Формула угля

Определение и формула угля

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Уголь – одна из аллотропных модификаций химического элемента углерода.

Строение атома углерода приведено на рис. 1. Помимо древесного угля, углерод может существовать в виде простого вещества алмаза или графита, принадлежащих к гексагональной и кубической системам, кокса, сажи, карбина, поликумулена графена, фуллерена, нанотрубок, нановолокон, астралена и т.д.

Рис. 1. Строение атома углерода.

Химическая формула угля

Химическая формула угля – С. Она показывает, что в составе молекулы этого вещества находится один атом углерода (Ar = 12 а.е.м.). По химической формуле можно вычислить молекулярную массу угля:

M(С) = M_r (С) × 1 моль = 12,0116 г/моль

Структурная (графическая) формула угля

Более наглядной является структурная (графическая) формула угля. Она показывает то, как связаны атомы между собой внутри молекулы (рис. 2).

Рис. 2. Строение аллотропных модификаций углерода: а) алмаза; б – графита; в) – фуллерена.

Электронная формула

Электронная формула, показывающая распределение электронов в атоме по энергетическим подуровням показана ниже:

₆С 1s²2s²2p²

Она также показывает, что углерод относится к элементам р-семейства, а также число валентных электронов — на внешнем энергетическом уровне находится 4 электрона (2s²2p²).

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Массовая доля хлора в хлориде фосфора составляет 77,5%. Определите простейшую формулу соединения.

Решение

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

ω (Х) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%

Вычислим массовую долю фосфора в соединении:

ω (P) = 100% — ω(Cl) = 100% — 77,5% = 22,5%

Обозначим количество моль элементов, входящих в состав соединения за «х» (фосфор) и «у» (хлор). 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(Cl)/Ar(Cl);

x:y= 22,5/31 : 77,5/35,5;

x:y= 0,726 : 2,183 = 1 : 3

Значит формула соединения фосфора с хлором будет иметь вид PCl₃. Это хлорид фосфора (III).

Ответ

PCl₃

ПРИМЕР 2

Задание

Определите простейшую формулу соединения калия с марганцем и кислородом, если массовая доля калия равна 24,7%, марганца 34,8%.

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 (P) = 100% — ω(K) — ω(Mn)= 100% — 24,7% — 34,8% = 40,5%

Обозначим количество моль элементов, входящих в состав соединения за «х» (калий), «у» (марганец) 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(Mn)/Ar(Mn) : ω(O)/Ar(O);

x:y:z= 24,7/39 : 34,8/55 : 40,5/16;

x:y:z= 0,63 :0,63:2,53 = 1 : 1: 4

Значит формула соединения калия, марганца и кислорода будет иметь вид KMnO₄. Это перманганат калия.