Некоторое органическое вещество массой 4,32 грамм обработали избытком реактива Толленса. В результате реакции образовалось серебро массой 12,96 грамм. Выведите молекулярную формулу органического вещества и составьте формулы изомеров, отвечающих условию задачи.
1. Сначала рассчитаем массу серебра, которая соответствует одному эквиваленту данного органического вещества. Для этого воспользуемся химическим уравнением реакции Толленса:
2Ag(NH3)2OH + RCHO + 3OH- -> 2Ag + HCO2- + 4NH3 + 3H2O
Из уравнения видно, что на каждый эквивалент органического вещества образуется 2 моль серебра. Тогда масса серебра, соответствующая одному эквиваленту, равна:
m(Ag) = 2 * М(Ag) = 2 * 107.87 г/моль = 215.74 г/моль
2. Теперь рассчитаем количество эквивалентов органического вещества, используя полученные массы:
n = m/M = 4.32 г/215.74 г/моль ≈ 0.020 эквивалентов
3. Далее рассчитаем количество моль органического вещества:
n = m/M
M = m/n = 4.32 г/0.020 эквивалентов ≈ 216 г/экв
4. Далее найдём число гидроксильных групп в органическом веществе (RCHO):
M(OH) = MM(серебра) *n(серебра)/m(серебра) = 12.96 г / 215.74 г/моль * 0.020 экв/0.0324 г раствора ≈ 2 группы
5. Составим формулы изомеров органического вещества:
1) Найдём углеродную основу:
Общая масса вещества:
M = 216 г/моль
Масса кислорода, входящего в сахарах (гидроксильные группы):
M(O) = 16 г/моль * 2 группы = 32 г/моль
Масса углерода:
M(C) = M - M(O) = 216 г/моль - 32 г/моль = 184 г/моль
2) Разобьём углеродную основу на блоки из одного и двух углеродных атомов и составим возможные формулы изомеров для каждого блока:
- Блок с одним атомом углерода:
C1H2 = 12 г/моль + 2 г/моль = 14 г/моль
- Блок с двумя атомами углерода:
C2H4 = 24 г/моль + 4 г/моль = 28 г/моль
- Возможные формулы изомеров для данного случая:
1) C1H2 * n(C1H2) = 14 г/моль * n(C1H2) = 184 г/моль
n(C1H2) ≈ 13.14 ≈ 13
2) C2H4 * n(C2H4) = 28 г/моль * n(C2H4) = 184 г/моль
n(C2H4) ≈ 6.57 ≈ 7
Таким образом, мы получили две возможные формулы изомеров для органического вещества RCHO: C1H2 и C2H4.