燃焼分析

燃焼データから経験式や分子式を求める

炭素と水素だけ(CaHb)や炭素、水素、酸素(CaHbOc)を含む化合物の経験式や分子式は、燃焼分析という方法で求めることができる。 その手順は、

分析したい化合物のサンプルを秤量し、下の画像に示す装置に入れる。

化合物を完全に燃焼させる。 炭素と水素(CaHb)または炭素、水素、酸素(CaHbOc)だけを含む化合物の燃焼の唯一の生成物は、二酸化炭素と水です。

H2OとCO2は、二つの管に引き込まれます。 1本の管には水を吸収する物質が、もう1本の管には二酸化炭素を吸収する物質が含まれています。 燃焼前と燃焼後のそれぞれの管の重さを測りなさい。 1本目の管の質量増加は燃焼でできたH2Oの質量、2本目の管の質量増加はできたCO2の質量である。

化合物中のすべての炭素がCO2に変換されて2本目の管に閉じ込められたと仮定する。

化合物中のすべての水素がH2Oに変換され、最初のチューブに捕捉されたと仮定します。

化合物が炭素と水素だけでなく酸素を含む場合、化合物の元のサンプルの合計質量から炭素と水素の質量を引いて酸素の質量を計算します。

このデータを使って、通常の方法で経験式と分子式を決定します。

燃焼分析装置のイメージ図

燃焼分析装置 炭素と水素を含む化合物(CaHb)または炭素、水素および酸素(CaHbOc)を完全に燃焼させてH2OとCO2を生成させる。 生成物は2本の管に通される。 最初の管は水を吸収し、2番目の管は二酸化炭素を吸収する。

燃焼分析から得られたデータから経験式と分子式を決定する方法を説明するために、トリオキサンという物質について考えてみよう。 ホルムアルデヒド(CH2O)は純粋な気体としては不安定で、トリオキサンという物質とパラホルムアルデヒドというポリマーの混合物を容易に形成します。 そのため、ホルムアルデヒドは水などの溶媒に溶かして販売・使用されています。 炭素、水素、酸素からなるトリオキサンの分子式は、2種類の実験のデータから求めることができます。 最初の実験では、17.471gのトリオキサンを上に示した装置で燃やし、10.477gのH2Oと25.612gのCO2を生成しました。 2回目の実験では、トリオキサンの分子量は90.079であることがわかった。

化合物の分子式は、経験式と分子量から求めることができる。 (経験式を求めるには、トリオキサン17.471gに含まれる炭素、水素、酸素の質量をグラム単位で求める必要があります。

    第一に、与えられたデータから炭素、水素、酸素のグラム数に変換します。

    第二に、炭素、水素、酸素のグラム数から経験式を決定します。

    第三に、経験式と与えられた分子量から分子式が決定されます。

トリオキサン中の炭素はすべて反応して二酸化炭素になったと仮定するので、25.612gの二酸化炭素中の炭素の質量を計算すれば、17.471gのトリオキサン中の炭素の質量がわかります。

25.612 gの二酸化炭素を二酸化炭素のモルに、それを炭素モルに、それを炭素グラムに変換した単位分析の設定画像。 答えは水素1.1724グラムです。

トリオキサン中の水素はすべて反応してH2Oになったと仮定するので、17.471gのトリオキサン中の水素の質量は、10.の水素の質量を計算して求めることができます。

10.477 g の水を H2O のモルに変換し、それを水素のモルに変換し、それを水素のグラムに変換する単位分析のセットアップの画像です。 答えは炭素6.9899グラムです。

トリオキサンには炭素、水素、酸素しかないので、トリオキサンの全質量から炭素と水素の質量を差し引くと、酸素の質量が求められます。

?309 g O

ここで、経験式、経験式質量、分子式を計算します。

炭素、水素、酸素のグラム数から、まず経験式、次に分子式に変換する過程を示した画像

SampleStudy Sheetをご覧ください。 燃焼データから分子式を計算する

ヒント-炭素と水素だけ(CaHb)または炭素、水素、酸素(CaHbOc)を含む化合物の分子式を計算したいが、その分子量と与えられた化合物の質量が燃焼してできたCO2とH2Oの質量が与えられている。

GeneralProcedure

    与えられたCO2の量に含まれる炭素のグラム数を計算することによって、化合物中の炭素のグラム数を計算する。

 二酸化炭素のグラムから炭素のグラムを計算するための一般的な単位分析の設定を示す画像

    与えられた量のH2O中の水素のグラム数を計算することによって、化合物中の水素のグラム数を計算する。

 水のグラム数から水素のグラム数を計算するための一般的な単位分析の設定を示す画像

    化合物が酸素を含む場合、与えられた化合物の合計質量から炭素と水素の質量を差し引くことによって、その中の酸素のグラム数を計算する。

? g O = (与えられた)g total – (計算)g C – (計算)g H

    炭素、水素、酸素のグラムから化合物の経験式を計算し、与えられた分子質量を経験式質量で割ってnを得る。

 分子質量を経験式の質量で割ってnを求めるイメージ

    経験式の各添え字をnで掛けて分子式を求める

例題-燃焼データから分子式が求まる。

Dianabolは、筋肉の大きさと強さを増加させるためにいくつかのアスリートによって使用されている蛋白同化ステロイドの1つである。 それは似たような tothe 男性ホルモン テストステロンです。 いくつかの研究は、望ましい効果 ofthe 薬は最小限であることを示すし、不妊症と肝臓癌と心臓病のリスク増加、ほとんどの人々 からそれを使用して維持が含まれます、副作用。 炭素、水素、および酸素で構成される Dianabol の分子式は、2 つの異なる実験からのデータを使用して決定することができます。 最初の実験では、14.765gのダイアナボールを燃やし、43.257gのCO2と12.395gのH2Oを生成した。2番目の実験では、ダイアナボールの分子量は300.44であることがわかった。 ダイアナボールの分子式は何ですか?

解答:

例の解答を示した画像

コメントする