ПЕДАГАГІЧНАЯ СКАРБОНКА
Химия · 10 класс · § 12
Открываем, наблюдаем, объясняем

§ 12. Алкены. Строение молекул

Чем двойная связь отличается от двух обычных одинарных?

Обучающая модель4 смысловых раздела10 вопросов
Главный вопрос

Чем двойная связь отличается от двух обычных одинарных?

Исследуем вместе

Одинарная, двойная и тройная связь

Переключай состояния и сравнивай схему с объяснением. Модель показывает, что меняется и почему.

Учебная модель: размеры, цвета и проекции условны. Линии обозначают связи, а подписи CH₃ и CH₂ — группы атомов. Реакционные схемы показывают итог превращения, а не траектории отдельных атомов.

01

Одна двойная связь

Алкены — ациклические углеводороды с одной двойной связью C=C. По сравнению с алканом с тем же числом C они содержат на два H меньше, поэтому их общая формула CₙH₂ₙ, n ≥ 2.

Формула CₙH₂ₙ сама по себе не доказывает наличие двойной связи: такой же состав имеют циклоалканы. При определении класса необходимы сведения о строении.

Этен

CH₂=CH₂

Пропен

CH₂=CH—CH₃

C₃H₆

Возможны пропен и циклопропан

Алкен содержит одну связь C=C в открытой цепи. Общая формула не исключает вещества другого класса.

02

σ- и π-составляющие

Двойная связь состоит из одной σ-связи и одной π-связи. σ-перекрывание расположено вдоль межъядерной оси, а π-перекрывание образуется боковыми участками p-орбиталей.

Атомы C при двойной связи описываются sp²-гибридизацией: три направления в плоскости и одна негибридная p-орбиталь перпендикулярно ей. π-связь не является второй независимой σ-связью.

Признак / примерОбъяснение
sp²Одна s- и две p-орбитали в модели
Три направленияУглы около 120°
Оставшаяся p-орбитальУчаствует в π-перекрывании

У C=C одна σ- и одна π-составляющая. Они отличаются расположением электронной плотности.

Молекула этена C₂H₄

Окружение двух атомов углерода плоское; на каждом C по два H. Кратность связи разобрана в схеме урока.

Benjah-bmm27 · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.

Молекула этана C₂H₆

Две углеродные группы соединены одинарной C—C; объёмная модель дополняет структурную формулу.

Benjah-bmm27 · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.

03

Плоскость и ограничение поворота

В этене оба C и четыре H лежат в одной плоскости. Чтобы повернуть одну часть молекулы относительно другой вокруг C=C, пришлось бы нарушить боковое π-перекрывание.

Поэтому свободного поворота, подобного повороту вокруг C—C, здесь нет. У более длинного алкена плоским является окружение двойной связи, а не обязательно вся молекула.

Параллельные p-орбитали

π-перекрывание сохраняется

Поворот одной части

π-перекрывание нарушается

Следствие

Возможна пространственная изомерия

Двойная связь ограничивает вращение. Плоское окружение C=C не делает любую длинную молекулу целиком плоской.

04

От строения к реакциям

Во многих реакциях присоединения π-составляющая исчезает, а σ-связь между углеродами сохраняется. Освободившиеся валентности используются для образования новых связей с присоединёнными атомами.

При гидрировании этена к каждому C добавляется один H: CH₂=CH₂ + H₂ → CH₃—CH₃. Суммарно четыре связи у каждого C сохраняются, хотя их распределение меняется. В этене у каждого C сумма порядков связей равна 2 + 1 + 1 = 4: двойная связь с другим C и две одинарные с H. После присоединения H₂ получается 1 + 1 + 1 + 1 = 4. Валентность не увеличилась — изменилось распределение связей.

До

C=C и молекула H₂

После

C—C и две новые связи C—H

Условия

Катализатор гидрирования

Присоединение обычно заменяет π-связь новыми σ-связями. Валентность углерода при этом остаётся равной четырём.

Соберём главное

Шесть выводов

01Алкен содержит одну связь C=C в открытой цепи. Общая формула не исключает вещества другого класса.
02У C=C одна σ- и одна π-составляющая. Они отличаются расположением электронной плотности.
03Двойная связь ограничивает вращение. Плоское окружение C=C не делает любую длинную молекулу целиком плоской.
04Присоединение обычно заменяет π-связь новыми σ-связями. Валентность углерода при этом остаётся равной четырём.
05Кратность связи влияет на геометрию и реакционную способность. Поэтому свойства алкенов отличаются от свойств алканов.
06В алкене не все атомы углерода обязательно sp²-гибридизованы. Это описание относится к двум атомам при C=C.
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
1. Общая формула ациклических моноалкенов…
2. Двойная связь — это…
3. Углероды при C=C описываются как…
4. Угол в окружении C=C около…
5. Формула C₃H₆ может соответствовать…
6. При гидрировании этена образуется…
7. Минимальное число C в алкене…
8. При присоединении H₂ к C=C обычно сохраняется…
9. В пропене sp²-углеродов…
10. Плоское окружение C=C означает, что…

Учебный источник и иллюстрации

Основа: предоставленный учебник «Химия, 10 класс», § 12. Материал переработан и дополнен разъяснениями; источник: 10 класс. Химия — § 12. Алкены. Строение молекул.pdf. Учтены границы структурных моделей, влияние среды реакции и различия между составом и строением.

Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.

OpenStax: Organic Chemistry · OpenStax: реакции моносахаридов
↑

Загрузка прогресса…