Номер 378, страница 90 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

378. Приведите общую формулу гомологов бензола.

Гомологи — это вещества, принадлежащие к одному классу соединений, имеющие сходное строение и химические свойства, но отличающиеся друг от друга по составу на одну или несколько групп $-CH_2-$ (гомологическая разность).

Гомологический ряд бензола, также известный как ряд аренов (ароматических углеводородов), начинается с самого бензола. Молекулярная формула бензола — $C_6H_6$.

Чтобы вывести общую формулу, рассмотрим несколько первых представителей этого ряда, которые образуются путем замещения одного или нескольких атомов водорода в бензольном кольце на алкильные радикалы:

Бензол: $C_6H_6$

Толуол (метилбензол): $C_7H_8$ (формула $C_6H_5-CH_3$)

Этилбензол: $C_8H_{10}$ (формула $C_6H_5-C_2H_5$)

Ксилолы (диметилбензолы): $C_8H_{10}$ (формула $C_6H_4-(CH_3)_2$)

Пропилбензол: $C_9H_{12}$ (формула $C_6H_5-C_3H_7$)

Теперь установим математическую зависимость между числом атомов водорода и числом атомов углерода ($n$) в этих молекулах:

Для бензола ($n=6$): число атомов водорода равно $6$. Это соответствует выражению $2n-6 = 2 \cdot 6 - 6 = 12 - 6 = 6$.

Для толуола ($n=7$): число атомов водорода равно $8$. Это соответствует выражению $2n-6 = 2 \cdot 7 - 6 = 14 - 6 = 8$.

Для этилбензола и ксилолов ($n=8$): число атомов водорода равно $10$. Это соответствует выражению $2n-6 = 2 \cdot 8 - 6 = 16 - 6 = 10$.

Таким образом, все представители гомологического ряда бензола (содержащие одно бензольное кольцо) описываются одной общей формулой. Поскольку наименьшее возможное число атомов углерода в молекуле арена равно шести (в самом бензоле), то для этой формулы справедливо условие $n \ge 6$.

Ответ: общая формула гомологов бензола: $C_nH_{2n-6}$ (при $n \ge 6$).