1-мысал. Құрамында 32,43% натрий, 22,55 % күкірт, 45,02 % оттегі бар
заттың қарапайым формуласы қандай?
Шешуі. Алдымен формуласы ізделіп отырған зат молекуласындағы
натрий, күкірт және оттегі элементтерінің грамм-атом санын табу керек. Ол
үшін проценттік қатынастарды массалық бӛлік қатынастарымен алмастырып,
сәйкес атомдық массаларға бӛлеміз. Нәтижесінде бӛлшек сандар қатынасы
шығуы мүмкін, оларды бүтін сандарға айналдырамыз. Бұдан шыққан сандар
формуладағы атомдар таңбасына индекс болып жазылады. Айтылғандарды
орындалу тәртібі бойынша кесте түрінде былай жазады:
2-кесте
Элементтер
Берілгені
Табатынымыз
грамм
саны
атомдық
массалары
атом саны
атом
саны
заттың
формуласы
және аты
Натрий
32,43
23
32,43:23=1,4
2
4
2
SO
Na
27
Күкірт
22,55
32
22,55:32=0,7
1
натрий
сульфаты
Оттегі
45,02
16
45,02:16=2,8
4
Осы мысалды басқаша жазып шығаруға да болады. Ол үшін
формуласын іздеп
отырған заттың молекуласы құрамына кіретін натрий
атомдары санын x –пен, күкірт атомдары санын y –пен, оттегі атомдары
санын z-пен белгілейміз. Есептің шартында берілген массалық бӛліктеріне
және элементтердің атомдық массаларына сүйеніп белгісіздердің мәнін
табамыз:
;
23
43
,
32
x
;
32
55
,
22
y
.
16
02
,
45
z
Осыдан молекула құрамына кіретін элемент атомдары санының ӛзара
қатынасы
8
,
2
:
7
,
0
:
4
,
1
16
02
,
45
:
32
55
,
22
:
23
43
,
32
:
:
z
y
x
немесе
4
:
1
:
2
қатынасындай болады. Ендеше, заттың қарапайым формуласы -
4
2
SO
Na
.
Келтірілген мысалда заттың қарапайым және нақтылы формулалары
бірдей болып шықты, әдетте, бұл екеуі бір-біріне сәйкес келе бермейді.
2-мысал. Құрамында 93,7% кӛміртегі және 6,3 % сутегі болатын зат
буының сутегі бойынша тығыздығы 64,1. Оның нақтылы формуласы қандай
болады?
Шешуі. 1. Заттың молекулалық массасын табамыз:
.
2
,
128
1
,
64
2
2
D
M
2.
Заттың қарапайым формуласын іздейміз:
;
12
7
,
93
x
C
;
1
3
,
6
y
H
бұдан:
.
1
:
25
,
1
1
3
,
6
:
12
7
,
93
:
y
x
Бұл қатынасты бүтін сандар қатынасымен алмастыру үшін 100 -ге
кӛбейтіп, 25 –ке қысқартамыз. Сонда
.
4
:
5
100
:
125
:
y
x
Сонымен
.
4
,
5
y
x
Заттың қарапайым формуласы
4
5
H
C
болғаны.
Заттың нақтылы формуласын табу үшін тығыздығы бойынша
анықталған молекулалық массасы мен қарапайым формуласынан шығатын
молекулалық массасын салыстырамыз. Заттың
4
5
H
C
бойынша молекулалық
массасы 64, яғни,
1
,
2
64
:
2
,
128
есе аз. Осыған сәйкес нақтылы формула
шығу үшін қарапайым формуласындағы атомдар санын екі еселеу керек:
8
10
4
5
2
H
C
H
C
.
Жауабы: Заттың нақтылы формуласы
8
10
H
C
.
28
Келтірілген тәсілмен формула іздеуге бӛлшек сандар қатынасын бүтін
сандар қатынасымен ауыстыру қиынға соғады. Сондықтан бұл мысалды
мына әдіспен шешу тиімдірек.
1.
