При воздействии брома на алканы под светом происходит реакция бромирования, в результате которой образуется монобромпроизводное. Если указано, что образуется только одно монобромпроизводное, это означает, что стереохимия и структура оригинального алкана таковы, что только один из возможных атомов водорода может быть заменён на атом брома.
Плотность паров по воздуху, равная 5,21, может быть полезна для определения молекулярной массы алкана. Плотность паров (d) из газа можно соотнести с молекулярной массой (M) с помощью формулы:
\[ d = \frac{M}{M_{воздуха}} \]
где \( M_{воздуха} \approx 29 \, г/моль \).
Подставим известные значения:
\[ 5,21 = \frac{M}{29} \]
Отсюда:
\[ M = 5,21 \times 29 \approx 151,09 \, г/моль \]
Определяя структуру алкана, мы должны рассмотреть, что он будет иметь формулу \( C_nH_{2n+2} \). Теперь подбираем значения \( n \):
- Для \( n = 1 \): \( C_1H_4 \) (метан) - \( M \approx 16 \, г/моль \)
- Для \( n = 2 \): \( C_2H_6 \) (этан) - \( M \approx 30 \, г/моль \)
- Для \( n = 3 \): \( C_3H_8 \) (пропан) - \( M \approx 44 \, г/моль \)
- Для \( n = 4 \): \( C_4H_{10} \) (бутан) - \( M \approx 58 \, г/моль \)
- Для \( n = 5 \): \( C_5H_{12} \) (пентан) - \( M \approx 72 \, г/моль \)
- Для \( n = 6 \): \( C_6H_{14} \) (гексан) - \( M \approx 86 \, г/моль \)
- Для \( n = 7 \): \( C_7H_{16} \) (гептан) - \( M \approx 100 \, г/моль \)
- Для \( n = 8 \): \( C_8H_{18} \) (октан) - \( M \approx 114 \, г/моль \)
- Для \( n = 9 \): \( C_9H_{20} \) (нонан) - \( M \approx 128 \, г/моль \)
- Для \( n = 10 \): \( C_{10}H_{22} \) (декан) - \( M \approx 142 \, г/моль \)
- Для \( n = 11 \): \( C_{11}H_{24} \) (ундека) - \( M \approx 156 \, г/моль \)
Сравнив с расчетным значением молекулярной массы (151,09 г/моль), можно предположить, что искомым алканом является ундекан (C₁₁H₂₄). Это объясняет, почему при реакциях с бромом на свету образуется только одно монобромпроизводное: у ундекана лишь два возможных места для замены атомом брома (на концах цепи).
Таким образом, искомый алкан – это ундекан.
