Химия. Органика.
Напишите на листочке

Многим химикам известны крылатые слова, сказанные в 40-х годах текущего столетия немецкими учеными Вальтером и Идой Ноддак, что в каждом булыжнике на мостовой присутствуют все элементы Периодической системы. Вначале эти слова были встречены далеко не с единодушным одобрением. Однако, по мере того как разрабатывались все более точные методы аналитического определения химических элементов, ученые все больше убеждались в справедливости этих слов. Если согласиться с тем, что в каждом булыжнике содержатся все элементы, то это должно быть справедливо и для живого организма. Все живые организмы на Земле, в том числе и человек, находятся в тесном контакте с окружающей средой. Жизнь требует постоянного обмена веществ в организме. Поступлению в организм химических элементов питание и потребляемая вода. Актуальность выбранной темы проявляется в том, что тяжелая экологическая ситуация, возрастание стрессовых ситуаций, современные методы обработки продуктов питания, «убивающие» биологически активные вещества, являются основными причинами повсеместного роста дефицита жизненно важных элементов и избытка токсичных, наносящих непоправимый вред здоровью. В соответствии с рекомендацией диетологической комиссии Национальной академии США ежедневное поступление химических элементов с пищей должно находиться на определенном уровне (табл. 1). Столько же химических элементов должно ежесуточно выводиться из организма, поскольку их содержания находятся в относительном постоянстве.Целью данной работы является определение места химических элементов в масштабе живой природы.Задачи исследования: выделить основные химические элементы, отвечающие за жизнедеятельность организма; определить их роль в становлении и развитии жизни организма.Гипотеза работы: осознание значения химических элементов для жизнедеятельности организма сокращению процента заболеваний и восстановлению работы ферментных систем.Предположения некоторых ученых идут дальше. Они считают, что в живом организме не только присутствуют все химические элементы, но каждый из них выполняет определенную биологическую функцию. Вполне возможно, что эта гипотеза не подтвердится. Однако, по мере того как развиваются исследования в данном направлении, выявляется биологическая роль все большего числа химических элементов.Организм человека состоит на 60% из воды, 34% приходится на органические вещества и 6% – на неорганические. Основными компонентами органических веществ являются углерод, водород, кислород, в их состав входят также азот, фосфор и сера. В неорганических веществах организма человека обязательно присутствуют 22 химических элемента: Са, Р, О, Na, Мg, S, В, С1, К, V, Мn, Fе, Со, Ni, Сu, Zn, Мо, Сг, Si, I, F, Se. Например, если вес человека составляет 70 кг, то в нем содержится (в граммах): кальция – 1700, калия – 250, натрия – 70, магния – 42, железа – 5, цинка – З. Живые организмы в своем составе содержат различные химические элементы. Условно, в зависимости от концентрации химических элементов в организме, выделяют макро- и микроэлементы.

1)
Чтобы перейти от массовых долей углерода, водорода и кислорода к их индексам в молекулярной формуле, запишем массовые доли в виде соотношений и разделим массовые доли на атомные массы соответствующих элементов (для С - на 12, для H - на 1, для O - на 16). Таким образом мы от соотношения масс перейдем к соотношениям количеств вещества, то есть к простейшей формуле:

                      80%    20%
n(C) : n(H) =  : = 6,67 : 20
                       12         1

Для перехода к целым числам, разделим на мЕньшее из получившихся чисел (в данном случае, на 6,67) и округляем до целых:

                      6,67      20
n(C) : n(H) =  : = 1 : 3
                      6,67     6,67

Простейшая формула C₁H₃ или CH₃. 
Молекулярная масса M(CH₃) = 15

Фактическую молекулярную массу найдем из относительной плотности по водороду:
M = 2*D(H₂) = 2*15 = 30

Как видно, фактическая молекулярная масса в два раза больше, значит в формуле индексы должны быть в два раза больше: C₂H₆ 

ответ: C₂H₆ 
(Можно предположить, что это этан)
 
2)
По этому же алгоритму находим простейшую формулу:
 
                               54,84%     9%      36,36%
n(C) : n(H) : n(O) = : :   = 4,57 : 9 : 2,2725 = 
                                  12            1            16

    4,57           9           2,2725
=   :    :    = 2 : 4 : 1
   2,2725     2,2725     2,2725

Простейшая формула С₂H₄O₁ или С₂H₄O. 

Молекулярная масса М(С₂H₄O) = 44.

По плотности по водороду узнаем фактическую молекулярную массу: 
М = 2*D(H₂) = 2*44 = 88. 

Как видно, фактическая молекулярная масса в два раза больше, значит в истинной формуле индексы должны быть в два раза больше: С₄H₈O₂

ответ: С₄H₈O₂
(Можно предположить, что это этиловый эфир уксусной кислоты CH₃-COO-C₂H₅)
 
3)
                                37.5%     12.5%     50%
n(C) : n(H) : n(O) =   : : = 3.125 : 12.5 : 3.125 = 
                                   12            1           16

= 1 : 4 : 1

Простейшая формула С₁H₄O₁ или СH₄O 
Молекулярная масса М(СH₄O) = 32

По плотности по водороду узнаем фактическую молекулярную массу: 
М = 2*D(H₂) = 2*16 = 32. 
Как видно, фактическая молекулярная масса совпадает с молекулярной массой, вычисленной, исходя из простейшей формулы . Значит, простейшая формула совпадает с молекулярной.
ответ: СH₄O
(Можно предположить, что это метиловый спирт, метанол CH₃-OH)

Примечание. В задании нужно только дать формулы, но не названия веществ. Дело в том, что делать выводы о строении и классе вещества на основании одной лишь молекулярной формулы опасно.  Тем не менее, к каждому ответу в скобках курсивом дан пример вещества, отвечающего найденной формуле - если вдруг учитель попросит привести возможный пример вещества, соответствующего формуле