Теория строения органических соединений | CHEMEGE.RU

Теория строения органических соединений | CHEMEGE.RU Кислород
Содержание
  1. Основные положения теории строения органических соединений
  2. Геометрическая изомерия (или цис-транс-изомерия)
  3. Оптическая изомерия
  4. Sp2-гибридизация
  5. Sp3-гибридизация
  6. Sp-гибридизация
  7. Азотсодержащие органические вещества
  8. В органических соединениях валентность углерода, водорода и кислорода равны…
  9. Виды изомерии
  10. Гдз химия 7 класc габриелян о.с. , остроумов и.г., сладков с.а., 2022, §20 валентность
  11. Гдз химия 8 класc габриелян о.с. , остроумов и.г., сладков с.а., 2022, §22 степень окисления
  12. Гибридизация атомных орбиталей углерода
  13. Гомологи. гомологический ряд
  14. Другие органические вещества
  15. Изомерия
  16. Используя следующие примеры: h2o; nh3; ch4 укажите валентность: а) водорода б) кислорода в) азота г) углерода
  17. Кислородсодержащие органические вещества
  18. Классификация органических соединений
  19. Пространственная изомерия
  20. Структурная изомерия
  21. Таблица валентности химических элементов (1 часть):
  22. Таблица валентности химических элементов (2 часть):
  23. Таблица валентности химических элементов (3 часть):
  24. Таблица валентности химических элементов.
  25. Типы связей в молекулах органических веществ
  26. Типы углеродных атомов в составе органических молекул
  27. Углеводороды
  28. Углерод в органических веществах
  29. Укажите валентности атомов углерода и водорода в органических соединениях — химия
  30. Формулы строения органических веществ

Основные положения теории строения органических соединений

Атомы в молекулах соединены друг с другом в определенной последовательности согласно их валентностям.  Последовательность межатомных связей в молекуле называется ее химическим строением и отражается структурной формулой (формулой строения).

  • Свойства веществ зависят не только от вида и числа атомов в молекуле, но и от их взаимного расположения – т.е. от строения молекулы.

Это приводит к тому, что вещества одного и того же состава могут иметь разное строение, т. е. к появлению изомерии.

Изомеры – это вещества, имеющие одинаковый состав (число атомов каждого типа), но разное взаимное расположение атомов – разное строение.
Например, формуле C4H10 соответствуют два изомерных соединения н-бутан с линейным углеродным скелетом и изобутан (2-метилбутан) с разветвленным скелетом

н-Бутан

CH3-CH2-CH2-CH3

Изобутан

CH3-CH(CH3)-CH3

При этом температура кипения н-бутана -0,5оС, а изобутана -11,4оС.

  • По свойствам данного вещества можно определить строение его молекулы, а по строению молекулы – определить свойства.
  • Атомы и группы атомов в молекуле оказывают взаимное влияние друг на друга. Это отражается на химических и физических свойствах вещества.

Геометрическая изомерия (или цис-транс-изомерия)

Геометрическая изомерия характерна для соединений, в которых различается положение заместителей относительно плоскости двойной связи или цикла.

Например, для алкенов и циклоалканов.

Двойная связь не имеет свободного вращения вокруг своей оси.

Поэтому заместители у атомов углерода при двойной связи могут быть расположены либо по одну сторону от плоскости двойной связи (цис-изомер), либо по разные стороны от плоскости двойной связи (транс-изомер). При этом никаким вращением нельзя получить из цис-изомера транс-изомер, и наоборот.

Например, бутен-2 существует в виде цис— и транс-изомеров

1,2-Диметилпропан также образует цис-транс-изомеры:

Геометрические изомеры различаются по физическим свойствам (температура кипения и плавления, растворимость, дипольный момент и др.). Например, температура кипения цис-бутена-2 составляет 3,73 оС, а транс-бутена-2 0,88оС.

При этом цистранс-изомерия характерна для соединений, в которых каждый атом углерода при двойной связи С=С (или в цикле) имеет два различных заместителя.

Например, в молекуле бутена-1 CH2=CH-CH2-CH3 заместители у первого атома углерода при двойной связи (два атома водорода) одинаковые, и цис—транс-изомеры бутен-1 не образует.

А вот в молекуле бутена-2 CH3—CH=CH-CH3 заместители у каждого атома углерода при двойной связи разные (атом водорода и метильная группа CH3), поэтому бутен-2 образуетцис— и транс-изомеры.

Таким образом, для соединений вида СH2=СHR и СR2=СHR’ цис—транс-изомерия не характерна.

Оптическая изомерия

Оптические изомеры – это пространственные изомеры, молекулы которых соотносятся между собой как предмет и несовместимое с ним зеркальное изображение.

Оптическая изомерия свойственна молекулам веществ, имеющих асимметрический атом углерода.

Асимметрический атом углерода — это атом углерода, связанный с четырьмя различными заместителями.

Такие молекулы обладают оптической активностью — способностью к вращению плоскости поляризации света при прохождении поляризованного луча через раствор вещества.

Например, оптические изомеры образует 3-метилгексан:

Sp2-гибридизация

В sp2-гибридизацию вступают одна s-орбиталь и две p-орбитали. Одна p-орбиталь не гибридизуется:

Три sp2-гибридные орбитали атома углерода взаимно отталкиваются, и располагаются в пространстве так, чтобы угол между орбиталями был максимально возможным.

Поэтому три sp2-гибридные орбитали атома углерода направлены в пространстве под углом 120одруг к другу, что соответствует плоскому строению (треугольник).

При этом негибридная р-орбиталь располагается перпендикулярно плоскости, в которой расположены три гибридные sp2— орбитали.

Например, молекула этилена C2H4 имеет плоское строение. Сигма-связь между атомами углерода образуется за счет перекрывания sp2-гибридных орбиталей. Пи-связь между атомами углерода образуется за счет перекрывания негибридных р-орбиталей.

