Generat cu MedGPT
Pentru a explica această grilă din chimie, vom analiza condițiile de aromaticitate și vom calcula gradul de nesaturare pentru fiecare caz.
Condițiile de aromaticitate:
Un compus este considerat aromatic dacă îndeplinește următoarele criterii:
- Are o structură ciclică.
- Este o moleculă planară.
- Are un sistem conjugat complet de legături pi (adică, legături simple și duble alternează pe tot ciclul sau există atomi cu orbitali p liberi/perechi de electroni neparticipante care contribuie la conjugare).
- Respectă regula lui Hückel, având un număr de (4n + 2) electroni pi, unde n este un număr întreg non-negativ (0, 1, 2, ...).
Pentru compușii cu 6 atomi de carbon, compusul aromatic prin excelență este benzenul, C6H6, care are un ciclu de 6 atomi de carbon, este planar, are 3 legături duble conjugate și 6 electroni pi (4*1 + 2 = 6, deci n=1 conform regulii lui Hückel).
Analiza formulei C6H10-n(OH)2:
Pentru a determina dacă un compus este aromatic, este util să calculăm gradul de nesaturare (GN). Formula generală pentru GN a unui compus organic care conține C, H și O este:
GN = (2C + 2 - H) / 2
unde C este numărul de atomi de carbon, iar H este numărul de atomi de hidrogen. Atomii de oxigen nu influențează calculul gradului de nesaturare.
În cazul formulei C6H10-n(OH)2, numărul total de atomi de hidrogen este (10-n) + 2 = 12-n (cei din scheletul carbonului plus cei din grupele OH).
Deci, GN = (2 * 6 + 2 - (12 - n)) / 2 = (12 + 2 - 12 + n) / 2 = (2 + n) / 2 = 1 + n/2.
Un compus cu 6 atomi de carbon pentru a fi aromatic (adică să conțină un nucleu benzenic) trebuie să aibă un grad de nesaturare de 4 (un ciclu + 3 legături duble).
Să analizăm fiecare valoare a lui 'n':
Dacă n = 6:
- Formula devine C6H(10-6)(OH)2 = C6H4(OH)2.
- Gradul de nesaturare (GN) = 1 + 6/2 = 1 + 3 = 4.
- Un GN de 4 pentru un compus C6 indică prezența unui nucleu benzenic (1 ciclu + 3 legături duble). Exemple de astfel de compuși sunt dihidroxibenzenii (catechol, rezorcinol, hidrochinonă). Acești compuși sunt aromatici.
- Prin urmare, pentru n=6, compușii nu satisfac condiția \"nu sunt aromatici\", motiv pentru care această opțiune nu este bifată ca răspuns corect în imagine.
Dacă n = 4:
- Formula devine C6H(10-4)(OH)2 = C6H6(OH)2.
- Gradul de nesaturare (GN) = 1 + 4/2 = 1 + 2 = 3.
- Un GN de 3 pentru un compus C6 indică o structură care nu este benzenică (de exemplu, un ciclu și două legături duble, cum ar fi ciclohexadiena, sau o altă combinație de inele și legături multiple). Compuși precum dihidroxiciclohexadienele nu sunt aromatici, deoarece nu au un sistem conjugat complet pe întregul ciclu și/sau nu respectă regula lui Hückel.
- Prin urmare, pentru n=4, compușii sunt non-aromatici. Această opțiune este marcată ca \"Răspuns Corect\" în imagine.
Dacă n = 2:
- Formula devine C6H(10-2)(OH)2 = C6H8(OH)2.
- Gradul de nesaturare (GN) = 1 + 2/2 = 1 + 1 = 2.
- Un GN de 2 pentru un compus C6 indică o structură care nu este benzenică (de exemplu, un ciclu și o legătură dublă, cum ar fi ciclohexena). Compuși precum dihidroxiciclohexenele nu sunt aromatici.
- Prin urmare, pentru n=2, compușii sunt non-aromatici. Această opțiune este marcată ca \"Răspuns Corect\" în imagine.
Dacă n = 1:
- Formula devine C6H(10-1)(OH)2 = C6H9(OH)2.
- Gradul de nesaturare (GN) = 1 + 1/2 = 1.5.
- Un grad de nesaturare care nu este un număr întreg (de exemplu, 1.5) indică faptul că nu poate exista o moleculă stabilă, \"reală\", cu această formulă în condiții normale. Prin urmare, dacă nu există un astfel de compus real, el nu poate fi nici aromatic, nici non-aromatic în sensul proprietăților chimice. De facto, o astfel de structură nu are proprietățile de aromaticitate.
- În mod strict, dacă un compus nu există, el nu poate fi aromatic. Astfel, ar trebui să fie considerat că \"nu este aromatic\". Cu toate acestea, în imagine, n=1 este marcat ca \"Răspuns Greșit\" pentru întrebarea \"nu sunt aromatici\", ceea ce ar implica faptul că acești compuși (inexistenți) ar fi aromatici, ceea ce este o contradicție chimică. Este posibil ca această opțiune să fie problematică în formularea grilei.
Concluzie:
Răspunsurile corecte, bazate pe principiile chimiei organice privind aromaticitatea și gradul de nesaturare, sunt n=4 și n=2, deoarece pentru aceste valori, compușii obținuți nu pot forma un nucleu benzenic și, prin urmare, nu sunt aromatici.
Valoarea n=6 duce la compuși aromatici, iar valoarea n=1 duce la o formulă imposibilă pentru un compus real stabil.