Формулы хлоридов

Определение и формулы хлоридов

Хлороводородная кислота представляет собой одноосновную кислоту, которая подвергается диссоциации в водном растворе согласно следующему уравнению:

HCl ↔ H⁺ + Cl^—.

тем самым образуя соли – хлориды (NaCl – хлорид натрия, CaCl₂– хлорид кальция, AlCl₃–хлорид алюминия и т.д.).

В зависимости от типа химической связи между атомами в молекуле, различают ионные хлориды, представляющие собой твердые кристаллические вещества с высокими температурами плавления; ковалентные хлориды, представляющие собой как газообразные вещества, так и жидкости или легкоплавкие твердые вещества. Значительная часть хлоридов хорошо растворимы в воде.

Химические формулы хлоридов

Химические формулы хлоридов рассмотрим на примере NaCl – хлорида натрия, CaCl₂– хлорида кальция и AlCl₃–хлорида алюминия. Химическая формула показывает качественный и количественный состав молекулы (сколько и каких атомов входит в конкретное соединение) По химической формуле можно вычислить молекулярную массу хлоридов (Ar(Na) = 23а.е.м., Ar(Cl) = 35,5 а.е.м., Ar(Ca) = 40 а.е.м., Ar(Al) = 27а.е.м.):

Mr(NaCl) = Ar(Na) + Ar(Cl);

Mr(NaCl) = 23 + 35,5 = 58,5.

Mr(CaCl₂) = Ar(Ca) + 2×Ar(Cl);

Mr(CaCl₂) = 40 + 2×35,5 = 40 + 71 = 111.

Mr(AlCl₃) = Ar(Al) + 3×Ar(Cl);

Mr(AlCl₃) = 27 + 3×35,5= 27 + 106,5 = 133,5.

Структурные (графические) формулы хлоридов

Структурная (графическая) формула является более наглядной. Рассмотрим структурные формулы фосфатов на примере все тех же NaCl – хлорида натрия, CaCl₂– хлорида кальция и AlCl₃–хлорида алюминия.

Na — Cl

Рис. 1. Структурная формула хлорида натрия.

Cl – Ca — Cl

Рис. 2. Структурная формула хлорида кальция.

Рис. 3. Структурная формула хлорида алюминия.

Ионная формула

Хлориды представляют собой средние соли способные диссоциировать на ионы в водном растворе:

NaCl ↔ Na⁺ + Cl^—;

CaCl₂ ↔ Ca²⁺ + 2Cl^—;

AlCl₃ ↔ Al³⁺ + 3Cl^—.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

При полном сгорании кислородсодержащего органического вещества массой 13,8 г получили 26,4 г углекислого газа и 16,2 г воды. Найдите молекулярную формулу вещества, если относительная плотность его паров по водороду равна 23.

Решение

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

C_xH_yO_z+ 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) = [26,4 / 44]×12 = 7,2 г;

m(H) = 2×16,2 / 18 ×1= 1,8 г.

m(O) = m(C_xH_yO_z) – m(C) – m(H) = 13,8 – 7,2 – 1,8 = 4,8 г.

Определим химическую формулу соединения:

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

x:y:z= 7,2/12 :1,8/1 :4,8/16;

x:y:z= 0,6 : 1,8 : 0,3 = 2: 6 : 1.

Значит простейшая формула соединения 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 / моль].

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

M_substance = M(H₂) × D(H₂)_;

M_substance = 2 × 23 = 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.

Ответ

C₂H₆O

ПРИМЕР 2

Задание

Молярная масса соединения азота с водородом равна 32 г/моль. Определите молекулярную формулу вещества, массовая доля азота в котором составляет 85,7%.

Решение

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

ω (Х) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%.

Вычислим массовую долю водорода в соединении:

ω (H) = 100% — ω(N) = 100% — 85,7% = 14,3%.

Обозначим количество моль элементов, входящих в состав соединения за «х» (азот), «у» (водород). 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(N)/Ar(N) : ω(H)/Ar(H);

x:y= 85,7/14 : 14,3/1;

x:y= 6,12 : 14,3= 1 : 2.

Значит простейшая формула соединения азота с водородом будет иметь вид NH₂ и молярную массу 16 г/моль [M(NH₂) = Ar(N) + 2×Ar(H) = 14+ 2×1 = 14 + 2 = 16 г/моль].

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

M_substance / M(NH₂) = 32 / 16 = 2.

Значит индексы атомов азота и водорода должны быть в 2 раза выше, т.е. формула вещества будет иметь вид N₂H₄. Это гидразин.