Визначення і формула оксиду алюмінію
Оксид алюмінію (глинозем) в звичайних умовах являє собою речовина білого кольору, дуже тугоплакое, з дуже високою твердістю (рис. 1).
Є вихідною сировиною для одержання алюмінію. У природі зустрічається у вигляді корунду і його різновидів. Якщо безбарвні кристали корунду пофарбовані домішками в блакитний колір, то вони називаються сапфірами, в фіолетовий - аметистами, в червоний - рубінами.
Мал. 1. Оксид алюмінію. Зовнішній вигляд.
Оксид алюмінію не розчиняється у воді і з нею не реагує. Виявляє амфотерні властивості: реагує з концентрованими кислотами, лугами в концентрованому розчині і при спіканні. У прожареному вигляді хімічно пасивний.
Хімічна формула оксиду алюмінію
Хімічна формула оксиду алюмінію Al2 O3. Вона показує, що до складу даної молекули входять два атоми алюмінію (Ar = 27 а.е.м.) і три атома кисню (Ar = 16 а.е.м.). За хімічною формулою можна обчислити молекулярну масу оксиду алюмінію:
Mr (Al2 O3) = 2 × 27 + 3 × 16 = 54 + 48 = 102
Графічна (структурна) формула оксиду алюмінію
Структурна (графічна) формула оксиду алюмінію є більш наочною. Вона показує те, як пов'язані атоми між собою всередині молекули (рис. 2).
Мал. 2. Графічна формула оксиду алюмінію.
Приклади розв'язання задач
При спалюванні 6,5 г газоподібного органічної сполуки отримано 11,2 л (н.у.) вуглекислого газу і 4,5 г води. Відносна щільність цього з'єднання за воднем дорівнює 13. Виведіть його хімічну формулу.
Складемо схему реакції згоряння органічної сполуки позначивши кількість атомів вуглецю, водню і кисню за «x», «у» і «z» відповідно:
Визначимо маси елементів, що входять до складу цієї речовини. Значення відносних атомних мас, взяті з Періодичної таблиці Д.І. Менделєєва, округлимо до цілих чисел: Ar (C) = 12 а.е.м. Ar (H) = 1 а.е.м. Ar (O) = 16 а.е.м.
Розрахуємо молярні маси вуглекислого газу і води. Як відомо, молярна маса молекули дорівнює сумі відносних атомних мас атомів, що входять до складу молекули (M = Mr):
M (CO2) = Ar (C) + 2 × Ar (O) = 12 + 2 × 16 = 12 + 32 = 44 г / моль;
M (H2 O) = 2 × Ar (H) + Ar (O) = 2 × 1 + 16 = 2 + 16 = 18 г / моль
m (C) = [11,2 / 22,4] × 44 = 6 г;
m (H) = [2 × 4,5 / 18] × 1 = 0,5 г
m (O) = m (Cx Hy Oz) - m (C) - m (H) = 6,5 - 6 - 0,5 = 0,
що свідчить про те, що в складі даного органічної речовини немає.
Визначимо хімічну формулу сполуки як Cx Hy:
x: y = m (C) / Ar (C). m (H) / Ar (H);
Значить найпростіша формула сполуки CH і молярну масу 13 г / моль [M (CH) = Ar (C) + Ar (H) = 12 + 1 = 13 г / моль].
Значення молярної маси органічної речовини можна визначити за допомогою його щільності за воднем:
Msubstance = 2 × 13 = 26 г / моль
Щоб знайти справжню формулу органічної сполуки знайдемо відношення отриманих молярних мас:
Msubstance / M (CH) = 26/13 = 2
Значить індекси атомів вуглецю і водню повинні бути в 2 рази вище, тобто формула речовини матиме вид C2 H2. Це ацетилен.
В результаті згорання кисневмісного органічної сполуки в надлишку повітря зібрано 1,584 г вуглекислого газу і 0,972 мл води. Щільність пара цього з'єднання по повітрю дорівнює 1,5865. Виведіть хімічну формулу сполуки, якщо вона містить два однойменних радикала.
Складемо схему реакції згоряння органічної сполуки позначивши кількість атомів вуглецю, водню і кисню за «x», «у» і «z» відповідно:
Визначимо маси елементів, що входять до складу цієї речовини. Значення відносних атомних мас, взяті з Періодичної таблиці Д.І. Менделєєва, округлимо до цілих чисел: Ar (C) = 12 а.е.м. Ar (H) = 1 а.е.м. Ar (O) = 16 а.е.м.
Розрахуємо молярні маси вуглекислого газу і води. Як відомо, молярна маса молекули дорівнює сумі відносних атомних мас атомів, що входять до складу молекули (M = Mr):
M (CO2) = Ar (C) + 2 × Ar (O) = 12 + 2 × 16 = 12 + 32 = 44 г / моль;
M (H2 O) = 2 × Ar (H) + Ar (O) = 2 × 1 + 16 = 2 + 16 = 18 г / моль
m (C) = [1,584 / 44] / 12 = 0,432 г;
m (H) = [2 × 0,971 × 1/18 × 1 (г / мл)] = 0,108 г
Значення молярної маси органічної речовини можна визначити за допомогою його щільності по повітрю:
Msubstance = 29 × 1,5862 = 46 г / моль
Знайдемо число атомів вуглецю і водню в поєднанні:
x: y = m (C) / Ar (C). m (H) / Ar (H);
x: y = 0,432 / 12: 0,108 / 1;
x: y = 0,036. 0,108 = 1: 3
Значить найпростіша формула вуглеводневої радикала цього з'єднання має вигляд CH3 і молярну масу 15 г / моль [M (CH) = Ar (C) + 3 × Ar (H) = 12 + 3 × 1 = 12 + 3 = 15 г / моль] . Це означає, що на кисень доводиться [46-15 = 31 г / моль], що неможливо.
З огляду на умову задачі про два однойменних радикала 2 × М (CH3) = 2 × 15 = 30 г / моль, отримуємо, що на кисень доводиться [46-30 = 16 г / моль], тобто органічне кисневмісних сполук має вигляд CH3 -O-CH3. Це ацетон (диметилкетон).