Номер 131, страница 43 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

131. Какой алкан образуется при сплавлении натриевой соли 3-метилбутановой кислоты с гидроксидом натрия? Запишите уравнение реакции.

Решение

Данная реакция — это сплавление соли карбоновой кислоты со щелочью, известная как реакция Дюма. Этот процесс приводит к декарбоксилированию, то есть отщеплению карбоксильной группы ($–COO^–$) от исходной молекулы. В результате образуется алкан с углеродной цепью на один атом короче, чем у исходной соли, и карбонат натрия.

1. Сначала определим химическую формулу натриевой соли 3-метилбутановой кислоты. Бутановая кислота означает, что в основной цепи 4 атома углерода. Приставка "3-метил" указывает на наличие метильной группы ($CH_3$) у третьего атома углерода, если считать от карбоксильной группы.

Структурная формула 3-метилбутановой кислоты: $CH_3–CH(CH_3)–CH_2–COOH$.

Ее натриевая соль, 3-метилбутаноат натрия, имеет формулу: $CH_3–CH(CH_3)–CH_2–COONa$.

2. Теперь запишем уравнение реакции. При сплавлении 3-метилбутаноата натрия с гидроксидом натрия ($NaOH$) происходит отщепление группы $–COONa$ и атома натрия из $NaOH$. Они образуют карбонат натрия ($Na_2CO_3$). Оставшийся от $NaOH$ атом водорода присоединяется к углеводородному радикалу на место отщепленной группы.

Уравнение реакции выглядит следующим образом: $CH_3–CH(CH_3)–CH_2–COONa + NaOH \xrightarrow{t, сплавление} CH_3–CH(CH_3)–CH_3 + Na_2CO_3$

3. Назовем полученный алкан. Молекула $CH_3–CH(CH_3)–CH_3$ имеет самую длинную углеродную цепь из трех атомов (это пропан), с метильной группой у второго атома. Следовательно, название этого алкана — 2-метилпропан. Его тривиальное название — изобутан.

Ответ: при сплавлении натриевой соли 3-метилбутановой кислоты с гидроксидом натрия образуется 2-метилпропан (изобутан). Уравнение реакции: $CH_3–CH(CH_3)–CH_2–COONa + NaOH \xrightarrow{t, сплавление} CH_3–CH(CH_3)–CH_3 + Na_2CO_3$.