Модель молекулы этилена:

Sp3-гибридизация

В sp3-гибридизацию вступают одна s-орбиталь и три p-орбитали. При этом образуются четыре sp3-гибридные орбитали:

Четыре sp3-гибридные орбитали атома углерода взаимно отталкиваются, и располагаются в пространстве так, чтобы угол между орбиталями был максимально возможным.

Поэтому четыре гибридные орбитали углерода в состоянии sp3-гибридизации направлены в пространстве под углом 109о 28’  друг к другу, что соответствует тетраэдрическому строению.

Например, в молекуле метана CH4 атомы водорода располагаются в пространстве в вершинах тетраэдра, центром которого является атом углерода. Валентный угол Н–С–Н в метане равен 109о 28’

Молекулам линейных алканов с большим числом атомов углерода соответствует зигзагообразное расположение атомов углерода.

Например, пространственное строение н-бутана

Sp-гибридизация

В sp-гибридизацию вступают одна s-орбиталь и одна p-орбиталь. Две p-орбитали не  вступают в гибридизацию:

Две sp-гибридные орбитали атома углерода направлены в пространстве под углом 180одруг к другу, что соответствует линейному строению.

Азотсодержащие органические вещества

Азотсодержащие вещества можно также разделить на классы по наличию определенных функциональных групп.

  • амины – содержат группы –NН2, –NH–, либо -N< ,
  • нитрилы (группа –СºN),
  • азотистые гетероциклы.

Некоторые органические вещества содержат и азот, и кислород.

К ним относятся:

  • нитросоединения –NO2
  • амиды –CONH2,
  • аминокислоты – полифункциональные соединения, которые содержат и карбоксильную группу –COOH, и аминогруппу –NH2

В органических соединениях валентность углерода, водорода и кислорода равны…

В органических соединениях валентность углерода, водорода и кислорода равны соответственно:

а) 2, 4, 1 б) 4, 1, 2 в) 2, 1, 2 г) 6, 1, 2

Углеводород CH2 = CH – C(CH3)3 относят к гомологическому ряду, общая формула к

о

торого

a) CnH2n б) CnH2n-2 в) CnH2n 2 г) CnH2n-6

Название алкана с углеродной цепью

CH2 – CH – CH – CH2 – CH – CH3

||||

CH3 CH3 CH3 CH3

a) 2,3,5 – триметилгексан в) 1,2,3,5 – тетраметилгексан

б) 2,4,5 – триметилгептан г) 2,4,5,6 – тетраметилгексан

Тритичный атом углерода соединен с тремя

а) атомами водорода в) функциональными группами

б) атомами углерода г) углеводородными радикалами

В молекуле бутана каждый атом углерода находится в состоянии гибридизации

а) sp2 б) sp3d2 в) sp3 г) sp

Метил, этил, винил – это…

а) радикалы б) функциональные группы в) изомеры г) гомологи

Соединения пентан и 2,2-диметилпропан это

а) одно и то же вещество в) геометрические изомеры

б) структурные изомеры г) гомологи

Этан не вступает в реакции

а) замещения в) дегидрирования

б) изомеризации г) горения

Качественной реакцией на непредельную связь в углеводороде является

а) реакция с Cu(OH)2 в) реакция обесцвечивания раствора брома

б) реакция «серебряного зеркала» г) изменение цвета индикаторной бумаги

При взаимодействии этена (этилена) с водой образуется органическое вещество

а) этанол б) уксусная кислота в) этаналь г) этиленгликоль

Продуктом реакции бутена-1 с хлороводородом образуется

а) 1-хлобутан б) 2-хлорбутен-1 в) 3-хлорбутан г) 2-хлорбутан

Полипропилен получают из вещества, формула которого

а) CH2 = CH2 б) CH ≡ CH в) CH2 = CH – CH2 г) CH3 – CH2 – CH3

При взаимодействии этина (ацетилена) с водой образуется органическое вещество

а) этанол б) этаналь в) уксусная кислота г) этиленгликоль

Продуктом тримеризации ацетилена является

а) ксилол б) толуол в) циклогексан г) бензол

Виды изомерии

Различают два основных вида изомерии: структурную и пространственную (стереоизомерию).

   Структурные изомеры отличаются друг от друга взаимным расположением атомов в молекуле;  стереоизомеры — расположением атомов в пространстве.

Гдз химия 7 класc габриелян о.с. , остроумов и.г., сладков с.а., 2022, §20 валентность

ГДЗ Химия 7 класc Габриелян О.С. , Остроумов И.Г., Сладков С.А., 2022, §20 ВАЛЕНТНОСТЬ

Красным цветом приводится решениеа фиолетовым ― объяснение. 

ПРАВИЛО чётности-нечётности:

элементы, расположенные в группах с чётными номерами, проявляют чётные значения валентности, а

для элементов нечётных групп характерны нечётные значения валентности.

ПРОВЕРЬТЕ СВОИ ЗНАНИЯ

Упражнение 1.

Запишите формулы оксидов железа и меди, т. е. бинарных соединений с кислородом. Данные о валентностях элементов приведены в параграфе.

Ответ: 

Fe2O3, FeO, Cu2O, CuO.
Объяснение.
Для оксида железа (III). Записываем химические символы элементов, а над ними валентность элементов: FeIIIОII. Наименьшее общее кратное валентностей обоих элементов равно шесть и делим его на величину валентности каждого из элементов (6:3=2 и 6:2=3) ― это индексы, которые ставим у символа соответствующего химического элемента. Итак, формула Fe2O3

Для оксида железа (II). Записываем химические символы элементов, а над ними валентность элементов: FeIIОII. Наименьшее общее кратное валентностей обоих элементов равно два и делим его на величину валентности каждого из элементов (2:2=1 и 2:2=1) ― это индексы, которые ставим у символа соответствующего химического элемента (на письме 1 не пишем). Итак, формула FeО
Для оксида меди (I). Записываем химические символы элементов, а над ними валентность элементов: СuIОII. Наименьшее общее кратное валентностей обоих элементов равно два и делим его на величину валентности каждого из элементов (2:1=2 и 2:2=1) ― это индексы, которые ставим у символа соответствующего химического элемента. Итак, формула Сu2О
Для оксида меди (II). Записываем химические символы элементов, а над ними валентность элементов: CuIIОII. Наименьшее общее кратное валентностей обоих элементов равно два и делим его на величину валентности каждого из элементов (2:2=1 и 2:2=1) ― это индексы, которые ставим у символа соответствующего химического элемента (на письме 1 не пишем). Итак, формула СuО

