Для начала я хотел бы уточнить, правильно ли Вы всё написали формулу (правый конец) в задании 1. Дело в том, что если это у Вас формула гексанола (спирта- пентанола) то должно быть написано: CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-OH, а если это формула гексаналя (альдегида), то должно быть написано CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CHO. Формулы альдегидов спишутся с окончанием (-CHO), а не (-COH). По крайней мере когда учился я, было принято писать именно так. Но, возможно, что сейчас принято писать так, как Вы написали. Спорить не буду.
Далее, в задании 2 Вы видимо, пытались написать формулу какого-то из изомеров пентанола (пентанола-2 или пентанола-3). Но в этом случае, у того атома углерода, к которому Вы хотели присоединить гидроксильную группу, нужно было убрать один из атомов водорода. А так у Вас получилось, в одной строке написана формула пентана, а в следующей просто свободно болтающаяся группировка ОН.
Поскольку этот редактор не позволяет правильно отобразить структурные формулы, следует поступать так, писать и группу ОН в той же строке, но взять её в скобки, т.е. написать так: CH2-CH2-CH(ОН)-CH2-CH3 или CH2-CH(ОН)-CH2-CH2-CH3.
Теперь по существу вопроса. Гомологи, это вещества, формулы которых отличаются на несколько групп СН2, и изомеры — вещества с той же общей (брутто-) формулой, но различающиеся строением.
Следуя этому определению, берем формулу данного Вам соединения,т.е.
1) CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-COH и «убираем» из них по одной группе СН2, получаем 5 гомологов:
CH3-CH2-CH2-CH2-COH; CH3-CH2-CH2-COH; CH3-CH2-COH; CH3-COH; Н-COH.
Можно и наоборот, добавлять группы СН2:
CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COH; CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COH и так далее, пока не надоест.
А для написания формул изомеров проще всего где-нибудь в формуле «вырезать» группу СН2 и вставить её в какую-нибудь С-Н связь в другом месте: например вот так:
CH3-CH2-CH2-CH(CH3)-COH; CH3-CH2-CH(CH3)-CH2-COH; CH3-CH(CH3)-CH2-CH2-COH.
2) CH2-CH(ОН)-CH2-CH2-CH3 или CH2-CH2-CH(ОН)-CH2-CH3. По сути, я уже написал Вам два изомера, различающиеся положением гидроксильной группы.
Вот ещё один: 2) CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-ОН.
Можно наделать и изомеров по приведённой в задании 1 схеме, т.е. «вырезать группу СН2 и вставить её в другом месте. Ну с гомологами, я думаю, справитесь.
3) CH3-CH=CH-CH=CH-CH3
С гомологами в этом задании вместо СН3 написать Н, или наоборот, добавить где-нибудь группы СН2.
С изомерами чуть сложнее.
Для этого соединения возможны:
изомеры положения двойной связи, т.е. CH2=CH-CH2-CH=CH-CH3;
структурные изомеры CH3-C(СН3)=CH-CH=CH2; CH3-CH=C(СН3)-CH=CH2; CH3-CH=CH-C(СН3)=CH2, а также цис-транс-изомеры.
Если попытаться изобразить формулу более похожей на реальную, CH3-CH=CH-CH=CH-CH3, то фрагмент двойной связи должен быть изображен примерно так: >С=С<, т.е. в строчку только
сам фрагмент >С=С< (правда их здесь два, но это не имеет принципиального значения). А те заместители, которые присоединены к этому фрагменту, должны изображаться на концах «чёрточек», т.е. чуть выше или чуть ниже основной строки. Тогда получатся цис- транс- изомеры ) с расположением фрагментов, отличных от атомов водорода (а можно считать и по атомам водорода) по разные стороны от основной линии, или оба вверх (оба вниз), или один вверх, а другой вниз. Но увы, изобразить в этом редакторе невозможно,хотя Вы легко начертите ручкой на листе бумаги.
