Најважније из лекције
Растворљивост: Сви угљоводоници су неполарна једињења - не растварају се у води, а одлично се растварају у неполарним растварачима (нпр. \(n\)-хексану, медицинском бензину).
Агрегатна стања: \(\text{C}_1 - \text{C}_4\) су гасови (метан, етан, пропан, бутан); \(\text{C}_5 - \text{C}_{17}\) су течности (хексан, бензин); \(\text{C}_{18+}\) су чврсте супстанце (парафин, воскови).
Кључни представници:
Агрегатна стања: \(\text{C}_1 - \text{C}_4\) су гасови (метан, етан, пропан, бутан); \(\text{C}_5 - \text{C}_{17}\) су течности (хексан, бензин); \(\text{C}_{18+}\) су чврсте супстанце (парафин, воскови).
Кључни представници:
- Метан (\(\text{CH}_4\)): гас без боје и мириса, мање густине од ваздуха; земни, мочварни и руднички гас; изазива ефекат стаклене баште.
- Етен (\(\text{C}_2\text{H}_4\)): гас сладуњавог мириса; биљни хормон за сазревање плодова („банана гас”).
- Етин (\(\text{C}_2\text{H}_2\)): гас сличних физичких својстава као етен; не налази се у природи.
- Бензен (\(\text{C}_6\text{H}_6\)): течност специфичног мириса, мање густине од воде; канцерогена; састојак нафте, дуванског дима и испарења при пржењу.
Физичка својства угљоводоника одређена су њиховом структуром - зависе од броја угљеникових (\(\text{C}\)) атома у молекулу и од начина на који су ти атоми међусобно повезани.
Неполарност и растворљивост: Сви угљоводоници су неполарна једињења, па за њих важи правило да се „слично раствара у сличном”.
Угљоводоници се не растварају у води (поларном растварачу), а добро се растварају у неполарним растварачима (као што су медицински бензин, \(n\)-хексан и други течни угљоводоници).
При мешању \(n\)-хексана и дестиловане воде уочавају се два одвојена слоја течности јер се не мешају. Са друге стране, при мешању \(n\)-хексана и медицинског бензина настаје бистра, хомогена смеша без слојева.
Зашто се мрље од моторног уља или свеће (парафина) не могу опрати само чистом водом, већ се мора користити бензин или органски растварач?
Уља и парафин су смеше угљоводоника, што значи да су то неполарне супстанце. Пошто је вода изразито поларан растварач, угљоводоници се у њој не растварају, али се лако растварају у неполарном медицинском бензину.
При стандардним условима, са повећањем броја \(\text{C}\) атома у молекулу, мења се агрегатно стање угљоводоника у хомологном низу (на примеру алкана):
| Број \(\text{C}\) атома | Агрегатно стање | Примери и примена |
|---|---|---|
| \(1 - 4\) \(\text{C}\) атома | Гасови | Метан (\(\text{CH}_4\)), етан (\(\text{C}_2\text{H}_6\)), пропан (\(\text{C}_3\text{H}_8\)), бутан (\(\text{C}_4\text{H}_{10}\)) – смеша пропана и бутана користи се у плинским боцама. |
| \(5 - 17\) \(\text{C}\) атома | Течности | \(n\)-хексан (\(\text{C}_6\text{H}_{14}\)), медицински бензин (смеша течних угљоводоника). |
| \(18\) и више \(\text{C}\) атома | Чврсте супстанце | Парафин за свеће, заштитни воштани слој на кори јабуке (\(\text{C}_{29}\text{H}_{60}\)). |
Исти тренд промене агрегатног стања важи и за друге класе угљоводоника - нижи чланови хомологних низова алкена и алкина су гасови, док су чланови са већим бројем \(\text{C}\) атома течности или чврсте супстанце.
У ком су агрегатном стању при стандардним условима бутан (\(\text{C}_4\text{H}_{10}\)) и угљоводоник из коре јабуке молекулске формуле \(\text{C}_{29}\text{H}_{60}\)?
Бутан има 4 \(\text{C}\) атома и зато је у гасовитом агрегатном стању, док је угљоводоник са 29 \(\text{C}\) атома у чврстом агрегатном стању.
Физичка својства: Гас без боје, мириса и укуса. Има мању густину од ваздуха. Не раствара се у води, а раствара се у неполарним растварачима.
Налажење у природи:
- Главни је састојак земног (природног) гаса.
- Налази се у рудницима угља.
- Настаје анаеробним труљењем органских супстанци под водом, па се ослобађа у мочварама (мочварни гас).
Смеша метана и ваздуха је изразито експлозивна (велика опасност за рударе). Поред тога, повећана концентрација метана у атмосфери појачава ефекат стаклене баште и глобално загревање.
Етен (етилен, \(\text{C}_2\text{H}_4\)): Гас без боје, слабог сладуњавог мириса и укуса, мање густине од ваздуха. Не раствара се у води, а раствара се у неполарним растварачима. Лако је запаљив.
