Формула пентана

Определение и формула пентана

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Пентан – сложное вещество органической природы, относящееся к классу насыщенных/предельных углеводородов – алканов.

В обычных условиях представляет собой бесцветную жидкость со слабым запахом. Растворим в органических растворителях (ацетон, бензол, диэтиловый эфир, хлороформ и др.) и практически нерастворим в воде.

Химическая формула пентана

Общая химическая формула пентана C₅H₁₂. Химическая формула показывает качественные и количественный состав молекулы (сколько и каких атомов присутствует в ней). По химической формуле можно вычислить молекулярную массу вещества:

Mr(C₅H₁₂) = 5×Ar(C) + 12×Ar(H);

Mr(C₂H₂) = 5×12 + 12×1 = 60 + 12 = 72.

Структурная (графическая) формула пентана

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

Рис. 1. Графическая формула и модель молекулы пентана.

Исходя из модели строения молекулы пентана можно сделать вывод, что атомы углерода в ней расположены в пространстве не по прямой линии, а зигзагообразно. Валентные углы в молекуле пентана отличаются от идеальных значений (т.е. от числа 109^o28’).

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

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 C₂H₆Oи 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

Установите массовую формулу вещества, содержащего 40,0% кальция, 12,0% углерода и 48,0% кислорода.

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» (кальций), «у» (углерод) и «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(Ca)/Ar(Ca) : ω(C)/Ar(C) : ω(O)/Ar(O);

x:y:z= 40,0/40 : 12,0/12 : 48,0/16;

x:y:z= 1: 1 : 3.

Значит формула соединения кальция, углерода и кислорода будет иметь вид CaCO₃. Это карбонат кальция.