Universiteti Politeknik Shtetëror i Shën Petersburgut

Instituti i Matematikës dhe Mekanikës së Aplikuar
Departamenti i Mekanikës Teorike

MOLEKULA E DIOKSIDIT TË KARBONIT

projekt kursi

Drejtimi i trajnimit bachelor: 010800 Mekanikë dhe modelim matematikor

Grupi 23604/1

Menaxher i Projektit:

Të pranuar në mbrojtje:

Shën Petersburg

Kapitulli 1 Dinamika molekulare 3

1.2 Potencialet çift 5

1.2.1 Potenciali Morse. pesë

1.2.2 Potenciali i Lennard-Jones. 6

1.2.3 Krahasimi i potencialeve të Morse dhe Lennard-Jones 7

1.2.4 Grafikët e krahasimit të potencialeve dhe forcave. 7

1.2.5 Përfundim 9

1.2 Molekula e dioksidit të karbonit 9

Kapitulli 2 Programi i shkrimit 10

2.1 Kërkesat e programit 10

2.2 Kodi i programit. njëmbëdhjetë

2.2.1 Variablat. njëmbëdhjetë

2.2.2 Funksioni i krijimit të grimcave 12

2.2.3 Funksioni i fizikës 14

2.2.4 Funksioni Power 18

2.3 Zgjedhja e parametrave optimale 19

Rezultatet e punës 20

Lista e referencës 21

Hyrja dhe deklarata e problemit

Modelimi i molekulave, edhe ato më të thjeshtat, është një detyrë e vështirë. Për t'i modeluar ato është e nevojshme të përdoren potenciale me shumë grimca, por edhe programimi i tyre është një detyrë shumë e vështirë. Shtrohet pyetja nëse është e mundur të gjendet një mënyrë më e lehtë për të modeluar molekulat më të thjeshta.

Potencialet e çiftuara janë të përshtatshme për modelim, sepse ato kanë një formë të thjeshtë dhe janë të lehta për t'u programuar. Por si mund të aplikohen në modelimin molekular? Puna ime i kushtohet zgjidhjes së këtij problemi.

Prandaj, detyra e vendosur para projektit tim mund të formulohet si më poshtë - të modeloni një molekulë të dioksidit të karbonit duke përdorur një potencial çift (modeli 2D) dhe të merrni parasysh dinamikën e saj më të thjeshtë molekulare.

Kapitulli 1 Dinamika molekulare

Metoda klasike e dinamikës molekulare

Metoda e dinamikës molekulare (metoda MD) është një metodë në të cilën evolucioni kohor i një sistemi të atomeve ose grimcave ndërvepruese gjurmohet duke integruar ekuacionet e tyre të lëvizjes.

Dispozitat themelore:

Mekanika klasike përdoret për të përshkruar lëvizjen e atomeve ose grimcave. Ligji i lëvizjes së grimcave gjendet duke përdorur mekanikën analitike. Forcat e bashkëveprimit ndëratomik mund të përfaqësohen në formën e forcave klasike të mundshme (si gradienti i energjisë potenciale të sistemit). Njohja e saktë e trajektoreve të grimcave të sistemit për periudha të gjata kohore nuk është e nevojshme për të marrë rezultate të natyrës makroskopike (termodinamike). Grupet e konfigurimeve të marra gjatë llogaritjeve me metodën e dinamikës molekulare shpërndahen në përputhje me disa funksione të shpërndarjes statistikore, për shembull, që korrespondojnë me shpërndarjen mikrokanonike.

Metoda e dinamikës molekulare është e zbatueshme nëse gjatësia e valës De Broglie e një atomi (ose grimce) është shumë më e vogël se distanca ndëratomike.

Gjithashtu, dinamika klasike molekulare nuk është e zbatueshme për sistemet e modelimit që përbëhen nga atome të lehta, të tilla si heliumi ose hidrogjeni. Përveç kësaj, në temperatura të ulëta, efektet kuantike bëhen vendimtare, dhe për të marrë në konsideratë sisteme të tilla, është e nevojshme të përdoren metoda kuanto-kimike. Është e nevojshme që kohët në të cilat merret parasysh sjellja e sistemit të jenë më të gjata se koha e relaksimit të sasive fizike të studiuara.

