Лекція Полімерні матеріали

Заняття 33-34 Лекція «Синтетичні високомолекулярні речовини і полімерні матеріали на їх основі»

https://www.youtube.com/watch?v=8s8jJqlT50U

Законспектувати лекцію за просмотром за посиланням.

План.

1.    Основні поняття теми

2.    Одержання полімерів (реакція полімеризації, реакція поліконденсації)

3.    Застосування полімерів

Виписати формули полімерів і їх застосування  у вигляді таблиці. (Дивись нижче)

Назва полімеру, формула	Застосування

Полімери

В основі створення новітніх матеріалів лежать високомолекулярні сполуки — полімери.

Полімери — природні та штучні сполуки, молекули яких складаються з великого числа повторюваних однакових або різних за будовою атомних угруповань, сполучених між собою в довгі лінійні або розгалужені ланцюги.

Полімеризація — це послідовне сполучення однакових молекул низькомолекулярної речовини з утворенням високомолекулярної речовини.

Поліконденсація — це процес утворення високомолекулярних сполук з низькомолекулярних, що зазвичай супроводжується виділенням побічних речовин (води, амоніаку, хлороводню тощо).

Пластмаси

Пластичними матеріалами називають велику групу матеріалів, що в період переробки у вироби мають пластичні властивості, але за звичайних умов являють собою тверді та пружні речовини.

Пластмаси формують за підвищеної температури, у той час коли вони мають високу пластичність.

Сировиною для отримання полімерів є нафта, природний газ, кам’яне вугілля, сланці.

Поширенню пластмас сприяють їх мала густина, що значно зменшує масу деталей, висока корозійна стійкість, широкий діапазон властивостей. Добрі антифрикційні характеристики багатьох пластмас дають можливість з успіхом застосовувати їх для виготовлення підшипників ковзання. Високий коефіцієнт тертя деяких пластмас дозволяє використовувати їх для гальмових пристроїв. Певні пластмаси мають специфічні властивості: високі електроізоляційні характеристики, велику прозорість та ін.

Важливою перевагою пластмас є можливість їх переробки у вироби найбільш продуктивними способами з коефіцієнтом використання матеріалу 0,9-0,95 — литтям, видавлюванням тощо.

Водночас пластмасам притаманні й деякі недоліки: невисокі міцність, твердість і жорсткість, велика повзучість, особливо у термопластів, низька теплостійкість (більшість пластмас має робочу температуру не вище ніж 200 °С, і лише деякі можуть працювати за 300-400 °С), низька теплопровідність (у 500-600 разів менша, ніж у металів), здатність старіти (втрачати властивості під впливом тепла, світла, води та інших факторів).

Під час старіння зменшується еластичність і міцність пластмас, збільшується їх жорсткість і крихкість. Під еластичністю розуміють здатність матеріалу до великих зворотних деформацій. Цей термін за фізичним сенсом аналогічний пружності, але перший уживають для аморфних, а другий — для кристалічних тіл.

Більшість полімерів перебуває в аморфному (склоподібному) стані. Такі полімери називають смолами. У пластмасах може бути присутньою певна кількість кристалічної фази, яка підвищує міцність, жорсткість і теплостійкість полімеру. У виробництві пластмас використовують в основному синтетичні смоли.

Крім полімерів пластмаси можуть містити наповнювачі, пластифікатори та спеціальні добавки, що надають пластмасі певних властивостей.

Наповнювачами (зміцнювальними компонентами) можуть бути органічні або неорганічні речовини у вигляді порошків (графіт, деревне або кварцове борошно), волокон (паперових, бавовняних, азбестових, скляних) або листів (тканина, папір, деревний шпон). Наповнювачі підвищують міцність, зносостійкість, теплостійкість та інші властивості пластмас. Їх частка у пластмасі може досягати 40-80 %.

Пластифікатори вводять для підвищення пластичності та еластичності пластмас (гліцерин, касторове або парафінове масло).

