Номер 192, страница 54 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

192. Приведите структурную формулу и шаростержневую модель молекулы пропена. Укажите типы гибридизации атомов углерода в молекуле пропена. На шаростержневой модели подпишите приблизительные значения валентных углов в молекуле пропена.

Структурная формула молекулы пропена

Пропен (также известный как пропилен) — это непредельный углеводород из класса алкенов, имеющий химическую формулу $C_3H_6$. Его структурная формула, показывающая порядок соединения атомов и типы связей, выглядит следующим образом:

$CH_2=CH-CH_3$

В молекуле пропена содержится одна двойная связь между первым и вторым атомами углерода и одна одинарная связь между вторым и третьим.

Ответ: Структурная формула пропена: $CH_2=CH-CH_3$.

Типы гибридизации атомов углерода в молекуле пропена

Для определения типа гибридизации атомных орбиталей пронумеруем атомы углерода в структурной формуле: $C^1H_2=C^2H-C^3H_3$.

Атомы углерода $C^1$ и $C^2$ участвуют в образовании двойной связи ($C=C$). Каждый из этих атомов образует 3 σ-связи (сигма-связи) и 1 π-связь (пи-связь). Такое электронное строение соответствует состоянию $sp^2$-гибридизации.

Атом углерода $C^3$ в составе метильной группы ($-CH_3$) образует только одинарные связи — всего 4 σ-связи (одну с атомом $C^2$ и три с атомами водорода). Такое электронное строение соответствует состоянию $sp^3$-гибридизации.

Ответ: В молекуле пропена атомы углерода при двойной связи ($C^1, C^2$) находятся в состоянии $sp^2$-гибридизации, а атом углерода метильной группы ($C^3$) — в состоянии $sp^3$-гибридизации.

Шаростержневая модель и приблизительные значения валентных углов

Шаростержневая модель отражает пространственное строение молекулы. В этой модели атомы представлены шарами, а связи между ними — стержнями. Молекула пропена не является полностью плоской.

- Фрагмент молекулы, включающий двойную связь ($H_2C=CH-$), имеет плоское строение. Это связано с тем, что атомы $C^1$ и $C^2$ находятся в $sp^2$-гибридизации, а их гибридные орбитали располагаются в одной плоскости.

- Метильная группа ($-CH_3$) имеет тетраэдрическое строение, поскольку атом $C^3$ находится в $sp^3$-гибридизации, для которой характерно направление связей к вершинам тетраэдра.

Приблизительные значения валентных углов в молекуле определяются типом гибридизации атомов:

- Углы, образованные связями $sp^2$-гибридизованных атомов ($C^1$ и $C^2$), близки к $120^\circ$. Это углы $∠H-C-H$ и $∠H-C=C$ у первого атома углерода, а также углы $∠H-C=C$ и $∠C=C-C$ у второго атома углерода.

- Углы, образованные связями $sp^3$-гибридизованного атома $C^3$, близки к тетраэдрическому значению $109.5^\circ$ (или примерно $109^\circ28'$). Это углы $∠H-C-H$ и $∠C-C-H$ в метильной группе.

Ответ: Шаростержневая модель пропена сочетает плоский фрагмент $H_2C=CH-$ и тетраэдрическую группу $-CH_3$. Приблизительные валентные углы при атомах углерода с двойной связью составляют $120^\circ$, а в метильной группе — $109.5^\circ$.