Упражнение 2. Сера образует два оксида, формулы которых SO2 и SO3. Какие названия имеют эти оксиды? Оксид серы (IV) и oксид серы (VI).
В каком из них содержание серы выше? Ответ подтвердите расчётами.
Дано: оксиды SO2 и SO3
Найти: ω1(S) —?, ω2(S) —?
Решение.
1.
Рассчитываем массовую долю cеры в SO2.
Mr(SO2)=Ar(S) 2•Ar(O)=32 2•16=64

ω1(S)=(Ar(S)/Mr(SO2))•100%=(32:64)•100%=50%
2. Рассчитываем массовую долю cеры в SO3.
Mr(SO3)=Ar(S) 3•Ar(O)=32 3•16=80
ω2(S)=(Ar(S)/Mr(SO3))•100%=(32:80)•100%=40%
Ответ: в оксиде SO2 массовая доля серы больше, чем в оксиде SO3.

Упражнение 3. Рассчитайте массовую долю фосфора в оксиде фосфора (III) и оксиде фосфора (V).
Дано: оксиды P2O3 и P2O5
Найти: ω1(P) —?, ω2(P) —?
Решение.
1. Рассчитываем массовую долю cеры в Р2O3.
Mr(P2O3)=2•Ar(P) 3•Ar(O)=2•31 3•16=110
ω1(P)=(2•Ar(P)/Mr(P2O3))•100%=(2•31:110)•100%=56,36%
2. Рассчитываем массовую долю cеры в Р2О5.
Mr(P2O5)=2•Ar(P) 5•Ar(O)=2•31 5•16=142
ω2(P)=(2•Ar(P)/Mr(P2O5))•100%=(2•31:142)•100%=43,66%
Ответ: в оксиде P2O3 массовая доля фосфора больше, чем в оксиде P2O5.

Упражнение 4. Назовите вещества, формулы которых:
FeS – сульфид железа (II),
Аl2S3сульфид алюминия,
SCl2хлорид серы (II),
SCl4 хлорид серы (IV),
СО – оксид углерода (II),
СO2 оксид углерода (IV),
Na3Р – фосфид натрия,
Са3Р2фосфид кальция.

Упражнение 5. Запишите формулы хлоридов — бинарных соединений элементов с одновалентным хлором: углерода (IV), калия, азота (III), меди (I), меди (II), железа (II), железа (III), свинца (II).
Ответ: CCl4, KCl, NCl3, CuCl, CuCl2, FeCl2, FeCl3, PbCl2
Объяснение.
Для хлорида углерода (IV). Записываем химические символы элементов, а над ними валентность элементов: CIVClI. Наименьшее общее кратное валентностей обоих элементов равно четыре и делим его на величину валентности каждого из элементов (4:4=1 и 4:1=4) ― это индексы, которые ставим у символа соответствующего химического элемента (на письме 1 не пишем). Итак, формула CCl4

Для хлорида калия. Записываем химические символы элементов, а над ними валентность элементов: KIClI. Наименьшее общее кратное валентностей обоих элементов равно один и делим его на величину валентности каждого из элементов (1:1=1 и 1:1=1) ― это индексы, которые ставим у символа соответствующего химического элемента (на письме 1 не пишем). Итак, формула KCl
Для хлорида азота (III). Записываем химические символы элементов, а над ними валентность элементов: NIIIClI. Наименьшее общее кратное валентностей обоих элементов равно три и делим его на величину валентности каждого из элементов (3:3=1 и 3:1=3) ― это индексы, которые ставим у символа соответствующего химического элемента (на письме 1 не пишем). Итак, формула NCl3
Для хлорида меди (I). Записываем химические символы элементов, а над ними валентность элементов: CuIClI. Наименьшее общее кратное валентностей обоих элементов равно один и делим его на величину валентности каждого из элементов (1:1=1 и 1:1=1) ― это индексы, которые ставим у символа соответствующего химического элемента (на письме 1 не пишем). Итак, формула СuСl

Для хлорида меди (II). Записываем химические символы элементов, а над ними валентность элементов: CuIIClI. Наименьшее общее кратное валентностей обоих элементов равно два и делим его на величину валентности каждого из элементов (2:2=1 и 2:1=2) ― это индексы, которые ставим у символа соответствующего химического элемента (на письме 1 не пишем). Итак, формула СuCl2
Для хлорида железа (II). Записываем химические символы элементов, а над ними валентность элементов: FeIIClI. Наименьшее общее кратное валентностей обоих элементов равно два и делим его на величину валентности каждого из элементов (2:2=1 и 2:1=2) ― это индексы, которые ставим у символа соответствующего химического элемента (на письме 1 не пишем). Итак, формула FeCl2
Для хлорида железа (III). Записываем химические символы элементов, а над ними валентность элементов: FeIIIClI. Наименьшее общее кратное валентностей обоих элементов равно три и делим его на величину валентности каждого из элементов (3:3=1 и 3:1=3) ― это индексы, которые ставим у символа соответствующего химического элемента (на письме 1 не пишем). Итак, формула FeCl3
Для хлорида свинца (II). Записываем химические символы элементов, а над ними валентность элементов: PbIIClI. Наименьшее общее кратное валентностей обоих элементов равно два и делим его на величину валентности каждого из элементов (2:2=1 и 2:1=2) ― это индексы, которые ставим у символа соответствующего химического элемента (на письме 1 не пишем). Итак, формула  PbCl2

Упражнение 6. В 150 л смеси оксида серы (IV) с оксидом углерода(IV) объёмная доля последнего составляет 15%. Сколько литров каждого из оксидов содержится в смеси?
Дано: V(смеси)=150 л, ϕ(СО2) =15%, или 0,15
Найти: V(SО2)-?, V(СО2)-?
Решение.

