Хімія 9 - Б клас

9 лютого 2024р.

Тема: Хімічні властивості алкенів і алкінів.

Опрацювати матеріал підручника п. 27-29 та сайту.

Хімічні властивості алкенів та алкінів.

І. Реакції окиснення

1) Горіння або повне окиснення

С2Н4 + 3О2 → 2СО2 + 2Н2О +Q   світне полум’я

2С2Н2 + 5О2 → 4СО2 + 2Н2О +Q   кіптяве полум’я

Чому етан горить майже безбарвним полум’ям, алкени – світнім, а алкіни – кіптявим?

               2∙Ar (C)         24

W(C) =   =         = 0,80  або 80%

 Mr (C2H6)        30

               2∙Ar (C)         24

W(C) =   =               = 0,86  або 86%

 Mr (C2H4)        28

               2∙Ar (C)          24

W(C) =   =           = 0,92  або 92%

 Mr (C2H2)         26

Чим більша масова частка Карбону, тим більш кіптявим буде полум’я. У етану масова частка Карбону найменша – Карбон швидко згорає (етан горить безбарвним полум’ям). У етану  масова частка Карбону більша, тому перед тим як згоріти Карбон розжарюється (ми бачимо світне полум’я). У ацетилена масова частка Карбону найбільша, тому Карбон не весь згорає із-за нестачі кисню (ми бачимо кіптяве полум’я).

2) Часткове окиснення

    КMnO4

С2Н4 + Н2О + О2  →   CH2 – CH2

       |          |

      OH    OH

                                етиленгліколь

Якісна реакція на кратний зв’язок. Фіолетовий колір калій перманганату знебарвлюється.

ІІ. Реакції приєднання

1. Приєднання водню  ( гідрування, гідрогенізація)

 К

СН2 = СН2 + Н2 → СН3 – СН3

            етен етан

 К

СН ≡ СН + Н2 → СН2 = СН2

  ацетилен етен

 К

СН ≡ СН + 2 Н2 → СН3 – СН3

ацетилен етан

2. Приєднання галогенів (галогенування)

СН2 = СН2 + Br2 → СН2Br – СН2Br 

СН ≡ СН + Br2 → СН2 Br = СН2 Br

СН ≡ СН + 2Br2→ СНBr2 – СНBr2

Якісна реакція на кратний зв’язок. Бурий колір брому знебарвлюється.

3. Приєднання галогеноводнів (гідрогалогенування, гідроген галогенування)

СН2 = СН2 + НBr → СН3 – СН2Br

СН ≡ СН + НBr → СН2  = СНBr

4. Приєднання води (гідратація)

СН2 = СН2 + Н2О → СН3 – СН2ОН

Добування етилену і ацетилену.

1.  Дегідрування алканів (відщеплення водню)

                    к

С2Н6 → С2Н4 + Н2

                     к

С2Н6 → С2Н2 + 2Н2

2. Етилен добувають нагріванням етилового спирту з Н2SO4 конц - дегідратація

                Н2SO4

С2Н5ОН     →  С2Н4 + Н2O

                 t

3. Ацетилен добувають з кальцій карбіду

СаСО3 → СаО + СО2

СаО + 3С → СаС2 + СО

СаС2 + 2Н2О → С2Н2 + Са(ОН)2

4. Ацетилен  добувають термічним розкладом метану.

   1500°С

2СН4     →    С2Н2 + 3Н2

Дом. завд. Опрацювати матеріал підручника п. 27-29 та сайту

8 лютого 2024р.

Тема: Хімічні властивості алканів.

Опрацювати матеріал підручника п. 29 та сайту.

• Реакція горіння, або повного окислення:

СН4+2О2 = СО2 + 2Н2О + 880 кДж енергії!

Метан – цінний вид палива, але і небезпечний в суміші з киснем 1:2, або повітрям 1:10

Демонстрація вибуху метану

Так само реакція повного окислення характерна для інших алканів. В робочому зошиті запишіть загальне рівняння горіння:

2 СnH2n+2 + (3n+1) O2 = n CO2 + (n-1) H2O

Спираючись на цей алгоритм запишіть на аркуші рівняння реакції повного окислення пропану та бутану, що горить в запальничці.

