Қаныққан көмірсутектер: метанның құрылымы, sp3 гибридтенуі, номенклатурасы және химиялық қасиеттері

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 5 бет
Таңдаулыға:

Қаныққан көмірсутектер

Біз органикалық қосылыстарды оқып -үйренудің құрамында тек екі химиялық элемент - көміртегі мен сутегі ғана болатын орасан заттарды қамтитын көмір сутектер класынан бастаймыз. Барлық көмірсутектер құрамын жалпы С Н формуласы түрінде өрнектеуге болады. Көмірсутектердің бірнеше топтары бар. Ең алдымен қаныққан көмірсутектермен танысамыз. Жоғарыда сөз болған этан, метан, пропан, бутан, атап айтқанда сол көмірсутектеріне жатады. Табиғат та қаныққан көмірсутектер болады және табиғи жанғыш заттардың құрамына кіреді.

Метан оның құрлысы.

Заттардың осы көмірсутектер тобына жатуы олардың құрлысына қарай сипатталады. Алдымен өте қарапайым көмірсутек метанның құрлысын қарастырайық.

Метан СН4 -түссіз және иіссіз ауадан екі есе дерлік жеңіл газ. Ол табиғатта өсімдік және жануарлар организімдері қалдығының ауасыз жерде нәтижесінде түзіледі. Сондықтан ол батпақты суларды, тас көмір шахталарында кездеседі. Қазір отын ретінде тұрмыста және өндірісте пайдаланатын табиғи газ құрамында метан едәуір мөлшерде ковалентті сиптта болады.

Егер байланыс түзілгенде өзара қаптасқан жұп электрон бұлттарын екі нүктемен немесе валентік сызықшамен белгілейтін болсақ онда метан құрлысын мындай формуламен көрсетуге болады:

Н Н

Н:С:Н немесе Н-С-С

Н Н

Органикалық химияда молекулалардың кеңістік құрлысы жөндегі ілімінің дамуы нәтижесінде метан малекуласының тетраэдр пішінді екенін қарастырайық. Сірә біз көміртегі атомының құрлысына сүйенеміз керек шығар. Бірақ мұнда біз мұнда қайшылыққа кездесеміз. Көміртегі атомның төрт валентік электроны бар, олардың екуі жұптасқан электроны олар сутегі атомдарымен химиялық байланыс түзе алмайды. Химиялық байланыс тек жұптаспаған екі р-электрон есебінен болады. Ал ондай жағдайда менанның формуласы СН4 емес СН2 болуы керек, ол шындыққа сай келмейді. Химиялық байланыстарды төмендегідей түсіндіру нәтижесінде ұндай қайшылықтар жойылады.

Көміртегі атомы сутегінің атомдарымен өзара әрекеттескен кезде оның сыртқы қабатының s-электрондары ажырап олардың біреуі үшін р-электронның бос орнын алады және өзінің қозғалысы кезінде көлемдік сегіздік түрінде бұлт түзіп ол басқа екі р-электрон бұлтына перпендикуляр болады. Бұл кездеатом қозған күйі деп аталады жағдайда ауысады. Енді төрт валентік электронның барлығы да жұптаспаған күйде қалып, химиялық төртбайланыс жасайды. Бірақ жаңа қайшылықтар пайда болады үш р электрон сутегі атомдарымен өзара перпендикуляр бағытта, яғни 90̊ бұрыш жасап химиялық үш байланыс жасауға тиісті, ал онда сутегінің төртінші атомы еркін бағытта қосылыса алар еді, өиткені s-электронның бұлты сфералық пішінді және бұл байланыстардың, сірә қасиеттері өзгеше болар еді. Сол кезде метан молекуласындағы С-Н байланысының барлығы бірдей екені белгіліжәне 109̊ 28 бұрыш жасап орналасқан. Бұл қайшылықты шешуге электрондар гибридтенуі жөніндегі түсінік жәрдемдеседі.

