Хімія. Рівень стандарту. 10 клас. Савчин

ХАРАКТЕРИСТИЧНІ ГРУПИ, ЇХ ФОРМУЛИ, ПРЕФІКСИ ТА СУФІКСИ. ВУГЛЕВОДНЕВІ ЗАМІСНИКИ

Шановні десятикласники!

Хімія як природнича наука відіграє важливу роль у житті кожної людини й робить неоціненний внесок у навчання та розвиток особистості в старшій школі. Програмний матеріал на рівні стандарту насамперед орієнтує на формування в учнів наукової картини світу, адже світ, що нас оточує, — це світ речовин живої та неживої природи. Тому хімічні знання є складником загальної культури кожної людини, а вміння застосовувати їх у практичній діяльності визначає рівень предметної компетентності та успішної соціалізації особистості в сучасному суспільстві.

Навчання хімії на рівні стандарту має забезпечити загальноосвітню підготовку учнівської молоді, сформувати вміння пояснювати хімічні явища, робити обґрунтовані висновки, критично опрацьовувати інформацію та оцінювати вплив науки й технологій на зміну всіх сфер життя людини.

Вивчення органічної хімії в 10 класі розкриє її величезний компетентнісний потенціал, розширить набуті в 9 класі знання та поглибить уміння самостійно проводити дослідження, критично осмислювати отримані результати та застосовувати їх для пояснення багатьох явищ і процесів. Знання про органічні речовини допоможуть вам розв'язувати практичні проблеми, пов'язані з життєвими ситуаціями, забезпечать усвідомлення дбайливого ставлення до природи, її ресурсів і власного здоров'я.

За програмою 10 класу ви вивчатимете шість тем. Підручник розпочинається з короткого повторення початкових понять про органічні речовини.

Опановуючи першу тему, ви ознайомитеся з теорією будови органічних сполук як вищою формою наукових знань. На її положеннях ґрунтується явище ізомерії, властиве органічним сполукам.

Наступні три теми (друга-четверта) розширять ваші знання про класи органічних речовин, зокрема про будову їхніх молекул, взаємний вплив атомів у молекулах, причинно-наслідкові зв'язки між будовою, властивостями та застосуванням.

П'ята тема, присвячена синтетичним високомолекулярним речовинам і полімерним матеріалам на їх основі, розкриває вплив цих речовин на довкілля та здоров'я людини, проблеми утилізації.

У шостій темі ви ознайомитеся з багатоманітністю речовин, біологічно активними речовинами та взаємозв'язками між органічними речовинами, усвідомите роль органічної хімії в розв'язанні сировинної, енергетичної та продовольчої проблем і створенні нових матеріалів.

Успішно опанувати матеріал про органічні речовини, набути вмінь роботи з ними вам допоможуть демонстраційні та лабораторні досліди, виконання практичних робіт і навчальних проектів, розв'язування розрахункових та експериментальних задач. Усе це сформує системні знання про речовини, а також необхідні для подальшого навчання й життя предметні та базові компетентності.

Підручник структуровано на окремі рубрики. На початку параграфа наведено узагальнені цілі, розкрито зміст навчального матеріалу. У тексті параграфа вміщено запитання та завдання з метою діалогічної взаємодії з цим текстом, рефлексії, формування вмінь висловлювати власні судження та обґрунтовувати їх. Наприкінці кожного параграфа подано рубрики «Підсумовуємо вивчене» і «Завдання для самоконтролю», де вміщено різнорівневі завдання в порядку зростання складності.

Краще орієнтуватися в підручнику вам допоможуть умовні позначення рубрик.

Щиро бажаю успіхів у навчанні!

Авторка

ПОВТОРЕННЯ ПОЧАТКОВИХ ПОНЯТЬ ПРО ОРГАНІЧНІ РЕЧОВИНИ

§ 1. СКЛАД, ВЛАСТИВОСТІ, ЗАСТОСУВАННЯ ОКРЕМИХ ПРЕДСТАВНИКІВ ВУГЛЕВОДНІВ

Повторивши матеріал параграфа, ви зможете:

• називати десять представників насичених вуглеводнів (алканів) та окремих представників ненасичених вуглеводнів;
• складати молекулярні, структурні й напівструктурні (скорочені структурні) формули метану та дев'яти його гомологів (С₂Н₆-С₁₀Н₂₂), а також етену й етину;
• класифікувати вуглеводні за складом;
• порівнювати насичені й ненасичені вуглеводні за складом;
• обґрунтовувати застосування метану, етану, етену, етину.

Пригадайте, які речовини називають органічними. Чому перші представники цих сполук дістали назву «вуглеводні»?

Гомологічний ряд насичених вуглеводнів, їхній склад. Вивчаючи в 9 класі початкові поняття про органічні речовини, ви ознайомились із складом і будовою молекули метану та його гомологами. Вам відомо, що до складу молекули метану входять тільки два хімічні елементи — Карбон і Гідроген. Хімічна формула метану СН₄, тобто молекула метану містить один атом Карбону й чотири атоми Гідрогену. Атом Карбону, утворюючи сполуку, перебуває в збудженому стані. Саме тому він може утворити чотири ковалентні зв'язки з чотирма атомами Гідрогену. Оскільки всі валентні електрони атома Карбону беруть участь в утворенні хімічних зв'язків, метан належить до насичених вуглеводнів.

