Вправа 1 Що таке емпірична формула речовини? Найпростіша формула речовини, виведена за результатами кількісного аналізу, а саме, вмісту (у відсотках або частках від одиниці) хімічних елементів у складі органічної речовини, тобто їхніх масових часток
Чому її так називають? Слово емпірична походить від грец. еμπειρια – досвід – це найпростіша формула речовини
Вправа 2 Чим подібні і чим відрізняються найпростіша та істинна формули речовини? Обидві виводяться за результатами їх масових часток. Для виведення істинної формули речовини необхідно додатково знати її молярну масу або мати інші дані
Вправа 3 Чи завжди речовини з однаковою найпростішою формулою мають однакові молекулярні формули, і навпаки? Ні, не завжди. Наприклад, для етину і бензену найпростіша формула — СН, а молекулярні формули відповідно С2Н2 і С6H6
Вправа 4 Як записують найпростішу формулу речовини? Її записують як послідовний перелік символів хімічних елементів з нижніми індексами – найменшими цілими числами, що відображують кількісні співвідношення між атомами всіх хімічних елементів у складі речовини
Вправа 5 Що відображують індекси в емпіричній формулі речовини?
Відображують кількісні співвідношення між атомами всіх хімічних елементів у складі речовини і є найменші з усіх можливих
Вправа 6 У якій послідовності записують символи хімічних елементів в емпіричних формулах органічних речовин? Спочатку зазначають (з відповідними підрядковими індексами) символи C і H, а далі за абеткою – інші елементи складу
Вправа 7 Складіть алгоритм розв’язування задач того типу, про який ішлося в параграфі.
АЛГОРИТМ виведення молекулярної формули речовини за відомою відносною молекулярною масою речовини і масовими частками елементів у сполуці:
І спосіб
1. Обчислюємо кількість речовини кожного з хімічних елементів у складі cполуки масою 100 г
2. Знаходимо кількісні співвідношення індексів у найпростішій формулі
3. Уточнюємо істинну формулу сполуки на основі найпростішої, використовуючи відому молярну масу сполуки
ІІ спосіб
1. Розраховуємо число атомів кожного елемента, використовуючи формулу для обчислення масової частки елемента у сполуці
2. Записуємо істинну формулу сполуки
ІІІ спосіб
1. Обчислюємо масу кожного з хімічних елементів у масі сполуки кількістю речовини 1 моль
2. Обчислюємо кількості речовин кожного з хімічних елементів у сполуці
3. Записуємо істинну формулу сполуки
Вправа 8 Пригадайте з курсу біології, що таке вітаміни, яке їхнє значення. Визначте найпростіші й молекулярні формули вітамінів, дані щодо яких наведено в таблиці:
-----------------------------------------------------------
Вітамін А1
Відомо: вітамін СxHyOz, M(вітаміну)=286 г/моль, ω(С)=83,9%, або 0,839,
ω(Н)=10,5%, або 0,105, ω(О)=5,6%, або 0,056
Знайти: формулу СxHyOz-?
Розв'язування
I cпосіб
Нехай маса вітаміну 100 г. Тоді маса Карбону в ньому 83,9 г, Гідрогену - 10,5 г, а Оксигену - 5,6 г
1. Обчислюємо кількість речовини кожного з хімічних елементів у вітаміні масою 100 г:
n(С)=m(C):M(C)=83,9 г : 12 г/моль=6,99 моль
n(H)=m(Н):М(H)=10,5 г : 1 г/моль=10,5 моль
n(O)=m(О):М(O)=5,6 г : 16 г/моль=0,35 моль
2. Знаходимо кількісні співвідношення індексів у найпростішій формулі:
n(C):n(H):n(O)=6,99:10,5:0,35
Якщо співвідношення між атомами виражене не цілими, а дробовими числами, то вважаємо, що менше число дорівнює одиниці, а більше число ділимо на нього:
n(C):n(H):n(O)=6,99/0,35 : 10,5/0,35 : 0,35/0,35=20:30:1
3. Уточнюємо істинну формулу:
M(C20H30O)=286 г/моль, отже, молярні маси однакові, тому найпростіша формула збігається з істинною (молекулярною) формулою речовини.
