Параграф 4 - Химия. 10 класс. Кузнецова Н.Е.

Химия для 10-го класса
Предмет:	Химия
Класс:	10 класс
Автор учебника:	Кузнецова Н.Е.
Год издания:	2011
Издательство:
Кол-во заданий:
Кол-во упражнений:
Мы в социальных сетях
Телеграм • ВКонтакте

Данные задания относятся к первому разделу учебника - Теоретические основы органической химии, четвёртого параграфа - Развитие теории химического строения. Современные представления о строении органических соединений. Правки, дополнительные вопросы по заданиям и теме в целом можно оставлять на странице обсуждения.

Развитие теории химического строения

Задание 1. Пространственное строение молекул

• Вспомните, где при изучении химии вы уже встречались с пространственным строением молекулы? Приведите примеры молекул веществ с разной пространственной формой.

Пространственное строение молекулы является одним из важных аспектов в химии и рассматривается при изучении органической, неорганической и физической химии.

Один из примеров - молекула хлороформа (${\ce {CHCl3}}$), которая имеет пирамидальную форму, так как атом хлора привлекает электроны в большей степени, чем атомы водорода и углерода, и создает таким образом полярную связь.

Еще один пример - это молекула бензола (${\ce {C6H6}}$), которая имеет плоскую гексагональную структуру и называется ароматическим соединением.

Это только небольшой пример различных молекул с разными пространственными формами, так как в химии существует множество соединений с различными пространственными конфигурациями.

Задание 2. Изомерия. Изомеры. Химическое строение

• Раскройте происхождение терминов «изомерия», «изомеры», «химическое строение», обращаясь к их определению.

Термин "изомерия" происходит от греческих слов "isos" (равный) и "meros" (часть). Он используется в химии для описания явления, когда две или более молекулы имеют одинаковый химический состав, но различаются по структуре и свойствам.

Термин "изомеры" происходит от того же греческого корня "meros" и используется для обозначения молекул, которые имеют одинаковый химический состав, но различаются в структуре и свойствах. Изомеры могут различаться по пространственной конфигурации, расположению функциональных групп или двойных связей и т.д.

Термин "химическое строение" используется для описания способа, которым атомы в молекуле связаны друг с другом. Химическое строение описывает не только типы связей между атомами, но и их точное расположение в пространстве, а также пространственную конфигурацию молекулы. Это понятие связано с изомерией, поскольку изомеры могут отличаться в своем химическом строении.

Термины "изомерия", "изомеры" и "химическое строение" являются важными понятиями в химии и помогают описывать различные свойства химических соединений и молекул. Они помогают ученым классифицировать и понимать свойства различных молекул и соединений, что имеет большое значение для различных областей науки и технологии.

Задание 3. Химическая формула и уравнение

• Вспомните, что такое химическая формула и уравнение.

Химическая формула - это символьное обозначение химического соединения, которое показывает количество и тип атомов, из которых оно состоит. Химическая формула может быть молекулярной, если показывает количество и тип атомов в молекуле, или эмпирической, если показывает наименьшее целое число атомов, необходимых для формирования соединения. Например, формула воды - ${\ce {H2O}}$, показывает, что молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода.

Химическое уравнение - это запись химической реакции с помощью символов и формул, показывающая, какие реагенты реагируют, какие продукты образуются и в каких количествах. Химические уравнения важны для понимания процессов, происходящих во время химических реакций, и могут помочь в предсказании результата реакции. Например, уравнение реакции горения метана - ${\ce {CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O}}$, показывает, что молекула метана реагирует с двумя молекулами кислорода, образуя молекулы углекислого газа и воды.

Дополнительные вопросы

Химическое, электронное и пространственное строение молекулы метана

• Охарактеризуйте химическое, электронное и пространственное строение молекулы метана.

Рис. 1. Пространственное строение молекулы метана

Метан (${\ce {CH4}}$) - это простейший углеводород, который состоит из одного атома углерода и четырех атомов водорода.

Химическое строение молекулы метана описывает типы связей между атомами. Молекула метана имеет ковалентную связь между каждым атомом водорода и атомом углерода. В молекуле четыре атома водорода и один атом углерода связаны четырьмя одиночными ковалентными связями.

Электронное строение молекулы метана описывает, как распределяются электроны в молекуле. Углерод имеет четыре валентных электрона, каждый из которых образует связь с атомом водорода, общаясь с одним из электронов валентной оболочки водорода. В молекуле метана каждый из четырех атомов водорода образует ковалентную связь с углеродом, в результате чего углерод окружен четырьмя электронными облаками.

