Номер 1, страница 47 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

1. Почему алканы называют предельными и насыщенными углеводородами?

Алканы называют предельными и насыщенными углеводородами по двум взаимосвязанным причинам, которые характеризуют их химическое строение и свойства.

Во-первых, их называют насыщенными, потому что в их молекулах все атомы углерода связаны между собой только одинарными (простыми) связями, которые называются сигма-связями ($\sigma$-связями). Каждый атом углерода в алканах находится в состоянии $sp^3$-гибридизации и образует четыре одинарные связи. Это означает, что все валентности атомов углерода полностью "насыщены" связями с другими атомами углерода или водорода. Из-за отсутствия кратных (двойных или тройных) связей алканы не могут вступать в реакции присоединения (например, присоединять водород, галогены), не разрушая при этом свой углеродный скелет. Для них характерны реакции замещения, когда атом водорода замещается другим атомом или группой атомов.

Во-вторых, их называют предельными, потому что их состав соответствует общей формуле $C_nH_{2n+2}$ (для ациклических алканов). Эта формула показывает, что при данном числе атомов углерода ($n$) в молекуле содержится максимально возможное, то есть "предельное", число атомов водорода. Любой другой класс углеводородов с тем же числом атомов углерода, но содержащий двойные или тройные связи (алкены, алкины) или имеющий циклическую структуру (циклоалканы), будет содержать меньшее количество атомов водорода.

Например, для двух атомов углерода ($n=2$):

• Предельный углеводород (алкан) — этан, имеет формулу $C_2H_6$.
• Непредельный углеводород (алкен) — этен, имеет формулу $C_2H_4$.
• Непредельный углеводород (алкин) — этин, имеет формулу $C_2H_2$.

Таким образом, термины "предельные" и "насыщенные" по сути являются синонимами и указывают на то, что в молекулах алканов все возможные валентности углеродных атомов заняты одинарными связями, и они содержат максимальное количество атомов водорода.

Ответ: Алканы называют предельными и насыщенными углеводородами, потому что в их молекулах атомы углерода связаны только одинарными связями и содержат максимально возможное число атомов водорода для данного углеродного скелета (общая формула $C_nH_{2n+2}$). Это делает их химически "насыщенными" и неспособными к реакциям присоединения без разрыва углерод-углеродных связей.