Analiza Spalania

Uzyskiwanie Wzorów Empirycznych i Molekularnych z Danych Spalania

Wzory empiryczne i molekularne dla związków, które zawierają tylko węgiel i wodór (CaHb) lub węgiel, wodór i tlen (CaHbOc) mogą być określone w procesie zwanym analizą spalania. Kroki dla tej procedury są

Zważ próbkę związku, który ma być analizowany i umieść ją w aparacie pokazanym na poniższym obrazku.

Spal całkowicie związek. Jedynymi produktami spalania związku, który zawiera tylko węgiel i wodór (CaHb) lub węgiel, wodór i tlen (CaHbOc), są dwutlenek węgla i woda.

H2O i CO2 są wciągane przez dwie rurki. Jedna rurka zawiera substancję, która pochłania wodę, a druga zawiera substancję, która pochłania dwutlenek węgla. Zważ każdą z tych probówek przed i po spaleniu. Przyrost masy w pierwszej probówce to masa H2O, która powstała podczas spalania, a przyrost masy dla drugiej probówki to masa powstałego CO2.

Załóż, że cały węgiel w związku został przekształcony w CO2 i uwięziony w drugiej probówce. Oblicz masę węgla w związku na podstawie masy węgla w zmierzonej masie powstałego CO2.

Załóżmy, że cały wodór w związku został przekształcony w H2O i uwięziony w pierwszej probówce. Oblicz masę wodoru w związku na podstawie masy wodoru w zmierzonej masie wody.

Jeśli związek zawiera tlen oraz węgiel i wodór, oblicz masę tlenu, odejmując masę węgla i wodoru od całkowitej masy oryginalnej próbki związku.

Użyj tych danych do wyznaczenia wzorów empirycznych i cząsteczkowych w zwykły sposób.

Obraz aparatu do analizy spalania

Aparatura do analizy spalania Związek zawierający węgiel i wodór (CaHb) lub węgiel, wodór i tlen (CaHbOc) spala się całkowicie tworząc H2O i CO2. Produkty są pobierane przez dwie rurki. Pierwsza rura pochłania wodę, a druga pochłania dwutlenek węgla.

Aby zilustrować, jak empiryczne i molekularne wzory mogą być ustalone z danych pochodzących z analizy spalania, rozważmy substancję zwaną trioksan. Formaldehyd, CH2O, jest niestabilny jako czysty gaz, łatwo tworząc mieszaninę substancji zwanej trioksanem i polimeru zwanego paraformaldehydem. Dlatego formaldehyd jest rozpuszczany w rozpuszczalniku, takim jak woda, zanim zostanie sprzedany i wykorzystany. Wzór molekularny trioksanu, który zawiera węgiel, wodór i tlen, może być określony przy użyciu danych z dwóch różnych eksperymentów. W pierwszym eksperymencie, 17,471 g trioksanu jest spalany w aparacie pokazanym powyżej, a 10,477 g H2O i 25,612 gCO2 są tworzone. W drugim doświadczeniu stwierdzono, że masa cząsteczkowa trioksanu wynosi 90,079.

Możemy otrzymać wzór cząsteczkowy związku z jego wzoru empirycznego i masy cząsteczkowej. (Zobacz tekst dla przypomnienia, jak to się robi.) Aby uzyskać wzór empiryczny, musimy określić masę w gramach węgla, wodoru i tlenu w 17,471 g trioksanu. Zatem musimy wykonać te ogólne kroki.

    Po pierwsze, przekonwertować z podanych danych na gramy węgla, wodoru i tlenu.

    Po drugie, wyznaczyć wzór empiryczny z gramów węgla, wodoru i tlenu.

    Po trzecie, wyznaczyć wzór cząsteczkowy z wzoru empirycznego i podanej masy cząsteczkowej.

Ponieważ zakładamy, że cały węgiel w trioksanie przereagował do postaci w CO2, możemy znaleźć masę węgla w 17,471 g trioksanu przez obliczenie masy węgla w 25,612 g CO2.