Добавками можуть бути:

· стабілізатори — речовини, які уповільнюють старіння (сажа, сірчані сполуки, феноли);

· мастильні матеріали — речовини, що усувають прилипання матеріалу до прес-форми, збільшують його текучість, зменшують тертя між частинками композиції (віск, стеарин, олеїнова кислота);

· барвники — речовини, що надають пластмасовим виробам декоративного вигляду (охра та ін.);

· каталізатори — речовини, що прискорюють твердіння пластмаси (уротропін, оксиди металів);

· антипірени — речовини, які зменшують горючість полімерів (наприклад, сполуки сурми);

· антистатики — речовини, які перешкоджають виникненню і накопиченню статичного електричного заряду у виробах з полімерних матеріалів;

· пороутворювачі — речовини, які розпадаються під час нагрівання, виділяючи гази, що спінюють смолу, внаслідок чого утворюються поро- та пінопласти з пористою структурою.

Залежно від властивостей смоли пластмаси поділяють на термопластичні й термореактивні.

Термопластичні пластмаси (термопласти) — це такі, що під час нагріву розм’якшуються, переходять у в’язкотекучий стан, а під час охолодженнія твердіють, і цей процес повторюється в разі повторного нагрівання. Тобто такі пластмаси допускають повторну переробку. Зазвичай їх робоча температура не перевищує 90 °С.

Термореактивні пластмаси (реактопласти), нагріваючись, розм’якшуються, але за певної температури відбувається полімеризація, внаслідок якої смола переходить у твердий стан і повторна переробка таких пластмас неможлива. Теплостійкість їх вища до 200-370 °С.

Каучуки

Каучуки — це еластичні матеріали, з яких методом вулканізації (нагріванням із сіркою) дістають гуму. Каучуки бувають природними та синтетичними.

Натуральний (природний) каучук за хімічним складом є високомолекулярним ненасиченим вуглеводнем складу, де n становить від 1000 до 3000. Натуральний каучук — полімер ізопрену

Його одержують із молочного соку каучуконосних рослин, головним чином із гевеї (Бразилія). Бразилія — батьківщина каучуку.

Синтетичні каучуки дістали досить широке застосування. Номенклатура гумових виробів на основі синтетичного каучуку налічує близько 50 000 назв. Найбільше синтетичних каучуків використовує шинна промисловість, машинобудівна (виготовлення деталей для автомобілів, тракторів та інших машин). Широко використовують синтетичні каучуки для виробництва технічних виробів, гумового взуття, прогумованих тканин, побутових гумових виробів, медичних товарів та ін. В електротехніці використовують каучуки для ізоляції проводів і оболонок кабелів. Рідкі каучуки застосовують для виготовлення клеїв, антикорозійних матеріалів, як зв’язуючу речовину для виготовлення твердого ракетного палива.

Гума

Гума — це вулканізований сіркою каучук. Суть вулканізації полягає в тому, що атоми Сульфуру приєднуються до лінійних (ниткоподібних) молекул каучуку за місцем подвійних зв’язків і неначе зшивають ці молекули одну з одною. У результаті вулканізації липкий і неміцний каучук перетворюється на пружну й еластичну гуму. Гума міцніша за каучук і стійкіша до змін температури.

Згідно із загальноприйнятою класифікацією, гумотехнічна галузь промисловості випускає такі види гуми:

· загального призначення (температура експлуатації Q = -50...+150 °С — шини автомобільні, взуття, ремені, амортизатори);

· термостійкі (температура експлуатації більше 150 °С — шини літаків, деталі ракет, електродвигунів);

· маслостійкі (для деталей, які працюють з дотиком до бензину, гасу, нафти та нафтопродуктів);

· хімічностійкі (для деталей, які працюють з дотиком до лугів, кислот, солей);

· газонаповнені (для теплоізоляційних деталей);

· радіостійкі (рентгенгума);

· діелектричні (ізоляція кабелю, захисні килимки, рукавиці, чоботи).

Той чи інший вид гуми отримують, в основному, за рахунок відповідних інгредієнтів, а також за рахунок технологічних особливостей.

