Молекула водню

Моле́кула во́дню — найпростіша хімічна молекула, що складається з двох атомів водню. До її складу входять два ядра хімічного елементу водню й два електрони. Внаслідок взаємодії між електронами утворюється ковалентний хімічний зв’язок. Окрім основної ізотопічної модифікації H2 існують різновиди, в яких один або обидва протії замінені іншими ізотопами водню — дейтерієм і тритієм: HD, HT, D2, DT, T2. Симетричність чи несиметричність молекули відіграє роль за її обертання.

Ця стаття про квантово-механічну теорію утворення ковалентного зв’язку в молекулі водню. Про хімічні властивості молекули водню див. Водень#Хімічні властивості.

Квантово-механічну теорію ковалентного зв’язку в молекулі водню розробили в 1927 році Вальтер Гайтлер і Фріц Лондон.

Oops something went wrong:

Умоляю помогите Укажи скільки молекул водню буде містити таку саму кількість атомів Гідрогену, що і 16 молекул(и) складної речовини Fe(OH)3.

Допоможіть ;)1.Укажіть ПРАВИЛЬНЕ твердження щодо хімічного складу солей: Сіль – цеА сполука, що складається з катіонів металічного елемента (або катіо … -нів амонію) й аніонів кислотного залишкуБ сполука, що складається з катіонів неметалічного елемента й аніонів кислотного залишкуВ сполука, що складається з катіонів металічного елемента й гідроксид- аніонівГ сполука, що складається з катіонів Гідрогену й аніона кислотного залишку2.Увідповідніть характеристику кислоти 1-3 з її формулою (А-Д).ОДНЕ ЗАЙВЕ1)безоксигенова двоосновна кислота2) оксигеновмісна триосновна кислота3) одноосновна оксигеновмісна кислотаA HNO3Г Н3РО4Д НСІБ Н2SО4B H2S3.Укажіть заряд аніона в складі солі, формула якої Са(MnO4)2.А) 1- Б) 2+ В) 2- Г) 3-4.Укажіть рядок, що містить лише формули оксигеновмісних двоосновних кислот.І ПОЯСНИТИ ЧОМУA H2SeO3, HNO2, H3PO4, HCIO4B H2CO3, H2SO3, H2SIO3, H2SO3Б Н2S, H2Se, H2SO4, HCN Γ HNO2, H2SO3, H2SiO3, HCIO,Γ HNO2, H2SO3, H2SiO3, HCIO2, ​

1.15: Молекулярні формули та емпіричні формули (огляд)

Молекулярні формули говорять вам, скільки атомів кожного елемента знаходиться в сполуці, а емпіричні формули говорять вам про найпростішому або найбільш зниженому співвідношенні елементів у сполуці. Якщо молекулярна формула сполуки більше не може бути зменшена, то емпірична формула така ж, як і молекулярна формула. Аналіз горіння може визначити емпіричну формулу сполуки, але не може визначити молекулярну формулу (інші методи можуть, хоча). Після того, як відомо, молекулярну формулу можна обчислити за емпіричною формулою.

Емпіричні формули

Емпірична формула говорить нам про відносні співвідношення різних атомів у сполуці. Співвідношення тримаються вірно і на молярному рівні. Таким чином, Н 2 О складається з двох атомів водню і 1 атома кисню. Так само 1,0 моль H 2 O складається з 2,0 моль водню і 1,0 моль кисню. Ми також можемо працювати назад від молярних співвідношень, оскільки якщо ми знаємо молярні кількості кожного елемента в сполуці, ми можемо визначити емпіричну формулу.

Приклад \(\PageIndex\) : Mercury Chloride

Ртуть утворює з’єднання з хлором, яке становить 73,9% ртуті і 26,1% хлору по масі. Що таке емпірична формула?

Скажімо, у нас був 100-грамовий зразок цієї сполуки. Тому зразок містив би 73,9 грама ртуті та 26,1 грама хлору. Скільки родимок кожного атома представляють окремі маси?

Яке молярне співвідношення між двома елементами?

Таким чином, у нас в два рази більше родимок (тобто атомів) Cl, ніж Hg. Таким чином, емпірична формула буде (не забудьте перерахувати катіон першим, аніон останній):

Молекулярна формула з емпіричної формули

Хімічна формула з’єднання, отриманого шляхом аналізу складу, завжди є емпіричною формулою. Ми можемо отримати хімічну формулу з емпіричної формули, якщо знаємо молекулярну масу сполуки. Хімічна формула завжди буде деяким цілим числом кратним емпіричній формулі (тобто цілим кратним індексам емпіричної формули). Загальний перебіг цього підходу показано на малюнку \(\PageIndex\) та продемонстровано на прикладі \(\PageIndex\) .

