Формула кристаллической соды

Определение и формула кристаллической соды

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Кристаллическая сода представляет собой динатриевую соль угольной кислоты, а также имеет тривиальные названия кальцинированная сода истиральная сода.

В обычных условиях кристаллическая сода – это твердое вещество белого цвета (рис. 1), которое плавится без разложения и разлагается при дальнейшем нагревании (температура плавления 851^oC). Хорошо растворяется в воде (гидролизуется по катиону) создавая сильнощелочную среду.

Кристаллическая сода. Внешний вид и формулы

Рис. 1. Кристаллическая сода. Внешний вид.

Химическая формула кристаллической соды

Химическая формула кристаллической соды Na₂CO₃. Она показывает, что в состав данной молекулы входят два атома натрия (Ar = 23 а.е.м.), один атом углерода (Ar = 12 а.е.м.) и три атома кислорода (Ar = 16 а.е.м.). По химической формуле можно вычислить молекулярную массу кристаллической соды:

Mr(Na₂CO₃) = 2×Ar(Na) + Ar(C) + 3×Ar(O);

Mr(Na₂CO₃) = 2×23 + 12 + 3×16 = 46 + 12 + 48 = 106

Графическая (структурная) формула кристаллической соды

Структурная (графическая) формула кристаллической соды является более наглядной. Она показывает то, как связаны атомы между собой внутри молекулы:

Ионная формула

Карбонат натрия представляет собой среднюю соль угольной кислоты, которая подвергается диссоциации в водном растворе согласно следующему уравнению реакции:

Na₂CO₃ ↔ 2Na⁺ + CO₃^2-

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Составьте формулу соединения калия, серы и кислорода, если массовые доли элементов в нём: ω(K) = 30,75%, ω(S) = 25,21%, ω(O) = 44,04%.

Решение

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

ω (Х) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%

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

x:y:z = ω(K)/Ar(K) : ω(S)/Ar(S) : ω(O)/Ar(O);

x:y:z= 30,75/39 : 25,21/32: 44,04/16;

x:y:z= 0,78 : 0,78: 2,75 = 1 : 1 : 3

Значит формула соединения калия, серы и кислорода будет иметь вид KSO₃.

Ответ

KSO₃

ПРИМЕР 2

Задание

При сжигании органического вещества массой 10,5 г получили 16,8 г углекислого газа (н.у.) и 13,5 г воды. Плотность паров вещества по воздуху равна 2,9. Выведите молекулярную формулу вещества.

Решение

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

M_substance = M_air × D_air;

M_substance = 29 × 2,9 = 84,1 г/моль

По массам углекислого газа и воды находим массы углерода и водорода, а также кислорода (по разнице между массой вещества и атомов углерода и водорода в нем). Однако, для начала рассчитаем их молярные массы. 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

m (C) = m(CO₂) ×Ar(C)/M(CO₂);

m (C) = 16,8×12/ 44 = 4,58 г

m (H) = m(H₂O) ×2×Ar(H)/M(H₂O);

m (H) = 13,5 × 2×1 / 18 = 1,5 г

m(O) = m_substance — m (C) — m (H) = 10,5 – 4,58 – 1,5 = 4,42 г

Обозначим количество моль элементов, входящих в состав соединения за «х» (углерод), «у» (водород) и «z» (кислород). Тогда, мольное отношение будет выглядеть следующим образом:

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

x:y:z= 4,58/12 : 1,5/1: 4,42/16;

x:y:z= 0,38 : 1,5: 0,276 = 1,38 : 5,43 : 1 = 3: 11 : 2

Следовательно, простейшая формула органического соединения имеет вид C₃H₁₁O₂и молярную массу 46 г/моль [M(C₃H₁₁O₂) = 3×Ar(C) + 11×Ar(H) +2×Ar(O) = 3×12+ 11×1 + 2×16= 36 + 11 + 32 = 79 г/моль].

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

M_substance / M(C₃H₁₁O₂) = 84,1 / 79 = 1

Значит формула органического соединения будет иметь вид C₃H₁₁O₂.