Определение формулы бутеновой кислоты

 

Задача 1.42. 
Определите формулу одноосновной карбоновой кислоты, если массовая доля углерода в ней 55,81%, а кислорода — 37,21%.
Дано:
массовая доля углерода:  формула вещества(С) = 55,81%;
массовая доля кислорода: формула вещества (О) = 37,21%.
Найти: молекулярную формулу одноосновной карбоновой кислоты.
Решение:
Шаг 1. В .состав карболовой кислоты входит углерод, водород и кислород. Указание на одноосновность кислоты позволяет сделать вывод о наличии в молекуле двух атомов кислорода. Но отсутствие информации о насыщенности углеводородного радикала не позволяет выявить соотношение индексов у углерода и водорода. Поэтому общую формулу искомой кислоты можно записать так: СхНуО2. Неизвестными являются две величины: х и у.

Шаг 2. В условии нет указаний на химическую реакцию.

Шаг 3. Сначала определим массовую долю водорода. Так как в состав искомой кислоты входит только углерод, водород и кислород, сумма их массовых долей составит 100%:

формула вещества(С) +  формула вещества(Н) +  формула вещества(О) = 100%
(Н) = 100% –  формула вещества(С) – формула вещества(О) = 100 – 55,81 – 37,21 = 6,98%

Теперь необходимо произвольно выбрать некоторый образец, в котором мы будем определять соотношение количеств веществ элементов. В условии указана информация о массовой доле, поэтому удобно выбрать образец массой 100 г. В этом случае числовые значения массовой доли каждого элемента совпадут с его массой в этом стограммовом образце.

Итак, в 100 г искомого вещества содержится 55,81 г углерода, 6,98 г водорода и 37,21 г кислорода.

Далее вычислим соотношение количеств вещества (n) углерода, водорода и кислорода. Используем соотношение:
m = n . М.

истинная формула

Шаг 4. Находим простейшую формулу.

N(С): N(Н) : N(О) = 4,65 : 6,98 : 2,33

 

Выбираем наименьшее значение (в данном случае «2,33») и делим на него все три числа:

истинная формула

Получили набор наименьших целых чисел. Это дает возможность записать простейшую формулу: С2H3О1.

Шаг 5. Выявление истинной формулы.
В условии указано, что искомая кислота является одноосновной, следовательно, количество атомов кислорода в истинной формуле будет равно 2.

Таким образом, индексы в простейшей формуле необходимо умножить на 2, получим: С4Н6О2 или С3Н5СООН. Углеводородный радикал в формуле этой кислоты является ненасыщенным. 

 

Ответ: С3Н5СООН.