Номер 5, страница 42 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

5. Найдите изомеры среди веществ, формулы которых приведены ниже:

$CH_3—CH_2—CH_2—CH_2—CH_3$

$CH_3-\underset{CH_3}{\overset{CH_3}{|}}C-CH_2-CH_3$

$CH_3—CH_2—CH_2—CH_2—CH_3$

$CH_3—CH_2—CH_2—CH_2—CH_3$

Решение

Изомеры — это вещества, имеющие одинаковую молекулярную формулу (то есть одинаковый качественный и количественный состав), но разное химическое строение и, как следствие, разные свойства. Чтобы найти изомеры среди предложенных формул, необходимо определить молекулярную формулу для каждого вещества.

Проанализируем каждое из четырех представленных веществ:

1. Первое вещество представлено формулой $CH_3—CH_2—CH_2—CH_2—CH_3$. Это алкан с неразветвленной цепью, состоящей из 5 атомов углерода — н-пентан. Подсчитаем количество атомов: 5 атомов углерода (C) и 3+2+2+2+3 = 12 атомов водорода (H). Молекулярная формула этого вещества — $C_5H_{12}$.

2. Второе вещество представлено формулой $CH_3—C(CH_3)_2—CH_2—CH_3$. Это алкан с разветвленной цепью — 2,2-диметилбутан. Подсчитаем количество атомов: 6 атомов углерода (C) и 3 + (3×2) + 2 + 3 = 14 атомов водорода (H). Молекулярная формула этого вещества — $C_6H_{14}$.

3. Третья формула изображает углеродную цепь в изогнутом виде. Если проследить последовательность связей между атомами, становится очевидно, что это та же самая структура, что и у первого вещества: $CH_3—CH_2—CH_2—CH_2—CH_3$. Таким образом, это другое графическое изображение н-пентана, а не новое вещество. Его молекулярная формула также $C_5H_{12}$.

4. Четвертая формула изображает углеродную цепь в виде зигзага, что является общепринятым способом изображения длинных цепей. Это н-гексан: $CH_3—CH_2—CH_2—CH_2—CH_2—CH_3$. Подсчитаем количество атомов: 6 атомов углерода (C) и 3+2+2+2+2+3 = 14 атомов водорода (H). Молекулярная формула этого вещества — $C_6H_{14}$.

Теперь сравним молекулярные формулы и строение веществ:

• Вещества 1 и 3 имеют одинаковую молекулярную формулу $C_5H_{12}$ и одинаковое строение. Следовательно, они являются одним и тем же веществом (н-пентан), а не изомерами.

• Вещества 2 и 4 имеют одинаковую молекулярную формулу $C_6H_{14}$, но разное строение. Вещество 2 (2,2-диметилбутан) имеет разветвленную углеродную цепь, а вещество 4 (н-гексан) — неразветвленную (линейную). Это означает, что они являются структурными изомерами.

Ответ: изомерами являются второе и четвертое вещества (2,2-диметилбутан и н-гексан), так как они имеют одинаковую молекулярную формулу $C_6H_{14}$, но разный порядок соединения атомов в молекуле (разное строение углеродного скелета).