Номер 5, страница 48 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

5. Почему число изомеров у углеводородов ряда этилена больше, чем у предельных углеводородов? Для доказательства составьте формулы изомеров углеводородов с молекулярными формулами $C_4H_{10}$ и $C_4H_8$.

Почему число изомеров у углеводородов ряда этилена больше, чем у предельных углеводородов?

Число изомеров у углеводородов ряда этилена (алкенов) с общей формулой $C_nH_{2n}$ больше, чем у предельных углеводородов (алканов) с общей формулой $C_nH_{2n+2}$ при одинаковом числе атомов углерода. Это связано с тем, что для алкенов, помимо структурной изомерии углеродного скелета (которая характерна и для алканов), возможны также другие виды изомерии:

• Изомерия положения двойной связи: кратная связь может занимать разное положение в углеродной цепи.
• Межклассовая изомерия: алкенам изомерны циклические углеводороды — циклоалканы, которые имеют ту же общую формулу $C_nH_{2n}$.
• Пространственная (геометрическая) изомерия: из-за невозможности свободного вращения вокруг двойной связи возможно существование цис- и транс-изомеров.

Ответ:Число изомеров у углеводородов ряда этилена больше, так как для них, в отличие от предельных углеводородов, характерны дополнительные виды изомерии: изомерия положения двойной связи, межклассовая и пространственная (геометрическая) изомерия.

Для доказательства составьте формулы изомеров углеводородов с молекулярными формулами C₄H₁₀ и C₄H₈.

1. Изомеры предельного углеводорода $C_4H_{10}$ (бутан)

Для бутана возможен только один вид изомерии — изомерия углеродного скелета. Всего существует 2 изомера:

1. н-бутан (линейный скелет): $CH_3-CH_2-CH_2-CH_3$
2. изобутан или 2-метилпропан (разветвленный скелет): $CH_3-CH(CH_3)-CH_3$

2. Изомеры углеводорода $C_4H_8$ (бутен и его изомеры)

Для состава $C_4H_8$ возможны все перечисленные выше виды изомерии. Всего существует 6 изомеров.

А) Алкены (4 изомера):

1. Бутен-1 (изомерия положения двойной связи): $CH_2=CH-CH_2-CH_3$
2. цис-Бутен-2 (геометрический изомер): $CH_3-CH=CH-CH_3$
3. транс-Бутен-2 (геометрический изомер): $CH_3-CH=CH-CH_3$
4. 2-метилпропен (изобутилен) (изомерия углеродного скелета): $CH_2=C(CH_3)_2$

Б) Циклоалканы (межклассовые изомеры, 2 изомера):

5. Циклобутан
6. Метилциклопропан

Таким образом, сравнение числа изомеров для $C_4H_{10}$ (2 изомера) и $C_4H_8$ (6 изомеров) наглядно доказывает исходное утверждение.

Ответ:Для углеводорода с формулой $C_4H_{10}$ существует 2 изомера (н-бутан и изобутан). Для углеводорода с формулой $C_4H_8$ существует 6 изомеров (бутен-1, цис-бутен-2, транс-бутен-2, 2-метилпропен, циклобутан, метилциклопропан). Сравнение числа изомеров (2 против 6) подтверждает, что для углеводородов ряда этилена их число больше.