Номер 1, страница 19 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

1. Изобразите структуры всех возможных открытых (нециклических) углеродных скелетов, состоящих из пяти атомов углерода. Сколько среди них разветвлённых скелетов?

Решение

Чтобы изобразить структуры всех возможных открытых (нециклических) углеродных скелетов из пяти атомов углерода, необходимо найти все возможные способы соединения этих атомов в цепи, то есть найти все структурные изомеры пентана.

Начнем с построения самой длинной возможной углеродной цепи и будем последовательно её укорачивать, создавая разветвления.

1. Линейный (неразветвлённый) скелет.
Все пять атомов углерода ($C$) соединены последовательно друг за другом, образуя одну непрерывную цепь. Это углеродный скелет, соответствующий н-пентану.
$C-C-C-C-C$

2. Разветвлённые скелеты.
а) Укоротим основную цепь до четырех атомов. Пятый атом углерода нужно присоединить в виде бокового ответвления. Чтобы скелет был разветвлённым, а не снова стал линейным, это ответвление нужно присоединить к одному из внутренних атомов углерода (ко 2-му или 3-му). В обоих случаях получится одна и та же структура из-за симметрии молекулы. Это скелет, соответствующий изопентану (или 2-метилбутану).
$\begin{matrix} & C & \\ & | & \\ C- & C & -C-C \end{matrix}$
Это первый разветвлённый скелет.

б) Укоротим основную цепь до трех атомов. Оставшиеся два атома углерода нужно присоединить в виде ответвлений. Единственный способ сделать это, не удлиняя цепь, — присоединить оба атома к центральному (второму) атому углерода. Это скелет, соответствующий неопентану (или 2,2-диметилпропану).
$\begin{matrix} & C & \\ & | & \\ C- & C & -C \\ & | & \\ & C & \end{matrix}$
Это второй разветвлённый скелет.

Дальнейшее укорачивание основной цепи (до двух атомов) невозможно, так как любая попытка присоединить оставшиеся три атома углерода приведёт к одной из уже рассмотренных выше структур.

Таким образом, всего существует 3 возможных открытых углеродных скелета из пяти атомов. Теперь ответим на вопрос, сколько из них являются разветвлёнными. Разветвлёнными считаются скелеты, в которых хотя бы один атом углерода связан более чем с двумя другими атомами углерода. Этому условию удовлетворяют структуры изопентана и неопентана.

Ответ: всего существует 3 возможных открытых углеродных скелета из пяти атомов углерода.

Структуры:
1. $C-C-C-C-C$ (неразветвлённый)
2. $\begin{matrix} & C & \\ & | & \\ C- & C & -C-C \end{matrix}$ (разветвлённый)
3. $\begin{matrix} & C & \\ & | & \\ C- & C & -C \\ & | & \\ & C & \end{matrix}$ (разветвлённый)

Среди них 2 разветвлённых скелета.