Решебник по химии 10 класс Габриелян | Страница 10

Органическими веществами называют соединения углерода, за исключением некоторых неорганических соединений, таких как (CO), (CO₂), (H₂CO₃), её соли, а также карбиды. Главная особенность органических веществ — наличие в их составе углеродных цепей и чаще всего атомов водорода. Они широко распространены в живой природе и могут содержать также кислород, азот, серу, фосфор и другие элементы.

Примеры органических веществ, изучаемых в курсе химии 9 класса: этанол (C₂H₅OH), метан (CH₄), уксусная кислота (CH₃COOH), глюкоза (C₆H₁₂O₆), ацетилен (C₂H₂), бензол (C₆H₆).

Органическими веществами из списка являются:

• C₂H₅OH (этанол)

• CH₄ (метан)

• HCOONa (формиат натрия)

• CH₃NH₂ (метиламин)

Теперь рассчитаем массовую долю углерода (ω(C)) для каждого из них:

C₂H₅OH

Mr = 2×12 + 6×1 + 16 = 46

ω(C) = (2×12 / 46) × 100% ≈ 52,17%

CH₄

Mr = 12 + 4×1 = 16

ω(C) = (12 / 16) × 100% = 75%

HCOONa

Mr = 1 + 12 + 2×16 + 23 = 68

ω(C) = (12 / 68) × 100% ≈ 17,65%

CH₃NH₂

Mr = 12 + 5×1 + 14 = 31

ω(C) = (12 / 31) × 100% ≈ 38,71%

Органическая химия изучает вещества, содержащие углерод, в первую очередь — углеводороды и их производные, а также реакции, в которые эти вещества вступают. Основной объект изучения — строение, свойства, способы получения и химические превращения органических соединений.

Особенности органических веществ заключаются в следующем: — они обязательно содержат атомы углерода (чаще всего вместе с водородом);

— имеют молекулярное строение;

— могут образовывать цепочки и кольца;

— встречаются как в природе (в организме человека, животных, растений), так и создаются искусственно (например, пластмассы, лекарства, волокна);

— отличаются разнообразием и огромным числом (более 500 000 веществ);

— легко горят, часто имеют низкие температуры плавления и кипения, растворяются в органических растворителях.

Природные органические вещества — это соединения, которые образуются в природе без участия человека. Примеры: крахмал в зёрнах злаков, лимонная кислота в лимоне, белки, жиры, углеводы, целлюлоза, витамины, натуральные сахара, эфирные масла.

Искусственные органические вещества — получаются путём химической модификации природных соединений. Примеры: ацетат целлюлозы, вискоза, медно-аммиачное волокно, нитроцеллюлоза (используется в лаках, красках), пластифицированная целлюлоза.

Синтетические органические вещества — это вещества, созданные в лабораториях или на заводах из неорганического сырья, в природе не встречаются. Примеры: синтетические пластмассы, моющие средства (поверхностно-активные вещества), лекарства, синтетические волокна, красители, синтетические каучуки.

5. Обозначим формулу углеводорода как (CₓHᵧ).

Атомная масса C = 12, H = 1.

6. Пусть молекулярная масса вещества — M.

Относительная плотность по водороду:

D(H₂) = M / 2 ⇒ M = 2 × 20 = 40.

7. Из условия: массовая доля углерода (ω(C)) = 90,0 %.

Масса углерода в веществе = 0,9 × 40 = 36 г.

Значит, масса водорода = 40 − 36 = 4 г.

8. Найдём количество атомов:

• Кол-во атомов углерода: 36 / 12 = 3,

• Кол-во атомов водорода: 4 / 1 = 4.

6. Значит, формула углеводорода: C₃H₄.

Ответ: формула углеводорода — (C₃H₄).

Органическая химия — это раздел химии, изучающий соединения углерода, за исключением простых веществ (углерода в виде графита и алмаза), углекислого газа (CO₂), оксида углерода (CO), угольной кислоты (H₂CO₃) и её солей. В центре внимания органической химии — углеводороды и их производные.

