Формула пищевой соды

Определение и формула пищевой соды

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Пищевая сода (гидрокарбонат натрия, натрий двууглекислый, питьевая сода, бикарбонат натрия) в обычных условиях представляет собой мелкокристаллический порошок белого цвета, разлагающийся при слабом нагревании.

Во влажном состоянии начинает разлагаться при комнатной температуре. Умеренно растворяется в воде (гидролизуется по аниону). Не образует кристаллогидратов.

Рис. 1. Пищевая сода. Внешний вид.

Химическая формула пищевой соды

Химическая формула пищевой соды – NaHCO₃. Она показывает, что в составе молекулы этого сложного вещества находится один атома натрия (Ar = 23 а.е.м.), один атом водорода (Ar = 1 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 пищевой соды:

Mr(NaHCO₃) = Ar(Na) + Ar(H) + Ar(C) + 3×Ar(O);

Mr(NaHCO₃) = 23 + 1 + 12 + 3×16 = 36 + 48 =84

Структурная (графическая) формула пищевой соды

Более наглядной является структурная (графическая) формула пищевой соды. Она показывает то, как связаны атомы между собой внутри молекулы. Структурная формула пищевой соды имеет вид:

Ионная формула пищевой соды

Гидрокарбонат натрия представляет собой кислую соль угольной кислоты, которая способна диссоциировать на ионы в водном растворе согласно следующему уравнению:

NaHCO₃ ↔ Na⁺ + HCO₃^—

В этой связи для пищевой соды также можно указать и ионную формулу:

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

При сжигании 8,4 г углеводорода получили 26,4 г углекислого газа и 10,8 г воды. Относительная плотности паров углеводорода по воздуху равна 42. Найдите молекулярную формулу углеводорода.

Решение

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

M (C_xH_y) = M(H₂) × D(H₂)_;

M (C_xH_y) = 2 × 42 = 84 г/моль

По массам углекислого газа и воды находим массы углерода и водорода. 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) = 26,4×12/44 = 7,2 г

m (H) = m(H₂O) ×2×Ar(H)/M(H₂O);

m (H) = 10,8 × 2×1 / 18 = 1,2 г

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

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

x:y= 7,2/12 : 1,2/1;

x:y= 0,6 : 1,2 = 1 : 2

Следовательно, простейшая формула углеводорода имеет вид CH₂и молярную массу 14 г/моль [M(CH₂) = Ar(C) + 2×Ar(H) = 12+ 2×1 = 12 + 2 = 14 г/моль].

Чтобы найти истинную формулу оксида хлора найдем отношение полученных молярных масс:

M (C_xH_y) / M(CH₂) = 84 / 14 = 6

Значит индексы атомов углерода и водорода должны быть в 6 раз выше, т.е. формула углеводорода будет иметь вид C₆H₁₂. Это гексен.

Ответ

C₆H₁₂

ПРИМЕР 2

Задание

При сгорании 2,3 г органического вещества, состоящего из углерода, водорода и кислорода, образовалось 4,4 г углекислого газа и 2,7 г воды. Плотность паров вещества по кислороду равна 1,44 г. Определите молекулярную формулу вещества.

Решение

Значение молярной массы углеводорода можно определить при помощи его плотности по кислороду:

M_substance = M(O₂) × D(O₂)_;

M_substance = 32 × 1,44 = 46 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) = 4,4×12/ 44 = 1,2 г

m (H) = m(H₂O) ×2×Ar(H)/M(H₂O);

m (H) = 2,7 × 2×1 / 18 = 0,3 г

m(O) = m_substance — m (C) — m (H) = 2,3 – 1,2 – 0,3 = 0,8 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= 1,2/12 : 0,3/1: 0,8/16;

x:y:z= 0,1 : 0,3: 0,05 = 2 : 6 : 1

Следовательно, простейшая формула органического соединения имеет вид 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 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.