Номер 16, страница 134 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

4.16. Установите молекулярную формулу первичного амина, относительная плотность паров которого по воздуху равна 2,517. Составьте структурные формулы и названия его изомеров.

Дано:

Относительная плотность паров первичного амина по воздуху, $D_{воздух}(\text{амин}) = 2,517$.

Найти:

1. Молекулярную формулу амина.

2. Структурные формулы и названия его изомеров.

Решение:

1. Первым шагом определим молярную массу амина ($M_{амина}$). Относительная плотность паров вещества по воздуху ($D_{воздух}$) — это отношение молярной массы вещества к средней молярной массе воздуха ($M_{воздуха}$), которую принимают равной $29 \text{ г/моль}$.

$D_{воздух} = \frac{M_{амина}}{M_{воздуха}}$

Отсюда находим молярную массу амина:

$M_{амина} = D_{воздух} \times M_{воздуха} = 2,517 \times 29 \text{ г/моль} \approx 73 \text{ г/моль}$.

2. Общая формула для насыщенных (предельных) алифатических аминов — $C_nH_{2n+3}N$.

Найдем число атомов углерода $n$ в молекуле амина. Для этого составим уравнение, используя относительные атомные массы: $Ar(C) = 12$, $Ar(H) = 1$, $Ar(N) = 14$.

$M(C_nH_{2n+3}N) = 12 \cdot n + 1 \cdot (2n+3) + 14 = 14n + 17 \text{ г/моль}$.

Приравняем это выражение к найденной ранее молярной массе:

$14n + 17 = 73$

$14n = 73 - 17$

$14n = 56$

$n = \frac{56}{14} = 4$

Таким образом, молекулярная формула искомого амина — $C_4H_{11}N$.

3. Составим структурные формулы и названия для всех возможных изомеров состава $C_4H_{11}N$. Данной формуле соответствуют изомеры трех классов: первичные, вторичные и третичные амины.

Первичные амины (4 изомера):

а) $CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-NH_2$ — бутан-1-амин

б) $CH_3-CH_2-CH(NH_2)-CH_3$ — бутан-2-амин

в) $(CH_3)_2CH-CH_2-NH_2$ — 2-метилпропан-1-амин

г) $(CH_3)_3C-NH_2$ — 2-метилпропан-2-амин

Вторичные амины (3 изомера):

д) $CH_3-CH_2-CH_2-NH-CH_3$ — N-метилпропан-1-амин

е) $(CH_3)_2CH-NH-CH_3$ — N-метилпропан-2-амин

ж) $CH_3-CH_2-NH-CH_2-CH_3$ — N-этилэтанамин (диэтиламин)

Третичные амины (1 изомер):

з) $(CH_3)_2N-CH_2-CH_3$ — N,N-диметилэтанамин

Ответ:

Молекулярная формула первичного амина: $C_4H_{11}N$.

Структурные формулы и названия его изомеров:

Первичные амины:

• Бутан-1-амин: $CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-NH_2$

• Бутан-2-амин: $CH_3-CH_2-CH(NH_2)-CH_3$

• 2-метилпропан-1-амин: $(CH_3)_2CH-CH_2-NH_2$

• 2-метилпропан-2-амин: $(CH_3)_3C-NH_2$

Вторичные амины:

• N-метилпропан-1-амин: $CH_3-CH_2-CH_2-NH-CH_3$

• N-метилпропан-2-амин: $(CH_3)_2CH-NH-CH_3$

• N-этилэтанамин (диэтиламин): $(CH_3-CH_2)_2NH$

Третичный амин:

• N,N-диметилэтанамин: $(CH_3)_2N-CH_2-CH_3$