Формула золота

Определение и формула золота

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

В обычных условиях золото представляет собой вещество желтого цвета (рис. 1) с гранецентрированной кубической решеткой. Для этого металла характерна исключительная пластичность.

Он превосходит другие металлы по теплопроводности и электрической проводимости. Плотность 19,3 г/см³. Температура плавления 1064,4^oC, кипения 2880^oC.

Рис. 1. Золото. Внешний вид.

Химическая формула золота

Химическое обозначение золота – Au от латинского слова «aurum». Этот химический элемент расположен в шестом периоде в IВ группе Периодической таблицы Д.И. Менделеева. Относится к элементамd-семейства. Металл. Относительная атомная масса золота равна 196,9665 а.е.м.

Электронная формула золота

В ядре атома золота содержится 79 протонов и 118 нейтронов (массовое число равно 197). В атоме золота есть шесть энергетических уровня, на которых находятся 79 электронов (рис. 2).

Рис. 2. Строение атома золота.

Электронная формула атома золота в основном состоянии имеет следующий вид:

+79 Au)₂)₈)₁₈)₃₂)₁₈);

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4f¹⁴5s²5p⁶5d¹⁰6s¹.

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 C₂H₆Oи 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

Массовая доля фосфора в одном из его оксидов равна 56,4%. Плотность паров оксида по воздуху равна 7,59. Установите молекулярную формулу оксида.

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 (O) = 100% — ω(P) = 100% — 56,4% = 43,6%.

Обозначим количество моль элементов, входящих в состав соединения за «х» (фосфор), «у» (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 = ω(P)/Ar(P) : ω(O)/Ar(O);

x:y= 56,4/31 : 43,6/16;

x:y= 1,82 : 2,725= 1 : 1,5 = 2 : 3.

Значит простейшая формула соединения фосфора с кислородом будет иметь вид P₂O₃ и молярную массу 94 г/моль [M(P₂O₃) = 2×Ar(P) + 3×Ar(O) = 2×31+ 3×16 = 62 + 32 = 94 г/моль].

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

M_substance = M_air × D_air;

M_substance = 29 × 7,59 = 220 г/моль.

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

M_substance / M(P₂O₃) = 220 / 94 = 2.

Значит индексы атомов фосфора и кислорода должны быть в 2 раза выше, т.е. формула вещества будет иметь вид P₄O₆.