Determinarea formulei moleculare a unei substanțe organice pe baza produşilor de ardere

     La arderea unei substanţe organice cu masa de 2,3 g s-a obţinut oxid de carbon (IV) cu masa 4,4 g şi apă cu masa 2,7 g. Densitatea relativă a vaporilor acestei substanţe în raport cu aerul este egală cu 1,587. Determinaţi formula chimică a substanţei.

Se dă: m(CxHyOz) = 2,3 g m(CO2) = 4,4 g m(H2­O) = 2,7 g Daer(CxHyOz) = 1,587	Rezolvare: Deoarece nu se precizează tipul substanţei presupunem că substanţa conţine C, H şi O. Se scrie ecuaţia reacţiei în formă generală: 2CxHyOz + (4x+y-2z)/2 O2 = 2xCO2 + y H2O; Se determină masa carbonului şi a hidrogenului,  care se conţine în proba substanţei organice: M(CO2) = 44 g/mol;  M(C) = 12 g/mol;
CxHyOz - ?

1 mol de CO₂ conţine 1 mol de C

44 g (CO₂) -------- 12 g (C)

4,4 g (CO₂) -------- x g (C)  rezultă că x = (4,4 g·12g) :44 g = 1,2 g (C)

M(H₂O) = 18 g/mol;        M(H) = 1 g/mol

1 mol de H₂O conţine 2 moli H

18 g (H₂O) --------- 2 g (H)

2,7 g (H₂O) --------- y g (H) rezultă că y = (2,7 g·2g) :18 g = 0,3 g (H)

 Se determină masa oxigenului:

         m(C_xH_yO_z) = m(C) + m(H) + m(O) rezultă că m(O) = m(C_xH_yO_z) – (m(C) + m(H))

         m(O) = 2,3 – (1,2 + 0,3) = 0,8 g (O)

Se determină cantitățile pentru fiecare element din substanță:

n_{(C) =} ^m(C)/_M(C);  n_{(C) =1,2 g: 12 g/mol = 0,1 mol}

n_{(H) =} ^m(H)/_M(H);  n_{(H) =0,3 g: 1 g/mol = 0,3 mol}

n_{(O) =} ^m(O)/_M(O);  n_{(O) =0,8 g: 16 g/mol = 0,05 mol}

Se determină raportul molar al elementelor în substanţă:

n_(C) : n_(H) : n_(O) = x : y : z = 0,1 mol : 0,3 mol : 0,05 mol 

Simplificăm raportul molar prin cel mai mic termen, respectiv 0,05 mol. 

Se obține raportul molar: n_(C) : n_(H) : n_(O) = 2 : 6 : 1. 

Astfel, formula brută a substanţei este C₂H₆O. 

Formula moleculară a substanței va fi: (C₂H₆O)_m.

Pentru a determina valoarea lui m se calculează masa molară a substanței din formula densității relative: 

                       D_aer(C_xH_yO_z) = M(C_xH_yO_z))/M_aer. 

Masa molară a substanţei C_xH_yO_z este egală cu: 

                      M(C_xH_yO_z) = D_aer · M_aer = 1,587 · 29 g/mol = 46 g/mol

- Se determină masa molară a formulei brute:

                      M(C₂H₆O) = 24 + 6 + 16 = 46 g/mol

- Se determină valoarea lui m după formula: m = M(C_xH_yO_z)/M(formulă brută). 

respectiv: m = 46 g/mol : 46 g/mol = 1.

Așadar, substanţa supusă arderii are formula moleculară C₂H₆O. 

 Răspuns: Substanţa supusă arderii are formula chimică C₂H₆O 

şi poate fi alcoolul etilic C₂H₅OH sau eterul dimetilic  H₃C–O–CH₃.