Ответы на вопросы по химии. Д. И. Менделеева. Структура периодической системы

• Название: Д. И. Менделеева. Структура периодической системы
• Дата: 06.01.2019
• Размер: 0.81 Mb.
• Имя файла: Ответы на вопросы по химии.docx
• Тип: Документы; #62656
• страница: 13 из 16

Применение

Азотная кислота — важнейший продукт химической промышленности. Большие количества расходуются на приготовление азотных удобрений, взрывчатых веществ, красителей, пластмасс, искусственных волокон и др. материалов. Дымящая азотная кислота применяется в ракетной технике в качестве окислителя ракетного топлива.
Вопрос №34

Элементы 1-й побочной подгруппы
Подгру́ппа ме́ди — химические элементы 11-й группы периодической таблицы химических элементов (по устаревшей классификации— элементы побочной подгруппы I группы)^[1]. В группу входят переходные металлы, из которых традиционно изготавливают монеты:медь Cu, серебро Ag и золото Au. На основании строения электронной конфигурации, к этой же группе относится и рентгений Rg, но в «монетную группу» он не попадает (это недолго живущий трансактинид с периодом полураспада 26 сек). Название монетные металлы официально не применяется к 11 группе элементов, поскольку для изготовления монет используются и другие металлы, такие как алюминий, свинец, никель, нержавеющая сталь и цинк.

29 Медь Cu 3d104s1

47 Серебро Ag 4d105s1

79 Золото Au 4f145d106s1

111 Рентгений Rg 5f146d107s1
Все элементы этой группы, кроме рентгения, известны человечеству с доисторических времён, поскольку все они встречаются в природе в металлической форме, и для их производства не требуются сложные металлургические процессы.

Свойства

Все элементы подгруппы являются относительно химически инертными металлами. Характерны также высокие значения плотности, но относительно небольшие температуры плавления и кипения, высокая тепло- и электропроводность. Особенностью элементов подгруппы является наличие заполненного предвнешнего-подуровня, достигаемое за счёт перескока электрона с ns-подуровня. Причина такого явления заключается в высокой устойчивости полностью заполненного d-подуровня. Эта особенность обусловливает химическую инертность простых веществ, их химическую неактивность, поэтому золото и серебро называют благородными металлами.^[7]

Применения

Эти металлы, особенно серебро, имеют необычные свойства, которые придают им важное значение для промышленного применения, помимо их значения в качестве денежной и декоративной ценности. Они являются отличными проводниками электричества, самыми лучшими среди всех металлов. Серебро также является самым лучшим теплопроводящим элементом и самым лучшим отражателем света, а также имеет такое необычное свойство, как чернение, образование на его поверхности тёмного слоя, при этом электроводность его не ухудшается.

Медь широко используется для электрических соединений в схемотехнике. Иногда в особо точном оборудовании электрические контакты изготавливают из золота ввиду его высокой коррозийной стойкости. Серебро также широко используется в критически важных случаях для изготовления электрических контактов. Также оно используется в фотографии (потому что под действием света из нитрата серебра происходит выпадение серебра), сельском хозяйстве, медицине, аудиофилии и в научных приложениях.

Золото, серебро и медь являются довольно мягкими металлами, поэтому при ежедневном использовании в качестве монет происходит быстрый выход их из строя, драгоценные металлы легко истираются в процессе применения. Для нумизматических функций эти металлы должны быть легированы другими металлами, чтобы повысить их износостойкость.

Вопрос №35

Элементы 2-й побочной подгруппы
30 Цинк Zn [Ar]3d104s2 +2

48 Кадмий Cd [Kr]4d105s2 +2

80 Ртуть Hg [Xe]4f145d106s2 +1, +2 

Химические свойства:

Химическая активность уменьшается с увеличением атомной массы (в главной подгруппе –наоборот).

Хорошие комплексообразователи (в отличие от элементов главной подгруппы).         

