To jest chemia 1. Podręcznik. Zakres podstawowy | Strona 154 | Zadanie 13
Kofeina to związek chemiczny, występujący m.in. w ziarnach kawy. Po spożyciu działa pobudzająco na układ nerwowy, dlatego jest składnikiem napojów energetyzujących. Cząsteczka kofeiny zawiera 49,484% (procent masowy) węgla, 5,155% wodoru, 28,866% azotu i 16,495% tlenu, a jej masa molowa wynosi 194 g/mol. Ustal wzory empiryczny i rzeczywisty kofeiny.
Dane:
\[ M=\ 194\ \frac{g}{mol}\]
\[ \%\ C=49,484\ \%\]
\[ \%\ H=5,155\ \%\]
\[ \%\ N=28,866\ \%\]
\[ \%\ O=16,495\ \%\]
Szukane:
CxHyNzOa =?
Znając masę molową kofeiny obliczamy masy molowe każdego pierwiastka chemicznego w kofeinie:
Węgiel:
\[ 194\ g-100\ \%\]
\[m_C\ g-49,484\ \%\]
\[ m_C=\ \frac{194\ g\ \bullet49,484\ \%}{100\%}=96\ g\]
Wodór:
\[194\ g-100\ \%\]
\[m_H\ g-5,155\ \%\]
\[m_H=\ \frac{194\ g\ \bullet5,155\ \%}{100\%}=10\ g\]
Azot:
\[ 194\ g-100\ \%\]
\[ m_N\ g-28,866\ \%\]
\[ m_N=\ \frac{194\ g\ \bullet28,866\ \%}{100\%}=56\ g\]
Tlen:
\[ 194\ g-100\ \%\]
\[ m_O\ g-16,495\ \ \%\]
\[ m_O=\ \frac{194\ g\ \bullet16,495\ \ \%}{100\%}=32\ g\]
Obliczamy liczbę moli każdego pierwiastka i wyznaczamy wzór rzeczywisty związku kofeiny:
\[ n_C=\ \frac{96\ g}{12\frac{g}{mol}\ }=8\ mol\]
\[ n_H=\ \frac{10\ g}{1\frac{g}{mol}\ }=10\ mol\]
\[ n_N=\ \frac{56\ g}{14\frac{g}{mol}\ }=4\ mol\]
\[ n_O=\ \frac{32\ g}{16\frac{g}{mol}\ }=2\ mol\]
Wzór rzeczywisty: C8H10N4O2
Wzór empiryczny: C4H5N2O