Question

У процесі нагрівання амінокислоти масою 4,12 г виділився газ об’ємом 896 мл (н. у.). Визначте молекулярну та структурну формули амінокислоти, якщо відомо, що вона є насиченою й містить аміногрупу біля другого атома Карбону.

Answer 1

Общая формула аминокислоты в данном случае будет H2N-CnH2n-COOH. Если аминокислоту нагреть, то выделиться CO2 и получится первичный амин.

H2N-CnH2n-COOH (t*)--> CnH2n+1-NH2 + CO2

Значит выделилось 896мл CO2. Найдем сколько моль газа было.

896мл = 0,896дм3

n(CO2)= 0,896дм3     = 0,04моль

            22,4моль/дм3

Поскольку по уравнению мы видим, что n(CO2) = n(H2N-CnH2n-COOH), то мы можем найти молярную массу данной кислоты.

M(H2N-CnH2n-COOH)= 4,12г         = 103г/моль

                                        0,04моль

Уже сразу мы можем отнять молярную массу карбоксильную и аминогруппы.

Зная молярную массу, мы можем найти формулу данной аминокислоты.

H2N-CnH2n-COOH = 103г/моль

1*2 + 14 + 12*n + 1*2*n + 12 + 16*2 + 1 = 103

14n = 42

n = 3

Значит углеродов 3, а водородов 2*3 = 6. Формула аминокислоты была H2N-C3H6-COOH. По сути это ее формула, но по заданию она не правильная. Аминогруппа должна быть у второго атома углерода, значит это следующий углерод после карбоксильной группы. Формула данной кислоты на картинке. Их 2, т.к. могут быть 2 разных изомера, а задание не говорит, какой нам нужен. Аминокислота слева называется 2-аминобутановая кислота, а справа - 2-метил-2-аминопропановая кислота.

Answer 2

Відомо, що маса амінокислоти дорівнює 4,12 г, а об'єм виділеного газу під час нагрівання становить 896 мл.

Перед тим, як знайти молекулярну та структурну формули амінокислоти, спочатку потрібно перетворити об'єм газу в кількість речовини, використовуючи загальний закон ідеального газу. Він формулюється так: PV = nRT,

де P - тиск газу, V - об'єм газу, n - кількість речовини, R - універсальна газова стала, T - температура в кельвінах.

Оскільки дані надані при нормальних умовах (н.у.), тиск (P) дорівнює 1 атмосфері (атм), а температура (T) дорівнює 273 К (0 °С + 273). Тому ми можемо перетворити формулу в: (1 атмосфера) * (896 мл) = n * (0,0821 атм * л / моль * К) * (273 К).

Виділяючи n (кількість речовини), отримуємо: n = (1 атмосфера * 896 мл) / (0,0821 атм * л / моль * К * 273 К) ≈ 36,5 моль.

Тепер, знаючи кількість речовини (n) і масу (4,12 г), ми можемо визначити молекулярну формулу амінокислоти.

Кількість амінокислоти в молі буде дорівнювати молекулярній масі амінокислоти (в г / моль) поділеній на масу амінокислоти (в г): кількість амінокислоти = молекулярна маса амінокислоти / маса амінокислоти.

Тепер ми можемо визначити молекулярну масу амінокислоти. Нехай молекулярна маса амінокислоти дорівнює Х г / моль.

Тоді кількість амінокислоти в молі буде: 36,5 моль = Х г / моль / 4,12 г.

Х г / моль = 36,5 моль * 4,12 г ≈ 150 г / моль.

Таким чином, молекулярна маса амінокислоти приблизно дорівнює 150 г / моль.

Тепер, знаючи, що амінокислота є насиченою та що аміногрупа знаходиться біля другого атома карбону, ми можемо зробити припущення про її структурну формулу.

Оскільки амінокислоти поділяються на два види: альфа-амінокислоти і бета-амінокислоти, ми можемо вирішити, яка з них більш ймовірна.

У бета-амінокислотах аміногрупа знаходиться біля другого атома карбону, тоді як у альфа-амінокислотах вона знаходиться біля першого атома карбону. Таким чином, альфа-амінокислоти є більш ймовірним варіантом.

Отже, можна припустити, що амінокислота має таку структурну формулу:

HOOC-CH(NH2)-R

де R - будь-який органічний залишок.

За такою формулою підходить багато амінокислот, наприклад, гліцин (Gly), аланін (Ala), валін (Val) та інші.

Остаточний вибір молекулярної та структурної формули амінокислоти потребує більш детальної інформації та вивчення будови.