Номер 1, страница 81 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

1. Какие физические свойства характерны для аренов?

Арены, или ароматические углеводороды, представляют собой класс органических соединений, в молекулах которых содержится одно или несколько бензольных колец. Их физические свойства определяются особенностями их строения.

Агрегатное состояние

При нормальных условиях низшие представители аренов, такие как бензол ($C_6H_6$), толуол ($C_6H_5CH_3$) и ксилолы ($C_6H_4(CH_3)_2$), являются жидкостями. С увеличением числа атомов углерода в молекуле (увеличением молярной массы) арены становятся твердыми веществами. Например, полициклические ароматические углеводороды, такие как нафталин ($C_{10}H_8$) и антрацен ($C_{14}H_{10}$), — это твердые кристаллические вещества.

Цвет и запах

Большинство жидких аренов — это бесцветные, летучие жидкости. Они обладают специфическим, довольно резким запахом, который исторически и послужил причиной для названия всего класса — "ароматические". Твердые арены обычно представляют собой белые или слегка окрашенные (например, в желтый цвет) кристаллические вещества, которые также могут иметь характерный запах (например, запах нафталина).

Растворимость

Молекулы аренов являются неполярными. Согласно правилу "подобное растворяется в подобном", они практически нерастворимы в полярных растворителях, главным из которых является вода. Однако арены хорошо растворяются в неполярных и слабополярных органических растворителях, таких как диэтиловый эфир, четыреххлористый углерод, а также в других углеводородах. Сами арены являются отличными растворителями для многих органических соединений: жиров, масел, смол, каучуков и пластмасс.

Плотность

Жидкие арены, как правило, имеют плотность меньше, чем у воды (менее 1 г/см³). Например, плотность бензола составляет около 0,88 г/см³. Поэтому при попытке смешать их с водой они не растворяются и образуют верхний слой.

Температуры кипения и плавления

Температуры кипения и плавления аренов закономерно повышаются с увеличением их молярной массы. Это объясняется усилением межмолекулярных сил Ван-дер-Ваальса. Например, в ряду бензол (Т_кип = 80,1o C) → толуол (Т_кип = 110,6o C) → этилбензол (Т_кип = 136o C) наблюдается рост температуры кипения. Температура плавления также зависит от симметрии молекулы: чем более симметрична молекула, тем плотнее она упаковывается в кристаллическую решетку, и тем выше ее температура плавления. Например, у п-ксилола (1,4-диметилбензола) температура плавления (+13,2o C) значительно выше, чем у его изомеров о-ксилола (–25,2o C) и м-ксилола (–47,8o C).

Токсичность

Многие арены являются токсичными веществами. Особенно опасен бензол: его пары ядовиты, вызывают головокружение, а при длительном воздействии на организм поражают кроветворную систему и костный мозг, являясь сильным канцерогеном (может вызывать лейкемию).

Ответ: Основные физические свойства аренов: низшие гомологи (например, бензол, толуол) — бесцветные жидкости с характерным запахом, высшие гомологи и полициклические арены — твердые вещества. Они практически нерастворимы в воде, но хорошо растворимы в органических растворителях и сами являются хорошими растворителями. Плотность жидких аренов меньше плотности воды. Их температуры кипения и плавления возрастают с увеличением молекулярной массы. Многие арены токсичны и канцерогенны.