Номер 2, страница 19 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

2. Сколько существует различных положений тройной связи в скелете из четырёх атомов углерода?

Дано:

Углеродный скелет, состоящий из 4 атомов углерода (C).
Наличие одной тройной связи в скелете.

Найти:

Количество различных (уникальных) положений тройной связи.

Решение:

Чтобы определить количество различных положений тройной связи, необходимо рассмотреть все возможные изомеры углеродного скелета из четырех атомов и проверить, в каких из них и сколькими способами можно разместить тройную связь.

Существует два типа углеродного скелета для четырех атомов углерода:

1. Линейный скелет (структура н-бутана): $C-C-C-C$

2. Разветвленный скелет (структура изобутана):
$ \begin{matrix} & C & \\ & | & \\ C & - & C & - & C \end{matrix} $

Рассмотрим возможность размещения тройной связи в каждом из этих скелетов.

Анализ линейного скелета

Пронумеруем атомы углерода в цепи: $C^1-C^2-C^3-C^4$.

а) Тройная связь может находиться между первым и вторым атомами углерода: $C^1 \equiv C^2-C^3-C^4$. Это соединение называется бутин-1. Его структурная формула: $CH \equiv C-CH_2-CH_3$. Если разместить связь между третьим и четвертым атомами ($C^1-C^2-C^3 \equiv C^4$), то при нумерации цепи с другого конца это будет то же самое соединение, так как по правилам номенклатуры нумерацию начинают с того края, к которому ближе кратная связь.

б) Тройная связь может находиться между вторым и третьим атомами углерода: $C^1-C^2 \equiv C^3-C^4$. Это соединение называется бутин-2. Его структурная формула: $CH_3-C \equiv C-CH_3$. В этом случае нумерация с любого конца цепи дает одинаковое положение тройной связи (положение 2).

Таким образом, для линейного углеродного скелета существует два различных положения тройной связи.

Анализ разветвленного скелета

В разветвленном скелете центральный атом углерода соединен с тремя другими атомами углерода. Атом углерода может образовывать максимум четыре ковалентные связи. Если попытаться образовать тройную связь между центральным атомом и любым из периферических, то валентность центрального атома углерода стала бы равной 5 ($3 (\text{тройная связь}) + 1 (\text{одинарная}) + 1 (\text{одинарная}) = 5$), что невозможно.

Следовательно, в разветвленном углеродном скелете из четырех атомов разместить тройную связь невозможно.

Вывод: Учитывая все возможные углеродные скелеты, существует только два различных положения для тройной связи. Оба они реализуются в линейной цепи.

Ответ: Существует 2 различных положения тройной связи в скелете из четырех атомов углерода. Это соответствует двум изомерам: бутин-1 и бутин-2.