Повні розв’язки, як у зошиті. Хочеш розібратися самостійно — під кожним завданням є «Пояснення з репетитором».
§ 33. Класифікація та багатоманітність органічних сполук
Завдання 392 (с. 256)
Взаємозв'язок речовин
Опишіть взаємозв'язок між органічними та неорганічними речовинами, а також між класами органічних сполук.
Розв’язання
Для взаємозв'язку органічних і неорганічних речовин: неорганічні гази (CO₂, сажа) утворюються при горінні органічних; метан можна отримати з вуглецю або алюмінієвого карбіду.
Для взаємозв'язку класів органічних сполук: алкани перетворюються на алкени відщепленням H₂, а алкени — на алкани приєднанням H₂; спирти можуть утворюватися з алкенів або окиснюватися до карбонових кислот.
Відповідь:
Взаємозв'язок між органічними та неорганічними речовинами реалізується через реакції горіння (перетворення вуглеводнів на CO₂) та розклад карбідів. Між класами органічних сполук існує зв'язок через реакції приєднання (гідрогенізація) та відщеплення водню, що дозволяє перетворювати алкани на алкени/алкіни та навпаки.
Завдання 393 (с. 256)
Класифікація речовин
Прокласифікуйте наведені органічні речовини за різними ознаками (елементний склад, будова ланцюга, наявність кратних зв'язків, функціональні групи).
Запишіть рівняння реакцій для ілюстрації схеми взаємозв'язку органічних і неорганічних речовин, наведеної на с. 254 (схема з вуглецем, CaC₂, Al₄C₃).
Розв’язання
Синтез метану з вуглецю та води (спрощено): C+2H2O→CH4+CO2 (або узагальнено перетворення).
Отримання етину з кальцій карбіду: CaC2+2H2O→C2H2↑+Ca(OH)2.
Отримання метану з алюмінієвого карбіду: Al4C3+12H2O→3CH4↑+4Al(OH)3.
Відповідь:
CaC2+2H2O=C2H2↑+Ca(OH)2; Al4C3+12H2O=3CH4↑+4Al(OH)3. (Загальна схема ілюструє можливість переходу між класами сполук).
Завдання 395
Аналіз причин багатоманітності органічних сполук
Порівняти причини багатоманітності органічних сполук із такими факторами: а) існування гомологів; б) різна будова карбонових ланцюгів (нерозгалужені, розгалужені, циклічні); в) різноманітність хімічних елементів у складі (N, O, P, S тощо).
Розв’язання
Розглянемо пункт а): Гомологи — це речовини одного класу, що відрізняються на одну або кілька груп CH₂. Оскільки кількість атомів вуглецю може бути практично нескінченною, гомологічні ряди забезпечують безліч сполук навіть для найпростіших класів (наприклад, метан, етан, пропан...).
Розглянемо пункт б): Карбоновий ланцюг може бути відкритим або замкнутим у кільце (циклічний). Якщо він відкритий, він може бути прямим або розгалуженим (наприклад, ізооктан). Це різноманіття структур називається ізомерією, яка значно збільшує кількість можливих сполук.
Розглянемо пункт в): Вуглеводні містять лише C та H, але інші органічні сполуки містять також O (спирти, кислоти), N (аміни, амінокислоти) тощо. Додавання цих елементів створює нові функціональні групи і повністю змінює властивості речовини, розширюючи класифікацію.
Відповідь:
Багатоманітність органічних сполук пояснюється трьома головними причинами: а) гомологічні ряди дають нескінченну кількість речовин одного типу; б) ізомерія (різна будова ланцюга: прямий, розгалужений, циклічний) збільшує кількість структур для однієї формули; в) наявність різних елементів-органогенів (O, N, P, S тощо) дозволяє утворювати нові класи сполук із різними властивостями.