Решение задачи №1: sp-гибридизация атомов углерода

Задача №1

Из предложенного перечня выберите два вещества, в молекулах которых есть атомы углерода в состоянии sp-гибридизации.

1. ацетилен
2. этилен
3. пропадиен
4. стирол
5. циклопентан

Запишите в поле ответа номера выбранных веществ.

Решение:

Для начала вспомним, что такое sp-гибридизация. Атомы углерода находятся в состоянии sp-гибридизации, если они образуют тройную связь или две двойные связи (как в алленах).

Рассмотрим предложенные вещества:

1. Ацетилен (этин) – это алкин с формулой \(\text{H}-\text{C}\equiv\text{C}-\text{H}\). Оба атома углерода в ацетилене образуют тройную связь, поэтому они находятся в состоянии sp-гибридизации.
2. Этилен (этен) – это алкен с формулой \(\text{CH}_2=\text{CH}_2\). Атомы углерода в этилене образуют двойную связь, поэтому они находятся в состоянии sp²-гибридизации.
3. Пропадиен (аллен) – это диен с кумулированными двойными связями, формула \(\text{CH}_2=\text{C}=\text{CH}_2\). Центральный атом углерода в пропадиене образует две двойные связи, поэтому он находится в состоянии sp-гибридизации. Крайние атомы углерода находятся в состоянии sp²-гибридизации.
4. Стирол (винилбензол) – это ароматическое соединение с формулой \(\text{C}_6\text{H}_5-\text{CH}=\text{CH}_2\). Атомы углерода в бензольном кольце и в винильной группе образуют двойные связи, поэтому они находятся в состоянии sp²-гибридизации.
5. Циклопентан – это циклоалкан с формулой \(\text{C}_5\text{H}_{10}\). Все атомы углерода в циклопентане образуют только одинарные связи, поэтому они находятся в состоянии sp³-гибридизации.

Таким образом, атомы углерода в состоянии sp-гибридизации есть в ацетилене и пропадиене.

Ответ: 13

Задача №2

Из предложенного перечня выберите два вещества, в молекулах которых нет вторичных атомов углерода.

1. пропанол-1
2. 2-метилпропан
3. бутадиен-1,3
4. бензол
5. 2,3-диметилбутан

Запишите номера выбранных ответов.

Решение:

Вторичный атом углерода – это атом углерода, который связан с двумя другими атомами углерода.

Рассмотрим структурные формулы предложенных веществ и определим тип каждого атома углерода:

1. Пропанол-1 (\(\text{CH}_3-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{OH}\)):
   • Первый атом углерода (\(\text{CH}_3-\)) – первичный (связан с одним атомом C).
   • Второй атом углерода (\(-\text{CH}_2-\)) – вторичный (связан с двумя атомами C).
   • Третий атом углерода (\(-\text{CH}_2-\text{OH}\)) – первичный (связан с одним атомом C).
   В пропаноле-1 есть вторичный атом углерода.
2. 2-метилпропан (изобутан) (\(\text{CH}_3-\text{CH}(\text{CH}_3)-\text{CH}_3\)):
   • Три атома углерода (\(\text{CH}_3-\)) – первичные (каждый связан с одним атомом C).
   • Один атом углерода (\(-\text{CH}(\text{CH}_3)-\)) – третичный (связан с тремя атомами C).
   В 2-метилпропане нет вторичных атомов углерода.
3. Бутадиен-1,3 (\(\text{CH}_2=\text{CH}-\text{CH}=\text{CH}_2\)):
   • Первый атом углерода (\(\text{CH}_2=\)) – первичный (связан с одним атомом C).
   • Второй атом углерода (\(-\text{CH}=\)) – вторичный (связан с двумя атомами C).
   • Третий атом углерода (\(-\text{CH}=\)) – вторичный (связан с двумя атомами C).
   • Четвертый атом углерода (\(=\text{CH}_2\)) – первичный (связан с одним атомом C).
   В бутадиене-1,3 есть вторичные атомы углерода.
4. Бензол (\(\text{C}_6\text{H}_6\)):
   • Все шесть атомов углерода в бензольном кольце связаны с двумя другими атомами углерода и одним атомом водорода. Таким образом, все атомы углерода в бензоле являются вторичными.
   В бензоле есть вторичные атомы углерода.
5. 2,3-диметилбутан (\(\text{CH}_3-\text{CH}(\text{CH}_3)-\text{CH}(\text{CH}_3)-\text{CH}_3\)):
   • Четыре атома углерода (\(\text{CH}_3-\)) – первичные (каждый связан с одним атомом C).
   • Два атома углерода (\(-\text{CH}(\text{CH}_3)-\)) – третичные (каждый связан с тремя атомами C).
   В 2,3-диметилбутане нет вторичных атомов углерода.

Таким образом, вещества, в молекулах которых нет вторичных атомов углерода, это 2-метилпропан и 2,3-диметилбутан.

Ответ: 25