Формула угольной кислоты

Определение и формула угольной кислоты

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Угольная кислота представляет собой слабую кислоту неорганической природы. Нейтрализуется щелочами с образованием кислых и средних солей.

Угольная кислота в свободном виде не выделена. Она существует в разбавленном растворе при комнатной температуре в виде гидрата состава CO₂×H₂O, который также частично изомеризуется в H₂CO₃ (молекулы H₂CO₃ обнаружены также в газовой фазе).

Химическая формула угольной кислоты

Химическая формула угольной кислоты – H₂CO₃. Она показывает, что в составе молекулы этого сложного вещества находится два атома 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 перманганата калия:

Mr(H₂CO₃) = 2×Ar(H) + Ar(C) + 3×Ar(O);

Mr(H₂CO₃) = 2×1 + 12 + 3×16 = 2 + 12 + 48 = 62

Структурная (графическая) формула угольной кислоты

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

Угольная кислота способна диссоциировать на ионы в водном растворе согласно следующему уравнению:

H₂CO₃ ↔ 2H⁺ + CO₃^2-

В этой связи для угольной кислоты также можно указать и ионную формулу:

Электронные формулы

Электронные формулы, показывающие распределение электронов в атоме по энергетическим подуровням принято изображать только для отдельных химических элементов, однако для угольной кислоты можно представить и такую формулу (рис. 1.).

Рис. 1. Электронная формула угольной кислоты.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Установите массовую формулу вещества, содержащего 40,0% кальция, 12,0% углерода и 48,0% 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» (кальций), «у» (углерод) 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(Ca)/Ar(Ca) : ω(C)/Ar(C) : ω(O)/Ar(O);

x:y:z= 40,0/40 : 12,0/12 : 48,0/16;

x:y:z= 1: 1 : 3

Значит формула соединения кальция, углерода и кислорода будет иметь вид CaCO₃. Это карбонат кальция.

Ответ

CaCO₃

ПРИМЕР 2

Задание

Установите массовую формулу вещества, содержащего 26,5% калия, 35,4% хрома и 38,1% 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» (хром) 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(Cr)/Ar(Cr) : ω(O)/Ar(O);

x:y:z= 26,5/39 : 35,4/52 : 38,1/16;

x:y:z= 0,7 : 0,7:2,4 = 1 : 1: 4

Значит формула соединения калия, хрома и кислорода будет иметь вид KCrO₄. Это хромат калия.