Хімія. Поглиблений рівень. 9 клас. Бутенко

Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті тут.

§ 49. Метан: молекулярна, електронна і структурна формули, поширення у природі

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, C9H18, C4H10, 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.).