1. Какой признак бензола свидетельствует о отсутствии двойных связей в его молекуле? 2. Сколько электронов содержит

1. Признак бензола, свидетельствующий об отсутствии двойных связей в его молекуле - это равные длины и равные силы связей между атомами углерода в его шестиугольном кольце. Это означает, что все шесть связей между атому углерода в бензоле имеют одинаковую длину.

Обоснование: У бензола имеется ароматическая система π-электронов, состоящая из шести электронов, которые распределены равномерно по шести атомам углерода. Каждый атом углерода в бензоле содержит по два σ-связанных атомных орбиталя и один пустой p-орбитальный орбиталь, перпендикулярный к плоскости молекулы.

2. а) Молекула бензола содержит 6 электронов в ароматической системе. Каждый атом углерода в бензоле вносит по 1 π-электрону, образующему ароматическую пи-систему. Таким образом, общее число электронов в ароматической системе бензола равно 6.

б) Молекула толуола, или метилбензола, содержит ароматическую систему, аналогичную бензолу. Следовательно, в молекуле толуола также содержится 6 электронов в ароматической системе.

3. Изомеры с молекульной формулой C8H10 - это углеводороды, имеющие одинаковое количество атомов углерода и водорода, но соответствующие атомы углерода различно упорядочены. Напишем структурные формулы всех возможных изомеров:

a) 1,2-диметилбензол
\[CH_3 - C_6H_4 - CH_3\]

b) 1,3-диметилбензол (мезитол)
\[CH_3 - C_6H_4 - CH_3\]

c) 1,4-диметилбензол (псевдоксилол)
\[CH_3 - C_6H_4 - CH_3\]

d) 1,2,3-триметилбензол (псевдоэтилтолуол)
\[CH_3 - C_6H_4 - CH_3- CH_3\]

e) 1,2,4-триметилбензол (псевдоксилэтолуол)
\[CH_3 - C_6H_4 - CH_3 - CH_3\]

f) 1,2,3-триметилбензол (псевдоэтилтолуол)
\[CH_3 - C_6H_4 - CH_3- CH_3\]

g) 1,3,5-триметилбензол (мезильтол)
\[CH_3 - C_6H_4 - CH_3- CH_3\]

Обратите внимание, что формулы могут визуально совпадать, но атомы углерода различно упорядочены, поэтому это является различными изомерами.

4. Пример реакции присоединения, в которой участвует бензол - это реакция гидрирования бензола. В результате этой реакции, к молекуле бензола присоединяются молекулы водорода, заменяя двойные связи в кольце одинарными связями. Реакционная схема:

\[C_6H_6 + 3H_2 \rightarrow C_6H_{12}\]

Пример реакции замещения, в которой участвует бензол - это реакция нитрования бензола. В результате этой реакции, к молекуле бензола присоединяется группа NO2, заменяя один из атомов водорода в кольце. Реакционная схема:

\[C_6H_6 + HNO_3 \rightarrow C_6H_5NO_2 + H_2O\]

В данном случае, получается нитробензол и вода.