Geben Sie Stoffen online Namen anhand ihrer Strukturformel. Zusammenstellung von Namen organischer Verbindungen anhand von Strukturformeln
Die Strukturformel ist eine grafische Darstellung der chemischen Struktur eines Stoffes. Es gibt die Reihenfolge der Atome sowie die Verbindung zwischen einzelnen Teilen einer Substanz an. Darüber hinaus zeigen die Strukturformeln von Stoffen deutlich die Wertigkeiten aller im Molekül enthaltenen Atome.
Merkmale des Schreibens einer Strukturformel
Zum Kompilieren benötigen Sie Papier, einen Stift und das Periodensystem der Elemente von Mendelejew.
Wenn Sie eine grafische Formel für Ammoniak erstellen müssen, müssen Sie berücksichtigen, dass Wasserstoff nur eine Bindung eingehen kann, da seine Wertigkeit gleich eins ist. Stickstoff gehört zur fünften Gruppe (Hauptuntergruppe) und verfügt auf dem äußeren Energieniveau über fünf Valenzelektronen.
Drei davon nutzt es, um einfache Bindungen mit Wasserstoffatomen zu bilden. Daraus ergibt sich folgende Strukturformel: Stickstoff befindet sich im Zentrum, um ihn herum befinden sich Wasserstoffatome.
Anleitung zum Schreiben von Formeln
Damit die Strukturformel für eine bestimmte chemische Substanz korrekt geschrieben werden kann, ist es wichtig, eine Vorstellung vom Aufbau des Atoms und der Wertigkeit der Elemente zu haben.
Mit Hilfe dieses Konzepts lässt sich die grafische Struktur organischer und anorganischer Stoffe darstellen.
Organische Verbindungen
In der organischen Chemie wird beim Schreiben chemischer Reaktionen die grafische Struktur chemischer Substanzen verschiedener Klassen verwendet. Die Strukturformel basiert auf Butlerovs Theorie der Struktur organischer Substanzen.
Es enthält vier Bestimmungen, nach denen die Strukturformeln von Isomeren geschrieben und Annahmen über die chemischen Eigenschaften des zu analysierenden Stoffes getroffen werden.
Ein Beispiel für die Zusammenstellung von Isomerstrukturen
In der organischen Chemie sind Isomere Stoffe, die qualitativ und quantitativ gleich zusammengesetzt sind, sich jedoch in der Anordnung der Atome im Molekül (Struktur) und der chemischen Aktivität unterscheiden.
Fragen zur Erstellung der grafischen Struktur organischer Stoffe sind in den Fragen des Einheitlichen Staatsexamens der 11. Klasse enthalten. Beispielsweise müssen Sie die Strukturformeln von Isomeren der Zusammensetzung C 6 H 12 verfassen und auch benennen. Wie bewältigt man eine solche Aufgabe?
Zunächst müssen Sie verstehen, zu welcher Klasse organischer Stoffe Stoffe mit einer solchen Zusammensetzung gehören können. Wenn man bedenkt, dass zwei Klassen von Kohlenwasserstoffen die allgemeine Formel C n H 2n haben: Alkene und Cycloalkane, ist es notwendig, die Strukturen aller möglichen Substanzen für jede Klasse zusammenzustellen.
Zunächst können wir die Formeln aller Kohlenwasserstoffe betrachten, die zur Klasse der Alkene gehören. Sie zeichnen sich durch das Vorhandensein einer Mehrfachbindung (Doppelbindung) aus, was bei der Erstellung der Strukturformel berücksichtigt werden sollte.
Wenn man bedenkt, dass das Molekül sechs Kohlenstoffatome enthält, bilden wir die Hauptkette. Nach dem ersten Kohlenstoff platzieren wir eine Doppelbindung. Unter Verwendung der ersten Position von Butlerovs Theorie legen wir für jedes Kohlenstoffatom (Wertigkeit vier) die erforderliche Anzahl an Wasserstoffatomen fest. Wenn wir den resultierenden Stoff anhand der systematischen Nomenklatur benennen, erhalten wir Hexen-1.
Lassen wir sechs Kohlenstoffatome in der Hauptkette, verschieben wir die Position der Doppelbindung nach dem zweiten Kohlenstoff, erhalten wir Hexen-2. Indem wir die Mehrfachbindung weiter in der Struktur verschieben, stellen wir die Formel für Hexen-3 zusammen.
Nach den Regeln der systematischen Nomenklatur erhalten wir 2 Methylpenten-1; 3 Methylpenten-1; 4 Methylpenten-1. Dann verschieben wir die Mehrfachbindung nach dem zweiten Kohlenstoffatom in der Hauptkette und platzieren den Alkylrest am zweiten, dann am dritten Kohlenstoffatom, wodurch 2 Methylpenten-2, 3 Methylpenten-2 entsteht.
Wir setzen die Zusammensetzung und Benennung von Isomeren weiterhin auf ähnliche Weise fort. Die betrachteten Strukturen repräsentieren zwei Arten der Isomerie: das Kohlenstoffgerüst, die Position der Mehrfachbindung. Es ist nicht notwendig, alle Wasserstoffatome einzeln anzugeben; Sie können Varianten abgekürzter Strukturformeln verwenden, indem Sie die Anzahl der Wasserstoffe jedes Kohlenstoffatoms summieren und sie mit den entsprechenden Indizes angeben.
Da Alkene und Cycloalkane eine ähnliche allgemeine Formel haben, muss diese Tatsache bei der Zusammenstellung der Isomerstrukturen berücksichtigt werden. Man kann zunächst die Struktur des geschlossenen Cyclohexans konstruieren und sich dann die möglichen Seitenkettenisomere ansehen, die Methylcyclopentan, Dimethylcyclobutan usw. ergeben.
Lineare Strukturen
Die Strukturformeln von Säuren sind typische Vertreter dieser Struktur. Es wird davon ausgegangen, dass bei der Erstellung der grafischen Formeln jedes einzelne Atom angegeben wird und durch Striche die Anzahl der Valenzen zwischen den Atomen angegeben wird.
Abschluss
Mithilfe vorgefertigter Strukturformeln können Sie die Wertigkeit jedes in der Substanz enthaltenen Elements bestimmen und die möglichen chemischen Eigenschaften des Moleküls vorschlagen.
Nach der Entwicklung von Butlerovs Theorie über die Struktur organischer Substanzen war es möglich, den Unterschied in den Eigenschaften zwischen Substanzen mit gleicher qualitativer und quantitativer Zusammensetzung durch das Phänomen der Isomerie zu erklären. Mithilfe der Valenzdefinition und des Periodensystems der Elemente von Mendelejew kann jede anorganische und organische Substanz grafisch dargestellt werden. In der organischen Chemie werden Strukturformeln erstellt, um den Algorithmus chemischer Umwandlungen zu verstehen und ihr Wesen zu erklären.
Beispiel 2.2.
Schreiben Sie die Strukturformel für die Verbindung 2,4,5-Trimethyl-3-ethylhexan. Schreiben Sie die Bruttoformel für diese Verbindung.
