Формула диэтилового эфира

Определение и формула диэтилового эфира

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Диэтиловый эфир (этоксиэтан) является веществом органической природы, представителем класса простых эфиров.

В обычных условиях диэтиловый эфир – это очень летучая подвижная жидкость со своеобразным «эфирным» запахом легче воды (относительная плотность 0,714). Пары эфира намного тяжелее воздуха и склонны стелиться по рабочему столу и по полу. Легко воспламеняется (его пары образуют с воздухом взрывоопасные смеси).

Химическая формула диэтилового эфира

Химическая формула диэтилового эфира C₂H₅OC₂H₅. Она показывает, что в состав данной молекулы входят четыре атома углерода (Ar = 12 а.е.м.), десять атомов водорода (Ar = 1 а.е.м.) и один атом кислорода (Ar = 16 а.е.м.). По химической формуле можно вычислить молекулярную массу диэтилового эфира:

Mr(C₂H₅OC₂H₅) = 4×Ar(C) + 10×Ar(H) + Ar(O);

Mr(C₂H₅OC₂H₅) = 4×12 + 10×1 + 16 = 44 + 10 + 16 = 70

Графическая (структурная) формула диэтилового эфира

Структурная (графическая) формула диэтилового эфира является более наглядной. Она показывает то, как связаны атомы между собой внутри молекулы (рис. 1).

Рис. 1. Графическая формула диэтилового эфира.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

При полном сгорании кислородсодержащего органического вещества массой 13,8 г получили 26,4 г углекислого газа и 16,2 г воды. Найдите молекулярную формулу вещества, если относительная плотность его паров по водороду равна 23.

Решение

Составим схему реакции сгорания органического соединения обозначив количество атомов углерода, водорода и кислорода за «x», «у»и «z» соответственно:

C_xH_yO_z+ O_z→CO₂ + H₂O

Определим массы элементов, входящих в состав этого вещества. Значения относительных атомных масс, взятые из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел: Ar(C) = 12 а.е.м., Ar(H) = 1 а.е.м., Ar(O) = 16 а.е.м.

m(C) = n(C)×M(C) = n(CO₂)×M(C) = [m(CO₂) / M(CO₂)]×M(C);

m(H) = n(H)×M(H) = 2×n(H₂O)×M(H) = [2×m(H₂O) / M(H₂O)]×M(H);

Рассчитаем молярные массы углекислого газа и воды. Как известно, молярная масса молекулы равна сумме относительных атомных масс атомов, входящих в состав молекулы (M = Mr):

M(CO₂) = Ar(C) + 2×Ar(O) = 12+ 2×16 = 12 + 32 = 44 г/моль;

M(H₂O) = 2×Ar(H) + Ar(O) = 2×1+ 16 = 2 + 16 = 18 г/моль

Тогда,

m(C) = [26,4 / 44]×12 = 7,2 г;

m(H) = 2×16,2 / 18 ×1= 1,8 г

m(O) = m(C_xH_yO_z) – m(C) – m(H) = 13,8 – 7,2 – 1,8 = 4,8 г

Определим химическую формулу соединения:

x:y:z = m(C)/Ar(C) : m(H)/Ar(H) : m(O)/Ar(O);

x:y:z= 7,2/12 :1,8/1 :4,8/16;

x:y:z= 0,6 : 1,8 : 0,3 = 2: 6 : 1

Значит простейшая формула соединения C₂H₆O и молярную массу 46 г/моль [M(C₂H₆O) = 2×Ar(C) + 6×Ar(H) + Ar(O) = 2×12 + 6×1 + 16 = 24 + 6 + 16 = 46 / моль].

Значение молярной массы органического вещества можно определить при помощи его плотности по водороду:

M_substance = M(H₂) × D(H₂)_;

M_substance = 2 × 23 = 46 г/моль

Чтобы найти истинную формулу органического соединения найдем отношение полученных молярных масс:

M_substance / M(C₂H₆O) = 46 / 46 = 1

Значит формула органического соединения будет иметь вид C₂H₆O.

Ответ

C₂H₆O

ПРИМЕР 2

Задание

Молярная масса соединения азота с водородом равна 32 г/моль. Определите молекулярную формулу вещества, массовая доля азота в котором составляет 85,7%.

Решение

Массовая доля элемента Х в молекуле состава НХ рассчитывается по следующей формуле:

ω (Х) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%

Вычислим массовую долю водорода в соединении:

ω (H) = 100% — ω(N) = 100% — 85,7% = 14,3%

Обозначим количество моль элементов, входящих в состав соединения за «х» (азот), «у» (водород). Тогда, мольное отношение будет выглядеть следующим образом (значения относительных атомных масс, взятых из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел):

x:y = ω(N)/Ar(N) : ω(H)/Ar(H);

x:y= 85,7/14 : 14,3/1;

x:y= 6,12 : 14,3= 1 : 2

Значит простейшая формула соединения азота с водородом будет иметь вид NH₂ и молярную массу 16 г/моль [M(NH₂) = Ar(N) + 2×Ar(H) = 14+ 2×1 = 14 + 2 = 16 г/моль].

Чтобы найти истинную формулу органического соединения найдем отношение полученных молярных масс:

M_substance / M(NH₂) = 32 / 16 = 2

Значит индексы атомов азота и водорода должны быть в 2 раза выше, т.е. формула вещества будет иметь вид N₂H₄. Это гидразин.