Номер 2, страница 34 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

2. Изомерами являются

1) этан и бутан

2) 2-метилпропан и бутан

3) метан и этан

4) пропан и бутан

Изомеры — это вещества, имеющие одинаковую молекулярную формулу (то есть одинаковый качественный и количественный состав), но разное химическое строение или пространственное расположение атомов. Из-за разного строения изомеры обладают разными физическими и химическими свойствами.

Проанализируем каждую пару соединений, чтобы определить, являются ли они изомерами. Для этого нам нужно сравнить их молекулярные формулы. Общая формула для предельных углеводородов (алканов): $C_nH_{2n+2}$.

1) этан и бутан
Этан — это алкан с 2 атомами углерода (n=2). Его молекулярная формула: $C_2H_{2 \cdot 2 + 2} = C_2H_6$.
Бутан — это алкан с 4 атомами углерода (n=4). Его молекулярная формула: $C_4H_{2 \cdot 4 + 2} = C_4H_{10}$.
Молекулярные формулы у этих веществ разные, следовательно, они не являются изомерами. Они являются гомологами — веществами одного класса, отличающимися по составу на одну или несколько групп $-CH_2-$.

2) 2-метилпропан и бутан
Бутан (нормальный бутан, н-бутан) — это алкан линейного строения с 4 атомами углерода. Его молекулярная формула: $C_4H_{10}$.
2-метилпропан (также известный как изобутан) имеет разветвленное строение. В его основе лежит цепь из 3 атомов углерода (пропан), и у второго атома углерода находится метильный заместитель ($-CH_3$).
Общее число атомов углерода: 3 (в основной цепи) + 1 (в заместителе) = 4.
Общее число атомов водорода: $3+1+3+3=10$.
Молекулярная формула 2-метилпропана — $C_4H_{10}$.
Так как молекулярные формулы бутана и 2-метилпропана совпадают ($C_4H_{10}$), а строение у них разное (линейное и разветвленное), эти вещества являются структурными изомерами (изомерами углеродного скелета).

3) метан и этан
Метан — алкан с 1 атомом углерода (n=1). Молекулярная формула: $C_1H_{2 \cdot 1 + 2} = CH_4$.
Этан — алкан с 2 атомами углерода (n=2). Молекулярная формула: $C_2H_6$.
Молекулярные формулы разные, поэтому метан и этан не являются изомерами. Они — соседние члены гомологического ряда алканов.

4) пропан и бутан
Пропан — алкан с 3 атомами углерода (n=3). Молекулярная формула: $C_3H_{2 \cdot 3 + 2} = C_3H_8$.
Бутан — алкан с 4 атомами углерода (n=4). Молекулярная формула: $C_4H_{10}$.
Молекулярные формулы различны, следовательно, пропан и бутан не изомеры, а гомологи.

Решение
Для того чтобы вещества были изомерами, они должны иметь одинаковую молекулярную формулу, но разное строение. Сравнив молекулярные формулы для каждой пары, мы установили:
1) Этан ($C_2H_6$) и бутан ($C_4H_{10}$) — разные формулы.
2) 2-метилпропан ($C_4H_{10}$) и бутан ($C_4H_{10}$) — одинаковые формулы, разное строение.
3) Метан ($CH_4$) и этан ($C_2H_6$) — разные формулы.
4) Пропан ($C_3H_8$) и бутан ($C_4H_{10}$) — разные формулы.
Единственная пара, удовлетворяющая определению изомеров, — это 2-метилпропан и бутан.

Ответ: 2