Цинк и его соединения:

Цинк - металл серебристо-белого цвета. В соединениях проявляет только одну степень окисления +2; соединения цинка - неокрашены.
Цинк растворяется в   разбавленных кислотах и щелочах:

Zn + 2НCl  ZnCl₂ + H₂ 
Zn + H₂SO₄(разб)  ZnSO₄ + H₂ 
Zn + 2NaOH + 2H₂O  Na₂[Zn(OH)₄] + H₂

Цинк не разлагает воду, т.к. в водном растворе он быстро покрывается защитной пленкой оксида, которая предохраняет его от коррозии.
Цинк - сильный восстановитель и вытесняет менее активные металлы (стоящие справа в ряду напряжений) из растворов их солей

Zn + CuSO₄  ZnSO₄ + Cu

Оксид цинка проявляет амфотерный характер, растворяясь как в кислотах, так и в растворах щелочей:

ZnO + H₂SO₄  ZnSO4 + H2O
ZnO + 2NaOH + H₂O Na₂[Zn(OH)₄]

При нагревании комплексный тетрагидроксицинкат-анион дегидратируется:

[Zn(OH)₄]2-  ZnO₂^2- + 2H₂^O

Гидроксид цинка также проявляет амфотерные свойства. Он нерастворим в воде, но растворяется в кислотах и щелочах:

Zn(OH)₂ + 2HCl  ZnCl₂ + 2H₂O 
Zn(OH)₂ + 2NaOH Na₂[Zn(OH)₄]

Ион Zn2+ является энергичным комплексообразователем с координационным числом 4.  В отличие от гидроксида алюминия гидроксид цинка растворяется в водном растворе аммиака:

Zn(OH)₂ + 2NH₃  [Zn(NH₃)₄](OH)₂

Кадмий и его  соединения

Кадмий - белый, блестящий, мягкий, ковкий металл; очень мало растворяется в неокисляющих кислотах, хорошо растворяется в разбавленной HNO₃.
Кадмий образует только один ряд соединений, где он двухвалентен. Ион Сd ²⁺ - бесцветен.
Оксид кадмия  СdО  (коричневого цвета)  и  гидроксид кадмия Сd(ОН)₂ (белого цвета)  проявляют основной характер, растворяясь только в кислотах.

CdO + 2HCl  CdCl₂ + H₂O 

Cd(OH)₂ + 2HCl  CdCl₂ + 2H₂O

Кадмий является хорошим комплексообразователем (координационное число 4).  Гидроксид кадмия растворяется в водном растворе аммиака: Cd(OH)₂ + 4NH₃  [Cd(NH₃)₄](OH)₂

Ртуть и ее соединения

Ртуть -  серебристо-белый, блестящий, единственный жидкий при комнатной температуре металл; обладает низкой электропроводностью и большим коэффициентом термического расширения. На воздухе проявляет устойчивость. Реагирует с серой и галогенами:

Hg + S HgS
Hg + Br₂ HgBr₂

Со многими металлами дает сплавы (амальгамы) (экзотермическое образование). Пары и соединения чрезвычайно ядовиты (накапливаются в организме). Ртуть не растворяется в соляной и разбавленной серной кислотах.  Ртуть легко растворяется в концентрированной азотной кислоте – образуется нитрат ртути (II):

Hg + 4HNO₃ Hg(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

При растворении ртути в разбавленной азотной кислоте образуется нитрат ртути (I),

6Hg + 8HNO₃3Hg₂(NO3)₂ + 2NO + 4H₂O

При растворении ртути в горячей концентрированной серной кислоте в зависимости от избытка ртути или кислоты образуются соли одновалентной или двухвалентной ртути:

Hg + 2H₂SO₄HgSO₄ + SO₂+ 2H₂O
2Hg + 2H₂SO₄ Hg₂SO₄ + SO₂ + 2H₂O

Ртуть растворяется в царской водке:

3Hg + 2HNO₃ + 6HCl3HgCl₂ + 2NO+ 4H₂O

Оксид ртути (II) HgO; красный кристаллический или желтый аморфный порошок; плохо растворим в воде; раствор имеет слабо щелочную реакцию.

Сульфид ртути (II) HgS (киноварь) – ярко-красный нерастворимый в воде порошок.

Сульфат ртути (II) и нитрат ртути (II). Получают растворением ртути или оксида ртути (II) в концентрированных серной или азотной кислотах соответственно.