Химиялық байланыстар түзілу процесі кезінде көмір- тегі атомның барлық валенттік электтрондық. Бұлты теңесіп бірдейболады. Бұл кезде олардың бәрі тетраэдрдің төбесіне қарай бағытта созылған симметриясыз көлемдік сегіздік пішінді болады электрон тығыздығының таралуы ядыроның бір жағында екінші жағына қарағанда электрондар көбірек болатынын көрсетеді. Гибридті электрон бұлттарының осьтері аралығындағы бұрыш 109̊ 28-ке тең болып шығады да бұл олардың аттас зарятылар тәрізді бірінен -бірінің барынша алшақтауына мүмкіндік береді тетраэдрдің төбесіне қарай созылған мұндай бұлттар сутегі атомдарының бұлттармен едіуір қаптасып жатады соның нәтижесінде энергия көп бөлініп қасиеттері бірдей берікхимиялық байланыстар түзеді. Гибридтену электрон бұлтының әр түрлі санынан тарала алады. Көміртегінің атомы сутегінің төрт атомның ковалентті байланыс түзген осы жағдайда гибридтенуге қозған атомдағы сыртқы барлық төрт электроның -бір s-электронның және үш р-эектронның бұлттары ұатысады. Гибридтенудің мұндай түрі sp-гибридтену деп аталады.

Сөйтіп, метан молекуласының тетраэдрлік пішіні химиялық қосылыстағы көміртегі атомның гибридтік төрт электрон бұлтының тетраэдірлік бағытына байланысты болады

Электрондар кавалентті байланыс түзген кезде екі ядроны да қамтитын және байланыстың атомбардың бәріне ортақ бұлттүзетіндіктен, метан молекуласының электрондық құрлысынетіп те беруге болады.

Алмаздың құрлысын еске түсірейік. Мұнда көміртегі атомдарының әрқайсысы көмір тегінің басқа төрт атомымен ковалентті түрде мықты байланысқан, ол байланыстар тетраэдрдің ортасынан төесіне қарай бағытталған. Енді біз алмаздың құрлысын аиомдардың валентті электрон бұлттарының sp- гибритенуі арқылы түсіндіре аламыз. Органикалық заттарды оқыған кезде біз молекулалармоделін жиі-жиі пайдаланамыз. Метан молекуласының масштабы модельі берілген. Элементтер атомдарының бейнелеуші модельдің детальдары белгілі масштабта жасалады, сондықтан модель атомдары үлкен-кішілігін және молекуласының сыртқы тетраэдрлік пішінін шамамен дұрыс береді. Молекуланың шар стерженьдімоделі берілген. Онда атомдарды бейнелейтін детальдар бірінен-бірі едәуірқашықта стержень арқылы байланысқан, ал стерженьдер валентік байланыстарды бейнелейді. Мұндай модель қайсы атомныңқайсысымен байланысқан жөнінде айқын түсінікбереді, бірақ ол молекуланың үлкен-кіші шамамен және сыртқы пішінін көрсетпейді.

Көмірсутектердің номенклатурасы.

Изомерия құбылысымен кездескенде, осы уақытта дейін пайдаланып келген көмірсутектер атаулары жкткіліксізекенін аңғарамыз. Мысалы, пентан депатау арқылы біз әңгәменің қандай изомер туралы болып отырғанын көрсетпейміз. Срндықтан изомер заттарға жеке ат бергенде олардың көміртектік қаңқасының құрлысын ескеруге тура келеді.

Органикалық қосылыстар номенклатурасыныңәр түрлі жүйелері бар.

Химиктердің халықаралық кеңесінде халықаралық

жүйелеу номнклатурасы қабылданады. Бұл номенклатура қалыпты - метан, этан, пропан, бутан, пентан т. б атауларына енізіледі. Тармақталған тізбекті көмірсутекке ат беру үшін оны қалыпты көмірсутектегі сутегі атомдарының органынкөмірсутекткгі радикалдар басқан өнім деп қарайды.

Мұндағы әрекет реті мынадай болуы мүмкін:

А) құрлыс формулада көміртегі атомдарының ең ұзын тізбегін бөліп алады да тізбек ең жақын тұнған шеттен номрлейді.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.