Технологія виготовлення гуми складається з чотирьох стадій:

· різання каучуку на шматки і приготування інгредієнтів (подрібнення, просіювання, сортування, зважування);

· приготування гумової суміші в герметичних гумозмішувачах і на каландрах (валках);

· формування (на валках для листової гуми або в пресформах для штучних виробів);

· вулканізація — завершальна і дуже відповідальна операція, яка може відбуватися в пресах, котлах і автоклавах за температури 130-160 °С і тиску 18-20 МПа, але може відбуватись і за тиску 3-6 МПа. Існує також вулканізація з використанням високочастотних коливань та радіації. Якість гуми про цьому покращується, але цей спосіб занадто дорогий.

Під час вулканізації сірка з’єднується з молекулами каучуку, зшиваючи їх у тримірну структуру, яка називається гумою. Саме під час вулканізації гума набуває основної якості — можливості подовжуватись.

Вирішити задачі:

2. Визначте ступінь полімеризації поліетилену, відносна молекулярна маса якого складає 145 600.

3. Обчисліть масу поліпропену, якщо на його одержання витрачено 84 т пропену, а ступінь полімеризації становить 450.

 ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ до семінару № 4

Підготувати навчальні проекти на теми:

№ 24 «Синтетичні волокна: їхнє значення, застосування у побуті й промисловості».

№ 25 «Рециклінг як єдиний цивілізований спосіб утилізації твердих побутових відходів».

№ 26 «Переробка побутових відходів в Україні та розвинених країнах світу».

№ 27 «Перспективи одержання і застосування полімерів із наперед заданими властивостями».

№ 28 «Дослідження маркування виробів із полімерних матеріалів і пластмас».

№ 29 «Виготовлення виробів із пластикових пляшок».

МАТЕРІАЛИ ДО ТАБЛИЦІ

Полівінілхлорид — [-CH₂ - CHCl-]_n

Термопластичний. Під час нагрівання розм’якшується. Горить невеликим полум’ям, створюючи чорну тендітну кульку. Під час горіння відчувається гострий запах. Досить міцний, має гарні діелектричні властивості. Обмежено розчинний у кетонах, естерах, хлорованих вуглеводнів. Стійкий до дії вологи, кислот, лугів, розчинів солей, промислових газів, бензину, гасу, жирів, спиртів. Стійкий до окиснення й практично негорючий, має невисоку теплостійкість. Застосовується для виробництва штучної шкіри, плащів, клейонки, труб, ізоляційного матеріалу для електричних проводів, будматеріалів.

Поліетилен (етиленопласт) — [-CH₂ - CH₂-]_n

Поліетилен за кімнатної температури не розчиняється в жодному розчиннику. Зовні схожий на парафін, але значно твердіший. Поліетилен легкий, не набрякає у воді й порівняно з іншими пластмасами добрий діелектрик та високоеластичний. Застосовують його для виготовлення плівки для парників, теплиць та різних галантерейних виробів — сумок, кошиків, скатертин тощо.

Поліакрилати, або акрилопласти (органічне скло, плексиглас) — дуже поширена прозора пластмаса, з якої виготовляють найрізноманітніші вироби — посуд, чорнильниці, ручки, скло для годинників, шибки для ілюмінаторів літаків тощо. Вона не б’ється і пропускає 73 % ультрафіолетового проміння, якого звичайне скло зовсім не пропускає. Недоліком є те, що ця пластмаса недостатньо тверда; на ній швидко утворюються подряпини. Органічне скло добре обробляти різальним інструментом, шліфувати і полірувати. Його можна фарбувати в різні кольори органічними барвниками. Плексиглас під час нагрівання розм’якає, а в полум’ї загоряється.

Полістирол (етилопласт) — [-CH(C₆H₅)-CH₂-]_n

Полістирол — безбарвна, досить тверда пластична пластмаса, яка деформується вже за температури 70-90 °С. Вона досить стійка проти дії вологи і мінеральних кислот, проте від їдких лугів руйнується, а в бензені розчиняється. Її добре обробляти інструментом, можна фарбувати. Це одна з найпоширеніших пластмас, з якої виробляють найрізноманітніші вироби — галантерейні товари, посуд, що імітує кришталь, деталі радіоапаратури тощо. У разі внесення в полум’я пальника полістирол горить, виділяючи ефірний запах, а коли його погасити і доторкнутися до нього, то тягнутимуться нитки.

