Лабораторный опыт. Изготовление шаростержневых моделей молекул метана, пропана (и других углеводородов) из пластилина и стержней. Почему для моделей нужны шарики разных размеров? Сравните модели молекул; могут ли атомы углерода в цепи располагаться на одной прямой?
Решение
Модель метана: большой шарик (атом углерода) с четырьмя стержнями, направленными к вершинам тетраэдра (угол ~109°), на концах — четыре маленьких шарика (атомы водорода). Модель пропана: три больших шарика соединены зигзагом (угол C–C–C ~109°), у крайних по три, у среднего два маленьких шарика — всего восемь атомов водорода; аналогично бутан, изобутан.
Шарики разных размеров нужны потому, что атомы разных элементов различаются радиусами: атом углерода (0,077 нм) значительно крупнее атома водорода (0,037 нм) — модель должна отражать реальные размеры. Атомы углерода в цепи не могут лежать на одной прямой: из-за тетраэдрического расположения связей (sp³-гибридизация, угол 109°28′) цепь имеет зигзагообразную форму; благодаря вращению вокруг связей C–C молекула принимает разные пространственные формы (конформации). Вывод: модели наглядно показывают тетраэдрическое строение и зигзагообразную цепь алканов.
Ответ
Тетраэдр CH₄ с углами 109°; в пропане цепь C–C–C зигзагообразная (угол 109°, не прямая); шарики разных размеров отражают разные радиусы атомов C и H