Dziecko myli alkany, alkeny i alkiny. Jak to uporządkować?

Najlepiej działa jedna kartka z trzema wierszami: nazwa szeregu, rodzaj wiązania, końcówka, wzór ogólny i przykład dla dwóch węgli. Kluczowa jest kolejność a-e-i w końcówkach -an, -en, -yn, bo idzie w parze ze spadkiem liczby wodorów: 6, 4, 2. Warto poprosić o odtworzenie tej tabelki z pamięci — jeśli dziecko potrafi ją napisać, resztę zadań wyprowadzi samo.

Czy etyn to coś, co da się spotkać poza szkołą?

Tak, i to w dwóch bardzo obrazowych rolach. Pierwsza to palnik acetylenowo-tlenowy w warsztacie ślusarskim albo na złomowisku: płomień o temperaturze około 3000 °C przecina stalowe belki. Druga jest historyczna — lampy karbidowe, którymi świecili sobie górnicy i rowerzyści, zanim upowszechniły się baterie. Kropla wody na karbid, gaz w palniku i jasny płomień.

Skąd biorą się te wzory ogólne? Trzeba je wykuć?

Da się je wyprowadzić i to jest lepsza droga niż pamięciówka. Węgiel ma zawsze cztery wiązania. Jeśli między dwoma węglami zrobimy jedno wiązanie, zostaje sześć rąk na wodory (etan). Podwójne zabiera po jednej ręce z każdej strony, więc zostają cztery (eten). Potrójne zabiera kolejne dwie — zostają dwie (etyn). Wystarczy narysować te trzy cząsteczki obok siebie i wzory przestają być zestawem liczb do zapamiętania.

Alkiny. Etyn (acetylen)

około 12 minut

W tej lekcji1/10

Palnik acetylenowo-tlenowy przecina stalową belkę tak, jak nóż przechodzi przez masło — jego płomień ma około 3000 °C, więcej niż lawa wulkanu. Pali się w nim etyn: gaz, w którym dwa atomy węgla trzymają się aż trzema wiązaniami naraz.

Alkiny — trzy kreski między węglami

Alkiny to węglowodory, w których dwa atomy węgla łączy wiązanie potrójne: trzy kreski, czyli trzy wspólne pary elektronowe.

Propyn — potrójne wiązanie na początku łańcucha

Nazwy całego szeregu kończą się na -yn (po spółgłosce też -in): etyn, propyn, butyn.

Wzór ogólny: $C_nH_{2n-2}$ , gdzie $n$ to liczba atomów węgla w cząsteczce.

Etyn, czyli acetylen

Najprostszy alkin ma dwa atomy węgla — to etyn, w warsztatach nazywany acetylenem.

Etyn — trzy kreski między węglami, po jednym wodorze z boku

Wzór sumaryczny: $\mathrm{C_2H_2}$ — każdy węgiel trzyma jeden wodór, a trzy pozostałe „ręce” oddaje sąsiadowi.

Sprawdzenie wzorem ogólnym dla $n = 2$ : $2 \cdot 2 - 2 = 2$ atomy wodoru. Zgadza się.

Trzy szeregi obok siebie

Alkany, alkeny i alkiny różnią się jedną rzeczą — liczbą kresek między węglami. Reszta wynika już z niej.

szereg	wiązanie	końcówka	wzór ogólny	przykład dla $n = 2$
alkany	pojedyncze	-an	$C_nH_{2n+2}$	etan $\mathrm{C_2H_6}$
alkeny	podwójne	-en	$C_nH_{2n}$	eten $\mathrm{C_2H_4}$
alkiny	potrójne	-yn	$C_nH_{2n-2}$	etyn $\mathrm{C_2H_2}$

Dwa węgle, a wodorów kolejno 6, 4 i 2.

Jak zachowuje się etyn

Bezbarwny gaz, odrobinę lżejszy od powietrza. Czysty jest prawie bezwonny — nieprzyjemnie pachną domieszki, które przychodzą razem z karbidem.

Karbid i woda — etyn w trzech ruchach

1
Substraty: karbid, czyli węglik wapnia — szare grudki — oraz zwykła woda.
$\mathrm{CaC_2} + 2\mathrm{H_2O}$
2
Produkty: etyn, który natychmiast się ulatnia, i wodorotlenek wapnia, który zostaje w naczyniu jako mleczna zawiesina.
$\mathrm{C_2H_2} + \mathrm{Ca(OH)_2}$
3
Całe równanie. Reakcja rusza sama, bez ogrzewania — wystarczy wkroplić wodę.
$\mathrm{CaC_2} + 2\mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{C_2H_2} + \mathrm{Ca(OH)_2}$
4
Zebrany etyn można podpalić: z czystym tlenem daje płomień o temperaturze około 3000 °C.
$2\mathrm{C_2H_2} + 5\mathrm{O_2} \rightarrow 4\mathrm{CO_2} + 2\mathrm{H_2O}$
Wskazówka
Dokładnie tak działały lampy karbidowe: górnik albo rowerzysta wkraplał wodę na karbid i palił powstający etyn zamiast żarówki.