Hg + 2H₂SO₄(горячая,конц.) HgSO₄ + SO₂ + 2H₂O
HgO + H₂SO₄  HgSO₄ + H₂O
3Hg + 8HNO₃(конц.) 3Hg(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O
HgO + 2HNO₃   Hg(NO₃)₂ + H₂O

Более активные металлы легко вытесняют ртуть из ее солей:

Cu + Hg(NO₃)₂  Cu(NO₃)₂ + Hg

Вопрос №37

Элементы 3-й главной подгруппы
Алюминий — основной представитель металлов главной подгруппы III группы Периодической системы. Свойства его аналогов — галлия, индия и таллия — напоминают свойства алюминия, поскольку все эти элементы имеют одинаковую электронную конфигурацию внешнего уровня ns²nр¹ и могут проявлять степень окисления +3.

Электронное строение элементов главной подгруппы III группы

Ат. номер	Название и символ	Электронная конфигурация	Степени окисления
5	Бор В	[Не]2s22р1	+3
13	Алюминий Аl	[Nе]3s2Зр1	+3
31	Галлий Gа	[Аr]3d104s24р1	+ 1, +3
49	Индий In	[Кr]4d105s25р1	+ 1, +3
81	Таллий Тl	[Хе]4f145d106s26р1	+ 1, +3

С увеличением атомной массы усиливается металлический характер элементов. Бор — неметалл, остальные элементы (подгруппа алюминия) — металлы. Бор значительно отличается по свойствам от остальных элементов и больше похож на углерод и кремний. Остальные элементы — легкоплавкие металлы, In и Тl — чрезвычайно мягкие.

Физические свойства элементов главной подгруппы III группы

Элемент	Энергия связи, эВ	ρ, г/см3	tпл, °C	tкип, °C
В	5,83	2,34	2300	3658
Аl	3,38	2,70	660	2467
Gа	2,87	5,91	29,8	2227
In	2,52	7,30	156	2080
Тl	1,89	11,85	304	1457

Все элементы группы трехвалентны, но с увеличением атомного номера более характерной становится валентность 1 (Тl преимущественно одновалентен).

В ряду В—Аl—Gа—In—Тl уменьшается кислотность и увеличивается основность гидроксидов   R(ОН)₃.   Н₃ВО₃ —  кислота, Аl(ОН)₃ и Gа(ОН)₃ — амфотерные основания, In(ОН)₃ и Тl(ОН)₃ — типичные основания. ТlOН — сильное основание.

Алюминий - самый распространенный металл на Земле (3-е место среди всех элементов; 8% состава земной коры). В виде свободного металла в природе не встречается; входит в состав глиноземов (Аl₂О₃), бокситов (Аl₂О₃ • xН₂О). Кроме того, алюминий обнаруживается в виде силикатов в таких породах, как глины, слюды и полевые шпаты.

Содержание бора в земной коре составляет всего 0,001%. Его важнейшим природным минералом является бура Na₂B₄O₇^.10Н₂О.

Алюминий имеет единственный стабильный изотоп  , бор — два:  19,9% и   80,1%.

Физические свойства. Алюминий в свободном виде — серебристо-белый металл, обладающий высокой тепло- и электропроводностью. Алюминий имеет невысокую плотность — примерно втрое меньше, чем у железа или меди, и одновременно — это прочный металл.

Бор существует в нескольких аллотропных модификациях. Аморфный бор представляет собой темно-коричневый порошок. Кристаллический бор — серо-черный, с металлическим блеском. По твердости кристаллический бор занимает второе место (после алмаза) среди всех веществ. При комнатной температуре бор плохо проводит электрический ток; так же, как кремний, он обладает полупроводниковыми свойствами.

Химические свойства. Поверхность алюминия обычно покрыта прочной пленкой оксида Аl₂О₃, которая предохраняет его от взаимодействия с окружающей средой. Если эту пленку удаляют, то металл может энергично реагировать с водой: 2Аl + 6Н₂О = 2Аl(ОН)₃ + ЗН₂↑. В виде стружек или порошка он ярко горит на воздухе, выделяя большое количество теплоты: 2Аl + 3/2O₂ = Аl₂О₃ + 1676 кДж.

Бор, в отличие от алюминия, химически инертен (особенно кристаллический). Так, с кислородом он реагирует только при очень высоких температурах (> 700°С) с образованием борного ангидрида В₂О₃:

2В + ЗО₂ = 2В₂О₃,

с водой бор не реагирует ни при каких обстоятельствах. При еще более высокой температуре (> 1200°С) он взаимодействует с азотом, давая нитрид бора (служит для изготовления огнеупорных материалов): 2B + N₂ = 2BN.