Молекулалық массаны табамыз:
.
2
,
128
1
,
64
2
M
2.
Молекулалық массадан кӛміртегі мен сутегі үлесін табамыз.
Кӛміртегі үлесі:
молекуланың
100 с.б ______ 93,7 с.б. кӛміртегі келеді,
128,2 с.б. ______ x с.б.
бұдан
120
100
7
,
93
2
,
128
x
с.б.
Сутегі үлесі:
8
100
3
,
6
2
,
128
H
с.б.
3.
Атомдар санын табамыз. Кӛміртегі атомының саны: 120: 12=10,
сутегі атомының саны: 8:1=8. Демек, заттың құрамы
8
10
H
C
, молекулалық
массасы 128. Бұл тәжірибеден табылған молекулалық массаға толық сәйкес
келеді. Ендеше,
8
10
H
C
- осы қосылыстың нақтылы формуласы.
3-мысал. Құрамында 35% азот, 5% сутегі және 60% оттегі бар тұздың
молекулалық формуласы қандай болады?
Шешуі. Оңай дӛңгелектенетін сандар шығу үшін бұл мысалды былай
шығаруға болады:
а) Заттың құрамында үш элементтің атомдары бар. Алдымен осыларды
кез-келген біреуінің, мысалы азоттың бір атомына келетін басқа элементтер
атомының санын табамыз. Сонда заттың жорамал формуласы
y
x
O
NH
.
ә) Азоттың 1 атомына келетін сутегі атомының саны:
35 %
N
1 атом немесе 14 г болса,
5 %
H
x атом x г болады;
2
35
5
14
x
(атом) сутегі.
б) Азоттың 1 атомына келетін оттегі атомының саны:
35 %
N
1 атом немесе 14 г,
60 %
O
y атом 16 г;
5
,
1
16
35
14
60
y
(атом) оттегі.
Бұдан атомдар санының қатынасы 1 : 2 : 1,5.
в) элемент атомдарының бӛлшек сандарын бүтін сандармен алмастыру
үшін екіге кӛбейтеміз, сонда
3
4
2
O
H
N
)
(
3
4
NO
NH
формуласы шығады.
4-мысал. Ауа бойынша тығыздығы 1,59-ға тең заттың 9,2 г жанғанда
17,6 г кӛмір қышқыл газы мен 10,8 г су түзілді. Осы заттың нақтылы
формуласы қандай болады?
Шешуі. Келтірілген мысалдардан айырмасы бұл есептің шартында
заттың құрамы жӛнінде тікелей мәліметтер жоқ, жану ӛнімдерінің мӛлшері
ғана берілген. Жану реакциясының нәтижесінде кӛмір қышқыл газы мен су
29
түзілуіне қарап, бастапқы заттың құрамында кӛміртегі мен сутегі болуы тиіс
деген жорамал жасап, солардың мӛлшерін табамыз:
а) заттың молекулалық массасы
,
46
59
,
1
29
M
ә) заттың 1 молі жанғанда түзілетін
2
CO
мӛлшерін есептейміз.
9,2 г зат жанғанда 17,6 г
2
CO
түзіледі,
46 г зат жанғанда x г
2
CO
түзіледі;
88
2
,
9
6
,
17
46
x
г.
б) заттың 1 молі жанғанда түзілетін судың мӛлшерін есептейміз:
9,2 г зат жанғанда 10,8 г
O
H
2
түзіледі,
46 г зат жанғанда x г
O
H
2
түзіледі;
54
2
,
9
8
,
10
46
x
г.
в) жанған заттың 1 молекуласындағы кӛміртегі үлесін табамыз:
44 г
2
CO
-де 12 г кӛміртегі болады,
88 г
2
CO
-де x г кӛміртегі болады;
24
44
12
88
x
г С.
г) осыған ұқсас тәсілмен сутегі мӛлшерін табамыз:
18 г
O
H
2
-да 2 г сутегі болады,
54 г
O
H
2
-да x г сутегі болады;
6
18
2
54
x
г Н.
