Номер 6-9, страница 73 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

6-9. Сколько различных молекул оксида азота(I) и оксида азота(IV) можно получить из изотопов азота ${}^{14}\text{N}$ и ${}^{15}\text{N}$ и изотопов кислорода ${}^{16}\text{O}$ и ${}^{18}\text{O}$? Запишите формулы с различными комбинациями изотопов.

Для решения этой задачи необходимо определить все возможные комбинации изотопов для молекул оксида азота(I) ($N_2O$) и оксида азота(IV) ($NO_2$). Различными считаются молекулы, отличающиеся по изотопному составу (изотопологи).

Оксид азота(I)

Химическая формула оксида азота(I) — $N_2O$. Молекула состоит из двух атомов азота и одного атома кислорода. В задаче даны два изотопа азота ($^{14}\text{N}$ и $^{15}\text{N}$) и два изотопа кислорода ($^{16}\text{O}$ и $^{18}\text{O}$).

Сначала рассмотрим возможные комбинации для двух атомов азота. Поскольку мы ищем различные по составу молекулы, мы должны найти все уникальные сочетания изотопов азота. Возможны следующие комбинации:

• Оба атома — $^{14}\text{N}$ (группа $^{14}\text{N}_2$).
• Оба атома — $^{15}\text{N}$ (группа $^{15}\text{N}_2$).
• Один атом — $^{14}\text{N}$, другой — $^{15}\text{N}$ (группа $^{14}\text{N}^{15}\text{N}$).

Таким образом, существует 3 различных варианта для азотной части молекулы.

Атом кислорода может быть представлен одним из двух изотопов: $^{16}\text{O}$ или $^{18}\text{O}$. Это дает 2 варианта.

Общее количество различных молекул $N_2O$ получается путем перемножения числа вариантов для азотной части на число вариантов для кислородной части: $3 \times 2 = 6$.

Формулы всех возможных молекул:

1. $^{14}\text{N}_2^{16}\text{O}$
2. $^{14}\text{N}_2^{18}\text{O}$
3. $^{15}\text{N}_2^{16}\text{O}$
4. $^{15}\text{N}_2^{18}\text{O}$
5. $^{14}\text{N}^{15}\text{N}^{16}\text{O}$
6. $^{14}\text{N}^{15}\text{N}^{18}\text{O}$

Ответ: Можно получить 6 различных молекул оксида азота(I): $^{14}\text{N}_2^{16}\text{O}$, $^{14}\text{N}_2^{18}\text{O}$, $^{15}\text{N}_2^{16}\text{O}$, $^{15}\text{N}_2^{18}\text{O}$, $^{14}\text{N}^{15}\text{N}^{16}\text{O}$, $^{14}\text{N}^{15}\text{N}^{18}\text{O}$.

Оксид азота(IV)

Химическая формула оксида азота(IV) — $NO_2$. Молекула состоит из одного атома азота и двух атомов кислорода.

Атом азота может быть одним из двух изотопов: $^{14}\text{N}$ или $^{15}\text{N}$. Это дает 2 варианта.

Далее рассмотрим возможные комбинации для двух атомов кислорода из изотопов $^{16}\text{O}$ и $^{18}\text{O}$. Так как оба атома кислорода в молекуле $NO_2$ химически эквивалентны, существуют 3 уникальные комбинации:

• Оба атома — $^{16}\text{O}$ (группа $^{16}\text{O}_2$).
• Оба атома — $^{18}\text{O}$ (группа $^{18}\text{O}_2$).
• Один атом — $^{16}\text{O}$, другой — $^{18}\text{O}$ (группа $^{16}\text{O}^{18}\text{O}$).

Таким образом, существует 3 различных варианта для кислородной части молекулы.

Общее количество различных молекул $NO_2$ получается путем перемножения числа вариантов для атома азота на число комбинаций для кислородной части: $2 \times 3 = 6$.

Формулы всех возможных молекул:

1. $^{14}\text{N}^{16}\text{O}_2$
2. $^{14}\text{N}^{18}\text{O}_2$
3. $^{14}\text{N}^{16}\text{O}^{18}\text{O}$
4. $^{15}\text{N}^{16}\text{O}_2$
5. $^{15}\text{N}^{18}\text{O}_2$
6. $^{15}\text{N}^{16}\text{O}^{18}\text{O}$

Ответ: Можно получить 6 различных молекул оксида азота(IV): $^{14}\text{N}^{16}\text{O}_2$, $^{14}\text{N}^{18}\text{O}_2$, $^{14}\text{N}^{16}\text{O}^{18}\text{O}$, $^{15}\text{N}^{16}\text{O}_2$, $^{15}\text{N}^{18}\text{O}_2$, $^{15}\text{N}^{16}\text{O}^{18}\text{O}$.