Студент бакалавриата
  1. Общая химия  1.1. Введение в Химию  1.2. Структура атома  1.2.1. Субатомные частицы  1.2.2. Атомная модель  1.2.3. Квантовые числа  1.2.4. Электронная конфигурация  1.2.5. Периодические тенденции  1.2.6. Изотопы и их применения  1.3. Химическая связь  1.3.1. Ионная связь  1.3.2. Ковалентные связи  1.3.3. Металлическая связь  1.3.4. Гибридизация  1.3.5. Молекулярная геометрия и теория ВЕСЗР  1.3.6. Полярность связи и дипольный момент  1.4. Стехиометрия  1.4.1. Понятие моль  1.4.2. Эмпирическая и молекулярная формула  1.4.3. Ограничивающий реагент и избыток реагента  1.4.4. Процентный выход и чистота  1.4.5. Расчет разведения  1.5. Состояния вещества  1.5.1. Газовые законы  1.5.2. Материя и межмолекулярные силы  1.5.3. Твёрдые тела и кристаллические структуры  1.5.4. Диаграмма фаз  1.5.5. Плазма и сверхкритическая жидкость  1.6. Химические реакции  1.6.1. Типы химических реакций  1.6.2. Балансировка химических уравнений  1.6.3. Термохимические реакции  1.6.4. Энергетические профили реакций  1.7. Растворы и смеси  1.7.1. Единицы измерения концентрации  1.7.2. Свойства синдрома  1.7.3. Растворимость и правила растворимости  1.7.4. Закон Генри и Закон Рауля  1.7.5. Partition coefficient  1.8. Химическое равновесие  1.8.1. Закон действия масс  1.8.2. Принцип Ле Шателье  1.8.3. Реакционный коэффициент  1.8.4. Чтобы воспользоваться этим онлайн-калькулятором для расчета константы равновесия, введите константу равновесия (Eq.) и нажмите кнопку расчета. Вот как можно объяснить расчет константы равновесия с заданными входными значениями -> 0.05 = 0.05/0.  1.8.5. Кислотно-щелочной баланс  1.9. Кислоты и основания  1.9.1. Определения Аррениуса, Брёнстеда–Лоури и Льюиса  1.9.2. pH и pOH  1.9.3. Титрование кислоты и основания  1.9.4. Буферный раствор  1.9.5. Кислотно-основной индикатор  1.9.6. Полипротные кислоты и основания  1.10. Электрохимия  1.10.1. Окислительно-восстановительные реакции  1.10.2. Гальванические и Электролитические Элементы  1.10.3. Уравнение Нернста  1.10.4. Электролиз  1.10.5. Законы электролиза Фарадея  1.11. Термодинамика  1.11.1. Законы термодинамики  1.11.2. Enthalpy, entropy and Gibbs free energy  1.11.3. Спонтанность реакций  1.11.4. Термодинамические циклы (закон Гесса, цикл Карно)  1.12. Кинетика  1.12.1. Закон скорости и порядок реакции  1.12.2. Энергия активации и катализаторы  1.12.3. Collision theory  1.12.4. Механизм реакции  1.12.5. Теория переходного состояния
  2. Органическая химия  2.1. Структура и взаимосвязь  2.1.1. Гибридизация в углеродных соединениях  2.1.2. Резонанс и ароматизация  2.1.3. Molecular orbitals  2.1.4. Индуктивные и мезомерные эффекты  2.2. Углеводороды  2.2.1. Углеводороды  2.2.2. Алкены  2.2.3. Алкины  2.2.4. Ароматические соединения  2.2.5. Циклоалканы и Конформация  2.3. Функциональная группа  2.3.1. Алкоголи и фенолы  2.3.2. Эфиры и эпоксиды  2.3.3. Альдегиды и кетоны  2.3.4. Карбоновые кислоты и их производные  2.3.5. Aмин  2.3.6. Сложные эфиры и амиды  2.3.7. Тиолы и сульфиды  2.4. Стереохимия  2.4.1. Изомерия в стереохимии  2.4.2. Хиральность и оптическая активность  2.4.3. Структурный анализ  2.4.4. Диастереомеры и энантиомеры  2.5.1. Реакции замещения  2.5.2. Реакции элиминирования  2.5.3. Реакции присоединения  2.5.4. Радикальные реакции  2.5.5. Реакции перегруппировки  2.5.6. Перицветные реакции  2.6. Спектроскопия и структурный анализ  2.6.1. Инфракрасная спектроскопия  2.6.2. Ядерный магнитный резонанс  2.6.3. Масс-спектрометрия  2.6.4. УФ-видимая спектроскопия  2.6.5. Рентгеновская кристаллография  2.7. Химия полимеров  2.7.1. Полимеры добавления и конденсации  2.7.2. Механизм полимеризации  2.7.3. Биоразлагаемый полимер  2.7.4. Проводящие и умные полимеры
  3. Неорганическая химия  3.1. Координационная химия  3.1.1. Лиганды и координационные соединения  3.1.2. Теория кристаллического поля  3.1.3. Теория молекулярных орбиталей в координационных соединениях  3.1.4. Искажение Яна–Тейлора  3.2. Main Group Chemistry  3.2.1. Щелочные и щелочноземельные металлы  3.2.2. Галогены и благородные газы  3.2.3. Переходные металлы и их комплексы  3.2.4. Лантаниды и актиниды  3.3. Solid state chemistry  3.3.1. Кристаллические решетки и элементарные ячейки  3.3.2. Дефекты в твердых телах  3.3.3. Электрические и магнитные свойства  3.3.4. Сверхпроводимость  3.4. Биоорганическая химия  3.4.1. Ионы металлов в биологии  3.4.2. Энзиматические реакции с металлами  3.4.3. Отравление металлами и детоксикация  3.4.4. Металлопротеины и Металлоэнзимы
  4. Физическая химия  4.1. Квантовая химия  4.1.1. Дуализм волны и частицы  4.1.2. Уравнение Шрёдингера  4.1.3. Квантовые числа и орбитали  4.1.4. Атомная и молекулярная спектроскопия  4.2. Statistical mechanics  4.2.1. Распределение Максвелла-Больцмана  4.2.2. Функции разложения  4.2.3. Статистика Бозе–Эйнштейна и Ферми–Дирака  4.3. Химическая термодинамика  4.3.1. Энергия Гиббса  4.3.2. Фазовый переход  4.3.3. Термодинамическая эффективность  4.4. Поверхностная химия  4.4.1. Абсорбция и катализ  4.4.2. Коллоиды и эмульсии
  5. Аналитическая химия  5.1. Classical methods  5.1.1. Гравиметрический анализ  5.1.2. титриметр  5.2. Инструментальные методы  5.2.1. Хроматография  5.2.2. Спектроскопия  5.2.3. Электроанализаторные методы  5.2.4. Рентгеновская дифракция
  6. Промышленная химия  6.1. Нефтехимия  6.2. Принципы химической инженерии  6.3. Зеленая химия  6.4. Фармацевтика и синтез лекарств
  7. Биохимия  7.1. Углеводы  7.2. Белки и ферменты  7.3. Липиды и мембраны  7.4. Нуклеиновые кислоты  7.5. Метаболизм и биоэнергетика  7.6. Кинетика и механизм ферментов