ғ) жанған кӛміртегі атомдарының саны 24: 12 = 2, сутегі атомдарының
саны 6: 1= 6, ал олардың жалпы массасы 24 + 6 = 30 г. Бұл тығыздық
бойынша табылған молекуланың массасынан 46- 30 = 16–ға кем. Бұл
оттегінің бір атомына сәйкес келеді, демек, бастапқы затта 1 атом оттегі
болуы керек.
Жауабы: заттың формуласы
.
6
2
O
H
C
Бұл мысалды басқа тәсілмен де шығаруға болады:
1.
Заттың молекуласының массасын табамыз:
,
46
59
,
1
29
M
2.
Реакцияның
схемасын
жазып,
сан
мәндерін
қоямыз:
.
2
2
2
O
H
CO
O
H
C
y
x
моль 46 44 г 18 г
грамм саны 9,2 г 17,6 г 10,8 г
3.
Реакцияға кірген және одан шығатын заттардың моль санын
табамыз:
моль x
зат
,
2
,
0
46
2
,
9
моль
,
4
,
0
44
6
,
17
2
CO
30
моль
.
6
,
0
8
8
,
10
2
O
H
Бұларды ең кішісіне бӛліп, бүтін сандарға айналдырсақ, 1, 2 және 3
шығады.
4.
Табылған моль сандарын реакция теңдеуінің схемасына
коэффициенттер етіп қоямыз:
.
3
2
2
2
2
O
H
CO
O
H
C
y
x
Бұдан бастапқы заттың молекула құрамында екі атом кӛміртегі, алты
атом сутегі болғаны кӛрінеді. Оның формуласы
6
2
H
C
десек, молекулалық
массасы 30, яғни тығыздық бойынша табылған молекулалық массадан
айырмасы 46 г- 30 г = 16 г –ға тең, демек, жанған затта кӛміртегі мен
сутегінен басқа бір атом оттегі болуы керек. Нәтижесінде іздеп отырған
формуламыз
O
H
C
6
2
келіп шығады.
5-мысал. Қаныққан кӛмірсутегінің молекулалық массасы - 86. Оның
химиялық формуласы қандай болғаны?
Шешуі. Есептің шартында заттың молекулалық массасынан басқа
ештеңе берілмеген. Сондықтан мысалды шығару үшін қаныққан
кӛмірсутектерінің жалпы формуласы
2
2
n
n
H
C
-ге сүйеніп, осындағы
n
мәнін
анықтаймыз.
2
2
n
n
H
C
-ні түрлендіріп,
M
H
nCH
2
2
деп жазамыз. Бұған кӛміртегі
мен сутегі атомдарының сандық мәнін қойсақ:
M
n
2
14
немесе
.
2
86
14
n
Бұдан
.
6
14
84
n
n
-нің мәнін қаныққан кӛмірсутектерінің жалпы формуласына
қойсақ:
,
2
12
6
H
C
яғни,
14
6
H
C
гексанның молекулалық формуласы шығады.
6-мысал. 2,4 г бір атомды қаныққан спирттен натрий металы қалыпты
жағдайда 448 мл сутегін бӛліп шығарады.Спирттің формуласы мен
молекулалық массасы қандай?
Шешуі. 1. Спирттің натриймен әрекеттесу реакциясының теңдеуін
жазамыз.
2
2
2
2
H
ONa
R
Na
OH
R
моль 2 1(22,4 л)
2. Спирттің 2 молекуласының массасын табамыз.
448 мл немесе 0,448 л
2
H
2,4 г спирттен бӛлінеді,
22,4 л
2
H
x г спирттен бӛлінеді;
120
448
,
0
4
,
2
4
,
22
x
г.
3. Спирттің молекулалық массасы 120: 2 = 60-қа тең.
4. Қаныққан бір атомды спирттердің жалпы формуласын жазып,
n
мәнін табамыз:
,
1
2
OH
n
n
H
C
бұдан
M
OH
nCH
1
2
немесе сан мәндерін қойсақ:
31
,
60
17
1
14
n
.