Пространственное строение молекулы метана описывает, как атомы расположены в пространстве. В молекуле метана углерод находится в центре, окруженный четырьмя атомами водорода, которые расположены на вершинах тетраэдра. Каждая связь в молекуле метана имеет одинаковую длину и угол между любыми двумя связями равен 109,5 градусов. Эта форма молекулы называется тетраэдрической.

Развитие теории А.М. Бутлерова

• По каким основным направлениям шло дальнейшее развитие теории А.М. Бутлерова?

Дальнейшее развитие теории химического строения не оставалось неизменным, и оно происходило главным образом в двух направлениях. Первое из них было предсказано А.М. Бутлеровым и называлось стереохимией, которая возникла в 80-х годах прошлого века и позволила определять пространственное расположение атомов в молекулах. Второе направление было связано с применением учения об электронном строении атомов, развитого в физике XX века, для органической химии. Это учение помогло понять природу химической связи между атомами, объяснить их взаимное влияние и причины проявления химических свойств вещества.

Структурная формула метилового спирта

• Напишите структурную формулу метилового спирта, дайте определение, раскройте смысл и значение структурной формулы.

Структурная формула метилового спирта (метанола) - ${\ce {CH3OH}}$, где углерод связан с одним атомом кислорода и тремя атомами водорода, а кислород связан с одним атомом углерода и одним атомом водорода:

${\ce {H-{\overset {\displaystyle H \atop |}{\underset {| \atop \displaystyle H}{C}}}-OH}}$

Метиловый спирт, также известный как метанол, - это простой одноосновной спирт, который используется в качестве промышленного растворителя, антифриза и для производства формальдегида. Метанол также может быть использован в качестве топлива, особенно в высокоэффективных горючих системах, таких как реактивные двигатели.

Структурная формула показывает, какие атомы связаны между собой и как они расположены в молекуле. Она также позволяет определить типы связей между атомами и число связей каждого атома. Структурная формула также позволяет легко сравнить молекулы и определить, являются ли они структурными изомерами - молекулами с одинаковым химическим составом, но разной структурой. Например, изомер метилового спирта - этанол (${\ce {C2H5OH}}$), который имеет более сложную структуру, где два атома углерода связаны друг с другом, а не просто один атом углерода, как в метиловом спирте.

Изомеры. Цис-транс-изо-меры

• Раскройте содержание понятий «изомеры» и «цис-транс-изo- меры».

Изомеры – это молекулы, которые имеют одинаковый химический состав (т.е. содержат одинаковое количество и тип атомов), но различаются в структуре. Изомеры могут отличаться молекулярным строением (расположение атомов в молекуле), конформационной структурой (взаимное расположение атомов в молекуле при вращении связей), оптической активностью (способность поворачивать плоскость поляризованного света) и т.д.

Цис-транс-изомеры – это один из видов изомеров, который связан с пространственным расположением заместителей в молекуле. Цис-изомеры - это молекулы, в которых заместители расположены на одной стороне двойной связи, а транс-изомеры - молекулы, в которых заместители расположены на противоположных сторонах двойной связи. Цис-транс-изомерия являются стереоизомерами, так как они различаются в пространственном расположении атомов, но при этом имеют одинаковый химический состав.

Цис-транс-изомерия могут влиять на различные свойства молекулы, такие как ее физические и химические свойства, активность и т.д. Например, цис-изомеры имеют более высокую полярность и могут образовывать более сильные межмолекулярные связи, чем транс-изомеры. Также, цис-транс-изомерия могут играть важную роль в биологических процессах, так как молекулы биологически активных веществ могут обладать различными свойствами в зависимости от их конфигурации.

Химический язык и модели, используемые для описания органических веществ

• Охарактеризуйте химический язык и модели, используемые для описания органических веществ. Каково их значение в познании органической химии?

Химический язык и модели играют важную роль в описании и понимании органических веществ.

Химический язык включает в себя систему нотаций и терминов, используемых для описания молекулярной структуры и химических свойств органических соединений. Он включает в себя такие понятия, как функциональные группы, стереохимия, реакционные механизмы и т.д. Эти термины и нотации позволяют ученым точно и однозначно обмениваться информацией о свойствах и структуре органических соединений.

Модели, используемые в органической химии, также имеют важное значение. Модели позволяют исследовать структуру и свойства молекул на микроскопическом уровне, что дает возможность предсказывать и объяснять их поведение в различных условиях. Например, модели могут быть использованы для описания конформации молекул, исследования механизмов реакций, описания связей между структурой и свойствами веществ и т.д.

Значение химического языка и моделей в познании органической химии заключается в том, что они предоставляют ученым единую систему терминов и методов, которые позволяют более точно и систематически описывать и понимать мир органических соединений. Они также обеспечивают средства для разработки новых веществ и материалов с желаемыми свойствами и функциями.