Прежде чем анализировать, как составлять изомеры предельных углеводородов, выявим особенности данного класса органических веществ.
Насыщенные углеводороды
В органической химии выделяется множество классов CxHy. У каждого есть своя общая формула, гомологический ряд, качественные реакции, применение. Для насыщенных углеводородов класса алканов характерны одинарные (сигма) связи. Общая формула данного класса органических веществ CnH2n+2. Этим объясняются основные химические свойства: замещение, горение, окисление. Для парафинов не характерны присоединение, так как связи в молекулах этих углеводородов одинарные.
Изомерия
Такое явление, как изомерия объясняет многообразие органических веществ. Под изомерией принято понимать явление, при котором существует несколько органических соединений, имеющих одинаковый количественный состав (число атомов в молекуле), но различное расположение их в молекуле. Получаемые вещества называют изомерами. Они могут быть представителями нескольких классов углеводородов, а потому отличаются химическими свойствами. Разное соединение в молекуле алканов атомов С приводит к возникновению структурной изомерии. Как составлять изомеры алканов? Существует определенный алгоритм, согласно которому можно изобразить структурные изомеры данного класса органических веществ. Появляется подобная возможность только с четырех углеродных атомов, то есть, с молекулы бутана С4Н10.
Разновидности изомерии
Для того чтобы понять, как составлять формулы изомеров, важно иметь представление о ее видах. При наличии внутри молекулы одинаковых атомов в равном количестве, располагающихся в пространстве в разном порядке, идет речь о пространственной изомерии. Иначе ее называют стереоизомерией. В подобной ситуации применения одних только структурных формул будет явно недостаточно, потребуется использование специальных проекционных или пространственных формул. Предельные углеводороды, начиная с H3C–СН3 (этана), имеют различные пространственные конфигурации. Это обусловлено вращением внутри молекулы по связи С–С. Именно простая σ-связь создает конформационную (поворотную) изомерию.
Структурная изомерия парафинов
Поговорим о том, как составлять изомеры алканов. Класс имеет структурную изомерию, то есть, атом углерода образует разные цепи. Иначе возможность изменения положения в цепи атомов углерода называют изомерией углеродного скелета.
Изомеры гептана
Итак, как оставлять изомеры для вещества, имеющего состав C7H16? Для начала можно расположить все атомы углерода в одну длинную цепочку, добавить для каждого определенное число атомов С. Сколько? Учитывая, что валентность углерода равна четырем, у крайних атомов будет по три атома водорода, а у внутренних – по два. Полученная молекула имеет линейное строение, такой углеводород называют н – гептаном. Буква «н» подразумевает прямой углеродный скелет в данном углеводороде.
Теперь меняем расположение углеродных атомов, «укорачивая» при этом прямую углеродную цепочку в C7H16. Составить изомеры можно в развернутом либо сокращенном структурном виде. Рассмотрим второй вариант. Сначала один атом С расположим в виде радикала метил в разных положениях.
Данный изомер гептана имеет следующее химическое название: 2-метилгексан. Теперь «передвигаем» радикал к следующему углеродному атому. Полученный предельный углеводород называется: 3-метилгексан.
Если мы будем далее передвигать радикал, нумерация будет начинаться с правой стороны (ближе к началу располагается углеводородный радикал), то есть, мы получим такой изомер, который у нас уже есть. Поэтому думая над тем, как составлять формулы изомеров для исходного вещества, попробуем сделать скелет еще «короче».
Оставшиеся два углерода можно представить в виде двух свободных радикалов — метил.
Расположим сначала их у разных углеродов, входящих в главную цепь. Назовем полученный изомер -2,3 диметилпентан.
Теперь оставим один радикал на том же месте, а второй перенесем к следующему углеродному атому главной цепи. Данное вещество называется 2,4 диметилпентан.
Теперь расположим углеводородные радикалы у одного углеродного атома. Сначала у второго, получим 2,2 диметилпентан. Затем у третьего, получив 3,3 диметилпентан.
