Какие гомологические ряды имеют одинаковую общую формулу. Гомологические ряды

Гомологические ряды органических соединений

Какие гомологические ряды имеют одинаковую общую формулу. Гомологические ряды

Теория химического строения органических соединений А.М. Бутлерова

1961 г.

Основные положения теории строения сводятся к следующему:

1) в молекулах атомы соединены друг с другом в определенной последовательности в соответствии с их валентностью. Порядок связи атомов называется химическим строением;

2) свойства вещества зависят не только от того, какие атомы и в каком количестве входят в состав его молекулы, но и от того, в каком порядке они соединены между собой, т. е. от химического строения молекулы;

3) атомы или группы атомов, образовавшие молекулу, взаимно влияют друг на друга.

В теории химического строения большое внимание уделяется взаимному влиянию атомов и групп атомов в молекуле.

Химические формулы, в которых изображен порядок соединения атомов в молекулах, называются структурными формулами или формулами строения.

Значение теории химического строения А.М. Бутлерова:

1) является важнейшей частью теоретического фундамента органической химии;

2) по значимости ее можно сопоставить с Периодической системой элементов Д.И. Менделеева;

3) она дала возможность систематизировать огромный практический материал;

4) дала возможность заранее предсказать существование новых веществ, а также указать пути их получения.

Свойства органических веществ зависят не только от их состава, но и от порядка соединения атомов в молекуле.

Изомеры – это вещества, которые имеют одинаковый состав и одинаковую молярную массу, но различное строение молекул, а потому обладающие разными свойствами.

Например, бутан C4H10 отличается тем, что имеет два изомера: нормальный бутан с неразветвленной углеродной цепью и изобутан с разветвленной цепью.

CH3–CH2–CH2–CH3(нормальный бутан)

CH3

CH3–CH–CH3(изобутан)

Среди многообразия органических соединений можно выделить группы веществ, которые сходны по химическим свойствам и отличаются друг от друга на группу СН2.

Гомологи – это соединения, сходные по химическим свойствам, состав которых отличается друг от друга на одну или несколько групп СН2.

Гомологи, расположенные в порядке возрастания их относительной молекулярной массы, образуют гомологический ряд.

Гомологическая разность – это группы СН2.

Примером гомологического ряда может служить ряд предельных углеводородов (алканов).

Простейший его представитель – метан СН4.

Формула любого последующего гомолога может быть получена прибавлением к формуле предыдущего углеводорода гомологической разности.

Состав молекул всех членов гомологического ряда может быть выражен одной общей формулой, например: СnН2n + 2, где n – число атомов углерода.

Гомологические ряды могут быть построены для всех классов органических соединений. Зная свойства одного из членов гомологического ряда, можно сделать выводы о свойствах других представителей того же ряда. Это обусловливает важность понятия гомологии при изучении органической химии.

Классификация органических соединений.

Все органические соединения в зависимости от природы углеродного скелета и его состава делят на 3 ряда:

1 ряд ациклические (нециклические, цепные) – соединения с открытой цепью атомов углерода называют также жирными или алифатическими.

Эти названия связаны с тем, что одними из первых хорошо изученных соединений такого типа были природные жиры.

В зависимости от характера связей между атомами углерода, эти соединения подразделяют на предельные (или насыщенные), содержащие в молекулах только простые (одинарные) связи, и непредельные (или ненасыщенные), в молекулах которых имеются кратные (двойные или тройные) связи между атомами углерода.

Среди циклических соединений (соединения с замкнутой цепью атомов) обычно выделяют:

2 ряд карбоциклические – молекулы которых содержат кольца из углеродных атомов;

3 ряд гетероциклические – кольца которых содержат, кроме углерода, атомы других элементов (кислорода, серы, азота и др.).

Карбоциклические соединения подразделяются:

1) на алициклические (предельные и непредельные), похожие по свойствам на алифатические;

2) ароматические – содержат бензольные кольца.

Соединения каждого из указанных рядов подразделяются на классы.

В рядах ациклических и карбоциклических соединений простейшими являются углеводороды, состоящие только из атомов углерода и водорода. Все остальные соединения этих рядов рассматривают как производные углеводородов, образованные замещением одного, двух или нескольких атомов водорода в углеводородной молекуле другими атомами или группами атомов.

