Определение формулы аминокислоты по продуктам сгорания
Образец аминокислоты, входящей в состав белков, массой 4,68 г сожгли в избытке кислорода. После приведения продуктов сгорания к н. у. выделилось 3,96 г воды и осталось 5,376 л газовой смеси, объём которой уменьшился в 6 раз после пропускания через избыток раствора щёлочи. Не поглощённая щёлочью смесь газов имела плотность по водороду 15. Определите формулу сожжённой аминокислоты.
Дано
`m(аминокислота) = 4.68 text{ г}`
`m(H_2O) = 3.96 text{ г}`
`V_text{исх.}(газов) = 5.376 text{ л}`
`V_text{ост.}(газов) = 0.896 text{ л}`
`D_(H_2)(ост. газов) = 15`
Найти
`text{аминокислоты}`
Решение
После пропускания через щёлочь осталась смесь азота и кислорода, объём которой 0,896 л. Углекислый газ поглощён щёлочью, его объём:
`V(CO_2) = V_text{исх.}(газов) - V_text{ост.}(газов) = 5.376 - 0.896 = 4.48 text{ л}`
Найдём количество вещества углекислого газа и углерода:
`n(CO_2) = (V(CO_2)) / (V_m) = 4.48 / 22.4 = 0.2 text{ моль}`
`n(C) = n(CO_2) = 0.2 text{ моль}`
Найдём количество вещества воды и водорода:
`n(H_2O) = (m(H_2O)) / (M(H_2O)) = 3.96 / 18 = 0.22 text{ моль}`
`n(H) = 2*n(H_2O) = 2 * 0.22 = 0.44 text{ моль}`
Найдём количество вещества оставшейся азотно-кислородной смеси:
`n_text{ост.}(газов) = (V_text{ост.}(газов)) / (V_m) = 0.896 / 22.4 = 0.04 text{ моль}`
Средняя молярная масса оставшейся смеси:
`M_text{ост.}(газов) = D_(H_2)(ост. газов) * M(H_2) = 15 * 2 = 30 text{ г/моль}`
Найдём количество вещества оставшейся азотно-кислородной смеси:
`m_text{ост.}(газов) = n_text{ост.}(газов) * M_text{ост.}(газов) = 0.04 * 30 = 1.2`
Пусть:
`n(N_2) = x text{ моль}`
`n(O_2) = y text{ моль}`
`{(x + y = 0.04),(28*x + 32*y = 30 * 0.04 = 1.2):}`
`28*x + 32*y - 28*x - 28*y = 1.2 - 1.12`
`4*y = 0.08`
`y = 0.02 text{ моль}`
`x = 0.04 - 0.02 = 0.02 text{ моль}`
Количество вещества атомов азота:
`n(N) = 2 * n(N_2) = 2 * 0.02 = 0.04 text{ моль}`
Найдём соотношение атомов C : H : N:
`n(C) : n(H) : n(N) = 0.2 : 0.44 : 0.04`
`n(C) : n(H) : n(N) = 5 : 11 : 1`
Простейшая формула аминокислоты: C₅H₁₁NO₂
Проверим по количеству вещества аминокислоты:
`n(C_5H_11NO_2) = (m(C_5H_11NO_2)) / (M(C_5H_11NO_2)) = 4.68 / 117 = 0.04 text{ моль}`
Что совпадает с количеством азота n(N) = 0.04 моль.
Структурная формула: C₃H₇CH(NH₂)COOH — валин.
Ответ
`C_3H_7CH(NH_2)COOH`