензол ($C_6H_6$).

Общая формула гомологического ряда

Общая формула описывает состав любого члена гомологического ряда. Для алканов (насыщенных ациклических углеводородов) это $C_nH_{2n+2}$, где $n \geq 1$. Для алкенов, содержащих одну двойную связь, — $C_nH_{2n}$, где $n \geq 2$. Для алкинов, с одной тройной связью, — $C_nH_{2n-2}$, где $n \geq 2$. Для аренов, относящихся к гомологическому ряду бензола, — $C_nH_{2n-6}$, где $n \geq 6$.

Ответ: Алканы — $C_nH_{2n+2}$, Алкены — $C_nH_{2n}$, Алкины — $C_nH_{2n-2}$, Арены — $C_nH_{2n-6}$.

Характерный тип гибридизации атома углерода

В алканах все атомы углерода, образующие только одинарные связи, находятся в состоянии $sp^3$-гибридизации. В алкенах атомы углерода при двойной связи имеют $sp^2$-гибридизацию. В алкинах атомы углерода, соединенные тройной связью, находятся в $sp$-гибридизации. В аренах (например, в бензоле) все шесть атомов углерода в кольце находятся в состоянии $sp^2$-гибридизации, образуя единую сопряженную систему.

Ответ: Алканы — $sp^3$, Алкены — $sp^2$, Алкины — $sp$, Арены — $sp^2$.

Характерный тип реакций

Для алканов, состоящих из прочных неполярных или слабополярных σ-связей, характерны реакции радикального замещения ($S_R$), протекающие в жестких условиях. Для непредельных углеводородов — алкенов и алкинов — наиболее характерны реакции электрофильного присоединения ($A_E$) по месту кратной (двойной или тройной) связи. Арены, обладая устойчивой ароматической системой, преимущественно вступают в реакции электрофильного замещения ($S_E$), в ходе которых ароматичность сохраняется.

Ответ: Алканы — радикальное замещение ($S_R$), Алкены — электрофильное присоединение ($A_E$), Алкины — электрофильное присоединение ($A_E$), Арены — электрофильное замещение ($S_E$).

Отношение к бромной воде и раствору перманганата калия

Алканы, как насыщенные соединения, не реагируют с бромной водой и раствором перманганата калия ($KMnO_4$) в обычных условиях. Алкены и алкины, содержащие кратные связи, легко вступают в реакции с этими реагентами, что приводит к их обесцвечиванию. Это качественные реакции на непредельные углеводороды. Бензол, несмотря на формальную ненасыщенность, устойчив к действию этих реагентов из-за стабильности ароматической системы. Однако гомологи бензола (например, толуол) могут окисляться горячим раствором перманганата калия по боковой цепи.

Ответ: Алканы — не взаимодействуют. Алкены и алкины — обесцвечивают оба раствора. Арены (бензол) — не взаимодействуют; гомологи бензола окисляются раствором $KMnO_4$ при нагревании.