Вопрос ✔, страница 24 - гдз по химии 10 класс учебник Габриелян, Остроумов

Почему эти углеводороды называют непредельными?

Понятие "предельности" в органической химии связано с максимальным насыщением атомов углерода атомами водорода. Углеводороды, в которых каждый атом углерода соединен с максимально возможным для него числом других атомов (водорода или углерода) посредством одинарных связей, называются предельными или насыщенными. Их общая формула — $C_nH_{2n+2}$, и к ним относятся алканы.

Алкены, в свою очередь, называют непредельными или ненасыщенными, потому что в их молекулах содержится одна или несколько двойных (или тройных) связей между атомами углерода. Общая формула гомологического ряда алкенов с одной двойной связью — $C_nH_{2n}$. Наличие двойной связи (C=C) означает, что атомы углерода, участвующие в этой связи, соединены с меньшим числом атомов водорода, чем могли бы. Они не достигли "предела" насыщения. Эта двойная связь может разрываться, позволяя молекуле присоединять другие атомы (например, водород, галогены), и таким образом становиться предельной.

Ответ: Алкены называют непредельными, так как из-за наличия двойной связи между атомами углерода их молекулы содержат меньше атомов водорода, чем максимально возможное число для данного углеродного скелета, и способны вступать в реакции присоединения, становясь предельными (насыщенными).

Чем они отличаются от предельных?

Непредельные углеводороды (алкены) отличаются от предельных (алканов) по нескольким ключевым параметрам:

1. Тип химической связи между атомами углерода.
Предельные (алканы): Содержат только одинарные (сигма, $\sigma$) связи между атомами углерода (C-C). Эти связи очень прочные.
Непредельные (алкены): Содержат как минимум одну двойную связь (C=C), которая состоит из одной прочной $\sigma$-связи и одной менее прочной $\pi$-связи.

2. Содержание водорода и общая формула.
Предельные (алканы): Максимально насыщены водородом. Общая формула $C_nH_{2n+2}$.
Непредельные (алкены): Содержат на два атома водорода меньше, чем соответствующий алкан. Общая формула $C_nH_{2n}$.

3. Пространственное строение (геометрия).
Предельные (алканы): Атомы углерода находятся в состоянии $sp^3$-гибридизации, что обуславливает тетраэдрическое строение с валентными углами около $109.5^\circ$.
Непредельные (алкены): Атомы углерода при двойной связи находятся в состоянии $sp^2$-гибридизации. Фрагмент молекулы с двойной связью имеет плоское (планарное) строение с валентными углами около $120^\circ$.

4. Химические свойства.
Предельные (алканы): Из-за прочности $\sigma$-связей они химически малоактивны. Для них характерны реакции замещения, протекающие в жестких условиях (например, под действием УФ-излучения).
Непредельные (алкены): Наличие менее прочной $\pi$-связи делает их химически активными. Для них характерны реакции присоединения (гидрирование, галогенирование, гидрогалогенирование, гидратация), которые протекают по месту разрыва двойной связи. Также они легко вступают в реакции окисления и полимеризации.

Ответ: Алкены отличаются от предельных углеводородов (алканов) наличием как минимум одной двойной связи C=C, меньшим содержанием водорода (формула $C_nH_{2n}$ против $C_nH_{2n+2}$), плоским строением в области двойной связи ($sp^2$-гибридизация) и высокой химической активностью, проявляющейся в реакциях присоединения.