Водночас, завдяки специфічній властивості атомів Карбону сполучатися між собою з утворенням ланцюгів різної будови та складу, є й інші речовини, молекули яких містять Карбон і Гідроген.

Розглянемо табл. 1 і пригадаємо склад, хімічні (молекулярні) формули, скорочені структурні (напівструктурні) формули, загальну формулу насичених вуглеводнів та деякі фізичні властивості насичених вуглеводнів гомологічного ряду метану, а також як змінюється їхній агрегатний стан, температури плавлення та кипіння із зростанням відносних молекулярних мас.

Таблиця 1

Гомологічний ряд метанових вуглеводнів (алканів)

Розглянувши табл. 1, бачимо, що за складом кожний наступний член цього ряду різниться від попереднього на групу атомів -CH₂-. Цю групу називають гомологічною різницею.

Складіть самостійно, скориставшись загальною формулою, формули гомологів метану, до складу яких входять: а) 7 і 9 атомів Карбону; б) 12 і 22 атоми Гідрогену.

Склад, властивості та застосування окремих представників вуглеводнів. Вам уже відомо, який склад мають насичені вуглеводні. Порівняємо його зі складом молекул інших, ненасичених вуглеводнів. Склад і хімічні властивості кількох їхніх представників ви вивчали в 9 класі.

Насамперед розглянемо схему неповної класифікації вуглеводнів (рис. 1).

Рис. 1. Схема неповної класифікації вуглеводнів

Докладнішу інформацію про склад, властивості та застосування деяких представників насичених і ненасичених вуглеводнів отримаємо з табл. 2 (с. 6), яка унаочнює відомості про ці речовини.

Таблиця 2

Порівняльна характеристика окремих представників вуглеводнів

ПІДСУМОВУЄМО ВИВЧЕНЕ

• Метан — найпростіший представник гомологічного ряду насичених вуглеводнів (алканів), до складу молекули якого входять один атом Карбону й чотири атоми Гідрогену.

• Метан утворює гомологічний ряд насичених вуглеводнів, у якому кожний наступний член цього ряду різниться за складом від попереднього на групу атомів -СН₂-; її називають гомологічною різницею.

• У молекулах метанових вуглеводнів атоми Карбону сполучені одинарним зв'язком, а склад молекул відображає загальна формула C_nH_2n+2.

• Метан, етан та інші насичені вуглеводні вступають у реакції заміщення з хлором (хлорування) за яскравого освітлення з утворенням галогенопохідних.

• Етен, етин — представники ненасичених вуглеводнів, у молекулах яких наявні подвійний та потрійний (кратні) зв'язки між атомами Карбону. Як ненасичені вуглеводні вони вступають у реакції приєднання водню (гідрування) і галогенів (галогенування).

• Спільною хімічною властивістю насичених (метан, етан) і ненасичених (етен, етин) вуглеводнів є реакції горіння.

• Насичені вуглеводні використовують для добування галогенопохідних, виготовлення лікувальних препаратів, полімерів, як паливо, розчинники тощо.

• Ненасичені вуглеводні (етен, етин) теж набули широкого застосування, насамперед в органічному синтезі. Етен пришвидшує достигання овочів і фруктів, етин використовують для різання та зварювання металів.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

• 1. Назвіть десять членів гомологічного ряду алканів (CH₄-C₁₀H₂₂).
• 2. Поясніть склад і будову молекул метану та етану. Чому їх називають насиченими вуглеводнями?
• 3. Порівняйте склад і будову молекул етану, етену й етину. Що в них подібне, а що — відмінне?
• 4. Поясніть реакції заміщення на прикладі хлорування метану й етану. За яких умов вони відбуваються?
• 5. Охарактеризуйте реакції приєднання водню та галогенів до ненасичених вуглеводнів. Напишіть рівняння реакцій.
• 6. Обчисліть і позначте кількість атомів Карбону в молекулі алкану, що містить 20 атомів Гідрогену.

А 10

Б 9

В 7

Г 8

• 7. Установіть відповідність між формулами та назвами речовин.

А С₂Н₂

Б С₂Н₆

В С₂Н₄

Г С₃Н₈

1 етен

2 пропан

3 етин

4 етан

5 бутан

• 8. Обчисліть і позначте, у скільки разів етен важчий чи легший за повітря.

А легший у 0,97 раза

Б легший у 1,97 раза

В важчий у 1,1 раза

Г важчий у 1,15 раза

• 9. Обчисліть і позначте відносну густину етину за гелієм.

А 7,5

Б 5,5

В 6,5

Г 8,5

• 10. Обчисліть і позначте, у якого з вуглеводнів — етану чи етену — масова частка Карбону більша й на скільки.

А в етану, на 5,1 %

Б в етену, на 5,7 %

В в етену, на 6 %

Г в етану, на 5,9 %