Малюнок \(\PageIndex\) : Загальна блок-схема для вирішення емпіричних формул з відомих масових відсотків.

Приклад \(\PageIndex\) : Ascorbic Acid

Вітамін С (аскорбінова кислота) містить 40,92% С, 4,58% Н і 54,50% O, по масі. Експериментально визначена молекулярна маса становить 176 аму. Яка емпірична і хімічна формула аскорбінової кислоти?

Розглянемо довільну кількість 100 грам аскорбінової кислоти, щоб у нас вийшло:

Це дало б нам, скільки родимок кожного елемента?

Визначте найпростіше співвідношення цілого числа, діливши на найменшу молярну кількість (3,406 моль в даному випадку – див. Кисень):

Відносні молярні кількості вуглецю та кисню здаються рівними, але відносна молярна кількість водню вище. Оскільки ми не можемо мати «дробові» атоми в сполуці, нам потрібно нормалізувати відносну кількість водню рівним цілому числу. 1.333 буде здаватися 1 і 1/3, тому якщо ми помножимо відносну кількість кожного атома на «3», ми повинні мати можливість отримати ціле значення для кожного атома.

Це наша емпірична формула аскорбінової кислоти.

А як щодо хімічної формули? Нам розповідають, що експериментально визначена молекулярна маса становить 176 аму. Яка молекулярна маса нашої емпіричної формули?

(3* 12,011) + (4* 1,008) + (3* 15,999) = 88.062 ранку

Молекулярна маса з нашої емпіричної формули значно нижче, ніж експериментально визначене значення. Яке співвідношення між двома значеннями?

Таким чином, здавалося б, що наша емпірична формула по суті становить половину маси фактичної молекулярної маси. Якби ми помножили нашу емпіричну формулу на «2», тоді молекулярна маса була б правильною. Таким чином, фактична молекулярна формула:

Аналіз горіння

Коли з’єднання, що містить вуглець і водень, піддається згорянню з киснем в спеціальному апараті горіння весь вуглець перетворюється в СО 2, а водень – в Н 2 О (рис. \(\PageIndex\) ). Кількість виробленого вуглецю можна визначити шляхом вимірювання кількості виробленого CO 2. Це потрапляє в пастку гідроксиду натрію, і таким чином ми можемо контролювати масу виробленого СО 2 шляхом визначення збільшення маси пастки СО 2. Так само ми можемо визначити кількість Н, що виробляється кількістю H 2 O, захопленого перхлоратом магнію.

Малюнок \(\PageIndex\) : Апарат аналізу горіння

Одним з найпоширеніших способів визначення елементного складу невідомого вуглеводню є аналітична процедура, яка називається аналізом горіння. Невеликий, ретельно зважений зразок невідомого з’єднання, який може містити вуглець, водень, азот і/або сірку, спалюється в атмосфері кисню, інші елементи, такі як метали, можуть бути визначені іншими методами. і кількості одержуваних газоподібних продуктів (CO 2, H 2 O, N 2, і SO 2 відповідно) визначаються одним з декількох можливих методів. Одна процедура, яка використовується при аналізі горіння, схематично викладена на малюнку , \(\PageIndex\) а типовий аналіз горіння проілюстрований на прикладах \(\PageIndex\) і \(\PageIndex\) .

Малюнок \(\PageIndex\) : Етапи отримання емпіричної формули з аналізу горіння

Приклад \(\PageIndex\) : Combustion of Isopropyl Alcohol

Яка емпірична формула для ізопропілового спирту (який містить лише С, Н і О), якщо при згорянні зразка ізопропілового спирту 0,255 г утворюється 0,561 г СО 2 і 0,306 г Н 2 О?

З цієї інформації кількісно визначають кількість С і Н в зразку.

Оскільки один моль СО 2 складається з одного моля С і двох родимок О, якщо у нас в зразку є 0,0128 молі СО 2, то ми знаємо, що у зразку є 0,0128 молі С. Скільки грамів С це?

