:
Функциональная группа— структурный фрагмент органической молекулы (некоторая группа атомов), определяющий её химические свойства. Старшая функциональная группа соединения является критерием его отнесения к тому или иному классу органических соединений[1].
Функциональные группы, входящие в состав различных молекул, обычно ведут себя одинаково в одной и той же химической реакции, хотя их химическая активность может быть различной.
Содержание
1 Неоднозначность определения
2 Примеры функциональных групп
3 Таблица функциональных групп
3.1 Углеводородные группы
3.2 Галогеновые группы
3.3 Функциональные группы, содержащие кислород
3.4 Функциональные группы, содержащие азот
3.5 Функциональные группы, содержащие серу
3.6 Функциональные группы, содержащие фосфор
4 Примечания
Неоднозначность определения
Возможно, этот раздел содержит оригинальное исследование.
Добавьте ссылки на источники, в противном случае он может быть удалён.
Дополнительные сведения могут быть на странице обсуждения. (10 ноября 2012)
Некоторые авторы не относят к функциональным группам такие структурные единицы как ароматические системы, сопряжённые связи и прочее. Однако согласно определению, приведенному выше, которое используется большинством авторов химической литературы, такие группы также можно причислять к функциональным группам, так как они в большой мере определяют химические свойства веществ.
В литературе можно встретить похожее понятие радикал или углеводородный радикал (не путать с понятием свободный радикал), чаще всего используемый для обозначения углеводородных заместителей в органической молекуле. Однако многие ученые не акцентируют внимание на различиях понятий углеводородный радикал и функциональная группа и используют оба понятия параллельно. Хотя это и достаточно близкие понятия, путать их не следует.
Особое внимание надо обратить на использование этих терминов в контексте ароматических фрагментов молекул. В таких случаях, если речь идёт о химической реакции с учётом ароматического фрагмента, то его следует называть функциональной группой, а если о фрагменте молекулы, который проявляет некий мезомерный или индуктивный эффект в молекуле, то его следует называть углеводородным радикалом.
Примеры функциональных групп
Известно более 100 функциональных групп.
Функциональные группы, содержащие атом кислорода:
гидроксильная –ОН,
карбонильная >С=O
карбоксильная –COOH
алкоксильная –OR (типа –ОСН3) и др.
Функциональные группы, содержащие атом азота:
аминогруппа –NH2
нитрогруппа –NO2
нитрозогруппа –NO
нитрильная группа или цианогруппа –CN
гидразинная –NHNH2
амидная –CONH2 и др.
Функциональные группы, содержащие атом серы:
тиольная (сульфгидрильная, меркапто-) –SH
сульфидная >S
дисульфидная –S–S–
сульфоксидная >S=O,
сульфонная >SO2 и др.
Функциональные группы, содержащие ненасыщенные углерод-углеродные связи:
двойные и тройные связи (в том числе сопряжённые диеновые системы) –С=С–, –С≡С–
ароматические фрагменты –С6H5 и др.
Функциональные группы, содержащие прочие атомы:
атомы металлов –Li
атомы галогенов –Cl, и др.
Молекулы, в состав которых входит больше чем одна функциональная группа называются полифункциональными.
При построении названия органического соединения, согласно номенклатуре ИЮПАК, отталкиваются от наличия в данном соединении функциональных групп.
Таблица функциональных групп
Углеводородные группы
Класс органических соединений Группа Формула Структурная формула Приставка Суффикс Пример
Алканы Алкил RH Алканы алкил- -ан этан
Этан
Алкены Алкенил R2C=CR2 Алкены алкенил- -ен этилен
этилен
(Этен)
Алкины Алкинил RC≡CR' Алкины алкинил- -ин Ацетилен
Ацетилен
(Этин)
Производные бензола Фенил RC6H5
RPh Производные бензола фенил- — Кумол
Кумол
(2-фенилпропан)
Производные толуола Бензил RCH2C6H5
RBn Бензил бензил- — Бензилбромид
Бензилбромид
(бромтолуол)
Известно множество других функциональных групп из этой категории, носящих специфические названия, например: изопропил, трет-бутил и т.д.