Остатки углеводородов, образующиеся при отнятии от их молекул одного, двух или нескольких атомов водорода, называют углеводородными радикалами:

R ─ – одновалентный радикал;

─ R ─ ( R

Источник: https://studopedia.su/7_44558_gomologicheskie-ryadi-organicheskih-soedineniy.html

Алкены: гомологический ряд, изомерия, строение и номенклатура

Какие гомологические ряды имеют одинаковую общую формулу. Гомологические ряды

Полный курс химии вы можете найти на моем сайтеCHEMEGE.RU. Чтобы получать актуальные материалы и новости ЕГЭ по химии, вступайте в мою группуВКонтактеили на. Если вы хотите подготовиться к ЕГЭ по химии на высокие баллы, приглашаю на онлайн-курс “40 шагов к 100 баллам на ЕГЭ по химии“.

Алкены – это непредельные (ненасыщенные) нециклические углеводороды, в молекулах которых присутствует одна двойная связь между атомами углерода С=С.

Наличие двойной связи между атомами углерода очень сильно меняет свойства углеводородов. В этой статье мы подробно остановимся на свойствах, способах получения и особенностях строения алкенов.

Строение, изомерия и гомологический ряд алкенов

Химические свойства алкенов

Получение алкенов

Гомологический ряд алкенов

Все алкены имеют некоторые общие или похожие физические и химические свойства. Схожие по строению алкены, которые отличаются на одну или несколько групп –СН2–, называют гомологами. Такие алкены образуют гомологический ряд.

Самый первый представитель гомологического ряда алкенов – этен (этилен) C2H4, или СH2=СH2.

Продолжить гомологический ряд можно, последовательно добавляя группу –СН2– в углеводородную цепь.

Гомологический ряд алкенов

Общая формула гомологического ряда алкенов CnH2n.

Первые четыре члена гомологического ряда алкенов – газы, начиная с C5 – жидкости. 

Алкены легче воды, не растворимы в воде и не смешиваются с ней.

Строение алкенов

Рассмотрим особенности строения алкенов на примере этилена.

В молекуле этилена присутствуют химические связи C–H и С=С.

Связь C–H ковалентная слабополярная одинарная σ-связь. Связь С=С – двойная, ковалентная неполярная, одна из связей σ, вторая π-связь. Атомы углерода при двойной связи образуют по три σ-связи и одну π-связь. Следовательно, гибридизация атомов углерода при двойной связи в молекулах алкенов – sp2:

sp2-гибридизация

При образовании σ-связи между атомами углерода происходит перекрывание sp2-гибридных орбиталей атомов углерода:

Сигма-связь

При образовании π-связи между атомами углерода происходит перекрывание негибридных орбиталей атомов углерода:

пи-Связь

Три sp2-гибридные орбитали атома углерода взаимно отталкиваются, и располагаются в пространстве так, чтобы угол между орбиталями был максимально возможным.

Поэтому три гибридные орбитали атомов углерода при двойной связи в алкенах направлены в пространстве под углом 120 градусов друг к другу:

Изображение с сайта orgchem.ru

Это соответствует плоско-треугольному строению молекулы.

Например, молекуле этилена C2H4 соответствует плоское строение.

Изображение с сайта orgchem.ru

Молекулам линейных алкенов с большим числом атомов углерода соответствует пространственное строение.

Например, в молекуле пропилена присутствует атом углерода в sp3-гибридном состоянии, в составе метильного фрагмента СН3. Такой фрагмент имеет тетраэдрическое строение и располагается вне плоскости двойной связи.

Изображение с сайта orgchem.ru

Изомерия алкенов

Для  алкенов характерна структурная и пространственная изомерия.

Структурная изомерия

Для  алкенов характерна структурная изомерия – изомерия углеродного скелета, изомерия положения кратной связи и межклассовая изомерия.

Структурные изомеры – это соединения с одинаковым составом, которые отличаются порядком связывания атомов в молекуле, т.е. строением молекул.

Изомеры углеродного скелета отличаются строением углеродного скелета.

