Номер 3, страница 47 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

3. Алкан, имеющий неразветвлённую цепь из пяти атомов углерода, называется н-пентан. Составьте формулы двух изомеров и двух гомологов н-пентана. Является ли углеводород состава $C_7H_{16}$ гомологом пентана?

Составьте формулы двух изомеров и двух гомологов н-пентана.

Н-пентан — это алкан, имеющий неразветвлённую цепь из пяти атомов углерода. Его молекулярная формула, согласно общей формуле алканов $C_nH_{2n+2}$, — $C_5H_{12}$.

Изомеры н-пентана

Изомеры — это химические соединения, которые имеют одинаковый качественный и количественный состав (т.е. одну и ту же молекулярную формулу), но разное химическое строение и, как следствие, разные свойства. Для н-пентана ($C_5H_{12}$) изомерами будут алканы с разветвленной углеродной цепью, но с тем же числом атомов углерода и водорода.

Примеры двух изомеров:

1. 2-метилбутан (изопентан). Основная углеродная цепь состоит из четырех атомов (бутан), а у второго атома находится метильная группа-заместитель ($-CH_3$).
Структурная формула: $CH_3-CH(CH_3)-CH_2-CH_3$

2. 2,2-диметилпропан (неопентан). Основная углеродная цепь состоит из трех атомов (пропан), а у центрального (второго) атома находятся две метильные группы.
Структурная формула: $CH_3-C(CH_3)_2-CH_3$

Гомологи н-пентана

Гомологи — это вещества, принадлежащие к одному классу соединений (гомологическому ряду), имеющие сходное химическое строение и свойства, но отличающиеся по составу на одну или несколько групп $-CH_2-$ (так называемая гомологическая разность). Гомологами н-пентана являются другие алканы.

Примеры двух гомологов:

1. Бутан ($C_4H_{10}$) — предыдущий член гомологического ряда, содержащий на одну группу $-CH_2-$ меньше, чем пентан.
Структурная формула н-бутана: $CH_3-CH_2-CH_2-CH_3$

2. Гексан ($C_6H_{14}$) — следующий член гомологического ряда, содержащий на одну группу $-CH_2-$ больше, чем пентан.
Структурная формула н-гексана: $CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-CH_2-CH_3$

Ответ: Два изомера н-пентана: 2-метилбутан ($CH_3-CH(CH_3)-CH_2-CH_3$) и 2,2-диметилпропан ($CH_3-C(CH_3)_2-CH_3$). Два гомолога н-пентана: бутан ($C_4H_{10}$) и гексан ($C_6H_{14}$).

Является ли углеводород состава C₇H₁₆ гомологом пентана?

Чтобы определить, является ли углеводород $C_7H_{16}$ гомологом пентана ($C_5H_{12}$), необходимо проверить, принадлежат ли они к одному гомологическому ряду. Пентан относится к классу алканов, общая формула которых $C_nH_{2n+2}$.

Проверим соответствие формулы $C_7H_{16}$ общей формуле алканов. При $n=7$ число атомов водорода должно быть $2n+2 = 2 \cdot 7 + 2 = 14 + 2 = 16$. Формула $C_7H_{16}$ полностью соответствует общей формуле алканов, следовательно, это вещество (гептан) является алканом.

Поскольку и пентан, и гептан принадлежат к одному классу соединений — алканам, они являются гомологами. Они отличаются по составу на две группы $-CH_2-$.

Ответ: Да, углеводород состава $C_7H_{16}$ (гептан) является гомологом пентана, так как оба вещества относятся к гомологическому ряду алканов.