Решебник по химии 10 класс Габриелян | Страница 18

Вопрос

1. Один из классов углеводородов — это алканы. Почему эти углеводороды относят к предельным? Какие особенности строения алканов объясняют причины их многообразия?

Алканы — это насыщенные углеводороды, в молекулах которых атомы углерода соединены друг с другом только простыми (одинарными) ковалентными связями. Именно по этой причине алканы называют предельными углеводородами: каждый атом углерода связан с максимальным возможным числом атомов водорода, то есть они не способны присоединять другие атомы или группы атомов без разрыва уже существующих связей. В них отсутствуют кратные связи (двойные или тройные), которые могли бы участвовать в реакциях присоединения. Предельность означает, что алканы химически более инертны, чем, например, алкены или алкины.

Многообразие алканов объясняется особенностями строения их молекул. Атомы углерода обладают способностью образовывать прочные связи друг с другом, образуя не только линейные, но и разветвлённые цепи. Это приводит к существованию структурных изомеров — веществ, имеющих одинаковый молекулярный состав (одинаковую молекулярную формулу), но различную структуру. Например, для C₄H₁₀ возможны два изомера: бутан (линейная цепь) и изобутан (разветвлённая цепь). С увеличением количества атомов углерода в молекуле число возможных изомеров резко возрастает, что и составляет основу огромного разнообразия алканов. Таким образом, их химическая предельность сочетается со значительным структурным многообразием, обусловленным возможностью образования различных типов углеродных цепей.

2. Запишите структурные формулы метана, пропана и бутана, и тогда вам станет понятно название этих углеводородов — предельные. Только ли неразветвлённое строение может иметь молекула бутана? Какое явление характерно для соединений состава C₄H₁₀?

Метан:

CH₄

Пропан:

CH₃—CH₂—CH₃

Бутан (нормальный):

CH₃—CH₂—CH₂—CH₃

Также существует и разветвлённая форма бутана — изобутан, у которого структура выглядит так:

CH₃

|

CH₃—CH—CH₃

Это доказывает, что молекула бутана может иметь не только неразветвлённое, но и разветвлённое строение. Явление, при котором вещества имеют одинаковый качественный и количественный состав, но различное строение, называется изомерией. Таким образом, соединения с молекулярной формулой C₄H₁₀ демонстрируют структурную (углеродную) изомерию, которая характерна для алканов, начиная с C₄.