У цьому параграфі ви дізнаєтеся:
• що таке гомологічний ряд і гомологічна різниця;
• якою є загальна формула гомологічного ряду алканів;
• як складають назви алканів.
Метан (рудниковий, або болотний, газ) має молекулярну формулу CH4. Його електронна та структурна формули, а також модель молекули у формі тетраедра мають такий вигляд:
Метан — безбарвний газ, без запаху, погано розчинний у воді, легший за повітря. Назву «болотний газ» метан одержав через те, що він утворюється під час гниття рослинних залишків на дні болот без доступу повітря. Метан є основою атмосфери Сатурна, Юпітера та його супутника Титана.
Метан є першим, найпростішим представником гомологічного (від грец. однаковий) ряду алканів, або насичених вуглеводнів. Починаючи з метану CH4, можна побудувати ряд сполук, у якому кожен наступний член відрізнятиметься від попереднього на одну групу атомів —CH2—. Останню називають метиленовою групою, або гомологічною різницею.
Гомологи — це сполуки, які мають однотипну будову та близькі хімічні властивості, але відрізняються кількістю груп —CH2—.
У ряду алканів, тобто насичених органічних сполук, атоми Карбону сполучені між собою тільки простими (одинарними) хімічними зв’язками, інші їхні валентності насичені атомами Гідрогену. Вони утворюють гомологічний ряд із загальною формулою CnH2n + 2, тобто ряд насичених вуглеводнів з відкритим ланцюгом, де n — натуральне число 1, 2, 3 і т. д., що відображає кількість атомів Карбону в молекулі алкану.
Склад і назви перших 10 членів гомологічного ряду алканів, або ряду метану, подано в таблиці 9.
Назви перших чотирьох членів гомологічного ряду алканів — метан, етан, пропан, бутан — є історичними. Назви інших алканів з нерозгалуженим ланцюгом складають із грецької або латинської назви числівника, яка відповідає кількості атомів Карбону в ланцюзі, з додаванням суфікса -ан. Так, грецька назва числівника 6 — гекса, тому вуглеводень C6H14 має назву гексан.
Таблиця 9
Назви, молекулярні та структурні формули алканів
Із структурних формул алканів (табл. 9) видно, що вони мають нерозгалужений ланцюг, тому іноді, наприклад, C6H14 ще називають н-гексаном.
Основні поняття. Гомологічний ряд. Гомологічна різниця. Алкани.
Запитання та завдання
°1. Чому метан називають болотним газом?
°2. Яка молекулярна, електронна та структурна формула метану? Яку геометричну форму має його молекула?
°3. Що таке гомологічна різниця? Яка її формула? На що вона вказує?
4. Яка загальна формула гомологічного ряду алканів? Як утворюють назви членів гомологічного ряду алканів?
5. Із молекулярних формул органічних речовин C7H16, C6H12, C0H18, С4Н10, C5H12, C7H12, C3H8, C6H6, C8H18 виберіть ті, що відповідають алканам.
6. Який склад і назву має вуглеводень ряду метану із числом атомів Карбону, що дорівнює 8? Яка його структурна формула?
*7. Складіть молекулярні формули алканів, у молекулах яких: а) 11 атомів Карбону; б) 20 атомів Гідрогену; в) 32 атоми Гідрогену.
*8. Обчисліть відносну густину метану: а) за воднем; б) за повітрям.
9. Насичений вуглеводень масою 18 г містить 3 г Гідрогену. Установіть молекулярну формулу цього вуглеводню.
10. Обчисліть масову частку Карбону: а) у метані; б) у пропані. Як змінюється масова частка Карбону в алканах зі збільшенням числа атомів Карбону в молекулі?
11. Обчисліть масу водню, яка витрачається на утворення 32 г метану із простих речовин.
12. Обчисліть масу кисню, що прореагував з метаном, якщо утворився вуглекислий газ об’ємом 67,2 л (н. у.).
Це матеріал з підручника Хімія 9 клас Бутенко (поглиблений рівень)