Составление моделей алканов, страница 163 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Составление моделей алканов

1. Составьте модели всех изомеров пентана. Запишите формулы веществ в тетради и дайте их названия.

2. Составьте модели: а) 2,2-диметилбутана; б) 2,3-диметилбутана. Запишите формулы веществ в тетради.

3. Составьте модель одного изомера и одного гомолога 2-метилпропана. Запишите формулы веществ в тетради и дайте их названия.

Решение

Изомеры — это вещества, имеющие одинаковый качественный и количественный состав (одну и ту же молекулярную формулу), но разное строение и, следовательно, разные свойства. Для алкана пентана, имеющего молекулярную формулу $C_5H_{12}$, существует три изомера.

1. Нормальный пентан (н-пентан). Атомы углерода образуют неразветвленную цепь.
Структурная формула:
$CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-CH_3$

2. 2-метилбутан (изопентан). Углеродный скелет разветвлен. Главная цепь состоит из четырех атомов углерода, а у второго атома находится метильный радикал ($-CH_3$).
Структурная формула:
$ \begin{array}{c} \phantom{..}CH_3 \\ | \\ CH_3-CH-CH_2-CH_3 \end{array} $

3. 2,2-диметилпропан (неопентан). Главная цепь состоит из трех атомов углерода, а у второго (центрального) атома находятся два метильных радикала.
Структурная формула:
$ \begin{array}{c} \phantom{.}CH_3 \\ | \\ CH_3-C-CH_3 \\ | \\ \phantom{.}CH_3 \end{array} $

Ответ:Изомерами пентана ($C_5H_{12}$) являются: н-пентан ($CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-CH_3$), 2-метилбутан ($CH_3-CH(CH_3)-CH_2-CH_3$) и 2,2-диметилпропан ($C(CH_3)_4$).

2. Решение

Модели (структурные формулы) указанных алканов составляются на основе их названий по номенклатуре ИЮПАК.

а)2,2-диметилбутан.
Основа названия «бутан» означает, что главная углеродная цепь состоит из 4 атомов углерода. «2,2-диметил» означает, что у второго атома углерода находятся две метильные группы ($-CH_3$).
Структурная формула:
$ \begin{array}{c} \phantom{.}CH_3 \\ | \\ CH_3-C-CH_2-CH_3 \\ | \\ \phantom{.}CH_3 \end{array} $

б)2,3-диметилбутан.
Основа «бутан» — главная цепь из 4 атомов углерода. «2,3-диметил» означает, что у второго и третьего атомов углерода находится по одной метильной группе.
Структурная формула:
$ \begin{array}{c} \phantom{..}CH_3 \phantom{..} CH_3 \\ | \phantom{.....} | \\ CH_3-CH - CH-CH_3 \end{array} $

Ответ:Структурные формулы: а) 2,2-диметилбутан: $CH_3-C(CH_3)_2-CH_2-CH_3$; б) 2,3-диметилбутан: $CH_3-CH(CH_3)-CH(CH_3)-CH_3$.

3. Решение

Исходное вещество — 2-метилпропан (также известный как изобутан). Его молекулярная формула $C_4H_{10}$.

Структурная формула 2-метилпропана:
$ \begin{array}{c} \phantom{..}CH_3 \\ | \\ CH_3-CH-CH_3 \end{array} $

Составим модель одного изомера 2-метилпропана.
Изомер должен иметь ту же молекулярную формулу ($C_4H_{10}$), но другое строение. Таким веществом является бутан (н-бутан) с неразветвленной цепью.
Название: бутан.
Структурная формула:
$CH_3-CH_2-CH_2-CH_3$

Составим модель одного гомолога 2-метилпропана.
Гомологи — это вещества, принадлежащие к одному классу соединений, имеющие сходное строение и химические свойства и отличающиеся по составу на одну или несколько групп $-CH_2-$ (гомологическая разность). Можно взять как ближайший младший, так и старший гомолог.
Например, возьмем ближайший старший гомолог, который будет иметь 5 атомов углерода ($C_5H_{12}$) и разветвленное строение, подобное 2-метилпропану.
Название: 2-метилбутан.
Структурная формула:
$ \begin{array}{c} \phantom{..}CH_3 \\ | \\ CH_3-CH-CH_2-CH_3 \end{array} $

Ответ:Изомер 2-метилпропана — бутан, формула: $CH_3-CH_2-CH_2-CH_3$. Гомолог 2-метилпропана — 2-метилбутан, формула: $CH_3-CH(CH_3)-CH_2-CH_3$.