Формула сульфата кальция

Определение и формула сульфата кальция

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Сульфат кальция в обычных условиях представляет собой весьма гигроскопичный порошок белого цвета (рис. 1), который разлагается при плавлении (температура плавления равна 1450° С).

Мало растворяется в воде; растворимость повышается в присутствии хлоридов натрия и магния, а также хлороводородной и азотной кислот. Реагирует с концентрированной серной кислотой. Восстанавливается углеродом при спекании. Определяет постоянную жесткость природных вод.

Рис. 1. Сульфат кальция. Внешний вид.

Химическая формула сульфата кальция

Химическая формула сульфата кальция CaSO₄. Она показывает качественный и количественный состав молекулы вещества (сколько и каких атомов входят в её состав). По химической формуле можно вычислить молекулярную сульфата кальция (Ar(Ca) = 40 а.е.м., Ar(S) = 32 а.е.м., Ar(O) = 16 а.е.м.):

Mr(CaSO₄) = Ar(Ca) + Ar(S) + 4×Ar(O);

Mr(CaSO₄) = 40 + 32 + 4×16 = 40 + 32 + 64 = 136.

Структурная (графическая) формула сульфата кальция

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

Ионная формула

Диссоциация сульфата кальция на ионы в водном растворе под действием электрического тока протекает согласно следующему уравнению:

CaSO₄ ↔ Ca²⁺ + SO₄^2-.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Определите молекулярную формулу кальциевой селитры, в которой массовые отношения кальция, азота и кислорода равны 10:7:24. Относительная молекулярная масса кальциевой селитры 164.

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, азота 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(N)=14 г/моль, а М(O) = 32 г/моль.

Тогда, количество вещества этих элементов равно:

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

n (Ca) = 10 / 40 = 0,25 моль.

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

n (N) = 7 / 14 = 0, 5 моль.

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

n (O) = 24 / 16 = 1,5 моль.

Найдем мольное отношение:

n(Ca) :n(N):n(O) = 0,25 : 0,5 : 1,5= 1 : 2 : 6,

т.е. простейшая формула соединения кальция, азота и кислорода имеет вид CaN₂O₆ и молярную массу 164 г/моль [M(CaN₂O₆) = Ar(Ca) + 2×Ar(N) + 6×Ar(O) = 40 + 2×14 + 6×16 = 40 + 28 + 96 = 164 г/моль]

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

M_substance / M(CaN₂O₆) = 164 / 164 = 1.

Значит формула соединения кальция, азота и кислорода имеет вид CaN₂O₆или Ca(NO₃)₂. Это нитрат кальция.

Ответ

Ca(NO₃)₂

ПРИМЕР 2

Задание

Установите массовую формулу вещества, содержащего 55,2% калия, 14,6% фосфора и 30,2% 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» (калий), «у» (фосфор) 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(K)/Ar(K) : ω(P)/Ar(P) : ω(O)/Ar(O);

x:y:z= 55,2/39 : 14,6/31 : 30,2/16;

x:y:z= 1,4 : 0,5: 1,9 = 3 : 1: 4.

Значит формула соединения калия, фосфора и кислорода будет иметь вид K₃PO₄. Это фосфат калия.