Например.

Изомеры с различным углеродным скелетом и с формулой С4Н8 – бутен-1 и метилпропен

Бутен-1Метилпропен

Межклассовые изомеры – это вещества разных классов с различным строением, но одинаковым составом. Алкены являются межклассовыми изомерами с циклоалканами. Общая формула и алкенов, и циклоалканов – CnH2n.

Например.

Межклассовые изомеры с общей формулой  С3Н6 – пропилен и циклопропан

Изомеры с различным положением двойной связи отличаются положением двойной связи в углеродном скелете.

Например.

Изомеры положения двойной связи, которые соответствуют формуле С4Н8 – бутен-1 и бутен-2.

Пространственная изомерия

Для алкенов характерна пространственная изомерия:цис-транс-изомерия и оптическая.

Алкены, которые обладают достаточно большим углеродным скелетом, могут существовать в виде оптических изомеров. В молекуле алкена должен присутствовать асимметрическийатом углерода (атом углерода, связанный с четырьмя различными заместителями).

Цис-транс-изомерия обусловлена отсутствием вращения по двойной связи у алкенов.

Алкены, имеющие у каждого из двух атомов углерода при двойной связи различные заместители, могут существовать в виде двух изомеров, отличающихся расположением заместителей относительно плоскости π-связи.

Алкены, в которых одинаковые заместители располагаются по одну сторону от плоскости двойной связи, это цис-изомеры. Алкены, в которых одинаковые заместители располагаются по разные стороны от плоскости двойной связи, это транс-изомеры.

Например.

Для бутена-2 характерна цис- и транс-изомерия. В цис-изомере метильные радикалы CH3 располагаются по одну сторону от плоскости двойной связи, в транс-изомере – по разные стороны.

цис-транс-Изомерияцис-транс-Бутен-2

Цис-транс-изомерия не характерна для тех алкенов, у которых хотя бы один из атомов углерода при двойной связи имеет два одинаковых соседних атома.

Например.

Для пентена-1 цис-транс-изомерия не характерна, так как у одного из атомов углерода при двойной связи есть два одинаковых заместителя (два атома водорода).

Номенклатура алкенов

В названиях алкенов для обозначения двойной связи используется суффикс -ЕН.

Например, алкен имеет название метилпропен.

Метилпропен

При этом правила составления названий (номенклатура) для алкенов в целом такие же, как и для алканов, но дополняются некоторыми пунктами: 

1.  Углеродная цепь, в составе которой есть двойная связь, считается главной.

2. Нумеруют атомы углерода в главной цепи так, чтобы атомы углерода при двойной связи получили наименьший номер. Нумерацию следует начинать с более близкого к двойной связи конца цепи.

3. В конце молекулы вместо суффикса АН добавляют суффикс ЕН и указывают наименьший номер атома углерода при двойной связи в углеродной цепи.

4. Для простейших алкенов применяются также исторически сложившиеся (тривиальные) названия:

Тривиальные названия алкенов

Радикалы, содержащие двойную связь, также носят тривиальные названия:

Названия радикалов алкенов

Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/5c254b1f7a90a300abfc3cca/5dc08ff6433ecc00b1aeae05

Гомологический ряд – определение, общая формула и примеры для разных классов соединений – Помощник для школьников Спринт-Олимпиады

Какие гомологические ряды имеют одинаковую общую формулу. Гомологические ряды

При изучении органической химии, отличающейся сложностью своих закономерностей, первое и основное, что следует понять – свойства и законы гомологических рядов.

Гомология, гомологи, гомологический ряд – определения и примеры

Гомология – химическое явление, при котором соединения отличаются друг от друга на определённое количество групп, обладают сходной характеристикой и проявляют похожие свойства.

Гомологический ряд – последовательность однотипных органических соединений, каждое из последующих имеет с предыдущим определённую гомологическую разность. При этом свойства веществ, состоящих в рядах, то есть гомологов, изменяются с определённой закономерностью.

Например, если говорить о гомологическом ряде алкинов, он состоит из следующих гомологов:

  • этин — C2H2;

  • пропин — C3H4;

  • бутин — C4H6;

  • пентин — C5H8 и т. д.

