Алкануудын жишээ асуултууд ба хэлэлцүүлэг
Алканууд нь нүүрстөрөгч ба устөрөгчийн атомуудын хооронд дан холбоо бүхий энгийн нүүрсустөрөгчийн нэгдлүүд юм. Тэдгээрийг парафин гэж нэрлэдэг бөгөөд ханасан нүүрстөрөгчийн гинжтэй байдаг. Алкануудын гол шинж чанар нь тэдний идэвхгүй байдал бөгөөд ийм учраас тэдгээрийг түлш, тослох материал болгон ашигладаг. Энэ нийтлэлд бид алкануудтай холбоотой хэд хэдэн жишээ асуудал болон тэдгээрийн шийдлүүдийг авч үзэх болно.
Алкануудын танилцуулга
Алкануудыг ерөнхий томъёогоор илэрхийлж болно \(C_nH_{2n+2}\), энд \(n\) нь нүүрстөрөгчийн атомын тоо юм. Хамгийн энгийн алкан бол нэг нүүрстөрөгчийн атомтай метан (\(CH_4\)) юм. Үүний дараа этан (\(C_2H_6\)), пропан (\(C_3H_8\)) гэх мэт орно. Алкануудын нэрс нь IUPAC (Олон улсын цэвэр ба хэрэглээний химийн холбоо)-ны нэршлийн дагуу бөгөөд '-ane' төгсгөлийг ашигладаг.
Алканы физик шинж чанарууд
– Физик төлөв: Гинжин хэлхээнд нүүрстөрөгчийн атом их байх тусам хайлах болон буцлах цэгүүд өндөр байдаг. Жишээлбэл, метан, этан, пропан нь өрөөний температурт хий байдаг бол том алканууд (жишээлбэл, октан) нь шингэн байдаг.
– Уусах чадвар: Алканууд нь усанд уусдаггүй боловч гидрофобик шинж чанартай тул бусад туйлшраагүй уусгагчдад уусдаг.
– Урвалд орох чадвар: Алканууд нь хүчтэй дан холбооны улмаас бусад нүүрсустөрөгчтэй харьцуулахад харьцангуй бага урвалд ордог.
Алканы чухал урвалууд
– Шаталт: Алканууд бүрэн шаталтаар нүүрстөрөгчийн давхар исэл болон ус үүсгэх, эсвэл бүрэн бус шаталтаар нүүрстөрөгчийн дутуу исэл болон ус үүсгэх боломжтой.
– Галогенжилт: Алканууд нь тодорхой нөхцөлд галогенүүдтэй (жишээлбэл, хлор эсвэл бром) урвалд орж алкил галогенид үүсгэдэг.
Дээрх ойлголтуудыг илүү сайн ойлгохын тулд зарим жишээ асуултууд болон тэдгээрийн хэлэлцүүлгийг авч үзье.
Жишээ асуулт 1: Алкануудыг нэрлэх
Soal
Дараах нэгдлийн IUPAC нэрийг өгнө үү:
1. \( CH_3-CH_2-CH_3 \)
2. \( CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-CH_3 \)
3. \( CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-CH_3-CH_2-CH_3 \)
Хэлэлцүүлэг
1. \(CH_3-CH_2-CH_3 \) томъёотой нэгдэл нь пропан юм. Энэ нэгдлийн IUPAC нэр нь Пропан юм.
2. \(CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-CH_3 \) томъёотой нэгдэл нь пентан юм. Энэ нэгдлийн IUPAC нэр нь пентан юм.
3. \(CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-CH_3-CH_2-CH_3 \) томъёотой нэгдэл нь гептан юм. Энэ нэгдлийн IUPAC нэр нь гептан юм.
Тайлбар
Алкануудыг нэрлэхдээ хоёр үндсэн дүрмийг дагаж мөрдөж болно.
1. Хамгийн урт нүүрстөрөгчийн гинжийг гол гинж гэж тодорхойл.
2. Гинжин хэлхээнд байгаа нүүрстөрөгчийн атомын тоогоор (met-, et-, prop-, but- гэх мэт) нэрлээд, дараа нь -ane дагаварыг ашиглана уу.
Жишээ асуулт 2: Изомерууд
Soal
Бутаны изомер бүтцийг бичиж нэрлэнэ үү (\(C_4H_{10}\)).
Хэлэлцүүлэг
Бутан нь хоёр бүтцийн изомертэй:
1. n-Бутан:
Бүтэц: \( CH_3-CH_2-CH_2-CH_3 \)
IUPAC-ийн нэр: n-Бутан
2. Изобутан (Метилпропан):
Бүтэц:
""
CH3
|
CH3-C-CH3
|
H
""
IUPAC-ийн нэр: 2-Метилпропан
Тайлбар
Изомерууд нь ижил молекул томъёотой боловч өөр өөр бүтэцтэй нэгдлүүд юм. Бутаны (\(C_4H_{10}\)) хувьд бидэнд хоёр боломжит бүтэц бий:
– n-Бутан нь шулуун нүүрстөрөгчийн гинжтэй.
