Вспомните!, страница 235 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

Вспомните!

Что вы знаете о насыщенных и ненасыщенных углеводородах? Как образуются одинарные и двойные связи?

Что вы знаете о насыщенных и ненасыщенных углеводородах?

Углеводороды — это органические соединения, которые состоят только из атомов углерода ($C$) и водорода ($H$). Их классифицируют на насыщенные и ненасыщенные в зависимости от типа связей между атомами углерода.

Насыщенные углеводороды (также известные как алканы или парафины) — это соединения, в которых все атомы углерода соединены между собой только одинарными связями. Каждый атом углерода в цепи связан с максимально возможным числом других атомов (четырьмя). Из-за этого они не могут присоединять к себе другие атомы без разрыва углеродного скелета, поэтому их и называют "насыщенными". Общая формула гомологического ряда алканов — $C_n H_{2n+2}$. Простейшими представителями являются метан ($CH_4$), этан ($C_2H_6$) и пропан ($C_3H_8$).

Ненасыщенные углеводороды — это соединения, в молекулах которых присутствуют одна или несколько кратных (двойных или тройных) связей между атомами углерода. Наличие этих связей позволяет молекулам вступать в реакции присоединения (например, водорода, галогенов), разрывая кратные связи. Поэтому их называют "ненасыщенными". К ним относятся:

1. Алкены, содержащие одну или несколько двойных связей ($C=C$). Общая формула для алкенов с одной двойной связью — $C_n H_{2n}$. Пример: этен (этилен) ($C_2H_4$).

2. Алкины, содержащие одну или несколько тройных связей ($C \equiv C$). Общая формула для алкинов с одной тройной связью — $C_n H_{2n-2}$. Пример: этин (ацетилен) ($C_2H_2$).

3. Арены (ароматические углеводороды), имеющие в своей структуре особое циклическое образование - бензольное кольцо. Пример: бензол ($C_6H_6$).

Ответ: Насыщенные углеводороды (алканы) содержат только одинарные C-C связи и не способны к реакциям присоединения. Ненасыщенные углеводороды (алкены, алкины и др.) содержат одну или несколько двойных или тройных C-C связей, что делает их способными к реакциям присоединения.

Как образуются одинарные и двойные связи?

Одинарные и двойные связи между атомами углерода являются ковалентными, то есть образуются путем обобществления валентных электронов. Механизм их образования различается.

Одинарная связь — это прочная **сигма-связь ($\sigma$-связь)**. Она образуется при осевом (лобовом) перекрывании атомных или гибридных орбиталей. Это перекрывание происходит непосредственно на линии, соединяющей ядра связываемых атомов. В насыщенных углеводородах (алканах) атом углерода находится в состоянии $sp^3$-гибридизации, образуя четыре одинаковые гибридные орбитали, направленные к вершинам тетраэдра. Связь C-C образуется при перекрывании двух таких $sp^3$-орбиталей от соседних атомов углерода.

Двойная связь представляет собой комбинацию двух типов связей: одной **сигма-связи ($\sigma$-связи)** и одной **пи-связи ($\pi$-связи)**.

1. Сначала, как и в случае одинарной связи, образуется прочная $\sigma$-связь за счет осевого перекрывания гибридных орбиталей. В случае алкенов атомы углерода при двойной связи находятся в состоянии $sp^2$-гибридизации, и $\sigma$-связь образуется при перекрывании $sp^2$-орбиталей.

2. После образования $\sigma$-скелета молекулы у каждого из этих атомов углерода остается по одной негибридизованной p-орбитали. Эти p-орбитали расположены перпендикулярно плоскости $\sigma$-связей. Они перекрываются "боками" — над и под плоскостью молекулы — образуя вторую, менее прочную связь, которая называется $\pi$-связью. Таким образом, двойная связь ($C=C$) состоит из одной $\sigma$- и одной $\pi$-связи.

Ответ: Одинарная связь — это $\sigma$-связь, образующаяся при осевом перекрывании орбиталей вдоль линии, соединяющей ядра атомов. Двойная связь — это сочетание одной $\sigma$-связи (осевое перекрывание) и одной $\pi$-связи (боковое перекрывание p-орбиталей над и под плоскостью $\sigma$-связи).