Номер 4, страница 79 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

4. Установите строение молекулы алкена и дайте ему название по номенклатуре ИЮПАК, если про этот алкен известно следующее:

а) молярная масса алкена равна 56 г/моль;

б) молекулы алкена имеют неразветвлённое строение;

в) алкен не может существовать в виде цис-, транс-изомеров.

Дано:

Алкен
$M(\text{алкена}) = 56 \text{ г/моль}$
Молекула имеет неразветвлённое строение
Алкен не имеет цис-, транс-изомеров
Относительная атомная масса углерода $A_r(C) = 12$
Относительная атомная масса водорода $A_r(H) = 1$

Найти:

Структурная формула алкена - ?
Название алкена по номенклатуре ИЮПАК - ?

Решение:

Для установления строения алкена проанализируем каждое условие.

а) молярная масса алкена равна 56 г/моль

Общая формула гомологического ряда алкенов — $C_n H_{2n}$.
Молярная масса алкена может быть выражена через n (количество атомов углерода в молекуле):
$M(C_n H_{2n}) = n \cdot A_r(C) + 2n \cdot A_r(H)$
Подставим известные значения относительных атомных масс углерода и водорода:
$M(C_n H_{2n}) = n \cdot 12 + 2n \cdot 1 = 12n + 2n = 14n$
По условию задачи, молярная масса алкена равна 56 г/моль. Составим и решим уравнение:
$14n = 56$
$n = \frac{56}{14}$
$n = 4$
Таким образом, молекулярная формула искомого алкена — $C_4 H_8$.

б) молекулы алкена имеют неразветвлённое строение

Это условие означает, что углеродный скелет представляет собой прямую цепь из четырех атомов углерода, а не разветвленную. Это исключает из рассмотрения изомеры с разветвлённой цепью, такие как 2-метилпропен (изобутилен).
Следовательно, остаются два возможных изомера, которые являются изомерами положения двойной связи в неразветвленной цепи:
1. Бутен-1: $CH_2=CH-CH_2-CH_3$
2. Бутен-2: $CH_3-CH=CH-CH_3$

в) алкен не может существовать в виде цис-, транс-изомеров

Геометрическая (цис-, транс-) изомерия возможна только в том случае, если у каждого из двух атомов углерода, соединенных двойной связью, есть два разных заместителя. Рассмотрим оставшиеся варианты:
- В молекуле бутена-1 ($CH_2=CH-CH_2-CH_3$), первый атом углерода ($C_1$) при двойной связи соединен с двумя одинаковыми заместителями — двумя атомами водорода (-H). Наличие одинаковых заместителей у одного из атомов углерода при двойной связи делает невозможным существование цис- и транс-изомеров.
- В молекуле бутена-2 ($CH_3-CH=CH-CH_3$), второй атом углерода ($C_2$) при двойной связи соединен с двумя разными группами — атомом водорода (-H) и метильной группой ($-CH_3$). Третий атом углерода ($C_3$) также соединен с двумя разными группами — атомом водорода (-H) и метильной группой ($-CH_3$). Поскольку у обоих атомов углерода при двойной связи есть разные заместители, бутен-2 существует в виде цис- и транс-изомеров.
Исходя из этого, условию задачи удовлетворяет только бутен-1.

Таким образом, искомое вещество — бутен-1. Его структурная формула $CH_2=CH-CH_2-CH_3$, а название по номенклатуре ИЮПАК — бутен-1.

Ответ: Структурная формула алкена: $CH_2=CH-CH_2-CH_3$. Название по номенклатуре ИЮПАК: бутен-1.