1. Die wichtigste (die längste Kohlenstoffkette) wird aufgeschrieben, d.h. Am Ende des Namensvorschlags wird das Kohlenstoffgerüst des Alkans notiert. In diesem Beispiel handelt es sich um Hexan und alle Kohlenstoffatome sind nummeriert:
S – S – S – S – S – S
2. Alle Substituenten werden entsprechend den in der Formel angegebenen Zahlen platziert.
S - S - S - S - S - S
CH 3 C 2 H 5 CH 3 CH 3
3. Füllen Sie unter Beachtung der Bedingungen für die Vierwertigkeit von Kohlenstoffatomen die verbleibenden freien Valenzen von Kohlenstoffatomen im Kohlenstoffgerüst mit Wasserstoffatomen auf:
CH 3 – CH – CH – CH – CH – CH 3
CH 3 C 2 H 5 CH 3 CH 3
4. Die Anzahl der Kohlenstoffatome in dieser Verbindung beträgt 11. Die Bruttoformel dieser Verbindung lautet C 11 H 24
Isomerie von Alkanen. Ableitung von Strukturformeln von Isomeren.
Moleküle, die die gleiche Zusammensetzung haben, sich aber in unterschiedlichen Strukturen unterscheiden, werden als Isomere bezeichnet. Isomere unterscheiden sich in ihren chemischen und physikalischen Eigenschaften voneinander.
In der organischen Chemie gibt es verschiedene Arten der Isomerie. Gesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffe – Alkane – haben den gleichen Charakter, die einfachste Art der Isomerie. Diese Art der Isomerie wird Struktur- oder Kohlenstoffgerüstisomerie genannt.
In den Molekülen Methan, Ethan und Propan kann es nur eine einzige Reihenfolge der Bindung von Kohlenstoffatomen geben:
N N N N N N
│ │ │ │ │ │
N – S – N N – S – S – N N – S – S – S – N
│ │ │ │ │ │
N N N N N N
Methan-Ethan-Propan
Wenn ein Kohlenwasserstoffmolekül mehr als drei Atome enthält, kann die Reihenfolge, in der sie miteinander verbunden sind, unterschiedlich sein. Beispielsweise kann Butan C 4 H 8 zwei Isomere enthalten: linear und verzweigt.
Beispiel 2.3. Stellen Sie alle möglichen Isomere von Pentan C 5 H 12 zusammen und benennen Sie sie.
Bei der Herleitung der Strukturformeln einzelner Isomere können Sie wie folgt vorgehen.
1. Entsprechend der Gesamtzahl der Kohlenstoffatome im Molekül (5) beschreibe ich zunächst die gerade Kohlenstoffkette – das Kohlenstoffgerüst:
2. Anschließend werden sie unter „Abspaltung“ jeweils eines äußersten Kohlenstoffatoms an den in der Kette verbleibenden Kohlenstoffatomen platziert, um so möglichst viele völlig neue Strukturen zu erhalten. Wenn ein Kohlenstoffatom von Pentan entfernt wird, kann nur ein weiteres Isomer erhalten werden:
3. Es ist unmöglich, durch Neuanordnung des aus der Kette „entfernten“ Kohlenstoffs ein anderes Isomer zu erhalten, da bei der Neuanordnung an das dritte Kohlenstoffatom der Hauptkette gemäß den Namensregeln die Nummerierung der Hauptkette erfolgen muss von rechts nach links erledigt. Durch Eliminierung von zwei Kohlenstoffatomen aus Pentan kann ein weiteres Isomer erhalten werden:
4. Beobachten Sie die Bedingungen der Vierwertigkeit von Kohlenstoffatomen und füllen Sie die verbleibenden freien Valenzen von Kohlenstoffatomen im Kohlenstoffgerüst mit Wasserstoffatomen
(Siehe Beispiel 2.2.)
Hinweis: Es ist wichtig zu verstehen, dass man durch willkürliches „Verbiegen“ eines Moleküls kein neues Isomer erhalten kann. Die Bildung von Isomeren wird nur beobachtet, wenn die ursprüngliche Struktur der Verbindung gestört wird. Zum Beispiel die folgenden Verbindungen
S – S – S – S – S und S – S – S
sind keine Isomere, sondern Kohlenstoffgerüste derselben Pentanverbindung.
3. CHEMISCHE EIGENSCHAFTEN GESÄTTIGTER KOHLENWASSERSTOFFE
(Aufgaben Nr. 51 – 75)
Literatur:
N.L. Glinka. Allgemeine Chemie. – L.: Chemistry, 1988, Kapitel XV, Absatz 164, S. 452 – 455.
Beispiel 3.1. Charakterisieren Sie am Beispiel von Pentan die chemischen Eigenschaften von Alkanen. Geben Sie die Reaktionsbedingungen an und benennen Sie die Reaktionsprodukte.
Lösung:
1. Die Hauptreaktionen von Alkanen sind Wasserstoffsubstitutionsreaktionen, die über einen Mechanismus freier Radikale ablaufen.
1.1. Halogenierung h n
CH 3 – CH 2 – CH 2 – CH 2 – C N 3 + Cl 2 ¾¾® CH 3 – CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH 2 Сl + HСl
Pentan 1-Chlorpentan
CH 3 – C N 2 – CH 2 – CH 2 – CH 3 + Cl 2 ¾¾® CH 3 – CH – CH 2 – CH 2 – CH 3 + HСl
2-Chlorpentan
CH 3 – CH 2 – C N 2 – CH 2 – CH 3 + Cl 2 ¾¾® CH 3 – CH 2 – CH – CH 2 – CH 3 + HСl
3-Chlorpentan
In der ersten Stufe der Reaktion im Pentanmolekül erfolgt der Austausch des Wasserstoffatoms sowohl an den primären als auch an den sekundären Kohlenstoffatomen, was zur Bildung einer Mischung isomerer Monochlorderivate führt.
Allerdings ist die Bindungsenergie eines Wasserstoffatoms mit einem primären Kohlenstoffatom größer als mit einem sekundären Kohlenstoffatom und größer als mit einem tertiären Kohlenstoffatom, sodass der Austausch eines an ein tertiäres Kohlenstoffatom gebundenen Wasserstoffatoms einfacher ist. Dieses Phänomen wird Selektivität genannt. Bei weniger aktiven Halogenen (Brom, Jod) ist es stärker ausgeprägt. Mit zunehmender Temperatur nimmt die Selektivität ab.
1.2. Nitrierung (Reaktion von M.M. Konovalov)
HNO 3 = OHNO 2 Katalysator H 2 SO 4 konz.
