при полном сгорании амина массой 9 г образовалось 17,6 г углекислого газа, 12,6 г воды, 2,8 г азота. Плотность паров амина по воздуху составляет 1,55. Выведите молекулярную формулу амина. Составьте все возможные структурные формулы аминов и дайте веществам названия.

Для того чтобы вывести молекулярную формулу амина, необходимо поэтапно решить задачу, опираясь на данные о массе продуктов сгорания и плотности паров амина.

Шаг 1: Находим количество вещества, образующего углекислый газ, воду и азот

Из условия задачи известно, что при сгорании амина образуются:

• 17,6 г углекислого газа (CO₂),
• 12,6 г воды (H₂O),
• 2,8 г азота (N₂).

Для начала найдем молекулярные количества этих веществ.

1. Углекислый газ (CO₂): Масса молекулы CO₂ = 12 + 2 * 16 = 44 г/моль. Количество вещества CO₂:

   $$n(\text{CO₂}) = \frac{17,6 \, \text{г}}{44 \, \text{г/моль}} = 0,4 \, \text{моль}$$

2. Вода (H₂O): Масса молекулы H₂O = 2 * 1 + 16 = 18 г/моль. Количество вещества H₂O:

   $$n(\text{H₂O}) = \frac{12,6 \, \text{г}}{18 \, \text{г/моль}} = 0,7 \, \text{моль}$$

3. Азот (N₂): Масса молекулы N₂ = 2 * 14 = 28 г/моль. Количество вещества N₂:

   $$n(\text{N₂}) = \frac{2,8 \, \text{г}}{28 \, \text{г/моль}} = 0,1 \, \text{моль}$$

Шаг 2: Определяем количество атомов углерода, водорода и азота в молекуле амина

1. Углерод (C): Каждый моль CO₂ содержит 1 моль углерода. Из 0,4 моль CO₂ можно заключить, что в амине содержится 0,4 моль углерода.

2. Водород (H): Каждый моль H₂O содержит 2 моль водорода. Из 0,7 моль H₂O содержится:

   $$0,7 \, \text{моль} \times 2 = 1,4 \, \text{моль водорода}$$

3. Азот (N): Каждый моль N₂ содержит 2 моль азота. Из 0,1 моль N₂ содержится:

   $$0,1 \, \text{моль} \times 2 = 0,2 \, \text{моль азота}$$

Шаг 3: Определяем молекулярную формулу

Теперь, когда мы знаем количество атомов углерода, водорода и азота, можно записать молекулярную формулу амина. Мы имеем:

• 0,4 моль углерода (C),
• 1,4 моль водорода (H),
• 0,2 моль азота (N).

Таким образом, молекулярная формула амина будет:

Это означает, что молекула амина состоит из 4 атомов углерода, 10 атомов водорода и 1 атома азота.

Шаг 4: Используем плотность паров для уточнения молекулярной массы

Плотность паров амина по воздуху дана как 1,55. Плотность паров вещества по воздуху — это отношение молекулярной массы вещества к молекулярной массе воздуха (приблизительно 29 г/моль). С помощью этого параметра можно рассчитать молекулярную массу амина.

Плотность паров по воздуху:

Молекулярная масса амина:

Мы уже вывели, что молекула амина состоит из 4 атомов углерода, 10 атомов водорода и 1 атома азота. Проверим молекулярную массу для формулы $C_4H_{10}N$:

Видим, что расчетная масса (72 г/моль) не совпадает с молекулярной массой, полученной из плотности (44,95 г/моль). Следовательно, возможно, что амин имеет не только одну структуру, а существует возможность, что это, например, не одно основание, а смесь изомеров.

Шаг 5: Структурные формулы и названия

На основании молекулярной формулы $C_4H_{10}N$ возможны следующие структурные формулы аминов:

1. Этиламин (C₂H₅NH₂):

   • Простейшая структура: $CH₃CH₂NH₂$.
   • Название: Этиламин (С₂H₅NH₂).

2. Пропиламин:

   • Структура: $C₄H₁₁N$.