Какова молекулярная формула для органической кислоты, выделенной из продуктов жизнедеятельности растительного

Светлячок_В_Траве

39

Для решения данной задачи нам потребуется использовать информацию о процентном содержании углерода, водорода и кислорода в органической кислоте, а также её относительной плотности.

1. Начнем с подсчета количества атомов каждого элемента в органической кислоте. Предположим, что у нас есть 100 граммов этого вещества для удобства расчетов.

- Углерод (C): 40% содержится в общей массе органической кислоты. Таким образом, количество углерода можно выразить следующим образом:
\( \text{масса углерода} = 40\% \cdot 100 \, \text{г} = 40 \, \text{г} \)

- Водород (H): 6,7% содержится в общей массе органической кислоты. Таким образом, количество водорода можно выразить следующим образом:
\( \text{масса водорода} = 6,7\% \cdot 100 \, \text{г} = 6,7 \, \text{г} \)

- Кислород (O): 53,3% содержится в общей массе органической кислоты. Таким образом, количество кислорода можно выразить следующим образом:
\( \text{масса кислорода} = 53,3\% \cdot 100 \, \text{г} = 53,3 \, \text{г} \)

2. После вычисления массы каждого элемента, необходимо определить количество молекул каждого элемента в органической кислоте. Для этого воспользуемся периодической таблицей и молярной массой каждого элемента.

- Молярная масса углерода (C) равна около 12 г/моль. Таким образом, количество молекул углерода можно выразить следующим образом:
\( \text{количество молекул углерода} = \frac{\text{масса углерода}}{\text{молярная масса углерода}} = \frac{40}{12} \, \text{моль} \)

- Молярная масса водорода (H) равна около 1 г/моль. Таким образом, количество молекул водорода можно выразить следующим образом:
\( \text{количество молекул водорода} = \frac{\text{масса водорода}}{\text{молярная масса водорода}} = \frac{6,7}{1} \, \text{моль} \)

- Молярная масса кислорода (O) равна около 16 г/моль. Таким образом, количество молекул кислорода можно выразить следующим образом:
\( \text{количество молекул кислорода} = \frac{\text{масса кислорода}}{\text{молярная масса кислорода}} = \frac{53,3}{16} \, \text{моль} \)

3. Теперь определим отношение количества атомов каждого элемента между собой. Для этого разделим количество молекул каждого элемента на наименьшее количество молекул в органической кислоте.

- Отношение количества атомов углерода к водороду:
\( \text{количество молекул углерода} : \text{количество молекул водорода} = \frac{40}{12} : \frac{6,7}{1} = \frac{5}{2} \)

- Отношение количества атомов кислорода к водороду:
\( \text{количество молекул кислорода} : \text{количество молекул водорода} = \frac{53,3}{16} : \frac{6,7}{1} = \frac{8}{1} \)

4. Теперь составим молекулярную формулу органической кислоты, учитывая отношение количества атомов каждого элемента. Предположим, что у нас есть \(n\) атомов водорода в формуле.

- Количество атомов углерода: \(2 \cdot n\)
- Количество атомов кислорода: \(1 \cdot n\)

Таким образом, молекулярная формула органической кислоты будет \(C_{2n}H_{n}O\) (например, \(C_{2}H_{1}O\), \(C_{4}H_{2}O\), \(C_{6}H_{3}O\) и т.д.).

5. Дополнительная информация о плотности по воздуху (плотности относительно водорода) позволяет установить число атомов водорода в органической кислоте. Известно, что относительная плотность органической кислоты равна 2,07, что означает, что её плотность составляет 2,07 раза больше плотности водорода по отношению к воздуху.

Масса 1 моль водорода равна около 2 г. Так как масса 2 г водорода пропорциональна его плотности, масса органической кислоты равна 2,07 г.

6. Поскольку мы предполагали, что у нас есть 100 г органической кислоты в начале решения, можно составить пропорцию, чтобы определить массу 1 молекулы органической кислоты.

\(2,07 \, \text{г} = \frac{2,07 \, \text{г}}{100 \, \text{г/моль}} \cdot x \, \text{г/мол}\), где \(x\) - молярная масса органической кислоты.

7. Решим пропорцию:

\(2,07 \, \text{г} = \frac{2,07 \, \text{г}}{100 \, \text{г/моль}} \cdot x \, \text{г/мол}\)

Упростим:

\(2,07 = \frac{2,07}{100} \cdot x\)

Умножим обе части уравнения на 100 для избавления от дроби:

\(207 = 2,07 \cdot x\)

Разделим обе части на 2,07:

\(x = \frac{207}{2,07} \, \text{г/моль}\)

\(x = 100 \, \text{г/моль}\)

8. Полученное значение молярной массы (100 г/моль) указывает нам на то, что количество атомов водорода в органической кислоте равно 2. Это означает, что молекулярная формула органической кислоты можно записать как \(C_{2}H_{2}O\).

Таким образом, молекулярная формула органической кислоты, выделенной из растительного организма, будет \(C_{2}H_{2}O\).