Підручник з Хімії. 10 клас. Попель - Нова програма

Шановні десятикласники!

У цьому навчальному році ви продовжуватимете вивчати органічні речовини — сполуки, утворені елементом Карбоном. Вуглеводні (сполуки Карбону з Гідрогеном) є складниками нафти, природного газу. У живих організмах містяться органічні речовини, молекули яких складаються з атомів трьох або більше елементів, — жири, вуглеводи, карбонові кислоти, амінокислоти, білки, вітаміни, ферменти та ін. Багато різних сполук Карбону добувають хіміки в лабораторіях, інженери й технологи — на заводах. Ознайомитесь також із органічними полімерами, пластмасами, синтетичними волокнами, які поступово замінюють природні й традиційні матеріали.

Ви поглибите свої знання про ковалентний зв’язок і усвідомите, що розуміння особливостей хімічного зв’язку в органічних сполуках дає змогу прогнозувати властивості речовин, визначати продукти реакцій за їх участю. Крім цього, дізнаєтеся про систематичну номенклатуру — систему назв, за якою кожній речовині надають назву, що вказує на склад і будову її молекули, й навчитеся називати органічні сполуки.

На багатьох фактах ви переконаєтесь, що склад і будова органічних речовин зумовлюють їхні властивості. Це сприятиме формуванню цілісного уявлення про органічну хімію — розділ хімічної науки, тісно пов’язаний із живими організмами і довкіллям.

Як і раніше, ви виконуватимете досліди — окремі й об’єднані в практичну роботу. Під час їх здійснення вивчатимете властивості органічних сполук, розпізнаватимете речовини та їх розчини, виявлятимете деякі з них у харчових продуктах. Усе це сприятиме вдосконаленню практичних навичок, умінь аналізувати результати експериментів, стисло й змістовно формулювати висновки. Безперечно, під час проведення дослідів ви повинні дотримуватися правил роботи і безпеки.

У нашому підручнику, як і в попередніх, найважливіші означення подано кольоровим шрифтом. Нові терміни, слова зі смисловим акцентом, заголовки в параграфах, важливу інформацію виділено курсивом або жирним шрифтом. Опис хімічного експерименту (лабораторні досліди, практична робота) подано на кольоровому тлі. Допоміжний матеріал виокремлено зліва кольоровою лінією, а деякі цікаві факти й відомості винесено на поля. Кожний параграф містить запитання, вправи, задачі різної складності. Деякий більш розширений матеріал винесено в рубрику «Для допитливих». Хімічні властивості органічних сполук, способи їх добування, а також якісні реакції узагальнено в Додатках. Для зручності роботи з підручником запропоновано предметний покажчик.

Намагайтеся вдумливо й наполегливо працювати з навчальним матеріалом, поданим у підручнику, давати ґрунтовні відповіді на запитання в кінці параграфів, самостійно розв’язувати задачі.

Сподіваємося, що вивчати хімію за цією книгою вам буде легко і цікаво.

Автори

1 розділ

Теорія будови органічних сполук

Цей розділ містить матеріал про класифікацію органічних речовин і типи хімічного зв’язку, які в них реалізуються. Ви ознайомитесь з основними положеннями теорії будови органічних сполук, явищем ізомерії, що є одним із чинників, які зумовлюють багатоманітність органічних речовин, навчитеся розв’язувати задачі на виведення їх хімічних формул.

1. Органічні сполуки

Матеріал параграфа допоможе вам:

• пригадати основні відомості про органічні сполуки;

• зрозуміти причини численності органічних речовин;

• дізнатися про існування систематичної номенклатури речовин;

• доповнити свої знання про класифікацію органічних сполук.

Органічні сполуки. Вам відомо, що органічні речовини — це сполуки Карбону. Крім атомів цього елемента, в молекулах органічних речовин є атоми Гідрогену. Молекули багатьох органічних сполук містять ще й атоми Оксигену, Нітрогену, галогенів, а деяких — атоми Сульфуру, Фосфору та ін.

Майже всі органічні речовини мають молекулярну будову. Тому для них характерні невисокі температури плавлення і кипіння. Більшість органічних сполук має запах, погано розчиняється або не розчиняється у воді; при нагріванні вони загоряються або розкладаються.

Нині відомо понад 20 мільйонів органічних речовин. Їх добувають із горючих копалин, виділяють із рослин, синтезують у хімічних лабораторіях, виробляють на заводах. Розмаїття органічних сполук значною мірою зумовлене здатністю атомів Карбону

Замкнений ланцюг називають циклом.

Серед органічних речовин найбільше вуглеводнів — сполук Карбону з Гідрогеном.

Цікаво знати

Карбон є чотиривалентним в усіх сполуках, крім оксиду СО.

Частина органічних речовин має тривіальні назви, наприклад етилен, ацетилен, лимонна кислота, оцтова кислота, етиловий спирт, ацетон, гліцерин. За такою назвою не можна записати хімічну формулу сполуки. У ХХ ст. було запропоновано кілька варіантів складання хімічних назв органічних речовин. Найширшого використання набула систематична номенклатура1. Її розроблено Міжнародним союзом чистої та прикладної хімії IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry). Згідно з нею, кожній органічній сполуці надають назву (систематичну), яка вказує на склад і будову її молекули.

