Номер 3, страница 31 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Что такое изомерия?

Изомерия (от греческих слов ἴσος — «равный» и μέρος — «часть, доля») — это явление, заключающееся в существовании химических соединений (изомеров), которые имеют одинаковый качественный и количественный состав (то есть одинаковую молекулярную формулу), но различное строение и, следовательно, разные физические и химические свойства.

Соединения, являющиеся изомерами по отношению друг к другу, называются изомерами. Различия в строении могут касаться как порядка соединения атомов в молекуле, так и их пространственного расположения.

Например, молекулярной формуле $C_4H_{10}$ соответствуют два разных вещества: н-бутан (имеет линейное строение углеродной цепи) и изобутан (2-метилпропан, имеет разветвленное строение). Эти вещества обладают разными свойствами: температура кипения н-бутана составляет –0,5 °C, а изобутана –11,7 °C.

Различают два основных вида изомерии: структурную и пространственную (стереоизомерию).

1. Структурная изомерия
Структурные изомеры отличаются друг от друга порядком связей между атомами в молекуле. Выделяют несколько ее типов:
• Изомерия углеродного скелета: связана с различным строением углеродной цепи. Пример: уже упомянутые н-бутан и изобутан ($C_4H_{10}$).
• Изомерия положения: связана с различным положением кратной связи, функциональной группы или заместителя при одинаковом углеродном скелете. Пример: бутен-1 ($CH_2=CH-CH_2-CH_3$) и бутен-2 ($CH_3-CH=CH-CH_3$); пропанол-1 ($CH_3-CH_2-CH_2-OH$) и пропанол-2 ($CH_3-CH(OH)-CH_3$).
• Межклассовая изомерия: изомеры относятся к разным классам органических соединений. Пример: для формулы $C_2H_6O$ существуют этанол ($C_2H_5OH$, класс спиртов) и диметиловый эфир ($CH_3-O-CH_3$, класс простых эфиров).

2. Пространственная изомерия (стереоизомерия)
Стереоизомеры имеют одинаковый порядок соединения атомов, но различаются их расположением в пространстве. Основные виды стереоизомерии:
• Геометрическая (цис-транс) изомерия: характерна для соединений, в молекулах которых есть двойная связь или цикл, что ограничивает свободное вращение атомов. Заместители могут располагаться по одну сторону от плоскости двойной связи (цис-изомер) или по разные стороны (транс-изомер). Пример: цис-бутен-2 и транс-бутен-2.
• Оптическая (зеркальная) изомерия: характерна для хиральных молекул, которые несовместимы со своим зеркальным отражением, как левая и правая рука. Такие изомеры называются энантиомерами. Чаще всего хиральность обусловлена наличием асимметрического атома углерода (хирального центра) — атома, связанного с четырьмя разными заместителями. Пример: L- и D-формы молочной кислоты.

Ответ: Изомерия — это явление существования соединений (изомеров), одинаковых по составу (имеющих одинаковую молекулярную формулу), но различных по химическому строению или пространственному расположению атомов, и вследствие этого обладающих разными свойствами.