Zdjęcie układu analizy jednostkowej, który zamienia 25,612 gramów dwutlenku węgla na mole CO2, który jest zamieniany na mole węgla, który jest zamieniany na gramy węgla. Odpowiedzią jest 1,1724 grama wodoru.

Ponieważ zakładamy, że cały wodór w trioksanie przereagował tworząc H2O, możemy znaleźć masę wodoru w 17,471 g trioksanu, obliczając masę wodoru w 10.477 g H2O.

Zdjęcie układu analizy jednostkowej, który zamienia 10,477 gramów wody na mole H2O, które są zamieniane na mole wodoru, które są zamieniane na gramy wodoru. Odpowiedzią jest 6,9899 gramów węgla.

Ponieważ trioksan zawiera tylko węgiel, wodór i tlen, możemy obliczyć masę tlenu odejmując masy węgla i wodoru od całkowitej masy trioksanu.

? g O = 17,471 g trioksanu – 6,9899 g C – 1,1724 g H = 9.309 g O

Obliczymy teraz wzór empiryczny, masę wzoru empirycznego i wzór cząsteczkowy.

Obraz przedstawiający proces przekształcania gramów węgla, wodoru i tlenu najpierw do wzoru empirycznego, a następnie do wzoru cząsteczkowego

Przykładowy arkusz egzaminacyjny: Calculating Molecular Formulas from Combustion Data

Tip-off- Chcesz obliczyć wzór molekularny związku zawierającego tylko węgiel i wodór (CaHb) lub węgiel, wodór i tlen (CaHbOc), a masz jego masę cząsteczkową i masy CO2 i H2Oformed w spalaniu danej masy związku.

Procedura ogólna

    Oblicz liczbę gramów węgla w związku, obliczając liczbę gramów węgla w danej ilości CO2.

Obraz przedstawiający ogólny układ analizy jednostkowej do obliczania gramów węgla z gramów dwutlenku węgla

    Oblicz liczbę gramów wodoru w związku poprzez obliczenie liczby gramów wodoru w danej ilości H2O.

Obraz przedstawiający ogólny układ analizy jednostkowej do obliczania gramów wodoru z gramów wody

    Jeśli związek zawiera tlen, oblicz liczbę gramów tlenu w nim zawartego, odejmując masy węgla i wodoru od podanej masy całkowitej związku.

? g O = (podana) g całkowita – (obliczona) g C – (obliczona) g H

    Oblicz wzór empiryczny związku na podstawie gramów węgla, wodoru i tlenu.

    Oblicz masę wzoru dla wzoru empirycznego i podziel podaną masę cząsteczkową przez masę wzoru empirycznego, aby otrzymać n.

Obraz przedstawiający masę cząsteczkową podzieloną przez masę wzoru empirycznego, aby otrzymać n

    Mnożymy każdy z indeksów we wzorze empirycznym przez n, aby otrzymać wzór cząsteczkowy.

PRZYKŁAD – Obtaining a Molecular Formula fromCombustion Data:

Dianabol jest jednym z sterydów anabolicznych, które zostały wykorzystane przez niektóreathletes do zwiększenia wielkości i siły ich mięśni. Jest on podobny do tothe męskiego hormonu testosteronu. Niektóre badania wskazują, że pożądane efekty ofthe leku są minimalne, a skutki uboczne, które obejmują bezpłodność iincreased ryzyko raka wątroby i choroby serca, zachować większość ludzi od usingit. Wzór molekularny Dianabol, który składa się z węgla, wodoru i tlenu, może być ustalona przy użyciu danych z dwóch różnych eksperymentów. In thefirst eksperymentu, 14,765 g Dianabol jest spalany, a 43,257 g CO2 i 12,395 g H2O są formed.In the second experiment, the molecular mass of Dianabol is found to be 300,44. Jaki jest wzór cząsteczkowy Dianabolu?

Rozwiązanie:

Obraz przedstawiający rozwiązanie przykładu

.

Dodaj komentarz