Когда я изучал химию, одной из самых интересных задач было определение молекулярной формулы и относительной молекулярной массы соединения на основе данных о реакции сгорания. Очень впечатляющее занятие ⎼ рассчитывать формулы и массы! Дано, что при сгорании 0,2 моль предельного одноатомного спирта образовалось 4,48 дм³ углекислого газа при нормальных условиях. Следует заметить, что можно использовать закон Гей-Люссака (он также называеться законом объемов), который утверждает, что для газов реакции объемы, относящиеся к одному и тому же простому отношению, имеют простое отношение и механически пропорциональны. Для начала, я решил определить количество молекул углекислого газа, основываясь на его объеме. Используя уравнение состояния идеального газа (PV nRT), я заменил известные значения в формуле и рассчитал количество молекул. Теперь, учитывая, что за каждое сгорание одной молекулы спирта образуется одна молекула углекислого газа, я понял, что количество молекул спирта и углекислого газа должно быть одинаковым. Так как углекислый газ состоит из одного атома углерода (C) и двух атомов кислорода (O), можно сделать вывод, что каждая молекула углекислого газа содержит 1 атом углерода и 2 атома кислорода.
Зная, что количество молекул углекислого газа равно 0,2 молям, я рассчитал количество атомов каждого элемента в этом количестве. Учитывая, что отношение количества атомов углерода и кислорода в молекуле спирта соответствует отношению количества атомов углерода и кислорода в молекуле углекислого газа, можно сделать вывод, что молекулярная формула спирта должна содержать 1 атом углерода и 2 атома кислорода. Теперь перейдем к расчету относительной молекулярной массы. Когда я определил количество атомов каждого элемента в молекуле спирта, я посмотрел их относительные атомные массы в периодической системе элементов и сложил их для получения общей массы. Зная общую массу молекулы спирта, которую можно рассчитать из молярной массы углекислого газа (44 г/моль), и зная количество атомов каждого элемента в молекуле спирта, я смог построить относительную молекулярную формулу спирта. Рассчитанные значения показали, что молекулярная формула спирта ⎼ C1H2O2, а относительная молекулярная масса равна примерно 46 г/моль.
В конце концов, я впечатлен, насколько точные результаты можно получить, используя простые данные о сгорании и знание химических принципов. Это открыло мне глаза на то, как химия может помочь нам понять мир вокруг нас и описать его в терминах молекул и атомов. Чудесный опыт, который я не забуду!