10 кл.Гомологический ряд алкинов,изомерия и номенклатура. Получение.
план-конспект урока по химии (10 класс) по теме

Гомологический ряд алкинов,изомерия и номенклатура. Получение.

Основные понятия (впервые вводимые): тройная  химическая связь, SP – гибридизация.

Демонстрация: получение ацетилена карбидным способом.

Оборудование: таблица строения ацетилена, проектор для демонстрации презентации.

Цель урока: Познакомить уч-ся с гомологическим рядом, изомерией и номенклатурой алкинов, с электронным и пространственным строением ацетилена. Рассмотреть способы получения ацетилена, и в первую очередь карбидный и метановый. Раскрыть взаимосвязь органических и неорганических веществ.

Изложение.

   Мы продолжаем изучение непредельных углеводородов.

Вопрос: Какие соединения называются непредельными?

- непредельные,ненасыщенные, поскольку не до предела насыщены атомами водорода (или атомами других элементо).

Сегодня мы познакомимся со вторым классом непредельных углеводородов – алкинами. Рассмотрение данного материала начнем с решения расчетной задачи на вывод формулы одного из представителей данного класса.

Задача. Вывести простейшую и истинную формулу углеводорода по данным анализа: массовая доля углерода – 92,3% , водорода – 7,7%.  1 литр газа имеет массу 1,16г.

Решение: С : Н = 92,3    7,7            

12. 1

С : Н = 7,7 : 7,7 = 1 : 1         СН

Мr(CН) = 12+1=13               М= Vm* P= 22,4л/моль * 1,16г/л = 26г/моль

                                                 С2Н2

Это ацетилен – родоначальник данного класса углеводородов.

Запишем структурную формулу:

Н – С – С – Н

Такая формула существовать не может. Обратимся к электронному строению молекулы ацетилена.

Слайд 1

1.Электронное строение молекулы.

                                1S22S22P2

                            При перескоке электрона с S- уровня на Р-орбиталь.

Вопросы: 1. Что происходило у алканов,алкенов?

                 2. Какой тип гибридизации встречается в молекуле ацетилена?

 В гибридную связь вступает 1S и 1Р электрон, происходит

S + P          SP- гибридизация.

Вопрос: Что такое гибридизация?

- выравнивание облаков по форме и энергии

В результате образуется 2-а равноценных гибридных облака ,которые расположены под углом 180о.

Слайд 2

У каждого атома углерода остается 2Р-электрона, которые не изменили формы своего движения. Они располагаются перпендикулярно одна другой. А между атомами углерода возникает 2π связи. Т.о. образовалась тройная связь,состоящая из одной  σ-связи и 2π связи.

Вопрос: Какие связи относятся к σ- и π-типу?

Тип гибридизации определяет пространственное расположение атомов в молекуле. Центры ядер всех четырех атомов в ацетилене расположены на одной прямой, т.е. молекула линейна, величина угла НСС составляет 180о.

Вопросы: 1. Какая связь короче – двойная или тройная?

С-С  0,154нм ; С=С    0,134нм;    С≡С   0,120нм. Тройная связь короче двойной, энергия тройной связи больше,т.е. она является более прочной.

2.Гомологический ряд алкинов.

Подобно углеводородам ряда этилена, формулы углеводородов ряда ацетилена можно вывести из формул предельных углеводородов. Их названия образуются путем замены суффикса –ан  на –ин.

Что такое гомолог?

Слайд 3

СН   ≡  СН                                     С2Н2             ацетилен              этин

СН  ≡   С – СН3                                             С3Н4         метилацетилен    пропин

СН  ≡   С –СН2-СН3                                   С4Н6           этилацетилен      бутин  

СН ≡    С- СН2- СН2- СН3             С5Н8         пропилацетилен  пентин

Выведим общую формулу данного ряда

СН3 – СН3                 СН2 = СН2                  НС ≡ СН

Этан                           этилен                          ацетилен

СnH2n+2                                            CnH2n                         CnH2n-2

(отщеплением 2-х атомов водорода – образовалась двойная связь; в алкинах появилась еще одна связь, следовательно водородов стало еще на два меньше, следовательно формула СnH2n-2

3.Изомерия.

Вопрос: Какие виды изомерии характерны для данного класса?

Слайд 4

1. изомерия углеродного скелета
2. изомерия положения кратной связи

НС≡С- СН2- СН3    бутин-1

Н3С – С ≡С – СН3   бутин-2

3. между гомологическими рядами  бутин-1 и бутадиен-1,2

Возможна ли геометрическая изомерия для алкинов?

- Нет, так как тройная связь предполагает линейное строение углеродной цепи,геометрическая изомерия в случае алкинов невозможна.

Вопрос: Почему число изомерных алкинов меньше, чем для алкенов с тем же числом атомов углерода?

- отсутствие цис- и трансизомерии.

4. Способы получения алкинов.

1) Карбидный способ. Впервые получил ацетилен и изучил некоторые его свойства анг. Химик Э.Деви (1836г.) при действии воды на карбид кальция.

Благодаря доступности сырья карбидный метод получения ацетилена также используется в промышленности.

Сырье: вода,уголь,известняк. Три стадии.

CaO + 3C           CaC2 + CO

C                   HOH           C- H

       Ca    +                                    + Ca(OH)2                       

C                   HOH           C- H

CaC2 + 2H2O            C2H2 + Ca(OH)2     (Демонстрация)

Этот способ удобен, но связан с большими затратами электроэнергии при получении карбида кальция.

Обратили внимание, что карбиды металлов при гидролизе ведут себя по-разному. Из карбида алюминия – метан, а из карбида кальция – ацетилен.

2) Наиболее перспективный способ получения – из природного газа

    Пиролиз метана   2СН4          С2Н2 + 3Н2 

При нагревании метана без доступа воздуха – разлагается на углерод (сажа) и водород. Этот процесс происходит через образования промежуточных продуктов, один из которых ацетилен. Как выделить, предотвратить дальнейшее разложение. Воздействие температуры должно быть кратковременным,т.е. метан попадает в нагретую зону реактора на доли секунды,после чего продукты реакции резко охлаждаются. Пиролиз метана используется для промышленного получения ацетилена с 1936г.

3)дегидрогалогенирование дигалогеналканов.

Вспомните способы получения алкенов. Один из способов - из галогеналканов. Пишу на доске Ур-е.

Вопрос: можно ли подобным образом построить тройную связь? Что для этого необходимо? Вероятно, надо взять производное с двумя атомами галогена.

СН3 – СНСl – CH2Cl + 2 KOH  спирт  CH3 – C ≡ CH  + 2KCl + 2H2O

Если позволяет время решаем задачу: №2 стр.50 (Рудзитис).

Дом.задание:$6 с.47; записи тетради, упр.3 с.51