8. Analiza elementarna pewnego związku organicznego wykazała zawartość węgla 62%, wodoru 10,4% i tlenu 27,55%. Badanym związkiem może być:

A. aceton   
B. kwas octowy    
C. alkohol metylowy    
D. żadna odpowiedź nie jest poprawna

Podpowiedź

   Dla prostoty rozumowania przyjmijmy, że rozpatrujemy 100 g badanego związku. Wówczas procentowe zawartości poszczególnych pierwiastków w tym związku są liczbowo równe ich masom wyrażonym w gramach. Zatem w omawianym przypadku w 100 g substancji zawiera się 62 g węgla, 10,4 g wodoru oraz 27,55 g tlenu. Jeżeli masę danego pierwiastka podzielimy przez jego ciężar atomowy otrzymamy ilość moli danego pierwiastka zawartą w 100 g substancji. Masy atomowe poszczególnych pierwiastków wynoszą (dobrze jest znać je na pamięć!!):
H - 1,008; C - 12; O - 16.
Stosunek ilości moli poszczególnych pierwiastków jest równy stosunkowi ilości atomów w cząsteczce związku:

H:C:O = (10,4/1,008) : (62/12) : (27,55/16) = 10,32 : 5,17 : 1,72

Ponieważ liczba atomów w cząsteczce jest wartością całkowitą, dzielimy wszystkie wartości w proporcji przez najmniejszą liczbę, tj. 1,72 i otrzymujemy:

H:C:O = 6 : 3,01 : 1 skąd wynika wniosek, że bardzo prawdopodobnym wzorem analizowanej substancji jest C3H6O czyli prawidłowa jest odpowiedź aceton CH3(CO)CH3.

Ponieważ wyniki analizy są wartościami otrzymanymi poprzez pomiar, są więc najczęściej obarczone niewielkim błędem  i obliczone na ich podstawie wartości ilości poszczególnych atomów mogą nieco odbiegać od liczb całkowitych. Różnice te jednak nie mogą być zbyt duże. W praktyce można przyjąć, że nie powinny różnić się od najbliższej liczby całkowitej o więcej niż 0,1. Z tych samych powodów procentowe zawartości pierwiastków po zsumowaniu dają liczby odbiegające nieco od wartości 100.

W obliczeniach podanych wyżej otrzymujemy wzór elementarny, tzn. taki, który uwzględnia proporcje między ilością atomów poszczególnych pierwiastków  w związku, ale nie stwierdza ile w rzeczywistości atomów danego pierwiastka występuje w cząsteczce. Wzór rzeczywisty (sumaryczny) będzie równy wzorowi elementarnemu wziętemu n razy. W naszym przypadku musimy przyjąć wzór sumaryczny jako (C3H6O)n. Wartość n wyznacza się najczęściej z pomiaru rzeczywistej masy cząsteczkowej i podzielenia tej wartości przez masę obliczoną z wzoru elementarnego. Jeżeli w naszym przykładzie znaleziono by masę cząsteczkową związku 58 oznaczało by to, że n=1, gdyby znaleziona masa cząsteczkowa wyniosła 116, to n=2 i substancja badana mogłaby być jednym z izomerycznych heksadioli o wzorze C6H10(OH)2.

 
 [powrót]