Формула песка

Определение и формула песка

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Песок (обычный) представляет собой зерна кварца, которые в свою очередь являются формой существования кристаллического диоксида кремния в природе.

Чистый песок – белого цвета, но чаще он бывает окрашен соединениями железа в желтый или красноватый цвет (рис. 1).

Рис. 1. Песок. Внешний вид.

Оксид кремния, составляющих основу песка, очень тверд, нерастворим в воде и плавится при температуре порядка 1610^oC превращаясь в бесцветную жидкость, при охлаждении которой получается прозрачная стекловидная масса аморфного оксида кремния.

Химическая формула песка

Химическая формула песка – это формула оксида кремния SiO₂. Она показывает, что в состав данной молекулы входит один атом кремния (Ar = 28 а.е.м) и два атома кислорода (Ar = 16 а.е.м.). По химической формуле можно вычислить молекулярную массу оксида кремния:

Mr(SiO₂) = Ar(Si) + 2×Ar(O);

Mr(SiO₂) = 28 + 2×16 = 28 + 32 = 60

Графическая (структурная) формула песка

Структурная (графическая) формула песка соответствует формуле оксида кремния и является более наглядной. Она показывает то, как связаны атомы между собой внутри молекулы:

O = Si = O

Строение молекулы оксида кремния позволяет ему образовывать структурные звенья, объединяясь в цепи:

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Массовая доля фосфора в одном из его оксидов равна 56,4%. Плотность паров оксида по воздуху равна 7,59. Установите молекулярную формулу оксида.

Решение

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

ω (Х) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%

Вычислим массовую долю кислорода в соединении:

ω (O) = 100% — ω(P) = 100% — 56,4% = 43,6%

Обозначим количество моль элементов, входящих в состав соединения за «х» (фосфор), «у» (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 = ω(P)/Ar(P) : ω(O)/Ar(O);

x:y= 56,4/31 : 43,6/16;

x:y= 1,82 : 2,725= 1 : 1,5 = 2 : 3

Значит простейшая формула соединения фосфора с кислородом будет иметь вид P₂O₃ и молярную массу 94 г/моль [M(P₂O₃) = 2×Ar(P) + 3×Ar(O) = 2×31+ 3×16 = 62 + 32 = 94 г/моль].

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

M_substance = M_air × D_air;

M_substance = 29 × 7,59 = 220 г/моль

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

M_substance / M(P₂O₃) = 220 / 94 = 2

Значит индексы атомов фосфора и кислорода должны быть в 2 раза выше, т.е. формула вещества будет иметь вид P₄O₆.

Ответ

P₄O₆

ПРИМЕР 2

Задание

В натуральном жемчуге массовые отношения кальция, углерода и кислорода равны 10:3:12. Какова простейшая формула жемчуга?

Решение

Для того, чтобы узнать, в каких отношениях находятся химические элементы в составе молекулы необходимо найти их количество вещества. Известно, что для нахождения количества вещества следует использовать формулу:

n = m / M

Найдем молярные массы кальция, углерода и кислорода (значения относительных атомных масс, взятых из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел). Известно, что M = Mr, значит M(Ca)= 40 г/моль, Ar(C)=12 г/моль, а М(O) = 32 г/моль.

Тогда, количество вещества этих элементов равно:

n (Ca) = m (Ca) / M (Ca);

n (Ca) = 10 / 40 = 0,25моль

n (C) = m (C) / M (C);

n (C) = 3 / 12 = 0,25 моль

n (O) = m (O) / M (O);

n (O) = 12 / 16 = 0,75 моль

Найдем мольное отношение:

n(Ca) :n(C):n(O) = 0,25 : 0,25 : 0,75= 1 : 1 : 3,

т.е. формула соединения жемчуга имеет вид CaCO₃.