Страница 38 - гдз по химии 10 класс учебник Габриелян, Остроумов

Алкины — это ациклические (нециклические) углеводороды, в молекулах которых содержится одна тройная связь ($C \equiv C$) между атомами углерода. Они относятся к классу ненасыщенных углеводородов. Общая формула гомологического ряда алкинов — $C_n H_{2n-2}$, где $n$ — число атомов углерода и $n \ge 2$. Атомы углерода, образующие тройную связь, находятся в состоянии sp-гибридизации, а валентный угол составляет 180°, что обусловливает линейное строение этого фрагмента молекулы.

Первые четыре представителя гомологического ряда алкинов, их названия, молекулярные и структурные формулы:

Этин (тривиальное название: ацетилен)
Молекулярная формула: $C_2H_2$
Структурная формула: $H-C \equiv C-H$

Пропин
Молекулярная формула: $C_3H_4$
Структурная формула: $CH_3-C \equiv C-H$

Бут-1-ин
Для бутина ($C_4H_6$) возможны два изомера положения тройной связи (бут-1-ин и бут-2-ин). В качестве представителя гомологического ряда обычно рассматривают алкин с концевой тройной связью.
Молекулярная формула: $C_4H_6$
Структурная формула: $CH_3-CH_2-C \equiv C-H$

Пент-1-ин
Для пентина ($C_5H_8$) также возможны изомеры положения тройной связи (пент-1-ин и пент-2-ин). В качестве представителя также рассматриваем алкин с тройной связью у первого атома углерода.
Молекулярная формула: $C_5H_8$
Структурная формула: $CH_3-CH_2-CH_2-C \equiv C-H$

Ответ: Алкинами называют ациклические углеводороды с общей формулой $C_n H_{2n-2}$, в молекулах которых присутствует одна тройная связь между атомами углерода. Первые четыре представителя гомологического ряда:
1. Этин: молекулярная формула $C_2H_2$, структурная формула $H-C \equiv C-H$.
2. Пропин: молекулярная формула $C_3H_4$, структурная формула $CH_3-C \equiv C-H$.
3. Бут-1-ин: молекулярная формула $C_4H_6$, структурная формула $CH_3-CH_2-C \equiv C-H$.
4. Пент-1-ин: молекулярная формула $C_5H_8$, структурная формула $CH_3-CH_2-CH_2-C \equiv C-H$.

Сравните общие формулы диеновых и ацетиленовых углеводородов.

Общая формула для углеводородов гомологического ряда алканов — $C_nH_{2n+2}$.

Диеновые углеводороды (алкадиены) содержат две двойные связи C=C. Каждая двойная связь уменьшает число атомов водорода в молекуле на два по сравнению с соответствующим алканом. Следовательно, для образования двух двойных связей необходимо отнять четыре атома водорода. Общая формула диеновых углеводородов: $C_nH_{2n+2-4}$ или $C_nH_{2n-2}$ (где $n \ge 3$).

Ацетиленовые углеводороды (алкины) содержат одну тройную связь C≡C. Тройная связь уменьшает число атомов водорода в молекуле на четыре по сравнению с соответствующим алканом. Таким образом, общая формула ацетиленовых углеводородов также будет: $C_nH_{2n+2-4}$ или $C_nH_{2n-2}$ (где $n \ge 2$).

В результате сравнения видно, что общие формулы диеновых и ацетиленовых углеводородов идентичны.

Ответ: Общая формула как для диеновых, так и для ацетиленовых углеводородов — $C_nH_{2n-2}$.

Можно ли однозначно сказать, к какому классу углеводородов принадлежит вещество с формулой C₄H₆?

Нет, однозначно определить класс соединения по одной лишь молекулярной формуле $C_4H_6$ невозможно. Данная формула удовлетворяет общей формуле $C_nH_{2n-2}$ при $n=4$ ($C_4H_{2 \times 4 - 2} = C_4H_6$). Этой общей формуле соответствуют как минимум два класса ациклических углеводородов: алкадиены (с двумя двойными связями) и алкины (с одной тройной связью). Явление существования соединений, имеющих одинаковую молекулярную формулу, но принадлежащих к разным классам, называется межклассовой изомерией.

Ответ: Нет, нельзя, так как формула $C_4H_6$ соответствует как алкадиенам, так и алкинам, которые являются межклассовыми изомерами.

Напишите структурные формулы одного алкадиена и одного алкина, имеющих такой состав, и назовите их.

1. Алкадиен состава $C_4H_6$: бутадиен-1,3
Структурная формула: $CH_2=CH-CH=CH_2$

2. Алкин состава $C_4H_6$: бутин-1
Структурная формула: $CH \equiv C-CH_2-CH_3$

Ответ: Алкадиен — бутадиен-1,3 ($CH_2=CH-CH=CH_2$). Алкин — бутин-1 ($CH \equiv C-CH_2-CH_3$).

Какой вид изомерии характерен для этих соединений?

Для пары соединений бутадиен-1,3 (алкадиен) и бутин-1 (алкин), имеющих одинаковую молекулярную формулу $C_4H_6$, но разное строение и принадлежащих к разным классам, характерен вид структурной изомерии, называемый межклассовой изомерией.

Помимо межклассовой изомерии, для углеводородов состава $C_4H_6$ характерны и другие виды структурной изомерии:
- Изомерия положения кратной связи: например, бутин-1 ($CH \equiv C-CH_2-CH_3$) и бутин-2 ($CH_3-C \equiv C-CH_3$); бутадиен-1,3 ($CH_2=CH-CH=CH_2$) и бутадиен-1,2 ($CH_2=C=CH-CH_3$).
- Изомерия углеродного скелета для данного состава не проявляется в ациклических структурах, но возможна при учете циклических изомеров (например, циклобутен и метилциклопропен).

Ответ: Для этих соединений (алкадиена и алкина) характерен вид изомерии, называемый межклассовой изомерией. Также для веществ данного состава в целом характерна структурная изомерия положения кратной связи.