Номер 170, страница 184 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

5.170. Для полного гидролиза образца дипептида массой 24,0 г потребовалось 2,7 г воды. Установите структуру дипептида, если известно, что при гидролизе образовалась только одна аминокислота.

Дано:

$m_{дипептида}$ = 24,0 г

$m_{H_2O}$ = 2,7 г

При гидролизе образуется только одна аминокислота.

Найти:

Структуру дипептида.

Решение:

1. Запишем уравнение реакции гидролиза дипептида. Поскольку по условию задачи при гидролизе образуется только одна аминокислота, значит, дипептид состоит из двух одинаковых аминокислотных остатков. Обозначим аминокислоту как АК.

Дипептид + $H_2O \rightarrow$ 2 АК

2. Найдем количество вещества воды, вступившей в реакцию. Молярная масса воды $M(H_2O) = 18$ г/моль.

$n(H_2O) = \frac{m(H_2O)}{M(H_2O)} = \frac{2,7 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} = 0,15 \text{ моль}$

3. Согласно уравнению реакции, количество вещества дипептида равно количеству вещества воды:

$n_{дипептида} = n(H_2O) = 0,15 \text{ моль}$

4. Теперь можем рассчитать молярную массу дипептида:

$M_{дипептида} = \frac{m_{дипептида}}{n_{дипептида}} = \frac{24,0 \text{ г}}{0,15 \text{ моль}} = 160 \text{ г/моль}$

5. Дипептид образуется из двух молекул аминокислоты с отщеплением одной молекулы воды. Следовательно, молярная масса дипептида связана с молярной массой аминокислоты (АК) следующим соотношением:

$M_{дипептида} = 2 \cdot M_{АК} - M_{H_2O}$

Отсюда найдем молярную массу аминокислоты:

$M_{АК} = \frac{M_{дипептида} + M_{H_2O}}{2} = \frac{160 \text{ г/моль} + 18 \text{ г/моль}}{2} = \frac{178 \text{ г/моль}}{2} = 89 \text{ г/моль}$

6. Установим формулу аминокислоты. Общая формула аминокислоты: $NH_2-CHR-COOH$. Найдем массу радикала R.

Масса постоянной части молекулы ($NH_2-CH-COOH$):

$M(NH_2-CH-COOH) = 14 + 2 \cdot 1 + 12 + 1 + 12 + 2 \cdot 16 + 1 = 74 \text{ г/моль}$

Масса радикала R:

$M(R) = M_{АК} - M(NH_2-CH-COOH) = 89 \text{ г/моль} - 74 \text{ г/моль} = 15 \text{ г/моль}$

Радикал с такой молярной массой - это метил, $-CH_3$ ($12 + 3 \cdot 1 = 15$).

Следовательно, исходная аминокислота - аланин ($H_2N-CH(CH_3)-COOH$).

7. Установим структуру дипептида. Он образован двумя остатками аланина и называется аланил-аланин. Его структурная формула:

$H_2N-CH(CH_3)-CO-NH-CH(CH_3)-COOH$

Ответ: Структура дипептида (аланил-аланина): $H_2N-CH(CH_3)-CO-NH-CH(CH_3)-COOH$.