Durch die Reaktion entsteht ein Gemisch aus Nitroderivaten.
t = 120-150 0 C
CH 3 – CH 2 – CH 2 – CH 2 – C N 3 + OHNO 2 ¾¾® CH 3 – CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH 2 NO 2 + H 2 O
Pentan 1-Nitropentan
t = 120-150 0 C
CH 3 – C N 2 – CH 2 – CH 2 – CH 3 + OHNO 2 ¾¾® CH 3 – CH – CH 2 – CH 2 – CH 3 + H 2 O
NO 2 2-Nitropentan
t = 120-150 0 C
CH 3 – CH 2 – C N 2 – CH 2 – CH 3 + OHNO 2 ¾¾® CH 3 – CH 2 – CH – CH 2 – CH 3 + H 2 O
NO 2 3-Nitropentan
1.3. Sulfonierungsreaktion Konzentriertes H 2 SO 4 = OHSO 3 H
CH 3 – CH 2 – CH 2 – CH 2 – C N 3 + OHSO 3 H ® CH 3 – CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH 2 SO 3 H + H 2 O
Pentan 1-Sulfopentan
2. Vollständige Oxidationsreaktion – Verbrennung.
C 5 H 12 + 8 (O 2 + 3,76 N 2) ® 5 CO 2 + 6 H 2 O + 8 × 3,76 N 2
3. Thermische Zersetzung
C 5 H 12 ® 5 C + 6 H 2
4. Beim Cracken handelt es sich um eine Spaltungsreaktion zur Bildung eines Alkans und eines Alkens
CH 3 – CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH 3 ¾¾® CH 3 – CH 3 + CH 2 = CH – CH 3
Pentanethan Propen
5. Isomerisierungsreaktion
CH 3 – CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH 3 ¾¾® CH 3 ¾ C ¾ CH 3
CH 3 2,2-Dimethylpropan
Beispiel 3.2. Beschreiben Sie die Methoden zur Gewinnung von Alkanen. Schreiben Sie die Reaktionsgleichungen auf, die zur Herstellung von Propan verwendet werden können.
Lösung:
1. Cracken von Alkanen
CH 3 – CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH 3 ® CH 3 – CH 2 – CH 3 + CH 2 = CH – CH 3
Hexan, Propan, Propen
2. Wurtz-Reaktion
CH 3 – Cl + 2Na + Cl – CH 2 – CH 3 ® CH 3 – CH 2 – CH 3 + 2NaCl
Chlormethan, Chlorethan, Propan
3. Reduktion halogenierter Alkane
3.1. Reduktion mit Wasserstoff
CH 3 – CH 2 – CH 2 – I + H – H ® CH 3 – CH 2 – CH 3 + HI
1-Iodpropan Wasserstoffpropan
3.2. Reduktion von Halogenwasserstoff
CH 3 – CH 2 – CH 2 – I + H – I ® CH 3 – CH 2 – CH 3 + I 2
1-Jodpropan-Jod-Propan-Jod
Fusion
CH 3 – CH 2 – CH 2 – C = O + NaOH ¾¾¾® CH 3 – CH 2 – CH 3 + Na 2 CO 3
Natriumsalz\Hydroxid Propancarbonat
Buttersäure ONa Natrium Natrium (Soda)
5. Hydrierung ungesättigter Kohlenwasserstoffe
5.1. Hydrierung von Alkenen
CH 2 = CH – CH 3 + H 2 ® CH 3 – CH 2 – CH 3
Propen Propan
5.2. Hydrierung von Alkinen
CH º C – CH 3 + 2H 2 ® CH 3 – CH 2 – CH 3
Zusammenstellung von Namen organischer Verbindungen anhand von Strukturformeln.
Machen wir die umgekehrte Aufgabe. Lassen Sie uns den Namen einer organischen Verbindung anhand ihrer Strukturformel erfinden. (Lesen Sie die Regeln für die Benennung organischer Verbindungen. Bilden Sie den Namen einer organischen Verbindung anhand der Strukturformel.)
4. Vielzahl organischer Verbindungen.
Jeden Tag steigt die Zahl der von Chemikern extrahierten und beschriebenen organischen Substanzen um fast ein Tausend. Mittlerweile sind etwa 20 Millionen davon bekannt (es gibt zehnmal weniger anorganische Verbindungen).
Der Grund für die Vielfalt organischer Verbindungen ist die Einzigartigkeit der Kohlenstoffatome, nämlich:
- ziemlich hohe Wertigkeit - 4;
Fähigkeit zur Bildung einfacher, doppelter und dreifacher kovalenter Bindungen;
Fähigkeit, miteinander zu kombinieren;
Die Möglichkeit, lineare, verzweigte und geschlossene Ketten zu bilden, die als Zyklen bezeichnet werden.
Unter den organischen Substanzen sind Kohlenstoff und Wasserstoff die größten Verbindungen; sie werden Kohlenwasserstoffe genannt. Dieser Name leitet sich von den alten Namen der Elemente ab – „Kohlenstoff“ und „Wasserstoff“.
Die moderne Klassifizierung organischer Verbindungen basiert auf der Theorie der chemischen Struktur. Die Klassifizierung basiert auf den Strukturmerkmalen der Kohlenstoffkette von Kohlenwasserstoffen, da diese eine einfache Zusammensetzung haben und in den meisten bekannten organischen Substanzen Kohlenwasserstoffreste den Hauptbestandteil des Moleküls ausmachen.
5. Klassifizierung gesättigter Kohlenwasserstoffe.
Organische Verbindungen können klassifiziert werden:
1) durch die Struktur ihres Carbonrahmens. Diese Klassifizierung basiert auf vier Hauptklassen organischer Verbindungen (aliphatische Verbindungen, alicyclische Verbindungen, aromatische Verbindungen und heterocyclische Verbindungen);
2) nach funktionellen Gruppen.
Azyklisch ((nichtzyklische, kettenförmige) Verbindungen werden auch fettig oder aliphatisch genannt. Diese Namen sind auf die Tatsache zurückzuführen, dass eine der ersten gut untersuchten Verbindungen dieser Art natürliche Fette waren.
Unter der Vielfalt organischer Verbindungen kann man Stoffgruppen unterscheiden, die in ihren Eigenschaften ähnlich sind und sich durch eine Gruppe – CH 2 – voneinander unterscheiden.
Ø Verbindungen, die in ihren chemischen Eigenschaften ähnlich sind und deren Zusammensetzung sich durch eine Gruppe – CH 2 – voneinander unterscheidet, werden genannt Homologe.
Ø Es bilden sich Homologe, geordnet in aufsteigender Reihenfolge ihres relativen Molekulargewichts homologe Reihe.
Ø Gruppe - CH2 2, genannt homologischer Unterschied.
Ein Beispiel für eine homologe Reihe kann eine Reihe gesättigter Kohlenwasserstoffe (Alkane) sein. Sein einfachster Vertreter ist Methan CH 4. Ende - de charakteristisch für die Namen gesättigter Kohlenwasserstoffe. Als nächstes kommt Ethan C 2 H 6, Propan C 3 H 8, Butan C 4 H 10. Beginnend mit dem fünften Kohlenwasserstoff wird der Name aus der griechischen Zahl, die die Anzahl der Kohlenstoffatome im Molekül angibt, und dem Ende gebildet -ein. Dies sind Pentan C 5 H 12, Hexan C 6 H 14, Heptan C 7 H 16, Oktan C 8 H 18, Nonan CdH 20, Dekan C 10 H 22 usw.