Metoda e dinamikës molekulare, e zhvilluar fillimisht në fizikën teorike, është bërë e përhapur në kimi dhe, që nga vitet 1970, në biokimi dhe biofizikë. Ajo luan një rol të rëndësishëm në përcaktimin e strukturës së një proteine ​​dhe përsosjen e vetive të saj nëse ndërveprimi ndërmjet objekteve mund të përshkruhet nga një fushë force.

1.2 Potencialet çift

Në punën time kam përdorur dy potenciale: Lennard-Jones dhe Morse. Ato do të diskutohen më poshtë.

1.2.1 Potenciali Morse.

D është energjia e lidhjes, a është gjatësia e lidhjes, b është një parametër që karakterizon gjerësinë e pusit potencial.

Potenciali ka një parametër pa dimension ba. Në ba=6, ndërveprimet Morse dhe Lennard-Jones janë afër. Ndërsa ba rritet, gjerësia e pusit potencial për ndërveprimin Morse zvogëlohet dhe ndërveprimi bëhet më i ngurtë dhe i brishtë.

Një rënie në ba çon në ndryshime të kundërta - pusi potencial zgjerohet, ngurtësia zvogëlohet.

Forca që korrespondon me potencialin Morse llogaritet me formulën:

Ose në formë vektoriale:

1.2.2 Potenciali i Lennard-Jones.

Potenciali i çiftëzuar i fuqisë së ndërveprimit. Përcaktuar nga formula:

r është distanca midis grimcave, D është energjia e lidhjes, a është gjatësia e lidhjes.

Potenciali është një rast i veçantë i potencialit Mie dhe nuk ka parametra pa dimension.

Forca e ndërveprimit që korrespondon me potencialin Lennard-Jones llogaritet me formulë

Për potencialin Lennard-Jones, ngurtësia e lidhjes, gjatësia kritike e lidhjes dhe forca e lidhjes, respektivisht, janë

Forca vektoriale e bashkëveprimit përcaktohet nga formula

Kjo shprehje përmban vetëm fuqi çift të distancës ndëratomike r, gjë që bën të mundur që në llogaritjet numerike të mos përdoret operacioni i nxjerrjes së rrënjës me metodën e dinamikës së grimcave.

1.2.3 Krahasimi i potencialeve të Morse dhe Lennard-Jones

Për të përcaktuar potencialin, merrni parasysh secilën nga një këndvështrim funksional.

Të dy potencialet kanë dy terma, njëri është përgjegjës për tërheqjen dhe tjetri për tërheqjen.

Potenciali Morse përmban një eksponent negativ, një nga funksionet që zvogëlohet më shpejt. Më lejoni t'ju kujtoj se eksponenti ka formën për termin përgjegjës për zmbrapsjen dhe për termin përgjegjës për tërheqjen.

Përparësitë:

Potenciali i Lennard Jones, nga ana tjetër, përmban një funksion fuqie të formës

Ku n = 6 për termin përgjegjës për tërheqjen, dhe n = 12 për termin përgjegjës për zmbrapsjen.

Përparësitë:

nuk kërkohet asnjë operacion me rrënjë katrore, pasi fuqitë janë edhe në programim Ngritje dhe rënie më e qetë në krahasim me potencialin Morse

1.2.4 Grafikët e krahasimit të potencialeve dhe forcave.

1.2.5 Përfundim

Nga këta grafikë, mund të nxirret 1 përfundim - potenciali Morse është më fleksibël, prandaj është më i përshtatshëm për nevojat e mia, sepse është e nevojshme të përshkruhen ndërveprimet midis tre grimcave, dhe kjo do të kërkojë 3 lloje të potencialit:

Për bashkëveprimin midis oksigjenit dhe karbonit (është i njëjtë për çdo oksigjen në molekulë) Për bashkëveprimin midis oksigjeneve në molekulën e dioksidit të karbonit (le ta quajmë stabilizues) Për bashkëveprimin midis grimcave nga molekula të ndryshme

Prandaj, në të ardhmen do të përdor vetëm potencialin Morse dhe do të heq emrin.

