Страница 25 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Какие вещества называют углеводородами?

Какие вещества называют углеводородами?

Углеводородами называют обширный класс органических соединений, молекулы которых состоят исключительно из атомов двух химических элементов: углерода ($C$) и водорода ($H$). Само название является производным от слов «углерод» и «водород». Общая формула углеводородов — $C_xH_y$.

Атомы углерода способны соединяться друг с другом, образуя углеродный скелет, который может быть линейным, разветвленным или циклическим. К этому скелету присоединяются атомы водорода. Углеводороды являются основой для большинства органических веществ и широко распространены в природе, являясь основными компонентами нефти, природного газа и угля.

Углеводороды классифицируют по строению углеродного скелета и типу химических связей между атомами углерода. Основные классы углеводородов:

• Ациклические (алифатические) углеводороды — соединения с открытой (незамкнутой) цепью атомов углерода. Они делятся на:
  • Предельные (насыщенные) углеводороды или алканы: содержат только одинарные связи C–C. Их общая формула $C_nH_{2n+2}$. Простейшими представителями являются метан ($CH_4$), этан ($C_2H_6$), пропан ($C_3H_8$).
  • Непредельные (ненасыщенные) углеводороды: содержат в молекуле кратные (двойные или тройные) связи между атомами углерода. К ним относятся:
    • Алкены: содержат одну двойную связь C=C. Общая формула $C_nH_{2n}$. Пример: этен (этилен) $C_2H_4$.
    • Алкины: содержат одну тройную связь C≡C. Общая формула $C_nH_{2n-2}$. Пример: этин (ацетилен) $C_2H_2$.
    • Алкадиены: содержат две двойные связи C=C. Общая формула $C_nH_{2n-2}$. Пример: бутадиен-1,3 $C_4H_6$.
• Карбоциклические (циклические) углеводороды — соединения, в которых углеродная цепь замкнута в кольцо (цикл). Они делятся на:
  • Алициклические углеводороды: не содержат ароматической системы. Подобны ациклическим по свойствам.
    • Циклоалканы: содержат только одинарные связи в цикле. Общая формула $C_nH_{2n}$. Пример: циклогексан $C_6H_{12}$.
    • Циклоалкены: содержат одну двойную связь в цикле. Общая формула $C_nH_{2n-2}$. Пример: циклогексен $C_6H_{10}$.
  • Ароматические углеводороды (арены): содержат в своей структуре одно или несколько бензольных колец — особых устойчивых циклических структур с сопряженной системой $\pi$-связей. Простейший представитель — бензол $C_6H_6$.

Ответ: Углеводородами называют органические вещества, молекулы которых состоят только из атомов углерода и водорода.

Что показывает структурная формула вещества?

Структурная формула вещества — это графическое изображение молекулы, которое наглядно показывает, в каком порядке атомы соединены друг с другом, а также какие между ними существуют химические связи. В отличие от молекулярной формулы, которая сообщает только о качественном и количественном составе (например, $C_2H_6O$), структурная формула раскрывает архитектуру, то есть химическое строение молекулы.

Более детально, структурная формула показывает следующее:

1. Качественный и количественный состав. Как и молекулярная формула, она информирует о том, из атомов каких химических элементов состоит молекула и сколько атомов каждого вида в ней содержится.

2. Порядок соединения атомов. Это главная и наиболее ценная информация, которую несет в себе структурная формула. Она показывает, какой атом связан с каким, формируя "скелет" молекулы. Связи между атомами принято изображать черточками (валентными штрихами).

3. Тип (кратность) связей. Структурная формула указывает на тип ковалентных связей между атомами. Одинарная связь обозначается одной черточкой (например, $C-C$), двойная — двумя ($C=C$), а тройная — тремя ($C \equiv C$).

4. Валентность атомов. Глядя на структурную формулу, можно легко определить валентность каждого атома в соединении, посчитав количество образованных им химических связей.

Значение структурной формулы особенно велико в органической химии, где широко распространено явление изомерии. Изомеры — это вещества, имеющие одинаковый атомный состав (одну и ту же молекулярную формулу), но разное строение, а потому и разные физические и химические свойства. Структурная формула позволяет однозначно различать такие вещества.