Die Formel jedes nachfolgenden Homologen kann durch Addition einer homologen Differenz zur Formel des vorherigen Kohlenwasserstoffs erhalten werden.
Vier CH-Bindungen beispielsweise in Methan sind äquivalent und liegen symmetrisch (tetraedrisch) in einem Winkel von 109 0 28 zueinander. Dies liegt daran, dass sich ein 2s- und drei 2p-Orbitale zu vier neuen (identischen) Orbitalen verbinden, die stärkere Bindungen eingehen können. Diese Orbitale sind auf die Eckpunkte des Tetraeders gerichtet – eine solche Anordnung, wenn die Orbitale möglichst weit voneinander entfernt sind. Diese neuen Orbitale werden sp genannt 3
– hybridisierte Atomorbitale.
Die bequemste Nomenklatur, die es ermöglicht, beliebige Verbindungen zu benennen, istsystematischI Nomenklatur organischer Verbindungen.
Am häufigsten basieren systematische Namen auf dem Substitutionsprinzip, das heißt, jede Verbindung wird als unverzweigter Kohlenwasserstoff betrachtet – azyklisch oder zyklisch, in dessen Molekül ein oder mehrere Wasserstoffatome durch andere Atome und Gruppen, einschließlich Kohlenwasserstoffreste, ersetzt sind . Mit der Entwicklung der organischen Chemie wird die systematische Nomenklatur ständig verbessert und ergänzt, was von der Nomenklaturkommission der International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) überwacht wird.
Nomenklatur der Alkane und ihre abgeleiteten Namen Die ersten zehn Mitglieder der Reihe der gesättigten Kohlenwasserstoffe wurden bereits angegeben. Um hervorzuheben, dass das Alkan eine gerade Kohlenstoffkette hatte, wird dem Namen oft das Wort normal (n-) hinzugefügt, zum Beispiel:
Wenn ein Wasserstoffatom aus einem Alkanmolekül entfernt wird, entstehen einwertige Partikel, die man nennt Kohlenwasserstoffradikale(abgekürzt als R.
Die Namen einwertiger Reste leiten sich von den Namen der entsprechenden Kohlenwasserstoffe ab, wobei die Endung ersetzt wird – de An -il (-il). Hier sind relevante Beispiele:
Wissenskontrolle:
1. Was studiert die organische Chemie?
2. Wie unterscheidet man organische Substanzen von anorganischen?
3. Ist das Element für organische Verbindungen verantwortlich?
4. Rückzugsarten organischer Reaktionen.
5. Notieren Sie die Isomere von Butan.
6. Welche Verbindungen werden als gesättigt bezeichnet?
7. Welche Nomenklaturen kennen Sie? Was ist ihr Wesen?
8. Was sind Isomere? Nennen Sie Beispiele.
9. Wie lautet die Strukturformel?
10. Schreiben Sie den sechsten Vertreter der Alkane auf.
11. Wie werden organische Verbindungen klassifiziert?
12. Welche Methoden zum Unterbrechen einer Verbindung kennen Sie?
13. Rückzugsarten organischer Reaktionen.
HAUSAUFGABEN
Durcharbeiten: L1. Seite 4-6 L1. Seiten 8-12, Nacherzählung des Vorlesungsskripts Nr. 8.
Vorlesung Nr. 9.
Thema: Alkane: Homologe Reihen, Isomerie und Nomenklatur von Alkanen. Chemische Eigenschaften von Alkanen (am Beispiel von Methan und Ethan): Verbrennung, Substitution, Zersetzung und Dehydrierung. Anwendungen von Alkanen basierend auf Eigenschaften.
Alkane, homologe Reihe von Alkanen, Cracken, Homologe, homologer Unterschied, Struktur von Alkanen: Art der Hybridisierung - sp 3.
Themenstudienplan
1. Gesättigte Kohlenwasserstoffe: Zusammensetzung, Struktur, Nomenklatur.
2. Arten chemischer Reaktionen, die für organische Verbindungen charakteristisch sind.
3.Physikalische Eigenschaften (am Beispiel von Methan).
4. Gewinnung gesättigter Kohlenwasserstoffe.
5. Chemische Eigenschaften.
6. Verwendung von Alkanen.
1. Gesättigte Kohlenwasserstoffe: Zusammensetzung, Struktur, Nomenklatur.
Kohlenwasserstoffe- die einfachsten organischen Verbindungen, bestehend aus zwei Elementen: Kohlenstoff und Wasserstoff.
Alkane oder gesättigte Kohlenwasserstoffe (internationaler Name) sind Kohlenwasserstoffe, in deren Molekülen die Kohlenstoffatome durch einfache (Einfach-)Bindungen miteinander verbunden sind und die Valenzen der Kohlenstoffatome, die nicht an ihrer gegenseitigen Verbindung teilnehmen, Bindungen mit Wasserstoffatomen eingehen.
Alkane bilden eine homologe Reihe von Verbindungen entsprechend der allgemeinen Formel C n H 2n+2,
Wo: N
- Anzahl der Kohlenstoffatome.
In den Molekülen gesättigter Kohlenwasserstoffe sind Kohlenstoffatome durch eine einfache (Einzel-)Bindung miteinander verbunden und die restlichen Valenzen sind mit Wasserstoffatomen gesättigt. Alkane werden auch genannt Paraffine.
Um gesättigte Kohlenwasserstoffe zu benennen, werden sie hauptsächlich verwendet systematisch und rational Nomenklatur.
Regeln für die systematische Nomenklatur.
Der allgemeine (allgemeine) Name für gesättigte Kohlenwasserstoffe ist Alkane. Die Namen der ersten vier Mitglieder der homologen Reihe von Methan sind trivial: Methan, Ethan, Propan, Butan. Ab der fünften werden die Namen von griechischen Ziffern mit dem Zusatz –an abgeleitet (dies unterstreicht die Ähnlichkeit aller gesättigten Kohlenwasserstoffe mit dem Vorfahren dieser Reihe – Methan). Für die einfachsten Kohlenwasserstoffe mit Isostruktur werden ihre unsystematischen Namen beibehalten: Isobutan, Isopentan, Neopentad.
Von rationale Nomenklatur Alkane gelten als Derivate des einfachsten Kohlenwasserstoffs – Methan, in dessen Molekül ein oder mehrere Wasserstoffatome durch Radikale ersetzt sind. Diese Substituenten (Radikale) werden nach ihrem Dienstalter benannt (von weniger komplex zu komplexer). Sind diese Substituenten gleich, wird deren Anzahl angegeben. Der Name basiert auf dem Wort „Methan“:
Sie haben auch ihre eigene Nomenklatur Radikale(Kohlenwasserstoffradikale). Einwertige Radikale heißen Alkyle
und mit dem Buchstaben bezeichnet R oder Alk.
Ihre allgemeine Formel
C n H 2n+ 1 .
Die Namen der Reste werden aus den Namen der entsprechenden Kohlenwasserstoffe durch Ersetzen des Suffixes gebildet -ein anhängen -il(Methan – Methyl, Ethan – Ethyl, Propan – Propyl usw.).
