Најважније из лекције
Угљоводоници: Органска једињења састављена само од угљеника и водоника. Атом \(\text{C}\) је увек четворовалентан.
Подела према низу:
Функционална група: Двострука (\(\text{C}=\text{C}\)) и трострука веза (\(\text{C}\equiv\text{C}\)) представљају функционалне групе незасићених угљоводоника које одређују њихову реактивност, док засићени угљоводоници немају функционалну групу.
Подела према низу:
- Ациклични (отворени): алкани (једнострука веза), алкени (\(\text{C}=\text{C}\)), алкини (\(\text{C}\equiv\text{C}\)).
- Циклични (прстенасти): алициклични (циклоалкани, циклоалкени, циклоалкини) и ароматични (на бази бензена, \(\text{C}_6\text{H}_6\)).
Функционална група: Двострука (\(\text{C}=\text{C}\)) и трострука веза (\(\text{C}\equiv\text{C}\)) представљају функционалне групе незасићених угљоводоника које одређују њихову реактивност, док засићени угљоводоници немају функционалну групу.
Угљоводоници су најједноставнија органска једињења чији су молекули изграђени искључиво од атома угљеника (\(\text{C}\)) и атома водоника (\(\text{H}\)).
Валенца угљеника: У свим органским једињењима атом угљеника је увек четворовалентан (гради 4 ковалентне везе).
Атоми угљеника имају јединствену способност међусобног повезивања:
- Према врсти везе: једноструким (\(\text{C}-\text{C}\)), двоструким (\(\text{C}=\text{C}\)) или троструким (\(\text{C}\equiv\text{C}\)) везама.
- Према облику низа: у отворене (неразгранате или разгранате) низове и затворене низове (прстенове).
Најједноставнији угљоводоник са једним атомом угљеника је метан (\(\text{CH}_4\)), где је централни четворовалентни атом угљеника везан са 4 атома водоника.
Угљоводоници се деле на основу два основна критеријума: структуре угљеничног низа и врсте ковалентних веза.
| Критеријум поделе | Тип | Опис карактеристика |
|---|---|---|
| Према облику низа | Ациклични | Атоми угљеника формирају отворене (линијске или разгранате) низове. |
| Циклични | Атоми угљеника формирају затворене структуре (прстенове). | |
| Према врсти веза (засићености) | Засићени | Све ковалентне везе између атома угљеника су искључиво једноструке (\(\text{C}-\text{C}\)). |
| Незасићени | Молекули садрже најмање једну двоструку (\(\text{C}=\text{C}\)) или троструку (\(\text{C}\equiv\text{C}\)) ковалентну везу. |
1. Ациклични угљоводоници (отворени низ):
- Алкани: засићени угљоводоници са свим једноструким везама (нпр. етан: \(\text{H}_3\text{C}-\text{CH}_3\)).
- Алкени: незасићени угљоводоници који садрже једну двоструку везу (нпр. етен: \(\text{H}_2\text{C}=\text{CH}_2\)).
- Алкини: незасићени угљоводоници који садрже једну троструку везу (нпр. етин: \(\text{HC}\equiv\text{CH}\)).
2. Циклични угљоводоници (затворени прстен):
- Алициклични угљоводоници:
- Циклоалкани: засићени циклични угљоводоници (само \(\text{C}-\text{C}\) везе).
- Циклоалкени: незасићени циклични угљоводоници са једном \(\text{C}=\text{C}\) везом.
- Циклоалкини: незасићени циклични угљоводоници са једном \(\text{C}\equiv\text{C}\) везом.
- Ароматични угљоводоници (арени): посебна група цикличних једињења чију основу чини шесточлани прстен бензена (\(\text{C}_6\text{H}_6\)) са специфичним системом веза.
Функционална група је део молекула (атом, група атома или вишеструка веза) који одређује карактеристична физичка и хемијска својства једињења и представља место највеће реактивности.
Вишеструке ковалентне везе чине молекуле знатно реактивнијим у односу на засићена једињења:
- Двострука веза (\(\text{C}=\text{C}\)) је функционална група алкена и циклоалкена.
- Трострука веза (\(\text{C}\equiv\text{C}\)) је функционална група алкина и циклоалкина.
- Алкани и циклоалкани немају функционалну групу, јер немају издвојен део структуре који значајно одступа и даје посебну реактивност (све везе су стабилне \(\text{C}-\text{C}\) и \(\text{C}-\text{H}\) једноструке везе).
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): Одредите да ли су следећи угљоводоници засићени или незасићени:
а) алкан; б) алкен; в) алкин; г) циклоалкан.
а) алкан; б) алкен; в) алкин; г) циклоалкан.
Одговор:
а) алкан - засићен (садржи само једноструке везе)
б) алкен - незасићен (садржи двоструку везу)
в) алкин - незасићен (садржи троструку везу)
г) циклоалкан - засићен (садржи само једноструке везе у прстену)
а) алкан - засићен (садржи само једноструке везе)
б) алкен - незасићен (садржи двоструку везу)
в) алкин - незасићен (садржи троструку везу)
г) циклоалкан - засићен (садржи само једноструке везе у прстену)
Задатак 2 (средњи): Заокружите тачне тврдње:
а) Угљеник у молекулу етина је тровалентан.
б) Трострука веза је функционална група алкина.
в) Бензен (\(\text{C}_6\text{H}_6\)) је представник ацикличних угљоводоника.
г) Алкани немају функционалну групу.
а) Угљеник у молекулу етина је тровалентан.
б) Трострука веза је функционална група алкина.
в) Бензен (\(\text{C}_6\text{H}_6\)) је представник ацикличних угљоводоника.
г) Алкани немају функционалну групу.
Одговор: Тачне тврдње су б и г.
Објашњење за нетачне:
а) Угљеник је у свим органским једињењима четворовалентан.
в) Бензен је циклични (ароматични) угљоводоник, а не ациклични.
Објашњење за нетачне:
а) Угљеник је у свим органским једињењима четворовалентан.
в) Бензен је циклични (ароматични) угљоводоник, а не ациклични.
Задатак 3 (средњи): Како се назива циклични угљоводоник који у свом прстену садржи једну двоструку везу?
Одговор: Назива се циклоалкен (спада у алицикличне незасићене угљоводонике).
Задатак 4 (тежак): Упоредите молекуле угљоводоника са два атома угљеника: етан (\(\text{H}_3\text{C}-\text{CH}_3\)), етен (\(\text{H}_2\text{C}=\text{CH}_2\)) и етин (\(\text{HC}\equiv\text{CH}\)). Наведите за сваки: класу једињења, тип везе између \(\text{C}\) атома, засићеност и функционалну групу.
Одговор:
- Етан (\(\text{H}_3\text{C}-\text{CH}_3\)): класа - алкани; тип везе - једнострука (\(\text{C}-\text{C}\)); засићен; нема функционалну групу.
- Етен (\(\text{H}_2\text{C}=\text{CH}_2\)): класа - алкени; тип везе - двострука (\(\text{C}=\text{C}\)); незасићен; функционална група - двострука веза.
- Етин (\(\text{HC}\equiv\text{CH}\)): класа - алкини; тип везе - трострука (\(\text{C}\equiv\text{C}\)); незасићен; функционална група - трострука веза.