1.2 Molekula e dioksidit të karbonit

Dioksidi i karbonit (dioksidi i karbonit) është një gaz pa erë dhe ngjyrë. Molekula e dioksidit të karbonit ka një strukturë lineare dhe lidhje polare kovalente, megjithëse vetë molekula nuk është polare. Momenti dipol = 0.

PËRKUFIZIM

Monoksidi i karbonit (IV) (dioksidi i karbonit) në kushte normale, është një gaz pa ngjyrë, më i rëndë se ajri, termikisht i qëndrueshëm dhe kur kompresohet dhe ftohet, shndërrohet lehtësisht në gjendje të lëngshme dhe të ngurtë ("akulli i thatë").

Struktura e molekulës është paraqitur në fig. 1. Dendësia - 1,997 g / l. I tretshëm dobët në ujë, pjesërisht duke reaguar me të. Tregon veti acidike. Rivendoset nga metalet aktive, hidrogjeni dhe karboni.

Oriz. 1. Struktura e molekulës së dioksidit të karbonit.

Formula bruto e dioksidit të karbonit është CO 2 . Siç dihet, masa molekulare e një molekule është e barabartë me shumën e masave atomike relative të atomeve që përbëjnë molekulën (vlerat e masave atomike relative të marra nga Tabela Periodike e DI Mendeleev janë të rrumbullakosura në numra të plotë ).

Mr(CO 2) = Ar(C) + 2×Ar(O);

Mr(CO 2) \u003d 12 + 2 × 16 \u003d 12 + 32 \u003d 44.

PËRKUFIZIM

Masa molare (M)është masa e 1 mol të një lënde.

Është e lehtë të tregohet se vlerat numerike të masës molare M dhe masës molekulare relative Mr janë të barabarta, megjithatë, vlera e parë ka dimensionin [M] = g/mol, dhe e dyta është pa dimension:

M = N A × m (1 molekulë) = N A × M r × 1 a.m.u. = (N A ×1 amu) × M r = × M r .

Do të thotë se masa molare e dioksidit të karbonit është 44 g/mol.

Masa molare e një lënde në gjendje të gaztë mund të përcaktohet duke përdorur konceptin e vëllimit të saj molar. Për ta bërë këtë, gjeni vëllimin e zënë në kushte normale nga një masë e caktuar e një substance të caktuar dhe më pas llogaritni masën prej 22.4 litrash të kësaj substance në të njëjtat kushte.

Për të arritur këtë qëllim (llogaritja e masës molare), është e mundur të përdoret ekuacioni i gjendjes së një gazi ideal (ekuacioni Mendeleev-Clapeyron):

ku p është presioni i gazit (Pa), V është vëllimi i gazit (m 3), m është masa e substancës (g), M është masa molare e substancës (g / mol), T është temperatura absolute (K), R është konstanta universale e gazit e barabartë me 8,314 J / (mol × K).

Shembuj të zgjidhjes së problemeve

SHEMBULL 1

Detyrë	Bëni një formulë për kombinimin e bakrit me oksigjenin nëse raporti i masave të elementeve në të është m (Cu) : m (O) = 4: 1.
Zgjidhje	Le të gjejmë masat molare të bakrit dhe oksigjenit (vlerat e masave atomike relative të marra nga Tabela Periodike e D.I. Mendeleev do të rrumbullakosen në numra të plotë). Dihet se M = Mr, që do të thotë M(Cu) = 64 g/mol, dhe M(O) = 16 g/mol. n (Cu) = m (Cu) / M (Cu); n (Cu) \u003d 4 / 64 \u003d 0,0625 mol. n (O) \u003d m (O) / M (O); n (O) \u003d 1/16 \u003d 0,0625 mol. Gjeni raportin molar: n(Cu) :n(O) = 0.0625: 0.0625 = 1:1, ato. formula për kombinimin e bakrit me oksigjenin është CuO. Është oksid bakri (II).
Përgjigje	CuO

