Формула салициловой кислоты

Определение и формула салициловой кислоты

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Салициловая кислота (2-гидроксибензойная кислота, фенольная кислота) – это сложное соединение органической природы, относящееся к классу карбоновых кислотароматического ряда.

В обычных условиях представляет собой бесцветные кристаллы, которые плохо растворяются в воде (1,8 г/л при температуре 20^oC), но хорошо в органических растворителях (этаноле, диэтиловом эфире и др.).

Химическая формула салициловой кислоты

Химическая формула салициловой кислоты может быть записана двояко: C₆H₄(OH)COOH или С₇H₆O₃. Она показывает качественный и количественный состав молекулы (сколько и каких атомов входит в конкретное соединение) По химической формуле можно вычислить молекулярную массу салициловой кислоты (Ar(С) = 12 а.е.м., Ar(Н) = 1 а.е.м., Ar(О) = 16 а.е.м.):

Mr(C₆H₄(OH)COOH) = 7×Ar(С) + 6×Ar(Н)+ 3×Ar(О);

Mr(C₆H₄(OH)COOH) = 7×12 + 6×1 + 3×16 = 84 + 6 + 48 = 138.

Графическая (структурная) формула салициловой кислоты

Структурная (графическая) формула является более наглядной, она отражает то, как атомы связаны между собой внутри молекулы салициловой кислоты (рис. 1).

Рис. 1. Графическая формула салициловой кислоты.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

При полном сгорании некоторого количества углеводорода образовалось 14,08 г оксида углерода (IV) и 3,6 г воды. Найдите молекулярную формулу вещества, если относительная плотность его паров по водороду равна 39.

Решение

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

C_xH_y+ 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) = [14,8 / 44]×12 = 4,04 г;

m(H) = 2×3,6 / 18 ×1= 0,4 г.

Определим химическую формулу углеводорода:

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

x:y= 4,04/12 :0,4/1

x:y= 0,34 : 0,4 = 1 : 1.

Значит его простейшая формула CH, а молярная масса 13 г/моль [M(CH) = Ar(C) + Ar(H) = 12 + 1 =13 / моль].

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

M_substance = M(H₂) × D(H₂)_;

M_substance = 2 × 39 = 78 г/моль.

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

M_substance / M(CH) = 78 / 13 = 6.

Значит индексы атомов углерода и водорода должны быть в 6 раз выше, т.е. формула вещества будет иметь вид C₆H₆.Это бензол.

Ответ

C₆H₆

ПРИМЕР 2

Задание

В некотором соединении массовые доли азота, водорода и кислорода соответственно равны 35,5%, 5% и 60%. Выведите простейшую формулу этого соединения.

Решение

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

ω (Х) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%.

Обозначим число атомов азота в молекуле через «х», число атомов водорода через «у» и число атомов кислорода за «z».

Найдем соответствующие относительные атомные массы элементов азота, водорода и кислорода (значения относительных атомных масс, взятые из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел).

Ar(N) = 14; Ar(H) = 1; Ar(O) = 16.

Процентное содержание элементов разделим на соответствующие относительные атомные массы. Таким образом мы найдем соотношения между числом атомов в молекуле соединения:

x:y:z = ω(N)/Ar(N) : ω(H)/Ar(H) : ω(O)/Ar(O);

x:y:z = 35,5/14 : 5/1 : 60/16;

x:y:z = 2,5 : 5 : 3,75 = 1: 2 : 1,5 = 2 : 4: 3.

Значит простейшая формула соединения калия, хрома и кислорода имеет вид N₂H₄O₃или NH₄NO₃. Это нитрат аммония.