Номер 4, страница 250 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

4. Напишите общую формулу гомологов метиламина.

Дано:

Гомологический ряд метиламина ($CH_3NH_2$).

Найти:

Общую формулу гомологов метиламина.

Решение:

Гомологи — это вещества, принадлежащие к одному классу органических соединений, имеющие сходное строение и химические свойства, но отличающиеся друг от друга на одну или несколько гомологических разностей, то есть групп $-CH_2-$.

Метиламин, формула которого $CH_3NH_2$, является первым представителем гомологического ряда насыщенных первичных аминов. В его молекуле алкильный радикал (метил, $-CH_3$) связан с аминогруппой ($-NH_2$).

Чтобы вывести общую формулу, рассмотрим несколько следующих за метиламином гомологов:

• Метиламин: $CH_3-NH_2$, брутто-формула $CH_5N$ (число атомов углерода $n=1$)
• Этиламин: $CH_3-CH_2-NH_2$, брутто-формула $C_2H_7N$ (число атомов углерода $n=2$)
• Пропиламин: $CH_3-CH_2-CH_2-NH_2$, брутто-формула $C_3H_9N$ (число атомов углерода $n=3$)

Теперь проанализируем соотношение числа атомов углерода ($n$) и водорода ($H$) в этих молекулах:

• Для $n=1$, число атомов водорода $H = 5$. Это можно представить как $2 \cdot 1 + 3$.
• Для $n=2$, число атомов водорода $H = 7$. Это можно представить как $2 \cdot 2 + 3$.
• Для $n=3$, число атомов водорода $H = 9$. Это можно представить как $2 \cdot 3 + 3$.

Таким образом, мы видим закономерность: число атомов водорода в молекуле насыщенного первичного амина равно $2n+3$, где $n$ — число атомов углерода. Каждая молекула содержит один атом азота.

Альтернативный способ вывода: общая формула предельных одновалентных радикалов (алкилов) — $C_nH_{2n+1}$. Первичные амины являются производными аммиака ($NH_3$), в котором один атом водорода замещен на алкильный радикал. Следовательно, их общую формулу можно записать как $C_nH_{2n+1}NH_2$. Объединив атомы, получим итоговую формулу: $C_nH_{2n+1+2}N$, что равно $C_nH_{2n+3}N$. Условие для $n$ в этом гомологическом ряду — $n \geq 1$.

Ответ: $C_nH_{2n+3}N$ (где $n \geq 1$).