Лишь со фтором бор реагирует при комнатной температуре, реакции же с хлором и бромом протекают только при сильном нагревании (400 и 600 °С соответственно); во всех этих случаях он образует тригалогениды ВНal₃ — дымящие на воздухе летучие жидкости, легко гидролизующиеся водой: 2В + 3Наl₂ = 2ВНаl₃.

В результате гидролиза образуется ортоборная (борная) кислота H₃BO₃: ВНаl₃ + 3Н₂О = Н₃ВО₃ + ЗННаl.

В отличие от бора, алюминий уже при комнатной температуре активно реагирует со всеми галогенами, образуя галогениды. При нагревании он взаимодействует с серой (200 °С), азотом (800 °С), фосфором (500 °С) и углеродом (2000 °С):

2Аl + 3S = Аl₂S₃  (сульфид алюминия),

2Аl + N₂ = 2АlN  (нитрид алюминия),

Аl + Р = АlР (фосфид алюминия),

4Аl + 3С = Аl₄С₃ (карбид алюминия).

Все эти соединения полностью гидролизуются с образованием гидроксида алюминия и, соответственно, сероводорода, аммиака, фосфина и метана. Алюминий легко растворяется в соляной кислоте любой концентрации:

2Аl + 6НСl = 2АlСl₃ + ЗН₂↑.

Концентрированные серная и азотная кислоты на холоде не действуют на алюминий. При нагревании алюминий способен восстанавливать эти кислоты без выделения водорода: 2Аl + 6Н₂SО_4(конц) = Аl₂(SО₄)₃ + 3SО₂ + 6Н₂О, Аl + 6НNO_3(конц) = Аl(NO₃)₃ + 3NO₂ + 3Н₂О.

В разбавленной серной кислоте алюминий растворяется с выделением водорода: 2Аl + 3Н₂SО₄ = Аl₂(SО₄)₃ + 3Н₂.

В разбавленной азотной кислоте реакция идет с выделением оксида азота (II): Аl + 4HNО₃ = Аl(NО₃)₃ + NO + 2Н₂О.

Алюминий растворяется в растворах щелочей и карбонатов щелочных металлов с образованием тетрагидроксоалюминатов:

2Аl + 2NаОН + 6Н₂О = 2Na[Аl(ОН)₄] + 3Н₂↑.

Кислоты, не являющиеся окислителями, с бором не реагируют и только концентрированная HNO₃ окисляет его до борной кислоты:

В + HNO_3(конц) ⁺ Н₂О = Н₃ВO₃ + NO↑
Вопрос №38

Элементы 4-й главной подгруппы

IV ГРУППА ЭЛЕМЕНТОВ. ГЛАВНАЯ ПОДГРУППА. УГЛЕРОД, КРЕМНИЙ И ИХ СОЕДИНЕНИЯ

Общая характеристика четвертой группы главной подгруппы: а) свойства элементов с точки зрения строения атома; б) степени окисления; в) свойства оксидов; г) свойства гидроксидов; д) водородные соединения. а) Углерод (С), кремний (Si), германий (Ge), олово (Sn), свинец (РЬ) — элементы 4 группы главной подгруппы ПСЭ. На внешнем электронном слое атомы этих элементов имеют 4 электрона: ns2np2. В подгруппе с ростом порядкового номера элемента увеличивается атомный радиус, неметаллические свойства ослабевают, а металлические усиливаются: углерод и кремний - неметаллы, германий, олово, свинец — металлы. б) Элементы этой подгруппы проявляют как положительную, так и отрицательную степени окисления: —4, +2, +4. в) Высшие оксиды углерода и кремния (С02, Si02) обладают кислотными свойствами, оксиды остальных элементов подгруппы - амфотерны (Ge02, Sn02, Pb02). г) Угольная и кремниевая кислоты (Н2СО3, H2SiO3) — слабые кислоты. Гидроксиды германия, олова и свинца амфотерны, проявляют слабые кислотные и основные свойства: H2GeO3= Ge(OH)4, H2SnO3 = Sn(ОН)4, Н2РЬО3 = Pb(OH)4. д) Водородные соединения: СН4; SiH4, GeH4. SnH4, PbH4. Метан — CH4 — прочное соединение, силан SiH4 - менее прочное соединение. Схемы строения атомов углерода и кремния, общие и отличительные свойства. С lS22S22p2; Si 1S22S22P63S23p2. Углерод и кремний - это неметаллы, так как на внешнем электронном слое 4 электрона. Но так как кремний имеет больший радиус атома, то для него более характерна способность отдавать электроны, чем для углерода. Углерод — восстановитель. Формулы угольной и кремниевой кислот, их химические свойства по отношению к металлам, оксидам, основаниям, специфические свойства. Н2СО3 — угольная кислота, Н2SiO3 — кремниевая кислота. Н2СО3 — существует только в растворе: Н2С03 = Н2О + С02 Н2SiO3— твердое вещество, практически нерастворимо в воде, поэтому катионы водорода в воде практически не отщепляются. В связи с этим такое общее свойство кислот, как действие на индикаторы, Н2SiO3 не обнаруживает, она еще слабее угольной кислоты. Н2SiO3 — непрочная кислота и при нагревании постепенно разлагается: Н2SiO3 = Si02 + Н20. Н2CO3 реагирует с металлами, оксидами металлов, основаниями: а) Н2CO3 + Mg = MgCO3 + Н2 б) Н2CO3 + СаО = СаСO3 + Н20 в) Н2CO3 + 2NaOH = Na2CO3 + 2Н20 Химические свойства угольной кислоты: 1) общие с другими кислотами, 2) специфические свойства. Ответ подтвердите уравнениями реакций. 1) реагирует с активными металлами:

Вопрос №39

Элементы 5-й главной подгруппы
Подгруппа азота – пятая группа, главная подгруппа периодической системы Д.И. Менделеева. В нее входят элементы: азот (N); фосфор (P); мышьяк (As); сурьма (Sb); висмут (Bi). Общая электронная формула элементов подгруппы азота: ns2np3 – на внешнем энергетическом уровне эти элементы содержат пять валентных электронов, на что указывает номер группы – два электрона на s-подуровне и три неспаренных электрона на р-подуровне. Это р-элементы. У каждого последующего нижестоящего атома нарастает энергетический уровень (N – 2s22p3; P – 3s23p3; As – 4s24p3; Sb – 5s25p3; Bi – 6s26p3), в связи с чем увеличивается радиус атома, уменьшается энергия ионизации, энергия сродства к электрону, электроотрицательность, ослабевают неметаллические свойства – усиливаются металлические.

Характерны следующие степени окисления: N – +1, +2, +3, +4, +5, 0, -1, -3, -5; P – от +1 до +5 (кроме +2), 0, -2, -3; все остальные: +3, +5, -3. Характерные валентности: 3, 4, 5.

Азот пятивалентным быть не может – максимальная его валентность равна четырем, т. к. наивысшая валентность равна числу возможных квантовых ячеек на внешнем уровне – у азота их четыре (одна s– и три р-орбитали), следовательно, число ковалентных связей тоже четыре.

Азот в невозбужденном состоянии имеет валентность три, а в возбужденном (при переходе электронов с s-подуровня) – четыре.

У фосфора и всех последующих элементов подгруппы имеется d-подуровень, куда могут переходить электроны с s– и р-подуровней, и в возбужденном состоянии они имеют валентность пять. Водородные соединения элементов соответствуют формуле RН3: NН3 – аммиак; РН3 – фосфин; AsН3 – арсин; SbН – стибин; BiН – висмутин. Все соединения – газы, химическая стойкость каждого последующего ослабевает, что связано с ростом порядкового номера элементов, ослабевания неметаллических свойств и усиления металлических.

Кислородные соединения подгруппы азота отвечают составу: R2О3, R2О5, которые соответствуют кислотам типа: НRО2; НRО3; Н3RO4 – ортокислоты (азот ортокислоты не образует).

Характер оксидов элементов в направлении сверху вниз закономерно изменяется: N2О3, Р2О3 обладают кислотными свойствами; As2О3, Sb2О3 имеют амфотерные свойства; Bi2О3 – основные свойства. R2О5 образуют только кислотные оксиды и соответствуют кислотам: НRО3, Н3RO4 (кроме азота). Сила кислот НRО3 сверху вниз убывает.

