Құрамындағы көміртек атомының массалық үлесі 90,0%, ал буының ауамен салыстырғандағы тығыздығы 4,13 ке иең көмірсутек формуласын табыңдар және бұл қосылыстың бірнеше изомерінің құрылымдық формулаларын жазыңдар

Чтобы определить формулу углеводорода, где массовая доля углерода составляет 90,0%, и плотность его паров составляет 4,13 по сравнению с воздухом, давайте сначала проведем некоторые вычисления.

1. Определение эмпирической формулы:

   Если массовая доля углерода (C) - 90%, то массовая доля водорода (H) составит 10% (100% - 90%).

   Предположим, что мы имеем 100 г вещества:

   • Масса углерода: 90 г
   • Масса водорода: 10 г

   Теперь мы можем найти количество молей каждого элемента:

   • Количество молей углерода: \( \frac{90 \, \text{г}}{12 \, \text{г/моль}} = 7,5 \, \text{моль} \)
   • Количество молей водорода: \( \frac{10 \, \text{г}}{1 \, \text{г/моль}} = 10 \, \text{моль} \)

   Делим на наименьшее количество молей:

   • Углерод: \( \frac{7,5}{7,5} = 1 \)
   • Водород: \( \frac{10}{7,5} \approx 1,33 \)

   Чтобы избавиться от дробей, умножим все коэффициенты на 3:

   • Углерод: \( 1 \times 3 = 3 \)
   • Водород: \( 1,33 \times 3 \approx 4 \)

   Получаем эмпирическую формулу: \( C_3H_4 \).

2. Выявление молекулярной формулы:

   Теперь определим молекулярную формулу. Плотность паров углеводорода относительно воздуха (плотность воздуха ≈ 1,29 г/л) составляет 4,13. Это означает, что молекулярная масса данного углеводорода: \[ M = 4,13 \times 1,29 \approx 5,32 \, \text{г/моль} \] Однако, это значение слишком низкое. Нужно пересчитать с учетом коэффициента:

   Поскольку молекулярная масса паров углеводорода будет \[ 4,13 \times 28 = 115,64 \, \text{г/моль} \] (где 28 г/моль — это молекулярная масса воздуха).

   Молекулярная масса \( C_3H_4 \): \[ M = 3 \cdot 12 + 4 \cdot 1 = 36 + 4 = 40 \, \text{г/моль} \] Чтобы найти молекулярную формулу, делим молекулярную массу (115,64 г/моль) на эмпирическую массу (40 г/моль): \[ n = \frac{115,64}{40} \approx 2,89 \approx 3 \] Это означает, что молекулярная формула будет \( C_9H_{12} \).

3. Изомеры:

   Углеводороды с формулой \( C_9H_{12} \) могут иметь различные структурные изомеры, такие как:

   • Нон-1-ен (непредельный)
   • Нонан (предельный)
   • Циклононаны (циклические формы)

   Структурные формулы могут выглядеть следующим образом:

   1. Нон-1-ен:

   H₂C=CH-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₃
   

   2. Нонан:

   CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₃
   

   3. Циклононаны:

       CH₂
      /    \
   CH₂      CH₂
   |          |
   CH₂      CH₂ 
      \   /
       CH
   

Эти формулы и структуры изомеров представляют собой только некоторые из возможных варьирований. Углеводороды обладают широким разнообразием изомерии с различными структурными формулами.