Пример прашања и дискусија за органски соединенија составени од јаглеродни ланци
Органските соединенија се главна класа на хемиски соединенија што содржат јаглерод во комбинација со други елементи, првенствено водород, кислород, азот, сулфур и халогени. Една карактеристика на органските соединенија е присуството на јаглеродни ланци, кои можат да формираат различни структури како што се прави ланци, разгранети ланци или прстени. Во оваа статија, ќе разгледаме неколку примери на проблеми поврзани со органски соединенија составени од јаглеродни ланци, заедно со објаснувања.
Пример за прашање 1
Прашање:
Бензенот е едно од најпознатите ароматични соединенија и се состои од шест атоми на јаглерод кои формираат прстен. Наведете ја Луисовата структура на бензенот и објаснете ја стабилноста на оваа структура.
Пембахасан:
Бензенот има молекуларна формула C6H6. Неговата Луисова структура е прикажана како шест јаглеродни атоми кои формираат шестоаголник, при што секој јаглероден атом е врзан за еден атом на водород. Секој јаглероден атом има наизменични двојни врски со единечни врски.
Следното е приказ на Луисовата структура на бензенот:
„„
НХ
\ /
C = C
/ \
КК
| |
КК
\ /
КК
| |
НХ
„„
Структурната стабилност на бензенот се објаснува со концептот на резонанца, во кој позициите на двојните и единечните врски се менуваат во структура која всушност е хибрид од неколку резонантни структури. Оваа резонанца предизвикува делокализација на π електрони низ целиот прстен, што пак му дава на молекулата на бензен дополнителна стабилност.
Пример за прашање 2
Прашање:
Определете го името според IUPAC на следново соединение: CH3-CH2-CH(CH3)-CH2-CH3.
Пембахасан:
Соединението е прав јаглероден ланец со една гранка. Првиот чекор е да се одреди најдолгиот јаглероден ланец што содржи пет јаглеродни атоми, давајќи му го името пентан како основа.
Потоа, гранката во форма на метил група (-CH3) се наоѓа на третиот јаглерод од двата краја, па затоа ја даваме позицијата број 3 за оваа гранка.
Значи, името на соединението според IUPAC е 3-метилпентан.
Пример за прашање 3
Прашање:
Изброј го бројот на структурни изомери за алканот со молекуларна формула C5H12.
Пембахасан:
Алканите со пет јаглеродни атоми (пентан) имаат неколку структурни изомери:
1. Пентан (n-пентан):
„„
CH3-CH2-CH2-CH2-CH3
„„
2. 2-метилбутан (изопентан):
„„
CH3
|
CH3-CH-CH2-CH3
„„
3. 2,2-диметилпропан (неопентан):
„„
CH3
|
CH3-C-CH3
|
CH3
„„
Бидејќи нема повеќе различни структури со ист број на јаглеродни атоми без промена на секвенцата на јаглеродниот ланец или позицијата на метил групата, имаме само три структурни изомери за C5H12.
Пример за прашање 4
Прашање:
Нацртајте ја структурата на соединението етанол (C2H5OH) и опишете ги неговите важни физички и хемиски својства.
Пембахасан:
Структурата на етаноловото соединение е како што следува:
„„
НХ
\ |
HCC-OH
| |
НХ
„„
Физички својства на етанол:
1. Етанолот е бистра, безбојна течност со карактеристичен мирис.
2. Неговата точка на вриење е 78.37°C, а точката на замрзнување е -114.1°C.
3. Добро растворлив во вода поради неговата способност да формира водородни врски со молекулите на водата.
Хемиски својства на етанол:
1. Етанолот може да реагира со карбоксилни киселини за да формира естри.
2. Етанолот може да се оксидира и до ацеталдехид, а потоа до оцетна киселина.
3. Етанолот е запалив во воздух, со едвај видлив син пламен.
Пример за прашање 5
Прашање:
Определете ја R/S конфигурацијата за хиралниот јаглерод во молекулата на млечна киселина, која има молекуларна формула CH3-CH(OH)-COOH.
Пембахасан:
Чекори за поставување на R/S конфигурацијата:
1. Идентификувајте ги хиралните јаглеродни атоми (стереоизомери) во молекулата. Хиралните јаглеродни атоми во млечната киселина се јаглеродните атоми врзани за -OH, -COOH, -CH3 и -H групите.
2. Доделете приоритети врз основа на атомскиот број (правила Cahn-Ingold-Prelog): -OH (приоритет 1), -COOH (приоритет 2), -CH3 (приоритет 3) и -H (приоритет 4).
3. Насочете го кластерот со најнизок приоритет (-H) кон назад.
4. Проверете ја секвенцата од 1 до 3. Ако е спротивно од стрелките на часовникот, конфигурацијата е S; ако е во насока на стрелките на часовникот, конфигурацијата е R.
Значи, за млечна киселина,
– Приоритет: -OH (1), -COOH (2), -CH3 (3)
– Редоследот од 1 до 3 е во насока на стрелките на часовникот, па затоа конфигурацијата е R.
Според тоа, млечната киселина има R конфигурација на својот хирален јаглерод.
Заклучок
Разбирањето на структурата и номенклатурата на органските соединенија, особено оние составени од јаглеродни ланци, е клучно во органската хемија. Оваа статија претставува неколку примери на проблеми и дискусии, опфаќајќи резонантни структури, IUPAC номенклатура, изомеризација и стереоизомерни конфигурации. Се надеваме дека оваа дискусија ќе им помогне на читателите подобро да разберат и применат важни концепти во органската хемија.