1-й способ
1.
C формулы нахождения объёмной доли ϕ(СО2)=V(СО2)/V(смеси) находим объём оксида углерода(IV):
V(СО2) = ϕ(СО2)•V(смеси) = 0,15•150 л = 22,5 л
2.
Рассчитываем объём оксида серы (IV):
V(SО2) = V(смеси) — V(СО2) = 150 л – 22,5 л = 127,5 л

2-й способ
1. Рассчитываем объём оксида углерода(IV):
V(СО2) = ϕ(СО2)•V(смеси) = 0,15•150 л = 22,5 л
2.
Рассчитываем объём оксида серы (IV):
V(SО2) = ϕ(SО2)•V(смеси) = (1-ϕ(СО2))•V(смеси)=(1-0,15)•150 л =0,85•150 л = 127,5 л.

Ответ:  V(СО2) =22,5 л, V(SО2)=127,5 л

ПРИМЕНИТЕ СВОИ ЗНАНИЯ
Упражнение 1. Составьте формулы соединений, состоящих из пар элементов: натрия и водорода, алюминия и фтора, бора и кислорода, кислорода и магния.
Ответ: NaH, AlF3, B2O3, MgO
Объяснение.
Для натрия и водорода. Записываем химические символы элементов, а над ними валентность элементов: NaIНI. Наименьшее общее кратное валентностей обоих элементов равно один и делим его на величину валентности каждого из элементов (1:1=1 и 1:1=1) ― это индексы, которые ставим у символа соответствующего химического элемента (на письме 1 не пишем). Итак, формула NaH

Для алюминия и фтора. Записываем химические символы элементов, а над ними валентность элементов: AlIIIFI. Наименьшее общее кратное валентностей обоих элементов равно три и делим его на величину валентности каждого из элементов (3:3=1 и 3:1=3) ― это индексы, которые ставим у символа соответствующего химического элемента (на письме 1 не пишем). Итак, формула AlF3
Для бора и кислорода. Записываем химические символы элементов, а над ними валентность элементов: BIIIOII. Наименьшее общее кратное валентностей обоих элементов равно шесть и делим его на величину валентности каждого из элементов (6:3=2 и 6:2=3) ― это индексы, которые ставим у символа соответствующего химического элемента. Итак, формула B2O3

Для магния и кислорода. Записываем химические символы элементов, а над ними валентность элементов: MgIIOII. Наименьшее общее кратное валентностей обоих элементов равно два и делим его на величину валентности каждого из элементов (2:2=1 и 2:2=1) ― это индексы, которые ставим у символа соответствующего химического элемента (на письме 1 не пишем). Итак, формула MgO

Упражнение 2. В предыдущих параграфах вы знакомились с рудами железа. Найдите минералогические названия этих руд и установите соответствие с химическими названиями основных веществ, содержащихся в них.
Магнитный железняк ― оксид железа (II),(III) Fe3O4(железо и кислород).
Красный железняк ― оксид железа (III) Fe2O3
(железо и кислород).
Железный колчедан ― cульфид железа (II) FeS2
(железо и сера).

Гдз химия 8 класc габриелян о.с. , остроумов и.г., сладков с.а., 2022, §22 степень окисления

ГДЗ Химия 8 класc Габриелян О.С. , Остроумов И.Г., Сладков С.А., 2022, §22 СТЕПЕНЬ ОКИСЛЕНИЯ

Красным цветом даются ответыа фиолетовым ― объяснения.

ПРОВЕРЬТЕ СВОИ ЗНАНИЯ
Упражнение 1.

Дайте определение понятию «степень окисления».

Степень окисления — это условный заряд атомов химического элемента в соединении, вычисленный из предположения, что все ковалентные полярные связи превратились в ионные.

Упражнение 2. Назовите элементы с постоянной степенью окисления и элементы с переменной степенью окисления.
К элементам с постоянной степенью окисления относятся:
• химические элементы IA , IIA, IIIA групп, имеющие степень окисления соответственно 1, 2, 3;
• фтор, имеющий степень окисления -1 ;
• кислород, проявляющий в подавляющем большинстве соединений степень окисления -2 ;
• водород, имеющий в соединениях с большинством неметаллов степень окисления 1, а в соединениях с металлами — степень окисления -1 .
Другие химические элементы проявляют переменные степени окисления.

Как соотносится положение химического элемента в таблице Д.И.Менделеева со значением его степеней окисления? Максимальная (положительная) степень окисления химические элементов совпадает с номером группы, в которой элемент размещается.

ПРИМЕНИТЕ СВОИ ЗНАНИЯ

Упражнение 1.

Сравните понятия «степень окисления» и «валентность».

Понятие «валентность» применяют для соединений молекулярного строения. Для всех классов соединений (молекулярного и немолекулярного строения), независимо от вида химических связей (ковалентная, ионная, металлическая), применяется более универсальное понятие «степень окисления». Это понятие условное для веществ молекулярного и атомного строения, для них реального содержания оно не имеет.
Валентность определяется только числом ковалентных связей без учета полярности образованных связей, поэтому не имеет знака и приобретает значение от I до VIII. Степень окисления, в отличие от валентности, может иметь положительное
( ), отрицательное (-) и нулевое значение. Степень окисления в простых веществах равна нулю, а валентность отличная от нуля.

Приведите примеры веществ, в которых величины валентности и степени окисления совпадают и различаются.

Совпадают:

хлорид натрия, оксид магния, соляная кислота, оксид натрия.

