Номер 10, страница 198 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 36. Ароматические углеводороды. Строение бензольного кольца, номенклатура, изомерия, физические свойства. Глава 3. Углеводороды - номер 10, страница 198.

Условие.

10. Определите молекулярные формулы следующих углеводородов, содержащих несколько бензольных колец.

а) Молекулярная формула: $C_{10}H_8$

б) Молекулярная формула: $C_{12}H_{10}$

в) Молекулярная формула: $C_{16}H_{10}$

г) Молекулярная формула: $C_{14}H_{10}$

Решение.

Решение 2.

а) Дано:
Cкелетная формула нафталина (два конденсированных бензольных кольца).

Найти:
Молекулярную формулу соединения.

Решение:
Для определения молекулярной формулы необходимо подсчитать количество атомов углерода (C) и водорода (H) в представленной структуре.
Подсчет атомов углерода (C): В скелетных формулах каждый угол (вершина) и конец линии обозначает атом углерода. В данной структуре 10 вершин (8 на периферии и 2 общих для двух колец). Следовательно, в молекуле 10 атомов углерода.
Подсчет атомов водорода (H): Атом углерода в органических соединениях четырехвалентен. В ароматических системах каждый атом углерода стремится образовать 4 связи.
8 атомов углерода находятся на периферии молекулы. Каждый из них связан с двумя другими атомами углерода и участвует в системе двойных связей. Для достижения валентности IV им необходим еще один атом — водород. Итого 8 атомов водорода.
2 атома углерода являются общими для двух колец (мостиковыми). Каждый из них уже связан с тремя другими атомами углерода и участвует в ароматической системе, полностью используя свою валентность. Поэтому с ними атомы водорода не связаны.
Суммируя, получаем 8 атомов водорода.
Таким образом, молекулярная формула нафталина — $C_{10}H_8$.

Ответ: $C_{10}H_8$

б) Дано:
Cкелетная формула бифенила (два бензольных кольца, соединенных простой связью).

Найти:
Молекулярную формулу соединения.

Решение:
Подсчитаем количество атомов углерода и водорода.
Подсчет атомов углерода (C): Структура состоит из двух бензольных колец, в каждом из которых по 6 атомов углерода. Общее число атомов углерода: $6 + 6 = 12$.
Подсчет атомов водорода (H): Каждое бензольное кольцо ($C_6H_6$) для соединения с другим кольцом теряет один атом водорода, который замещается на C-C связь. Таким образом, каждое кольцо представляет собой фенильную группу $C_6H_5$.
В молекуле 10 периферических атомов углерода. Каждый из них связан с двумя другими атомами углерода, и ему требуется один атом водорода для насыщения валентности. Это дает 10 атомов H.
2 атома углерода, образующие связь между кольцами, связаны с тремя другими атомами углерода (два в своем кольце и один в соседнем), и их валентность насыщена. Атомов водорода у них нет.
Общее число атомов водорода: $5 + 5 = 10$.
Молекулярная формула соединения: $C_{12}H_{10}$.

Ответ: $C_{12}H_{10}$

в) Дано:
Cкелетная формула коронена.

Найти:
Молекулярную формулу соединения.

Решение:
Определим число атомов углерода и водорода в молекуле.
Подсчет атомов углерода (C): Подсчитаем все вершины в структуре. Молекула имеет 12 вершин на внешнем периметре и 12 вершин внутри структуры (6 в центральном кольце и 6 мостиковых). Общее число атомов углерода: $12 + 12 = 24$.
Подсчет атомов водорода (H): Атомы водорода могут быть присоединены только к тем атомам углерода, валентность которых не насыщена связями с другими атомами углерода.
12 атомов углерода на внешнем периметре связаны с двумя другими атомами углерода. Каждому из них для полной валентности требуется по одному атому водорода. Это дает 12 атомов H.
12 внутренних атомов углерода связаны с тремя другими атомами углерода. Их валентность насыщена, и атомов водорода у них нет.
Общее число атомов водорода: $12 + 0 = 12$.
Молекулярная формула коронена: $C_{24}H_{12}$.

Ответ: $C_{24}H_{12}$

г) Дано:
Cкелетная формула трифенилена.

Найти:
Молекулярную формулу соединения.

Решение:
Определим число атомов углерода и водорода.
Подсчет атомов углерода (C): Подсчитаем все вершины в структуре. Молекула имеет 12 вершин на внешнем периметре и 6 вершин внутри структуры. Общее число атомов углерода: $12 + 6 = 18$.
Подсчет атомов водорода (H):
12 атомов углерода на внешнем периметре связаны с двумя другими атомами углерода. Каждому из них для полной валентности требуется по одному атому водорода. Это дает 12 атомов H.
6 внутренних атомов углерода связаны с тремя другими атомами углерода, их валентность насыщена, и они не имеют атомов водорода.
Общее число атомов водорода: $12 + 0 = 12$.
Молекулярная формула трифенилена: $C_{18}H_{12}$.

Ответ: $C_{18}H_{12}$