Теперь оставляем в основной цепи четыре атома углерода, оставшиеся три используем в качестве радикалов метил. Располагаем их следующим образом: два у второго атома С, один – у третьего углерода. Называем полученный изомер: 2,2, 3 триметилбутан.
На примере гептана мы разобрали, как правильно составлять изомеры для предельных углеводородов. На фото представлены примеры структурных изомеров для бутена6 его хлорпроизводных.
Алкены
Данный класс органических веществ имеет общую формулу CnH2n. Помимо насыщенных связей С-С в данном классе есть также двойная связь. Именно она определяет основные свойства данного ряда. Поговорим о том, как оставлять изомеры алкенов. Попробуем выявить их отличия от предельных углеводородов. Помимо изомерии главной цепи (структурные формулы) для представителей данного класса органических углеводородов также характерны еще три разновидности изомеров: геометрические (цис- и трансформы), положения кратной связи, а также межклассовая изомерия (с циклоалканами).
Изомеры C6H12
Попробуем выяснить, как составить изомеры c6h12, учитывая тот факт, что вещество с данной формулой может принадлежать сразу к двум классам органических веществ: алкенам, циклоалканам.
Для начала подумаем, как составлять изомеры алкенов, если есть двойная связь в молекуле. Ставим прямую углеродную цепочку, поставим кратную связь после первого углеродного атома. Попробуем не только составить изомеры с6н12, но и назвать вещества. Данное вещество — гексен – 1. Цифрой указывается положение в молекуле двойной связи. При ее передвижении по углеродной цепочке, получаем гексен -2, а также гексен — 3
Теперь порассуждаем, как составлять изомеры для данной формулы, меняя количество атомов в главной цепи.
Для начала укоротим углеродный скелет на один углеродный атом, его будет рассматривать в качестве радикала метил. Двойную связь оставим после первого атома С. Полученный изомер по систематической номенклатуре будет иметь следующее название: 2 метилпентен – 1. Теперь передвигаем углеводородный радикал по главной цепи, оставив положение двойной связи неизменным. Данный непредельный углеводород разветвленного строения называют 3 метилпентен -1.
Возможен без изменения основной цепи и положения двойной связи еще один изомер: 4 метилпентен -1.
Для состава C6H12 можно попробовать переместить двойную связь из первого во второе положение, не преобразуя саму главную цепочку. Радикал при этом будет передвигать по углеродному скелету, начиная со второго атома С. Данный изомер имеет название 2 метилпентен-2. Кроме того, можно поместить радикал CH3 третьего атома углерода получив при этом 3 метилпентен-2
Если поместить радикал у четвертого углерода атома в данной цепи, образуется еще одно новое вещество непредельный углеводород с извилистым углеродным скелетом – 4 метилпентен-2.
При дальнейшем сокращении числа С в главной цепи, можно получить еще один изомер.
Двойную связь оставим после первого углеродного атома, а два радикала поставим к третьему атому С основной цепи, получаем 3,3 диметилутен-1.
Теперь поставим радикалы у соседних углеродных атомов, не меняя положения двойной связи, получим 2,3 диметилбутен-1. Попробуем, не меняя размер главной цепи, передвинуть двойную связь во второе положение. Радикалы при этом мы может поставить только у 2 и 3 атомов С, получив 2,3 диметилбутен-2.
Других структурных изомеров для данного алкена нет, любые попытки их придумать приведут к нарушению теории строения органических веществ А. М. Бутлерова.
Пространственные изомеры C6H12
Теперь выясним, как составлять изомеры и гомологи с точки зрения пространственной изомерии. Важно понимать, что цис- и трансформы алкенов возможны только для положения двойной связи 2 и 3.
При нахождении в одной плоскости углеводородных радикалов, образуется цис – измер гексена -2, а при расположении радикалов в разных плоскостях, транс-форма гексена – 2.
