При оценке качества бензина используют эталон - углеводород, имеющий структурную формулу: CH3 | CH3-C-CH2-CH-CH3 | CH3 a) Составьте молекулярную формулу этого вещества. Ответ: б) Составьте название этого вещества по систематической номенклатуре.

Задание а) Молекулярная формула

Давай посчитаем общее количество атомов углерода (C) и водорода (H) в данной структурной формуле:

• Атомы углерода (C):
  • В центральной части есть 4 атома C, соединенных друг с другом.
  • К ним присоединены еще 3 метильные группы (CH3), каждая из которых содержит 1 атом C.
  • Итого: 4 + 3 = 7 атомов C.
• Атомы водорода (H):
  • Каждая из трех метильных групп (CH3) имеет 3 атома H.
  • Средняя группа CH2 имеет 2 атома H.
  • Боковая группа CH имеет 1 атом H.
  • Итого: (3 * 3) + 2 + 1 = 9 + 2 + 1 = 12 атомов H.

Таким образом, молекулярная формула этого вещества: C7H16.

Ответ: C7H16

Задание б) Систематическое название

Чтобы дать название этому веществу по систематической номенклатуре (ИЮПАК), выполним следующие шаги:

1. Найдем самую длинную углеродную цепь:
   • Если считать по прямой линии (CH3-C-CH2-CH-CH3), то в цепи 5 атомов углерода.
   • Если считать, включая одну из боковых метильных групп, например, верхнюю CH3, то цепь будет 6 атомов углерода (CH3-C(CH3)-CH2-CH-CH3).
   • Самая длинная цепь содержит 6 атомов углерода.
2. Пронумеруем атомы в главной цепи: Нумерацию начинаем с того конца, к которому ближе находится заместитель (метильная группа). В данном случае, если считать слева, заместитель находится у второго атома углерода. Если считать справа, заместитель будет у второго атома углерода (если считать CH3-C-CH2-CH-CH3, где CH3 присоединен к C). Давайте еще раз посмотрим на структуру:
   • CH3
   • |
   • CH3-C-CH2-CH-CH3
   • |
   • CH3

Давайте пронумеруем цепь из 6 атомов:

1 2 3 4 5 6

CH3-C----CH2--CH--CH3

|

CH3

Здесь самая длинная цепь - 6 атомов C. Нумеруем слева направо. Заместитель (метильная группа) находится у 2-го атома C.

Или это 2,2,4-триметилпентан? Давайте проверим.

Если главная цепь - 5 атомов (пентан):

1 2 3 4 5

CH3-C----CH2-CH-CH3

|

CH3

Здесь у второго атома углерода присоединены две метильные группы. Нужно выбрать самую длинную цепь. Пентан - 5 атомов.

Смотрим еще раз на структуру:

CH3 | CH3 - C - CH2 - CH - CH3 | CH3

Если мы возьмем цепь из 5 атомов C ( пентан), то у второго атома C есть два заместителя - метильные группы (CH3). А у четвертого атома C есть еще один заместитель - метильная группа. Но нумерация должна начинаться с того конца, где заместители находятся ближе. Давайте перерисуем:

CH3 (3) | CH3(1)-C(2)-CH2(3)-CH(4)-CH3(5) | CH3 (4)

Если главная цепь 5 атомов:

CH3 (3)

|

CH3(1)-C(2)-CH2(3)-CH(4)-CH3(5)

|

CH3 (3) - это второй заместитель

Давайте считать атомы углерода:

C1 - C2 - C3 - C4 - C5

| |

C6 C7

Самая длинная цепь:

1. Прямая цепь: CH3-C-CH2-CH-CH3 (5 атомов C).

2. Если взять цепь, включающую одну из CH3 групп, например:

CH3

|

CH3-C-CH2-CH-CH3

|

CH3

Длина цепи CH3-C-CH2-CH-CH3 = 5 атомов C. (Пентан)

Длина цепи CH3-C(верхняя CH3)-CH2-CH-CH3 = 6 атомов C. (Гексан)

Длина цепи CH3-C(верхняя CH3)-C(в центре)-CH2-CH-CH3 = 6 атомов C. (Гексан)

Длина цепи CH3-C(нижняя CH3)-C(в центре)-CH2-CH-CH3 = 6 атомов C. (Гексан)

Самая длинная цепь - 6 атомов углерода (гексан).