Поліамід (амідопласт) у чистому вигляді безбарвний, але добре фарбується в різні кольори. З нього виготовляють волокно (капрон, нейлон для панчіх і тканини, а останнім часом також виготовляють водяні крани, шестірні, втулки тощо). Під час горіння капрон виділяє запах горілих овочів. Тканини з капрону не можна прасувати гарячою праскою, бо за температури 215 °С він плавиться.

Целулоїд, ацетилцелюлоза — матеріал для виготовлення галантерейних виробів, іграшок та інших. Целулоїд — легкозаймистий. Ацетилцелюлоза на відміну від нього малозаймиста, а пластмаса — целон, яку виготовляють з неї, у полум’ї не займається, через що її часто називають негорючим целулоїдом. Целулоїдні пластмаси під час тертя об шерсть виділяють запах камфори.

Фторопласт — зовні схожий на парафін. Має високу хімічну стійкість, що перевищує стійкість золота і платини. Фторопласт не горить, а лише плавиться.

Поліпропілен — [-CH₂ - CH(CH₃)-]_n

Термопластичний. Має властивості високої ударної міцності, високої стійкості до багаторазових вигинів, низьку паропроникність і газопроникність; гарний діелектрик, погано проводить тепло, не розчиняється в органічних розчинниках, стійкий до впливу киплячої води й лугів, але темніє й руйнується під дією HNO₃, H₂SO₄ і хромової суміші. Має низьку термостійкість і світлостійкість. Із пропілену виготовляють волокна й плівки, що зберігають гнучкість за 100-1300 °С, пінопласт, деталі машин, профільовані вироби, труби, різну арматури, контейнери, побутові вироби та ін.

Текстоліт — електроізоляційний конструкційний матеріал, який застосовується для виробництва підшипників ковзання, шестерень та інших деталей, а також в електро- і радіотехніці. Являє собою шаруватий пластик на основі тканини з волокон і полімерного сполучного речовини (наприклад, епоксидної смоли). Текстоліт на основі склотканини називається склотекстолітом, або склопластиком.

Вініпласт — жорстка термопластична непрозора, що не містить пластифікатори, пластична маса на основі полівінілхлориду та перхлорвінілової смоли. Містить також термо- і світлостабілізатори, антиоксиданти, що запобігають руйнуванню матеріалу під час переробки та експлуатації, змащувальні речовини (полегшують його обробку та переробку), пігменти або барвники (для одержання кольорових виробів).

Гетинакс — шаруватий пластик на основі паперу й синтетичних смол. Іноді гетинакс фольгують червоно-мідною електролітичною фольгою, облицьовують бавовняними, скляними або азбестовими тканинами, армують металевою сіткою. Залежно від призначення гетинаксу випускають декількох марок. Гетинакс має високу механічну міцність, гарні електроізоляційні властивості. Гетинакс застосовують як електроізоляційний матеріал для тривалої роботи за температур від -65 до +105 °С; для виробництва панелей, кришок, втулок, шестірень, шайб та ін., а також у меблевому виробництві. З фольгованого гетинаксу виготовляють друковані схеми.

Семінар Нітрогеновмісні сполуки

 Семінар 3

Тема «Нітрогеновмісні органічні сполуки»

https://www.youtube.com/watch?v=co6Ae1Kn6io

https://www.youtube.com/watch?v=co6ae1kn6io

https://www.youtube.com/watch?v=z4NH8uYzyXY

Контрольна робота

За списком непарні виконують 1 – варіант, парні – 2 варіант

Кожне завдання оцінюється в 3 бали

Варіант 1

1.     Скласти формули таких амінів і амінокислот:

А – 3-аміно 2метил бутанова кислота

Б – пропан 2 амін

В - 2 метил 3 хлор бутан 2 амін

2.     Напишіть рівняння реакцій в структурному вигляді для здійснення ланцюга перетворень:

С₆Н₆ → С₆Н₅NO₂  →   С₆Н₅NH₂   →  С₆Н₅NH₃Cl

3.     Який об’єм амоніаку необхідний для взаємодії з розчином хлоретанової кислоти масою 500 г з масовою часткою 10%: (Рішення задачі написати)

          А       22,4 л ;                                       В      33, 6 л;

          Б       48 л;                                            Г      11,2 л . 