Межклассовые изомеры C6H12
Рассуждая над тем, как составлять изомеры и гомологи, нельзя забывать и о таком варианте, как межклассовая изомерия. Для непредельных углеводородов ряда этилена, имеющих общую формулу CnH2n, такими изомерами являются циклоалканы. Особенностью данного класса углеводородов является наличие циклической (замкнутой) структуры при насыщенных одинарных связях между атомами углерода. Можно составить формулы циклогексана, метилциклопентана, диметилциклобутана, триметилциклопропана.
Заключение
Органическая химия многогранна, загадочна. Количество органических веществ превышает в сотни раз число неорганических соединений. Данный факт легко объясняется существованием такого уникального явления, как изомерия. Если в одном гомологическом ряду располагаются сходные по свойствам и строению вещества, то при изменении положения атомов углерода в цепи, появляются новые соединения, названные изомерами. Только после появления теории химического строения органических веществ удалось классифицировать все углеводороды, понять специфику каждого класса. Одно из положений данной теории, непосредственно касается явления изомерии. Великий русский химик сумел понять, объяснить, доказать, что именно от расположения углеродных атомов зависят химические свойства вещества, его реакционаня активность, практическое применение. Если сравнивать количество изомеров, образуемых предельными алканами и непредельными алкенами, лидируют, безусловно, алкены. Объясняется это тем, что в их молекулах есть двойная связь. Именно она позволяет этому классу органических веществ образовывать не только алкены разного вида и строения, но и вести речь о меклассовой изомерии с циклоалканами.
Гомологи – это вещества близкие по строению и свойствам, которые
отличаются на одну или несколько групп – СН2.
Каждый класс органических соединений имеет свою общую формулу и для
каждого класса органических соединений можно составить их гомологический ряд.
Например, алканы имеют общую
формулу CnH2n+2, где n –
число атомов углерода, причём каждый член гомологического ряда будет отличаться
от предыдущего на группу – СН2. Такая последовательность соединений
называется гомологическим рядом (от греческого homolog – «сходный»), отдельные
члены этого ряда называются гомологами, а группа атомов, на которую
отличаются соседние гомологи (группа – СН2) – гомологической
разностью.
Гомологический ряд легко построить, для этого нужно к каждому последующему
представителю добавить один атом углерода и 2 атома водорода, то есть группу –
СН2. Так, первым представителем алканов
является метан – СН4 содержит один атом углерода (Н – СН2
– Н). Второй член гомологического ряда, у которого 2 атома углерода – этан – С2Н6
(Н – СН2 – СН2 – Н). Третий член гомологического – С3Н8, у него 3 атома углерода и он отличается
от предыдущего на группу – СН2 (Н – СН2 – СН2
– СН2 – Н). Четвёртый представитель гомологического ряда алканов также отличается от предыдущего на группу – СН2,
у него уже четыре атома углерода (Н – СН2 – СН2 – СН2
– СН2 – Н).
Понятно, что гомологи отличаются молярной массой, а значит физическими
свойствами. Как правило, с увеличение числа атомов углерода в молекуле
увеличиваются температуры кипения и плавления, увеличивается плотность.
Для алкенов характерна общая формула СnH2n. Первый член
гомологического ряда имеет формулу С2Н4 и называется этен, второй представитель алкенов
– пропен – С3Н6, третий –
бутен-1,четвёртый – пентен-1. И так далее, то есть в
данном гомологическом ряду также каждый последующий член гомологического ряда
отличается от предыдущего на группу – СН2.
Для алкинов также можно составить
гомологический ряд. Общая формула алкинов – СnH2n-2, поэтому первым
представителем этого ряда будет этин, али ацетилен –
С2Н2, вторым членом ряда является пропин
– С3Н4, третим – бутин-1 – С4Н6,
четвёртым – пентин-1 – С5Н8.
