どうも！わたなべです。
今日は異性体に関する問題の、
問１炭化水素
次の炭化水素(1)〜(4)のそれぞれについてH原子２個を、Cl原子え置換した構造をもつ化合物は何種類あるか、その数を記せ。(1)メタン
(2)エタン
(3)エチレン
(4)ベンゼン
メタン水素原子２つを塩素に置換した構造は何種類あるか？
メタンは下図のように
４つの原子と結合しているから
実際の構造は右の正四面体。
そして、右の正四面体の結合角は
全ての角が109.5°なので、
２個の塩素原子の位置の違いは
関係ないのです！
ジクロロメタン 塩化メチレン
つまり、この１通りしかありえない！
(2)エタンの水素原子２つを塩素に置換した構造は何種類？
エタンは下図のように２つの
炭素原子がそれぞれ、
４つの原子と結合しているので、
炭素原子のそれぞれの正四面体方向に
結合相手が存在します。
実際の構造は右の正四面体×2で、
C-C結合が回転できる事を考慮すると、
２個の塩素原子の”立体的配置”は
関係なく、
“同一炭素原子に２個の塩素原子が結合“
しているか、
“別々の炭素原子に塩素原子が結合するか“
の違いだけしかありえなくなる
わけです。
この２通りしかありえないわけです！
(3)エチレンの水素原子２つを塩素原子で置換した異性体は何通りあるか？
エチレンは下図のように２つの炭素原子が
それぞれ３つの原子と結合しているので、
炭素原子のそれぞれの三角形に
結合相手が存在しています。
エチレン
C=Cは『常温』では回転できない
ことも考慮しつつ、
下のようにエチレンの水素原子を
１つ塩素原子に置き換え、
さらにもう１つの水素原子を
原子に置き換えるとして、
その位置に→で場所をあてがえます。
青矢印は、シストランス異性体を
表しています。
というわけで、
３通りとなります。
(4)ベンゼンの水素原子２つを塩素原子で置換した異性体は何通りあるか？
ベンゼンには、
位置異性体があり、
位置異性体
つまりこの位置異性体の３通りです。