Теперь пронумеруем эту цепь так, чтобы заместители имели наименьшие номера.

CH3 (3) | CH3(1)-C(2)--CH2(3)--CH(4)--CH3(5) | CH3 (2) - это второй заместитель

Давайте перенумеруем: 6 атомов в главной цепи.

CH3 (3) | CH3(1)-C(2)--CH2(3)--CH(4)--CH3(5) | CH3 (2) - это второй заместитель

Нумерация должна быть такой, чтобы заместители имели наименьшие номера.

Давайте пронумеруем слева направо: 1-2-3-4-5-6.

CH3 (3) | CH3(1)-C(2)--CH2(3)--CH(4)--CH3(5) | CH3 (2) - здесь вторая CH3 группа, если смотреть на структуру

Давайте рассмотрим структуру более внимательно:

CH3 | CH3 - C - CH2 - CH - CH3 | CH3

Самая длинная цепь:

1. Прямая цепь: 5 атомов C. (CH3-C-CH2-CH-CH3)
2. Цепь, включающая одну из боковых CH3:
3. CH3 | CH3-C-CH2-CH-CH3 | CH3

Рассмотрим все возможные главные цепи:

• Цепь 1: CH3-C-CH2-CH-CH3 (5 атомов C). Заместители: две CH3 группы у C2.

CH3 (3) | CH3(1)-C(2)-CH2(3)-CH(4)-CH3(5) | CH3 (3)

Это 2,2-диметилпентан.

Теперь проверим другую самую длинную цепь:

CH3 | CH3-C-CH2-CH-CH3 | CH3

Рассмотрим цепь из 5 атомов:

1. CH3-C-CH2-CH-CH3 (5 атомов).

2. CH3-C-CH2-CH-CH3 (5 атомов, но это та же самая цепь, только написана по-другому).

3. CH3-C-CH2-CH (4 атома).

4. CH3-C(верхняя CH3)-CH2-CH-CH3 (5 атомов).

5. CH3-C(нижняя CH3)-CH2-CH-CH3 (5 атомов).

Давайте посчитаем количество атомов углерода по всем возможным путям:

• CH3-C-CH2-CH-CH3 = 5 атомов
• CH3-C(верхняя CH3)-CH2-CH-CH3 = 6 атомов
• CH3-C(нижняя CH3)-CH2-CH-CH3 = 6 атомов

Самая длинная цепь - 6 атомов углерода (гексан).

Теперь пронумеруем главную цепь так, чтобы заместители получили наименьшие номера.

CH3 (3) | CH3(1)-C(2)--CH2(3)--CH(4)--CH3(5) | CH3 (2) - здесь у C2 есть 2 метильные группы

Нумерация слева направо:

1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6

CH3 (3) | CH3(1)-C(2)--CH2(3)--CH(4)--CH3(5) | CH3 (2) - здесь есть еще одна CH3 группа, она будет заместителем у C2

Давайте перерисуем для ясности:

CH3 | CH3 - C - CH2 - CH - CH3 | CH3

1. Выбор главной цепи: самая длинная цепь содержит 5 атомов углерода (например, CH3-C-CH2-CH-CH3).

2. Нумерация главной цепи: Нумеруем с того конца, где заместители имеют наименьшие номера. В данном случае, если считать слева, у второго атома углерода находятся две метильные группы (CH3), и у четвертого атома углерода находится еще одна метильная группа.

CH3 (3) | CH3(1)-C(2)-CH2(3)-CH(4)-CH3(5) | CH3 (3)

Если мы нумеруем слева направо: 1-2-3-4-5. Заместители у 2, 2 и 4 атомов.

Если мы нумеруем справа налево: 5-4-3-2-1. Заместители у 2, 4, 4 атомов.

Поэтому нумерация слева направо является предпочтительной.

3. Определение заместителей: Углеродные атомы с номерами 2, 2, и 4 имеют присоединенные метильные группы (-CH3).

4. Название: Так как у нас три метильные группы, мы используем приставку "три-".

5. Итоговое название: 2,2,4-триметилпентан.

Ответ: 2,2,4-триметилпентан