Номер 3, страница 109 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 16. Структурная теория органических соединений. Глава 2. Основные понятия органической химии - номер 3, страница 109.

Условие.

3. Имеются два атома углерода и один атом кислорода. Сколькими способами можно соединить все эти атомы друг с другом (без учёта кратных связей)?

Решение.

Решение 2.

Решение

Задача состоит в том, чтобы найти все уникальные способы соединения двух атомов углерода (C) и одного атома кислорода (O) в одну связанную структуру. Поскольку два атома углерода являются идентичными, их взаимное расположение не приводит к новой структуре. Условие «без учёта кратных связей» означает, что мы рассматриваем только топологию соединений (скелет), а не тип связей (одинарная, двойная, тройная).

Мы можем представить атомы как вершины графа, а связи между ними — как рёбра. Для трёх атомов существуют два основных типа связных графов:

1. Линейный (атомы выстроены в цепь).
2. Циклический (атомы образуют замкнутое кольцо).

Рассмотрим каждый из этих случаев.

1. Линейное соединение

В линейной цепочке из трех атомов один является центральным, а два других — концевыми. Возможны два варианта в зависимости от того, какой атом находится в центре.

• Центральный атом — кислород (O). В этом случае атомы углерода (C) располагаются по краям. Схема соединения будет $C-O-C$. Так как оба атома углерода идентичны, это единственный возможный вариант с кислородом в центре.

• Центральный атом — углерод (C). В этом случае к центральному атому углерода присоединяются другой атом углерода и атом кислорода. Схема соединения выглядит как $C-C-O$. Вариант $O-C-C$ является той же самой структурой, просто перевернутой, поэтому он не считается отдельным способом.

Таким образом, существует два способа линейного соединения атомов.

2. Циклическое соединение

Три атома могут соединиться в кольцо (треугольник), где каждый атом связан с двумя другими. В этом случае атом кислорода будет связан с двумя атомами углерода, а два атома углерода будут также связаны между собой. Так как атомы углерода неразличимы, существует только один способ сформировать такую циклическую структуру.

В итоге, мы имеем три различных способа соединения атомов:

• $C-O-C$ (линейный)
• $C-C-O$ (линейный)
• Циклическая структура из C, C и O

Ответ: 3