Question

Analiza elementarna aldehydu cynamonowego wykazała następujący skład procentowy związku: 81.79% węgla 6.10% wodoru i 12.11% tlenu. RESZTA W ZLAACZNIKU (zwróćcie uwagę na informacje wprowadzająca do zadania) Prosze o zadanie 31 i 32

Answer 1

Witaj :)

  Naszym zadaniem jest wyznaczenie wzoru sumarycznego aldehydu cynamonowego, oraz podanie jego wzoru strukturalnego na podstawie informacji zawartych w treści zadania.

 Rozwiązanie zadania podzielimy sobie na dwa etapy. W etapieI na podstawie obliczeń wyprowadzimy wzór sumaryczny aldehydu cynamonowego, natomiast w etapie II podamy jego wzór strukturalny.

ETAP I - wyznaczenie wzoru sumarycznego aldehydu cynamonowego na podstawie obliczeń

  Wiemy, że podczas analizy elementarnej aldehydu cynamonowego stwierdzono, że zbudowany jest on z 81,79% węgla, 6,10% wodoru, oraz 12,11% tlenu. Zakładamy, że są to procenty masowe, więc masy poszczególnych pierwiastków będą równe:

[tex]m_C=81,79g\ \ \ \wedge\ \ \ m_H=6,10g\ \ \ \wedge \ \ \ m_O=12,11g[/tex]

Ponadto wiemy, że 1dm³ roztworu tego aldehydu, w którym zawarte jest 3,96g tego związku wykazuje ciśnienie osmotyczne równe 743,3hPa przy temperaturze 298K. Z informacji wprowadzającej czytamy, że ciśnienie osmotyczne jest wprost proporcjonalne do liczby moli substancji rozpuszczonej w określonej objętości roztworu i wyraża się wzorem:

                                             [tex]\Large \boxed{\pi =\frac{nRT}{V} }[/tex]

Z powyższego wzoru skorzystamy w celu obliczenia liczby moli naszego aldehydu, aby następnie wyliczyć jego masę molową. Wypiszmy dane z treści zadania:

[tex]\pi=743,3hPa\\R=83,14\frac{hPa\cdot dm^3}{mol\cdot K} \\V=1dm^3\\T=298K\\m_{aldehydu}=3,96g[/tex]

Wiemy również, że liczba moli jest stosunkiem masy do masy molowej, więc:

                                                   [tex]\Large \boxed{n=\frac{m}{M} }[/tex]

Podstawmy to pod wzór na ciśnienie osmotyczne (w miejsce liczby moli):

                          [tex]\Large \boxed{\pi=\frac{\frac{m}{M}RT }{V} =\frac{\frac{mRT}{M} }{V} =\frac{mRT}{MV} }[/tex]

gdzie:

[tex]\pi\ - \ cisnienie\ osmotyczne\ [hPa],\\m \ - \ masa\ aldehydu\ [g],\\R\ - \ stala\ gazowa\ [\frac{hPa\cdot dm^3}{mol\cdot K} ],\\T\ - \ temperatura\ [K],\\M\ - \masa\ molowa\ aldehydu\ [g/mol],\\V\ - \ objetosc\ roztworu\ [dm^3].[/tex]

Przekształćmy powyższy wzór, w celu obliczenia masy molowej aldehydu:

[tex]\pi=\frac{mRT}{MV} \ /\cdot MV\\\pi MV=mRT\ /:\pi V[/tex]

                                         [tex]\Large \boxed{M_{aldehydu}=\frac{mRT}{\pi V} }[/tex]

Podstawmy dane:

[tex]M_{aldehydu}=\frac{3,96g\cdot 83,14\frac{hPa\cdot dm^3}{mol\cdot K}\cdot 298K }{743,3hPa\cdot 1dm^3}=\boxed{132g/mol}[/tex]

  Przejdźmy teraz do dalszych obliczeń. Musimy wyznaczyć, ile moli poszczególnych atomów wchodzi w skład naszego aldehydu cynamonowego. Zapiszmy masy molowe tych pierwiastków:

[tex]M_C=12g/mol\ \ \ \wedge\ \ \ M_H=1g/mol\ \ \ \wedge\ \ \ M_O=16g/mol[/tex]

Znamy również masy tych pierwiastków w naszym związku:

[tex]m_C=81,79g\ \ \ \wedge\ \ \ m_H=6,10g\ \ \ \wedge \ \ \ m_O=12,11g[/tex]

Obliczmy zatem liczby moli tych pierwiastków, wiedząc, że jest to stosunek masy do masy molowej. A więc:

[tex]n_C=\frac{m_C}{M_C}=\frac{81,74g}{12g/mol}= 6,8mol\\ \\ n_H=\frac{m_H}{M_H}=\frac{6,10g}{1g/mol} = 6,10mol\\\\n_O=\frac{m_O}{M_O}=\frac{12,11g}{16g/mol}=0,76mol[/tex]

Liczby moli muszą być możliwie najmniejszymi liczbami całkowitymi. Dzielimy wszystko przez najmniejszą z liczb, czyli przez 0,76:

[tex]n_C=\frac{6,8mol}{0,76mol}=9\\ \\n_H=\frac{6,10mol}{0,76mol}=8\\ \\n_O=\frac{0,76mol}{0,76mol} =1[/tex]

Więc możemy zapisać, że wzór wygląda następująco:

                                                [tex]\Large \boxed{C_9H_8O}[/tex]

UWAGA!!! Powyższy wzór jest wzorem empirycznym - najprostszym. Aby wyznaczyć wzór sumaryczny, musimy obliczyć jego krotność. Do tego celu była nam potrzebna masa molowa tego aldehydu. Zatem wykonajmy obliczenia:

[tex](C_9H_8O)_k=M_{aldehydu}\\\\(9\cdot 12g/mol+8\cdot 1g/mol+16g/mol)_k=132g/mol\\(108g/mol+8g/mol+16g/mol)_k=132g/mol\\(132g/mol)_k=132g/mol\ /:132g/mol\\\\k=1[/tex]

Ponieważ krotność wynosi 1, wzór empiryczny jest równocześnie wzorem sumarycznym. Więc:

     [tex]\large \boxed{C_9H_8O\implies wzor \ sumaryczny\ aldehydu\ cynamonowego}[/tex]

ETAP II - wyznaczenie wzoru strukturalnego aldehydu cynamonowego

  Aby zapisać wzór strukturalny naszego aldehydu cynamonowego, musimy przyjrzeć się wzorowi sumarycznemu, oraz odczytać poprawnie informacje z zadania. Mamy łącznie 9 atomów węgla, 8 atomów wodoru, oraz 1 atom tlenu. Wiemy, że w skład tego związku wchodzi:

• grupa fenylowa C₆H₅-,
• grupa formylowa -COH.

Wobec czego, na obie grupy wykorzystaliśmy 7 atomów węgla, 6 atomów wodoru, oraz 1 atom węgla. Wiemy również, że pozostałe atomy węgla są w łańcuchu bocznym, więc będzie tam grupa CH=CH. Jest to związek nienasycony, więc mamy wiązanie podwójne. Jego nazwa systematyczna to 3-fenyloprop-2-enal.

Wzór sumaryczny w załączniku.