Общая формула спиртов – СnH2n+1OH. Первым членом
гомологического ряда спиртов является метанол – СН3ОН, или метиловый
спирт, затем С2Н5ОН – этанол, или этиловый спирт, третьим
представителем ряда спиртов является пропанол-1, или пропиловый
спирт – С3Н7ОН, четвёртым – бутанол-1, или бутиловый
спирт – С4Н9ОН, пятым – пентанол-1, или амиловый спирт –
С5Н11ОН. Таким образом, в этом гомологическом ряду каждый
последующий представитель отличается от предыдущего на группу -СН2.
Составим гомологический ряд альдегидов. Учитывая, что общая формула альдегидов
СnH2n+1CHO, то первым
представителем данного гомологического ряда будет метаналь,
или муравьиный альдегид – НСОН, вторым членом ряда – этаналь,
или уксусный альдегид – СН3СНО, третьим – пропаналь,
или пропионовый альдегид – СН3СН2СНО,
четвёртым – бутаналь, или масляный альдегид – СН3СН2СН2СНО
и так далее.
Аналогично и для карбоновых кислот. Так, общая формула насыщенных
одноосновных карбоновых кислот – CnH2n+1COOH. Поэтому первым
представителем данного гомологического ряда является метановая кислота, или
муравьиная – НСООН, вторым – этановая кислота, или
уксусная – СН3СООН, третьим – пропановая,
или пропионовая кислота – СН3СН2СООН,
четвёртым – бутановая, или масляная кислота – СН3СН2СН2СООН,
пятым – пентановая, или валериановая кислота – СН3СН2СН2СН2СООН.
Таким образом, для каждого класса органических соединений можно составить
гомологический ряд, учитывая общую формулу данного класса. Каждый последующий
член гомологического ряда отличается от предыдущего на группу – СН2,
которую называют гомологической разность. А сами вещества этого ряда называются
гомологами. Как правило, с увеличением числа атомов углерода в гомологическом
ряду увеличиваются температуры плавления и кипения, увеличивается плотность.
Оглавление
Алгоритм 1. Составление названия
углеводородов по систематической номенклатуре
Алгоритм 2.
Составление изомеров и гомологов для органического вещества
Алгоритм 3.
Составление названия производных углеводородов по систематической номенклатуре
Алгоритм 4.
Составление названия аминов и аминокислот по систематической номенклатуре
Алгоритм 5.
Решение расчетных задач на вывод молекулярной формулы вещества по массовым
долям элементов
Алгоритм 6.
Вычисление массы вещества по известной массе другого вещества, участвующего в
реакции.
Алгоритм 7.
Решение задач на выход продукта реакции
Алгоритм
8
— Расчёты по термохимическим уравнениям (ТХУ)
Алгоритм 1. Составление названия
углеводородов по систематической номенклатуре
Задание
1. Назвать вещество
по систематической номенклатуре:
Решение
1. Выбрать
главную цепь (наиболее длинная цепь углеродных атомов):
2. Пронумеровать
атомы углерода в главной цепи с того конца, к которому ближе стоит
заместитель (углеводородный радикал – ответвление главной цепи):
Если присутствуют кратные связи (С=С, С=С), то нумерация
цепи начинается с того края, к которому ближе кратная связь.
3. Последовательно
назвать:
1) номер
углеродного атома, с которым связан радикал (ответвление)
2) назвать
сам радикал (СН3 – метил, С2Н5 – этил);
Если
радикалов несколько, то перечисляем цифры, в случае одинаковых радикалов,
поставив перед названием радикала приставку -ди, -три и т.д.;
Если
радикалы разные, то называем сначала старший радикал (метил), а потом остальные
по старшинству.
3) углеводород,
которому соответствует длинная цепь: (см. гомологический ряд алканов –
приложение 1)
Если
есть кратные связи, то меняем суффикс –ан, на -ен (в случае двойной связи),
на ин (в случае тройной связи), на –диен (в случае двух двойных связей)
4. В
нашем примере получаем название, которое записываем в одну строчку:
2-метилбутан
Алгоритм 2. Составление изомеров и
гомологов для органического вещества
Алгоритм 2.1. Составление формул
изомеров
Задание. Составить формулы изомеров пентана С5Н12.