Различаются:

кислород2, степень окисления элемента ноль, а валентность II),водород2, степень окисления элемента ноль, а валентность I),азот(N2, степень окисления элемента ноль, а валентность III), пероксид водорода2О2, степень окисления кислорода -1, а валентность кислорода II), серный колчедан(FeS2, степень окисления серы -1, а валентность серы II), этилен(C2-2H4 1, степень окисления углерода -2, а валентность углерода IV).
Объяснение: в простых веществах неметаллах существует ковалентная неполярная связь, общая электронная пара не сдвигается ни к одному из атомов, поэтому степень окисления элементов в простых веществах всегда равна нулю. Однако атомы друг с другом связаны, то есть имеют определённую валентность, например, в кислороде валентность элемента О равна II (О=О), а в азоте валентность элемента N — III (NΞN). В молекуле пероксида водорода степень окисления кислорода -1: Н2 1О2-1, но зато валентность кислорода II (Н-О-О-Н). 

Упражнение 2. Рассчитайте степени окисления атомов химических элементов в веществах:
а) Nа2S; Na2 S-2
Объяснение: степень окисления натрия равна 1. Обозначим степень окисления серы через х: Nа2 1Sх, принимая во внимание свойство электронейтральности вещества, получим уравнение: 2•( 1) х=0, отсюда х =-2. Степень окисления серы равна -1
б) F2; F20
Объяснение: степень окисления в простых веществах равна 0.
в) КNO3; K N 5O3-2
Объяснение: степень окисления калия равна 1, а кислорода -2. Обозначим степень окисления азота через х: К 1NхO3-2, принимая во внимание свойство электронейтральности вещества, получим уравнение: 1•( 1) х 3•(-2)=0, отсюда х=6-1=5. Cтепень окисления азота равна 5. 
г) Са3Р2; Ca3 2P2-3
Объяснение: степень окисления кальция равна 2. Обозначим степень окисления фосфора через х: Ca3 2P2x, принимая во внимание свойство электронейтральности вещества, получим уравнение: 3•( 2) 2•(x)=0, отсюда 2х=-6, x=-3. Степень окисления фосфора равна -3.
д) ВF3. B 3F3-1
Объяснение: степень окисления бора равна 3. Обозначим степень окисления фтора через х: B 3F3x, принимая во внимание свойство электронейтральности вещества, получим уравнение: 1•( 3) 3•(x)=0, отсюда 3х=-3, x=-1. Степень окисления фтора равна -1.

Упражнение 3. Расположите формулы веществ в порядке увеличения степени окисления атома хлора: КСlО3, Сl2, НСlО4, FeCl3, Ca(СlО)2, СlО3, КСlО2.
Ответ: FeСl3, Сl2, Ca(СlО)2, КСlО2, КСlО3, СlО3, НСlО4.
К 1Сl 5O3-2, Сl20, Н 1Сl 7О4-2, Fe 3Сl3-1, Са 2(Сl 1О-2)2, Сl 6О3-2, К 1Сl 3О2-2.
Объяснение.
В соединении КСlО3. Объяснение: степень окисления калия равна 1, а кислорода -2. Обозначим степень окисления хлора через х: К 1ClхO3-2, принимая во внимание свойство электронейтральности вещества, получим уравнение: 1•( 1) х 3•(-2)=0, отсюда х=6-1=5. Cтепень окисления хлора равна 5.
В соединении HСlО4. Объяснение: степень окисления водорода равна 1, а кислорода -2. Обозначим степень окисления хлора через х: Н 1ClхO4-2, принимая во внимание свойство электронейтральности вещества, получим уравнение: 1•( 1) х 4•(-2)=0, отсюда х=8-1=7. Cтепень окисления хлора равна 7.
В соединении Сa(СlO)2Объяснение: степень окисления кальция равна 2, а кислорода -2. Обозначим степень окисления хлора через х: Ca 2(ClхO-2)2, принимая во внимание свойство электронейтральности вещества, получим уравнение: 1•( 2) 2•х 2•(-2)=0, отсюда х=(4-2):2=1. Cтепень окисления хлора равна 1.
В соединении СlO3Объяснение: степень окисления кислорода -2. Обозначим степень окисления хлора через х: ClхO-23, принимая во внимание свойство электронейтральности вещества, получим уравнение: 1•х 3•(-2)=0, отсюда х=6. Cтепень окисления хлора равна 6.
В соединении КСlО2. Объяснение: степень окисления калия равна 1, а кислорода -2. Обозначим степень окисления хлора через х: К 1ClхO2-2, принимая во внимание свойство электронейтральности вещества, получим уравнение: 1•( 1) х 2•(-2)=0, отсюда х=4-1=3. Cтепень окисления хлора равна 3.

Упражнение 4. В каких переходах степени окисления атомов увеличились, а в каких — уменьшились:
а) HBr — Вг2;
Н 1Вг-1 — Вг20; увеличились(Вг: -1→0)
б) FeO — Fе2O3;
Fe 2O-2 — Fе2 3O3-2увеличились(Fе: 2→ 3)
в) S — ZnS;
S0 — Zn 2S-2;уменьшились(S: 0→-2)
г) КMnO4 — К2МnO4?
К 1Mn 7O4-2 — К2 1Мn 6O4-2уменьшились(Мn: 7→ 6)

ВЫРАЗИТЕ МНЕНИЕ

Упражнение 1. 

Предложите свой способ образования названий бинарных соединений. Назовите соединения, имеющие формулы: Na

2

O, СаS, FeS, Са

3

N

2

, Mg

2

Si, СО, ССl

4

.

Ответ: оксид натрия, сульфид кальция, сульфид железа (II), нитрит кальция, силицид магния, оксид карбона (II), хлорид углерода (IV).

Гибридизация атомных орбиталей углерода

Электронная формула атома углерода в основном состоянии: 

6С 1s22s22p2

6С  1s Теория строения органических соединений | CHEMEGE.RU  2s Теория строения органических соединений | CHEMEGE.RU  2s Теория строения органических соединений | CHEMEGE.RU  2p  Теория строения органических соединений | CHEMEGE.RU

В возбужденном состоянии: один электрон переходит с 2s-подуровня на 2р-подуровень.

