Какие из веществ, формулы которых приведены ниже, являются гомологами, а какие –изомерами? Дайте им...

Разберем каждое из предложенных веществ, дадим им названия по международной номенклатуре (IUPAC), а также выясним, какие из них являются гомологами, а какие – изомерами.

Постановка задачи:

• Гомологи – это вещества, принадлежащие одному и тому же классу соединений, но отличающиеся друг от друга на одну или несколько групп -CH₂ (метиленовых групп). Например, этан (C₂H₆) и пропан (C₃H₈) являются гомологами.
• Изомеры – это вещества, имеющие одинаковую молекулярную формулу, но различное строение (например, бутан и изобутан: C₄H₁₀).

Разберем каждую формулу:

а) СН₃-СН=СН-СН₃

Это вещество представляет собой углеводород с двойной связью (алкен). Его название по IUPAC: бут-2-ен.

• Вещество имеет следующую структуру:

    CH₃-CH=CH-CH₃
  

• Молекулярная формула: C₄H₈.

• Относится к алкенам, содержит двойную связь между вторым и третьим атомами углерода.

б) СН₃-С-CH₂-СН₃

            ││
            CH₂  

Это вещество имеет разветвленную структуру и относится к алканам (содержащим только одинарные связи). Его название по IUPAC: 2,2-диметилпропан.

• Вещество имеет следующую структуру:

    CH₃
     │
    CH₃-C-CH₃
     │
     CH₃
  

• Молекулярная формула: C₅H₁₂.

• Это насыщенный углеводород, не содержит кратных связей.

в) СН₂=C-CH₃

          │
          CH₃  

Это вещество представляет собой углеводород с двойной связью (алкен). Его название по IUPAC: 2-метилпропен.

• Вещество имеет следующую структуру:

    CH₂=C-CH₃
         │
        CH₃
  

• Молекулярная формула: C₄H₈.

• Это алкен с разветвленной цепью, двойная связь находится между первым и вторым атомами углерода.

г) СН₃-С≡С-СН₃

Это вещество представляет собой углеводород с тройной связью (алкин). Его название по IUPAC: бут-2-ин.

• Вещество имеет следующую структуру:

    CH₃-C≡C-CH₃
  

• Молекулярная формула: C₄H₆.

• Это алкин, тройная связь расположена между вторым и третьим атомами углерода.

Сравним вещества:

1. Молекулярные формулы:

   • а) C₄H₈
   • б) C₅H₁₂
   • в) C₄H₈
   • г) C₄H₆

   Вещества "а" и "в" имеют одинаковую молекулярную формулу (C₄H₈), следовательно, они являются изомерами друг друга, так как их строение различно.

   Вещества "а", "в" и "г" имеют разные молекулярные формулы, поэтому гомологами они не являются.

2. Классы соединений:

   • Вещество "а" – алкен.
   • Вещество "б" – алкан.
   • Вещество "в" – алкен.
   • Вещество "г" – алкин.

   Вещества "а" и "в" принадлежат одному классу (алкены), но они не отличаются на одну группу -CH₂, поэтому гомологами не являются. "а" и "в" – это изомеры.

3. Заключение:

   • Вещества "а" и "в" – изомеры (C₄H₈, алкены).
   • Остальные вещества ("б" и "г") не являются ни гомологами, ни изомерами по отношению к другим, так как имеют разные молекулярные формулы.

Итоговые названия веществ:

• а) Бут-2-ен.
• б) 2,2-диметилпропан.
• в) 2-метилпропен.
• г) Бут-2-ин.

Давайте разберем каждую из формул:

а) СН3-СН=СН-CH3 – это 2-бутен.

б) СН3-С-СН2-CH3 с двумя CH2 в боковой цепи – это 2-метилпентан.

в) СН2=C-CH3 с боковой цепью CH3 – это 2-бутен (также).

г) СН3-С≡С-CH3 – это 2-бутин.

Теперь о соотношениях:

1. Гомологи: вещества, которые отличаются друг от друга на одну или несколько групп CH2. В данном случае, все перечисленные соединения (а, б, в, г) являются гомологами, так как они представляют собой алкены и алкины с различным количеством атомов углерода.

2. Изомеры: вещества, которые имеют одинаковую молекулярную формулу, но различаются по структуре. Например, а и в — это два разных изомера (алкены).

Итак, все соединения – это гомологи, а между а и в существуют изомерные отношения.

Чтобы определить, являются ли указанные вещества гомологами или изомерами, необходимо рассмотреть их структуры и химические формулы.

1. Гомологи и изомеры

• Гомологи — это соединения, которые имеют одинаковую функциональную группу, но различаются по количеству углеродных атомов, что приводит к увеличению длины углеродной цепи.
• Изомеры — это соединения с одинаковой молекулярной формулой, но различными структурными формулами (различная организация атомов).

Теперь рассмотрим каждое из веществ.

а) СН3-СН=СН-CH3

• Название по международной номенклатуре: 2-бутен (или цис-/транс-изомеры, в зависимости от расположения заместителей).
• Структура: Это алкен с двойной связью между вторым и третьим углеродами.
• Гомологи/изомеры: Это соединение является изомером с другими алкенами, такими как 1-бутен и 2-бутен (включая их геометрические изомеры). Оно не является гомологом других соединений, так как представляет собой отдельный класс соединений.

б) СН3-С-CH2-CH3 (с CH2 снизу)

• Название по международной номенклатуре: 2-пентан.
• Структура: Это алкан с пятиуглеродной цепью и одной разветвленной группой.
• Гомологи/изомеры: Это соединение является изомером с другими алканами, такими как н-пентан и 3-пентан. Они все имеют одну и ту же молекулярную формулу (C5H12), но различаются по структуре.

в) СН2=C-CH3 (с CH3 сверху)

• Название по международной номенклатуре: 2-бутен (в зависимости от расположения CH3 может иметь различные изомеры).
• Структура: Это также алкен, аналогичный предыдущему, но с двойной связью в другом положении.
• Гомологи/изомеры: Это соединение также является изомером с другими алкенами, такими как 1-бутен, 2-бутен и 3-бутен. Они имеют одинаковую молекулярную формулу (C4H8), но различаются по расположению двойной связи.

г) СН3-С≡С- СН3

• Название по международной номенклатуре: 2-бутин.
• Структура: Это алкин с тройной связью между вторым и третьим углеродами.
• Гомологи/изомеры: Это соединение является изомером с другими алкинами, такими как 1-бутин и 3-бутин. Они имеют одинаковую молекулярную формулу (C4H6), но различаются по расположению тройной связи.

Вывод

• Гомологи: В приведенных примерах нет явных гомологов, так как все соединения принадлежат к разным классам (алкены, алканы, алкины).
• Изомеры: Все вещества являются изомерами относительно других соединений с одинаковой молекулярной формулой, но с различной структурой.

Каждое из упомянутых веществ имеет свою уникальную структуру и принадлежит к разным классам соединений, что делает их интересными для изучения в контексте химии.