Номер 1, страница 321 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 55. Сероорганические соединения. Глава 5. Азот- и серосодержащие органические соединения - номер 1, страница 321.

Условие.

1. Есть ли кислородсодержащие аналоги у меркаптанов, тиоэфиров, сульфоксидов? Почему?

Решение.

Решение 2.

Да, кислородсодержащие аналоги существуют для некоторых из перечисленных классов соединений, но не для всех. Это объясняется положением серы и кислорода в периодической системе и особенностями их электронного строения.

Меркаптаны

Да, у меркаптанов (также называемых тиолами) есть кислородсодержащие аналоги. Общая формула меркаптанов — $R-SH$. Кислород и сера являются элементами одной и той же, 16-й (или VIa) группы периодической системы, что обуславливает их химическое сходство. Если в формуле меркаптана заменить атом серы на атом кислорода, мы получим общую формулу $R-OH$. Это общая формула класса органических соединений, называемых спиртами (если $R$ — алкильный радикал) или фенолами (если $R$ — арильный радикал).

Таким образом, спирты и фенолы являются кислородсодержащими аналогами меркаптанов.

Ответ: Да, кислородсодержащими аналогами меркаптанов являются спирты и фенолы.

Тиоэфиры

Да, у тиоэфиров (также называемых сульфидами) существуют кислородсодержащие аналоги. Общая формула тиоэфиров — $R-S-R'$, где $R$ и $R'$ — органические радикалы. По той же причине, что и в случае с меркаптанами, аналогия обусловлена положением кислорода и серы в одной группе периодической таблицы. Замена атома серы на атом кислорода в общей формуле тиоэфира приводит к формуле $R-O-R'$. Это общая формула класса соединений, именуемых простыми эфирами.

Ответ: Да, кислородсодержащими аналогами тиоэфиров являются простые эфиры.

Сульфоксиды

Нет, у сульфоксидов не существует прямых кислородсодержащих аналогов. Общая формула сульфоксидов — $R_2S=O$ (или $R-S(=O)-R'$). В этих соединениях атом серы проявляет валентность IV.

Причина отсутствия кислородных аналогов кроется в различиях электронного строения атомов серы и кислорода. Кислород (O) является элементом 2-го периода, и на его валентной оболочке ($n=2$) отсутствуют d-орбитали. Поэтому кислород не может расширять свою валентную оболочку (октет), и его валентность, как правило, равна II. В отличие от него, сера (S) — элемент 3-го периода, и на её валентной оболочке ($n=3$) есть вакантные 3d-орбитали. Это позволяет атому серы переходить в возбужденное состояние, распаривая электронные пары и занимая d-орбитали, что даёт возможность проявлять более высокие валентности, в частности IV (как в сульфоксидах) и VI (как в сульфонах). Гипотетическая молекула кислородного аналога сульфоксида имела бы структуру $R_2O=O$, что невозможно, так как атом кислорода не может образовывать четыре ковалентные связи.

Ответ: Нет, у сульфоксидов не существует кислородсодержащих аналогов. Это связано с тем, что атом кислорода, в отличие от атома серы, не имеет d-подуровня на валентной оболочке и не может проявлять валентность IV, необходимую для образования подобного соединения.