Условие задачи

Установите формулу амина, содержащего 19,2% (масс.) азота.

Решение

Дисциплина задачи – органическая химия.

Рассмотрим амины, как правило, представленные общей формулой R—NH₂. Если положить, что в молекуле содержится одна атом азота (масса 14 г/моль), а углеводородная часть имеет формулу CₙH₂ₙ₊₁ (так как присоединённая группа NH₂ добавляет два атома водорода), то молекулярная формула амина будет

CₙH₂ₙ₊₁NH₂ или CₙH₂ₙ₊₃N.

Молекулярная масса (М) этого соединения может быть записана как

M = 12·n + (2n + 3) + 14 = 14n + 17.

Условие задачи гласит, что азот составляет 19,2% массы, то есть

(масса азота)/(молекулярная масса) = 0,192.

Подставляя массу одного атома азота (14) и найденное выражение для молекулярной массы, получаем уравнение

14 / (14n + 17) = 0,192.

Решим это уравнение:

1. Перемножим:
14 = 0,192 · (14n + 17).

2. Выразим (14n + 17):
14n + 17 = 14 / 0,192 ≈ 72,9167.

3. Выразим n:
14n = 72,9167 − 17 = 55,9167,
n ≈ 55,9167 / 14 ≈ 3,994.

Таким образом, n ≈ 4 (округляем до целого, так как число атомов углерода должно быть натуральным). Подставляем n = 4:

Молекулярная формула амина: C₄H₂·4+3N = C₄H₁₁N.

Проверим процент азота:

Молекулярная масса: 4∙12 + 11∙1 + 14 = 48 + 11 + 14 = 73 г/моль.
Массовая доля азота: 14/73 ≈ 0,1918, или 19,18%, что соответствует заданным 19,2% с учетом погрешности округления.

Таким образом, формула искомого амина – C₄H₁₁N.