С древнейших времён человек использовал органические вещества: древесину, жиры, воски, масла, белки, спирты, уксус, крахмал и сахар. Эти вещества получали из растений и животных, не понимая их химического строения. Первые попытки классификации веществ предпринимались ещё в IX–X вв. учёными Востока. Например, арабский алхимик Абу Бакр ар-Рази делил вещества на минеральные, растительные и животные. Это деление сохранялось почти тысячу лет.

В XIX веке химия начала активно развиваться как наука. Шведский учёный Йёнс Якоб Берцелиус предложил делить все вещества на органические и неорганические, в зависимости от того, встречаются ли они в живой или неживой природе. Тогда бытовало мнение, что органические вещества могут образовываться только в живых организмах под действием так называемой «жизненной силы» — витализма. Считалось, что такие соединения невозможно получить в лаборатории.

Однако это представление было опровергнуто в 1828 году немецким химиком Фридрихом Вёлером, который впервые синтезировал органическое вещество — мочевину (CH₄N₂O) — из неорганического соединения цианата аммония (NH₄OCN). Это стало началом новой эры в химии: органические вещества можно получать искусственно.

Позже важные открытия сделали другие учёные. Марселен Бертло синтезировал органические вещества, аналогичные природным, а русский химик Александр Бутлеров в 1861 году сформулировал теорию химического строения органических соединений, которая объяснила, как именно атомы соединяются в молекулах и почему вещества обладают разными свойствами.

Постепенно органическая химия выделилась в самостоятельную научную дисциплину. Углерод, благодаря своей способности образовывать длинные цепи, кольца, а также соединяться с множеством других элементов, стал основой для огромного количества соединений — более 500 тысяч уже открыто, и их число постоянно растёт.

Сегодня органическая химия — важнейшая наука, лежащая в основе медицины, сельского хозяйства, производства пластмасс, тканей, красителей, синтетических волокон, топлива, удобрений и многого другого. Её развитие продолжается и в XXI веке, открывая новые возможности для человечества.

Сущность витализма заключается в том, что его сторонники считали: органические вещества могут образовываться только в организмах благодаря особой «жизненной силе». То есть, живые существа якобы обладают уникальной способностью создавать такие вещества, чего невозможно достичь вне организма, в лабораторных условиях.

Это учение не является строго научным, так как оно основывалось не на фактах и экспериментах, а на предположении о существовании некой невидимой силы, которую нельзя было измерить или доказать.

Несостоятельность витализма была доказана экспериментально в 1828 году немецким химиком Фридрихом Вёлером, который синтезировал органическое вещество — мочевину (CH₄N₂O) — из неорганического соединения цианата аммония (NH₄OCN). Он провёл этот опыт вне живого организма, тем самым опровергнув идею о необходимости «жизненной силы» для образования органических веществ.

Я согласен с аргументами противников витализма, потому что они были подтверждены научными фактами и экспериментами. В отличие от витализма, современные научные подходы опираются на доказательства, позволяют воспроизводить результаты и объяснять явления на основе химических законов. Поэтому витализм как учение потерял свою актуальность и научную значимость.

Аналогичную роль в органической химии играет теория химического строения, сформулированная русским химиком Александром Михайловичем Бутлеровым в 1861 году. Эта теория стала основой для объяснения свойств органических веществ и закономерностей их превращений. Она дала научное объяснение тому, как устроены молекулы органических соединений и как это строение влияет на их поведение.

5. Атомы в молекулах органических веществ соединяются между собой в определённой последовательности в соответствии с их валентностью, образуя определённую структуру. Это называется химическим строением вещества.

6. Свойства органических веществ зависят не только от их качественного и количественного состава, но и от порядка соединения атомов в молекуле, то есть от строения.

7. Одни и те же атомы могут соединяться по-разному, образуя вещества с разными свойствами. Это явление называется изомерией.

8. Химическое строение вещества можно установить с помощью химических и физических методов, а также предсказать поведение вещества по его строению.

Эта теория позволила органической химии превратиться в строгую и предсказуемую науку, объяснять свойства веществ и создавать новые соединения с заданными свойствами.