Сформировать начальное представление об органических соединениях и строении углеводородов.
Как строение создаёт органическое многообразие
Формулы, валентность, степени окисления и цепочки превращений показывают, почему одного перечня атомов для характеристики вещества недостаточно.
Органическая химия рассматривает соединения углерода, но оксиды углерода, угольную кислоту, карбонаты и карбиды традиционно оставляют в неорганическом разделе. Углеводород содержит лишь углерод с водородом. Молекулярная формула сообщает состав; развёрнутая структурная показывает порядок и кратность связей; сокращённая выделяет углеродный скелет и группы атомов. Один, два или три валентных штриха между атомами обозначают соответственно одну, две или три общие электронные пары.
Атомы углерода, сохраняя валентность IV, соединяются между собой; прямые, разветвлённые либо замкнутые цепи объясняют многообразие органических соединений. Этан имеет одинарную связь C-C, этилен — двойную, ацетилен — тройную. При дегидрировании от молекулы предельного углеводорода удаляется водород; возникшая кратная связь переводит продукт в непредельный ряд. Полное горение приводит к CO₂, воде и выделению теплоты. Валентность при этом остаётся IV, тогда как средняя степень углерода меняется: для CH₄, C₂H₆, C₂H₄ и C₂H₂ получаются соответственно -4, -3, -2 и -1 на атом.
Карбид может начать цепочку, которая проходит через углеводород и углекислый газ к карбонату. Чистоту технического CaC₂ определяют по объёму ацетилена: газ переводят в моли, используют отношение гидролиза и сравнивают найденную массу карбида с массой образца. Теория Бутлерова объясняет, почему состав недостаточен: свойства задаются последовательностью связей и взаимным влиянием атомов. Горючие газы, карбиды и нагрев остаются лабораторной демонстрацией.