Zweiwertige Radikale werden durch Ersetzen des Suffixes benannt -ein An -iliden (Ausnahme - Methylenrest ==CH 2).
Dreiwertige Radikale haben das Suffix -ilidin (Ausnahme - Methinradikal ==CH).
Die Tabelle zeigt die Namen der ersten fünf Kohlenwasserstoffe, ihre Reste, mögliche Isomere und ihre entsprechenden Formeln.
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2.Arten chemischer Reaktionen, die für organische Verbindungen charakteristisch sind
1) Oxidationsreaktionen (Verbrennungsreaktionen):
Solche Reaktionen sind typisch für alle Vertreter der homologen Reihe 2) Substitutionsreaktionen:
Solche Reaktionen sind typisch für Alkane, Arene (unter bestimmten Bedingungen) und auch für Vertreter anderer homologer Reihen möglich.
3) Eliminationsreaktionen: Solche Reaktionen sind für Alkane und Alkene möglich.
4) Additionsreaktionen:
Solche Reaktionen sind für Alkene, Alkine und Arene möglich.
Die einfachste organische Substanz ist Methan- hat die Summenformel CH 4. Methan-Strukturformel:
Elektronische Formel von Methan:
Das Methanmolekül hat die Form eines Tetraeders: In der Mitte befindet sich ein Kohlenstoffatom, an den Spitzen befinden sich Wasserstoffatome, die Verbindungen sind in einem Winkel auf die Spitzen des Tetraeders gerichtet.
3. Physikalische Eigenschaften von Methan . Das Gas ist farb- und geruchlos, leichter als Luft und in Wasser schwer löslich. In der Natur entsteht Methan, wenn Pflanzenreste ohne Luftzugang verrotten.
Methan ist der Hauptbestandteil von Erdgas.
Alkane sind in Wasser praktisch unlöslich, da ihre Moleküle wenig polar sind und nicht mit Wassermolekülen interagieren. Sie lösen sich jedoch gut in unpolaren organischen Lösungsmitteln wie Benzol und Tetrachlorkohlenstoff. Flüssige Alkane vermischen sich leicht miteinander.
4.Methan produzieren.
1) Mit Natriumacetat:
2) Synthese aus Kohlenstoff und Wasserstoff (400–500 und hoher Druck):
3) Mit Aluminiumkarbid (unter Laborbedingungen):
4) Hydrierung (Anlagerung von Wasserstoff) ungesättigter Kohlenwasserstoffe:
5) Wurtz-Reaktion, die zur Vergrößerung der Kohlenstoffkette dient: 
5. Chemische Eigenschaften von Methan:
1) Sie gehen keine Additionsreaktionen ein.
2) Aufleuchten:
3) Zersetzt sich beim Erhitzen:
4) Sie reagieren Halogenierung
(Substitutionsreaktionen):
5) Beim Erhitzen und unter dem Einfluss von Katalysatoren, knacken- hämolytische Spaltung von C-C-Bindungen. Dabei entstehen Alkane und Niederalkane, zum Beispiel:
6) Bei der Dehydrierung von Methan und Ethylen entsteht Acetylen:
7) Verbrennung: - Bei ausreichender Sauerstoffmenge entstehen Kohlendioxid und Wasser:
- Bei Sauerstoffmangel entstehen Kohlenmonoxid und Wasser:
- oder Kohlenstoff und Wasser:
Ein Gemisch aus Methan und Luft ist explosiv.
8) Thermische Zersetzung ohne Zugang von Sauerstoff in Kohlenstoff und Wasserstoff:
6.Anwendung von Alkanen:
Methan wird in großen Mengen als Treibstoff verbraucht. Daraus werden Wasserstoff, Acetylen und Ruß gewonnen. Es wird in organischen Synthesen verwendet, insbesondere zur Herstellung von Formaldehyd, Methanol, Ameisensäure und anderen synthetischen Produkten.
Unter normalen Bedingungen sind die ersten vier Mitglieder der homologen Reihe von Alkanen Gase.
Normale Alkane von Pentan bis Heptadecan sind Flüssigkeiten, ab und darüber sind sie Feststoffe. Mit zunehmender Anzahl der Atome in der Kette, d.h. Mit zunehmendem relativen Molekulargewicht steigen die Siede- und Schmelzpunkte von Alkanen.
Die unteren Mitglieder der homologen Reihe werden verwendet, um durch Dehydrierungsreaktion die entsprechenden ungesättigten Verbindungen zu erhalten. Als Haushaltsbrennstoff wird ein Gemisch aus Propan und Butan verwendet. Die mittleren Mitglieder der homologen Reihe werden als Lösungsmittel und Kraftstoffe verwendet.
Von großer industrieller Bedeutung ist die Oxidation höher gesättigter Kohlenwasserstoffe – Paraffine mit einer Kohlenstoffzahl von 20–25. Auf diese Weise werden synthetische Fettsäuren mit unterschiedlichen Kettenlängen gewonnen, die zur Herstellung von Seifen, verschiedenen Waschmitteln, Schmiermitteln, Lacken und Emails verwendet werden.
Als Kraftstoff werden flüssige Kohlenwasserstoffe verwendet (sie sind Bestandteil von Benzin und Kerosin). Alkane werden häufig in der organischen Synthese verwendet.
Wissenskontrolle:
1. Welche Verbindungen werden als gesättigt bezeichnet?
2. Welche Nomenklaturen kennen Sie? Was ist ihr Wesen?
3. Was sind Isomere? Nennen Sie Beispiele.
4. Wie lautet die Strukturformel?
5. Schreiben Sie den sechsten Vertreter der Alkane auf.
6. Was ist eine homologische Reihe und ein homologischer Unterschied?
7. Nennen Sie die Regeln, die bei der Benennung von Verbindungen verwendet werden.
8. Bestimmen Sie die Formel von Paraffin, von dem 5,6 g (Nr.) eine Masse von 11 g haben.
HAUSAUFGABEN:
Durcharbeiten: L1. Seite 25-34, Nacherzählung des Vorlesungsskripts Nr. 9.
Vorlesung Nr. 10.
Thema: Alkene. Ethylen, seine Herstellung (Dehydrierung von Ethan und Dehydratisierung von Ethanol). Chemische Eigenschaften von Ethylen: Verbrennung, qualitative Reaktionen ( Entfärbung von Bromwasser und Kaliumpermanganatlösung), Hydratation, Polymerisation. Polyethylen , seine Eigenschaften und Anwendung. Anwendungen von Ethylen basierend auf Eigenschaften.
Alkine. Acetylen, seine Herstellung durch Methanpyrolyse und das Karbidverfahren. Chemische Eigenschaften von Acetylen: Verbrennung, Verfärbung des Bromwassers, Zugabe von Chlorwasserstoff und Hydratation. Anwendung von Acetylen basierend auf Eigenschaften. Reaktion Polymerisation von Vinylchlorid. Polyvinylchlorid und seine Anwendung.
