3.1-53
Stosunek mas molowych dwóch związków organicznych A i B jest równy 1:2,8. Analiza jakościowa obu związków wykazała obecność węgla i wodoru w związku A oraz węgla, wodoru i azotu w związku B. W wyniku spalenia 1,680g związku A otrzymano 3,696g CO₂ i 2,016g H₂O, w wyniku zaś spalenia również 1,680g związku B otrzymano 2,640g CO₂ i 0,360g H₂O. Po ilościowym oznaczeniu azotu stwierdzono, że jego zawartość procentowa w związku B wynosi 16,667%. Ustal wzory sumaryczne związków A i B.

Odp.

W 3,696g CO₂ znajduje się (n=m/M) n=3,696g/44,01g/mol=0,08398mol atomów węgla, czyli m=nM=0,08398mol^.12,011g/mol=1,009g węgla, natomiast w 2,016g wody znajduje się n=2^.2,016g/18,015g/mol=0,2238mol atomów wodoru, czyli m=nM=0,2238mol^.1,008g/mol=0,2256g wodoru. Z bilansu mas wynika, że w związku A znajduje się dodatkowo 1,680g-1,009g-0,2256g=0,4454g tlenu, czyli n=0,4454g/16g/mol=0,0278mol atomów tlenu. Stosunek molowy C:H:O=0,08398:0,2256:0,0278=3:8:1.
Wzór empiryczny związku A można przedstawić w postaci (C₃H₈O)_n.
Dla n=1 wzór cząsteczkowy C₃H₈O
dla n=2 wzór cząsteczkowy C₆H₁₆O
Z podanych zależności widzimy, że wzór cząsteczkowy związku to C₃H₈O (w pozostałych przypadkach jest za dużo atomów wodoru w stosunku do atomów węgla). Masa molowa związku A M=60,1g/mol. Z treści zadania wynika, że masa molowa związku B wynosi: 2,8M_A=168,28g/mol.
Zawartość azotu w związku B wynosi 16,667%, czyli w związku B znajduje się 168,28g^.0,16667=28,04g, czyli n_N=28,04g/14,01g/mol=2mole.
Możemy również zapisać następujące proporcje:
spalenie 1,680g związku B daje 0,360g H₂O, to
spalenie 168,28g związku B da x g H₂O, czyli x=168,28g^.0,360g/1,680g=264,44g CO₂, czyli n=m/M=264,44g/44,01g=6moli CO₂. Oznacza to, że w 1 molu związku B znajduje się 6 moli węgla.
spalenie 1,680g związku B daje 2,640g CO₂, to
spalenie 168,28g związku B da x g CO₂, czyli x=168,28g^.2,640g/1,680g=36,06g H₂O, czyli n=36,06/18,015g/mol=2mole wody, co oznacza, że w 1 molu związku B znajdują się 4 mole atomów wodoru.
Z bilansu masy wynika, że w molu związku B znajduje się dodatkowo 168,28g-6^.12,01g-4^.1,01g-2^.14,001g=64,18g tlenu, czyli n=64,18g/16g/mol=4 mole atomów tlenu. Wzór cząsteczkowy związku B to C₆H₄N₂O₄.