лабораторный опыт 1, страница 26 - гдз по химии 10 класс тетрадь для практических работ Матулис, Матулис

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

Нет, при вращении вокруг одинарных углерод-углеродных связей нарушается только пространственное расположение атомов относительно друг друга (изменяется конформация молекулы), а не последовательность их соединения (химическая структура или конституция). Молекула остается химически той же, просто принимает различные пространственные формы.

Ответ: Нет.

Являются ли структуры, представленные на рисунке, изомерами?

Нет, структуры, представленные на рисунке, не являются изомерами. Это различные конформации одной и той же молекулы — н-пентана. Изомеры — это соединения, имеющие одинаковую молекулярную формулу, но различное строение (разную последовательность соединения атомов или разное пространственное расположение, которое нельзя изменить простым вращением). Конформации же легко переходят друг в друга путем вращения вокруг одинарных связей без разрыва химических связей, и последовательность соединения атомов в них остается неизменной.

Ответ: Нет.

Соберите шаростержневые модели молекул изомеров н-пентана. Можно ли получить эти модели, исходя из модели н-пентана, путем вращения вокруг связей углерод — углерод? Приведите структурные формулы веществ, модели молекул которых вы собрали.

Молекулярная формула н-пентана — $C_5H_{12}$. Существуют три структурных изомера с такой молекулярной формулой:

1. н-пентан (пентан): $CH_3CH_2CH_2CH_2CH_3$

2. Изопентан (2-метилбутан): $CH_3CH(CH_3)CH_2CH_3$

3. Неопентан (2,2-диметилпропан): $C(CH_3)_4$

Получить эти модели, исходя из модели н-пентана, путем только вращения вокруг связей углерод — углерод невозможно. Изомеры отличаются друг от друга последовательностью соединения атомов (строением углеродного скелета), а не просто пространственным расположением. Для получения изомеров из н-пентана необходимо разорвать и образовать новые химические связи, что не достигается простым вращением.

Ответ: Изомеры н-пентана: н-пентан ($CH_3CH_2CH_2CH_2CH_3$), изопентан ($CH_3CH(CH_3)CH_2CH_3$), неопентан ($C(CH_3)_4$). Получить их из н-пентана путем только вращения вокруг связей углерод — углерод нельзя.

Соберите модель молекулы пропана. В собранной модели замените один атом водорода на атом хлора. Сколько разных веществ можно получить в результате такой замены? Напишите их структурные формулы.

Молекула пропана имеет следующую структуру: $CH_3-CH_2-CH_3$.

В молекуле пропана есть два типа химически неэквивалентных атомов водорода:

1. Шесть атомов водорода, присоединенных к концевым атомам углерода ($CH_3$ группы). Все они эквивалентны.

2. Два атома водорода, присоединенных к центральному атому углерода ($CH_2$ группа). Они эквивалентны между собой.

Замена одного атома водорода на атом хлора может привести к образованию двух различных веществ (изомеров):

1. 1-хлорпропан (если атом хлора замещает водород в концевой $CH_3$ группе): $CH_2ClCH_2CH_3$.

2. 2-хлорпропан (если атом хлора замещает водород в центральной $CH_2$ группе): $CH_3CHClCH_3$.

Ответ: Можно получить 2 разных вещества: 1-хлорпропан ($CH_2ClCH_2CH_3$) и 2-хлорпропан ($CH_3CHClCH_3$).

Соберите модель молекулы н-пентана. Исходя из собранной модели получите модель молекулы, содержащей цикл из пяти атомов углерода. Требуется ли для этого удалить какие-либо атомы из молекулы н-пентана? Напишите схему данного процесса, используя структурные формулы.

Молекула н-пентана имеет формулу $C_5H_{12}$. Модель молекулы, содержащей цикл из пяти атомов углерода, это циклопентан, который имеет формулу $C_5H_{10}$.

Для превращения н-пентана в циклопентан необходимо удалить атомы водорода. Пентан относится к классу алканов с общей формулой $C_nH_{2n+2}$, тогда как циклопентан — это циклоалкан с общей формулой $C_nH_{2n}$. Таким образом, для образования цикла необходимо "потерять" два атома водорода (т.е. одну молекулу $H_2$). Эти два атома водорода удаляются по одному с каждого концевого атома углерода, которые затем соединяются друг с другом, образуя цикл.

Схема данного процесса (реакция циклизации/дегидроциклизации):

$CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-CH_3 \xrightarrow{\text{катализатор, нагревание}} \text{цикло-C}_5\text{H}_{10} + H_2$

Структурная формула циклопентана может быть представлена как $(CH_2)_5$ (пятичленный цикл из атомов углерода, каждая вершина которого является $CH_2$ группой).

Ответ: Да, для этого требуется удалить 2 атома водорода (одну молекулу $H_2$). Схема процесса: $CH_3CH_2CH_2CH_2CH_3 \xrightarrow{\text{условия}} C_5H_{10} (\text{циклопентан}) + H_2$.