Терней - Органическая химия I (1125892), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Какие из следуюп1их же резонансного гибрида? О+ а) Н вЂ” С==О: Н г О.. И Г е) Н вЂ” С=С 11 :О: Н !! ! и Н вЂ” С вЂ” С вЂ” Н ! Н „О:С1Р в) Н вЂ” С1 Н ! и Н вЂ” С вЂ” Б — С=— М: Н Н ! г) Н вЂ” С вЂ” 1Ч=С=К ! Н Н Н 3) С=И.
Н Н вЂ С Н Н Н Н ,О+ М С вЂ С=С в: Н 1 Н Н Н Н С=С вЂ” С==С Н Н Н ОУ и Н вЂ” С вЂ” Х, "00 Н Н ! ж1 Н вЂ” С вЂ” Π— И=О Н 26. Иногда нельзя написать структуру Льюиса, не разделяя заряды в молекуле. Для обеих пар канонических структур, изображенных ниже, правая структура более существенна для описания реальной молекулы.
Что вы могли бы сказать на основании зтнх примеров о локализации заряда в структурах с разделенными зарядами7 76 ГплВА а 28. Каждая из следующих реакций представляет собой реакцию между кислотой Льюиса и основанием Льюиса. Укажите кислоту Льюиса и основание Льюиса среди исходных продуктов каждой реакции. Н е :О: :О !! !! ° . НЕ~+Н вЂ” С вЂ” Π— Н вЂ” + Н вЂ” С вЂ” Π— Н :С1: :С1: .-.О ! -. ,- !О -. Ю:С1: + А! — С1: — +:С! — А! — С1: ! '* " ! :С1: :С1: ! -..-.О .- !О -.
а)  — Р:+:Р: — ~:à —  — Гз О+ О а) СНз — Π— Снз + СНз — '+ СНз — О СЕЕз ! СНз Ю НО+ Н:Π— Н. 29. Определите функциональную группу в ка~ндом из следующих соединепп и: ') О Н,С - СН, ! НзС .. СН О оооксан о) Н С=О ° . Н в) Ф О: СНз СЕЕз Π— Н арорззальоезоо вровооновая кцслота шранексамовая кцслота 30. В недавно вышедшем (1976 г.) справочнике приведена изображенная ниже структура. Какая допущена ошибками ~ Указание: в обозначении (Снз)1л нет ошибки. Это сокращенная форма записи 15 последовательно связанных групп СНз, т.
е. — СНз — Снз —....) г) Н СнзХНз С н,~~ сн. Н,С. СН. ЕЕ СО,Н : С1 (Снз) ысНз /1~ С С ! !! С С Н С Н ! Н ~) ИОз Н С ЕХ С С !! С С С Н ! О Н НΠ— С вЂ” Н ! С вЂ” С вЂ” С1 Н вЂ” С вЂ” й ! СЕЕзОН хлорамфено кол от связнй к мАлым молжкуллм 77 з1. Определите формальные заряды фрагментов молекул, приведенных ниже.
Каждая линия представляет ковалентную связь (о или я) с какой-либо группой. ! „) — С— ! о) — С вЂ” л) — С- ! д) — и— ! ! в) — Я ! р) — Вп— ! в) — Вг- с) — Вг'. м) — ?~~ — 4 — ?~? и) -О— ! ! Я) — Вг — Ф): С? х) Н: ! к) — Π— к) — 0: м] — С— ! 32. Уравнение, приведенное ниже, дает «процент ионного характера» полярной ковалептной связи. Рассчитайте, используя это уравнение, процент ионного характера связей, для которых ! ХА — Хп ! равно 0,2, 1,0 и 3,0 соответственно.
% ионного характера = 16 ! тА — тп ! + 3,5 ! тА — тн ! ', сн,— сн, / С?1 СП» / СН С Х СН з Н СН, .СН, ь~ ! с?.?з Н-меп пппирролцеан 2-мепшлпирропиЪин 38. Многие реакции протекают с изменением гибридизации одного или более атомов в исходных продуктах. Определите, гибридизация каких атомов первого исходного где (А и уп — электроотрицательности атомов, образующих связь. ЗЗ. Е1екоторые органические соединения частично растворимы в воде. Для того чтобы их выделить из раствора, можно насытить водную фазу солью (отсюда название «высаливание»), а затем проэкстрагировать ее соответствующим растворителем (например, диэтпловым эфиром).
