Формула железа
Определение и формула железа
Плотность равна 7,87 г/см3. Температура плавления 1539oC, кипения 3200oC. Железо имеет несколько модификаций. До 769oC устойчиво α-железо с объемно центрированной кубической решеткой и ферромагнитными свойствами. При 769oC осуществляется переход в β-железо (кристаллическая структура та же, парамагнетик). При 910oC образуется γ-железо с гранецентрированной кристаллической решеткой. Парамагнитные свойства. При 1400oC и до температуры плавления – δ- железо с объемно центрированной кубической решеткой.
Рис. 1. Железо. Внешний вид.
Химическая формула железа
Химическое обозначение железа – Fe от латинского слова «ferrum». Этот химический элемент расположен в четвертом периоде в VIIIВ группе Периодической таблицы. Относится к элементамd-семейства. Металл. Относительная атомная масса железа равна 55,847 а.е.м.
Электронная формула железа
Атом железа состоит из положительно заряженного ядра (+26), внутри которого есть 26 протонов и 30 нейтронов (массовое число равно 56), а вокруг, по шести орбитам движутся 26 электронов.
Рис. 1. Строение атома железа.
Электронная формула атома железа в основном состоянии имеет следующий вид:
1s22s22p63s23p63d64s2.
Примеры решения задач
| Задание | Определите молекулярную формулу вещества, состоящего из кислорода, азота, фосфора и водорода, если известно, что оно содержит по массе 48,48% кислорода, число атомов азота в нем в два раза больше числа атомов фосфора, а количество атомов водорода в соединении в 2,25 раза больше количества атомов кислорода. Молярная масса вещества меньше 200 г/моль. |
| Решение | Обозначим число атомов кислорода в молекуле через «х», число атомов азота через «у», число атомов фосфора за «z» и число атомов водорода за «k».
Найдем соответствующие относительные атомные массы элементов азота, фосфора, водорода и кислорода (значения относительных атомных масс, взятые из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел). Ar(N) = 14; Ar(P) = 31; Ar(H) = 14; Ar(O) = 16. Пусть масса неорганического вещества равна 100 г, тогда масса кислорода составляет m(О) = 48,48 г. Найдем количество вещества кислорода: n(О) = m(О) / М(О); n(О) = 48,48 / 16 = 3,03 моль. Согласно условию задачи n(Н) = n(О) ×2,25, т.е. n(Н) = 3,03 × 2,25 = 6,82 моль. Тогда масса водорода будет равна: m(Н) = n(Н) × М(Н); m(Н) = 6,82 ×1 = 6,82 г. Найдем суммарную массу элементов азота и фосфора, входящих в состав соединения: m (N + P) = msubstance — m(О) — m(Н); m (N + P)= 100 – 48,5 – 6,82 = 44,68 г. Запишем уравнения для нахождения массы каждого из элементов в отдельности: m(N) = n(N) × M(N); m(N) = 14× n(N). m(P) = n(P) × M(P); m(P) = 31× n(P). Составим систему уравнений и решим ее: 14× n(N) + 31×n(P) = 44,68; n(N) = 2×n(P). 28 n(Р) + 31n (P) = 44,68; 59 n(Р) = 44,68; n(Р) = 0,757 моль. n(N) = 2× 0,75= 1,514 моль. Процентное содержание элементов разделим на соответствующие относительные атомные массы. Таким образом мы найдем соотношения между числом атомов в молекуле соединения: x:y:z:k = n(О) : n(N) : n(Р) : m(Н); x:y:z:k= 3,03 : 1,514 : 0,757 : 6,82; x:y:z:k= 4 : 2 : 1 : 9. Значит простейшая формула соединения будет иметь вид O4N2PH9. Молекулярная формула вещества может содержать удвоенное, утроенное и т.д. число атомов. Чтобы убедиться в том, что молекулярная формула вещества совпадает с простейшей, подсчитаем молярную массу: М(O4N2PH9) = Ar(O) ×4 + Ar(N) ×2 + Ar(P) + Ar(H) ×9; М(O4N2PH9) = 16×4 + 14×2 + 31 + 1×9 = 132 г/моль. 132 < 200. Очевидно, что молярная масса для удвоенной формулы будет больше 200, что противоречит условию задачи, следовательно, молекулярная формула вещества O4N2PH9.Перегруппировав атомы легко догадаться, что это вещество является гидрофосфатом аммония (NH4)2HPO4. |
| Ответ | (NH4)2HPO4 |
| Задание | Найдите молекулярную формулу вещества, если плотность его паров по водороду равна 67,5, а состав выражается следующими массовыми долями элементов: 23,7% серы, 23,7% кислорода, 52,6% хлора. |
| 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» (сера), «у» (хлор) 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(S)/Ar(S) : ω(Cl)/Ar(Cl) : ω(O)/Ar(O); x:y:z= 23,7/32 : 52,6/35,5 : 23,7/16; x:y:z= 0,74 : 1,48:1,48 = 1 : 2: 2. Значит простейшая формула соединения серы, хлора и кислорода будет иметь вид SCl2O2 и молярную массу 135г/моль[M(SCl2O2) = Ar(S) + 2×Ar(Cl) + 2×Ar(O) = 32 + 2×35,5 + 2×16 = 32 + 71 + 32 = 135г/моль]. Значение молярной массы органического вещества можно определить при помощи его плотности по водороду: Msubstance = M(H2) × D(H2); Msubstance = 2 × 67,5 = 135 г/моль. Чтобы найти истинную формулу органического соединения найдем отношение полученных молярных масс: Msubstance / M(SCl2O2) = 135 / 135 = 1. Значит формула соединения серы, хлора и кислорода имеет вид SCl2O2. |
| Ответ | SCl2O2 |
