Номер 1, страница 35 - гдз по химии 10 класс тетрадь для практических работ Матулис, Матулис

Путем вращения вокруг связей углерод — углерод придайте шаростержневой модели молекулы $n$-пентана пространственные формы, представленные на рисунке.

Молекула $n$-пентана, имеющая химическую формулу $CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-CH_3$, представляет собой насыщенный углеводород с линейной цепью из пяти атомов углерода. Одинарные углерод-углеродные связи ($C-C$) обладают свойством свободного вращения. Это вращение не приводит к разрыву или образованию новых химических связей, а лишь изменяет взаимное расположение атомов в пространстве, порождая различные пространственные формы, называемые конформациями.

На представленных изображениях показаны три основные конформации $n$-пентана:

1. Изображение слева (верхнее): Эта конформация является полностью вытянутой, или анти-перипланарной. В ней все углеродные атомы основной цепи максимально удалены друг от друга и расположены в зигзагообразной форме, что минимизирует стерическое отталкивание между атомами водорода. Двугранные углы вокруг внутренних $C-C$ связей (например, $C_2-C_3$ и $C_3-C_4$) составляют приблизительно $180^\circ$. Эта конформация является одной из наиболее энергетически выгодных.

2. Изображение внизу (по центру): Эта конформация является более свернутой или "согнутой" и называется гош-конформацией. Она достигается путем вращения вокруг одной из внутренних $C-C$ связей (например, $C_2-C_3$ или $C_3-C_4$) на угол около $60^\circ$ (или $300^\circ$). В результате этого вращения часть углеродной цепи изгибается, и атомы, которые в анти-конформации находились бы далеко друг от друга, сближаются, придавая молекуле форму, напоминающую букву "С" или "U".

3. Изображение справа (верхнее): Данная конформация является наиболее компактной и скрученной. Она может быть результатом одновременного вращения вокруг обеих внутренних $C-C$ связей ($C_2-C_3$ и $C_3-C_4$) в гош-ориентации. Это приводит к значительному сближению концевых групп молекулы и образованию более сферической или спиралевидной формы. Такая конформация может иметь несколько гош-взаимодействий, что делает ее менее стабильной по сравнению с полностью вытянутой, но она также легко достигается при свободном вращении.

Ответ: Путем свободного вращения вокруг одинарных углерод-углеродных связей молекула $n$-пентана может легко переходить из одной конформации в другую, принимая разнообразные пространственные формы – от вытянутой (зигзаг) до скрученных и компактных, представленных на рисунке, без изменения порядка соединения атомов.

Нарушается ли последовательность соединения атомов в молекуле при вращении вокруг связей углерод — углерод?

Нет, последовательность соединения атомов в молекуле не нарушается при вращении вокруг одинарных углерод-углеродных связей.

Вращение вокруг одинарных связей, характерное для алканов, изменяет только пространственное расположение атомов или групп атомов относительно друг друга (то есть конформацию молекулы), но не влияет на химические связи между ними. Ковалентные связи не разрываются и не образуются новые. Это означает, что структурная формула молекулы (последовательность, в которой атомы соединены друг с другом) остается неизменной. Молекула по-прежнему остается одним и тем же химическим соединением, $n$-пентаном, просто принимает различные пространственные формы.

Ответ: Нет, последовательность соединения атомов в молекуле не нарушается при вращении вокруг связей углерод — углерод, поскольку вращение изменяет лишь пространственную ориентацию атомов (конформацию), а не их химические связи или порядок их соединения.