ІІ спосіб
Mr(вітаміну)=286
х=ω(C)•Мr(вітаміну):Ar(C)=0,839•286:12=20
y=ω(H)•Мr(вітаміну):Ar(H)=0,105•286:1=30
z=ω(O)•Мr(вітаміну):Ar(O)=0,056•286:16=1
Отже, формула сполуки C20H30O
Відповідь: вітамін А1 має формулу C20H30O
--------------------------------------------------------------
Вітамін С
Відомо: вітамін СxHyOz, M(вітаміну)=176 г/моль, ω(С)=40,9%, або 0,409,
ω(Н)=4,5%, або 0,045, ω(О)=54,5%, або 0,545
Знайти: формулу СxHyOz-?
Розв'язування
І спосіб
Нехай маса вітаміну 100 г. Тоді маса Карбону в ньому 40,9 г, Гідрогену - 4,5 г, а Оксигену - 54,5 г
1. Обчислюємо кількість речовини кожного з хімічних елементів у вітаміні масою 100 г:
n(С)=m(C):M(C)=40,9 г : 12 г/моль=3,4 моль
n(H)=m(Н):М(H)=4,5 г : 1 г/моль=4,5 моль
n(O)=m(О):М(O)=54,5 г : 16 г/моль =3,4 моль
2. Знаходимо кількісні співвідношення індексів у найпростішій формулі:
х:у:z=n(C):n(H):n(O)=3,4:4,5:3,4
Якщо співвідношення між атомами виражене не цілими, а дробовими числами, то вважаємо, що менше число дорівнює одиниці, а більше число ділимо на нього:
x:y:z=3,4/3,4 : 4,5/3,4 : 3,4/3,4=1:1,3:1
Для того щоб у співвідношенні були найменші цілі числа, помножимо обидва числа на 3:
x:y:z=(1•3):(1,3•3):(1•3)=3:3,9:3≈3:4:3
3. Уточнюємо істинну формулу:
Найпростіша формула С3Н4О3.
M(C3H4O3)=88 г/моль, вона вдвічі менша за молярну масу вітаміну, тому істинна (молекулярна) формула вітаміну С6H8O6
ІІ спосіб
Mr(вітаміну)=176
х=ω(C)•Мr(вітаміну):Ar(C)=0,409•176:12=6
y=ω(H)•Мr(вітаміну):Ar(H)=0,045•176:1=8
z=ω(O)•Мr(вітаміну):Ar(O)=0,545•176:16=6
Отже, формула сполуки C6H8O6
Відповідь: вітамін С має формулу C6H8O6
--------------------------------------------------------------
Вітамін D2
Відомо: вітамін СxHyOz, M(вітаміну)=396 г/моль, ω(С)=84,8%, або 0,848,
ω(Н)=11,1%, або 0,111, ω(О)=4%, або 0,04
Знайти: формулу СxHyOz-?
Розв'язування
І спосіб
Нехай маса вітаміну 100 г. Тоді маса Карбону в ньому 84,8 г, Гідрогену - 11,1 г, а Оксигену - 4 г
1. Обчислюємо кількість речовини кожного з хімічних елементів у вітаміні масою 100 г:
n(С)=m(C):M(C)=84,8 г : 12 г/моль=7,06 моль
n(H)=m(Н):М(H)=11,1 г : 1 г/моль=11,1 моль
n(O)=m(О):М(O)=4 г : 16 г/моль =0,25 моль
2. Знаходимо кількісні співвідношення індексів у найпростішій формулі:
х:у:z=n(C):n(H):n(O)=7,06:11,1:0,25
Якщо співвідношення між атомами виражене не цілими, а дробовими числами, то вважаємо, що менше число дорівнює одиниці, а більше число ділимо на нього:
x:y:z=7,06/0,25 : 11,1/0,25 : 0,25/0,25=28:44:1
3. Уточнюємо істинну формулу:
Найпростіша формула С28Н44О.
M(C28H44O)=396 г/моль, отже, молярні маси однакові, тому найпростіша формула співпадає з істинною (молекулярною) формулою речовини.
ІІ спосіб
Mr(вітаміну)=396
х=ω(C)•Мr(вітаміну):Ar(C)=0,848•396:12=28
y=ω(H)•Мr(вітаміну):Ar(H)=0,111•396:1=44
z=ω(O)•Мr(вітаміну):Ar(O)=0,04•396:16=1
Отже, формула сполуки C28H44O
Відповідь: вітамін D2 має формулу C28H44O
-------------------------------------------------------
Аналогічно знаходимо для решти сполук:
Вітамін |
Найпростіша формула |
Істинна (молекулярна) формула |
D3 | C27H44O | C27H44O |
H | C40H66N8O12S4 | C10H16N4O3S |
U | C5H11NO2S | C5H11NO2S |