Решение
1.
Записать углеродные скелеты изомеров, уменьшая число атомов углерода в
основной цепи, таким образом разветвляя углеродную цепь:
2.
Расставить атомы водорода и представить структурные формулы в сокращенном
виде:
Алгоритм 2.2. Составление формул
гомологов
Задание. Составить формулы двух гомологов для вещества, имеющего
строение:
Решение
1.
Составляя формулы гомологов, увеличиваем или уменьшаем число групп СН2 в
основной цепи, сохраняя строение (разветвление).
Приведены
два низших гомолога:
Алгоритм 3. Составление названия производных
углеводородов по систематической номенклатуре
Задание
1. Назвать вещество
по систематической номенклатуре:
СН3
– СН – СН2 – СН2 – ОН
СН3
Решение
1. Выбрать
главную цепь (наиболее длинная цепь углеродных атомов):
СН3
– СН – СН2 – СН2 – ОН
СН3
2. Пронумеровать
атомы углерода в главной цепи с того конца, к которому ближе стоит функциональная
группа (названия функциональных групп – смотри в приложении 2):
С4Н3
– С3Н – С2Н2 – С1Н2
– ОН
СН3
3. Последовательно
назвать:
1) номер
углеродного атома, с которым связан радикал (ответвление)
2) назвать
сам радикал (СН3 – метил, С2Н5 – этил);
Для
спиртов принято устанавливать цифрой после суффикса функциональной группы –
номер атома углерода, при котором расположена функциональная группа.
Если
радикалов несколько, то перечисляем цифры, в случае одинаковых радикалов,
поставив перед названием радикала приставку -ди, -три и т.д.;
Если
радикалы разные, то называем сначала старший радикал (метил), а потом
остальные по старшинству.
3) углеводород,
которому соответствует длинная цепь: (см. гомологический ряд алканов –
приложение 1)
4. В
нашем примере получаем название, которое записываем в одну строчку:
3-метилбутанол-1
Алгоритм 4. Составление названия аминов
и аминокислот по систематической номенклатуре
Задание
1. Назвать вещество
по систематической номенклатуре:
СН3 – СН – СН – СН2 – СООН
СН3 NH3
Решение
1. Выбрать
главную цепь (наиболее длинная цепь углеродных атомов):
СН3 – СН – СН – СН2 – СООН
СН3 NH3
2. Пронумеровать
атомы углерода в главной цепи с того конца, к которому ближе стоит функциональная
группа (если амин – то ориентируемся на аминогруппу, если кислота, то на
карбоксильную группу):
С5Н3 – С4Н – С3Н2
– С2Н2 – С1ООН
|
СН3 NH3
3. Последовательно
назвать:
1) номер
углеродного атома, с которым связан радикал (ответвление)
2) назвать
сам радикал (СН3 – метил, С2Н5 – этил);
Для
спиртов принято устанавливать цифрой после суффикса функциональной группы –
номер атома углерода, при котором расположена функциональная группа.
Если
радикалов несколько, то перечисляем цифры, в случае одинаковых радикалов,
поставив перед названием радикала приставку -ди, -три и т.д.;
Если
радикалы разные, то называем сначала старший радикал (метил), а потом
остальные по старшинству.
3) углеводород,
которому соответствует длинная цепь: (см. гомологический ряд алканов –
приложение 1)
Если
2 карбоксильные группы, то указать суффикс – ди (диовая кислота), если 2
аминогруппы, то указать цифры аминогруппы и приставку – ди (2,3-диамин-).
4. В
нашем примере получаем название, которое записываем в одну строчку:
3-амино,3-метилпентановая
кислота
Алгоритм 5. Решение расчетных задач на
вывод
молекулярной формулы вещества по массовым долям элементов
Задача 1. Найти молекулярную формулу вещества,
содержащего 81,8% углерода и 18,2% водорода. Относительная плотность вещества
по азоту равна 1,57.