Резкие изменения наблюдаются и у простых веществ элементов подгруппы азота: азот, фосфор, мышьяк – неметаллы; сурьма и висмут – металлы.
Вопрос №40

Органические соединения углерода
Все вещества, которые содержат углеродный атом, помимо карбонатов, карбидов, цианидов, тиоционатов и угольной кислоты, представляют собой органические соединения.

Классификация органических соединений

Органические соединения являются самым многочисленным классом веществ. Здесь присутствует порядка 20 видов веществ. Они различны по химическим свойствам, отличаются физическими качествами. Их температура плавления, масса, летучесть и растворимость, а также агрегатное состояние при нормальных условиях также различны.

Среди них: углеводороды (алканы, алкины, алкены, алкадиены, циклоалканы, ароматические углеводороды); альдегиды; кетоны; спирты (двухатомные, одноатомные, многоатомные); простые эфиры; сложные эфиры; карбоновые кислоты; амины; аминокислоты; углеводы; жиры; белки; биополимеры и синтетические полимеры.

Данная классификация отражает особенности химического строения и наличие специфических атомных групп, определяющих разность свойств того или иного вещества. В общем виде классификация, в основе которой лежит конфигурация углеродного скелета, не учитывающая особенностей химических взаимодействий, выглядит по-другому. Соответственно ее положениям, органические соединения делятся на: алифатические соединения; ароматические вещества; гетероциклические вещества. Данные классы органических соединений могут иметь изомеры в разных группах веществ.

Свойства изомеров различны, хотя их атомный состав может быть одинаковым. Это вытекает из положений, заложенных А. М. Бутлеровым.

Теория строения органических соединений

Само понятие о химическом строении ввел А. М. Бутлеров. В истории химии оно появилось 19 сентября 1861 года. При этом были и соединения, которые при одинаковом составе проявляли разные свойства. Утверждения А. М. Бутлерова во многом направили развитие химии в нужное русло и создали для нее прочнейший фундамент. Посредством нее удалось систематизировать накопленные факты, а именно, химические или же физические свойства некоторых веществ, закономерности вступления их в реакции и прочее. Даже предсказание путей получения соединений и наличие некоторых общих свойств стало возможным благодаря данной теории.

Логика теории строения органических веществ

Поскольку до 1861 года в химии многие отвергали существование атома или же молекулы, то теория органических соединений стала революционным предложением для ученого мира. И поскольку сам Бутлеров А. М. исходит лишь из материалистических умозаключений, то ему удалось опровергнуть философские представления об органике. Ему удалось показать, что молекулярное строение можно распознать опытным путем посредством химических реакций. К примеру, состав любого углевода можно выяснить посредством сжигания его определенного количества и подсчета образовавшейся воды и углекислого газа. Количество азота в молекуле амина подсчитывается также при сжигании путем измерения объема газов и выделения химического количества молекулярного азота. Если рассматривать суждения Бутлерова о химическом строении, зависящем от структуры, в обратном направлении, то напрашивается новый вывод. А именно: зная химическое строение и состав вещества, можно эмпирически предположить его свойства. Но самое главное - Бутлеров объяснил, что в органике встречается огромное количество веществ, проявляющих разные свойства, но имеющие одинаковый состав.

Положения теории таковы:

в молекулах органических веществ атомы соединены между собой в строго определенной последовательности, которая зависит от валентности;

химическое строение - это непосредственный порядок, согласно которому соединены атомы в органических молекулах;

химическое строение обуславливает наличие свойств органического соединения;

в зависимости от строения молекул с одинаковым количественным составом возможно появление различных свойств вещества;

все атомные группы, участвующие в образовании химического соединения, имеют взаимное влияние друг на друга.

Все классы органических соединений построены согласно принципам данной теории. Заложив основы, Бутлеров А. М. смог расширить химию как область науки. Он пояснил, что благодаря тому, что в органических веществах углерод проявляет валентность равную четырем, обуславливается многообразие данные соединений. Наличие множества активных атомных групп определяет принадлежность вещества к определенному классу. И именно за счет наличия специфических атомных групп (радикалов) появляются физические и химические свойства.

