Страница 103 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

1. Какие соединения называют многоатомными спиртами? Приведите молекулярную, структурную и электронную формулы бутантриола-1,2,4.

Многоатомными спиртами (полиолами) называют органические соединения, молекулы которых содержат несколько гидроксильных групп ($-OH$), связанных с разными атомами углерода в углеводородном радикале. В зависимости от числа гидроксильных групп различают двухатомные спирты (гликоли), трехатомные (глицерины) и т.д. Важным условием является то, что гидроксильные группы должны находиться у разных атомов углерода, так как соединения с двумя или тремя $-OH$ группами у одного атома углерода, как правило, неустойчивы. Примерами многоатомных спиртов являются этандиол-1,2 (этиленгликоль) $HO-CH_2-CH_2-OH$ и пропантриол-1,2,3 (глицерин) $CH_2(OH)-CH(OH)-CH_2(OH)$.

Рассмотрим бутантриол-1,2,4. Название указывает, что это спирт, содержащий в основе углеродную цепь из четырех атомов ("бутан"), с тремя гидроксильными группами ("триол"), расположенными у первого, второго и четвертого атомов углерода.

Молекулярная формула

Молекулярная формула отражает качественный и количественный состав вещества. Для бутантриола-1,2,4, исходя из его строения, можно подсчитать число атомов каждого элемента: 4 атома углерода (C), 10 атомов водорода (H) и 3 атома кислорода (O).
Молекулярная формула: $C_4H_{10}O_3$.

Структурная формула

Структурная формула показывает порядок соединения атомов в молекуле. Для бутантриола-1,2,4 она выглядит следующим образом (полуразвернутая или сокращенная структурная формула):
$HO-CH_2-CH(OH)-CH_2-CH_2-OH$
или
$CH_2(OH)-CH(OH)-CH_2-CH_2(OH)$

Электронная формула

Электронная формула (формула Льюиса) показывает все валентные электроны в молекуле. Ковалентные связи (общие электронные пары) изображаются черточками, а неподеленные электронные пары — точками. Каждый атом кислорода в гидроксильных группах имеет по две неподеленные электронные пары.
$H:\ddot{O}:CH_2:CH(\ddot{O}:H):CH_2:CH_2:\ddot{O}:H$
Для наглядности часто используют структурную формулу с указанием неподеленных электронных пар:
$H-\ddot{O}-CH_2-CH(\ddot{O}H)-CH_2-CH_2-\ddot{O}H$

Ответ: Многоатомные спирты — это органические вещества, в молекулах которых содержится несколько гидроксильных групп ($-OH$), присоединенных к разным атомам углерода.
Формулы бутантриола-1,2,4:
Молекулярная: $C_4H_{10}O_3$
Структурная: $HO-CH_2-CH(OH)-CH_2-CH_2-OH$
Электронная (структурная с указанием неподеленных пар): $H-\ddot{O}-CH_2-CH(\ddot{O}H)-CH_2-CH_2-\ddot{O}H$

2. Запишите структурные формулы двух гомологов этиленгликоля.

Решение

Этиленгликоль, или по систематической номенклатуре этан-1,2-диол, является простейшим представителем двухатомных спиртов (диолов). Его структурная формула: $HO-CH_2-CH_2-OH$.

Гомологи — это вещества, которые принадлежат к одному и тому же классу органических соединений (в данном случае — алкандиолы), имеют сходное строение и химические свойства, но отличаются по составу на одну или несколько групп $-CH_2-$.

Чтобы записать формулы гомологов этиленгликоля, нужно увеличить его углеродную цепь, сохранив при этом две гидроксильные группы $(-OH)$. Ближайшие гомологи будут содержать три атома углерода.

В качестве двух гомологов можно привести следующие соединения:

Пропан-1,2-диол (пропиленгликоль)

Это гомолог, в котором углеродная цепь состоит из трех атомов, а гидроксильные группы находятся у соседних (первого и второго) атомов углерода. Его состав отличается от этиленгликоля на одну гомологическую разность $-CH_2-$. Структурная формула:

$HO-CH_2-CH(OH)-CH_3$

Пропан-1,3-диол

Это соединение также содержит три атома углерода, но гидроксильные группы расположены у крайних (первого и третьего) атомов углерода. Он является изомером пропан-1,2-диола и также гомологом этиленгликоля. Структурная формула:

$HO-CH_2-CH_2-CH_2-OH$

Ответ:

Структурные формулы двух гомологов этиленгликоля:

1. Пропан-1,2-диол: $HO-CH_2-CH(OH)-CH_3$

2. Пропан-1,3-диол: $HO-CH_2-CH_2-CH_2-OH$