Grundlegende Konzepte und Begriffe zum Thema: Alkene und Alkine, homologe Reihen, Cracken, Homologe, homologer Unterschied, Struktur von Alkenen und Alkinen: Art der Hybridisierung.
Themenstudienplan
(Liste der zum Studium erforderlichen Fragen):
1Ungesättigte Kohlenwasserstoffe: Zusammensetzung.
2.Physikalische Eigenschaften von Ethylen und Acetylen.
3.Gebäude.
4.Isomerie von Alkenen und Alkinen.
5.Gewinnung ungesättigter Kohlenwasserstoffe.
6. Chemische Eigenschaften.
1.Ungesättigte Kohlenwasserstoffe: Zusammensetzung:
Kohlenwasserstoffe mit der allgemeinen Formel СnH 2 n und СnH 2 n -2, in deren Molekülen sich zwischen den Kohlenstoffatomen eine Doppelbindung oder Dreifachbindung befindet, nennt man sie ungesättigt. Kohlenwasserstoffe mit einer Doppelbindung gehören zur ungesättigten Reihe des Ethylens (genannt: Ethylenkohlenwasserstoffe oder Alkene), aus der Dreifachreihe von Acetylen.
2.Physikalische Eigenschaften von Ethylen und Acetylen:
Ethylen und Acetylen sind farblose Gase. Sie lösen sich schlecht in Wasser, aber gut in Benzin, Ether und anderen unpolaren Lösungsmitteln. Je höher ihr Molekulargewicht, desto höher ist ihr Siedepunkt. Im Vergleich zu Alkanen haben Alkine höhere Siedepunkte. Die Dichte von Alkinen ist geringer als die Dichte von Wasser.
3.Struktur ungesättigter Kohlenwasserstoffe:
Lassen Sie uns die Struktur der Moleküle Ethylen und Acetylen strukturell darstellen. Wenn Kohlenstoff als vierwertig betrachtet wird, sind aufgrund der Summenformel von Ethylen nicht alle Valenzen erforderlich, während Acetylen über vier Bindungen verfügt, die überflüssig sind. Lassen Sie uns darstellen Strukturformeln diese Moleküle:
Ein Kohlenstoffatom gibt zwei Elektronen für die Bildung einer Doppelbindung und drei Elektronen für die Bildung einer Dreifachbindung ab. In der Formel wird dies durch zwei oder drei Punkte angezeigt. Jeder Strich ist ein Elektronenpaar.
elektronische Formel.
Es wurde experimentell nachgewiesen, dass in einem Molekül mit einer Doppelbindung eine davon relativ leicht aufgebrochen wird, bei einer Dreifachbindung hingegen zwei Bindungen leicht aufgebrochen werden. Wir können dies experimentell zeigen.
Erfahrungsnachweis:
1. Erhitzen Sie eine Mischung aus Alkohol und H 2 SO 4 in einem Reagenzglas mit Sand. Wir leiten das Gas durch die KMnO 4 -Lösung und zünden es dann an.
Durch die Anlagerung von Atomen an der Stelle, an der Mehrfachbindungen aufgebrochen werden, kommt es zu einer Verfärbung der Lösung.
3CH 2 =CH 2 +2KMnO 4 +4H 2 O → 2MnO 2 +3C 2 H 4 (OH) 2 +2KOH
Elektronen, die Mehrfachbindungen bilden, werden im Moment der Wechselwirkung mit KMnO 4 gepaart, es entstehen ungepaarte Elektronen, die leicht mit anderen Atomen mit ungepaarten Elektronen interagieren.
Ethylen und Acetylen sind die ersten in der homologen Reihe von Alkenen und Alkinen.
Ethen. Auf einer flachen horizontalen Fläche, die die Überlappungsebene von Hybridwolken (σ-Bindungen) darstellt, gibt es 5 σ-Bindungen. Nicht-hybride P-Wolken liegen senkrecht zu dieser Oberfläche; sie bilden eine π-Bindung.
Etin. Dieses Molekül hat zwei π -Bindungen, die in einer Ebene senkrecht zur Ebene der σ-Bindung und zueinander senkrecht zueinander liegen. π-Bindungen sind fragil, weil haben einen kleinen Überlappungsbereich.
4.Isomerie von Alkenen und Alkinen.
In ungesättigten Kohlenwasserstoffen außer Isomerie Von Kohlenstoffskelett eine neue Art der Isomerie entsteht - Isomerie durch Mehrfachbindungsposition. Die Position der Mehrfachbindung wird durch die Zahl am Ende des Kohlenwasserstoffnamens angezeigt.
Zum Beispiel:
Buten-1;
Butin-2.
Auf der anderen Seite werden Kohlenstoffatome gezählt bei dem die Mehrfachbindung näher liegt.
Zum Beispiel:
4-Methylpenten-1
Bei Alkenen und Alkinen hängt die Isomerie von der Position der Mehrfachbindung und der Struktur der Kohlenstoffkette ab. Daher sollte die Position der Seitenketten und die Position der Mehrfachbindung mit einer Zahl im Namen angegeben werden.
Mehrfachbindungsisomerie: CH3-CH2-CH=CH2 CH3-CH=CH-CH3
Buten-1 Buten-2
Ungesättigte Kohlenwasserstoffe zeichnen sich durch räumliche oder Stereoisomerie aus. Man nennt es cis-trans-Isomerie.
Überlegen Sie, welche dieser Verbindungen ein Isomer haben könnte.
Cistrans-Isomerie tritt nur dann auf, wenn jedes Kohlenstoffatom in einer Mehrfachbindung mit verschiedenen Atomen oder Atomgruppen verbunden ist. Daher bleibt im Chlorethenmolekül (1) das Molekül gleich, egal wie wir das Chloratom drehen. Anders verhält es sich im Dichlorethen-Molekül (2), wo die Position der Chloratome relativ zur Mehrfachbindung unterschiedlich sein kann.
Die physikalischen Eigenschaften eines Kohlenwasserstoffs hängen nicht nur von der quantitativen Zusammensetzung des Moleküls ab, sondern auch von seiner Struktur.
Somit hat das cis-Isomer von 2-Buten einen Schmelzpunkt von 138 °C und sein trans-Isomer beträgt 105,5 °C.
Ethen und Ethin: Industrielle Methoden zu ihrer Herstellung sind mit der Dehydrierung gesättigter Kohlenwasserstoffe verbunden.
5.Gewinnung ungesättigter Kohlenwasserstoffe:
1. Cracken von Erdölprodukten . Bei der thermischen Spaltung gesättigter Kohlenwasserstoffe kommt es neben der Bildung von Alkanen auch zur Bildung von Alkenen.
2.Dehydrierung gesättigte Kohlenwasserstoffe. Wenn Alkane bei hohen Temperaturen (400–600 °C) über einen Katalysator geleitet werden, wird ein Wasserstoffmolekül abgespalten und ein Alken gebildet:
3.Dehydration Mit Pirts (Entfernung von Wasser). Die Einwirkung wasserentziehender Mittel (H2804, Al203) auf einwertige Alkohole bei hohen Temperaturen führt zur Abspaltung eines Wassermoleküls und zur Bildung einer Doppelbindung:
Diese Reaktion wird als intramolekulare Dehydratisierung bezeichnet (im Gegensatz zur intermolekularen Dehydratisierung, die zur Bildung von Ethern führt).
