Строение молекулы этилена
Общие сведения о строении молекулы этилена
Структурная формула:
H2C = CH2.
Брутто-формула: C2H4. Молярная масса – 28 г/моль.
Этилен представляет собой газ без цвета, но со слабым запахом. Плотность 1,178 кг/м3 (легче воздуха). Горючий. Мало растворим в воде, но хорошо в диэтиловом эфире и углеводородах.
Электронное строение молекулы этилена
Атомы углерода в составе молекулы алкена связаны между собой двойной связью. Эти атомы находятся в состоянии sp2-гибридизации. Двойная связь между ними образована из двух пар обобществленных электронов, т.е. это четырехэлектронная связь. Она сочетанием ковалентных σ-связи и π-связи. σ-Связь образована за счет осевого перекрывания sp2-гибридных орбиталей, а π-связь – за счет бокового перекрывания негибридизованных p-орбителей двух атомов углерода (рис. 1).
Рис. 1. Строение молекулы этилена.
Пять σ-связей двух sp2-гибридизованных атомов углерода лежат в одной плоскости под углом 120o и составляют σ-скелет молекулы. Над и под этой плоскостью симметрично расположена электронная плотность π-связи, которую можно изобразить также в виде плоскости, перпендикулярной σ-скелету.
При образовании π-связи происходит сближение атомов углерода, потому что межъядерное пространство в двойной связи более насыщено электронами, чем в σ-связи. Это стягивает атомные ядра и поэтому длина двойной связи (0,133 нм) меньше одинарной (0,154 нм).
Примеры решения задач
Задание | В результате присоединения йода к этилену получено 98,7 г иодопроизводного. Рассчитайте массу и количество вещества этилена, взятого для реакции. |
Решение | Запишем уравнение реакции присоединения йода к этилену:
H2C = CH2 + I2 → IH2C – CH2I. В результате реакции образовалось иодопроизводное – дийодэтан. Рассчитаем его количество вещества (молярная масса равна – 282 г/моль): n = m / M; n(C2H4I2) = m (C2H4I2) / M (C2H4I2); n(C2H4I2) = 98,7 / 282 = 0,35 моль. Согласно уравнению реакции n(C2H4I2) : n(C2H4) = 1:1, т.е. n(C2H4I2) = n(C2H4) = 0,35 моль. Тогда масса этилена будет равна (молярная масса – 28 г/моль): m = n×M; m(C2H4) = n (C2H4) ×M (C2H4); m(C2H4) = 0,35×28 = 9,8 г. |
Ответ | Масса этилена равна 9,8 г, количество вещества этилена равно 0,35 моль. |
Задание | Рассчитайте объем этилена, приведенный к нормальным условиям, который можно получить из технического этилового спирта C2H5OH массой 300 г. Учтите, что технический спирт содержит примеси, массовая доля которых равна 8%. | |
Решение | Запишем уравнение реакции получения этилена из этилового спирта:
C2H5OH (H2SO4) → C2H4 + H2O. Найдем массу чистого (без примесей) этилового спирта. Для этого сначала рассчитаем его массовую долю: ωpure(C2H5OH) = ωimpure(C2H5OH) –ωimpurity; ωpure(C2H5OH) = 100% — 8% = 92%. mpure(C2H5OH) =mimpure(C2H5OH) ×ωpure(C2H5OH) / 100%; mpure(C2H5OH) = 300 × 92 / 100% = 276 г. Определим количество вещества этилового спирта (молярная масса – 46 г/моль): n = m / M; n(C2H5OH) = m (C2H5OH) / M (C2H5OH); n(C2H5OH) = 276 / 46 = 3,83 моль. Согласно уравнению реакции n(C2H5OH) : n(C2H4) = 1:1, т.е. n(C2H5OH) = n(C2H4) = 3,83 моль. Тогда объем этилена будет равен: V = n × Vm; V(C2H4) = n(C2H4) × Vm; V(C2H4) = 3,83 × 22,4 = 85,792 л. |
|
Ответ | Объем этилена равен 85,792 л. |