ПЕДАГАГІЧНАЯ СКАРБОНКА
Химия · 10 класс · § 19
Открываем, наблюдаем, объясняем

§ 19. Ароматические углеводороды. Бензол

Почему бензольное кольцо нельзя считать тремя независимыми двойными связями?

Обучающая модель4 смысловых раздела10 вопросов
Главный вопрос

Почему бензольное кольцо нельзя считать тремя независимыми двойными связями?

Исследуем вместе

Ароматическое кольцо

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

Кольцо C₆H₆

Шесть атомов C в бензоле образуют плоское кольцо; при каждом C один H. Углы около 120°, а все связи C—C одинаковы по длине.

Название «ароматический» историческое и не является указанием на приятный запах. Бензол — токсичное вещество; его свойства изучают по данным и моделям, а не по запаху.

Формула

C₆H₆

Каждый C

Два соседа C и один H

Геометрия

Плоская, углы около 120°

Бензол имеет плоское шестичленное кольцо. Все шесть углерод-углеродных связей в нём равноценны.

02

Общая π-система

Каждый C кольца описывается sp²-моделью и имеет p-орбиталь. Шесть p-орбиталей взаимодействуют в единой замкнутой системе; π-электроны делокализованы по кольцу.

Круг внутри шестиугольника подчёркивает эту общность. Две формулы с чередующимися связями — способы описания одного состояния, а не две молекулы, быстро превращающиеся друг в друга.

Признак / примерОбъяснение
σ-каркасСвязывает соседние ядра
π-системаОбщая для шести C
Круг в кольцеУсловное обозначение делокализации

Делокализация объединяет π-систему кольца. Резонансные формулы не изображают реальное переключение связей.

Молекула бензола C₆H₆

Шесть атомов C образуют плоское кольцо; все C—C равноценны благодаря общей π-системе.

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

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.

03

Следствие для реакций

Дополнительная устойчивость кольца делает характерными реакции замещения: один H заменяется другой группой, а ароматическая система сохраняется. Обычные качественные реакции алкенов для бензола не подходят.

Бензол не обесцвечивает бромную воду при обычных условиях без катализатора. Это не значит, что он вообще не реагирует с Br₂: в специальных условиях протекает замещение.

Алкен + Br₂

Обычно присоединение

Бензол + Br₂, FeBr₃

Замещение

Жёсткие условия гидрирования

Возможно присоединение H₂

Для бензола характерно сохранение ароматического кольца. Отсутствие алкеновой пробы согласуется с его особым строением.

04

Гомологи бензола

При замене H кольца на CH₃ получается толуол C₆H₅CH₃. Гомологи с одним бензольным кольцом и насыщенными ациклическими боковыми цепями имеют общую формулу CₙH₂ₙ₋₆.

При двух заместителях различают соседние положения 1,2, разделённые одним C положения 1,3 и противоположные положения 1,4. Эти различия относятся к структурной изомерии. В толуоле шесть C принадлежат кольцу и один — метильной группе, всего семь. Кольцевых H осталось пять, метильных три: получается C₇H₈. Замена H кольца на CH₃ добавляет в суммарный состав CH₂, что согласуется с гомологией.

Толуол

C₇H₈

Ксилолы

C₆H₄(CH₃)₂

Положения

1,2; 1,3; 1,4

Заместители создают гомологи и изомеры аренов. Общая формула имеет оговорённые границы применения.

Соберём главное

Шесть выводов

01Бензол имеет плоское шестичленное кольцо. Все шесть углерод-углеродных связей в нём равноценны.
02Делокализация объединяет π-систему кольца. Резонансные формулы не изображают реальное переключение связей.
03Для бензола характерно сохранение ароматического кольца. Отсутствие алкеновой пробы согласуется с его особым строением.
04Заместители создают гомологи и изомеры аренов. Общая формула имеет оговорённые границы применения.
05Чередующиеся линии в формуле бензола — условная запись. Они не означают три обычные локализованные алкеновые связи.
06Формула и тип связей нужно рассматривать совместно. Только так можно объяснить необычную реакционную способность бензола.
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
1. Все связи C—C в бензоле…
2. π-Электроны бензола…
3. Молекула бензола…
4. Круг внутри шестиугольника означает…
5. Характерный тип реакции бензола…
6. Формула толуола…
7. При каждом C бензола атомов H…
8. Бензол без катализатора при обычных условиях…
9. Две резонансные записи бензола показывают…
10. Положения 1,2 двух групп в кольце означают…

Учебный источник и иллюстрации

Основа: предоставленный учебник «Химия, 10 класс», § 19. Материал переработан и дополнен разъяснениями; источник: 10 класс. Химия — § 19. Ароматические углеводороды.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…