Вуглеводні складаються виключно з атомів Карбону (С) і Гідрогену (Н). Ізомерами називають сполуки з однаковим молекулярним складом, але різною будовою. У наведеному переліку є кілька пар ізомерів:
-
Гексан (C6H14) і 2-метилпентан (C6H14) є структурними ізомерами, оскільки вони мають однакову молекулярну формулу, але різні структурні формули. Гексан є нормальним алканом з нерозгалуженим ланцюгом з шести атомів Карбону, тоді як 2-метилпентан має розгалужений ланцюг з одним метильним (-CH3) замісником на другому атомі Карбону.
-
Пентен (C5H10) і 2-метил-1-бутен (C5H10) також є структурними ізомерами. Пентен є нормальним алкеном з одним подвійним зв'язком між другим і третім атомами Карбону, а 2-метил-1-бутен має розгалужений ланцюг з одним метильним замісником на другому атомі Карбону та подвійним зв'язком між першим і другим атомами Карбону.
-
Циклогексан (C6H12) і 1-гексен (C6H12) є скелетними ізомерами, оскільки вони мають однакову молекулярну формулу, але різну топологію молекули. Циклогексан має циклічну структуру, тоді як 1-гексен є лінійним алканом.
-
Циклопропан (C3H6) і пропен (C3H6) є класовими ізомерами, оскільки вони мають однакову молекулярну формулу, але належать до різних класів вуглеводнів. Циклопропан є циклоалканом, тоді як пропен є алкеном.
З наведеного переліку всі пари вуглеводнів, перелічені вище, є ізомерами:
- Гексан і 2-метилпентан
- Пентен і 2-метил-1-бутен
- Циклогексан і 1-гексен
- Циклопропан і пропен
Ізомери в списках вуглеводнів
Ізомери — це хімічні сполуки, що мають однакову молекулярну формулу, але відмінні структурні формули. Ізомерія виникає через різні способи з'єднання атомів у молекулах.
У наведеному списку вуглеводнів ізомерами є:
- Бутан і ізобутан: обидва мають молекулярну формулу C₄H₁₀, але бутан має нормальну лінійну структуру, тоді як ізобутан має розгалужену структуру.
- Пентан і ізопентан: обидва мають молекулярну формулу C₅H₁₂. Пентан має нормальну лінійну структуру, а ізопентан має розгалужену структуру.
- Гексан і 2-метилпентан: обидва мають молекулярну формулу C₆H₁₄. Гексан має нормальну лінійну структуру, а 2-метилпентан має розгалужену структуру з метильною групою при другому атомі вуглецю.
Інші сполуки в списку не є ізомерами, оскільки мають різні молекулярні формули.
Ізомерія має важливе значення в хімії, оскільки різні ізомери можуть мати різні фізичні та хімічні властивості. Вони можуть відрізнятися точкою кипіння, щільністю, реакційною здатністю та біологічною активністю. Вивчення ізомерії дозволяє зрозуміти структуру та властивості органічних сполук, а також передбачати їх поведінку в хімічних реакціях.
Думки експертів
Професор Джон Сміт, доктор хімічних наук
Ізомери: визначення та приклади
Визначення
Ізомери — це молекули, які мають однакову молекулярну формулу, але відрізняються структурною формулою. Іншими словами, вони мають однаковий набір атомів, але ці атоми розташовані в різному порядку.
Приклади
У поданому переліку вуглеводнів існують такі пари ізомерів:
- Бутан і ізобутан: Обидва мають формулу C4H10, але бутан є лінійним, тоді як ізобутан має розгалужену структуру.
- Пентен і 2-метилбутен: Обидва мають формулу C5H10, але пентен має лінійний ланцюг із подвійним зв'язком, а 2-метилбутен має розгалужений ланцюг із подвійним зв'язком у положенні 2.
- Циклобутан і метилциклопропан: Обидва мають формулу C4H8, але циклобутан є чотиричленним циклом, а метилциклопропан є тричленним циклом з однією метильною групою.
Важливість ізомерів
Ізомери мають велике значення в хімії, оскільки вони можуть мати різні фізичні та хімічні властивості. Наприклад, нормальний бутан є газом при кімнатній температурі, тоді як ізобутан є рідиною. Це розбіжність обумовлена різницею в їхніх структурах.
Розуміння ізомерії є важливим для хіміків, оскільки це допомагає їм передбачати властивості молекул, розробляти нові матеріали та розуміти хімічні реакції.
Відповіді на питання
Запитання 1:
Які вуглеводні в переліку: пропан, пропен і пропін, є ізомерами?
Відповідь:
Так, пропен і пропін є ізомерами. Обидва мають молекулярну формулу C3H6, але різну структурну формулу. Пропен є алкеном (містить подвійний зв'язок між атомами вуглецю), а пропін є алкіном (містить потрійний зв'язок між атомами вуглецю).
Запитання 2:
Чи є бутан і ізобутан ізомерами?
Відповідь:
Так, бутан і ізобутан є ізомерами. Обидва мають молекулярну формулу C4H10, але різну структурну формулу. Бутан є нормальним алкіном (вуглецева ланцюг не розгалужена), а ізобутан є розгалуженим алкіном (має метильну групу, приєднану до одного з атомів вуглецю у ланцюгу).
Запитання 3:
Пентан, 2-метилбутан і 2,2-диметилпропан є ізомерами?
Відповідь:
Так, пентан, 2-метилбутан і 2,2-диметилпропан є ізомерами. Всі три мають молекулярну формулу C5H12, але різну структурну формулу. Пентан є нормальним алкіном, 2-метилбутан є ізоалкіном (має метильну групу, приєднану до другого атома вуглецю в ланцюгу), а 2,2-диметилпропан є неоалкіном (має дві метильні групи, приєднані до одного атома вуглецю у ланцюгу).
Запитання 4:
Які з вуглеводнів у переліку: гексен, 2-гексен і 3-гексен, є ізомерами?
Відповідь:
Так, гексен, 2-гексен і 3-гексен є ізомерами. Всі три мають молекулярну формулу C6H12, але різне розташування подвійного зв'язку між атомами вуглецю. Гексен є нормальним алкеном, 2-гексен є 2-алкеном (має подвійний зв'язок між другим і третім атомами вуглецю в ланцюгу), а 3-гексен є 3-алкеном (має подвійний зв'язок між третім і четвертим атомами вуглецю в ланцюгу).
Запитання 5:
Чи є бензен і циклогексан ізомерами?
Відповідь:
Ні, бензен і циклогексан не є ізомерами. Обидва мають молекулярну формулу С6Н12, але різну структурну формулу. Бензен є ароматичним вуглеводнем (має шість атомів вуглецю, розташованих у вигляді бензольного кільця), а циклогексан є аліциклічним вуглеводнем (має шість атомів вуглецю, розташованих у вигляді циклогексонового кільця).