Для установления молекулярной формулы гомолога бензола, плотность паров которого по азоту равна 3.786, необходимо выполнить несколько шагов.
Определение молекулярной массы пара гомолога бензола:
Плотность пара вещества по азоту — это отношение молекулярной массы вещества к молекулярной массе азота (N₂). Молекулярная масса азота ( N_2 ) равна 28 г/моль.
Плотность пара гомолога бензола по азоту = 3.786.
Следовательно, молекулярная масса гомолога бензола (M) рассчитывается следующим образом:
[
M = 3.786 \times 28
]
[
M = 106.008 \text{ г/моль}
]
Определение возможного гомолога бензола:
Бензол (C₆H₆) имеет молекулярную массу 78 г/моль (6 атомов углерода и 6 атомов водорода).
Гомологи бензола отличаются от него наличием дополнительных групп CH₂, что увеличивает молекулярную массу на 14 г/моль (12 г/моль — масса атома углерода и 2 г/моль — масса двух атомов водорода).
Проверим, какой гомолог бензола имеет молекулярную массу 106.008 г/моль:
[
C_6H_6 + n \times CH_2
]
где ( n ) — количество групп CH₂.
Молекулярная масса гомолога:
[
78 + n \times 14 = 106.008
]
Решим это уравнение:
[
n \times 14 = 106.008 - 78
]
[
n \times 14 = 28.008
]
[
n = \frac{28.008}{14}
]
[
n \approx 2
]
Таким образом, ( n ) приблизительно равно 2. Это означает, что гомолог бензола, молекулярная масса которого равна 106.008 г/моль, содержит две группы CH₂.
Определение молекулярной формулы:
Гомолог бензола с двумя дополнительными группами CH₂ можно записать как:
[
C_6H_6 + 2 \times CH_2 = C_6H_6 + C_2H_4 = C8H{10}
]
Проверим молекулярную массу:
[
Молекулярная масса C8H{10} = 8 \times 12 (углерод) + 10 \times 1 (водород) = 96 + 10 = 106 \text{ г/моль}
]
Молекулярная масса C₈H₁₀ совпадает с рассчитанной молекулярной массой 106.008 г/моль.
Таким образом, молекулярная формула гомолога бензола, плотность паров которого по азоту равна 3.786, — это ( C8H{10} ).