Węglowodory składają się wyłącznie z atomów węgla (C) i wodoru (H), o ogólnym wzorze: CxHtak.
Jest to częsty temat na egzaminach wstępnych na studia i zasługuje na uwagę na studiach z chemii.
Sprawdź swoją wiedzę na temat węglowodorów, wykonując poniższe ćwiczenia. Licz także na opinie i skomentowane odpowiedzi,
Pytanie 1
Prawidłowa nazwa węglowodoru rozgałęzionego, którego wzór przedstawiono poniżej, to:
a) 3,4-dietylo-okten
b) 3,4-dimetylo-oktan
c) 3,4-dietylooktan
d) 3,4-dipropylo-oktan
e) 3,4-dimetylo-okten
Właściwa alternatywa: b) 3,4-dimetylooktan.
Pierwszym krokiem w nazywaniu węglowodoru jest policzenie liczby węgli obecnych w głównym łańcuchu.
Aby to zrobić, zaczynamy liczyć od końca najbliższego gałęziom.
Z węglami ponumerowanymi od 1 do 8, zidentyfikowano na których węglach obecne są rodniki metylowe (-CH).3), które są węglami 3 i 4.
Dlatego nazwa związku to: 3,4-dimetylo-oktan.
pytanie 2
Roślina lecznicza służąca do regulowania poziomu glukozy we krwi występuje w regionie Amazonii, popularnie znana jako pata-de-vaca.
Gatunek, który działa jak „insulina roślinna”, ma wśród swoich związków chemicznych alkan, którego formuła zawiera 74 atomy wodoru. Dlatego liczba atomów węgla obecnych w łańcuchu węglowym wynosi:
a) 33
b) 34
c) 35
d) 36
e) 37
Prawidłowa alternatywa: d) 36.
Alkan to węglowodór utworzony przez pojedyncze wiązania między jego atomami. Ponieważ każdy węgiel musi tworzyć cztery wiązania, ogólny wzór alkanu to CNieH2n + 2.
Wiedząc, że całkowita liczba wodorów w związku wynosi 74, znajdujemy wartość n, która odpowiada liczbie węgli.
2n + 2 = 74
2n = 74 - 2
2n = 72
n = 72/2
n = 36
Więc liczba węgli wynosi 36. Związek wymieniony w pytaniu to n-heksatriakontan.
Przeczytaj też: alkany
pytanie 3
Przeanalizuj stwierdzenia dotyczące węglowodorów i odpowiedz, podając sumę prawidłowych alternatyw.
(02) Temperatura wrzenia szeregu węglowodorów wzrasta wraz ze wzrostem łańcucha.
(04) Węglowodory to związki utworzone przez atomy węgla i wodoru.
(16) Węglowodory są związkami niepolarnymi i dlatego łatwo rozpuszczają się w wodzie.
(32) Interakcje międzycząsteczkowe między cząsteczkami węglowodorów mają charakter indukowanego dipola.
Prawidłowa odpowiedź: 02 + 04 + 32 = 38
02. POPRAWNY Temperatura wrzenia węglowodorów wzrasta wraz ze wzrostem masy cząsteczkowej.
04. POPRAWNY Sama nazwa wskazuje na połączenie tych dwóch pierwiastków chemicznych: węgla i wodoru. Łańcuch węglowy tworzą atomy węgla i przyłączone do nich wodory.
16. ŹLE. Węglowodory są związkami niepolarnymi i nie rozpuszczają się w wodzie, rozpuszczalniku polarnym, ale w rozpuszczalnikach organicznych.
32. POPRAWNY Indukowane oddziaływanie dipolowe powoduje, że cząsteczki niepolarne, bez różnicy w elektroujemności, sklejają się ze sobą.
Przeczytaj też: Węglowodory
pytanie 4
(PUC-PR) Alkiny to węglowodory:
a) nasycone alifatyki.
b) nasycone alicykliczne.
c) nienasycone związki alifatyczne z podwójnym wiązaniem.
d) alicykliczne nienasycone wiązania potrójne.
e) potrójnie wiązane nienasycone alifatyki.
Prawidłowa alternatywa: e) alifatyki nienasycone z potrójnym wiązaniem.
Węglowodory alifatyczne to takie, które nie mają w swoim łańcuchu pierścienia benzenowego. Mogą być cykliczne, gdy mają w swojej strukturze pierścień. A także acykliczne, gdy nie mają pierścieni.
Ponadto mogą być również nasycone i nienasycone. Nasycone mają tylko pojedyncze wiązania, a nienasycone co najmniej jedno nienasycenie (wiązanie podwójne lub potrójne).
Tak więc alkiny są acyklicznymi i nienasyconymi węglowodorami, które mają potrójne wiązanie w łańcuchu węglowym.
Przeczytaj też: Alkiny
pytanie 5
(Unesp) Oktan jest jednym z głównych składników benzyny, która jest mieszaniną węglowodorów. Wzór cząsteczkowy oktanu to:
a) C8H18
pne8H16
c) C8H14
d) C12H24
e) C18H38
Prawidłowa alternatywa: a) C8H18
Pamiętaj, że oktan jest alkanem, więc ma tylko pojedyncze wiązania i otwarty łańcuch. W swojej formule zawiera osiem atomów węgla i 18 atomów wodoru.