Студент бакалавриата → Органическая химия ↓


Углеводороды


Углеводороды являются основой органической химии и одним из ее важнейших компонентов. Это органические соединения, состоящие исключительно из атомов водорода и углерода. Понимание углеводородов важно для понимания структуры и функции различных органических молекул.

Типы углеводородов

Углеводороды можно классифицировать на несколько категорий. Две основные группы - это алифатические углеводороды и ароматические углеводороды.

Алифатические углеводороды

Эти углеводороды состоят из прямых цепей, разветвленных цепей или неароматических колец. Они дополнительно делятся на:

  • Алканы: Это насыщенные углеводороды. Они содержат только одинарные связи между атомами углерода. Простой пример - метан (CH4).
  • Алкены: Это ненасыщенные углеводороды, содержащие хотя бы одну двойную связь. Примером является этилен (C2H4).
  • Алкины: Это ненасыщенные углеводороды, содержащие хотя бы одну тройную связь. Примером является этин (C2H2).
  • Циклоалканы: Это насыщенные углеводороды, образующие кольцевые структуры. Примером является цикло-гексан (C6H12).

Ароматические углеводороды

Ароматические углеводороды или арены содержат сопряженные кольцевые системы с делокализованными электронами в соответствии с правилом Хюклеля. Классическим примером является бензол (C6H6).

Алканы: структура и номенклатура

Алканы являются простейшими типами углеводородов. Они называются насыщенными углеводородами, так как содержат только одиночные ковалентные связи. Давайте рассмотрим их номенклатуру и структурное представление.

Номенклатура алканов

Названия алканов следуют определенной последовательности:

  1. Определите самую длинную углеродную цепь, как родительский углеводород.
  2. Нумеруйте цепь начиная с конца, ближайшего к любому заместителю.
  3. Дайте имя и номер заместителей.
  4. Соберите имена и перечислите слова замены в алфавитном порядке.

Например, рассмотрите следующее соединение:

CH3-CH2-CH(CH3)-CH3

- Длиннейшая цепь: Пропан (3 углерода)
- Заместитель: метильная группа на втором углероде
- Имя: 2-Метилпропан

Алкены: структура и представление

Алкены - это ненасыщенные углеводороды, содержащие хотя бы одну двойную связь. Эта двойная связь приводит к возможности цис-транс-изомерии.

