Номер 113, страница 40 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

113. Напишите структурные формулы следующих веществ:

а) 2,2,3-триметилбутан;

б) 2,4-диметилпентан;

в) 2,2-диметил-3-этилгексан;

г) 2,5-диметил-4-пропил-4-этилоктан.

Среди перечисленных веществ найдите пару изомеров.

Для решения задачи построим структурные формулы для каждого из предложенных веществ, определим их молекулярные формулы и затем сравним их для нахождения изомеров.

а) 2,2,3-триметилбутан

В основе названия лежит "бутан", что означает главную углеродную цепь из 4 атомов углерода. Приставка "триметил" указывает на наличие трех метильных групп-заместителей ($–CH_3$). Цифры "2,2,3" указывают на их положение: две метильные группы у второго атома углерода и одна – у третьего. Составим структурную формулу и определим молекулярную.
Структурная формула (сокращенная): $CH_3-C(CH_3)_2-CH(CH_3)-CH_3$
Подсчитаем число атомов: 4 атома углерода в основной цепи и 3 в метильных группах, итого $4+3=7$ атомов углерода (C). Это алкан, общая формула которого $C_nH_{2n+2}$. Для $n=7$ число атомов водорода равно $2 \cdot 7 + 2 = 16$. Молекулярная формула: $C_7H_{16}$.

Ответ: Структурная формула 2,2,3-триметилбутана: $CH_3-C(CH_3)_2-CH(CH_3)-CH_3$.

б) 2,4-диметилпентан

В основе названия – "пентан", главная цепь состоит из 5 атомов углерода. Приставка "диметил" указывает на два метильных заместителя ($–CH_3$). Цифры "2,4" означают, что метильные группы находятся у второго и четвертого атомов углерода.
Структурная формула (сокращенная): $CH_3-CH(CH_3)-CH_2-CH(CH_3)-CH_3$
Подсчитаем число атомов: 5 атомов углерода в основной цепи и 2 в метильных группах, итого $5+2=7$ атомов углерода (C). По общей формуле алканов $C_nH_{2n+2}$ число атомов водорода равно $2 \cdot 7 + 2 = 16$. Молекулярная формула: $C_7H_{16}$.

Ответ: Структурная формула 2,4-диметилпентана: $CH_3-CH(CH_3)-CH_2-CH(CH_3)-CH_3$.

в) 2,2-диметил-3-этилгексан

В основе названия – "гексан", главная цепь состоит из 6 атомов углерода. Заместители: "диметил" – две метильные группы ($–CH_3$) у второго атома, "этил" – одна этильная группа ($–CH_2–CH_3$) у третьего атома.
Структурная формула (сокращенная): $CH_3-C(CH_3)_2-CH(CH_2CH_3)-CH_2-CH_2-CH_3$
Подсчитаем число атомов углерода: 6 в цепи + 2 в метильных группах + 2 в этильной группе, итого $6+2+2=10$ атомов углерода (C). Число атомов водорода: $2 \cdot 10 + 2 = 22$. Молекулярная формула: $C_{10}H_{22}$.

Ответ: Структурная формула 2,2-диметил-3-этилгексана: $CH_3-C(CH_3)_2-CH(CH_2CH_3)-CH_2-CH_2-CH_3$.

г) 2,5-диметил-4-пропил-4-этилоктан

В основе названия – "октан", главная цепь состоит из 8 атомов углерода. Заместители: "диметил" – две метильные группы ($–CH_3$) у атомов 2 и 5; "пропил" – одна пропильная группа ($–CH_2–CH_2–CH_3$) у атома 4; "этил" – одна этильная группа ($–CH_2–CH_3$) у атома 4.
Структурная формула (сокращенная): $CH_3-CH(CH_3)-CH_2-C(CH_2CH_3)(CH_2CH_2CH_3)-CH(CH_3)-CH_2-CH_2-CH_3$
Подсчитаем число атомов углерода: 8 в цепи + 2 в метильных группах + 3 в пропильной группе + 2 в этильной группе, итого $8+2+3+2=15$ атомов углерода (C). Число атомов водорода: $2 \cdot 15 + 2 = 32$. Молекулярная формула: $C_{15}H_{32}$.

Ответ: Структурная формула 2,5-диметил-4-пропил-4-этилоктана: $CH_3-CH(CH_3)-CH_2-C(CH_2CH_3)(CH_2CH_2CH_3)-CH(CH_3)-CH_2-CH_2-CH_3$.

Теперь найдем пару изомеров среди перечисленных веществ. Изомеры – это соединения, имеющие одинаковый качественный и количественный состав (т.е. одинаковую молекулярную формулу), но разное строение.
Сравним полученные молекулярные формулы:
а) 2,2,3-триметилбутан: $C_7H_{16}$
б) 2,4-диметилпентан: $C_7H_{16}$
в) 2,2-диметил-3-этилгексан: $C_{10}H_{22}$
г) 2,5-диметил-4-пропил-4-этилоктан: $C_{15}H_{32}$
Вещества а) и б) имеют одинаковую молекулярную формулу $C_7H_{16}$, но разные структурные формулы, что видно из их названий и строения. Следовательно, они являются изомерами.

Ответ: Пара изомеров: 2,2,3-триметилбутан и 2,4-диметилпентан.