сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word

Перфто­руг­ле­ро­ды (ве­ще­ство со­сто­ит толь­ко из уг­ле­ро­да и фтора)  — ди­элек­три­ки, теп­ло­но­си­те­ли, гид­рав­ли­че­ские жид­ко­сти, сма­зоч­ные масла, низ­ко­тем­пе­ра­тур­ные хлад­аген­ты, мо­но­ме­ры в про­из­вод­стве фтор­по­ли­ме­ров, эф­фек­тив­ные га­зо­пе­ре­но­ся­щие среды, что поз­во­ля­ет ис­поль­зо­вать их в ка­че­стве ис­кус­ствен­ной крови (пе­ре­нос кис­ло­ро­да). Их по­лез­ные свой­ства пол­но­стью за­ви­сят от стро­е­ния. Ис­сле­ду­ет­ся струк­ту­ра перфто­руг­ле­ро­да (А)  — бес­цвет­ной лег­ко­ле­ту­чей жид­ко­сти (т. кип. 80,5 °C). А имеет плот­ность паров мень­шую, чем диб­ром­пен­тан, но боль­шую, чем ди­хлор­пен­тан. При на­гре­ва­нии 1,55 г жид­ко­сти А до вы­со­кой тем­пе­ра­ту­ры она раз­ла­га­ет­ся, об­ра­зуя 0,438 г сажи (100 % уг­ле­род) и 265 мл паров смеси га­зо­об­раз­ных пре­дель­ных фто­руг­ле­ро­дов (н. у.).

1)  Уста­но­ви­те мо­ле­ку­ляр­ную фор­му­лу и пред­ло­жи­те струк­ту­ру ве­ще­ства А.

2)  Ка­ки­ми сход­ства­ми и/или раз­ли­чи­я­ми (не менее трёх по­зи­ций) в про­яв­ле­нии хи­ми­че­ских свойств об­ла­да­ют А и его нефто­ри­ро­ван­ный ана­лог? Ответ под­твер­ди­те со­от­вет­ству­ю­щи­ми хи­ми­че­ски­ми ре­ак­ци­я­ми.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

1.  За­пи­шем урав­не­ние тер­ми­че­ско­го рас­па­да A в виде:

C_x$F_y$ \stackrelt гра­ду­сов=$ aC плюс C_n$F_2n плюс 2$,

где смесь перфто­рал­ка­нов обо­зна­че­на усреднённой фор­му­лой C_n$F_2n плюс 2$ (n  — не обя­за­тель­но целое число). Опре­де­лим мо­ляр­ную массу дан­ной смеси газов и число n:

m\rm левая круг­лая скоб­ка C_nF_2n плюс 2 пра­вая круг­лая скоб­ка =\it m\rm левая круг­лая скоб­ка A пра­вая круг­лая скоб­ка минус \it m\rm левая круг­лая скоб­ка C пра­вая круг­лая скоб­ка = 1,55 минус 0,438 = 1,112г;

\nu\rm левая круг­лая скоб­ка C_nF_2n плюс 2 пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: \it V\rm левая круг­лая скоб­ка C_nF_2n плюс 2 пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: \it V_M конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 0,265, зна­ме­на­тель: 22,4 конец дроби =0,01183моль;

\it M\rm левая круг­лая скоб­ка C_nF_2n плюс 2 пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: \it m\rm левая круг­лая скоб­ка C_nF_2n плюс 2 пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: \nu\rm левая круг­лая скоб­ка C_nF_2n плюс 2 пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1,112, зна­ме­на­тель: 0,01183 конец дроби =94г/моль;

12n плюс 19 умно­жить на левая круг­лая скоб­ка 2n плюс 2 пра­вая круг­лая скоб­ка =94;

n=1,12.

