Zadanie 20

Krok 1: masa molowa alkanu

Z prawa Avogadra: ${\rho }_{alkan}/{\rho }_{H_2}=M_{alkan}/M_{H_2}$.

$$M_{alkan}=50\cdot M_{H_2}=50\cdot 2=100\text{g/mol}$$

Krok 2: wzór sumaryczny

Wzór ogólny alkanu: ${\text{C}}_n{\text{H}}_{2n+2}$.

$$12n+(2n+2)=100$$
$$14n+2=100$$
$$n=7$$

Wzór sumaryczny: ${\text{C}}_7{\text{H}}_{16}$ (jeden z izomerów heptanu).

Krok 3: identyfikacja izomeru — 6 różnych monochloropochodnych + rozgałęziony + achiralny

Izomery heptanu i ich liczba różnych H (= liczba monochloropochodnych konstytucyjnych):

• n-heptan — nierozgałęziony, odpada (4 typy H)
• 2-metyloheksan — achiralny (atom C2 ma dwie grupy CH₃), 6 typów H
• 3-metyloheksan — chiralny (C3: H, CH₃, C₂H₅, C₃H₇), odpada
• 2,2-dimetylopentan — 4 typy H
• 2,3-dimetylopentan — chiralny (C3: H, CH₃, C₂H₅, CH(CH₃)₂), odpada
• 2,4-dimetylopentan — 3 typy H
• 3,3-dimetylopentan — 3 typy H
• 3-etylopentan — 3 typy H
• 2,2,3-trimetylobutan — 3 typy H

Warunki spełnia tylko 2-metyloheksan: ${\text{CH}}_3-\text{CH}({\text{CH}}_3)-{\text{CH}}_2-{\text{CH}}_2-{\text{CH}}_2-{\text{CH}}_3$. Nierównoważne atomy wodoru: dwie grupy CH₃ przy C2 (jeden typ), H przy C2, CH₂ przy C3, C4, C5 oraz CH₃ (C6) — razem 6, więc 6 monochloropochodnych.

Liczba atomów węgla: 7. Wzór alkanu: ${\text{CH}}_3-\text{CH}({\text{CH}}_3)-{\text{CH}}_2-{\text{CH}}_2-{\text{CH}}_2-{\text{CH}}_3$ (taki wzór podają zasady oceniania CKE 2023, s. 27).