Решение
1. Записать условие
задачи.
2. Вычислить
относительную молекулярную массу Mr(CхHy)
по относительной плотности:
1.
3. Найти индексы х и y по
отношению 
:
2.
4. Записать простейшую
формулу: С3Н8.
Проверка: Мr(C3H8)
= 44, следовательно, C3H8 – истинная формула.
Задача
2. При сжигании 5,6
л (н.у.) газообразного органического вещества было получено 16,8 л (н.у.)
углекислого газа и 13,5 г воды. Масса 1 л исходного вещества при н.у. равна
1,875 г. Найти его молекулярную формулу.
Решение
1.
Записать условие задачи.
2.
Найти молекулярную массу вещества из пропорции:
1 л газа – 1,875 г,
22,4 л – m г.
Отсюда m =
42 г, M = 42 г/моль.
3.
Найти количество вещества углекислого газа и углерода:
(CO2) = 16,8/22,4 = 0,75 моль,
(C) = 0,75 моль.
4.
Найти количества веществ воды и водорода:
(H2O) = 13,5/18 = 0,75 моль,
(H) = 0,75•2 = 1,5 моль.
5.
Найти сумму масс углерода и водорода:
m(C)
+ m(H) = 0,75•12 +1,5•1 = 10,5 г.
6.
Найти массу сожженного вещества:
Следовательно,
вещество содержит только углерод и водород.
7.
Найти простейшую формулу углеводорода CхHy:
(C) : (H)
= 0,75 : 1,5 = 1 : 2,
следовательно,
простейшая формула – СН2.
8.
Найти истинную формулу углеводорода:
Mr(CH2)
= 14,
Mr(в—ва) : Mr(CH2)
= 42 : 14 = 3,
следовательно,
истинная формула – С3Н6.
Алгоритм 6. Вычисление массы вещества
по известной массе другого вещества, участвующего в реакции.
Пример. Вычислите
массу оксида меди (I), если
в реакцию с кислородом вступает медь массой 19,2г.
|
Последовательность выполнения действий |
Оформление задачи |
|
1. |
Дано: m(Cu)=19,2г Найти: m(Cu2O)=? |
|
2. |
4 Cu + O2 = 2 Cu2O |
|
3. |
М(Cu)=64г/моль М |
|
4. дана |
|
|
5. |
|
|
6. составим |
|
|
7. Посчитаем массу искомого вещества по формуле. Запишем ответ |
m(Cu2O)= 0,15 моль * 144гмоль = 21,6 г Ответ: |
Алгоритм 7. Решение задач на выход
продукта реакции
Алгоритмы решения
задач трёх типов на выход продукта реакции:
А. Определение
выхода продукта в % от теоретически возможного.
1. Запишите уравнение
химической реакции и расставьте коэффициенты.
2. Под формулами
веществ напишите количество вещества согласно коэффициентам.
3. Практически
полученная масса известна.
4. Определите
теоретическую массу.
5. Определите выход
продукта реакции (%), отнеся практическую массу к теоретической и умножив на
100%.
6. Запишите ответ.
Б. Расчет массы
продукта реакции, если известен выход продукта.
1. Запишите “дано” и
“найти”, запишите уравнение, расставьте коэффициенты.
2. Найдите
теоретическое количество вещества для исходных веществ. n =
3. Найдите
теоретическое количество вещества продукта реакции, согласно коэффициентам.
4. Вычислите
теоретические массу или объем продукта реакции.
m = M * n
или V = Vm * n
5. Вычислите
практические массу или объем продукта реакции (умножьте массу теоретическую или
объем теоретический на долю выхода).
В. Расчет массы
исходного вещества, если известны масса продукта реакции и выход продукта.
1. По известному
практическому объёму или массе, найдите теоретический объём или массу
(используя долю выхода продукта).
2. Найдите
теоретическое количество вещества для продукта.
3. Найдите
теоретическое количество вещества для исходного вещества, согласно
коэффициентам.
