Quantitative Elementaranalyse, Ermittlung der Summenformel

Question

Aufgabe:

Die quantitative Elementaranalyse einer organischen Verbindung X ergab, dass diese nur Atome der Elemente Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff enthält. Bei der quantitativen Analyse durch Oxidation von 0,754 g der Verbindung X erhielt man 0,887 g Kohlenstoffdioxid, 0,450 g Wasser und 140 mg Stickstoff. Die molare Masse der Verbindung wurde zuvor zu 75 g/mol bestimmt.
Ich soll nun die Summenformel der Verbindung X berechnen

Problem/Ansatz:

Meine Ideen dazu wären, dass man zuerst die Elemente C, H, O und N bestimmt.

n(CO2)= n(C), dann Gew.% berechnen?

n(H2O)=n(H), dann Gew.% berechnen?

N in Gewichtsprozent wäre: 14,00 Gew.%?

Kann jemand mit mir schrittweise die Berechnung durchführen? Ich bitte um ein Rechenweg. Danke!

Answer 1

Salut,

Die quantitative Elementaranalyse einer organischen Verbindung X ergab, dass diese nur Atome der Elemente Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff enthält. Bei der quantitativen Analyse durch Oxidation von 0,754 g der Verbindung X erhielt man 0,887 g Kohlenstoffdioxid, 0,450 g Wasser und 140 mg Stickstoff. Die molare Masse der Verbindung wurde zuvor zu 75 g/mol bestimmt.
Ich soll nun die Summenformel der Verbindung X berechnen

0,887 g CO₂ mit der molaren Masse von 44 g/mol ergeben:

(12 g mol^-1 / 44 g mol^-1) * 0,887 g =  0,2419 g Kohlenstoff.

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0,450 g H₂O der molaren Masse 18 g/mol ergeben:

(2 g mol^-1 / 18 g mol^-1) * 0,450 g =  0,05 g Wasserstoff.

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0,140 g Stickstoff sind gegeben.

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Summe: 0,2419 g + 0,05 g + 0,140 g =  0,4319 g

Somit verbleiben für den Sauerstoff noch 0,754 g - 0,4319 g =  0,3221 g.

Betrachte nun die diversen Stoffmengen:

n (C)  =  0,2419 g / 12 g mol^-1 =  0,02 mol

n (H)  =  0,05 g / 1 g mol^-1 =  0,05 mol

n (N)  =  0,140 g / 14 g mol^-1 =  0,01 mol

n (O)  =  0,3221 g / 16 g mol^-1 =  0,02 mol

Dividiere anschließend jede dieser berechneten Stoffmengen durch die jeweils kleinste:

( 0,020 / 0,01 )  =  2 C

( 0,05 / 0,01 )  =  5 H

( 0,01 / 0,01 )  =  1 N

( 0,020 / 0,01 ) =  2 O

Daraus folgt für die Summenformel der gesuchten Verbindung:

C₂H₅NO₂ ( Glycin )

Schönes Wochenende :)

Comments

Erstmals vielen vielen Dank! Ich schaue mir die Rechnung an und melde mich bei Unklarheiten :)

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@Cosi Fan tutte,wollte mich bei dir nochmals bedanken, danke danke danke!!! Ich hab alles verstanden. Ich hätte aber noch eine Zusatzfrage: Wie müsste die Rechnung lauten, wenn wir statt 140 mg Stickstoff, 140 ml Stickstoff nehmen würden?

Also so:

Die quantitative Elementaranalyse einer organischen Verbindung X ergab, dass diese nur Atome der Elemente Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff enthält. Bei der quantitativen Analyse durch Oxidation von 0,754 g der Verbindung X erhielt man 0,887 g Kohlenstoffdioxid, 0,450 g Wasser und 140 ml Stickstoff. Die molare Masse der Verbindung wurde zuvor zu 75 g/mol bestimmt.
Summenformel der Verbindung X berechnen:

Ich wäre sehr dankbar, wenn du mir diese Frage auch noch beantworten könntest.

Schöne Grüße :)

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Bei 140 ml statt 140 mg N₂ - Gas:

n (N₂)  =  0,140 L / 22,4 L mol^-1 =  0,00625 mol

⇒  n (N)  =  2 * 0,00625 mol =  0,0125 mol

( 2 * ..., da die Zahl der Stickstoffatome doppelt so groß ist wie die Zahl der Stickstoffmoleküle.)

Restliche Vorgehensweise dann wie bereits in meiner Antwort beschrieben, wobei ich durch die veränderte Einheit des Stickstoffs allerdings kein wirklich sinnvolles Ergebnis erhalte.

Viele Grüße :)

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Perfekt, vielen lieben Dank!

Eine Frage hätte ich noch: Wie hast du aber gewusst, dass die Zahl der Stickstoffatome doppelt so groß ist wie die Zahl der Stickstoffmoleküle?

Beste Grüße :)