Номер 4, страница 119 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

4. Дайте сравнительную характеристику метана и этана. Найдите черты сходства и различия в их строении.

Метан ($CH_4$) и этан ($C_2H_6$) являются первыми двумя представителями гомологического ряда алканов (предельных, или насыщенных, углеводородов). Их сравнительная характеристика позволяет выявить общие черты, присущие всему классу соединений, и различия, обусловленные увеличением углеродной цепи.

Черты сходства

• Оба вещества принадлежат к одному классу органических соединений — алканам, и описываются общей формулой $C_nH_{2n+2}$. Метан — простейший представитель ($n=1$), этан — его ближайший гомолог ($n=2$), отличающийся на гомологическую разность $-CH_2-$.
• Атомы углерода в молекулах метана и этана находятся в состоянии $sp^3$-гибридизации. Это определяет их пространственное строение.
• В молекулах обоих веществ присутствуют только одинарные ковалентные $\sigma$-связи (сигма-связи). Связи C–H являются слабополярными, но сами молекулы неполярны благодаря симметричному строению.
• Пространственная форма молекулы метана и каждого углеродного атома в этане — тетраэдр. Валентные углы (H–C–H и H–C–C) близки к тетраэдрическому значению 109°28′.

Ответ: Сходство строения метана и этана заключается в их принадлежности к классу алканов, одинаковом типе гибридизации атомов углерода ($sp^3$), наличии только одинарных $\sigma$-связей и тетраэдрической геометрии расположения связей вокруг атомов углерода.

Черты различия

• Количественный состав. Молекула метана имеет формулу $CH_4$ и состоит из одного атома углерода и четырех атомов водорода. Молекула этана ($C_2H_6$) содержит два атома углерода и шесть атомов водорода.
• Наличие углерод-углеродной связи. Это ключевое структурное различие. В молекуле этана присутствует одна одинарная связь С–С, соединяющая два углеродных атома. В метане, имеющем лишь один атом углерода, такая связь невозможна.
• Молекулярная масса. Как следствие разного состава, вещества имеют разную относительную молекулярную массу: $Mr(CH_4) = 16$, в то время как $Mr(C_2H_6) = 30$. Это различие обуславливает разницу в их физических свойствах (например, у этана выше температура кипения).
• Структурная формула. Различие в строении отражается в структурных формулах: метан — $CH_4$, этан — $CH_3-CH_3$.

Ответ: Различия в строении метана и этана состоят в разном количественном составе молекул, наличии в этане углерод-углеродной связи (которая отсутствует в метане), и, как следствие, в различных структурных формулах и молекулярных массах.