SHEMBULL 2

Detyrë	Bëni një formulë për përbërjen e hekurit me squfur nëse raporti i masave të elementeve në të është m (Fe): m (S) \u003d 7: 4.
Zgjidhje	Për të zbuluar se në çfarë raporti janë elementët kimikë në përbërjen e një molekule, është e nevojshme të gjendet sasia e tyre e substancës. Dihet se për të gjetur sasinë e një substance duhet përdorur formula: Le të gjejmë masat molare të hekurit dhe squfurit (vlerat e masave atomike relative të marra nga Tabela Periodike e D.I. Mendeleev do të rrumbullakosen në numra të plotë). Dihet se M = Mr, që do të thotë M(S) = 32 g/mol, dhe M(Fe) = 56 g/mol. Atëherë, sasia e substancës së këtyre elementeve është e barabartë me: n(S) = m(S) / M(S); n (S) \u003d 4 / 32 \u003d 0,125 mol. n (Fe) = m (Fe) / M (Fe); n (Fe) \u003d 7 / 56 \u003d 0,125 mol. Gjeni raportin molar: n(Fe):n(S) = 0,125: 0,125 = 1:1, ato. formula për kombinimin e bakrit me oksigjenin është FeS. Është sulfid i hekurit (II).
Përgjigje	FeS

Tani le të njihemi shkurtimisht me strukturën e molekulave, domethënë grimcave në të cilat kombinohen disa atome. Në thelb, ekzistojnë dy mënyra për të formuar molekulat nga atomet.

E para nga këto metoda bazohet në shfaqjen e një grimce të ngarkuar elektrike nga një atom neutral. Ne kemi treguar tashmë më lart se atomi është neutral, d.m.th., numri i ngarkesave pozitive në bërthamën e tij (numri i protoneve) balancohet nga numri i ngarkesave negative, d.m.th., numri i elektroneve që rrotullohen rreth bërthamës.

Nëse për ndonjë arsye një atom humbet një ose më shumë elektrone, atëherë në bërthamën e tij ka një tepricë të ngarkesave pozitive që nuk balancohen nga elektronet e ngarkuar negativisht, dhe një atom i tillë bëhet një grimcë e ngarkuar pozitivisht.

Këto grimca me ngarkesë elektrike quhen jone. Ato kontribuojnë në formimin e molekulave nga atomet.

Studimi i vetive të elementeve të ndryshëm kimikë tregon se në të gjitha rastet më të qëndrueshmet janë ato në të cilat orbita e jashtme e elektroneve është plotësisht e mbushur, ose përmban numrin më të qëndrueshëm të elektroneve - 8.

Kjo vërtetohet shkëlqyeshëm nga tabela periodike, ku elementët më inertë (d.m.th., të qëndrueshëm dhe që nuk hyjnë në reaksione kimike me substanca të tjera) ndodhen në grupin zero.

Këto janë, së pari, heliumi, i cili ka një orbitë të mbushur me dy elektrone, dhe gazet neoni, argon, kripton, ksenon dhe radoni, të cilët kanë tetë elektrone në orbitën e jashtme.

Përkundrazi, nëse orbita e jashtme e atomeve ka vetëm një ose dy elektrone, atëherë atomet e tilla kanë tendencë t'i japin këto elektrone atomeve të tjera, të cilave në orbitën e jashtme u mungojnë 1-2 elektrone deri në numrin tetë. Atome të tilla janë më aktivet për të bashkëvepruar me njëri-tjetrin.

Merrni për shembull molekula e kripës, i quajtur në kimi klorur natriumi dhe i formuar, siç sugjeron emri i tij, nga atomet e natriumit dhe klorit. Atomi i natriumit ka një elektron në orbitën e tij të jashtme, dhe atomi i klorit ka shtatë elektrone.

Nëse këto dy atome i afrohen njëri-tjetrit, atëherë një elektron natriumi, i vendosur në orbitën e jashtme dhe i "ngjitur" dobët me atomin e tij, mund të shkëputet prej tij dhe të shkojë në atomin e klorit, në të cilin do të jetë elektroni i tetë në orbita e jashtme (Fig. 4, por).

Si rezultat i këtij tranzicioni, formohen dy jone: një jon pozitiv i natriumit dhe një jon negativ i klorit (Fig. 4b), të cilët tërhiqen nga njëri-tjetri dhe formojnë një molekulë të klorurit të natriumit, e cila mund të përfaqësohet si dy topa të tërhequr së bashku nga një sustë (Fig. 4c) .

