g9k-6.3· Глава 6: Неметаллы и органические соединения· ~13 мин

Введение в органическую химию

Ископаемое топливо, алканы/алкены, этанол, уксусная кислота.

Органическая химия — это раздел науки, изучающий соединения углерода, за исключением диоксида углерода и карбонатов. Четырёхвалентность углерода позволяет ему образовывать огромное количество различных соединений. Важнейшим источником углерода являются ископаемые виды топлива: нефть, природный газ (в основном метан CH₄) и уголь. При переработке нефти в процессе крекинга крупные молекулы углеводородов расщепляются на более мелкие, более ценные фракции. Углеводороды состоят только из атомов C и H; насыщенные углеводороды (алканы, CₙH₂ₙ₊₂) характеризуются только одинарными связями, а ненасыщенные углеводороды (алкены, CₙH₂ₙ) — двойной связью. Простейший алкан — метан (CH₄), простейший алкен — этилен (C₂H₄). Функциональные группы: у спиртов −OH (этанол C₂H₅OH), у карбоновых кислот −COOH (уксусная кислота CH₃COOH). При горении органические соединения образуют в основном CO₂ и H₂O.

📌Пример

Например, уравнение полного сгорания метана имеет вид CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O: 1 моль метана, сгорая, даёт 1 моль CO₂ и 2 моль H₂O.

Ключевые термины

Органическая химия — Область науки, изучающая соединения углерода (за исключением

\text{CO}_2

и карбонатов).

Углеводороды — Органические соединения, состоящие только из атомов углерода (C) и водорода (H).

Алканы — Насыщенные углеводороды, содержащие только одинарные связи

\text{C}{-}\text{C}

; общая формула

\text{C}_n\text{H}_{2n+2}

Алкены — Ненасыщенные углеводороды, содержащие хотя бы одну двойную связь

\text{C}{=}\text{C}

; общая формула

\text{C}_n\text{H}_{2n}

Функциональная группа — Атом или группа атомов, определяющая химические свойства органического соединения (например, гидроксильная группа

-\text{OH}

в спиртах, карбоксильная группа

-\text{COOH}

в карбоновых кислотах).

Крекинг — Процесс термического разложения крупных углеводородных молекул на более мелкие и ценные фракции при переработке нефти.

Сравнение алканов и алкенов

Характеристика	Алканы	Алкены
Общая формула	$\text{C}_n\text{H}_{2n+2}$	$\text{C}_n\text{H}_{2n}$
Тип связи	Только одинарные связи $\text{C}{-}\text{C}$	Одна двойная связь $\text{C}{=}\text{C}$
Насыщенность	Насыщенные	Ненасыщенные
Простейший представитель	Метан ( $\text{CH}_4$ )	Этилен ( $\text{C}_2\text{H}_4$ )
Продукты горения	$\text{CO}_2$ и $\text{H}_2\text{O}$	$\text{CO}_2$ и $\text{H}_2\text{O}$

Таблица 1: Основные отличительные характеристики алканов (насыщенных) и алкенов (ненасыщенных).

✎Полное сгорание метана

1Уравнение: $\text{CH}_4 + 2\text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\text{H}_2\text{O}$
2Дано: $1\ \text{моль}$ метана ( $\text{CH}_4$ ) полностью сгорает.
3Расчёт: Согласно уравнению, при сгорании $1\ \text{моль}\ \text{CH}_4$ образуется $1\ \text{моль}\ \text{CO}_2$ и $2\ \text{моль}\ \text{H}_2\text{O}$ . То есть молярное соотношение $\text{CH}_4 : \text{CO}_2 : \text{H}_2\text{O} = 1 : 1 : 2$ .
4Ответ: При полном сгорании $1\ \text{моль}$ метана получается $1\ \text{моль}\ \text{CO}_2$ и $2\ \text{моль}\ \text{H}_2\text{O}$ .

🚫Частая ошибка

Типичная ошибка — путать общие формулы алканов ( $\text{C}_n\text{H}_{2n+2}$ ) и алкенов ( $\text{C}_n\text{H}_{2n}$ ). Запомните: у алканов на 2 атома водорода больше (+2), так как они насыщенные; у алкенов из-за наличия двойной связи на 2 атома водорода меньше.

⚠️Внимание

Хотя органическая химия изучает соединения углерода, углекислый газ ( $\text{CO}_2$ ) и карбонаты (например, $\text{Na}_2\text{CO}_3$ ) НЕ являются органическими соединениями. Они относятся к области исследования неорганической химии.

Правила

1Органическая химия изучает соединения углерода; за исключением CO₂ и карбонатов, все соединения углерода являются органическими.
2Алканы — это насыщенные углеводороды (только одинарные связи C−C), общая формула CₙH₂ₙ₊₂ (метан CH₄, этан C₂H₆).
3Алкены — это ненасыщенные углеводороды (имеют одну двойную связь C=C), общая формула CₙH₂ₙ (этилен C₂H₄).
4У спиртов функциональная группа −OH (гидроксильная); этанол C₂H₅OH; у карбоновых кислот функциональная группа −COOH (карбоксильная); уксусная кислота CH₃COOH.
5Полное сгорание углеводородов даёт CO₂ и H₂O; для метана: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O.

Тренировка

10 лёгких · 10 средних · 10 сложных

В каждом тесте — 10 случайных вопросов

Лёгкий Средний Сложный Микс