Например, молекулярной формуле $C_2H_6O$ соответствуют два совершенно разных вещества: этанол (этиловый спирт) и диметиловый эфир. Их структурные формулы наглядно демонстрируют различие в порядке соединения атомов:

• Этанол: $CH_3-CH_2-OH$ (атом кислорода связан с атомом углерода и атомом водорода)

• Диметиловый эфир: $CH_3-O-CH_3$ (атом кислорода связан с двумя атомами углерода)

Таким образом, структурная формула предоставляет исчерпывающую информацию о строении молекулы, что является ключом к пониманию и предсказанию ее поведения в химических реакциях.

Ответ: Структурная формула вещества показывает качественный и количественный состав молекулы, а главное — порядок соединения атомов друг с другом и типы (кратность) химических связей между ними. Она графически изображает химическое строение молекулы, что позволяет однозначно идентифицировать соединение, понимать его свойства и отличать его от изомеров.

Что такое электроотрицательность?

Решение

Электроотрицательность (ЭО) – это фундаментальное химическое свойство атома, которое характеризует его способность притягивать к себе электроны от других атомов в химической связи. Иными словами, это мера «жадности» атома до электронов в молекуле. Чем выше электроотрицательность, тем сильнее атом тянет на себя общую электронную пару.

Это не физическая величина, которую можно измерить напрямую, а расчетное, относительное значение. Существует несколько шкал для ее определения, наиболее известная из которых – шкала Полинга. В этой шкале самому электроотрицательному элементу, фтору (F), присвоено значение около 3.98, а значения для остальных элементов рассчитываются относительно него. Разница в электроотрицательности между атомами A и B ($|\chi_A - \chi_B|$) связана с энергиями диссоциации связей A-A, B-B и A-B.

Электроотрицательность подчиняется четким закономерностям в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева:

• В периоде (слева направо) электроотрицательность возрастает. Это происходит потому, что увеличивается заряд ядра при неизменном числе электронных слоев, что усиливает притяжение валентных электронов к ядру.
• В группе (сверху вниз) электроотрицательность уменьшается. Это связано с увеличением числа электронных слоев и, как следствие, увеличением радиуса атома. Внешние электроны находятся дальше от ядра и сильнее экранируются внутренними электронами, поэтому притяжение к ним ослабевает.

Таким образом, самыми электроотрицательными элементами являются неметаллы, расположенные в правом верхнем углу таблицы (фтор, кислород, хлор). Самые низкие значения электроотрицательности (их также называют электроположительными) имеют щелочные и щелочноземельные металлы, находящиеся в левом нижнем углу (цезий, франций).

Основное применение концепции электроотрицательности – это определение типа химической связи между атомами. Для этого используется разность электроотрицательностей ($\Delta\chi$) связываемых атомов:

• Если $\Delta\chi$ близка к нулю (условно, $0 \le \Delta\chi < 0.4$), связь считается ковалентной неполярной. Электронная пара распределена между атомами симметрично. Примеры: $O_2$, $N_2$, $Cl_2$.
• Если $\Delta\chi$ имеет промежуточное значение (условно, $0.4 \le \Delta\chi < 1.7$), связь является ковалентной полярной. Общая электронная пара смещается к более электроотрицательному атому, на котором возникает частичный отрицательный заряд ($\delta-$), а на другом атоме – частичный положительный заряд ($\delta+$). Примеры: $H_2O$, $HCl$.
• Если $\Delta\chi$ велика (условно, $\Delta\chi \ge 1.7-2.0$), происходит практически полный переход электрона от одного атома к другому. Такая связь называется ионной. Образуются ионы – катион и анион. Примеры: $NaCl$, $KBr$.

Ответ: Электроотрицательность — это количественная характеристика способности атома в молекуле смещать к себе общие электронные пары, образующие химическую связь. Она определяет полярность и тип химической связи (ионная, ковалентная полярная или ковалентная неполярная) и изменяется закономерно по периодам и группам периодической системы элементов.