Mënyra e dytë e formimit të molekulave nga atomet është se kur dy ose më shumë atome i afrohen njëri-tjetrit, elektronet e vendosura në këto atome në orbitat e jashtme riorganizohen në mënyrë të tillë që të lidhen me dy ose më shumë atome. Elektronet e vendosura në orbitat e brendshme vazhdojnë të lidhen vetëm me këtë atom.

Në këtë rast, përsëri, ekziston një dëshirë për të formuar orbitat më të qëndrueshme të tetë elektroneve.

Le të japim disa shembuj të molekulave të tilla.

Le të marrim një molekulë të dioksidit të karbonit, e përbërë nga një atom karboni dhe dy atome oksigjeni. Gjatë formimit të kësaj molekule, ndodh rirregullimi i mëposhtëm i elektroneve të orbitave të jashtme të këtyre atomeve (Fig. 5)

Atomi i karbonit lë dy elektrone në orbitën e tij të brendshme të lidhur me bërthamën e tij, dhe katër elektronet në orbitën e tij të jashtme shpërndahen nga dy elektrone në secilin atom të oksigjenit, të cilët nga ana e tyre dhurojnë dy elektrone për lidhjen e përbashkët të atomit të karbonit.

Kështu, dy palë elektrone marrin pjesë reciprokisht në secilën lidhje karbon-oksigjen, si rezultat i së cilës secili nga tre atomet e një molekule të tillë ka një orbitë të jashtme të qëndrueshme, përgjatë së cilës rrotullohen tetë elektrone.

Ka, siç e dini, molekula të formuara jo vetëm nga elementë të ndryshëm, por edhe nga atome identike.

Formimi i molekulave të tilla shpjegohet gjithashtu me dëshirën për numrin më të qëndrueshëm tetëfish të elektroneve në orbitën e jashtme.

Kështu, për shembull, një atomi oksigjeni, i cili ka dy elektrone në orbitën e brendshme dhe gjashtë elektrone në orbitën e jashtme, i mungojnë dy elektrone për të formuar një mjedis tetë-dimensional.

Prandaj, këto atome janë të lidhura në çifte, duke formuar një molekulë oksigjeni O 2, në të cilën dy elektrone nga secili atom përgjithësohen, pas së cilës tetë elektrone do të rrotullohen rreth tyre në orbitën e jashtme.

Kur molekulat formohen sipas metodës së dytë, kur ka një shkëmbim elektronesh midis atomeve, qendrat e atomeve duhet të afrohen më shumë sesa sipas metodës së parë, kur ndodh vetëm tërheqja e ndërsjellë e joneve të ngarkuar në mënyrë të kundërt.

Prandaj, nëse në metodën e parë mund të imagjinohet një molekulë e tillë në formën e dy topave të joneve që kontaktojnë (Fig. 4, c), të cilët nuk ndryshojnë madhësinë dhe formën e tyre, atëherë në metodën e dytë, atomet sferike duket se janë i rrafshuar.

Metodat moderne për studimin e strukturës së substancave bëjnë të mundur jo vetëm të dimë se nga cilat atome përbëhen molekula të ndryshme, por edhe se si atomet janë rregulluar në molekula, domethënë struktura e këtyre molekulave deri në distancat midis bërthamave të atomeve. përbëjnë molekulat.

Në fig. Figura 6 tregon strukturat e molekulave të oksigjenit dhe dioksidit të karbonit, si dhe renditjen e bërthamave atomike në këto molekula, duke treguar distancat ndërbërthamore në angstrome.

Një molekulë oksigjeni, e përbërë nga dy atome, ka formën e dy topave të ngjeshur me një distancë midis bërthamave të atomeve prej 1,20 A. Një molekulë e dioksidit të karbonit, e përbërë nga tre atome, ka një formë drejtvizore me një atom karboni në mes dhe dy atome oksigjeni të vendosur në të dy anët e saj në një vijë të drejtë me distanca ndërbërthamore prej 1,15 A.

Oriz. 6. Strukturat e molekulave: a - renditja e atomeve; b - rregullimi i bërthamave atomike; 1 - molekula e oksigjenit O 2; 2 - një molekulë e dioksidit të karbonit CO 2.

