Question

В молекуле бутана атомы водорода неэквивалентны (6 из них находятся у первичных атомов углерода, остальные четыре — у вторичных). При взаимодействии алканов с хлором при высокой температуре скорость замещения всех атомов водорода в молекуле алкана примерно одинакова и не зависит от того, у какого атома углерода (первичного, вторичного или третичного) находятся атомы водорода. Рассчитайте мольные доли монохлорпроизводных бутана, образующихся в результате хлорирования бутана при температуре 450 °С, если скорости замещения одного атома водорода при первичном и вторичном атомах углерода от носятся как 1 : 1.

Answer 1

дано:  
- Алкан: бутан (C4H10).  
- В молекуле бутана 6 водородов находятся у первичных атомов углерода и 4 водорода — у вторичных.  
- Соотношение скоростей замещения для первичных и вторичных атомов углерода: 1 : 1.  
- Температура реакции: 450 °С.  

найти:  
Мольные доли монохлорпроизводных бутана, образующихся в результате хлорирования бутана.  

решение:  
При хлорировании бутана могут образоваться следующие монохлорпроизводные:

1. Хлортретичный бутан (из вторичного атома): C4H9Cl (вторичный)
2. Хлорбутан (из первичного атома): 3 CH3CH2CH2Cl (первичные)

Для расчета мольных долей мы будем использовать количество возможных заместителей:

- Первичные атомы углерода (6 водородов)  
- Вторичные атомы углерода (4 водорода)  

Общее количество водородов = 6 (первичных) + 4 (вторичных) = 10.

Учитывая соотношение скоростей замещения, общее количество замещений при замещении у первичных и вторичных атомов будет равно:

Скорость замещения у первичных атомов = 6 * 1 = 6  
Скорость замещения у вторичных атомов = 4 * 1 = 4  

Суммарная скорость замещения всех атомов водорода:
Сумма = 6 (первичные) + 4 (вторичные) = 10

Теперь можем рассчитать мольные доли каждого типа производных:

1. Мольная доля монохлорпроизводного из первичных атомов:
(количество водородов у первичных атомов / общее количество водородов) = 6 / 10 = 0.6

2. Мольная доля монохлорпроизводного из вторичных атомов:
(количество водородов у вторичных атомов / общее количество водородов) = 4 / 10 = 0.4

ответ:  
Мольная доля монохлорпроизводных бутана из первичных атомов составляет 0.6, а из вторичных атомов — 0.4.