Двойная связь и изомерия

Двойная связь важна для химических свойств алкена. Она представлена как:

C=C /  HH

Изомеры, такие как цис и транс, отличаются пространственным расположением вокруг двойной связи:

  • Цис-изомер: Две идентичные группы находятся на одной стороне двойной связи.
  • Транс-изомер: идентичные группы расположены в противоположных направлениях.

Номенклатура алкенов

Названия алкенов следуют той же системе, что и названия алканов:

  1. Определите самую длинную цепь, содержащую двойную связь.
  2. Нумеруйте цепь так, чтобы номер двойных связей был минимальным.
  3. Укажите расположение двойной связи в названии.

Например, для CH3-CH=CH-CH3 структурное название будет бут-2-ен.

Алкины: структура и характеристики

Алкины - это ненасыщенные углеводороды, содержащие хотя бы одну тройную связь. Эта тройная связь придает им линейную геометрию.

Представление тройной связи

Тройная связь обычно изображается так:

C≡C

Номенклатура алкинов

  1. Определите самую длинную цепь, содержащую тройную связь.
  2. Нумеруйте цепь так, чтобы номер тройной связи был минимальным.
  3. Положение тройной связи должно быть указано в имени.

Например, HC≡CH - это этин, а CH3-C≡CH - это пропин.

Циклоалканы: кольцевые структуры

Циклоалканы - это насыщенные углеводороды, расположенные в кольце. Они содержат на два атома водорода меньше, чем их линейные алкановые аналоги. Существует небольшое отклонение в их номенклатуре:

Номенклатура циклоалканов

  • Предваряйте название алкана "цикло" с последующим названием, указывающим количество углеродов в кольце.

Примеры включают:

  • Циклопропан: Трехуглеродное кольцо.
  • Циклобутан: Четырехуглеродное кольцо.
  • Циклогексан: Шестиуглеродное кольцо.

Ароматические углеводороды: бензол и не только

Ароматические углеводороды, такие как бензол, обладают особой стабильностью благодаря делокализации электронов. Они подчиняются правилу Хюккеля для ароматичности.

Структура и устойчивость бензола

Бензол (C6H6) часто изображается с одиночными и двойными связями, но точное представление включает круг внутри шестиугольника, указывающий на делёкацию.

Ароматичность и правило Хюккеля

Правило Хюккеля гласит, что для того, чтобы молекула была ароматической, она должна иметь (4n + 2) π-электронов (где n - целое число) в циклической сопряженной системе.

Другие ароматические углеводороды включают:

  • Нафталин: Состоит из двух сросшихся бензольных колец.
  • Ацин: Состоит из трех линейно сросшихся бензольных колец.

Физические свойства углеводородов

Физические свойства углеводородов зависят от их молекулярной структуры. К ним относятся температура кипения, температура плавления, растворимость и плотность.

Температура кипения и плавления

Температуры кипения и плавления обычно увеличиваются с молекулярной массой. Более разветвленные алканы имеют более низкие температуры кипения, чем их линейные изомеры.

Растворимость

Углеводороды неполярны и, следовательно, нерастворимы в воде. Они растворимы в органических растворителях, таких как бензол и эфир.

Плотность

Углеводороды менее плотны, чем вода. Поэтому нефть (смесь углеводородов) плавает на поверхности воды.

Реакции углеводородов

Углеводороды претерпевают различные реакции. Эти реакции являются основой многих процессов органического синтеза.

Горение

Алканы, алкены и алкины реагируют с кислородом в реакциях горения. Например, полное горение метана:

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

Реакции присоединения

Реакции присоединения характерны для ненасыщенных углеводородов. Алкены и алкины могут присоединять водород, галогены и другие группы. Например, реакция этилена с бромом:

C2H4 + Br2 → C2H4Br2

Реакции замещения

Алканы претерпевают реакции замещения, особенно галогенирование. В этих реакциях атом водорода замещается атомом галогена.

Ароматическое замещение

Ароматические углеводороды претерпевают электрофильные ароматические замещения. Типичные примеры включают нитрование и сульфирование бензола:

C6H6 + HNO3 → C6H5NO2 + H2O

Заключение

Углеводороды - это фундаментальные органические молекулы, которые лежат в основе органической химии. Понимание их структуры, типов и свойств важно для понимания более сложных химических концепций. От простых алканов до сложных ароматических структур, углеводороды представляют как разнообразие, так и безупречную простоту в основе органического вещества.

Исследование углеводородов предоставляет нам инструменты для синтеза новых веществ и понимания природных процессов, делая химию постоянно развивающейся наукой.


Студент бакалавриата → 2.2


U
username
0%
завершено в Студент бакалавриата

← Предыдущий (2.1.4)
Индуктивные и мезомерные эффекты
Следующий (2.2.1) →
Углеводороды

Комментарии 



Углеводороды

https://www.chemistryelite.com/ug/2.2?ceal=ru