Номер 200, страница 56 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

200. Приведите формулы и названия всех изомерных углеводородов состава $C_4H_8$ с учетом пространственной и межклассовой изомерии.

Молекулярная формула $C_4H_8$ соответствует общей формуле углеводородов $C_nH_{2n}$. Это означает, что молекулы могут содержать либо одну двойную связь (класс алкенов), либо один цикл (класс циклоалканов). Таким образом, для данного состава характерна межклассовая изомерия. Кроме того, необходимо учесть структурную изомерию (различный порядок связи атомов углерода) и пространственную (геометрическую) изомерию.

Всего для состава $C_4H_8$ существует 6 изомеров.

Бут-1-ен

Это алкен, имеющий неразветвленную углеродную цепь из четырех атомов и двойную связь между первым и вторым атомами углерода. Его структурная формула $CH_2=CH-CH_2-CH_3$. Для бут-1-ена не существует пространственных (геометрических) изомеров, так как у первого углеродного атома при двойной связи находятся два одинаковых заместителя — атома водорода.

Ответ: Бут-1-ен, $CH_2=CH-CH_2-CH_3$.

цис-Бут-2-ен

Структурная формула $CH_3-CH=CH-CH_3$. Это один из двух пространственных (геометрических) изомеров бут-2-ена. В цис-изомере две метильные группы ($-CH_3$) находятся по одну сторону от плоскости двойной связи. Бут-2-ен является структурным изомером бут-1-ена.

Ответ: цис-Бут-2-ен, $CH_3-CH=CH-CH_3$.

транс-Бут-2-ен

Структурная формула $CH_3-CH=CH-CH_3$. Это второй пространственный (геометрический) изомер бут-2-ена. В транс-изомере две метильные группы ($-CH_3$) находятся по разные стороны от плоскости двойной связи.

Ответ: транс-Бут-2-ен, $CH_3-CH=CH-CH_3$.

2-Метилпропен (изобутилен)

Структурная формула $CH_2=C(CH_3)_2$. Это алкен с разветвленной углеродной цепью, структурный изомер бутенов. Главная цепь состоит из трех атомов углерода (пропен), и у второго атома углерода находится метильный заместитель. Геометрическая изомерия невозможна, так как у одного из атомов углерода при двойной связи ($C_1$) находятся два одинаковых заместителя (атомы водорода).

Ответ: 2-Метилпропен (изобутилен), $CH_2=C(CH_3)_2$.

Циклобутан

Это циклоалкан, в котором четыре атома углерода образуют замкнутый цикл. Является межклассовым изомером для алкенов состава $C_4H_8$. Все атомы углерода в цикле гибридизованы в $sp^3$-состоянии и связаны с двумя атомами водорода.

Ответ: Циклобутан, $C_4H_8$ (циклическая структура).

Метилциклопропан

Это циклоалкан, состоящий из трехчленного углеродного цикла (циклопропан) и метильной группы ($-CH_3$) в качестве заместителя. Является структурным изомером циклобутана и межклассовым изомером бутенов. Его формула может быть записана как $CH_3-C_3H_5$.

Ответ: Метилциклопропан, $CH_3-C_3H_5$.