Здравствуйте, уважаемые читатели!
Сегодняшняя статья посвящена использованию в расчетных задачах на вывод формулы органического вещества еще одной возможности идентификации первичных, вторичных и третичных аминов, а именно - наличия или отсутствия между их молекулами (или между молекулами амина и молекулами воды) водородных связей. Первичные и вторичные амины образуют слабые межмолекулярные водородные связи:
Это объясняет относительно более высокую температуру кипения аминов по сравнению с алканами с близкой молекулярной массой. Третичные амины водородных связей не образуют.
Установить строение органического вещества (в нижеприведенных задачах - соединения аминов) только с помощью его способности к образованию водородных связей зачастую бывает невозможно, поэтому в этих случаях используют дополнительные характеристики. Это могут быть особенности взаимодействия с азотистой кислотой, оптическая активность и т. д. Особенно актуально использование дополнительных характеристик в случае первичных и вторичных аминов.
Итак:
Задача 1.
Неизвестное органическое соединение содержит 29, 51% углерода, 8, 20% водорода , 39, 34% кислорода и азот. Определите молекулярную формулу данного соединения и установите его строение, если известно, что оно получается в одну стадию из неорганического соединения и вещества, между молекулами которого не образуются водородные связи. Напишите уравнение реакции этого вещества с избытком раствора гидроксида стронция.
Решение.
1. Установим молекулярную формулу неизвестного соединения.
Пусть m (CxHyNzOk)= 100 г, тогда:
n(C)=29,51/12=2,46 моль
n(Н)=8,2/1 =8,2 моль
n(О)=39,34/16=2,46 моль
n(N)=(100-29,51-8,2-39,34)/14=1,64 моль
x:y:z:k=2,46:8,2:2,46:1,64=1,5:5:1:1,5=3:10:2:3
Искомая формула: C3H10N2O3
2.Поскольку между молекулами органического вещества, из которого образовалось C3H10N2O3, нет водородных связей, этим орг.веществом может быть третичный амин. Неорг. вещество - азотная кислота, C3H10N2O3 - нитрат триметиламина.
3. Уравнение реакции с гидроксидом стронция:
Задача 2.
Сожгли 0,955 г органического вещества А . При этом выделилось 0,672 л (н.у.) углекислого газа, 0,81 г воды, 0,14 г азота и 0,224 л (н.у.) газообразного хлороводорода. Известно, что при взаимодействии вещества А со щелочью получается органическое вещество Б, между молекулами которого образуются водородные связи. Вещество Б вступает в реакцию с азотистой кислотой с образованием неприятно пахнущего вещества. Газа при этом не выделяется. Определите молекулярную формулу вещества А и установите его строение. Напишите уравнение реакции этого вещества с избытком раствора гидроксида бария.
Решение.
1. Установим молекулярную формулу вещества:
CxHyNzOkClm+O2=CO2+H2O+N2+HCl
n(C)=n(CO2)=0,672/22,4=0,03 моль
n1(H)=2n(H2O)=2*0,81/18=0,09моль
n2(H)= n(HCl)= 0,224/22,4=0,01моль
nсумм(H)=n1(H)+n2(H)=0,1моль
n(Cl)=n(HCl)= 0,224/22,4=0,01моль
n(N)=2n(N2)=2*0,14/28=0,01 моль
n(O)=(0,955-(12*0,03+0,1*1+14*0,01+0,01*35,5))/16=0
x:y:z:m =0,03:0,1:0,01:0,01 =3:10:1:1
Молекулярная формула : С3H10NCl
2.Поскольку между молекулами органического вещества Б, из которого образовалось C3H10NCl, есть водородные связи, этим веществом может быть первичный или вторичный амин. Согласно условию, вещество Б вступает в реакцию с азотистой кислотой без выделения газа, но с образованием неприятнопахнущего вещества. Т.о. Б - вторичный амин, метилэтиламин. Вещество А - хлорид метилэтиламина:
3. Уравнение реакции вещества А с избытком щелочи:
Задача 3.
Неизвестное органическое соединение А содержит 28, 07% углерода, 7,6% водорода , 37, 43% кислорода, 18, 71% серы и азот. Определите молекулярную формулу вещества А и установите его строение, если известно, что оно получается в одну стадию при взаимодействии избытка неорганического соединения и органического вещества Б. Молекулы вещества Б образуют водородные связи, вещество Б реагирует с азотистой кислотой с выделением газа и имеет оптические изомеры. Напишите уравнение реакции вещества А с хлоридом бария.
Решение.
1. Установим молекулярную формулу неизвестного соединения.
Пусть m (CxHy OkSzNm)= 100 г, тогда:
n(C)=28,07/12=2,34моль
n(Н)=7,6/1 =7,6 моль
n(О)=37,43/16=2,34 моль
n(S)=18,72/32=0,585 моль
n(N)=(100-28,07-7,6-37,43-18,72)/14=0,584 моль
x:y:k:z:m=2,34:7,6:2,34:0,585:0,584=4:13:4:1:1
Искомая формула: C4H13O4NS
2.Поскольку молекулы органического вещества Б, из которого образовалось C4H13O4NS, образуют водородные связи, этим орг.веществом могут быть первичный или вторичный амины. Т.к. вещество Б реагирует с азотистой кислотой с выделением газа, это - первичный амин - бутиламин. Т. к. вещество Б имеет оптические изомеры, это - 2-аминобутан.
Вещество А - гидросульфат 2-аминобутана:
3. Уравнение реакции между гидросульфатом 2-аминобутана и хлоридом бария:
Всего доброго!