Етен је важан биљни хормон који регулише раст и развој биљака. Воће и поврће при сазревању ослобађа етен, који подстиче сазревање околних плодова. Смеша етена и инертног азота назива се „банана гас” и користи се за контролисано сазревање ускладиштеног воћа.
Етин (ацетилен, \(\text{C}_2\text{H}_2\)): Има слична физичка својства као етен (гас без боје, сладуњавог мириса и укуса, мање густине од ваздуха, нерастворљив у води).
Етин се не налази у природи, већ се производи синтетички у лабораторији и индустрији.
Физичка својства: При стандардним условима је безбојна течност интензивног мириса. Има мању густину од воде. Не раствара се у води, а одлично се раствара у неполарним растварачима.
Бензен је отрован и доказано канцероген, због чега захтева посебан опрез при руковању.
Налажење и појава: Природни је састојак сирове нафте; ослобађа се при вулканским ерупцијама и шумским пожарима; присутан је у дуванском диму и у испарењима приликом пржења меса.
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): Прецртајте нетачну реч у свакој од следећих тврдњи тако да исказ буде тачан:
а) Угљоводоници се добро / лоше растварају у води.
б) Етин је гас мање / веће густине од ваздуха.
в) Бензен је при стандардним условима у гасовитом / течном / чврстом агрегатном стању.
а) Угљоводоници се добро / лоше растварају у води.
б) Етин је гас мање / веће густине од ваздуха.
в) Бензен је при стандардним условима у гасовитом / течном / чврстом агрегатном стању.
Тачни искази гласе:
а) Угљоводоници се лоше растварају у води (не растварају се).
б) Етин је гас мање густине од ваздуха.
в) Бензен је при стандардним условима у течном агрегатном стању.
а) Угљоводоници се лоше растварају у води (не растварају се).
б) Етин је гас мање густине од ваздуха.
в) Бензен је при стандардним условима у течном агрегатном стању.
Задатак 2 (средњи): У епрувету у којој се налази вода додато је неколико капи бензена и садржај је промућкан. Шта ће се десити након смиривања течности: да ли ће се формирати хомогени раствор или два слоја, и која ће течност бити у горњем слоју? Обраложите одговор.
Формираће се два одвојена слоја течности, јер је бензен неполарно једињење и не раствара се у поларној води.
Пошто бензен има мању густину од воде, он ће испливати на површину и чинити горњи слој, док ће вода бити у доњем слоју.
Пошто бензен има мању густину од воде, он ће испливати на површину и чинити горњи слој, док ће вода бити у доњем слоју.
Задатак 3 (средњи): Повежите назив сваког угљоводоника са његовим главним налазиштем или карактеристичним извором у природи:
1) Метан
2) Етен
3) Бензен
4) Етин
Понуђени извори: а) Не налази се у природи (индустријска производња); б) Зрели плодови воћа; в) Земни гас и мочваре; г) Нафта и дувански дим.
1) Метан
2) Етен
3) Бензен
4) Етин
Понуђени извори: а) Не налази се у природи (индустријска производња); б) Зрели плодови воћа; в) Земни гас и мочваре; г) Нафта и дувански дим.
1 – в: Метан \(\rightarrow\) Земни гас и мочварна подручја
2 – б: Етен \(\rightarrow\) Зрели плодови воћа (биљни хормон)
3 – г: Бензен \(\rightarrow\) Нафта, дувански дим и дим од пржења меса
4 – а: Етин \(\rightarrow\) Не налази се у природи (добија се синтезом)
2 – б: Етен \(\rightarrow\) Зрели плодови воћа (биљни хормон)
3 – г: Бензен \(\rightarrow\) Нафта, дувански дим и дим од пржења меса
4 – а: Етин \(\rightarrow\) Не налази се у природи (добија се синтезом)
Задатак 4 (тежак): Банане се из тропских крајева транспортују у хладњачама уз вентилацију, а тек на одредишту се третирају смешом етена и азота („банана гас”).
а) Зашто се током транспорта уклања етен и одржава ниска температура?
б) Због чега се на одредишту користи смеша етена са азотом, а не чист етен?
а) Зашто се током транспорта уклања етен и одржава ниска температура?
б) Због чега се на одредишту користи смеша етена са азотом, а не чист етен?
а) Етен делује као хормон који убрзава сазревање плодова. Вентилацијом се смањује концентрација етена, а ниска температура успорава метаболичке процесе, чиме се плодови задржавају у незрелом (зеленом) стању током дугог транспорта.
б) Етен је лако запаљив гас. Азот се додаје као инертан (незапаљив) гас како би се смањила запаљивост и повећала безбедност при раду у складиштима.
б) Етен је лако запаљив гас. Азот се додаје као инертан (незапаљив) гас како би се смањила запаљивост и повећала безбедност при раду у складиштима.