Почему высаливание способствует экстрагированию органических примесей из воды? Почему в качестве экстрагирующего растворителя нельзя использовать метанол (СН»ОН)? 34. Дизтиловыи эфир Нпсп — Π— С»Н» и и-бутиловыи спирт СН»СН»СН,СН« — ОН одинаково растворимы в воде (около 80 г/л), но у спирта температура кипения существенно выше, чем у эфира (118 и 35'С соответственно).
Как можно использовать для объяснения этих данных представления о водородных связях? ЗЛ. Диметиловый эфир СН»ОСН» можно растворить в жидком фтористом водороде; далее диметпловый эфир может быть извлечен из этого раствора добавлением воды. Из каких компонентов состоит исходный раствор диметилового эфира во фтористом водороде? Какова функция воды в регенерации диметилового эфира? 36.
Хлорпд ртути(11) Нас?п представляет собой ковалентную молекулу с линейной геометрией. Предложите электронную конфигурацию Нд в Ндс?«. Диметилртуть СЕ?»НдСЕ1» — соединение, опасное с точки зрения загрязнения водоемов ртутью. Нарисуйте структуру этого соединения и отметьте все орбитали так же, как в задаче 18.
37, Температура кипения 2-метилпирролидина выше, чем М-метилпирролидииа. Объясните почему. ГЛАВА 2 продукта изменяется, и укажите, каковы этн изменения. Все реакции, показанные ппже, реальны: Н Н :С1: Н а) С=С + С1,— Н вЂ” С вЂ” С вЂ” Н Н:С1: [-1 С1: е) Н вЂ” С=— 'С вЂ” Н+ С1, — С=С :С1 Н "г Н :О: 8) н с — "с н+ нго н с с Н ! Н Е1 :О: О..
!! е) С +Н,— Н вЂ” С вЂ” Н Н Н Н Н Н Н 'О, Н ~+~ ) Н вЂ” С вЂ” С вЂ” С вЂ” Н+ Н~О Н вЂ” С вЂ” С вЂ” С вЂ” Н+Н ! ! ! ! ! ! Н Н Н Н ЕХ ЕЕ 11 Н:О: Е1 Н О Н ! .! " !! ! е) Н вЂ” С вЂ” С вЂ” Π— С вЂ” С вЂ” Е1 „„„, С=С +Н вЂ” Π— С вЂ” С вЂ” Н аггее- ' " " !! ! ! ! " ! '" ' ' ° Н Н Н Н Н Н Н Н ФС С С !! Н Н Н ,, С~~ С С С О+ С Н ~) Н О+Ф~ 43. Соединения, приведенные ниже, расположены в порядке увеличения их кислот- ности. Как вы можете объяснить этот порядок3 а) Н СН3 ( Н ХНя ( Н ОН ( Н 1 б) Н вЂ” ЯН(Н вЂ” С1 39. Представленную ниже реакцию можно рассматривать как1,кислотно-основную. Укажите кислоту Льюиса и основание Льюиса. Укажите состояние гибридизации каждого атома углерода в продукте реакции. СНЕ+ СН,=СН, -+- СН,— СН,— СНЕ 40.
Почему частицу:СН, Екарбен) правильнее рассматривать как кислоту Льюиса, а не как основание Льюисами 41. В метильном радикале СН, при атоме углерода нет внешнего октета электронов, однако этот радикал не является кислотой Льюиса. Объясните. Каково состояние углерода в этом почти плоском радикале? Каков формальный заряд на атоме углеродами 4М. Поскольку канонические структуры в действительности не существуют, то онп не могут быть отделены друг от друга и не могут находиться в равновесии друг с другом. Предложите метод и соответствующие эксперименты, которые подтвердили бы сущес1вованне резонанса, изображенного ниже: 3. АП КАНЫ 3.1. ВВЕДЕНИЕ Алканами называются углеводороды, имеющие общую формулу С„Н „, и содержащие только грз-гибридизованные атомы углерода.
Они широко используются в качестве топлива, однако ограниченно применяются в химии*. Это связано с тем, что алканы отличаются низкой реакционной способностью; поэтому в лабораторной практике реакции с ними проводят довольно редко. По-видимому, алканы используются в лаборатории в основном в качестве растворителей. Тем не менее, нам кажется целесообразным начать рассмотрение именно с алканов, так как некоторые их реакции помогут читателю получить представление о важных физико-химических концепциях. Кроме того, на примере алканов мы впервые познакомимся с химическими методами, применяемыми для изучения процессов превращения исходных продуктов реакции в конечные.
Номенклатура алканов является основой для названий многих органических соединений, поэтому мы подробно рассмотрим ее в этой главе, В начале главы мы познакомимся со структурой углеводородов, затем рассмотрим их номенклатуру, после чего остановимся на реакционной способности этих соединений. 3.2. НАХОЖДЕНИЕ АЛКАНОВ В ПРИРОДЕ Некоторые алканы широко распространены в природе.
