Формула алкадієнів у хімії
Визначення та формула алкадієнів
Хімічна формула алкадієнів
Загальна хімічна формула алкадієнів CnH2n-2, наприклад C3H4-пропадієн, C4H6-бутадієн, C5H8 - пентадієн і т.д. Хімічна формула показує якісний і кількісний склад молекули (скільки і яких атомів є у ній). За хімічною формулою можна обчислити молекулярну масу речовини:
Графічна (структурна) формула алкадієнів
Структурна (графічна) формула алкадієнів є наочнішою. Вона показує, як пов'язані атоми між собою всередині молекули.
Розглянемо, як виглядає графічна формула алкадієнів на прикладі найпростішого представника сполучених дієнів - бутадієну - 1, 3:
Мал. 1. Структурна формула бутадієну – 1,3.
Усі чотири атоми вуглецю в бутадієні – 1, 3 перебувають у стані sp 2 – гібридизації. Вони лежать в одній площині і становлять скелет молекули (рис. 2). Негібридизовані p-орбіталі кожного атома вуглецю перпендикулярні площині σ-скелета і паралельні один одному, що створює умови для їх взаємного перекривання. Перекривання відбувається не тільки між атомами С-1 – С-2 та С-3 – С-4, а й частково між атомами С-2 – С 3. При перекриванні чотирьох p-орбіталей відбувається утворення єдиної π - електронної хмари, т.е. е. поєднання двох подвійних зв'язків. Цей тип сполучення називається π, π – сполученням, оскільки взаємодіють орбіталі π-зв'язків.
Мал. 1. Будова молекули бутадієну – 1, 3.
У сполученій системі π-електрони не належать певним зв'язкам, вони делокализованы, тобто. електронна щільність розподілена по всій сполученій системі, по всіх зв'язках та атомах.
Приклади розв'язання задач
| Завдання | При повному згорянні кисневмісної органічної речовини масою 13,8 г отримали 26,4 г вуглекислого газу та 16,2 г води. Знайдіть молекулярну формулу речовини, якщо відносна щільність її парів воднем дорівнює 23. |
| Рішення | Складемо схему реакції згоряння органічної сполуки позначивши кількість атомів вуглецю, водню та кисню за «x», «у» та «z» відповідно: |
Визначимо маси елементів, що входять до складу цієї речовини. Значення відносних атомних мас, взяті із Періодичної таблиці Д.І. Менделєєва, округлим 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 та 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(H2O) = 2×Ar(H) + Ar(O) = 2×1+ 16 = 2 + 16 = 18 г/моль
m(C) = [26,4/44]×12 = 7,2 г;
m(H) = 2×16,2 / 18×1= 1,8 г
Визначимо хімічну формулу сполуки:
x:y:z = m(C)/Ar(C): m(H)/Ar(H): m(O)/Ar(O);
x: y: z = 7,2/12: 1,8/1: 4,8/16;
x:y:z= 0,6 : 1,8 : 0,3 = 2: 6 : 1
Значить найпростіша формула сполуки C2H6O та молярну масу 46 г/моль [M(C2H6O) = 2×Ar(C) + 6×Ar(H) + Ar(O) = 2×12 + 6×1 + 16 = 24 + 6 + 16 = 46/моль].
Значення молярної маси органічної речовини можна визначити за допомогою його щільності водню:
Msubstance = 2 × 23 = 46 г/моль
Щоб знайти істинну формулу органічної сполуки знайдемо відношення отриманих молярних мас:
Значить формула органічної сполуки матиме вигляд C2H6O.
| Завдання | Молярна маса сполуки азоту з воднем дорівнює 32 г/моль. Визначте молекулярну формулу речовини, масова частка азоту у якій становить 85,7%. |
| Рішення | Масова частка елемента Х у молекулі складу НХ розраховується за такою формулою: |
ω (Х) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%
Обчислимо масову частку водню у поєднанні:
ω(H) = 100% - ω(N) = 100% - 85,7% = 14,3%
Позначимо кількість моль елементів, що входять до складу сполуки за «х» (азот), «у» (водень). Тоді мольне ставлення буде виглядати наступним чином (значення відносних атомних мас, взятих з Періодичної таблиці Д.І. Менделєєва, округлим до цілих чисел):
x: y = 6,12: 14,3 = 1: 2
Значить найпростіша формула сполуки азоту з воднем матиме вигляд NH2 і молярну масу 16 г/моль ].
Щоб знайти істинну формулу органічної сполуки знайдемо відношення отриманих молярних мас:
Msubstance / M(NH2) = 32 / 16 = 2
Отже індекси атомів азоту і водню би мало бути вдвічі вищими, тобто. формула речовини матиме вигляд N2H4. Це гідразин.