Условие задачи
Установите соответствие между названием органического соединения и формулой его гомолога.1) Метанол2) Муравьиная кислота3) Бутен4) ТолуолА. CH3-CH2-COOHБ. CH3-CH2-CH2-OHВ. C6H6Г. CH3-CH=CH2
Решение
Мы имеем дело с задачей по органической химии, где необходимо установить соответствие между названием вещества и формулой его гомолога. Здесь используется понятие гомологического ряда: соединения одного ряда отличаются друг от друга на группу – CH₂. Другими словами, если из формулы одного соединения удаётся «вычесть» (или, наоборот, прибавить) группу – CH₂, то получается его гомолог. При этом важно, что свойства подобных соединений очень похожи.
Из условия заданы четыре названия и четыре формулы (обозначены буквами). Рассмотрим каждое название.
—————————————————
1) Метанол
Метанол имеет формулу CH₃OH (1 углерод). Его гомологом будет спирт с на один или несколько группами –CH₂ больше, то есть следующий в ряду. Если предположить, что в приведённых вариантах нам дан спирт с углеродной цепью, то единственный спирт среди вариантов – это вариант Б.
Вариант Б: CH₃–CH₂–CH₂–OH – это пропанол (с тремя атомами C). Получить пропанол можно, начиная с метанола и последовательно добавляя по группам –CH₂ (например, сначала получаем этанол CH₃–CH₂–OH, а затем – пропанол). Таким образом, вариант Б является гомологом метанола (относительно ряда спиртов) с «сдвигом» на два звена. (Следует понимать, что в задачах иногда требуется установить соотношение между соединениями, принадлежащими одному ряду, даже если разница оказывается более чем в одной группе –CH₂.)
—————————————————
2) Муравьиная кислота
Муравьиная кислота имеет формулу HCOOH. Её гомологический ряд – карбоновые кислоты, где каждый следующий член отличается на группу –CH₂. Гомологом муравьиной кислоты (одного углерода) является уксусная кислота (CH₃COOH, два атома C) – но здесь в вариантах нет кислоты с двумя C. Единственный кислородсодержащий вариант – вариант А.
Вариант А: CH₃–CH₂–COOH – это пропионовая кислота (с тремя атомами C). Если удалить из пропионовой кислоты группу –CH₂, получим формулу HCOOH. Таким образом, вариант А можно рассматривать как формулу гомолога (на один «звено» – CH₂ меньше) к муравьиной кислоте.
—————————————————
3) Бутен
Бутены – это углеводороды с двойной связью и 4 атомами углерода (общая формула С₄Н₈). Гомологами в ряду алкенов являются алкены, которые отличаются на группу –CH₂. Если рассматривать вариант Г: CH₃–CH=CH₂, то он соответствует пропену (3 атомам C). При добавлении группы –CH₂ к пропену можно получить бутен (4 C). Следовательно, вариант Г является формулой гомолога, если рассматривать переход между алкенами с 3 и 4 атомами углерода.
—————————————————
4) Толуол
Толуол (или метилбензол) имеет формулу C₆H₅–CH₃ (7 атомов C). В ароматическом ряду часто говорят, что если убрать тимоловую группу CH₃, получается бензол (C₆H₆). Здесь в вариантах единственная формула ароматического углеводорода – вариант В (обозначим его как «В», однако в условии буквы обозначены А, Б, В, Г; по условию буква В соответствует C₆H₆).
Таким образом, вариант В (C₆H₆) – это бензол, который является гомологом толуола (разница состоит как раз в наличии одной группы CH₃ versus её отсутствием). В ароматическом ряду можно рассматривать бензол и его метилподстановочное производное как гомологи, поскольку добавление CH₃ (в данном случае, эквивалентного последовательному увеличению углеродной цепи в алифатических рядах) приводит к получению следующего соединения.
—————————————————
Ответим согласно сопоставлению букв:
1) Метанол – вариант Б: CH₃–CH₂–CH₂–OH
2) Муравьиная кислота – вариант А: CH₃–CH₂–COOH
3) Бутен – вариант Г: CH₃–CH=CH₂
4) Толуол – вариант В: C₆H₆
Таким образом, соответствие выглядит так: 1–Б, 2–А, 3–Г, 4–В.
—————————————————
Замечание по использованию понятия гомолога: Во многих рядах (например, спиртов, карбоновых кислот, алкенов) каждый следующий член отличается на группу –CH₂. Здесь в условии дана формула гомолога, получаемая удалением одной группы –CH₂ из формулы из вариантов.
Ответ: 1–Б, 2–А, 3–Г, 4–В.