Онлайн калькуляторы

На нашем сайте собрано более 100 бесплатных онлайн калькуляторов по математике, геометрии и физике.

Справочник

Основные формулы, таблицы и теоремы для учащихся. Все что нужно, чтобы сделать домашнее задание!

Заказать решение

Не можете решить контрольную?!
Мы поможем! Более 20 000 авторов выполнят вашу работу от 100 руб!

Формула алканов

ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Алканы (парафины, предельные углеводороды, насыщенные алифатические углеводороды) – ациклические углеводороды линейного или разветвлённого строения, в которых атомы углерода связаны между собой только простыми (одинарными) связями.

Общая формула алканов: CnH2n+2 (n \ge 1)

Молекулярные и структурные формулы алканов

Первые представители гомологического ряда алканов:

Молекулярные и структурные формулы алканов

Алканы называются насыщенными углеводородами, поскольку содержат максимально возможное число атомов водорода. Каждый атом углерода в молекулах алканов находится в состоянии sp ^{3} -гибридизации – 4 гибридные орбитали атома углерода равнозначны по форме и энергии и направлены к вершинам тетраэдра:

Орбитали атома углерода равнозначны по форме и энергии и направлены к вершинам тетраэдра

Тетраэдрическое расположение гибридных орбиталей одинаково для всех атомов углерода в алканах, поэтому молекулы алканов имеют зигзагообразное строение:

Тетраэдрическое расположение гибридных орбиталей одинаково для всех атомов углерода в алканах

При n > 3 у алканов возможна изомерия углеродного скелета:

Изомерия углеродного скелета алканов

а при n > 6 – оптическая изомерия.

Алканы химически малоактивны, поскольку одинарные связи C–H и C–C довольно прочные. Все связи в молекулах алканов являются \sigma -связями, малополярны и слабо поляризуются, поэтому алканы, в основном, вступают в реакции по радикальному механизму (радикальное галогенирование, сульфохлорирование, нитрование, автоокисление).

Основным практически значимым химическим свойством алканов является реакция горения:

    \[ CH_4+2O_2 \to CO_2+2H_2O+\Delta Q\]

Из-за большого теплового эффекта таких реакций алканы используются в качестве топлива.

Примеры решения задач по теме «формула алканов»

ПРИМЕР 1
Задание Массовая доля углерода в алкане составляет 83,72%. Определите его молекулярную формулу.
Решение Общая формула алканов CnH2n+2

Масса 1 моля алкана равна:

    \[m(C_{n}H_{2n+2}) = (12n + 2n + 2) = 14n + 2\]

Масса углерода в алкане равна:

    \[m(C) = 12n\]

Массовая доля углерода в алкане равна:

    \[\omega (C)=\frac{12n \cdot 100}{14n+2}\]

    \[\frac{12n \cdot 100}{14n+2}=83,72\]

    \[27,92n=167,44\]

    \[n=6\]

Следовательно, молекулярная формула алкана C6H14.

Ответ Молекулярная формула алкана C6H14
ПРИМЕР 2
Задание Газ, который образовался при полном сгорании 0,1 моль неизвестного алкана, пропустили через избыток известковой воды, при этом выпал осадок массой 60 г. Определите молекулярную формулу и строение данного алкана, если известно, что в его составе есть один четвертичный атом углерода.
Решение Запишем уравнение реакции горения алкана:

    \[ C_{n}H_{2n+2} + (3n+1)/2O_{2} \to nCO_{2} + (n+1)H_{2}O \]

Из уравнения реакции следует, что при сгорании 1 моля алкана, образуется n моль СО2.

При пропускании углекислого газа через известковую воду выпадает осадок карбоната кальция:

    \[ Ca(OH)_{2} + CO_{2} = CaCO_{3} \downarrow + H_{2}O \]

Количество вещества карбоната кальция равно:

n(CaCO_{3}) = m / M = 60/100 = 0,6 моль

По уравнению реакции

n(CO_{2}) = n(CaCO_{3}) = 0,6 моль

Поскольку при сгорании 0,1 моль алкана выделилось 0,6 моль СО2, то n = 6.

Следовательно, молекулярная формула алкана – С6Н14

Среди алканов, имеющих формулу С6Н14, четвертичный атом углерода имеет 2,2-диметилбутан:

Ответ С6Н14 — 2,2-диметилбутан.