Trả lời Câu 3 trang 59 Bài tập Bài 10. Công thức phân tử hợp chất hữu cơ SGK Hóa học 11 Chân trời sáng tạo. Gợi ý: Có thể dự đoán phân tử khối của hợp chất hữu cơ đơn giản bằng tín hiệu của mảnh ion.
Câu hỏi/Đề bài:
Aniline là hợp chất quan trọng trong công nghiệp phẩm nhuộm và sản xuất polymer. Kết quả phân tích nguyên tố của aniline như sau: 77,42% C; 7,53% H về khối lượng, còn lại là nitrogen. Phân tử khối của aniline được xác định trên phổ khối lượng tương ứng với peak có cường độ tương đối mạnh nhất. Lập công thức phân tử của aniline.
Hướng dẫn:
Có thể dự đoán phân tử khối của hợp chất hữu cơ đơn giản bằng tín hiệu của mảnh ion phân tử (kí hiệu là (M+)). Mảnh ion phân tử này thường ứng với tín hiệu có giá trị m/z lớn nhất.
Thiết lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ (CxHyNz) từ dữ liệu phân tích nguyên tố và phân tử khối (M) được khái quát như sau:
\({\rm{x = }}\frac{{{\rm{\% }}{{\rm{m}}_{\rm{C}}}}}{{{\rm{12}}}} \times \frac{{\rm{M}}}{{{\rm{100}}}}{\rm{; y = }}\frac{{{\rm{\% }}{{\rm{m}}_{\rm{H}}}}}{{\rm{1}}} \times \frac{{\rm{M}}}{{{\rm{100}}}}{\rm{; z = }}\frac{{{\rm{\% }}{{\rm{m}}_{\rm{N}}}}}{{{\rm{14}}}} \times \frac{{\rm{M}}}{{{\rm{100}}}}\)
Với x, y, z, t lần lượt là số nguyên tử C, số nguyên tử H, số nguyên tử N; %mC, %mH, %mN lần lượt là % khối lượng của các nguyên tố C, H, N trong hợp chất hữu cơ.
Lời giải:
Gọi công thức phân tử của aniline là CxHyNz
\({\rm{\% }}{{\rm{m}}_{\rm{N}}}{\rm{ = 100\% – (77,42\% + 7,53\% ) = 15,05\% }}\)
Từ phổ khối lượng, ta có M = 93 (amu)
\(\begin{array}{l}{\rm{x = }}\frac{{{\rm{\% }}{{\rm{m}}_{\rm{C}}}}}{{{\rm{12}}}}{\rm{ \times }}\frac{{\rm{M}}}{{{\rm{100}}}}{\rm{ = }}\frac{{{\rm{77,42}}}}{{{\rm{12}}}}{\rm{ \times }}\frac{{{\rm{93}}}}{{{\rm{100}}}} \approx 6\\{\rm{y = }}\frac{{{\rm{\% }}{{\rm{m}}_{\rm{H}}}}}{{\rm{1}}}{\rm{ \times }}\frac{{\rm{M}}}{{{\rm{100}}}}{\rm{ = }}\frac{{{\rm{7,53}}}}{{\rm{1}}}{\rm{ \times }}\frac{{93}}{{{\rm{100}}}} \approx {\rm{7}}\\{\rm{z = }}\frac{{{\rm{\% }}{{\rm{m}}_{\rm{N}}}}}{{{\rm{14}}}}{\rm{ \times }}\frac{{\rm{M}}}{{{\rm{100}}}}{\rm{ = }}\frac{{15,05}}{{{\rm{14}}}}{\rm{ \times }}\frac{{93}}{{{\rm{100}}}} \approx {\rm{1}}\end{array}\)
Công thức phân tử của aniline là \({{\rm{C}}_6}{{\rm{H}}_7}{\rm{N }}\)