Плотность сахара
Плотность сахара и другие его физические свойства
Сахароза – представляет собой бесцветные кристаллы (рис. 1), хорошо растворимые в воде. Молекула этого вещества построена из остатков α-глюкозы и фруктопиранозы, которые соединяются между собой посредством гликозидного гидроксила:
Эмпирическая формула сахарозы, отражающая её химический состав имеет вид C12H22O11.
Рис. 1. Сахароза. Внешний вид.
В зависимости от того, из какого сырья был получен сахар, различают тростниковый, свекловичный, кленовый и пальмовый сахар.
Данную величину обычно обозначают греческой буквой r или латинскими D и d. Единицей измерения плотности в системе СИ принято считать кг/м3, а в СГС – г/см3.
Плотность можно вычислить по формуле:
Для веществ, находящихся в твердом агрегатном состоянии зачастую используют понятие насыпной (удельной/кажущейся) плотности, которая рассчитывается как отношение массы вещества ко всему занимаемому объему, с учетом доли объема пустот.
Плотность сахара приведена в таблице ниже.
Таблица 1. Плотность сахара.
Вид сахара |
Плотность, кг/м3 |
Насыпная плотность, кг/м3 |
Коричневый |
— |
720 |
Сахарная пудра |
— |
800 |
Свекловичный сахар |
560 |
— |
Тростниковый сахар |
— |
270 |
Сахар-песок |
— |
850 |
Примеры решения задач
Задание | Масса порции серного газа SO3 равна 18. Вычислите: а) число молекул газа; б) количество вещества серного газа; в) относительную плотность серного газа по воздуху. |
Решение | Запишем формулу для расчета массы газа, из которой можно выразить количество вещества:
m(gas) = n(gas) ×Mgas; n (SO3) = m(SO3) / M(SO3); M(SO3) = Ar(S) + 3×Ar(O) = 32 + 3× 16 = 32 + 48 = 80г/моль; n (SO3) = 18 / 80 = 0,225 моль. Число молекул газа рассчитывается как: N(SO3) = n(SO3) ×NA, где NA – постоянная Авогадро, равная 6,02×10-23 моль-1. N(SO3) = 0,225 × 6,02 × 10-23 = 1,35×10-23 молекул. Отношение массы данного газа к массе другого газа, взятого в том же объеме, при той же температуре и том же давлении, называется относительной плотностью первого газа по второму. Данная величина показывает, во сколько раз первый газ тяжелее или легче второго газа. D = M1 / M2. Относительную молекулярную массу воздуха принимают равной 29 (с учетом содержания в воздухе азота, кислорода и других газов). Следует отметить, что понятие «относительная молекулярная масса воздуха» употребляется условно, так как воздух – это смесь газов. Dair(SO3) = M(SO3) / Mair = 80 / 29 = 2,76. |
Ответ | Количество вещества серного газа равно 0,225 моль, число молекул — 1,35×10-23; относительная плотность серного газа по воздуху составляет 2,76. |
Задание | При сжигании 7,31 г углеводорода получили 23,2 г углекислого газа и 8,8 г воды. Относительная плотность паров углеводорода по водороду равна 40. Найдите молекулярную формулу углеводорода. |
Решение | Составим схему реакции сгорания органического соединения обозначив количество атомов углерода, водорода и кислорода за «x», «у» и «z» соответственно:
CxHyOz + Oz →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) = [23,2/ 44]×12 = 6,33 г; m(H) = 2×8,8 / 18 ×1= 0,98 г. m(O) = m(CxHyOz) – m(C) – m(H) = 7,31 – 6,33 – 0,98 = 0г. Определим химическую формулу соединения: x:y = m(C)/Ar(C) : m(H)/Ar(H); x:y = 6,33/12 :0,98/1; x:y = 0,53 : 0,98= 1: 2. Значит простейшая формула соединения CH2, а его молярная масса равна 14 г/моль [M(CH2) = Ar(C) + 2×Ar(H) = 12 + 2×1 = 12 + 2 = 14 / моль]. Значение молярной массы органического вещества можно определить при помощи его плотности по водороду: Msubstance = M(H2) × D(H2); Msubstance = 2 × 40 = 80 г/моль. Чтобы найти истинную формулу органического соединения найдем отношение полученных молярных масс: Msubstance / M(CH2) = 80 / 14 = 5,7 ≈ 6. Значит индексы атомов углерода и водорода должны быть в 6 раз выше, т.е. формула вещества будет иметь вид C6H12. |
Ответ | Формула органического соединения C6H12, а его молярная масса — 80 г/моль. |