4.Dehydrohalogenierung e(Abspaltung von Halogenwasserstoff).
Wenn ein Halogenalkan mit einem Alkali in einer Alkohollösung reagiert, entsteht durch die Abspaltung eines Halogenwasserstoffmoleküls eine Doppelbindung. Die Reaktion erfolgt in Gegenwart von Katalysatoren (Platin oder Nickel) und beim Erhitzen. Je nach Grad der Dehydrierung können Alkene oder Alkine erhalten werden, sowie ein Übergang von Alkenen zu Alkinen: 
Beachten Sie, dass bei dieser Reaktion überwiegend Buten-2 und nicht Buten-1 entsteht, was entspricht Zaitsevs Regel: Wasserstoff wird bei Zersetzungsreaktionen von dem Kohlenstoffatom abgespalten, das die geringste Anzahl an Wasserstoffatomen aufweist:
(Wasserstoff wird abgespalten, aber nicht abgespalten).
5. Dehalogenierung.
Wenn Zink auf ein Dibromderivat eines Alkans einwirkt, werden an benachbarten Kohlenstoffatomen befindliche Halogenatome abgespalten und eine Doppelbindung gebildet:
6. In der Industrie wird hauptsächlich Acetylen hergestellt thermische Zersetzung von Methan:
6.Chemische Eigenschaften.
Die chemischen Eigenschaften ungesättigter Kohlenwasserstoffe hängen hauptsächlich mit dem Vorhandensein von π-Bindungen im Molekül zusammen. Der Bereich der Wolkenüberlappung ist dabei klein, so dass er leicht zerbricht und die Kohlenwasserstoffe mit anderen Atomen gesättigt sind. Ungesättigte Kohlenwasserstoffe zeichnen sich durch Additionsreaktionen aus.
Ethylen und seine Homologen zeichnen sich durch Reaktionen aus, bei denen eine der Doppelverbindungen gespalten wird und sich an der Bruchstelle Atome anlagern, also Additionsreaktionen.
1) Verbrennung (in ausreichend Sauerstoff oder Luft):
2) Hydrierung (Zugabe von Wasserstoff):
3) Halogenierung (Anlagerung von Halogenen):
4) Hydrohalogenierung (Addition von Halogenwasserstoffen):
Qualitative Reaktion auf ungesättigte Kohlenwasserstoffe:
1) sind Verfärbungen von Bromwasser oder 2) Kaliumpermanganatlösung.
Wenn Bromwasser mit ungesättigten Kohlenwasserstoffen interagiert, verbindet sich Brom an der Stelle, an der Mehrfachbindungen aufgebrochen werden, und dementsprechend verschwindet die Farbe, die durch gelöstes Brom verursacht wurde:
Markownikows Regel
:
Wasserstoff bindet sich an das Kohlenstoffatom, das an weitere Wasserstoffatome gebunden ist. Diese Regel lässt sich an den Reaktionen der Hydratisierung unsymmetrischer Alkene und der Hydrohalogenierung demonstrieren: 
2-Chlorpropan
Wenn Halogenwasserstoffe mit Alkinen interagieren, erfolgt die Addition eines zweiten Halogenmoleküls gemäß der Markownikow-Regel:
Polymerisationsreaktionen sind charakteristisch für ungesättigte Verbindungen.
Polymerisation ist eine aufeinanderfolgende Kombination von Molekülen einer Substanz mit niedrigem Molekulargewicht, um eine Substanz mit hohem Molekulargewicht zu bilden. In diesem Fall erfolgt die Verbindung von Molekülen an der Stelle, an der die Doppelbindungen aufgebrochen werden. Zum Beispiel Polymerisation von Ethen:
Das Produkt der Polymerisation wird als Polymer bezeichnet, und das Ausgangsmaterial, das reagiert, wird als Polymer bezeichnet Monomer; Gruppen, die sich in einem Polymer wiederholen, werden genannt strukturell oder elementare Links; Man nennt die Anzahl der Elementareinheiten in einem Makromolekül Polymerisationsgrad.
Der Name des Polymers besteht aus dem Namen des Monomers und dem Präfix poly-, beispielsweise Polyethylen, Polyvinylchlorid, Polystyrol. Je nach Polymerisationsgrad der gleichen Monomere können Stoffe mit unterschiedlichen Eigenschaften erhalten werden. Kurzkettiges Polyethylen ist beispielsweise eine Flüssigkeit mit Schmiereigenschaften. Polyethylen mit einer Kettenlänge von 1500–2000 Gliedern ist ein harter, aber flexibler Kunststoff, der zur Herstellung von Folien, Schalen und Flaschen verwendet wird. Polyethylen mit einer Kettenlänge von 5-6.000 Gliedern ist ein fester Stoff, aus dem Gussprodukte und Rohre hergestellt werden können. Im geschmolzenen Zustand kann Polyethylen jede beliebige Form erhalten, die nach dem Aushärten verbleibt. Diese Eigenschaft heißt Thermoplastizität.
Wissenskontrolle:
1. Welche Verbindungen werden als ungesättigt bezeichnet?
2. Zeichnen Sie alle möglichen Isomere für einen Kohlenwasserstoff mit einer Doppelbindung der Zusammensetzung C 6 H 12 und C 6 H 10. Gib ihnen Namen. Schreiben Sie eine Gleichung für die Verbrennungsreaktion von Penten und Pentin.
3. Lösen Sie das Problem: Bestimmen Sie das Acetylenvolumen, das aus 100 g Calciumcarbid, Massenanteil 0,96, gewonnen werden kann, wenn die Ausbeute 80 % beträgt?
HAUSAUFGABEN:
Durcharbeiten: L1. Seite 43-47,49-53, L1. Seite 60-65, Nacherzählung des Vorlesungsskripts Nr. 10.
Vorlesung Nr. 11.
Thema: Einheit der chemischen Organisation lebender Organismen. Chemische Zusammensetzung lebender Organismen. Alkohole. Herstellung von Ethanol durch Fermentation von Glucose und Hydratisierung von Ethylen. Hydroxylgruppe als funktionelle Gruppe. Das Konzept der Wasserstoffbrückenbindung. Chemische Eigenschaften von Ethanol : Verbrennung, Wechselwirkung mit Natrium, Bildung von Ethern und Estern, Oxidation zu Aldehyd. Anwendung von Ethanol basierend auf Eigenschaften. Schädliche Auswirkungen von Alkoholen auf den menschlichen Körper. Der Begriff der Grenze mehrwertige Alkohole . Glycerin als Vertreter mehrwertiger Alkohole. Qualitative Reaktion auf mehrwertige Alkohole. Anwendung von Glycerin.
Aldehyde. Herstellung von Aldehyden durch Oxidation der entsprechenden Alkohole. Chemische Eigenschaften von Aldehyden: Oxidation zur entsprechenden Säure und Reduktion zum entsprechenden Alkohol. Anwendungen von Formaldehyd und Acetaldehyd basierend auf Eigenschaften.