3
14
42
n
Спирттің формуласы
OH
H
C
7
3
.
7-мысал. 23,94 г мыс хлориді кристаллогидратын сусыздандырғанда
оның салмағы 5,04 г кеміді. Кристаллогидраттың формуласы қандай?
Шешуі. Кристаллогидраттар - күрделі химиялық қосылыс. Сондықтан
бұл есептің мәні мыс (ІІ) хлориді кристаллогидратының құрамына кіретін
сусыз тұз бен судың молекула санын табу керек. Мұндай жағдайда есептің
шартында берілген шамаларды күрделі заттардың молекулалық массаларына
бӛледі.
1.
Сусыз тұздың массасы 23,94 – 5,04 = 18,90 г.
2.
Мыс хлориді және судың молекулалық массасы
.
18
16
2
1
,
135
2
5
,
35
64
2
2
O
H
CuCl
M
M
3.
Мыс хлориді молекуласының санын
x
және су молекуласының
санын
y
-пен белгілейміз, сонда
28
,
0
:
14
,
0
18
04
,
5
:
135
90
,
18
:
y
x
немесе
.
2
,
1
y
x
Кристаллогидраттың формуласы
.
2
2
2
O
H
CuCl
Есептер мен жаттығулар. 1. Құрамында 29,1%
Na
, 40,5%
S
жэне
30,4%
O
бар қосылыстың молекулалық формуласын анықта.
2. 20,8 г кӛмірсутегін жаққанда 70,4 г кӛмір қышқыл газы түзілді.
Кӛмірсутегінің ауа бойынша тығыздығы 0,9. Оның нақты молекулалық
формуласын есептеп шығар.
3. Құрамында 42,9%
2
SiO
және 57,1 % магний оксиді болатын
минералдың формуласы қандай болады?
4. Магний карбонаты кристаллогидратының 42,1 г сусыздандырғанда
24,3 г су бӛлінді. Кристаллогидраттың формуласы қандай болғаны?
5. Қосылыстың құрамына 31,84% калий, 28,97% хлор және 39,19%
оттегі кіреді. Осы қосылыстың формуласын есептеп тап.
6. Белгісіз газдың 17 г оттегімен тотықтырғанда 14 г азот және 27 г су
түзілді. Газдың сутегі бойынша тығыздығы 8,5 тең. Молекулалық формуласы
қандай болады?
7. Құрамында 24,26 % кӛміртегі, 71,62 % хлор және 4,12 % сутегі бар.
Сутегі бойынша тығыздығы 49,1. Осы заттың молекулалық формуласын
табыңыз.
8. Пириттің 500 кг ӛртегенде түзілетін темір оксидінің массасын және
күкірт (VІ) оксидінің (қ.ж.) кӛлемін есептеңіз.
9. Құрамында 39,98 % кӛміртегі, 6,6 % сутегі және 53,2 % оттегі бар
қосылыстың қарапайым формуласын табыңыз.
10. Заттың құрамында 85,7 % кӛміртегі және 14,3 % сутегі бар.
Молекулалық массасы 28. Заттың нақты формуласын табыңыз.
32
11. Заттың құрамында 75 % кӛміртегі және 25 % сутегі бар.
Молекулалық массасы 16. Заттың нақты формуласын табыңыз.
33
5. Валенттік бойынша химиялық формулалар құру
Структуралық формулалар
Химиялық формулаларды элементтердің немесе реакцияға тұтас
күйінде қатысатын атомдар тобының (радикалдар) валенттіліктері бойынша
оңай құрастырып жазуға болады. Ол үшін валенттіліктің дәстүрлі түсінігіне
байланысты мыналарды есте ұстау керек.
1.
Бір элемент атомының басқа элементтер атомдарының
белгілі бір санын қосып алу немесе күрделі қосылыстардағы орнын басу
касиетін валенттілік деп атайды. Элементтердің валенттілігі мен Д.И.