Углеводороды и их производные

Данные органические соединения углерода и водорода являются самыми простыми по составу среди всех веществ группы. Они представлены подклассом алканов и циклоалканов (насыщенных углеводородов), алкенов, алкадиенов и алкатриенов, алкинов (непредельных углеводородов), а также подклассом ароматических веществ. В алканах все атомы углерода соединены только одинарной С-С связью, из-за чего в состав углеводорода уже не может быть встроен ни один атом Н. В непредельных углеводородах водород может встраиваться по месту наличия двойной С=С связи. Также С-С связь может быть тройной (алкины). Это позволяет данным веществам вступать во множество реакций, связанных с восстановлением или присоединением радикалов. Все остальные вещества для удобства изучения их способности вступать в реакции рассматриваются как производные одного из классов углеводородов.

Спирты

Спиртами называются более сложные, чем углеводороды органические химические соединения. Они синтезируются в результате протекания ферментативных реакций в живых клетках. Самым типичным примером является синтез этанола из глюкозы в результате брожения. В промышленности спирты получают из галогеновых производных углеводородов. В результате замещения галогенового атома на гидроксильную группу и образуются спирты. Одноатомные спирты содержат лишь одну гидроксильную групп, многоатомные - две и более. Примером двухатомного спирта является этиленгликоль. Многоатомный спирт - это глицерин. Общая формула спиртов R-OH (R - углеродная цепь).

Альдегиды и кетоны

После того как спирты вступают в реакции органических соединений, связанные с отщеплением водорода от спиртовой (гидроксильной) группы, замыкается двойная связь между кислородом и углеродом. Если данная реакция проходит по спиртовой группе, расположенной у концевого углеродного атома, то в результате ее образуется альдегид. Если углеродный атом со спиртовой расположен не на конце углеродной цепи, то результатом реакции дегидратации является получение кетона. Общая формула кетонов - R-CO-R, альдегидов R-COH (R - углеводородный радикал цепи).

Эфиры (простые и сложные)

Химическое строение органических соединений данного класса усложненное. Простые эфиры рассматриваются как продукты реакции между двумя молекулами спиртов. При отщеплении воды от них образуется соединение образца R-O-R. Механизм реакции: отщепление протона водорода от одного спирта и гидроксильной группы от другого спирта. Сложные эфиры - продукты реакции между спиртом и органической карбоновой кислотой. Механизм реакции: отщепление воды от спиртовой и карбоновой группы обеих молекул. Водород отщепляется от кислоты (по гидроксильной группе), а сама ОН-группа отделяется от спирта. Полученное соединение изображается как R-CO-O-R, где буковой R обозначены радикалы - остальные участки углеродной цепи.

Карбоновые кислоты и амины

Карбоновыми кислотами называются особенные вещества, играющие важную роль в функционировании клетки. Химическое строение органических соединений такое: углеводородный радикал (R) с присоединенной к нему карбоксильной группой (-СООН). Карбоксильная группа может располагаться только у крайнего атома углерода, потому как валентность С в группе (-СООН) равна 4. Амины - это более простые соединения, которые являются производными углеводородов. Здесь у любого атома углерода располагается аминный радикал (-NH2). Существуют первичные амины, у которых группа (-NH2) присоединяется к одному углероду (общая формула R-NH2). У вторичных аминов азот соединяется с двумя углеродными атомами (формула R-NH-R). У третичных аминов азот соединен с тремя углеродными атомами (R3N), где р - радикал, углеродная цепь.

Аминокислоты

Аминокислоты - комплексные соединения, которые проявляют свойства и аминов, и кислот органического происхождения. Существует несколько их видов в зависимости от расположения аминной группы по отношению к карбоксильной. Наиболее важны альфа-аминокислоты. Здесь аминная группа расположена у атома углерода, к которому присоединена карбоксильная. Это позволяет создавать пептидную связь и синтезировать белки. Углеводы и жиры Углеводы являются альдегидоспиртами или кетоспиртами. Это соединения с линейной или циклической структурой, а также полимеры (крахмал, целлюлоза и прочие). Их важнейшая роль в клетке - структурная и энергетическая. Жиры, а точнее липиды, выполняют те же функции, только участвуют в других биохимических процессах. С точки зрения химического строения жир является сложным эфиром органических кислот и глицерина.
Вопрос №41

Элементы 8-й побочной подгруппы