§ 25. Етен (етилен) і етин (ацетилен) як представники ненасичених вуглеводнів, їхні молекулярні й структурні формули, фізичні властивості

Після опрацювання параграфа ви зможете:

називати етен, етин, розрізняти їх за складом та характеризувати його;
складати молекулярні й структурні формули етену та етину.

Молекулярна та структурна формули етену й етину - знакові моделі, за допомогою яких унаочнюють склад і будову молекул цих органічних сполук. Розгляньмо їх докладніше. За молекулярними формулами етену С₂Н₄ та етину С₂Н₂ легко встановити, що ці речовини є вуглеводнями (пригадайте схему на рисунку 24.2). Ви, звісно, пам’ятаєте, що Гідроген - одновалентний хімічний елемент, а Карбон в органічних сполуках - чотиривалентний. Як сполучити між собою два атоми Карбону та чотири атоми Гідрогену, щоб не порушити цієї умови? Як не порушити її, коли потрібно сполучити два атоми Карбону та два - Гідрогену? Єдино правильні варіанти зображено на рисунку 25.1.

Рис. 25.1. Молекулярна і структурна формули етану (1), етену (2) та етину (3).

Завдання. Порівняйте склад і будову молекул етану, етену та етину. Поясніть, чи можна вважати їх гомологами. Пригадайте, що таке гомологічна різниця, і складіть молекулярні формули двох наступних за етеном і етином членів їхніх гомологічних рядів

Отже, у молекулі етену атоми Карбону сполучені подвійним зв’язком, це унеможливлює обертання навколо нього. Кути між зв’язками в молекулі етену становлять 120°, вона має площинну будову. Ви, напевно, звернули увагу, що молекулу етену можна уявити як молекулу етану, у якій від кожного атома Карбону відщеплено по одному атому Гідрогену. Унаслідок цього між атомами Карбону виникає подвійний зв’язок. Аналогічно молекулу етину можна уявити як молекулу етану, у якій від кожного атома Карбону відщеплено по два атоми Гідрогену унаслідок чого між атомами Карбону утворюються три зв’язки. Молекула етину має лінійну будову, кути між зв’язками становлять 180°.

Ви вже мали нагоду пересвідчитися, що фізичні властивості речовин залежать від складу й будови їхніх молекул. Чи справедливе це твердження для етену й етину?

Фізичні властивості етену й етину наведено в таблиці 25.1.

Таблиця 25.1

Порівняння фізичних властивостей етану, етену та етину

Ознака порівняння	Вуглеводні
Ознака порівняння	Етан	Етен	Етин
Колір, агрегатний стан за температури 20-25 °С і тиску 10⁵ Па	Безбарвні гази
Запах	—	Слабкий солодкуватий	—
Густина, кг/м³ (за 0 °С)	1,342	1,178	1,097
Температура плавлення, °С	-182,8	-169,2	-80,8
Температура кипіння, °С	-88,6	-103,7	-83,6
Розчинність у воді за 0 °С і тиску 10⁵ Па, л/л	Не розчиняється	0,256	1,15

• Поміркуйте й поясніть, як можна вилучити етин з його суміші з етаном.

Цікаво і пізнавально

Етин добре розчиняється в ацетоні. Цей розчин зберігають зазвичай у сталевих балонах з пористим наповнювачем (рис. 25.2). Коли відкривають вентиль балона, тиск падає й газуватий ацетилен виділяється з розчину.

Рис. 25.2. Балон з етином (ацетиленом). 1. Захисний ковпак. 2. Вентиль. 3. Різьба горловини. 4. Паспортні дані. 5. Пориста маса, просочена розчином етину в ацетоні. 6. Опорний башмак

Важливу хімічну властивість вуглеводнів - здатність вступати в реакцію горіння - розглянемо трохи згодом. Оскільки ця реакція відбувається за участю газуватих речовин, важливо вміти обчислювати об’ємні відношення газів за хімічними рівняннями. Ви навчитеся цьому під час опрацювання наступного параграфа.

ПРО ГОЛОВНЕ

• Етен - найпростіший алкен, етин - найпростіший алкін.

• Молекулярна формула етену С₂Н₄, етину - С₂Н₂.

• Атоми Карбону в етені й етині чотиривалентні.

• У молекулі етину атоми Карбону сполучені між собою подвійним зв’язком, у молекулі етину - потрійним.

• Молекула етену має площинну будову, етину - лінійну.

• Кути між зв’язками в молекулі етену становлять 120°, у молекулі етину - 180°.

Перевірте себе

1. Яка речовина є найпростішим алкеном? Алкіном? Які їхні молекулярні й структурні формули? 2. Яка валентність атомів Карбону в етені та етині? Яким зв’язком вони сполучені в молекулі етену? Етину? 3. Яка просторова форма молекули етену? Етину? 4. Яка величина кутів між хімічними зв’язками в молекулі етену? Етину? 5. Чим подібні і чим відрізняються фізичні властивості етену та етину?

Застосуйте свої знання й уміння

6. Обчисліть молярні маси етену та етину, масові частки хімічних елементів у них, відносні густини цих газів за воднем і повітрям.

7. Поясніть, чи можна зібрати етен і етин витісненням: а) повітря; б) води. Який із цих способів ви вважаєте доцільнішим? Поясніть чому.

8. На занятті хімічного гуртка Валерій і Ганна добули ацетилен, перевірили його на чистоту й зібрали в мірний циліндр. Циліндр з ацетиленом вони закріпили у штативі так, щоб отвір циліндра був занурений у посудину з підфарбованою холодною водою. Зібрану установку залишили до наступного заняття. Спрогнозуйте зміни, які відбулися з рівнем води в циліндрі, поясніть їх.

Творча майстерня

9. Складіть один із сенканів - «Етен» або «Етин» - на свій вибір.

10. Дізнайтеся з додаткових джерел інформації, що таке ізологічні ряди й підготуйте для однокласників і однокласниць стисле повідомлення за результатами свого дослідження.

Зміст