4.     Пояснити за допомогою хімічних рівнянь, як утворюється пептидна група (пептидний зв'язок) і розкрити значення цієї реакції

Варіант 2

1.     Скласти формули таких амінів і амінокислот:

А – 2-аміно 4 метил пентанова кислота

Б – бутан 2 амін

В – 3 аміно 2,3 диметил бутанова кислота

2.     Напишіть рівняння реакцій в структурному вигляді для здійснення ланцюга перетворень:

СН₃СООН→СН₂ClСООН→СН₂NH₂СООН→  [СН₂NH₃СОО]Cl

3.     Яку масу  осаду  можна добути із  аніліну масою 9,3 г та  100 г 48%розчину  бромної води: (Рішення задачі написати)

          А       90 г;                                           В      33 г;

          Б       18 г;                                            Г      66 г . 

4.     Розкрийте застосування аніліну Пояснити як застосування пов’язане із його властивостями.

Хімія 2 курс органічна хімія

Відео урок на YouTube

https://www.youtube.com/watch?v=5J6ISR201GU

https://www.youtube.com/watch?v=fG2Ch27M-5cI

Тема заняття:«Теорія хімічної будови органічних сполук О.М.Бутлєрова.»

Тип заняття: лекція

ПЛАН:

1.Типові ознаки органічних сполук.

2.Ізомери і явище ізомерії.

3.Основні положення теорії хімічної будови органічних речовин.

4.Порядок зв’язку між атомами Карбону у органічних сполуках.

5.Класифікація органічних сполук.

1. З усіх хімічних елементів найбільшу кількість сполук утворює Карбон. Сполуки, до складу яких входить карбон, в більшості випадків належать до органічних. Карбон – обов’язкова складова частина усіх органічних сполук. Поряд з ним органічні сполуки можуть містити будь-які інші хімічні елементи (гідроген, оксиген, нітроген, фосфор, силіцій, метали, галогени – фтор, хлор, бром, йод).

Органічна хімія – наука, що вивчає сполуки карбону та їхні перетворення.

Типові ознаки органічних речовин: 1) При температурі без доступу повітря звуглюються, при температурі на повітрі багато з них згорає. При окисленні органічних сполук утворюється СО2.2) Органічні сполуки у більшості випадків є неелектролітами.3) Кристалічна гратка твердих органічних сполук звичайно молекулярна (неполярна).Це зумовлює невисоку температуру плавління, невисоку твердість, невисоку стійкість.4) Для органічних речовин більш типово утворення ізомерів, ніж для неорганічних сполук.

2.  Ізомери – сполуки, що мають однаковий кількісний і якісний склад, однакову мо- лекулярну масу, але різну будову молекул, а тому різні фізичні і хімічні властивості.

Ізомерія – це здатність атомів карбону сполучатись один з одним і з атомами інших елементів у певному порядку й утворювати різні речовини.

   На прикладі ізомерії виявляється взаємозв’язок між будовою та властивостями ор- ганічних речовин. Цей зв’язок пояснює теорія хімічної будови органічних сполук, автором якої є російський учений О.М. Бутлеров.

    Приклади ізомерів: відомі дві різко відмінні по властивостях органічні речовини – етиловий спирт і диметиловий етер. Їхні молекулярні формули однакові: С2Н6О. Але речовини мають різний порядок зв’язку між атомами. Зобразимо можливі структурні формули речовин:

                        Н    Н                                       Н           Н

                 Н – С – С – ОН                       Н – С – О – С – Н

                        Н    Н                                       Н           Н

                етиловий спирт                       диметиловий  етер

3.Основні положення теорії хімічної будови органічних речовин:

1) під час утворення хімічної сполуки атоми елементів сполучаються у певному по- рядку згідно з їхньою валентністю і всі валентності мають бути затрачені на сполу- чення атомів одного з одним;

2) властивості органічних сполук залежать не тільки від кількості атомів у молекулі, а й від порядку сполучення цих атомів та характеру зв’язків між атомами в молеку- лі;

3) атоми, зв’язані в молекулу, впливають один на одного.

