Номер 4, страница 106, часть 2 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

4. Какие вещества называются изомерами?

Изомеры — это химические соединения, которые имеют одинаковый качественный и количественный состав (то есть одинаковую молекулярную формулу), но разное строение и, как следствие, разные физические и химические свойства. Явление существования таких соединений называется изомерией.

Изомерия — одна из ключевых причин огромного многообразия органических соединений. Различают два основных типа изомерии: структурную и пространственную (стереоизомерию).

Структурная изомерия

Структурные изомеры отличаются друг от друга порядком связывания атомов в молекуле, то есть их химическим строением. Этот тип изомерии подразделяется на несколько видов.

1. Изомерия углеродного скелета

Этот вид изомерии обусловлен различным порядком соединения атомов углерода в цепи. Цепь может быть линейной или разветвленной.

Пример: для молекулярной формулы $C_4H_{10}$ (бутан) существуют два изомера:

а) н-бутан (нормальный бутан), имеющий неразветвленную углеродную цепь:

$CH_3-CH_2-CH_2-CH_3$

б) изобутан (2-метилпропан), имеющий разветвленную цепь:

$CH_3-CH(CH_3)-CH_3$

2. Изомерия положения

Этот вид изомерии связан с разным положением в углеродной цепи кратной связи (двойной или тройной), функциональной группы или заместителя.

Пример: для формулы $C_3H_8O$ существуют два изомера положения, отличающиеся положением гидроксильной группы (-OH):

а) Пропанол-1:

$CH_3-CH_2-CH_2-OH$

б) Пропанол-2:

$CH_3-CH(OH)-CH_3$

3. Межклассовая изомерия

В этом случае изомеры, имея одинаковый состав, принадлежат к разным классам органических соединений.

Пример: для формулы $C_2H_6O$ существуют:

а) Этиловый спирт (этанол) из класса одноатомных спиртов:

$C_2H_5OH$

б) Диметиловый эфир из класса простых эфиров:

$CH_3-O-CH_3$

Эти вещества имеют кардинально различные физические (например, спирт — жидкость, эфир — газ при н.у.) и химические свойства.

Пространственная изомерия (стереоизомерия)

Стереоизомеры имеют одинаковый порядок связей между атомами (одинаковое химическое строение), но различаются пространственным расположением атомов.

1. Геометрическая (цис-транс) изомерия

Характерна для соединений, в которых ограничено свободное вращение вокруг связи, например, у алкенов (вокруг двойной связи C=C) или в циклоалканах.

Пример: бутен-2 ($C_4H_8$) существует в виде двух геометрических изомеров:

а) цис-бутен-2 (метильные группы находятся по одну сторону от плоскости двойной связи).

б) транс-бутен-2 (метильные группы находятся по разные стороны от плоскости двойной связи).

2. Оптическая изомерия (энантиомерия)

Возникает, когда молекула хиральна, то есть несовместима со своим зеркальным отражением (подобно левой и правой руке). Такие пары изомеров называются энантиомерами. Они имеют одинаковые физические свойства (температуру кипения, плотность), за исключением их способности вращать плоскость поляризации света в противоположные стороны.

Ответ: Изомеры — это вещества, которые имеют одинаковый атомный состав (одинаковую молекулярную формулу), но отличаются порядком связывания атомов (структурные изомеры) или их расположением в пространстве (пространственные изомеры), что приводит к различиям в их физических и химических свойствах.