Wszystkie kroki za Tobą!

Twoja kolej

Jaki wzór sumaryczny ma butyn — alkin o czterech atomach węgla?

Twoja kolej

Do którego szeregu homologicznego należy węglowodór o wzorze $\mathrm{C_5H_8}$ ?

Pułapka! Końcówka i wzór muszą do siebie pasować

Źle: eten to $\mathrm{C_2H_2}$ , a etyn to $\mathrm{C_2H_4}$ .

Dobrze: końcówka -en to wiązanie podwójne i wzór $C_nH_{2n}$ , czyli eten $\mathrm{C_2H_4}$ . Końcówka -yn to wiązanie potrójne i $C_nH_{2n-2}$ , czyli etyn $\mathrm{C_2H_2}$ .

Źle: wzór alkinów to $C_nH_{2n+2}$ .

Dobrze: plus dwa mają alkany, te bez wiązań wielokrotnych. Alkiny mają minus dwa.

Mnemotechnika: im więcej wiązań zajmują między sobą węgle, tym mniej miejsca zostaje na wodory — dlatego przy dwóch węglach jest ich kolejno 6, 4 i 2.

Ściąga do zapamiętania

Czym są alkiny, jaki mają wzór ogólny i jak otrzymuje się etyn?

Alkiny to węglowodory z wiązaniem POTRÓJNYM między dwoma atomami węgla; nazwy kończą się na -yn (-in), wzór ogólny to CₙH₂ₙ₋₂. Najprostszy jest etyn (acetylen) C₂H₂, czyli CH≡CH. Otrzymuje się go z karbidu i wody: CaC₂ + 2H₂O → C₂H₂ + Ca(OH)₂. Etyn jest bezbarwny, z tlenem tworzy mieszaninę wybuchową, w powietrzu spala się kopcąco, a z czystym tlenem daje płomień ~3000 °C, którym tnie się stal. Porównanie: alkan — pojedyncze, -an, CₙH₂ₙ₊₂; alken — podwójne, -en, CₙH₂ₙ; alkin — potrójne, -yn, CₙH₂ₙ₋₂. Reaktywność rośnie z liczbą wiązań.

Dla rodzica

Jak pomóc dziecku w tym temacie?

Dziecko myli alkany, alkeny i alkiny. Jak to uporządkować?: Najlepiej działa jedna kartka z trzema wierszami: nazwa szeregu, rodzaj wiązania, końcówka, wzór ogólny i przykład dla dwóch węgli. Kluczowa jest kolejność a-e-i w końcówkach -an, -en, -yn, bo idzie w parze ze spadkiem liczby wodorów: 6, 4, 2. Warto poprosić o odtworzenie tej tabelki z pamięci — jeśli dziecko potrafi ją napisać, resztę zadań wyprowadzi samo.
Czy etyn to coś, co da się spotkać poza szkołą?: Tak, i to w dwóch bardzo obrazowych rolach. Pierwsza to palnik acetylenowo-tlenowy w warsztacie ślusarskim albo na złomowisku: płomień o temperaturze około 3000 °C przecina stalowe belki. Druga jest historyczna — lampy karbidowe, którymi świecili sobie górnicy i rowerzyści, zanim upowszechniły się baterie. Kropla wody na karbid, gaz w palniku i jasny płomień.
Skąd biorą się te wzory ogólne? Trzeba je wykuć?: Da się je wyprowadzić i to jest lepsza droga niż pamięciówka. Węgiel ma zawsze cztery wiązania. Jeśli między dwoma węglami zrobimy jedno wiązanie, zostaje sześć rąk na wodory (etan). Podwójne zabiera po jednej ręce z każdej strony, więc zostają cztery (eten). Potrójne zabiera kolejne dwie — zostają dwie (etyn). Wystarczy narysować te trzy cząsteczki obok siebie i wzory przestają być zestawem liczb do zapamiętania.

Sprawdź się!

Jaki jest wzór ogólny szeregu homologicznego alkinów?

Ile atomów wodoru ma propyn — alkin o trzech atomach węgla?

Co — obok etynu — powstaje w reakcji karbidu z wodą?

Dlaczego etyn palony w powietrzu kopci?

Czym różni się cząsteczka etynu $\mathrm{C_2H_2}$ od cząsteczki etenu $\mathrm{C_2H_4}$ ?

Następny temat

Węglowodory nasycone a nienasycone — porównanie