Конспект урока по химии на тему "Углеводороды" (9 класс)

Тема: «Углеводороды»

Цель урока: Познакомить учащихся с предельными (насыщенными) и непредельными (ненасыщенными) углеводородами.

До начала XX столетия все вещества в зависимости от их происхождения делили на две группы: минеральные и органические. В то время многие учёные считали, что органические вещества могут образовываться только в живых организмах. Однако из курса биологии вам известно, что неорганические вещества могут превращаться в органические и наоборот. Это свидетельствует о том, что между органическими и неорганическими веществами существует определённая взаимосвязь, и нет резкой границы. Большинство неорганических веществ имеет немолекулярное строение, и поэтому они обладают высокими температурами плавления и кипения. Большинство же органических соединений имеет молекулярное строение, и поэтому температуры их кипения и плавления невысоки. Почти все органические вещества могут гореть и легко разлагаются при прокаливании. Молекулы всех органических соединений содержат элемент углерод. Но нет такого элемента, который входил бы в состав всех неорганических веществ. Поэтому раздел химической науки, в котором изучаются соединения углерода и их превращения называется органической химией (кроме аллотропных модификаций углерода, его оксидов, карбидов, угольной кислоты и её солей).

В состав всех природных органических веществ, например белков, жиров, углеводов, обязательно входят атомы углерода. Об отсутствии резкой границы между органической и неорганической химией свидетельствует и взаимосвязь карбидов (неорганических веществ) и углеводородов (органических веществ, состоящих из атомов углерода и водорода). Карбиды – соединения углерода с металлами и некоторыми неметаллами – при взаимодействии с водой подвергаются необратимому гидролизу. Например, гидролиз карбида алюминия приводит к образования летучего водородного соединения углерода – метана СН₄:

Al₄C₃ + 12H₂O = 3CH₄  + 4Al(OH)₃

Карбид кальция гидролизуется в соответствии с уравнением

CaC₂ + 2H₂O = C₂H₂   + Ca(OH)₂

В качестве продукта гидролиза образуется летучее водородное соединение углерода другого состава: С₂Н₂ – ацетилен.

Во всех органических веществах углерод проявляет отрицательную  степень окисления (иногда нулевую), все они носят название «углеводороды».

В простейшем углеводороде – метане СН₄, как и во всех органических соединениях атом углерода четырёхвалентен, а валентность атома водорода, как и в любых других веществах (кроме гидридов металлов) равна единице. При изображении объёмной модели принято атом углерода обозначать чёрным шариком, водорода – белым, кислорода – красным.

Рассмотрим строение ещё одного углеводорода - этана С₂Н₂. Атомов углерода в молекуле этана два, они связаны одной общей электронной парой, т.е. одной ковалентной связью. Оставшиеся три электрона у каждого атома расходуются на образования ковалентных связей с атомами водорода. запишем структурную формулу этана, т.е. формулу, отражающую порядок соединения атомов в молекуле. Валентными штрихами обозначим общие электронные пары:

По структурной формуле вещества легко определить валентность каждого атома. В этом углеводороде валентность атомов не совпадает с их степенью окисления:

-3 +1

С₂Н₆

Соединения подобного строения называют предельными или насыщенными, так как в их молекулах все валентности атомов углерода до предела насыщены атомами водорода.

Одно из важнейших свойств углеводородов – их способность гореть с выделением большого количества теплоты: СН₄ + 2О₂ = СО₂ + 2Н₂О + Q

Для предельных углеводородов характерна ещё одна реакция, называемая реакцией дегидрирования (отщепления молекулы водорода). Если молекула этана потеряет два атома водорода, тогда у каждого атома углерода появляется по одной свободной валентности. Эти углеродные атомы сразу же образуют друг с другом вторую связь:

Уравнение этой реакции можно записать с помощью сокращённых структурных формул:

СН₃ – СН₃          СН₂ = СН₂ + Н₂

Наряду с водородом продуктом реакции дегидрирования этана является вещество, имеющее структурную формулу СН₂=СН₂, и соответственно молекулярную С₂Н₄ – этилен. Этилен – первый представитель углеводородов, которые называют непредельными или ненасыщенными, так как в них валентности атомов углерода не насыщены до предела атомами водорода. отличительной чертой химического строения таких углеводородов является наличие в молекуле двойной углерод-углеродной связи С=С.

К группе непредельных углеводородов, кроме этилена, относят ещё один углеводород – ацетилен. Если от молекулы этилена отнять ещё два атома водорода – по одному от каждого углеродного атома. За счёт освободившихся валентностей атомы углерода друг с другом образуют третью химическую связь:                     Н – С        С – Н

Молекулярная формула ацетилена С₂Н₂. Степень окисления атома углерода в ацетилене равна -1, а валентность – четырём. Химическая связь между атомами углерода в ацетилене тройная, этот углеводород также относится к непредельным.

Главной причиной многообразия органических соединений является способность атомов углерода образовывать друг с другом цепочки различной длины, разветвлённые цепи, а также связываться между собой одинарными, двойными и тройными связями.