Escrito por: Henrique Fonseca.
INICIANTE
a) Existem só duas maneiras. Para visualizar as estruturas, basta substituir cada um dos átomos citados no enunciado por uma das letras na figura apresentada no enunciado.
INTERMEDIÁRIO
b) Há mais de uma maneira de provar isso. Por exemplo, vamos mostrar uma prova intuitiva.
Comecemos com casos mais simples, em que consideraremos um espaço de três dimensões e um número de cores diferentes, A, B, C, D, igual ao número de pontos a serem coloridos de cada caso.
Há só uma maneira de colorir um ponto: basta usar a única cor disponível (A). 
Também há só uma maneira de colorir as extremidades de um segmento de reta no espaço, uma com cada cor (A e B).
No caso do triângulo, é útil pensarmos primeiro no que ocorreria no plano: haveria duas possibilidades, uma maneira em que a ordem das cores (A, B, C) seria obtida lendo em sentido horário e outra maneira em que seria obtida lendo em sentido anti-horário. Mas, no espaço, há só uma maneira, porque basta rotacionarmos o triângulo para lermos a ordem em qualquer um dos sentidos.
Então o caso do tetraedro segue quase como um corolário daquele do triângulo: dado um triângulo com os três vértices já coloridos, podemos formar dois, e só dois, tetraedros diferentes colocando um quarto vértice: lendo a partir do quarto vértice, um em que a base triangular lê (A, B, C) em sentido horário e outro em que lê (A, B, C) em sentido anti-horário.
Logo só existem duas maneiras de colorir os vértices de um tetraedro com quatro cores diferentes.
AVANÇADO
c) Como a geometria dos orbitais de um carbono sp³ é tetraédrica, seus ligantes correspondem a quatro vértices de cores diferentes (ou seja, que podem ser diferenciados de alguma forma) de um tetraedro. Então, assim como há só dois possíveis tetraedros com quatro vértices coloridos com cores diferentes, há só duas possíveis estruturas para o composto do item a).