    Ці основні положення були сформульовані Бутлєровим у 1858 – 1861 роках.

4.  Порядок зв’язку між атомами карбону у органічних сполуках.

1.Атоми карбону утворюють між собою у молекулі відкритий незамкнутий ланцюг:

                                                                         Карбон має ІV валентність у органічних

  – С – С – С – С – С – С – С –         сполуках. Рисочка у структурній формулі вказує

                                                            на двохелектронний(ковалентний) зв’язок, на- 

                                                            приклад, між атомами – С – С – , або С – Н.                                                                                          За рахунок вільних зв’язків до атомів карбону приєднуються різні атоми інших хімічних елементів.

2.Атоми карбону утворюють розгалужений ланцюг:

– С – С – С – С – С –                            Розгалужень бокових ланцюгів може бути декі-

             – С –                                                                                                        лька.

3.Атоми карбону з’єднуються між собою за рахунок кратних зв’язків – подвійних або потрійних:

             – С = С –                                 – С ≡ С –

   Існують важливі органічні сполуки з двома подвійними зв’язками:

 – С = С – С = С –

4.Атоми карбону з’єднуються між собою за допомогою будь-якого елемента:

                    

                                 – С – О – С –

5.Атоми карбону утворюють замкнуті ланцюги, або цикли:

            

              С                                         С                         – С – С –

         С       С                               С        С                       С    С

         С       С                               С        С                           S

                                                          С

               І                                           ІІ                                ІІІ

І і ІІ цикли називаються карбоциклічними, бо складаються лише з атомів карбону, а ІІІ – гетероциклічним, бо має у ланцюгі інший елемент (S).

5. Класифікація органічних сполук.

Органічні речовини поділяють на класи по їхнім хімічним властивостям, які визначаються наявністю в молекулах речовин особливих угруповань атомів.

                                       ОРГАНІЧНІ СПОЛУКИ

                     ациклічні                                              циклічні

       насичені              ненасичені                ароматичні   карбоциклічні

                          етиленові         дієнові                  гетероциклічні

                                     ацетиленові 

2. Гомологічні ряди.

1. Вуглеводні

2. Оксигеновмісні органічні сполуки

3. Нітрогеновмісні органічні сполуки.

4. Багатофункціональні органічні сполуки.

3. Функціональні групи.

Функціональна група	Клас органічних сполук
Гідроксильна  – ОН	спирти(алкоголі), феноли
Карбонільна     С = О	альдегіди, кетони
Карбоксильна          О                             С                                     ОН	карбонові                     кислоти
Нітрогрупа   – NО2	нітросполуки
Аміногрупа  – NН2	аміносполуки

                                    

Контрольні питання:

1.Що вивчає органічна хімія?

2.Які ознаки є типовими для органічних сполук?

3.Що таке ізомери? Ізомерія?

4.Сформулюйте основні положення теорії хімічної будови органічних сполук О.М.Бутлєрова.

5.Наведіть можливі порядки зв’язку між атомами карбону у органічних сполуках.

6.Які цикли називають карбоциклічними, які – гетероциклічними?

7.Що називають функціональними групами?

8. Які каси органічних сполук?

В У Г Л Е В О Д Н І

ЛЕКЦІЯ №20

„Насичені вуглеводні (алкани).

Гомологічний ряд.”

Відео урок на YouTube

https://www.youtube.com/watch?v=2zR7Nbg4UFw

ПЛАН:

1.Загальна формула, склад і будова молекул алканів.

2.Метан.Будова молекули, фізичні властивості.

1.Алкани, або насичені вуглеводні, – це найпростіші органічні сполуки. Вони ще називаються  парафінами і містять тільки одинарні зв’язки, тому вони відносяться до насичених вуглеводнів (тобто не містять кратних зв’язків). Їхня загальна формула

С_nН_2n+2

Гомологи – речовини, що подібні за хімічними властивостями, але склад яких відрізняється на ціле число СН₂ груп. Група СН₂ називається гомологічною різницею.