Так як один моль Н 2 О складається з одного моля кисню і двох молів водню, якщо у нас 0,017 моль Н 2 О, то у нас 2* (0,017) = 0,034 молі водню. Оскільки водень становить близько 1 грам/моль, у нашому вихідному зразку ми повинні мати 0,034 грама водню.

Коли ми додаємо наш вуглець і водень разом, ми отримуємо:

0,154 грама (С) + 0,034 грам (Н) = 0,188 грам

Але ми знаємо, що спалили 0,255 грама ізопропілового спирту. «Відсутня» маса повинна бути з атомів кисню в ізопропіловому спирті:

0,255 грам – 0,188 грам = 0,067 грам кисню

Це багато кисню – скільки родимок?

Таким чином, в цілому ми маємо:

Розділіть на найменшу молярну кількість для нормалізації:

В рамках експериментальної помилки найбільш імовірною емпіричною формулою пропанолу буде \(C_3H_8O\)

Приклад \(\PageIndex\) : Combustion of Naphalene

Нафталін, діюча речовина одного різновиду нафталів, є органічною сполукою, яка містить лише вуглець і водень. При повному згорянні 20,10 мг зразка нафталіну в кисні вийшло 69,00 мг СО 2 і 11,30 мг Н 2 О. Визначити емпіричну формулу нафталіну.

Задано: маса проби і маса продуктів згоряння

Запитано: емпірична формула

  1. Використовують маси і молярні маси продуктів згоряння CO 2 і H 2 O, для розрахунку мас вуглецю і водню, присутніх у вихідній пробі нафталіну.
  2. Використовуйте ці маси і молярні маси елементів для обчислення емпіричної формули нафталіну.

A При згорянні \(\ce\) виробляється 1 моль на кожен моль атомів вуглецю в вихідному зразку. Аналогічно, 1 моль H 2 O виробляється на кожні 2 моль атомів водню, присутніх у зразку. Маси вуглецю і водню в вихідному зразку можна розрахувати за цими співвідношеннями, мас СО 2 і Н 2 О і їх молярних мас. Оскільки одиницями молярної маси є грами на моль, ми повинні спочатку перетворити маси з міліграмів в грами:

B Для отримання відносних чисел атомів обох присутніх елементів нам потрібно обчислити кількість молей кожного і розділити на кількість молей присутнього елемента в найменшій кількості:

\[ moles \, C = 1.883 \times 10^ \,g \, C \times = 1.568 \times 10^ \, mol C \]

\[ moles \, H = 1.264 \times 10^ \,g \, H \times = 1.254 \times 10^ \, mol H \]

Ділення кожного числа на кількість молей елемента, присутнього в меншій кількості, дає

При цьому нафталін містить співвідношення молів вуглецю 1. 25:1 до молів водню: С 1,25 Н 1,0. Оскільки співвідношення елементів в емпіричній формулі повинні виражатися невеликими цілими числами, помножте обидва індекси на 4, що дає C 5 H 4 як емпіричну формулу нафталіну. Насправді молекулярна формула нафталіну – C 10 H 8, що відповідає нашим результатам.

  1. Ксилол, органічна сполука, яка є основним компонентом багатьох бензинових сумішей, містить лише вуглець і водень. Повне згоряння 17,12 мг зразка ксилолу в кисні дало 56,77 мг СО 2 і 14,53 мг Н 2 О. Визначити емпіричну формулу ксилолу.
  2. Емпірична формула бензолу – СН (його молекулярна формула – С 6 Н 6). Якщо 10,00 мг бензолу піддати аналізу на горіння, то яка маса СО 2 і Н 2 О буде вироблятися?

Емпірична формула – C 4 H 5. (Молекулярна формула ксилолу насправді C 8 H 10.)

Відповідь б

33,81 мг СО 2; 6,92 мг Н 2 О

Вправа 2

Елементний аналіз органічної сполуки вказує на те, що її склад становить 37,82% вуглецю, 6,36% водню та 55,82% хлору.

а Яка емпірична формула для цієї сполуки?

б. масовий спектральний аналіз вказує на молярну масу 129 г/моль. Яка молекулярна формула цієї сполуки?

c Намалюйте всі можливі структури лінії зв’язку за допомогою цієї молекулярної формули.

а. C 2 H 5 Cl з молярною масою 64,5 г/моль

с. існує 8 можливих структур з молекулярною формулою C 4 H 10 Cl 2. Це може допомогти почати з різних вуглецевих магістралей, а потім систематично додавати будь-які гілки (замінники).

Автори та авторства