Презентация "Алканы" 10 класс"

30.07.21

ТЕМА 2

10 класс

Электронное и пространственное строение алканов

• Основные понятия

• Предельные углеводороды (алканы),
• общая формула предельных углеводородов,
• гибридизация атомных орбиталей,
• возбуждённое состояние атома углерода.
• 2-й урок
• гомологи, гомологический ряд,
• изомерия углеродного скелета, международная номенклатура,
• радикал.

• План лекции

• Углеводороды. Предельные углеводороды (алканы).
• Особенности электронного и пространственного строе-ния молекул алканов, sp 3 -гибридизация.
• 2-й урок
• Гомологический ряд алканов.
• Изомерия и номенклатура алканов.

• Ковалентная связь

• σ- связь

• π- связь

• (перекрытие происходит
• вдоль оси,
• соединяющей ядра атомов )
• перекрываются:
• s-s- облака,
• s-p- облака,
• p-p- облака.
• Всегда одинарная

• (перекрытие происходит
• по обе стороны от оси,
• соединяющей ядра атомов)
• перекрываются
• р-р-облака,
• d-d- облака.
• Двойная или тройная

• Углеводороды .

• Органические соединения, состоящие из 2 – х элементов – углерода (С) и водорода(Н).
• CH 4;
• CH 3 – CH 3 ;
• CH 3 – CH 2 – CH 3 ;
• CH 3 – CH 2 – CH 2 – CH 3
• Валентность углерода І V .
• Не могут присоединять
• атомы других химических элементов.

• Предельные углеводороды

• Предельные (насыщенные) углеводороды– имеют простые (одинарные) связи между атомами углерода, которые соединены с максимально возможным числом атомов водорода, т.е. насыщены ими до предела. (Алканы, парафины)
• C n H 2 n +2 – общая формула алканов

• Почему «Алканы» называются «Предельными углеводородами»?

• АЛКАНЫ - это углеводороды с общей формулой С п Н 2п + 2 в молекулах которых между атомами углерода имеются только одинарные (сигма) связи , не способные на реакции присоединения.
• В молекулах алканов имеются только одинарные - связи.
• Все четыре валентности атома углерода в молекулах алканов полностью, т.е. до предела, насыщены атомами углерода и водорода.
• Между атомами углерода отсутствуют кратные связи. Другие названия этих
• углеводородов – насыщенные ,
• предельные, парафины ) .

• Алканы

• – предельные углеводороды, в молекулах которых атомы связаны одинарными связями и соответствующие общей формуле C n H 2n + 2

• Молекулярная формула метана CH 4

Атом углерода в нормальном состоянии.

Атом углерода в возбужденном состоянии.

C*

s p x p y p z

C* 1s 2 2s 1 2p 3

• Валентные возможности атома углерода

• Валентность углерода в нормальном состоянии равна двум, т.к. во внешнем энергетическом уровне находится 2 неспаренных электрона.
• В атоме углерода в нормальном состоянии на р-подуровне второго энергетического уровня имеется одна свободная орбиталь, которую может занять один из 2-х спаренных электронов при переходе атома в возбужденное состояние.
• Валентность углерода в возбужденном состоянии равна четырем.

• Гибридизация - это

процесс усреднения (выравнивания) электронных облаков по форме и энергии.

• Гибридизация электронных орбиталей в атоме углерода

• Гибридизация – это взаимное выравнивание s и р-электронных орбиталей в атоме углерода.
• Для атома углерода характерна SP 3 – гибридизация.

• В алканах все четыре неспаренных электрона у углеродных атомов участвуют в процессе гибридизации.

• Молекула метана

• Гибридизация электронных орбиталей в атоме углерода

• Гибридные облака углерода взаимно отталкиваются и располагаются в пространстве так, что их оси оказываются направленными к вершинам тетраэдра ,
• где они перекрываются с орбиталаями электронов атомов водорода, образуя сигма-связи.

• Строение молекулы метана

• sp 3 - Гибридизация характерна для атомов углерода в насыщенных углеводородах (алканах) – в метане.
•   Атом углерода в молекуле метана расположен в центре тетраэдра, атомы водорода – в его вершинах.
• Все валентные углы между направлениями связей равны между собой и составляют
• угол 109 ° 28'.
• Длина связи С – Н = 0,110нм.
• Длина связи С – С = 0,154нм.

Рис.7.

Схема электронного строения молекулы

метана

• Пространственное строение метана

• Можно показать с помощью объемных и шаростержневых моделей

• Особенности строения метана

S Р 3 – гибридизация

Валентный угол -109 о 28 

Тетраэдр

Длина углерод – водородной связи: 1,54нм.

• Выводы:

• Тип гибридизации углерода в алканах определяет направление гибридных электронных облаков в пространстве к вершинам тетраэдра .
• Такое же пространственное строение имеет и пакет молока.

0,154 нм

• Молекула этана

• Характеристики связей

• В молекуле этана два атома углерода находятся в состоянии sp 3 - гибридизации.
• Образуется семь ковалентных σ -связей, из них одна С-С, а шесть других – это связи С-Н.
• Как и в молекуле метана валентный угол равен 109 ° 28 ´ , длина связи С-С – 0,154нм.
• Связь С-С – неполярная, связь С-Н – слабополярная.

• Строение алканов

• Какое же пространственное строение будут иметь гомологи метана?

• Все атомы углерода в молекулах алканов находятся в состоянии sр3-гибридизации, угол между связями С-C составляет 109°28',
• Молекулы нормальных алканов с большим числом атомов углерода имеют зигзагообразное строение.

• Пространственное строение пентана

• Вокруг одинарной углерод – углеродной связи (С-С) возможно свободное вращение.
• молекулы алканов могут приобретать самую разнообразную форму в пространстве.

• Виды изомерии алканов

• Структурная изомерия
• Структурные изомеры отличаются друг от друга порядком расположения атомов углерода в углеродной цепи

Изомерия углеродного скелета алканов

СН 3 -СН 2 -СН 2 -СН 2 -СН 3

n- пентан

СН 3 -СН-СН 2 -СН 3

\

СН 3

2-метилбутан

СН 3

\

СН 3 -С-СН 3

/

СН 3

2,2-диметилпропан

• Вывод:

Для алканов характерна только структурная изомерия

(углеродного скелета).

Общая

Формула

С n H 2n+2

Вид

изомерии -

структурная

Угол между связями

109 0 28

• Общие сведения об алканах

Вид

гибридизации

sp 3

Химическая

связь – одинарная

Ϭ-сигма

Длина связи

С-С

0,154 нм

• Гомологический ряд алканов

4.Решите задачу:

• В состав органического вещества входит углерод, массовая доля которого – 92,23% и водород массовая доля которого 7,77%.
• Относительная плотность паров этого вещества по водороду равна 13.
• Определите молекулярную формулу вещества.

• Углеводороды .

• Домашнее задание:
• § 7,
• Вопросы № 1-4,
• Задачи № 5-7,
• Тесты, стр. 30.