Виведення молекулярної формули органічної речовини
Виведення формули речовини за загальною формулою гомологічного ряду
Загальні формули
Алкани – СnH2n+2
Алкени – СnH2n
Алкіни – СnH2n-2
Знаючи загальну формулу гомологічного ряду і кількість атомів Карбону не складно визначити відносну молекулярну масу речовини.
Наприклад:
Задача 1
Етиленовий вуглеводень містить шість атомів Карбону. Визначте його відносну молекулярну масу.
Розв'язання
Загальна формула етиленових вуглеводнів: СnH2n
За умовою кількість атомів Карбону дорівнює шести, тобто n = 6
Тоді формула вуглеводню — С6H12
Mr(С6H12) = 12×6 + 1×12 = 72 + 12 = 84
Відповідь: Mr(С6H12) = 84
Можна розв'язати і обернену задачу — за відомою молекулярною масою і загальною формулою гомологічного ряду визначити молекулярну формулу речовини.
Наприклад:
Задача 2
Відносна молекулярна маса етиленового вуглеводню дорівнює 84. Визначте його молекулярну формулу.
Розв'язання
Загальна формула етиленових вуглеводнів: СnH2n
Mr(СnH2n) = 12×n + 1×2n
За умовою Mr(СnH2n) = 84
Отримуємо рівняння
12×n + 1×2n = 84
14n = 84
n = 6
Підставляємо отримане значення n у загальну формулу етиленових вуглеводнів, отримуємо С6H12
Відповідь: С6H12 — шукана формула
Задачі, що розглядаються, можуть бути ускладнені тим, що відносна молекулярна маса дається в неявному вигляді і її потрібно знайти.
Два основні способи "приховати" відносну молекулярну масу речовини – виразити її через відносну густину за якимось газом (1) або через густину, тобто масу одного літра невідомої речовини в газоподібному стані (2).
Для визначенні відносної молекулярної маси речовини у першому випадку достатньо помножити відносну густину речовини за вказаним газом на відносну молекулярну масу цього газу, у другому — масу одного літра газоподібної речовини на 22,4 (молярний об'єм газу).
Виведення формули речовини за рівнянням реакції
Для розв’язування задач даного типу будемо використовувати величину кількість речовини.
Кількість речовини позначається n* , одиниця вимірювання — моль, формули для визначення наведені нижче.
* раніше кількість речовини позначалася ν (ню), зараз це позначення не використовується, проте все ще зустрічається в старих підручниках.
n – кількість речовини, моль
m - маса речовини, г
М - молярна маса, г/ моль, чисельно дорівнює Мr(речовини) ,
V - об’єм речовини, л.
Задача
При спалюванні 23 г деякої органічної речовини утворилося 22,4 л СО2 і 27 г Н2О. Визначте формулу речовини, якщо її Мr дорівнює 46.
Розв’язання
1. Оскільки при спалюванні речовини утворилися СО2 і Н2О, загальна формула речовини: СхНу , або СхНуОz
2. Знаходимо кількість речовини СО2
n (СО2) = 22,4 / 22,4 = 1 (моль)
Оскільки одна молекула СО2 містить один атом Карбону, n (С) = n (СО2) = 1 моль
Маса 1 моль Карбону: m (С) = n × М = 1 × 12 = 12 (г)
3. Знаходимо кількість речовини Н2О
n (Н2О) = 27 / 18 = 1,5 (моль)
Оскільки одна молекула Н2О містить два атоми Гідрогену, кількість речовини Гідрогену удвічі більша, ніж кількість речовини води.
n (Н) = 2n (Н2О) = 2 × 1,5 = 3 (моль)
Маса 3 моль Гідрогену: m (Н) = n × М = 3 × 1 = 3 (г)
4. Перевіримо, чи містила дана речовина атоми Оксигену.
За умовою маса речовини — 23 г, за обчисленнями, маси Карбону і Гідрогену складають 12 + 3 = 15 (г). Різниця 23 - 15 = 8 (г) — це маса Оксигену.
n (О) = 8 / 16 = 0,5 (моль)
5. Знаходимо кількість речовини невідомої речовини. За умовою її маса — 23 г, відносна молекулярна маса — 46.
n (речовини) = 23 / 46 = 0,5 (моль)
0,5 моль невідомої речовини містять 1 моль С, 3 моль Н, 0,5 моль О, тоді
1 моль невідомої речовини містить 2 моль С, 6 моль Н, 1 моль О, її формула — С2Н6О.
6. Перевірка
Мr(С2Н6О) = 46.
Відповідь: С2Н6О — шукана формула.
Розв’яжіть самостійно:
1. При спалюванні 13 г деякого газу отримали 22,4 л СО2 і 9 г Н2О. Визначте формулу невідомого газу, якщо його густина за воднем а) 13; б) 39.
Відповідь: а) С2Н2 б) С6Н6
Різні способи розв’язування задач даного типу розглядаються у відео: