Формула углеводорода

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Углеводороды – органические соединения, состоящие только из атомов углерода и водорода. Общая формула С_хН_у.

Углеводороды в органической химии рассматриваются как базовые соединения, все остальные органические соединения можно считать их производными.

Углеводороды образуют гомологические ряды. Члены каждого гомологического ряда характеризуются определенной закономерностью изменения химических и физических свойств, общей формулой и сходной структурой.

Классификация углеводородов

Классификация углеводородов основана на строении углеродного скелета и типах связей, между атомами углерода.

Описание	Формула
Алканы – предельные ациклические углеводороды с одинарными связями С–С. Гомологический ряд метана. Общая формула C_nH_2n+2 (n $\ge$ 1). Возможна изомерия углеродного скелета, оптическая изомерия. Наиболее характерны реакции замещения, окисления, горения, дегидрирования.	Метан

Алкены – непредельные ациклические углеводороды, содержащие одну двойную связь С=С. Гомологический ряд этилена. Общая формула C_nH_2n (n $\ge$ 2). Возможна изомерия углеродного скелета, изомерия положения двойной связи и межклассовая. Наиболее характерны реакции присоединения, горения.	Этилен

Алкины – непредельные ациклические углеводороды, содержащие одну тройную связь С≡С. Гомологический ряд ацетилена. Общая формула C_nH_2n–2 (n $\ge$ 2). Возможна изомерия углеродного скелета, изомерия положения тройной связи, межклассовая и пространственная. Наиболее характерны реакции присоединения, горения.	Ацетилен

Алкадиены – непредельные ациклические углеводороды, содержащие две двойные связи С=С. Гомологический ряд диеновых углеводородов. Общая формула C_nH_2n–2 (n $\ge$ 3). Возможна изомерия углеродного скелета, изомерия положения двойной связи, межклассовая, цис-транс-изомерия. Наиболее характерны реакции присоединения.	Бутадиен-1,3

Циклоалканы – предельные карбоциклические углеводороды с одинарными связями С–С. Гомологический ряд полиметиленов. Общая формула C_nH_2n (n $\ge$ 3). Возможна изомерия углеродного скелета, пространственная, межклассовая. Для циклоалканов с n = 3–4 наиболее характерны реакции присоединения с раскрытием цикла.	Циклопропан

Арены – непредельные карбоциклические углеводороды с бензольным кольцом. Гомологический ряд бензола. Общая формула C_nH_2n–6 (n $\ge$ 6). Возможна изомерия углеродного скелета боковых цепей, а также их взаимного положения в бензольном кольце. Наиболее характерны реакции электрофильного замещения.	Бензол

Примеры решения задач по теме «формула углеводорода»

ПРИМЕР 1

Задание

При полном сгорании образца углеводорода образовалось 8,96 л. углекислого газа (н.у.) и 5,4 г. воды. Определите молекулярную формулу углеводорода, если плотность его паров по водороду равна 28.

Решение

Общая формула углеводорода C_xH_y.

Запишем уравнение реакции горения:

$C_{x}H_{y} + 0,5(2x+0,5y)O_{2} = xCO_{2} + 0,5yH_{2}O$

Количество вещества углекислого газа равно:

$n (CO_{2}) =V / V_{m} = 8,96 / 22,4 = 0,4$ моль

Следовательно

$n(C) = n (CO_{2}) = 0,4$ моль

Количество вещества воды равно:

$n(H_{2}O) = m / M = 5,4 / 18 = 0,3$ моль

$n(H) = 2 \cdot n(H_{2}O) = 2 \cdot 0,3 = 0,6$ моль

Соотношение углерода и водорода в молекуле равно:

$n(C) : n(H) = 0,3 : 0,6 = 1 : 2$

Простейшая формула углеводорода СН₂

$M(CH_{2}) = 14$ г/моль

Истинная формула углеводорода будет иметь вид (СН₂)_х

Молярная масса углеводорода равна:

$M(C_{x}H_{y}) = D \cdot M(H_{2}) = 28 \cdot 2 = 56$ г/моль

$x = M(C_{x}H_{y}) / M(CH_{2}) = 4$

Следовательно, простейшая формула углеводорода (СН₂)₄ или C₄H₈.

Ответ

Молекулярная формула углеводорода C₄H₈

ПРИМЕР 2

Задание

Углеводород содержит 82,76% углерода и 17,24% водорода (по массе). При радикальном хлорировании этот углеводород образует два изомерных монохлорида: первичный и третичный. Определите формулу и строение исходного углеводорода.

Решение

Общая формула углеводорода – С_хН_у

Его молярная масса равна:

$M(C_{x}H_{y}) = 12x+y$