• При нестачі кисню відбувається неповне окислення, внаслідок чого утворюється чадний газ:

СН4+2О2 = СО + 2Н2О

•  На світлі молекула хлору розпадається на атоми, а метан при «зустрічі» з хлором на долі секунди утворюється на радикал метіл. Саме тому механізм реакції називають радикальним:

CH4 + Cl:Cl = CH3Cl + HCl   хлор метан

• Термічний розклад алканів залежить від температури нагрівання

t = 5000 С    відбувається руйнування зв’язків між атомами Карбону, що веде до утворення вуглеводнів з меншою молекулярною масою – термічний крекінг

(детально ви його розглядати будете при вивченні теми «Нафта»)

С4Н10 =  С2Н6 + С2Н4

t = 10000 С    відбувається повний розпад вуглеводнів до простих речовин

CH4 = С + 2Н2

t = 15000 С    з метану та етану можна отримати ацетилен

CH4 = С2Н2 + 3 Н2

• Під впливом температури та за наявністю каталізатора  алкани нормальної будови перетворюються на алкани з розгалудженим ланцюжком – ізомеризація

СН3-СН2-СН2-СН3 = ? ізобутан

Обов’язковий елемент органічних сполук – Карбон, майже завжди – Гідроген,  Мета уроку навчитися виявляти ці елементи в органічних речовинах. 

Горіння парафіну, визначення його якісного складу за продуктами згоряння.

Дослід 1.

1. Збираємо прилад: розташуємо над свічкою, що горить, суху склянку.

2. Спостерігаємо: на холодних стінках склянки утворюються краплі води.

3. Робимо висновок: під час горіння парафіну утворюється вода. Джерелом  Гідрогену для утворення Н2О  є парафін. Отже, до складу парафіну входить  Гідроген.

Дослід 2.

1. Збираємо прилад: розташуємо над свічкою, що горить, склянку, стінки якої змочені вапняною водою     (Са(ОН)2).

2. Спостерігаємо: на  стінках склянки прозорі краплі вапняної води  поступово стають білими.

3. Робимо висновок:  Вапняна вода стала каламутною, краплі побіліли. Це говорить про те, що  в пробірці утворився вуглекислий газ , який зреагував з вапняною водою, в результаті чого утворився нерозчинний СаСО3. Джерелом  Карбону для утворення СО2  є парафін. Отже, до складу парафіну входить Карбон.

   Са(ОН)2 + СО2 → СаСО3↓+ Н2О

Зробимо висновок щодо якісного складу парафіну: до складу парафіну входять атоми Карбону і Гідрогену.

ІІІ. Закріплення набутих знань. Розв’язок вправ та задач.

Дано:

m (C5Н12) = 7,2 г

ν (Н2О) - ?         7,2 г                х моль

C5Н12      + 8О2  =5 CO2  + 6Н2О

          72 г                5моль

       Х =    7,2 · 5 : 72  = 0,5 моль

Відповідь:  0,5 моль  Н2О

 Дом. завд. Опрацювати матеріал підручника п. 29 та сайту

2 лютого 2024р.

Тема: Етилен і ацетилен. Молекулярні та структурні формули, фізичні властивості.

Опрацювати матеріал підручника п. 28 та сайту.

Алкени (або етиленові вуглеводні) – вуглеводні із загальною формулою СnН2n, в молекулах яких між атомами Карбону є один подвійний зв’язок. Щоб дати назву алкенам, у назві відповідного алкану суфікс  -ан замінюють на –ен.

Алкіни (або ацетиленові вуглеводні) – вуглеводні із загальною формулою СnН2n-2, в молекулах яких між атомами Карбону є один потрійний зв’язок.

 Щоб дати назву алкінам, у назві відповідного алкану суфікс  -ан замінюють на –ин або –ін.

1. Ненасичені вуглеводні: алкени та алкіни. 

Алкени (або етиленові вуглеводні) – вуглеводні із загальною формулою СnН2n, в молекулах яких між атомами Карбону є один подвійний зв’язок.

Щоб дати назву алкенам, у назві відповідного алкану суфікс  -ан замінюють на –ен.

Алкіни (або ацетиленові вуглеводні) – вуглеводні із загальною формулою СnН2n-2, в молекулах яких між атомами Карбону є один потрійний зв’язок.

