Массовая доля углерода в углеводороде составляет 83,33%. Плотность этого вещества по водороду равна 36. Определите формулу углеводорода. Напишите его изомеры.

Для того чтобы определить формулу углеводорода, воспользуемся заданными данными:

1. Массовая доля углерода в углеводороде составляет 83,33%. Это значит, что на 100 г вещества приходится 83,33 г углерода. Следовательно, на оставшуюся массу (100 - 83,33 = 16,67 г) приходится водород.

2. Плотность по водороду равна 36. Плотность по водороду — это отношение массы углеводорода к массе водорода в том же объеме. То есть если плотность по водороду равна 36, это значит, что на 1 г водорода приходится 36 г углеводорода.

Теперь пошагово вычислим формулу:

Шаг 1: Определим молекулярные массы углерода и водорода.

• Молекулярная масса углерода (C) = 12 г/моль.

• Молекулярная масса водорода (H) = 1 г/моль.

Шаг 2: Рассчитаем количество вещества углерода и водорода в 100 г углеводорода.

• Количество вещества углерода в 100 г углеводорода:
  $n_{\text{C}} = \frac{83,33}{12} = 6,94$ моль.

• Количество вещества водорода в 100 г углеводорода:
  $n_{\text{H}} = \frac{16,67}{1} = 16,67$ моль.

Шаг 3: Используя плотность по водороду, определим соотношение углерода и водорода в молекуле.

Плотность по водороду $\rho = \frac{M_{\text{углеводорода}}}{M_{\text{водорода}}}$, где $M_{\text{углеводорода}}$ — масса углеводорода в том же объеме, что и 1 г водорода, а $M_{\text{водорода}}$ — масса водорода.

Итак, плотность 36 означает, что в молекуле углеводорода на 1 моль водорода приходится 36 моль углеводорода. Следовательно, соотношение углерода и водорода примерно 36:1.

Шаг 4: Находим эмпирическую формулу.

Используем соотношение 6,94 моль углерода и 16,67 моль водорода для расчета соотношения атомов в молекуле:

• Для углерода это $6,94$.

• Для водорода это $16,67$.

Теперь, если разделим количество молекул углерода и водорода на минимальное из значений, получаем пропорцию:
$\frac{6,94}{6,94} = 1$ для углерода и $\frac{16,67}{6,94} = 2,4$ для водорода.

При округлении получаем, что формула углеводорода будет примерно $C_7H_{16}$, что является алканом с углеродной цепью из 7 атомов углерода и 16 атомов водорода.

Шаг 5: Определение изомеров.

Для углеводорода с общей формулой $C_7H_{16}$ существует несколько изомеров. Это могут быть следующие структурные изомеры:

1. Н-гептан (цепной углеводород).

2. 2-метилгексан (ветвь на втором углероде).

3. 3-метилгексан (ветвь на третьем углероде).

4. 2,2-диметилпентан (две метильные группы на втором углероде).

5. 2,3-диметилпентан (метильные группы на втором и третьем углеродах).

6. 3,3-диметилпентан (метильные группы на третьем углероде).

7. 2,4-диметилпентан (метильные группы на втором и четвертом углеродах).

Итак, молекула углеводорода с формулой $C_7H_{16}$ может иметь несколько изомеров, включая линейные и различные ветвления.