Гомологический ряд алканов в таблице

Алканы – ациклические предельные углеводороды:

  • всеобщая формула алканов — СnH2n+2;

  • названия веществ имеют суффикс -ан-.

Алканы обладают следующими свойствами:

  • в последовательности гомологического ряда происходят изменения агрегатных состояний веществ с газообразного на жидкое и на твёрдое;

  • нерастворимы в воде, но могут растворяться в неполярных растворителях;

  • используются в промышленности (метан – топливо, пропан – автомобильное топливо, бутан – сырье для производства каучука, пропан и бутан – балонные газы).

Метан

СН4

Этан

С2Н6

Пропан

С3Н8

Бутан

С4Н10

Пентан

С5Н12

Гексан

С6Н14

При изучении алканов стоит обращать внимание на их изомеры. Например, структурным изомером бутана является метилпропан, а пентана – метилбутан.

Алканы могут вступать в следующие реакции:

  • Горение в кислороде: СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О.

  • Замещение с галогенами: CH4 + Cl2 = CH3Cl + HСl.

  • Разложение при высокой температуре: СН4 = C + 2H2.

  • Гомологический ряд алкенов в таблице

    Алкены – углеводороды, имеющие ациклический непредельный характер. 

    Краткая характеристика:

    • общая формула — CnH2n;

    • имеют суффикс -ен-.

    Алкены обладают следующими свойствами:

    • не способны растворяться в воде, но полностью растворяются при взаимодействии с органическими растворителями;

    • имеют очень высокую температуру плавления и кипения;

    • применяются в промышленности для синтеза таких важных соединений, как фенола, полипропилена, стирола, ацетона, глицерина и других.

    Этилен

    C2H4

    Пропен

    C3H6

    Бутен

    C4H8

    Пентен

    C5H10

    Гексен

    C6H12

    Алкены участвуют в следующих химических реакциях:

  • Горение в кислороде: C2H4 + 3O2 = 2CO2 + H2O.

  • Галогенирование (присоединение к галогенам): CH2=CH2 + Cl2 = Cl-CH2-CH2-Cl.

  • Присоединение к водороду (гидрирование): CH2=CH-CH3 + H2 = CH3-CH2-CH3.

  • Гидратация (присоединение к воде): CH2=CH2 + H2O = CH3-CH2OH.

  • Полимеризация: nCH2=CH2 = (-CH2-CH2-) * n.

  • Гомологический ряд альдегидов

    Альдегиды – органические вещества, имеющие в своём составе группу -CHO.

    Делятся на насыщенные и алифатические насыщенные, общая молекулярная формула первых – СnH2nO, вторых – СnH2n+1CHO соответственно.

    Названия составляются с помощью суффикса -аль-.

    К примерам альдегидов относятся метаналь, этаналь, пропаналь, бутаналь, пентаналь, гексаналь и так далее.

    Альдегиды принимают участие в следующих реакциях:

  • Присоединение воды: R-CH = O + H2O = R-CH(OH)-OH.

  • Присоединение спиртов: CH3-CH = O + C2H5OH = CH3-CH(OH)-O-C2H5.

  • Присоединение аминов: C6H5CH = O + H2NC6H5 = C6H5CH = NC6H5 + H2O.

  • Восстановление водородом: R-CH = O + H2 = R—CH2-OH.

  • Альдегиды обладают следующими свойствами:

    • низшие представители класса имеют резкий запах;

    • в гомологическом ряду происходит изменение агрегатных состояний от жидкого до твёрдого;

    • используются в лекарственной промышленности, парфюмерии и т. д.

    Хоть органическая химия и требует внимательного изучения, совсем необязательно полностью зазубривать все классы веществ. Намного проще для понимания и качественного запоминания обращать внимание именно на закономерности изменения свойств и характеристик ближайших соединений, следуя плану.

    ПредыдущаяСледующая

    Источник: https://Sprint-Olympic.ru/uroki/himija/98184-gomologicheskii-riad-opredelenie-obshaia-formyla-i-primery-dlia-raznyh-klassov-soedinenii.html

    WikiMedForum.Ru
    Добавить комментарий