PËRKUFIZIM

Dioksid karboni(monoksidi i karbonit (IV), dioksidi i karbonit, dioksidi i karbonit) në kushte normale është një gaz pa ngjyrë, më i rëndë se ajri, termikisht i qëndrueshëm dhe kur kompresohet dhe ftohet, shndërrohet lehtësisht në gjendje të lëngshme dhe të ngurtë ("akulli i thatë").

Është pak i tretshëm në ujë, duke reaguar pjesërisht me të.

Konstantet kryesore të dioksidit të karbonit janë dhënë në tabelën më poshtë.

Tabela 1. Vetitë fizike dhe dendësia e dioksidit të karbonit.

Dioksidi i karbonit luan një rol të rëndësishëm në proceset biologjike (fotosintezë), natyrore (efekti serë) dhe gjeokimike (shpërbërja në oqeane dhe formimi i karbonateve). Në sasi të mëdha hyn në mjedis si pasojë e djegies së lëndëve djegëse fosile, kalbjes së mbetjeve etj.

Përbërja kimike dhe struktura e molekulës së dioksidit të karbonit

Përbërja kimike e një molekule të dioksidit të karbonit shprehet me formulën empirike CO 2 . Molekula e dioksidit të karbonit (Fig. 1) është lineare, e cila i përgjigjet zmbrapsjes minimale të çifteve të elektroneve lidhëse, gjatësia e lidhjes C=H është 0,116 nm dhe energjia mesatare e saj është 806 kJ/mol. Në kuadrin e metodës së lidhjeve valente, dy σ-lidhje С-О formohen nga orbitalja sp-hibridizuar e atomit të karbonit dhe 2p z - orbitalet e atomeve të oksigjenit. Orbitalet 2p x dhe 2p y të atomit të karbonit që nuk marrin pjesë në hibridizimin sp mbivendosen me orbitale të ngjashme të atomeve të oksigjenit. Në këtë rast, formohen dy π-orbitale, të vendosura në plane reciproke pingul.

Oriz. 1. Struktura e molekulës së dioksidit të karbonit.

Për shkak të renditjes simetrike të atomeve të oksigjenit, molekula e CO 2 është jopolare, prandaj dioksidi është pak i tretshëm në ujë (një vëllim CO 2 në një vëllim H 2 O në 1 atm dhe 15 o C). Mospolariteti i molekulës çon në ndërveprime të dobëta ndërmolekulare dhe një temperaturë të ulët të pikës së trefishtë: t = -57,2 o C dhe P = 5,2 atm.

Përshkrim i shkurtër i vetive kimike dhe densitetit të dioksidit të karbonit

Nga pikëpamja kimike, dioksidi i karbonit është inert, i cili është për shkak të energjisë së lartë të lidhjeve O=C=O. Me agjentë të fortë reduktues në temperatura të larta, dioksidi i karbonit shfaq veti oksiduese. Me qymyrin, ai reduktohet në monoksid karboni CO:

C + CO 2 \u003d 2CO (t \u003d 1000 o C).

Magnezi, i ndezur në ajër, vazhdon të digjet në një atmosferë të dioksidit të karbonit:

CO 2 + 2 Mg \u003d 2 MgO + C.

Monoksidi i karbonit (IV) reagon pjesërisht me ujin:

CO 2 (l) + H 2 O \u003d CO 2 × H 2 O (l) ↔ H 2 CO 3 (l).

Tregon veti acidike:

CO 2 + NaOH holluar = NaHCO 2 ;

CO 2 + 2NaOH konc \u003d Na 2 CO 3 + H 2 O;

CO 2 + Ba(OH) 2 = BaCO 3 ↓ + H 2 O;

CO 2 + BaCO 3 (s) + H 2 O \u003d Ba (HCO 3) 2 (l).

Kur nxehet në një temperaturë mbi 2000 o C, dioksidi i karbonit dekompozohet:

2CO 2 \u003d 2CO + O 2.