Гомологічний ряд алканів:

Кількість –  n	Назва сполуки	Молекулярна     формула	Структурна (скорочена) формула	Назва радикала  (СnН2n+1)	Формула радикала
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10	метан етан пропан бутан пентан гексан гептан октан нонан декан	СН4 С2Н6 С3Н8 С4Н10 С5Н12 С6Н14 С7Н16 С8Н18 С9Н20 С10Н22	СН3-СН3 СН3-СН2-СН3 СН3-(СН2)2-СН3 СН3-(СН2)3-СН3 СН3-(СН2)4-СН3 СН3-(СН2)5-СН3 СН3-(СН2)6-СН3 СН3-(СН2)7-СН3 СН3-(СН2)8-СН3	метил- етил- пропіл- бутил- пентил- гексил- гептил- октил- ноніл- децил-	СН3- С2Н5- С3Н7- С4Н9- (аміл-) С5Н11- С6Н13- С7Н15- С8Н17- С9Н19- С10Н21-
11 20	ундекан ейкозан	С11Н24 С20Н42

 Грецькі цифри:      1 – моно                     6 – гекса

                                 2 – ди                          7 – гепта

                                 3 – три                        8 – окта        

                                 4 – тетра                     9 – нона

                                 5 – пента                   10 – дека

Назва алкану складається з грецького числівника, що відповідає кількості атомів карбону у молекулі алкану, і суфікса –ан. Виняток -  перші 4 вуглеводні, для яких прийняті тривіальні назви – метан, етан, пропан, бутан. Група СnН2n+1 є радикалом і називається так само, як і відповідний вуглеводень, але має суфікс –ил(–іл).Загальна назва для радикалів – алкільні радикали.

В алканів існує тільки σ-зв’язок, який забезпечує вільне обертання атомних груп або радикалів.

2.Метан.

Будова молекули: найпростіший алкан, молекула якого складається з одного атома карбону і 4-х атомів гідрогену. Молекулярна формула – СН4. Структурна формула –

Атом карбону утворює 4 ковалентні зв’язки, тобто він знаходиться у збудженому стані:

6С +6 )) 1s­² 2s² 2p²                                            1s² 2s¹ 2p³

          24

основний (нормальний)                              збуджений                        

           стан                                                         стан

В утворенні зв’язку беруть участь одна s- і три р-орбіталі (рx-, рy-, рz-) зовнішнього енергетичного рівня одного атома карбону. Усі 4 зв’язки С-Н в молекулі рівноцінні. Рівноцінність хімічних зв’язків у метані можна пояснити, використовуючи уявлення про гібридизацію орбіталей. Гібридизацією називається зміна форми і енергії різних орбіталей одного атома, що призводе до утворення однакових (гібридних) орбіта- лей. Так як при утворенні молекули метану гібридизації підлягають одна s- і три р- орбіталі атома карбону, то тип гібридизації в цій молекулі sp³.При утворенні моле- кули метану орбіталі атому карбону перекриваються з s-орбіталями атомів гідроген- ну. У просторі ці орбіталі розташовані відносно одна одної під однаковими кутами.

                        +                            +                            +                                 →

s-орбіталь               рх-орбіталь          ру-орбіталь          рz-орбіталь

→              

          

Метан має тетраедричну форму молекули.

Фізичні властивості метану: при н.у. це газ, безбарвний, без запаху, майже вдвічі легший за повітря. У воді майже не розчинний, але добре розчиняється в органічних розчинниках.

Природний газ на 98% складається з метану і має неприємний запах. Метан є не тільки на Землі, він становить атмосферу планет Юпітер і Сатурн.

Контрольні питання:

1.Які ще назви мають насичені вуглеводні?

2.Яка загальна формула алканів?

3.Які речовини називають гомологами?

4.Назвіть перші 5 представників гомологічного ряду алканів.

5.Який зв’язок мають алкани?

6.Що називають гібридизацією?

7.Який тип гібридизації у молекулі метану?

8.Яку геометричну форму має молекула метану?

9.Скільки % становить метан у природному газі?

Література: 1.І.Г.Хомченко „Загальна хімія”, Москва, 1987.

                    2.А.І.Астахов „Хімія”, Київ, 1988.