– Изобутан нь хоёр дахь нүүрстөрөгч дээр салаалсан (метил)-тэй байдаг.
Жишээ асуулт 3: Алканы шаталт
Soal
Пропаны бүрэн ба бүрэн бус шаталтын урвалуудыг бичнэ үү (\(C_3H_8\)).
Хэлэлцүүлэг
1. Төгс шаталт:
Урвал: \( C_3H_8 + 5O_2 \rightarrow 3CO_2 + 4H_2O \)
2. Бүрэн бус шаталт:
- Нүүрстөрөгчийн дутуу исэл үүсгэдэг:
Урвал: \( C_3H_8 + 3.5O_2 \rightarrow 3CO + 4H_2O \)
– Хатуу нүүрстөрөгч (тортог) үүсгэдэг:
Урвал: \( C_3H_8 + 2O_2 \rightarrow 3C + 4H_2O \)
Тайлбар
Бүрэн шаталтын үед алканууд хангалттай хүчилтөрөгчтэй урвалд орж нүүрстөрөгчийн давхар исэл болон ус үүсгэдэг. Хүчилтөрөгчийн дутагдлаас болж бүрэн бус шаталт нь нүүрстөрөгчийн дутуу исэл буюу хатуу нүүрстөрөгч үүсгэдэг.
Жишээ асуулт 4: Алкан дахь орлуулалтын урвалууд
Soal
Метаны хлортой галогенжих урвалын тэгшитгэлийг бичиж, үүссэн бүтээгдэхүүнийг нэрлэнэ үү.
Хэлэлцүүлэг
Метаныг хлортой орлуулах урвал:
\[ CH_4 + Cl_2 \rightarrow CH_3Cl + HCl \] (хэт ягаан туяаны гэрэлд)
Үүссэн бүтээгдэхүүн нь метил хлорид (\(CH_3Cl\)) ба давсны хүчил (\(HCl\)) юм.
Тайлбар
Галогенжилт гэдэг нь алкан дахь нэг буюу хэд хэдэн устөрөгчийн атомыг галоген атомаар солих урвал юм. Энэ тохиолдолд метан нь хлортой урвалд ордог бөгөөд нэг устөрөгчийн атомыг хлорын атомаар солих бөгөөд катализатор болгон хэт ягаан туяа шаардлагатай байдаг.
Жишээ асуулт 5: Эмпирик ба молекулын томъёо
Soal
82,76% нүүрстөрөгч ба 17,24% устөрөгчийн массын найрлагатай алканы нэгдэл өгөгдсөн бол алканы молийн масс 58 г/моль бол түүний эмпирик ба молекулын томъёог тодорхойлно уу.
Хэлэлцүүлэг
1. Атомын масс дээр үндэслэн элемент бүрийн молийг тооцоол.
– C: \( \left(\frac{82,76}{12}\right) = 6,896 \)
– H: \( \left(\frac{17,24}{1}\right) = 17,24 \)
2. Хялбаршуулахын тулд харьцуулалтыг хэвийн болго:
– Үнэмлэхүй харьцаа: \( \left(\frac{6,896}{6,896}\right) = 1 \)
– H/C харьцаа: \( \left(\frac{17,24}{6,896}\right) = 2,5 \)
3. Харьцааг өөрчлөх: \[ C_{2}\left(\frac{2,5 \cdot (2)}{2}\right)H_{5} = C_{4}H_{10}\]
4. Эмпирик томъёо нь алкан (58 г/моль)-той нийцэж байна.
Тайлбар
Эдгээр алхмуудыг дагаснаар бид харьцангуй атомын масс болон нийт массын баланс дээр үндэслэн хэвийн болгосон алкануудын эмпирик ба молекулын томъёог олж авна.
Дүгнэлт
Алкануудыг ойлгох нь органик химийн үндсэн хичээлд зайлшгүй шаардлагатай. Бид янз бүрийн жишээ, хэлэлцүүлгээр дамжуулан алкануудыг хэрхэн нэрлэх, изомеризм, шаталтын урвал, орлуулалтыг ойлгох, алкануудын эмпирик болон молекулын томъёог тодорхойлох талаар авч үзсэн. Эдгээр ойлголтуудыг ойлгох нь өдөр тутмын амьдрал болон үйлдвэрлэлийн салбарт ханасан нүүрсустөрөгчтэй холбоотой янз бүрийн хэрэглээ, бэрхшээлүүдэд бэлтгэхэд тань туслах болно.