1 Термін походить від латинського слова nomenclatura — система назв.

Із правилами та рекомендаціями щодо складання систематичних назв органічних речовин ви ознайомитесь на уроках хімії та під час роботи з підручником. За систематичною назвою сполуки кожен із вас зможе скласти її хімічну формулу, зобразити структурну формулу молекули.

Класифікація органічних сполук. Орієнтуватися у світі органічних речовин допомагає їх класифікація. Два способи класифікації проілюстровано схемами 1 і 2.

Схема 1

Класифікація сполук за якісним (елементним) складом

Схема 2

Класифікація сполук за особливостями зв’язку між атомами Карбону

1 Термін походить від грецького слова aromatos — пахуча речовина.

Молекули насичених сполук містять лише прості зв’язки між атомами Карбону, а ненасичених — ще й подвійні, потрійні зв’язки. У молекулах ароматичних сполук є карбонові цикли, в яких унаслідок чергування простих і подвійних зв’язків утворюється замкнена електронна система з рівномірно розподіленою електронною густиною1.

1 Про це йтиметься в § 11.

Органічні речовини також класифікують за будовою карбонового ланцюга. Молекули сполук одного типу мають відкритий карбоновий ланцюг — нерозгалужений або розгалужений. Сполуки іншого типу складаються з молекул циклічної будови.

Ще одним критерієм для класифікації органічних сполук (за винятком вуглеводнів) є наявність у молекулах певних груп атомів, які називають характеристичними, або функціональними, групами. Така група атомів зумовлює хімічні властивості, притаманні сполукам даного класу. Серед оксигеновмісних органічних сполук виокремлюють, наприклад, клас спиртів, клас карбонових кислот. У молекулах спиртів містяться, крім вуглеводневих залишків, гідроксильні групи (-ОН), а карбонових кислот — карбоксильні групи (-СООН). Молекули деяких сполук мають кілька різних характеристичних груп. Так, у молекулі амінооцтової кислоти H2N-CH2-COOH є аміногрупа (-NH2) і карбоксильна група (-СООН).

Органічні сполуки, молекули яких містять сотні й тисячі атомів Карбону, називають високомолекулярними. Крохмаль, целюлоза, білки є природними високомолекулярними сполуками, а поліетилен належить до синтетичних високомолекулярних сполук.

До яких типів (класів) органічних речовин зараховують сполуку з формулою С2Н5ОН?

Розглянемо вправу, яка підтверджує здатність кількох атомів Карбону разом з атомами інших елементів утворювати багато різних молекул, а отже, й органічних речовин.

ВПРАВА. Довести, що існує не менше 10 органічних сполук, молекули яких містять чотири атоми Карбону.

Розв’язання

Чотири атоми Карбону можуть сполучатися в нерозгалужений, розгалужений і замкнений ланцюги.

Записуємо різні карбонові ланцюги із простими зв’язками, а також з одним подвійним і одним потрійним зв’язком:

Можливі карбонові ланцюги із двома або трьома подвійними зв’язками, двома потрійними зв’язками чи двома різними зв’язками — подвійним і потрійним. Крім того, атоми Карбону в молекулах органічних сполук можуть бути сполучені не лише з атомами Гідрогену, а й з атомами інших елементів.

Отже, сполук із чотирма атомами Карбону в молекулах набагато більше, ніж десять.

Допишіть до атомів Карбону в наведених у вправі карбонових ланцюгах необхідну кількість атомів Гідрогену.

Виконавши останнє завдання, ви отримали структурні формули молекул вуглеводнів.

ВИСНОВКИ

Органічні речовини — це сполуки Карбону. Їх численність зумовлена здатністю атомів Карбону утворювати прості, подвійні, потрійні ковалентні зв’язки і сполучатися в ланцюги різної будови.

Чимало органічних сполук мають тривіальні назви, але для кожної існує систематична назва, яка вказує на склад і будову молекули сполуки.

Органічні речовини класифікують за якісним складом, особливостями зв’язку між атомами Карбону, будовою карбонового ланцюга в молекулі. Крім того, їх поділяють на класи за наявністю в молекулах певних характеристичних (функціональних) груп.

1. Назвіть кілька відмінностей органічних сполук від неорганічних.

2. Поясніть, чому органічних речовин набагато більше, ніж неорганічних.

3. Які ознаки використовують для класифікації органічних сполук?

4. До яких типів (класів) належать органічні речовини, що мають такі формули:

а) С3Н8;

б) С2Н3Вr;

в) C6H6;

г) CH3NH2;

ґ) (С6Н10O5)n;

д) (-CH2-CH2-)n?

5. Наведіть приклад насиченої оксигеновмісної органічної сполуки, молекула якої містить один атом Карбону. Запишіть її хімічну формулу та зобразіть структурну й електронну формули молекули.

6. У якій речовині — глюкозі, етиловому спирті чи амінооцтовій кислоті — масова частка Карбону найбільша?

7. Обчисліть густину (н. у.) і відносну густину за воднем газуватої сполуки, молекула якої має скорочену структурну формулу CHF2-CH3.

Попередня
Сторінка
Наступна
Сторінка

Зміст