Структурным изомером бутена 1 является тайна, скрытая в молекулярных лабиринтах
Бутен-1 и циклобутан - два органических соединения, чьи молекулы, несмотря на одинаковый качественный и количественный состав, обладают различным строением. Это делает их классическим примером структурных изомеров. Давайте разберемся, в чем же заключается эта «молекулярная тайна» и почему структурным изомером бутена 1 является циклобутан.
Атомное строение бутена-1 и циклобутана
Начнем с азов - рассмотрим структурным изомером бутена 1 является сокращенные структурные формулы этих веществ:
-
Бутен-1: CH3-CH2-CH=CH2
-
Циклобутан: Цикло-С4Н8
Видно, что по структурным изомером бутена 1 количественному составу оба соединения являются углеводородами с общей формулой C4H8. Однако последовательность соединения атомов различна:
- В бутене-1 атомы углерода соединены в цепочку, где между вторым и третьим атомами имеется двойная связь.
- А в циклобутане все 4 атома углерода образуют замкнутый цикл, соединенный одинарными связями.
Гибридизация и свойства
Такие различия в структуре влекут за собой разную гибридизацию атомов углерода в этих молекулах. В бутене-1 атомы углерода находятся в состоянии sp2-гибридизации, а в циклобутане - sp3-гибридизации.
В итоге бутен-1 и циклобутан сильно отличаются по физическим свойствам. Например:
- Температура плавления бутена-1 составляет -185°C, а циклобутана - +13°C.;
- Бутен-1 намного легче вступает в реакции присоединения и полимеризации, чем циклобутан.
Таким образом, несмотря на одинаковый состав C4H8, бутен 1 является структурным изомером циклобутана, поскольку строение их молекул существенно отличается.
| Соединение | Структура молекулы | Гибридизация атомов C |
| Бутен-1 | Цепочка с двойной связью | sp2 |
| Циклобутан | Замкнутый цикл | sp3 |
Изомерия углеводородов - довольно сложная тема для понимания. Но как только вы разберетесь в атомном строении веществ, сразу станет ясно - почему одни соединения являются изомерами, а другие нет. Надеюсь, материал этой статьи прояснил для вас вопрос: структурным изомером бутена 1 является циклобутан.
Механизм реакций с участием бутена-1 и циклобутана
Различия в строении молекул бутена-1 и циклобутана определяют не только их физические свойства, но и поведение в химических реакциях. Давайте сравним механизмы некоторых превращений этих веществ.
Реакции полимеризации
Благодаря наличию пи-связей бутен-1 легко вступает в реакции полимеризации с образованием полимеров. Циклобутан такой возможности не имеет из-за отсутствия двойных связей в молекуле.
Реакции замещения
При взаимодействии с галогенами в бутене-1 по двойной связи протекает реакция присоединения. А в молекуле циклобутана возможна реакция радикального замещения атома водорода на галоген.
Реакции окисления
Окисление бутена-1 раствором KMnO 4 приводит к разрыву двойной связи и образованию диола. Циклобутан при окислении разрушается с распадом на мелкие фрагменты.
Применение бутена-1
Благодаря наличию двойной связи бутен-1 является ценным сырьем для химической промышленности. В частности, он используется для:
- Производства полибутена — полимерного материала для пластмасс и синтетического каучука;
- Синтеза многих органических соединений, например, 2-бутанола, бутилакрилата.
Итак, мы выяснили, что бутен-1 и циклобутан, несмотря на одинаковую молекулярную формулу C4H8, отличаются:
- Строением молекулы.
- Типом гибридизации атомов углерода.
- Физическими и химическими свойствами.
- Поведением в химических реакциях.
- Областями применения.
Все эти различия позволяют считать бутен-1 и циклобутан структурными изомерами друг друга.