Менделеев жасаған периодтық жүйеде орналасуы арасында тәуелділік бар.
Негізгі топшадағы элементтердің валенттілігі сыртқы электрон қабатынан,
қосымша топшадағы элементтердің валенттілігі сыртқы және оның
астындағы электрон қабаттарынан реакцияға қатысатын электрондар санына
байланысты. Элементтің ең жоғары валенттілігі орналасқан тобының
нӛміріне сәйкес келеді, бірақ ол сегізден артық болмайды.
2.
Элемент атомдары молекула болып біріккенде химиялық
байланыс түзіледі. Валенттілік осы байланысқа жұмсалған электрон санымен
анықталады. Электрондардың бір атомнан екінші атомға ауысуы
электроваленттілік, екі атомға ортақ электрон жұбының түзілуі коваленттік
деп аталады.
3.
Атомының электрондық құрылысына байланысты элементтің
валенттілігі тұрақты және ауыспалы болуы мүмкін. Айталық, сілтілік
металдар әрдайым бір валенттілікті кӛрсетсе, азот алты түрлі валенттілік
кӛрсетеді.
4.
Жай және күрделі иондардың валенттілігі заряд шамасына тең.
Гидроксил ионы үнемі бір валентті, ал қышқыл қалдығы ионының
валенттілігі
қышқыл
молекуласынан
металмен
алмасатын
сутегі
атомдарының санына тең.
Валенттілікке сәйкес күрделі заттардың формуласын құруға бірнеше
мысалдар келтірейік.
1-мысал. Марганецтің валенттілігі жетіге тең оттекті қосылыстарының
формуласын жазу керек.
Шешуі. Кӛрсетілген валенттілікке сәйкес марганецтің оксиді,
қышқылы және тұздары болуы мүмкін. Алдымен ең қарапайым – оксид
формуласын құрастырудан бастаймыз.
Ол үшін марганец және оттегі элементтерінің химиялық таңбаларын
және валенттілігін кӛрсетіп жазамыз:
YII
Mn
II
O
. Бинар қосылыстарда бір
элементтің валенттілігі мен атом сандарының кӛбейтіндісі екінші элемент
атом сандары мен валенттілігінің кӛбейтіндісіне тең болады деген ережеге
сүйеніп 2 мен 7-ге бӛлінетін ең кішкене санды табамыз (2∙7=17).
34
Бұл санды марганец пен оттегі валенттіліктеріне бӛліп атом сандарын
табамыз. Сонда
7
2
O
Mn
формуласы шығады.
Марганец қышқылы осы оксидтің гидрат қосылысы болғандықтан,
сумен реакциясының теңдеуін жазамыз:
8
2
2
2
7
2
O
Mn
H
O
H
O
Mn
немесе
4
2HMnO
Марганец қышқылында сутегінің металмен алмасуынан оның тұздары
түзіледі. Олардың формуласы металдың және марганец қышқыл қалдығының
валенттіліктеріне сәйкес жазылады (
4
KMnO
т.б.).
2-мысал. Алюминий сульфаттарының формуласын құрастыру керек.
Алюминийдің күкірт қышқылымен орта, қышқыл және негіздік
тұздары болуы мүмкін. Себебі, алюминий гидроксиді үш негіздік қалдық
және күкірт қышқылы екі қышқыл қалдығын түзеді. Олардың ӛзара бірін-бірі
қанықтыруынан түрліше тұздар түзіледі.
а)
3
Al
-орта және қышқыл тұз түзетін қалдық. Сәйкес тұздарының
формуласы:
3
4
2
3
4
2
)
(
,
)
(
SO
H
Al
SO
Al
.
ә)
2
AlOH
және
1
2
)
(
OH
Al
негіздік тұз түзетін қалдықтар. Бұларға сәйкес
келетін тұздардың формулалары
.
