Organická chemie - výpočty
Dobrý den, potřebovala bych pomoci s pár příklady organické chemie. Chemie není můj oblíbený předmět a když dojde na počty jsem v koncích :)
Úkol pro všechny 3 úlohy --> určit molekulový vzorec organické sloučeniny
1. Molekuly organické sloučeniny mají celkem 10 atomů, v látce o hmotnosti 100 g je obsaženo 53,28 g uhlíku, 15,65 g vodíku a 31,07 g dusíku.
2. Sloučenina obsahuje 85,63 % uhlíku a 14,37 % vodíku. Spálením 0,2 mol této látky vzniklo 44 g oxidu uhličitého.
3. Spálením 75 g organické sloučeniny obsahující uhlík, vodík a kyslík vzniklo 110 g CO2 a 45 g H2O. Výchozí sloučenina o molární hmotnosti 150 g/mol obsahovala 40 % uhlíku.
Úkol pro všechny 3 úlohy --> určit molekulový vzorec organické sloučeniny
1. Molekuly organické sloučeniny mají celkem 10 atomů, v látce o hmotnosti 100 g je obsaženo 53,28 g uhlíku, 15,65 g vodíku a 31,07 g dusíku.
2. Sloučenina obsahuje 85,63 % uhlíku a 14,37 % vodíku. Spálením 0,2 mol této látky vzniklo 44 g oxidu uhličitého.
3. Spálením 75 g organické sloučeniny obsahující uhlík, vodík a kyslík vzniklo 110 g CO2 a 45 g H2O. Výchozí sloučenina o molární hmotnosti 150 g/mol obsahovala 40 % uhlíku.
Odpovědi
Diskuze
1. Máme org. sloučeninu CnNnHn (n je počet atomů v molekule). Ze zadání vyplývá, že hmotnostní procento (w=m/ms) každého atomu v molekule je: w(C)=53,28% w(N)=31,07% w(H)=15,65%.
Pro výpočet poměru hmotností jednotlivých atomů v molekule použíjeme vzorec m=w/Mr
Z toho vyplývá: m(C)=53,28/12=4,44g m(N)=31,07/14=2,22g m(H)=15,65/1=15,65g
Teď musíme vycházet z toho, že uhlík je čtyřvazný, dusík je trojvazný a vodík jednovazný. Z výpočtů víme, že uhlíku je v té molekule 2krát tolik než dusíku. Použíjeme dosazovací metodu: řekneme si, že hledaná molekula by mohla mít sumární vzorec C2N1H7 (protože víme, že celkově je tam 10 atomů). Taková sloučenina v organické chemii neexistuje (vycházíme z vaznosti jednotlivých prvků). Zkoušíme dál: C4N2H4. Tomuto vzorci odpovídá vzorec pyrimidinu, takže by to mohlo být. Zkoušíme dál: C6N3H1. Zase vidíme, že tomuto vzorečku neodpovídá žádná organická sloučenina. Takže správná odpověď by měla být C4N2H4. Přišel jsem na to úvahou, nezaručuju, že je to ten správný výsledek. Dobré by bylo, kdybysme to mohli ověřit (jestli náhodou nemáš výsledky někde po ruce)
2. Prvně zjistíme poměr počtu molekul ve hledané sloučenině. Vycházíme ze vzorce m=w/Mr
m(C)=85,63/12=7,1 m(H)=14,37/1=14,37. Takže poměr C:H v molekule je 2:1.
Při dokonalém spalování org. látek vzniká vždy CO2 a H2O. Použíjeme opět dosazovací metodu a řekneme si, že hledaná molekula by mohl být ethen se vzorcem C2H4 (opět vycházíme z toho, že uhlík je čtyřvazný). Sestavíme rovnici: C2H4 + 3O2 –> 2CO2 + 2H2O.
Teď převedeme látkové množství 0,2 mol na gramy pomoci vzorce n=m/Mr –> m=0,2*Mr(C2H4)=5,6g.