4. С помощью теоретического
количества вещества найдите массу или объем исходных веществ в реакции.
Алгоритм 8 — Расчёты по термохимическим уравнениям (ТХУ)
Задача 3.
При сжигании
магния массой 3г выделяется 75,15кДж теплоты. Составьте термохимическое
уравнение реакции горения магния.
Алгоритм
решения
1. Составим
химическое уравнение реакции горения магния:
2Mg + O2 =
2MgO
2. Вычислим
количество вещества магния:
3. Над
формулами веществ надпишем ν(Mg) и 75,15 кДж, а
под формулой – соотношение, отображаемое уравнением реакции
4. Решая
пропорцию, находим тепловой эффект (Q = х)
реакции:
Ответ:
термохимическое уравнение имеет вид: 2Mg + O2 =
2MgO +
1202,4кДж
Онлайн-урок: Структурная формула органических соединений, изомеры, гомологи.
Вещества в органической химии принято записывать в виде структурных формул, именно они позволяют понимать, как именно связаны между собой атомы, сколько связей образует тот или иной атом. Уметь правильно записывать органические вещества, а так же давать им названия – это важный навык, который приобретается на курсе по органической химии в 9-10 классах на начальных этапах обучения.
Молекулярная формула органического вещества показывает качественный и количественный состав (С2Н6), то есть число атомов каждого элемента в молекуле, то структурная формула показывает последовательность соединения атомов в молекуле, дает представление о взаимном расположении атомов в молекуле друг относительно друга, дает понимание химического строения вещества.
Для правильного составления структурных формул нужно знать валентности атомов в молекуле, рассмотрим основные из них:
1. атом углерода (С) в органической химии всегда четырехвалентен, это означает, что он образует 4 связи с другими атомами:
2. атом кислорода (О) имеет валентность равную двум, значит, образует 2 связи с другими атомами:
3. атом водорода одновалентен, образует одну связь с другими атомами
4. азот – трехвалентен, три связи с другими атомами
Рассмотрим одни из главных базовых понятий в органической химии – это правило гомологических рядов, приведем примеры гомологов и изомеров, опираясь на теорию химического строения веществ. Гомологи – это вещества, имеющие сходные химические свойства и строение, которые относятся к одному классу веществ, отличаются они друг от друга по составу только на гомологическую разность, то есть на одну или несколько групп (-CH2-).
На начальных этапах изучения органической химии важно не только понимать кто такие гомологи, но и запомнить гомологический ряд алканов (предельных углеводородов), так как именно знание этих веществ дает возможность легко называть вещества из других классов. При запоминании алканов, обратите внимание на то, какой корень в названии соответствует какому количеству углерода в молекуле.
Для более точного понимания определений гомологи и гомологический ряд рассмотрим структурные формулы предельных углеводородов (помним, что атом углерода в органической химии четырехвалентен, а зачет образует 4 химических связи с другими атомами):
В данном гомологическом ряду все молекулы отличаются друг от друга на гомологическую разность, которая выделена жирным цветом. Записывая вещества в молекулярном виде, мы так же можем заметить, что в формулы отличаются на (СН2). Прибавляя каждый раз к формуле вещества, например, пропана гомологическую разность мы получаем формулу следующего представителя этого гомологического ряда, в данном случае ряда метана (алканов, предельных углеводородов). Гомологом пропана (C3H8) является бутан (C4H10).
Изомеры – это вещества, которые имеют одинаковый качественный и количественный состав, но имеющие разное строение и свойства. Другими словами, вещества имеют те же самые атомы в том же количестве, но соединены друг с другом они по-разному.
Например, бутан, имеющий линейное строение, то есть n-бутан (нормальный бутан) и i-бутан (изобутан). Часто в названиях веществ линейного строения опускают слово «нормальный». Качественный и количественный состав у них одинаковый, но атомы соединены по-разному, следовательно, это два совершенно разных вещества, которые по отношению друг к другу являются структурными изомерами.