]
)
(
[
,
)
(
4
2
2
4
SO
OH
Al
SO
OH
Al
Атомдардың өзара байланысу тәртібін көрсету үшін сызықшалармен
пайдаланып структуралық формулалар жазу жиі қолданылады. Мұнда
сызықшалар саны валенттілік бірлігінің санына сәйкес келеді. Екі
элементтен
тұратын
химиялық
қосылыстардың
структуралық
формуласын құру үшін алдымен валенттілігі жоғары элементтің химиялық
таңбасын жазып, валенттілігіне сәйкес сызықшалар қояды да, содан соң
валенттілігі кемірек элемент таңбасын тіркеп жазады. Ілгерілекте
келтірілген марганец ангидридінің структуралық формуласы тӛмендегіше
жазылады:
O
O
O
O
O
O
Mn
Mn
O
Mn
2
O
7
,
Құрамында оттегі және металмен орын алмасатын сутегі атомдары
болатын қосылыстарда сутегі орталық атоммен, кӛбінесе оттегі атомдары
арқылы байланысады. Мұндай жағдайда структуралық формуланы құру үшін
орталық атомның таңбасына валенттілігіне сәйкес сызықшалар қойып, оттегі
арқылы сутегі атомдарын тіркеп жазады, бос қалған сызықшалар ғана оттегі
атомдарымен қанықтырылады. Тұздардың формуласы да осы ережеге сәйкес
құрылып, сутегі атомдарының орнына металл атомдары жазылады. Мысалы,
35
марганец қышқылы мен калий перманганатының структуралық формулалары
мынадай:
O
O
O
Mn
O
H
O
O
O
Mn
O
K
,
болады.
Тұз молекуласы құрамындағы қышқыл қалдығы бірден кӛп болса,
қалдық санына сәйкес мӛлшерде қышқыл молекулаларының структуралық
формулаларын жазып, сутегі атомдарын металл атомдарымен алмастырған
жӛн. Алюминий сульфатының структуралық формуласы:
S
O
O
H
H
O
O
S
O
O
H
H
O
O
S
O
O
H
H
O
O
S
O
O
O
O
S
O
O
O
O
S
O
O
O
O
Al
Al
Негіздік тұздардың структуралық формуласын бастапқы заттардың
структуралық формулаларына қарап құрастыруға болады. Алюминий
гидроксосульфаты тұзының структуралық формуласы:
O
O
O
Al
H
H
H
S
O
O
O
O
H
H
+
=
O
O
O
Al
H
S
O
O
+ 2H
O
H
.......................
.......................
Қос тұздардың структуралық формуласы да жоғарыда айтылғандарға
сәйкес жазылады. Алюминий ашудасының формуласы (
2
4
)
(SO
KAl
) былай
кӛрсетіледі:
S
O
O
H
H
O
O
S
O
O
H
H
O
O
S
O
O
O
O
S
O
O
O
O
Al
K
Есте болатын нәрсе, структуралық формула атомдардың кеңістікте
орналасуын дәл кӛрсетіп бермегенмен, жай формулаға қарағанда анағұрлым
36
құндырақ. Ӛйткені, ол молекулада атомдардың орналасу тәртібіне
байланысты заттың қасиеттері жӛнінде жорамал жасауға мүмкіншілік
тудырады. Осыған дәлел ретінде ортофосфор (
4
3
PO
H
), фосфорлы (
3
3
PO
H
)
және фосфорлылау
2
3
PO
H
қышқылдарының структуралық формулаларын
қарастырайық. Олар:
O
O
H
H
O
H
P
O
O
O
O
P
H
H
H
Н
O
O
P
H
H
=
,
,
Ортофосфор қышқылынан үш атом, фосфорлы қышқылдан екі атом, ал
фосфорлылау қышқылдан бір атом сутегі қана металл атомдарымен орын
алмастырады, себебі, олар фосфор атомымен (орталық атом) оттегі арқылы
байланысып, оңай үзіледі. Фосфор және фосфорлылау қышқылда орталық
атоммен тікелей байланысқан сутегі атомдары металл атомдарымен орнын
алмастырмайды.
Достарыңызбен бөлісу: |