Podle rovnice sestavíme trojčlenku:
5.6g......44g
28 (Mr ethenu)......x (Mr CO2)
x=220, zkontrolujeme si, jestli to sedí s naší rovnici. Podle ní molární hmotnost CO2 by měla být 88, to znamená, že molekula se sumární vzorcem C2H4 to nebude.
Zkoušíme dosazovat dál: místo C2H4 dosadíme C3H6, sestavíme rovnici a zkontrolujeme jestli sedí molární hmotnosti oxidu uhličitého. Zkoušel jsem to postupně a vyšlo mi, že hledaná molekula má sumární vzorec C5H10, protože:
2C5H10 + 15O2 –> 10CO2 + 10 H2O
m=0,2*70=14
14g.....44g
140.....x
x=440, molární hmotnost CO2 podle naší rovnice by měla být: 10*(12+32)=440, což sedí. Hledaná látka má sumární vzorec C5H10.
Určitě těch postupů je víc. Ten můj postup je hodně polopatický a špatně se to vysvětluje. Pro lepší odpovědi si počkej třeba na pana Mezka nebo na ostatní odborníky.
C:H:N = (53,28/12,0107):(15,65/1,0079):(31,07/14,0067) = 4,436:15,52:2,218 = 2:7:1
Vzorec je C2H5NH2 - ethylamin.
2:Začneme jako v předchozím: C:H = (85,63/12,0107):(14,37/1,0079) = 7,129:1,4257 = 1:2
Na 1 atom uhlíku připadají dva atomy vodíku. Obecný vzorec CnH(2n).
Z 0,2mol látky vzniklo 44g CO2. n(C) = n(CO2) = 44/44,0095 = 1; Látkové množsví uhlíku je 5x větší, než látkové množství neznámé látky. Vzorec tedy bude C5H10.
3: Ze zadání vyplývá, že se spálilo 0,5 molu látky. n(C) = n(CO2) = 110/44,0095 = 2,499.
n(H) = 2*n(H2O) = 2*45/18,0153 = 4,996. C:H = 1:2
n(C) = 0,4*150/12,0107 = 4,9955 = 5mol C v 1 molu látky. Z toho vyplývá vzorec C5H10Ox
m(C5H10) = 5*12,0107 + 10*1,0079 = 70,1325
m(O) = 150-70,1325 = 79,8675. n(O) = 79,8675/15,9994 = 4,991 = 5 mol/mol.
Vzorec látky je tedy C5H10O5. Viděl bych to na některou pentózu - ribóza, xylóza....
OK?
počet atomů C označíme x, počet atomů H označíme y a počet atomů N označíme z (molekula bude mít vzorec CxHyNz)
x : y : z = wC/Ar C + wH /Ar H + wN / Ar N
x : y : z = 53,28/12 + 15,65/1 + 31,07/14
x : y : z = 4,44 : 15,65 : 2,21
Pravou stranu rovnice vydělíme nejmenším číslem, které nám vyšlo, tedy 2,21 a dostaneme:
x : y : z = 2 : 7 : 1 a to je poměr atomů C : H : N. Vzorec je tedy C2H7N1 (součet 10 dle zadání), což mohou být 2 izoméry, ethylamin nebo diethylamin (CH3NHCH3 nebo C2H5NH2)
---
1. Vypočítejte látkové množství, hmotnost a objem CO2, který vznikne dokonalým spálením 1m3 methanu (Vm = 24,2 dm3/mol)
2. vypočítejte teplo, které se za standardních podmínek (25°C, 101,3 kPa) uvolní při spálení 1m3 methanu. CH4 (g) + O2 (g) --> CO2 (g) + 2 H2O (l) deltaH0 = - 890 kJ/mol
3. Vypočítejte výhřevnost methanu - tj. teplo, které se uvolní spálením 1kg methanu.
4. Vypočítejte průměrnou spotřebu benzínu (v litrech na 100km), pokud výrobce automobilu garantuje rozmezí emisí CO2 od 120 do 150 g CO2 na 1km. Hustota benzínu je 0,703 kg/dm3 pro výpočet považujte benzín za oktan.