Jego wzór strukturalny jest następujący:
pytanie 6
(UFSCar) Rozważ następujące stwierdzenia dotyczące węglowodorów.
I) Węglowodory to związki organiczne składające się wyłącznie z węgla i wodoru.
II) Tylko prostołańcuchowe nienasycone węglowodory nazywane są alkenami.
III) Cykloalkany to nasycone węglowodory alifatyczne o wzorze ogólnym CNieH2n.
IV) Czy węglowodory aromatyczne: bromobenzen, p-nitrotoluen i naftalen.
Poprawne są następujące stwierdzenia:
a) tylko I i III.
b) tylko I, III i IV.
c) tylko II i III.
d) tylko III i IV.
e) tylko I, II i IV.
Prawidłowa alternatywa: a) tylko I i III.
Stwierdzenie w punkcie I jest poprawne, gdyż węglowodory to wszystkie związki zawierające w swoim składzie węgiel i wodór.
Pozycja II jest błędna, ponieważ alkiny są również węglowodorami nienasyconymi. Mają potrójne wiązanie w łańcuchu węglowym.
Punkt III jest poprawny, ponieważ cykloalkany lub cyklany są węglowodorami utworzonymi przez pojedyncze wiązania i nie mają łańcucha aromatycznego.
Punkt IV jest błędny, ponieważ bromobenzen i p-nitrotoluen nie są węglowodorami, zawierają inne pierwiastki oprócz węgla i wodoru.
pytanie 7
(FATEC) Gaz płynny, LPG, jest mieszaniną propanu, C3H8, i butan, C4H10. Dlatego gaz ten jest mieszaniną węglowodorów klasy:
a) alkany.
b) alkeny.
c) alkiny.
d) cykloalkany.
e) cykloalkeny.
Prawidłowa alternatywa: a) alkany.
Propan i butan to alkany, ponieważ mają tylko pojedyncze wiązania w łańcuchach węglowych i mają ogólny wzór CNieH2n + 2.
Propan:
Butan:
pytanie 8
(Uel) Wzór cząsteczkowy 2,3-dimetylobutanu to:
a) C6H14
pne6H12
c) C6H10
d) C4H10
e) C4H8
Prawidłowa alternatywa: a) C6H14
Analizując nazwę związku, zauważamy, że tworzy go:
- Ale: 4 węgle
- An: pojedyncze wiązania między węglem
- 2,3 - dimetyl: dwa rodniki metylowe przyłączone do węgli 2 i 3.
Dlatego wzór strukturalny 2,3 - dimetylobutanu to:
Przeczytaj też: Nomenklatura węglowodorów
pytanie 9
(UFU-MG) Substancja o wzorze C8H16 reprezentuje:
a) alkan o otwartym łańcuchu.
b) alken o otwartym łańcuchu.
c) alkin o otwartym łańcuchu.
d) związek aromatyczny.
e) alkin o zamkniętym łańcuchu.
Prawidłowa alternatywa: b) alken o otwartym łańcuchu.
Obserwując wzór cząsteczkowy związku zauważamy, że liczba wodorów jest dwukrotnie większa niż liczba węgli, czyli CNieH2n.
Rysując wzór strukturalny związku i pamiętając, że węgiel musi utworzyć cztery wiązania, stwierdzamy, że związek jest oktenem.
Wzór strukturalny oktenu, C8H16, é:
Przeczytaj też: alkeny
pytanie 10
(Unifor) 2-Metylopent-2-en ma wzór cząsteczkowy:
a) C6H12.
pne6H10.
c) C5H12.
d) C5H10.
e) C5H8.
Prawidłowa alternatywa: a) C6H12.
Aby określić wzór cząsteczkowy, najpierw złóżmy łańcuch złożony.
Pierwszym krokiem w odpowiedzi na to pytanie jest rozmieszczenie węgli w głównym łańcuchu. Pent-2-en wskazuje, że główny łańcuch składa się z 5 węgli i „en”, że istnieje podwójne wiązanie przy węglu 2.
Następnie musisz dodać gałąź łańcucha. 2 metyl wskazuje, że rodnik metylowy (-CH) jest również przyłączony do węgla 23).
Wiedząc, że węgiel jest czterowartościowy, uzupełnij brakujące wiązania w związku, wstawiając atomy wodoru.
