Номер 13, страница 7 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

1.13. Что такое изомерия? Какие типы изомерии можно выделить?

Что такое изомерия?

Изомерия — это явление существования химических соединений, называемых изомерами, которые имеют одинаковую молекулярную формулу (то есть одинаковый качественный и количественный состав), но разное химическое строение или пространственное расположение атомов. Из-за различий в строении изомеры, как правило, обладают разными физическими и химическими свойствами.

Например, вещество с молекулярной формулой $C_4H_{10}$ существует в виде двух изомеров: н-бутана $CH_3-CH_2-CH_2-CH_3$ и изобутана (2-метилпропана) $CH_3-CH(CH_3)-CH_3$.

Ответ: Изомерия — явление существования соединений (изомеров) с одинаковой молекулярной формулой, но разным строением и, как следствие, разными свойствами.

Какие типы изомерии можно выделить?

Всю совокупность изомеров принято делить на два больших класса: структурные изомеры и пространственные изомеры (стереоизомеры).

1. Структурная изомерия

У структурных изомеров атомы в молекулах соединены в разной последовательности. Выделяют несколько её видов:

• Изомерия углеродного скелета: связана с различным порядком связи атомов углерода. Пример: н-пентан и 2-метилбутан (изопентан) для формулы $C_5H_{12}$.
• Изомерия положения: обусловлена разным положением функциональной группы, заместителя или кратной связи при одинаковом углеродном скелете. Пример: пропан-1-ол $CH_3CH_2CH_2OH$ и пропан-2-ол $CH_3CH(OH)CH_3$ для формулы $C_3H_8O$.
• Межклассовая изомерия (изомерия функциональных групп): изомеры принадлежат к разным классам органических соединений. Пример: этанол (спирт) $C_2H_5OH$ и диметиловый эфир (простой эфир) $CH_3-O-CH_3$ для формулы $C_2H_6O$.

2. Пространственная изомерия (стереоизомерия)

Стереоизомеры имеют одинаковый порядок соединения атомов, но различаются их расположением в пространстве.

• Геометрическая (цис-транс) изомерия: характерна для соединений с ограниченным вращением вокруг связи, например, двойной ($C=C$), или в циклах. Различается положением заместителей относительно плоскости связи или цикла. Пример: цис-бут-2-ен и транс-бут-2-ен.
• Оптическая (зеркальная) изомерия: возникает, когда молекула несовместима со своим зеркальным отражением (является хиральной). Такие изомеры (энантиомеры) обладают оптической активностью — способностью вращать плоскость поляризованного света. Чаще всего это связано с наличием асимметрического атома углерода (хирального центра). Пример: L-аланин и D-аланин.

Ответ: Выделяют два основных типа изомерии: структурную (включающую изомерию углеродного скелета, положения и межклассовую) и пространственную, или стереоизомерию (включающую геометрическую и оптическую).