номер 3, страница 38 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

3.Что такое изомеры? Почему метан, этан и пропан не имеют изомеров?

3.Изомеры — это вещества, имеющие одинаковый качественный и количественный состав (одинаковую молекулярную формулу) и одинаковую молекулярную массу, но различное химическое строение (порядок связывания атомов в молекуле) или пространственное расположение атомов, вследствие чего они обладают различными физическими и химическими свойствами.

Метан, этан и пропан относятся к классу предельных углеводородов (алканов). Для алканов характерен только один вид структурной изомерии — изомерия углеродного скелета, которая заключается в различном порядке соединения атомов углерода между собой (разветвление цепи). Данные вещества не имеют изомеров по следующим причинам:

• Метан ($\text{CH}_4$): молекула содержит всего один атом углерода, окруженный четырьмя атомами водорода. Изменить взаимный порядок соединения атомов здесь в принципе невозможно.
• Этан ($\text{C}_2\text{H}_6$): содержит два атома углерода, которые могут соединиться между собой только одним способом — линейно, образовав одинарную ковалентную связь $\text{C}-\text{C}$ ($\text{CH}_3-\text{CH}_3$).
• Пропан ($\text{C}_3\text{H}_8$): состоит из трех атомов углерода. Три атома можно соединить только в одну непрерывную последовательную цепь ($\text{CH}_3-\text{CH}_2-\text{CH}_3$). Создать разветвление невозможно: если прикрепить углерод сбоку на рисунке, цепь лишь изогнется в пространстве, но порядок связи атомов не изменится из-за свободного вращения вокруг одинарных связей $\text{C}-\text{C}$.
• Изомерия углеродного скелета у алканов начинается только с бутана ($\text{C}_4\text{H}_{10}$), так как именно четыре атома углерода впервые позволяют сформировать как прямую (неразветвленную) цепь (н-бутан), так и разветвленную (изобутан, или 2-метилпропан).

Вывод: метан, этан и пропан не имеют изомеров, так как длины их углеродных цепей (от 1 до 3 атомов углерода) геометрически и структурно недостаточно для создания разветвления углеродного скелета.