Wzór strukturalny 2-metylopent-2-enu to:
Dlatego gdy policzymy atomy struktury, zdajemy sobie sprawę, że wzór cząsteczkowy związku to C6H12.
pytanie 11
(Uema) OGX Energia, ramię grupy EBX zajmujące się poszukiwaniem ropy naftowej w Maranhão, należące do biznesmena Eike Batisty, odkryło olbrzymie złoża gazu ziemnego, mieszankę lekkie węglowodory, składające się głównie z etanu, propanu, izobutanu, butanu, pentanu, izopentanu m.in. w miejscowości Capinzal do Norte, położonej 260 km od Św. Ludwika. Według OGX, rezerwy zawierają od 10 do 15 bilionów stóp sześciennych gazu, co odpowiada 15 milionom metrów sześciennych dziennie – czyli połowę tego, co Boliwia codziennie wysyła do Brazylii. Źródło: Dostępne pod adresem: Dostęp: 01.07. 2013. (przystosowany)
Nomenklatura tych lekkich węglowodorów, które stanowią gaz ziemny, opiera się między innymi na ilości węgla obecnego w związku. Prawidłowa liczba węgli w pierwszych sześciu związkach wymienionych w tekście to odpowiednio:
a) 2, 5, 5, 3, 4, 4.
b) 2, 4, 4, 3, 5, 5.
c) 2, 4, 4, 5, 5, 3.
d) 2, 3, 5, 5, 4, 4.
e) 2, 3, 4, 4, 5, 5.
Prawidłowa alternatywa: e) 2, 3, 4, 4, 5, 5.
Aby wiedzieć, ile węgli jest w każdym ze związków, musimy znać jego wzór strukturalny lub cząsteczkowy.
Pamiętaj, że nomenklatura węglowodorów pomaga budować ich łańcuchy, ponieważ wskazuje liczbę obecnych węgli oraz obecność lub brak rozgałęzień i nienasyceń.
W tym przypadku mamy:
Etan: 2 węgle
Propan: 3 węgle
Izobutan: 4 węgle
Butan: 4 węgle
Pentan: 5 węgli
Izopentan: 5 węgli
Dlatego poprawną alternatywą jest: e) 2, 3, 4, 4, 5, 5.
pytanie 12
(Uel) Jeden z węglowodorów o wzorze C5H12 może mieć łańcuch węglowy:
a) nasycony cykliczny.
b) heterogeniczny acykliczny.
c) rozgałęziony cykliczny.
d) nienasycony otwarty.
e) otwarte rozgałęzione.
Prawidłowa alternatywa: e) rozgałęziona otwarta.
Węglowodór, o którym mowa, jest alkanem, dlatego ma otwarty łańcuch.
Jak sugerują opcje tylko nienasycone i rozgałęzione łańcuchy otwarte, a wiemy, że alkany nie mają nienasyceń. Dlatego można powiedzieć, że jest to otwarty rozgałęziony łańcuch:
pytanie 13
(Fatec) Etykieta komercyjnego rozpuszczalnika wskazuje, że zawiera tylko węglowodory alifatyczne. Na podstawie tych informacji stwierdza się, że ten rozpuszczalnik nie powinien zawierać, jako jednego z jego głównych składników,:
a) toluen.
b) n-heksan.
c) heptan.
d) cykloheksan.
e) pentan.
Prawidłowa alternatywa: a) toluen.
Z nomenklatury związków obecnych w alternatywach widać, że heksan, heptan, cykloheksan i pentan mają takie samo zakończenie roku.
Wskazuje to, że związki są tworzone przez proste wiązania między ich węglami, a zatem są węglowodorami alifatycznymi przez brak struktury aromatycznej, która odpowiada naprzemiennym wiązaniom podwójnym w łańcuchu cyklicznym, jak ma to miejsce w toluen.
Dlatego węglowodory alifatyczne to takie, które mają otwarty łańcuch węglowy. W tym przypadku toluen jest węglowodorem aromatycznym.
Przeczytaj też: Aromatyczne węglowodory
pytanie 14
(Fatec) Węglowodór, który ma najmniejszą ilość atomów H w cząsteczce to:
a) metan.
b) etan.
c) eten.
d) etyna.
e) łapówki.
Prawidłowa alternatywa: d) etino.
Związki etan i propan są węglowodorami klasy alkanów. W związku z tym mają liczbę wodorów większą niż liczba węgli, ponieważ ich ogólny wzór to CNieH2n+2.
Eten ma podwójne wiązanie między dwoma węglami, ponieważ jest alkenem o ogólnym wzorze CNieH2n.
Etyn i propyn są alkinami, ponieważ mają potrójne wiązanie między węglami. Jednak propyn ma większą liczbę wodorów, ponieważ ma o jeden węgiel więcej w łańcuchu. Ogólny wzór na alkin to CNieH2n-2.
Dlatego etyn ma tylko dwa atomy węgla (C2H2), będąc najprostszym alkinem.
pytanie 15
(UEPB) Kulki na mole to produkty szeroko stosowane w szafkach do zwalczania ciem. Z czasem zmniejszają się ze względu na zjawisko sublimacji. Sprawdź alternatywę, która odpowiada chemicznemu składnikowi naftalenu i serii organicznej, do której należy, odpowiednio:
a) toluen; węglowodór.
b) naftalen; cyklen.
c) fenantren; alken.
d) naftalen; aromatyczny węglowodór.
e) naftol; fenol.
Prawidłowa alternatywa: d) naftalen; aromatyczny węglowodór.
Jednym z przykładów węglowodoru aromatycznego jest naftalen.
Sprawdź jego strukturę poniżej.
Przeczytaj też:
- Chemia organiczna
- Ćwiczenia z chemii organicznej
- Ćwiczenia z funkcji organicznych