 Щоб дати назву алкінам, у назві відповідного алкану суфікс  -ан замінюють на –ин або –ін. Наприклад :

Алкани      СnН2n +2 Алкени     СnН2n Алкіни       СnН2n ─2

СН4    метан __ __

С2Н6   етан С2Н4    етен (етилен) С2Н2   етин (ацетилен)

Будова молекул  етилену і ацетилену 

 Ознака Етилен (алкен) Ацетилен (алкін)

Особливості будови Має 1 подвійний зв’язок -С=С- Має 1 потрійний зв’язок    -С≡ С-

Молекулярна формула С2Н4 С2Н2

Електронна формула Н:С:::С:Н

Структурна формула Н Н

        С=С Н – С ≡ С - Н

Н Н

Фізичні властивості етилену і ацетилену  

1. Гази – прозорі. Безбарвні

2. Майже без запаху (С2Н4  слабкий солодкуватий запах)

3. Малорозчинні у воді

4.  Легші за повітря : М(С2Н4) = 28 г/моль

М (С2Н2) = 26 г/моль

М(повітря) = 29 г/моль

5. Хімічні властивості етилену та ацетилену. Реакції приєднання 

1. Приєднання водню ( гідрування, гідрогенізація) 

 К

СН2 = СН2 + Н2 → СН3 – СН3

            етен етан

 К

СН ≡ СН + Н2 → СН2 = СН2

  ацетилен етен

 К

СН ≡ СН + 2 Н2 → СН3 – СН3

2. Приєднання галогенів (галогенування)

СН2 = СН2 + Br2 → СН2Br – СН2Br

етен

СН ≡ СН + Br2 → СН2 Br = СН2 Br

 ацетилен

СН ≡ СН + 2Br2→ СНBr2 – СНBr2

Якісна реакція на кратний зв’язок. Бурий колір брому знебарвлюється.

Дом. завд. Опрацювати матеріал підручника п. 28 та сайту та виконайте завдання:

Складіть формули двох гомологів для речовин: 

а) CH ≡ CH

б) CH2 = CH − CH2 − CH3

Складіть формули ізомерів, дайте їм назви:

а) C4 H8;

б) C5 H8.

1 лютого 2024р.

Тема: Гомологи метану. Молекулярні та структурні формули. Значення моделювання в хімії. Фізичні властивості гомологів метану.

Опрацювати матеріал підручника п. 27 с.136-139 та сайту.

Що таке гомологи?

Сполуки, що мають подібну будову молекул, подібні хімічні властивості, але різняться за складом на одну,  або кілька груп  - СН2 (гомологічна різниця), називаються гомологами. Ряд таких сполук називається гомологічний ряд.

Гомологічний ряд насичених вуглеводнів (алкані або, парафінів)

Алкани – ценасичені вуглеводні з відкритими карбоновими ланцюгами загальної формули СnH2n+2

Алкани мають лише прості одинарні зв’язки.

Загальна формула СnH2n+2

СН4– метан С2Н6 – етанС3Н8– пропанС4Н10 – бутанС5Н12– пентан

С6Н14– гексанС7Н16– гептанС8Н18– октанС9Н20– нонанС10Н22– декан

Назви С1 – С4 склалися історично. Назви з С5 утворюються від грецьких чи латинських числівників з додаванням суфікса –ан.

3. Назви  деяких радикалів

Радикали  -  це частинки з неспареними електронами.

• СН3   метил –  С2Н5    етилС3Н7  пропіл― С6Н5     феніл

СН3 – СН –         ізопропіл

    |     

   СН3

СН3 – СН2 – СН -         ізобутил

               |     

              СН3

Особливості будови алканів.

1. В атомах Карбону SP3 – гібридизація

2. Кут між осями гібридних хмар 109˚28’

3. Відстань між атомами карбону 0,154нм

4. Ланцюг має зигзагоподібну форму.

Міжнародна номенклатура органічних сполук (ІЮПАК)

Алгоритм для складання назв алканів.

1. У молекулі вибирається головний – найдовший ланцюг і нумеруються атоми Карбону, починаючи з того кінця, до якого ближче стоїть радикал (замісник)

2. Називаються радикали. Перед назвою кожного радикала ставиться цифра, яка вказує номер атома Карбону, біля якого міститься цей радикал. Цифру відокремлюють дефісом. Якщо кілька однакових радикалів, то записуються в порядку зростання номери атомів Карбону, біля яких стоять радикали. Після цифр записуються префікси: ди- (2 радикала), три – (3 радикала), тетра- (4 радикала), пента- і т.д.

3. Називають вуглеводень, що відповідає числу атомів Карбону в гомологічному ланцюзі.