Тогда найдём хи­ми­че­ское ко­ли­че­ство C$ и F$ в А и затем их со­от­но­ше­ние:

\nu\rm левая круг­лая скоб­ка C пра­вая круг­лая скоб­ка _A= дробь: чис­ли­тель: \it m\rm левая круг­лая скоб­ка C пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: \it M\rm левая круг­лая скоб­ка C пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби плюс \nu\rm левая круг­лая скоб­ка C пра­вая круг­лая скоб­ка _C_nF_2n плюс 2= дробь: чис­ли­тель: 0,438, зна­ме­на­тель: 12 конец дроби плюс 1,12 умно­жить на 0,01183=0,050моль;

\nu\rm левая круг­лая скоб­ка F пра­вая круг­лая скоб­ка _A=\nu\rm левая круг­лая скоб­ка F пра­вая круг­лая скоб­ка _C_nF_2n плюс 2= левая круг­лая скоб­ка 2 умно­жить на 1,12 плюс 2 пра­вая круг­лая скоб­ка умно­жить на 0,01183=0,050моль;

\nu\rm левая круг­лая скоб­ка CA пра­вая круг­лая скоб­ка _A : \nu\rm левая круг­лая скоб­ка F пра­вая круг­лая скоб­ка _A = 1 : 1 \Rightarrow A минус левая круг­лая скоб­ка CF пра­вая круг­лая скоб­ка _n.

По усло­вию плот­ность паров A боль­ше, чем ди­хлор­пен­та­на  левая круг­лая скоб­ка C_5$H_10$Cl_2$ пра­вая круг­лая скоб­ка и мень­ше, чем диб­ром­пен­та­на  левая круг­лая скоб­ка C_5$H_10$Br_2$ пра­вая круг­лая скоб­ка . Это зна­чит, что мо­ляр­ная масса A на­хо­дит­ся в про­ме­жут­ке зна­че­ний мо­ляр­ных масс дан­ных ве­ществ, т. е. от 141 до 230 г/моль. Та­ко­му усло­вию удо­вле­тво­ря­ют фор­му­лы  левая круг­лая скоб­ка CF пра­вая круг­лая скоб­ка _n$ c n  =  5, 6, 7, од­на­ко число ато­мов фтора нечётным быть не может и по­это­му A  — С_6$F_6$, ве­ро­ят­нее всего, гек­сафтор­бен­зол. Струк­тур­ная фор­му­ла:

2.  Нефто­ри­ро­ван­ный ана­лог С_6$F_6$  — бен­зол, оба пред­став­ля­ют собой до­воль­но устой­чи­вые со­еди­не­ния за счёт на­ли­чия аро­ма­ти­че­ской струк­ту­ры. На­при­мер, для обеих струк­тур не ха­рак­тер­ны ре­ак­ции при­со­еди­не­ния, окис­ле­ние воз­мож­но лишь в жёстких усло­ви­ях. От­ли­чия в свой­ствах свя­за­ны с силь­ным элек­тро­но­ак­цеп­тор­ным вли­я­ни­ем ато­мов F$. Так, гек­сафтор­бен­зол не спо­со­бен участ­во­вать в элек­тро­филь­ном аро­ма­ти­че­ском за­ме­ще­нии  левая круг­лая скоб­ка S_E$Ar пра­вая круг­лая скоб­ка в от­ли­чие от бен­зо­ла, т. к. отрыв ка­ти­о­на F в сте­пе­ни п люс $ не­воз­мо­жен. На­при­мер, в ре­ак­ции с азот­ной кис­ло­той бен­зол об­ра­зу­ет нит­ро­бен­зол, а гек­сафтор­бен­зол окис­ля­ет­ся с об­ра­зо­ва­ни­ем перфторх­и­но­на:

С дру­гой сто­ро­ны, имен­но на­ли­чие боль­шо­го числа элек­тро­но­ак­цеп­тор­ных за­ме­сти­те­лей в гек­сафтор­бен­зо­ле обес­пе­чи­ва­ет его уча­стие в ре­ак­ци­ях нук­лео­филь­но­го аро­ма­ти­че­ско­го за­ме­ще­ния  левая круг­лая скоб­ка S_N$Ar пра­вая круг­лая скоб­ка , в ко­то­рые не­за­мещённый бен­зол не всту­па­ет:

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Со­дер­жа­ние кри­те­рияБаллы
Опре­де­ле­ние мо­ле­ку­ляр­ной фор­му­лы А — 4 балла. Ответ под­твер­ждён расчётами — 4 балла. Струк­тур­ная фор­му­ла А — 2 балла10
Упо­ми­на­ние об аро­ма­тич­но­сти струк­тур, об­суж­де­ние сход­ства или раз­ли­чия в свой­ствах7
Мак­си­маль­ный балл17