Номер 1, страница 106, часть 2 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

1. В чем кроется многообразие органических веществ? Ответ поясните примерами.

Многообразие органических веществ, число которых на сегодняшний день превышает десятки миллионов, обусловлено совокупностью нескольких уникальных свойств, прежде всего, атома углерода.

• Способность атомов углерода образовывать четыре прочные ковалентные связи. Атом углерода, как элемент IV группы, имеет на внешнем энергетическом уровне четыре валентных электрона. Это позволяет ему формировать четыре стабильные ковалентные связи. Эти связи могут образовываться как с другими атомами углерода, так и с атомами множества других элементов, в первую очередь с водородом (H), кислородом (O), азотом (N), серой (S) и галогенами.
• Способность атомов углерода соединяться друг с другом в цепи и циклы. Атомы углерода способны прочно связываться друг с другом, образуя устойчивые "углеродные скелеты" молекул. Эти скелеты могут иметь практически неограниченную длину и разнообразную структуру:
  • Линейную (неразветвленную), как в молекуле н-гексана $C_6H_{14}$: $CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-CH_2-CH_3$.
  • Разветвленную, как в молекуле 2-метилпентана, который является изомером н-гексана: $CH_3-CH(CH_3)-CH_2-CH_2-CH_3$.
  • Циклическую, как в молекуле циклогексана $C_6H_{12}$.
• Способность образовывать кратные (двойные и тройные) связи. Помимо одинарных связей ($C-C$), атомы углерода могут образовывать между собой двойные ($C=C$) и тройные ($C \equiv C$) связи. Наличие кратных связей существенно изменяет геометрию молекулы и её химическую активность, что приводит к возникновению различных классов соединений (алканов, алкенов, алкинов). Например, углеводороды с двумя атомами углерода: этан ($CH_3-CH_3$), этен ($CH_2=CH_2$) и этин ($CH \equiv CH$).
• Явление изомерии. Изомерия — это существование соединений (изомеров), которые имеют одинаковую молекулярную формулу (т.е. одинаковый качественный и количественный состав), но разное химическое строение или пространственное расположение атомов, и, как следствие, разные физические и химические свойства. Это одна из главных причин многообразия органических веществ. Примерами могут служить:
  • Изомерия углеродного скелета: для молекулярной формулы $C_4H_{10}$ существуют два вещества — бутан (линейная цепь) и изобутан (2-метилпропан, разветвленная цепь).
  • Изомерия положения функциональной группы: для формулы $C_3H_8O$ существуют пропанол-1 ($CH_3CH_2CH_2OH$) и пропанол-2 ($CH_3CH(OH)CH_3$), у которых гидроксильная группа ($–OH$) находится у разных атомов углерода.
  • Межклассовая изомерия: вещества с одинаковой молекулярной формулой относятся к разным классам соединений. Например, формуле $C_2H_6O$ соответствуют этанол ($C_2H_5OH$, представитель класса спиртов) и диметиловый эфир ($CH_3-O-CH_3$, представитель класса простых эфиров). Эти вещества имеют совершенно разные свойства.

Ответ: Многообразие органических веществ кроется в уникальных свойствах атома углерода: его способности образовывать четыре прочные ковалентные связи, соединяться с другими атомами углерода в длинные цепи (линейные и разветвленные) и циклы, формировать не только одинарные, но и кратные (двойные, тройные) связи, а также в широко распространенном явлении изомерии. Например, одной и той же молекулярной формуле $C_4H_{10}$ соответствуют два разных вещества — бутан и изобутан, а формуле $C_2H_6O$ — этанол (спирт) и диметиловый эфир (простой эфир), обладающие совершенно разными свойствами.