СН3 – СН – СН – СН2 – СН3           3-етил-2-метилпентан

           |         |

          СН3    С2Н5

                    СН3

            |

СН3 – С  –  СН – СН3                                     2,2,3 – триметилбутан

           |        |

                   СН3   СН3

СН3 – СН – СН – СН2 – СН3

           |         |    2,3 – диметилпентан

          СН3    СН3

Фізичні властивості алканів:

1. Агрегатний стан: С1- С4 газиС5-С17 рідиниС18 … тверді речовини

2. Нерозчинні у воді, але розчиняються в органічних  розчинниках

3. С1- С4 без запаху

 С5-С17    мають характерний «бензиновий запах»

4. Ізолятори (діелектрики)

5. С3 – С4 легко скраплюються. Суміш цих газів (балонний газ) використовується як паливо.

Дом. завд. Опрацювати матеріал підручника п. 27 c. 136-139 та сайту.

26 січня 2024р.

Тема: Метан. Молекулярна, електронна і структурна формула метану, поширення в природі.

Опрацювати матеріал підручника п. 27 с. 134-135 та сайту.

Метан, його молекулярна, електронна та структурна формули

Найпростіша органічна сполука — метан, утворена одним атомом Карбону й чотирма атомами Гідрогену.

✵ Молекулярна формула — CH4

✵ Структурна формула —         Н

I

Н - С - Н 

I

H

У процесі утворення молекули метану в атомі Карбону відбувається sp3-гібридизація електронних хмарин.

Гібридизація — це явище змішування різних за формою й енергією електронних орбіталей з утворенням однакових за формою й енергією гібридних орбіталей.

У процесі sp3-гібридизації відбувається цілковите змішування однієї s- і трьох р-орбіталей з утворенням чотирьох гібридних орбіталей.

Демонстрація фрагмента фільму про утворення гібридних орбіталей:

Утворені гібридні орбіталі асиметричні й дуже витягнуті в один бік від ядра. Вони відштовхуються одна від одної під кутом 109° 28', тому молекула метану в просторі являє собою тетраедр. 

У молекулі метану між атомами Карбону й Гідрогену утворюються чотири однакові за силою й довжиною ковалентні слабко-полярні σ-зв’язки.

σ-зв’язок — це ковалентний зв’язок, утворений у результаті перекривання орбіталей уздовж лінії зв’язку (що єднає центри атомів).

σ-зв’язок міцний, має значну енергію.

Дом. завд. Опрацювати матеріал підручника п. 27 c. 134-135 та сайту.

25 січня 2024р.

Тема: Структурні формули органічних речовин.

Опрацювати матеріал підручника п. 26 та сайту.
Склад і будову органічних речовин можна виражати різними формулами.

1. Молекулярні формули показують, скільки і яких атомів міститься у молекулі речовини. Молекулярні формули етану і етанолу записуються наступним чином:

 C2H6,  C2H6O.

Формули показують, що в молекулі етану два атома Карбону і шість атомів Гідрогену, а в молекулі етанолу міститься ще й один атом Оксигену.

2. Структурні формули відображають порядок сполучення атомів у молекулі. Кожен ковалентний зв'язок у структурній формулі позначається рискою, спрямованою від одного атому до іншого, а атоми позначаються символами.

Риска, що сполучає два атоми, позначає валентність. Чотири рисочки у символі Карбону в молекулах етану і етанолу позначають його чотиривалентність і показують число хімічних зв'язків з іншими атомами. Дві рисочки у символі Оксигену показують, що він є двохвалентним, а одна риска біля символу Гідрогену говорить про те, що цей елемент є одновалентним.

           Н Н Н Н

    I I I I

    H - C -  C - H       H - C  -  C - O - H

    I      I                            I       I

  H    H   H     H

3. Скорочені структурні формули теж показують порядок сполучення атомів, але в них зображуються лише зв'язки між атомами Карбону, а зв'язки між атомами Карбону і Гідрогену не позначаються. При складанні скорочених формул враховують, що Карбон в органічних сполуках є чотирьохвалентним.

CH3—CH3, CH3—CH2OH.

Скорочені структурні формули можуть записуватися і без позначення зв'язків:

CH3CH3, CH3CH2OH.

4. Електронні формули використовують для демонстрації електронної будови молекул. У таких формулах кожен електрон позначається крапкою, а ковалентний зв'язок — парою крапок:

           Н Н Н Н

  . . . . . . . .

    H :   C  : C :H       H : C  :  C : O : H

    . .     . .                          . .     . .     

  H      H   H     H

Дом. завд. Опрацювати матеріал підручника п. 26 та сайту.