Задание, страница 56 - гдз по химии 11 класс учебник Кузнецова, Левкин

Задания в параграфе. Параграф 7. Многообразие веществ и его причины. Глава 2. Строение вещества. Периодический закон и Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева - страница 56.

Условие.

Задание. Приведите примеры соединений, соответствующих видам изомерии, указанным на рисунке 22.

Решение.

Решение 2.

Изомерия углеродного скелета
Это вид структурной изомерии, при котором изомеры отличаются строением углеродной цепи. У них одинаковая молекулярная формула, но разный порядок соединения атомов углерода.
Пример для $C_5H_{12}$ (пентан):
1. н-Пентан (линейная цепь): $CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-CH_3$
2. Изопентан (2-метилбутан, разветвленная цепь): $CH_3-CH(CH_3)-CH_2-CH_3$
3. Неопентан (2,2-диметилпропан, сильно разветвленная цепь): $C(CH_3)_4$

Ответ: Примерами изомеров углеродного скелета являются н-пентан, изопентан и неопентан, все имеющие формулу $C_5H_{12}$.

Изомерия положения (кратной связи или функциональной группы)
Это вид структурной изомерии, при котором изомеры имеют одинаковый углеродный скелет, но отличаются положением кратной связи (двойной или тройной) или функциональной группы.
Пример 1: Изомерия положения кратной связи для $C_4H_8$ (бутен)
1. Бутен-1 (двойная связь после первого атома углерода): $CH_2=CH-CH_2-CH_3$
2. Бутен-2 (двойная связь после второго атома углерода): $CH_3-CH=CH-CH_3$
Пример 2: Изомерия положения функциональной группы для $C_3H_8O$ (пропанол)
1. Пропанол-1 (гидроксильная группа у первого атома углерода): $CH_3-CH_2-CH_2-OH$
2. Пропанол-2 (гидроксильная группа у второго атома углерода): $CH_3-CH(OH)-CH_3$

Ответ: Примерами изомерии положения являются бутен-1 и бутен-2; пропанол-1 и пропанол-2.

Межклассовая изомерия
Это вид структурной изомерии, при котором соединения имеют одинаковую молекулярную формулу, но принадлежат к разным классам органических веществ из-за разных функциональных групп.
Пример для $C_2H_6O$:
1. Этанол (класс спиртов): $CH_3-CH_2-OH$
2. Диметиловый эфир (класс простых эфиров): $CH_3-O-CH_3$
Пример для $C_3H_6O$:
1. Пропаналь (класс альдегидов): $CH_3-CH_2-CHO$
2. Пропанон (ацетон, класс кетонов): $CH_3-C(O)-CH_3$

Ответ: Примерами межклассовых изомеров являются этанол и диметиловый эфир (формула $C_2H_6O$), а также пропаналь и пропанон (формула $C_3H_6O$).

Геометрическая (цис-транс) изомерия
Это вид пространственной изомерии (стереоизомерии), который возникает из-за различного расположения заместителей относительно плоскости двойной связи или цикла. Для ее существования необходимо, чтобы у каждого из атомов углерода при двойной связи (или в цикле) были разные заместители.
Пример для бутена-2 ($C_4H_8$):
Молекула бутена-2 ($CH_3-CH=CH-CH_3$) имеет два разных изомера в зависимости от расположения метильных групп (–$CH_3$) относительно двойной связи.
1. цис-Бутен-2: Обе метильные группы находятся по одну сторону от плоскости двойной связи.
2. транс-Бутен-2: Метильные группы находятся по разные стороны от плоскости двойной связи.

Ответ: Примерами геометрических изомеров являются цис-бутен-2 и транс-бутен-2.

Оптическая (зеркальная) изомерия
Это вид пространственной изомерии (стереоизомерии), при котором молекулы являются несовместимыми зеркальными отражениями друг друга. Такие молекулы называются энантиомерами. Это явление характерно для хиральных молекул, которые содержат асимметрический атом углерода (хиральный центр) — атом, связанный с четырьмя различными заместителями.
Пример для 2-гидроксипропановой кислоты (молочная кислота, $C_3H_6O_3$):
Молекула молочной кислоты ($CH_3-CH(OH)-COOH$) содержит асимметрический атом углерода (второй в цепи), который связан с четырьмя разными группами: водородом (–H), метильной группой (–$CH_3$), гидроксильной группой (–$OH$) и карбоксильной группой (–$COOH$).
Из-за этого молочная кислота существует в виде двух энантиомеров:
1. L-молочная кислота
2. D-молочная кислота
Эти изомеры являются зеркальным отражением друг друга и не могут быть совмещены в пространстве.

Ответ: Примером оптических изомеров являются L-молочная и D-молочная кислоты.