Номер 7, страница 372 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 65. Пептиды. Глава 6. Биологически активные вещества - номер 7, страница 372.

Условие.

7. Какую массу дипептида состава $C_4H_8O_3N_2$ теоретически можно получить из 15 г уксусной кислоты?

Решение.

Решение 2.

Дано:

масса уксусной кислоты $m(\text{CH}_3\text{COOH}) = 15 \text{ г}$

формула дипептида: $\text{C}_4\text{H}_8\text{O}_3\text{N}_2$

Найти:

массу дипептида $m(\text{C}_4\text{H}_8\text{O}_3\text{N}_2) - ?$

Решение:

1. Сначала определим, из каких аминокислот состоит данный дипептид. Реакция образования дипептида из двух аминокислот сопровождается отщеплением одной молекулы воды:

$\text{Аминокислота}_1 + \text{Аминокислота}_2 \rightarrow \text{Дипептид} + \text{H}_2\text{O}$

Чтобы найти суммарную формулу исходных аминокислот, нужно к формуле дипептида прибавить формулу воды:

$\text{C}_4\text{H}_8\text{O}_3\text{N}_2 + \text{H}_2\text{O} = \text{C}_4\text{H}_{10}\text{O}_4\text{N}_2$

Это суммарная формула двух молекул аминокислот. Предположив, что дипептид образован двумя одинаковыми аминокислотами, найдем формулу одной молекулы, разделив результат на 2:

$\frac{\text{C}_4\text{H}_{10}\text{O}_4\text{N}_2}{2} = \text{C}_2\text{H}_5\text{O}_2\text{N}$

Данная формула соответствует простейшей аминокислоте — глицину (аминоуксусной кислоте), структурная формула которого $\text{NH}_2\text{-CH}_2\text{-COOH}$.

Следовательно, дипептид является глицилглицином, который образуется из двух молекул глицина.

$2 \text{C}_2\text{H}_5\text{O}_2\text{N} \rightarrow \text{C}_4\text{H}_8\text{O}_3\text{N}_2 + \text{H}_2\text{O}$

2. Далее установим теоретическую схему синтеза глицина из уксусной кислоты. Это многостадийный процесс, но для стехиометрических расчетов важны только начальное и конечное вещества. Один из возможных путей синтеза:

а) Получение хлоруксусной кислоты из уксусной (реакция Гелля-Фольгарда-Зелинского):

$\text{CH}_3\text{COOH} + \text{Cl}_2 \xrightarrow{\text{P}_{\text{красн.}}} \text{ClCH}_2\text{COOH} + \text{HCl}$

б) Получение глицина из хлоруксусной кислоты путем амминирования:

$\text{ClCH}_2\text{COOH} + 2 \text{NH}_3 \rightarrow \text{NH}_2\text{CH}_2\text{COOH} + \text{NH}_4\text{Cl}$

Из уравнений видно, что из 1 моль уксусной кислоты теоретически получается 1 моль глицина.

3. Составим общую стехиометрическую схему и проведем расчеты. Для получения 1 моль дипептида (глицилглицина) требуется 2 моль глицина, а для получения 2 моль глицина — 2 моль уксусной кислоты. Таким образом, общая схема выглядит так:

$2 \text{CH}_3\text{COOH} \rightarrow \text{C}_4\text{H}_8\text{O}_3\text{N}_2$

Рассчитаем молярную массу уксусной кислоты:

$M(\text{CH}_3\text{COOH}) = 2 \cdot 12 + 4 \cdot 1 + 2 \cdot 16 = 60 \text{ г/моль}$

Найдем количество вещества уксусной кислоты в 15 г:

$n(\text{CH}_3\text{COOH}) = \frac{m}{M} = \frac{15 \text{ г}}{60 \text{ г/моль}} = 0.25 \text{ моль}$

По общей схеме, количество вещества полученного дипептида будет в 2 раза меньше количества вещества уксусной кислоты:

$n(\text{C}_4\text{H}_8\text{O}_3\text{N}_2) = \frac{1}{2} n(\text{CH}_3\text{COOH}) = \frac{1}{2} \cdot 0.25 \text{ моль} = 0.125 \text{ моль}$

Рассчитаем молярную массу дипептида $\text{C}_4\text{H}_8\text{O}_3\text{N}_2$:

$M(\text{C}_4\text{H}_8\text{O}_3\text{N}_2) = 4 \cdot 12 + 8 \cdot 1 + 3 \cdot 16 + 2 \cdot 14 = 48 + 8 + 48 + 28 = 132 \text{ г/моль}$

Теперь найдем теоретическую массу дипептида, которую можно получить:

$m(\text{C}_4\text{H}_8\text{O}_3\text{N}_2) = n \cdot M = 0.125 \text{ моль} \cdot 132 \text{ г/моль} = 16.5 \text{ г}$

Ответ: теоретически можно получить 16.5 г дипептида.