Shembuj të zgjidhjes së problemeve

SHEMBULL 1

Detyrë	Gjatë djegies së 0,77 g lëndë organike, e përbërë nga karbon, hidrogjen dhe oksigjen, u formuan 2,4 g dioksid karboni dhe 0,7 g ujë. Dendësia e avullit të substancës për sa i përket oksigjenit është 1,34. Përcaktoni formulën molekulare të substancës.
Zgjidhje	m(C) = n(C)×M(C) = n(CO 2)×M(C) = ×M(C); m(C)=×12=0,65 g; m (H) \u003d 2 × 0,7 / 18 × 1 \u003d 0,08 g. m(O) \u003d m (C x H y O z) - m (C) - m (H) \u003d 0,77 - 0,65 - 0,08 \u003d 0,04 g. x:y:z = m(C)/Ar(C): m(H)/Ar(H) : m(O)/Ar(O); x:y:z = 0.65/12:0.08/1: 0.04/16; x:y:z = 0.054: 0.08: 0.0025 = 22:32:1. Kjo do të thotë që formula më e thjeshtë e përbërjes është C 22 H 32 O, dhe masa e saj molare është 46 g / mol. Vlera e masës molare të një lënde organike mund të përcaktohet duke përdorur densitetin e saj të oksigjenit: M substancë = M(O 2) × D(O 2); Substanca M \u003d 32 × 1,34 \u003d 43 g / mol. Substanca M / M (C 22 H 32 O) \u003d 43 / 312 \u003d 0,13. Pra, të gjithë koeficientët në formulë duhet të shumëzohen me 0.13. Pra, formula molekulare e substancës do të duket si C 3 H 4 O.
Përgjigje	Formula molekulare e substancës C 3 H 4 O

SHEMBULL 2

Detyrë	Gjatë djegies së lëndës organike me peshë 10,5 g, janë marrë 16,8 litra dioksid karboni (N.O.) dhe 13,5 g ujë. Dendësia e avullit të substancës në ajër është 2.9. Nxjerrë formulën molekulare të substancës.
Zgjidhje	Le të hartojmë një skemë për reaksionin e djegies së një përbërjeje organike, duke treguar numrin e atomeve të karbonit, hidrogjenit dhe oksigjenit si "x", "y" dhe "z", përkatësisht: C x H y O z + O z →CO 2 + H 2 O. Le të përcaktojmë masat e elementeve që përbëjnë këtë substancë. Vlerat e masave atomike relative të marra nga Tabela Periodike e D.I. Mendeleev, i rrumbullakosur në numra të plotë: Ar(C) = 12 paradite, Ar(H) = 1 pasdite, Ar(O) = 16 paradite. m(C) = n(C)×M(C) = n(CO 2)×M(C) = ×M(C); m(H) = n(H)×M(H) = 2×n(H2O)×M(H) = ×M(H); Llogaritni masat molare të dioksidit të karbonit dhe ujit. Siç dihet, masa molare e një molekule është e barabartë me shumën e masave atomike relative të atomeve që përbëjnë molekulën (M = Mr): M(CO 2) \u003d Ar (C) + 2 × Ar (O) \u003d 12+ 2 × 16 \u003d 12 + 32 \u003d 44 g / mol; M(H 2 O) \u003d 2 × Ar (H) + Ar (O) \u003d 2 × 1 + 16 \u003d 2 + 16 \u003d 18 g / mol. m(C) = ×12 = 9 g; m(H) \u003d 2 × 13,5 / 18 × 1 \u003d 1,5 g. m(O) \u003d m (C x H y O z) - m (C) - m (H) \u003d 10,5 - 9 - 1,5 \u003d 0 g. Le të përcaktojmë formulën kimike të përbërjes: x:y = m(C)/Ar(C): m(H)/Ar(H); x:y = 9/12: 1,5/1; x: y = 0,75: 1,5 = 1: 2. Kjo do të thotë se formula më e thjeshtë e përbërjes është CH 2, dhe masa e saj molare është 14 g / mol. Vlera e masës molare të një lënde organike mund të përcaktohet duke përdorur densitetin e saj në ajër: Msubstancë = M(ajër) × D(ajër); Substanca M \u003d 29 × 2,9 \u003d 84 g / mol. Për të gjetur formulën e vërtetë të një përbërjeje organike, gjejmë raportin e masave molare të marra: Substanca M / M (CH 2) \u003d 84 / 14 \u003d 6. Kjo do të thotë që indekset e atomeve të karbonit dhe hidrogjenit duhet të jenë 6 herë më të larta, d.m.th. formula e substancës do të duket si C 6 H 12.
Përgjigje	Formula molekulare e substancës C 6 H 12