Так, например, природный газ, состав которого хотя не постоянен, содержит примерно 75% метана, 15',4 этана и 5М пропана, а остальное составляют более высокомолекулярные («высшие») алканы и многие другие соединения. Природный газ широко используется и как топливо, и как сырье для химической промышленности. Метан и другие низшие алканы можно получать из каменного угля с помощью нескольких химических процессов.
К сожалению, эти методы еще недостаточно совершенны, чтобы удовлетворить растущие потребности промышленности в алканах. Несмотря на указанные источники, «черное золото» вЂ” нефть' — все еще остается основным источником промышленного получения большинства алканов. Вероятно, любой вид нефти-сырца содержит какие-то алканы, однако определенный состав нефти-сырца зависит от места ее добычи. При фракционировании нефти-сырца выделяется ряд летучих фракций (бензин, керосин, газолин и легкие смазочные масла) и несколько нелетучих остатков (смазочные масла, петролатум, нефтяная смола и парафин).
Все ~ Алканы в настоящее время являются основными исходными соединениями в промышленности основного органического синтеза и микробиологического синтеза белка.— Прим. ред. АлкАньу 99 3.6. РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПРОФИЛИ Для того чтобы две частицы прореагировали, они должны сначала столкнуться, причем кинетическая энергия, которую они имели до столкновения, превратится после столкновения в потенциальную энергию. Следовательно, сталкивающиеся частицы, которые вступают в реакцию, должны иметь определенный минимум кинетической энергии. Скорость движения молекулы прямо пропорциональна ее кинетической энергии. Чем быстрее движется молекула, тем выше ее кинетическая энергия.
о Я о Д Энергия Рис. 3-7. Распределение молекул как функция их кинетической энергии. Пунктирной линией показано распределение прн повышенной температуре. При возрастании температуры средняя кинетическая знергия увеличивается. Ввиду сдвига кривой вправо при возрастании тем пературы следует ожидать, что повышение температуры реакции будет увеличивать снорость1реакции. Однако не все молекулы при какой-то данной температуре движутся с одинаковой скоростью. Отсюда следует, что при каждой данной температуре должно существовать свое распределение кинетических энергий. Кривая распределения молекул по их кинетической энергии при заданной температуре представлена на рис.
3-7. Поскольку при любой температуре существует распределение по молекулярным скоростям, необходимой кинетической энергией обладает только часть сталкивающихся молекул. Те молекулы, кинетическая энергия которых слишком мала, просто отталкиваются друг от друга. Минимальное количество энергии, необходимое для прохождения реакции, называется энер гией активации.
Ее величина различна в каждой конкретной5" реакции. Энергию активации часто обозначают Еа„т. Рассмотрим три кривые на рис. 3-8. Обратите внимание на то, что каждая пара эпрргетических минимумов (ос~оввые состояния 1 и 2) разделяется энергетическим максимумом (переходным состоянием). Группировки атомов, соответствующие основным состояниям 1 и 2 и переходному состоянию, называются соответственно «исходным веществом», «продуктом реакции» и «актввпрованным комплексом». Названия «переходное состояние» и «активирсванныи ксмплекс» часто используют как взаимозаменяемые, хотя переходнсе ссстояние — это участок энергетического профиля, в то время как активирсванпый комплекс — это группировка атомов, лаходяи~аяся в переходном состоянии.
Энергией активации прямой реакции называется энергия, требуюшаягя для продвиження от основного состояния 1 к переходному состоянию. (Энергией активации обратной реакции называется энергия, необходимая для продвижения от основного состояния 2 к тоъц же переходному состоянию.) Хотя энергетические про$или на рис. 3-8 не соответствуют какой-либо конкретной реакции, они показывают, что активированный комплекс напо- $00 ГЛАВА 3 минает то вещество в основном состоянии, которое блин(е всего к нему по энергии. Например, чем более экзотермической становится реакция, тем больше переходное состояние будет похо)ке на исходное вещество. Как видно из рпс.
3-8, энергия активации при эндотермической реакции должна быть равна разности энергий двух основных состояний или даже быть больше нее. Энергетический профиль описывает систему в равновесии, для которой К„,„н ОПрЕдЕЛяЕтСя (СМ. раэд. 3.3) ИЗ ураВНЕНИя ЛС = — ЛТ 1П Краев. Иоскольку ЛН часто используется для приближенного определения Л(, пс Г~( псу оорбинап(а реакции Рнс. 3-8.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