6С* 1s22s12p3

* 1s2 Теория строения органических соединений | CHEMEGE.RU   2s1Теория строения органических соединений | CHEMEGE.RU   2s1Теория строения органических соединений | CHEMEGE.RU  2p3  Теория строения органических соединений | CHEMEGE.RU

Таким образом, в возбужденном состоянии углерод содержит четыре неспаренных электрона, может образовать четыре химические связи и проявляет валентность IV в соединениях.

При образовании четырех химических связей атомом углерода происходит гибридизация атомных орбиталей.

Гибридизация атомных орбиталей — это выравнивание электронной плотности атомных орбиталей разного типа с образованием новых, молекулярных орбиталей, форма и энергия которых одинаковы.

В гибридизацию вступают атомные орбитали с небольшой разницей в энергии (как правило, орбитали одного энергетического уровня). В зависимости от числа и типа орбиталей, участвующих в гибридизации, для атома углерода возможны sp3, sp2 и sp-гибридизация.

Гомологи. гомологический ряд

Органические вещества разных классов тесно взаимосвязаны.

Соединения, содержащие одинаковые функциональные свойства, проявляют схожие химические и физические свойства.

Вещества, которые содержат одинаковые функциональные группы, имеют сходное строение, но отличаются друг от друга на одну или несколько групп –СH2–, образуют гомологический ряд.
Гомологи – это вещества, которые входят в один и тот же гомологический ряд.

Группу  –СH2– называют гомологической разностью.

Другие органические вещества

Органические соединения очень многочисленны и разнообразны.

К важным классам органических соединений также относятся галогенопроизводные органические вещества R–Hal ,которые содержат также атомы галогенов (хлора, фтора, брома и др.).

В состав органических соединений также могут входить несколько одинаковых или различных функциональных групп.

Изомерия

Изомеры– это вещества, имеющие одинаковый состав (число атомов каждого типа), но разное взаимное расположение атомов – разное строение.

Изомерия– это явление существования веществ с одинаковым составом, но различным строением.

Например, формуле C4H10 соответствуют два изомерных соединения н-бутан с линейным углеродным скелетом и изобутан (2-метилбутан) с разветвленным скелетом:

При этом температура кипения н-бутана –0,5оС, а изобутана –11,4оС.

Используя следующие примеры: h2o; nh3; ch4 укажите валентность: а) водорода б) кислорода в) азота г) углерода

Какую работу надо совершить, чтобы поднять тело массой 10 кг на высоту 2 метра, используя при этом подвижной блок? а) 100 Дж б) 200 Дж в) 10 Дж г) 20 Дж

Чтобы столбик ртути в медицинском термометре опустился, термометр «встряхивают»-двигают вниз, а затем резко останавливают. Какова причина опускания столбика ртути?

По двум парал-ым железнодорожным путям навстречу друг другу равномерно движутся два поезда: грузовой — длиной 630 м — со скоростью 48 км/ч и пассажирский длиной 120 м — со скоростью 102 км/ч.

Брусок массой 900 г соскальзывает с доски, наклоненной к горизонту под углом 30 градусов с ускорением 1,3 м/с2. Каков вес бруска? Как он направлен? Примите ℊ=9,8 м/с.

Частота свободных электромагнитных колебаний в колебательном контуре 20 МГц. Определите частоту колебаний в контуре, если конденсатор емкостью 1 мкФ заменить конденсатором, емкость которого 4 мкФ.

Чугунный шар имеет массу 4,2 кг при объеме 700 кубических сантиметров. Определите имеет ли этот шар внутри полость.

скорость автомобиля изменяется по закону vx=0.3t. Определите силу тяги, действующую на автомобиль, если его масса 1,2 т.

Автомобиль въезжает на вогнутый участок дороги, радиус кривизны которого R = 30 м. При какой скорости водитель будет испытывать трехкратную перегрузку?

Найдите импульс легкового автомобиля массой 1,5 движущегося со скоростью 36 км/ч

Какое из двух одинаковых тел обладает большей кинетической энергией, то которое движется со скоростью 10 м/с или 20 м/с Во сколько раз больше?

Кислородсодержащие органические вещества

Так как кислород имеет валентность II, он может образовать либо 2 одинарные связи, либо одну двойную. Соответственно, в органической молекуле он соединяется с водородом и углеродом.

Основные функциональные группы, содержащие кислород:
  • группа –О-Н (гидроксильная)
  • группа >С=О (карбонильная)
  • группа –СОО- (карбоксильная)

Классификация органических соединений

Классификацию органических веществ определяют строение углеродной цепи (углеродного скелета) и наличие и особенности строения функциональных групп.

Углеродный скелетэто последовательность соединенных между собой атомов углерода в органической молекуле.
Функциональная группа – это атом или группа атомов, которая определяет принадлежность молекулы к определенному классу органических веществ и химические свойства, соответствующие данному классу веществ.

Классификация органических веществ по составу

УглеводородыКислородсодержащие веществаАзотсодержащие вещества
Состоят из атомов углерода и водородаСодержат также атомы кислородаСодержат также атомы азота

Пространственная изомерия

Пространственные изомеры – это вещества с одинаковым составом и химическим строением, но с разным пространственным расположением атомов в молекуле. Виды пространственной изомерии – геометрическая (цис—транс) и оптическая изомерия.

Структурная изомерия

Структурные изомеры – соединения с одинаковым составом, но различным порядком связывания атомов, т.е. с различным химическим строением. Молекулярная формула у структурных изомеров одинаковая, а структурная различается.

1. Изомерия углеродного скелета: вещества различаются строением углеродной цепи, которая может быть линейная или разветвленная.

Например, молекулярной формуле С5Н12 соответствуют три изомера:

2. Изомерия положения обусловлена различным положением кратной связи, функциональной группы или заместителя при одинаковом углеродном скелете молекул.

2.1. Изомерия положения функциональной группы. Например, существует два изомерных предельных спирта с общей формулой С3Н8О: пропанол-1 (н-пропиловый спирт) пропанол-2 (изопропиловый спирт):

2.2. Изомерия положения кратной связи может быть вызвана различным положением кратной (двойной или тройной)  связи в непредельных соединениях. Например, в бутене-1 и бутене-2:

2.3. Межклассовая изомерия – ещё один вид структурной изомерии, когда вещества из разных классов веществ имеют одинаковую общую формулу.