Grundlegende Konzepte und Begriffe
Eine der wichtigsten Aufgaben in der Chemie ist die korrekte Zusammensetzung chemischer Formeln. Eine chemische Formel ist eine schriftliche Darstellung der Zusammensetzung einer chemischen Substanz unter Verwendung der lateinischen Elementbezeichnung und Indizes. Um die Formel richtig zusammenzustellen, benötigen wir auf jeden Fall das Periodensystem und Kenntnisse einfacher Regeln. Sie sind recht einfach und sogar Kinder können sie sich merken.
Wie man chemische Formeln erstellt
Das Hauptkonzept bei der Erstellung chemischer Formeln ist die „Wertigkeit“. Unter Valenz versteht man die Eigenschaft eines Elements, eine bestimmte Anzahl von Atomen in einer Verbindung zu halten. Die Wertigkeit eines chemischen Elements kann im Periodensystem eingesehen werden, außerdem müssen Sie sich einfache allgemeine Regeln merken und anwenden können.
- Die Wertigkeit eines Metalls ist immer gleich der Gruppennummer, sofern es sich in der Hauptuntergruppe befindet. Beispielsweise hat Kalium die Wertigkeit 1 und Kalzium die Wertigkeit 2.
- Nichtmetalle sind etwas komplizierter. Ein Nichtmetall kann eine höhere und eine niedrigere Wertigkeit haben. Die höchste Wertigkeit entspricht der Gruppennummer. Die niedrigste Wertigkeit kann durch Subtrahieren der Gruppennummer des Elements von acht ermittelt werden. In Kombination mit Metallen haben Nichtmetalle immer die niedrigste Wertigkeit. Sauerstoff hat immer die Wertigkeit 2.
- In einer Verbindung zweier Nichtmetalle hat das chemische Element, das im Periodensystem rechts und höher steht, die niedrigste Wertigkeit. Allerdings hat Fluor immer die Wertigkeit 1.
- Und noch eine wichtige Regel beim Festlegen von Quoten! Die Gesamtzahl der Wertigkeiten eines Elements muss immer gleich der Gesamtzahl der Wertigkeiten eines anderen Elements sein!
Festigen wir unser Wissen am Beispiel einer Lithium- und Stickstoffverbindung. Das Metall Lithium hat eine Wertigkeit von 1. Das Nichtmetall Stickstoff befindet sich in der Gruppe 5 und hat eine höhere Wertigkeit von 5 und eine niedrigere Wertigkeit von 3. Wie wir bereits wissen, haben Nichtmetalle in Verbindungen mit Metallen daher immer eine niedrigere Wertigkeit Stickstoff ist drin in diesem Fall wird eine Wertigkeit von drei haben. Wir ordnen die Koeffizienten und erhalten die erforderliche Formel: Li 3 N.
Wir haben also ganz einfach gelernt, wie man chemische Formeln zusammenstellt! Und damit Sie sich den Algorithmus zum Verfassen von Formeln besser merken können, haben wir eine grafische Darstellung davon vorbereitet.
In Stoffen sind Atome in einer bestimmten Reihenfolge miteinander verbunden und zwischen Atompaaren (zwischen chemischen Bindungen) gibt es bestimmte Winkel. All dies ist zur Charakterisierung von Stoffen notwendig, da ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften davon abhängen. Informationen über die Geometrie von Bindungen in Stoffen spiegeln sich teilweise (manchmal vollständig) in Strukturformeln wider.
In Strukturformeln wird die Verbindung zwischen Atomen durch eine Linie dargestellt. Zum Beispiel:
Die chemische Formel von Wasser ist H2O und die Strukturformel ist H-O-H,
Die chemische Formel von Natriumperoxid lautet Na2O2 und die Strukturformel lautet Na-O-O–Na.
Die chemische Formel von salpetriger Säure lautet HNO2 und die Strukturformel ist H-O-N=O.
Bei der Darstellung von Strukturformeln zeigen Striche in der Regel die stöchiometrische Wertigkeit von Elementen an. Manchmal werden auch Strukturformeln genannt, die auf stöchiometrischen Valenzen basieren Grafik.Solche Strukturformeln enthalten Informationen über die Zusammensetzung und Anordnung von Atomen, enthalten jedoch keine korrekten Informationen über die chemischen Bindungen zwischen Atomen.
Strukturformel ist eine grafische Darstellung der chemischen Struktur eines Moleküls einer Substanz, die die Reihenfolge der Verbindungen zwischen Atomen und ihre geometrische Anordnung zeigt. Darüber hinaus zeigt es deutlich die Wertigkeit der in seiner Zusammensetzung enthaltenen Atome.
Um die Strukturformel einer chemischen Substanz richtig zu schreiben, müssen Sie die Fähigkeit von Atomen kennen und gut verstehen, mit anderen Atomen eine bestimmte Anzahl von Elektronenpaaren zu bilden. Schließlich ist es die Valenz, die Ihnen beim Knüpfen chemischer Bindungen hilft. Zum Beispiel gegeben die Summenformel von Ammoniak NH3. Sie müssen die Strukturformel schreiben. Bedenken Sie, dass Wasserstoff immer einwertig ist, seine Atome also nicht aneinander gebunden werden können und daher an Stickstoff gebunden werden.
Um die Strukturformeln organischer Verbindungen richtig zu schreiben, wiederholen Sie die wichtigsten Bestimmungen der Theorie von A.M. Butlerov, wonach es Isomere gibt – Stoffe mit gleicher Elementarzusammensetzung, aber unterschiedlichen chemischen Eigenschaften. Zum Beispiel Isobutan und Butan. Sie haben die gleiche Summenformel: C4H10, aber die Struktur ist unterschiedlich.
In einer linearen Formel wird jedes Atom separat geschrieben, sodass ein solches Bild viel Platz einnimmt. Beim Schreiben einer Strukturformel können Sie jedoch die Gesamtzahl der Wasserstoffatome an jedem Kohlenstoffatom angeben. Zeichnen Sie zwischen benachbarten Kohlenstoffen chemische Bindungen in Form von Linien.
Beginnen Sie mit dem Schreiben von Isomeren mit einem Kohlenwasserstoff normaler Struktur, also mit einer unverzweigten Kette von Kohlenstoffatomen. Dann verkürzen Sie es um ein Kohlenstoffatom, das Sie an einen anderen, inneren Kohlenstoff anhängen. Wenn Sie alle Schreibweisen für Isomere mit einer bestimmten Kettenlänge erschöpft haben, kürzen Sie diese um ein weiteres Kohlenstoffatom. Und befestigen Sie es erneut am inneren Kohlenstoffatom der Kette. Zum Beispiel die Strukturformeln von n-Pentan, Isopentan, Tetramethylmethan. Somit hat ein Kohlenwasserstoff mit der Summenformel C5H12 drei Isomere. Erfahren Sie in den folgenden Artikeln mehr über die Phänomene Isomerie und Homologie!