Por nëse molekulat nga të njëjtat atome ndryshojnë kaq shumë, çfarë llojllojshmërie duhet të ketë midis molekulave nga atome të ndryshme! Le të shikojmë përsëri në ajër - ndoshta do të gjejmë molekula të tilla edhe atje? Sigurisht që do ta bëjmë!
A e dini se cilat molekula nxjerrni në ajër? (Sigurisht, jo vetëm ju - të gjithë njerëzit dhe të gjitha kafshët.) Molekulat e mikut tuaj të vjetër - dioksidi i karbonit! Flluskat e dioksidit të karbonit ju tronditin këndshëm gjuhën kur pini ujë të gazuar ose limonadë. Nga molekula të tilla janë bërë edhe copat e akullit të thatë që futen në kuti akulloresh; akulli i thatë është dioksid karboni i ngurtë.
Në një molekulë të dioksidit të karbonit, dy atome oksigjeni janë bashkangjitur nga anët e kundërta në një atom karboni. "Karbon" do të thotë "ai që lind qymyrin". Por karboni lind më shumë sesa thjesht qymyr. Kur vizatoni me një laps të thjeshtë, thekon të vogla grafiti mbeten në letër - ato gjithashtu përbëhen nga atome karboni. Diamanti dhe bloza e zakonshme "bëhen" prej tyre. Përsëri të njëjtat atome - dhe substanca krejtësisht të ndryshme!
Kur atomet e karbonit kombinohen jo vetëm me njëri-tjetrin, por edhe me atomet "të huaj", atëherë lindin aq shumë substanca të ndryshme sa është e vështirë t'i numërosh! Sidomos shumë substanca lindin kur atomet e karbonit bashkohen me atomet e gazit më të lehtë në botë - hidrogjenit.Të gjitha këto substanca quhen me një emër të përbashkët - hidrokarbure, por çdo hidrokarbur ka emrin e vet.
Për hidrokarburet më të thjeshta flitet në vargjet që dini: "Por ne kemi gaz në banesën tonë - kjo është ajo!" Emri i gazit që digjet në kuzhinë është metan. Molekula e metanit ka një atom karboni dhe katër atome hidrogjen. Në flakën e një djegësi kuzhine, molekulat e metanit shkatërrohen, një atom karboni kombinohet me dy atome oksigjeni dhe ju merrni molekulën tashmë të njohur të dioksidit të karbonit. Atomet e hidrogjenit bashkohen edhe me atomet e oksigjenit dhe si rrjedhojë përftohen molekulat e substancës më të rëndësishme dhe më të nevojshme në botë!
Molekulat e kësaj substance janë gjithashtu në ajër - ka shumë prej tyre atje. Nga rruga, në një farë mase jeni përfshirë edhe në këtë, sepse ju i nxjerrni këto molekula në ajër së bashku me molekulat e dioksidit të karbonit. Çfarë është kjo substancë? Nëse nuk e keni marrë me mend, merrni frymë në gotën e ftohtë dhe ja ku është para jush - ujë!

Interesante:
Molekula është aq e vogël sa nëse do të rreshtonim njëqind milionë molekula uji njëra pas tjetrës, atëherë e gjithë kjo linjë do të përshtatej lehtësisht midis dy vizoreve ngjitur në fletoren tuaj. Por shkencëtarët ende arritën të zbulojnë se si duket një molekulë uji. Këtu është portreti i saj. Vërtetë, duket si koka e një këlyshi ariu Winnie the Pooh! Shikoni si i keni shpuar veshët! Sigurisht, këta nuk janë veshë, por dy atome hidrogjeni të bashkangjitur në "kokën" - atomi i oksigjenit. Por shakatë janë shaka, por me të vërtetë - a kanë ndonjë lidhje këta "veshë sipër" me vetitë e jashtëzakonshme të ujit?