Например, формуле С2Н6О соответствуют: спирт (этанол) и простой эфир (диметиловый эфир):

Таблица валентности химических элементов (1 часть):

Атомный номерХимический элементСимволВалентностьПримеры соединенийПримечание
1ВодородHIHCl, H2O2
2ГелийHeотсутствует
3ЛитийLiILiOH, Li2O
4БериллийBeI, II
5БорBIIIB2O3
6УглеродCII, IV
7АзотNI, II, III, IV
  • N2O;
  • NO;
  • N2O3, Ca(NO2)2,(NO)F, HNO2 NH2OH, NH3;
  • NO2, N2O4, HNO3, NH4NO3,  Ca(NO3)2, N2O5
В азотной кислоте (HNO3) и своем высшем оксиде (N2O5) атом азота образует только четыре ковалентные связи, являясь четырехвалентным
8КислородOII(NO)F, CaO, O2, H2O2,Cl2O, H2O
9ФторFIHF, (NO)F
10НеонNeотсутствует
11НатрийNaINa2S, Na2O
12МагнийMgIIMg(NO3)2
13АлюминийAlIIIAl2O3, Al2S3, AlCl3
14КремнийSiII, IV
15ФосфорPIII, V
  • P2O3, PH3,  H3PO3, H3PO4;
  • P2O5
16СераSII, IV, VI
  • H2S, K2S, PbS, Al2S3, Fe2S3, FeS2;
  • SO2;
  • SF6, SO3, H2SO4
17ХлорClI, III, IV, V, VI, VII
  • Cl2O, NaCl,  Cl2, HCl, NH4Cl;
  • NaClO2;
  • NaClO2;
  • KClO3, Cl2O5;
  • Cl2O6;
  • Cl2O7
18АргонArотсутствует
19КалийKIKOH, K2O, K2S
20КальцийCaIICa(OH)2
21СкандийScIIISc2O3
22ТитанTiII, III, IV
23ВанадийVII, III, IV, V
24ХромCrII, III, VI
25МарганецMnII, III, IV, VI, VII
  • Mn(OH)2;
  • Mn2O3;
  • MnO2;
  • MnO3;
  • Mn2O7
26ЖелезоFeII, III
  • Fe(OH)2, FeS2, FeO;
  • Fe2O3, Fe(OH)3, Fe2Cl3, Fe2S3
27КобальтCoII, III
28НикельNiII, III
29МедьCuI, II
30ЦинкZnIIZnSO4, ZnO, ZnS

Таблица валентности химических элементов (2 часть):

31ГаллийGaI, II, III
32ГерманийGeII, IV
33МышьякAsIII, V
34СеленSeII, IV, VI
35БромBrI, III, V, VII
36КриптонKrотсутствует
37РубидийRbIRbOH
38СтронцийSrIISrO
39ИттрийYIIIY(NO3)3
40ЦирконийZrII, III, IV
41НиобийNbI, II, III, IV, V
42МолибденMoII, III, IV, V, VI
  • MoCl2;
  • Mo(OH)3;
  • MoO2;
  • MoCl5;
  • MoF6
43ТехнецийTcII, III, IV, V, VI, VII
  • TcCl2;
  • TcBr3;
  • TcBr4;
  • TcF5;
  • TcCl6;
  • Tc2O7
44РутенийRuII, III, IV, V, VI, VII, VIII
  • Ru(OH)2;
  • RuCl3;
  • Ru(OH)4;
  • Ru2O5;
  • RuB2;
  • NaRuO4;
  • RuO4
45РодийRhII, III, IV, V, VI
  • RhO;
  • Rh2(SO4)3;
  • Rh(OH)4;
  • RhF5;
  • RhF6
46ПалладийPdII, IV
47СереброAgI, II, III
48КадмийCdI, II
49ИндийInI, II, III
50ОловоSnII, IV
51СурьмаSbIII, V
52ТеллурTeII, IV, VI
53ЙодII, III, V, VII
54КсенонXeотсутствует
55ЦезийCsICs2O
56БарийBaIIBa(OH)2
57ЛантанLaIIILa2(SO4)3
58ЦерийCeIII, IV
59ПразеодимPrII, III, IV
60НеодимNdII, III

Таблица валентности химических элементов (3 часть):

61ПрометийPmIIIPmBr3
62СамарийSmII, III
63ЕвропийEuII, III
64ГадолинийGdII, III
65ТербийTbII, III, IV
66ДиспрозийDyII, III
67ГольмийHoIIIHo2(SO4)3
68ЭрбийErIIIEr2O3
69ТулийTmII, III
70ИттербийYbII, III
71ЛютецийLuIIILuBr3
72ГафнийHfI, II, III, IV
73ТанталTaI, II, III, IV, V
  • Ta2O;
  • TaO;
  • TaCl3;
  • TaO2;
  • Ta2O5
74ВольфрамWII, III, IV, V, VI
  • W6Cl12;
  • WO3;
  • WO2;
  • W2Cl10;
  • WF6
75РенийReI, II, III, IV, V, VI, VII
  • Re2O;
  • ReO;
  • Re2O3;
  • ReO2;
  • ReF5;
  • ReCl6;
  • ReF7
76ОсмийOsI, II, III, IV, V, VI, VII, VIII
  • OsI;
  • OsI2;
  • OsBr3;
  • OsO2;
  • OsCl4;
  • OsF5;
  • OsF6;
  • OsOF5; 
  • OsO4
77ИридийIrI, II, III, IV, V, VI
  • IrCl;
  • IrCl2;
  • IrCl3;
  • IrO2;
  • Ir4F20;
  • IrF6
78ПлатинаPtII, III, IV, V, VI
79ЗолотоAuI, II, III, V
80РтутьHgI, II
81ТаллийTlI, II, III
82СвинецPbII, IV
83ВисмутBiIII, V
84ПолонийPoII, IV, VI
85АстатAtнет данных
86РадонRnотсутствует
87ФранцийFrIFrOH
88РадийRaIIRa(OH)2
89АктинийAcIIIAc2O3
90ТорийThII, III, IV
91ПротактинийPaII, III, IV, V
92УранUIII, IV, V, VI
93НептунийNpIII, IV, V, VI, VII
94ПлутонийPuIII, IV, V, VI, VII
95АмерицийAmII, III, IV, V, VI
96КюрийCmII, III, IV
97БерклийBkIII, IV
98КалифорнийCfII, III, IV
99ЭйнштейнийEsII, III
100ФермийFmII, III