Галогеновые группы
Класс органических соединений Группа Формула Структурная формула Приставка Суффикс Пример
Галогеналканы галоген RX Галогеновая группа галоген- алкилгалогенид Хлорэтан
Хлорэтан
(Этилхлорид)
Фторалканы Фтор RF Фторалканы фтор- алкилфторид Фторметан
Фторметан
(Метилфторид)
Хлоралканы Хлор RCl Хлоралканы хлор- алкилхлорид Хлорметан
Хлорметан
(Метилхлорид)
Бромалканы Бром RBr Бромалканы бром- алкилбромид Бромметан
Бромметан
(Метилбромид)
Иодалканы Иод RI Иодалканы йод- алкилиодид Иодметан
Иодметан
(Метилиодид)
Функциональные группы, содержащие кислород
Эфирная группа (R1-O-R2) - простые эфиры (ethers) - два углеводородных радикала, соединенные через атом кислорода
Карбонильная группа (R1-C(O)-R2)
Альдегидная группа (H-C(O)-R1)
Карбоксильная группа (R1-С(O)-OH)
Сложноэфирная группа (R1-C(O)-O-R2) - сложные эфиры (esters) - продукты
укажите объем газа выделяющегося при взаимодействии карбида алюминия массой 28,8г и 9 г воды. Эта задача на определение избытка одного из реагирующих веществ.
Дано:
m(AI₄C₃)=28,8г.
m(H₂O)= 9г.
Vm=22,4л./моль
V(газа) -?
1. Определить молярную массу карбида алюминия:
M(AI₄C₃)=27x4+12x3=144г./моль
2. Определим количество вещества n карбида алюминия в 28,8г:
n(AI₄C₃)=m(AI₄C₃)÷M(AI₄C₃)=28.8г÷144г./моль=0,2моль
3. Определим молярную массу воды:
M(H₂O)=1x2+16=18г./моль
4. Определим количество вещества n в 9г. воды:
n(H₂O)=m(H₂O)÷M(H₂O)=9г.÷18г./моль=0,5моль
5. Запишем уравнение реакции:
AI₄C₃ + 12H₂O = 4AI(OH)₃ + 3CH₄
6. Анализируем уравнение реакции: по уравнению реакции с 1 моль карбида алюминия реагирует 12 моль воды, по условию 0,2моль карбида алюминия и 0,5моль воды.
1моль AI₄C₃ требуется 12моль воды
0,2моль AI₄C₃ требуется Х моль воды
Х=0,2мольх12моль÷1моль=2,4моль
Требуется воды 2,5моль, а по условию дано 0,5моль
Делаем вывод, что вода в недостатке, карбид алюминия находится в избытке.
7. Дальше задачу решаем используя данные по воде.
По уравнению реакции из 12 моль воды образуется 3 моль метана.
По условию задачи воды дано 0,5моль значит метана образуется 0,125моль
8. Определим объем метана количеством вещества 0,125моль
V(CH₄)=n(CH₄)x Vm= 0,125мольх22,4л./моль=2,8л.
9. ответ: образуется 2,8л. метана
2,
как изменится объем смеси 2 л метана и 2 л хлора,находящихся в одном сосуде,если рядом с этим сосудом сжечь ленту магния. Задача на использование Закона объемных отношений.
Объем не измениться он будет 4л., будет новое вещество.
4.
какой объем хлора вступает в реакцию с метаном массой 0,4 кг,если осуществляется первая стадия хлорирования. Задача на использование Закона объемных отношений.
Дано:
m(CH₄)=0,4кг.
Vm = 22,4м³/кмоль
V(CI₂)-?
1. Определим молярную массу метана:
M(CH₄)=12+1x4=16кг./кмоль
2. Определим количество вещества метана в 0,4кг :
n(CH₄)=m(CH₄)÷M(CH₄) = 0,4кг ÷16кг./кмоль=0,25кмоль
3. Определим объем метана количеством вещества 0,25кмоль:
V(CH₄)=n(CH₄)xVm =0,25кмольх22,4м³/кмоль=5,6м³
4. Запишем уравнение реакции:
CH₄ + CI₂ =CH₃CI +HCI
5. По уравнению реакции с 1 моль метана взаимодействует 1 моль хлора. Используем Закон объемных отношений делаем вывод, что если взаимодействует 5,6м³ метана потребуется 5,6м³ хлора.
6. ответ: потребуется 5,6м³хлора.