Первоначально за единицу валентности была принята валентность атома водорода. Валентность другого элемента можно при этом выразить числом атомов водорода, которое присоединяет к себе или замещает один атом этого другого элемента.

Определенная таким образом валентность называется валентностью в водородных соединениях или валентностью по водороду: так, в соединениях HCl, H2O, NH3, CH4 валентность по водороду хлора равна единице, кислорода – двум, азота – трём, углерода – четырём.

Валентность кислорода, как правило, равна двум. Поэтому, зная состав или формулу кислородного соединения того или иного элемента, можно определить его валентность как удвоенное число атомов кислорода, которое может присоединять один атом данного элемента.

Определенная таким образом валентность называется валентностью элемента в кислородных соединениях или валентностью по кислороду: так, в соединениях K2O, CO, N2O3, SiO2, SO3 валентность по кислороду калия равна единице, углерода – двум, азота – трём, кремния – четырём, серы – шести.

С точки зрения электронной теории валентность определяется числом неспаренных (валентных) электронов в основном или возбужденном состоянии.

Известны элементы, которые проявляют постоянную валентность. У большинства химических элементов валентность переменная.

Коэффициент востребованности 5 683

Таблица валентности химических элементов.

Ниже приводится таблица валентности химических элементов с примерами соединений.

Валентность (от лат. valēns – «имеющий силу») – способность атомов химических элементов образовывать определённое число химических связей.

Валентность – это мера (численная характеристика) способности химических элементов образовывать определённое число химических связей.

Значения валентности записывают римскими цифрами I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII.

Валентность определяют по числу химических связей, которые один атом образует с другими.

Типы связей в молекулах органических веществ

Одна из характеристик химических связей — тип перекрывания орбиталей атомов в молекуле.По характеру перекрывания различают σ-(сигма) и π‑(пи) связи.

σ-Связь — это связь, в которой перекрывание орбиталей происходит вдоль оси, соединяющей ядра атомов.

σ-Связь может быть образована любыми типами орбиталей (s, p, d, гибридизованными).

σ-Связь — это основная связь в молекуле, которая преимущественно образуется между атомами.

Между двумя атомами возможна только одна σ-связь.

Виды σ-связей

π-Связь — это связь, в которой перекрывание орбиталей происходит в плоскости, перпендикулярной оси, соединяющей ядра атомов, сверху и снизу от оси связи.

π-Связь образуется при перекрывании только р- (или d) орбиталей, перпендикулярных линии связи и параллельных друг другу.

π-Связь является дополнительной к σ-связи, она менее прочная и легче разрывается при химических реакциях.

Одинарная связь

С–С, С–Н, С–О

Двойная связь

С=С, С=О

Тройная связь

С≡С, С≡N

σ-связьσ-связь π-связьσ-связь две π-связи

Типы углеродных атомов в составе органических молекул

Типы углеродных атомов в составе органических молекул

Атомы углерода

ПервичныеВторичныеТретичныеЧетвертичные
Атомы углерода, которые в углеродной цепи соединены с одним атомом углеродаАтомы углерода, которые в углеродной цепи соединены с двумя атомами углеродаАтомы углерода, которые в углеродной цепи соединены с тремя атомами углеродаАтомы углерода, которые в углеродной цепи соединены с четырьмя атомами углерода

Углеводороды

Углеводороды– это вещества, состав которых отражается формулой СхНу, то есть в их составе только атомы углерода и водорода.

В зависимости от типа связей между атомами С, они делятся на предельные или насыщенные (все связи одинарные) и непредельные (ненасыщенные)  — в молекуле присутствуют двойные и тройные связи.

Кроме того, углеводороды делятся на циклические (углеродная цепь образует кольцо) и ациклические или алифатические (углеродная цепь не замкнута в кольцо).

Углерод в органических веществах

Атомы углерода могут соединяться друг с другом с образованием цепей различного строения (разветвленные, неразветвленные, замкнутые) и длины (от двух до сотен тысяч атомов углерода).

В органических веществах углерод имеет валентность IV (образует 4 связи).

  • Атом углерода может образовывать одинарные, двойные и тройные связи.

CH3-CH3               CH2=CH2               CH≡CH

В основе современной органической химии лежит теория строения органических соединений.

Укажите валентности атомов углерода и водорода в органических соединениях — химия

В органических соединениях валентность углерода равна 4 (образует четыре связи).

А водород — одновалентен.

Формулы строения органических веществ

Состав органического вещества можно описать химическими формулами.

Химические формулы органических веществ бывают следующих типов:

Простейшая формула – может быть получена опытным путем через определение соотношения количества атомов химических элементов в веществе.

Например, простейшая формула метана CH4, а вот бензола – СН.

Истинная формула (брутто-формула) – показывает истинный состав молекулы, но не показывает ее структуру. Истинная формула показывает точное количество атомов каждого элемента в одной молекуле.

Например, истинная формула бензола C6H6.

Полная (развернутая) структурная формула однозначно описывает порядок соединения атомов в молекуле. 

Например, полная структурная формула бутана:

Сокращенная структурная формула – это структурная формула, в которой не указываются связи между углеродом и водородом.

Например, сокращенная структурная формула бутана:

CH3-CH2-CH2-CH3

Оцените статью
Кислород
Добавить комментарий