7.468 mg 비타민 D 연소분석. 23.085 mg CO2와 7.764 mg H2O

7.468 mg 비타민 D 연소분석. 23.085 mg CO2와 7.764 mg H2O

 

 

바이타민 D군의 화합물을 연소 분석한 결과,

7.468 mg의 화합물로부터

CO2 23.085 mg과 H2O 7.764 mg을 얻었다.

이 화합물의 실험식은 무엇인가?

 

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▶ 풀이 과정 설명 https://ywpop.tistory.com/3116

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※ 아마도 이 (거지같은?) 문제 때문에

아까운 시간을 허비할 것 같은 학생들이 많을 것 같아서,

이 (거지같은?) 문제에 저의 소중한 시간을 좀 많이 투자했습니다.^^

 

 

 

이런 문제는 거의 기계적으로(공식으로) 계산하면 됩니다.

( 공식 유도 과정 설명 https://ywpop.tistory.com/9606 )

 

 

계산을 간단히 나타내기 위해,

mg → g

 

 

1) 각 원자의 질량 계산

C 질량 = CO2의 질량 × (12 / 44) = x g

H 질량 = H2O의 질량 × (2 / 18) = y g

O 질량 = 시료의 질량 - (x + y) = z g

 

C 질량 = 23.085 × (12 / 44) = 6.2959 g

H 질량 = 7.764 × (2 / 18) = 0.8627 g

O 질량 = 7.468 - (6.2959 + 0.8627) = 0.3094 g

 

 

2) 각 원자의 몰수 계산

C 몰수 = x / 12

H 몰수 = y / 1

O 몰수 = z / 16

 

C 몰수 = 6.2959 / 12 = 0.5247 mol

H 몰수 = 0.8627 / 1 = 0.8627 mol

O 몰수 = 0.3094 / 16 = 0.01934 mol

 

 

3) 각 원자의 몰수의 가장 작은 정수비 계산 → 실험식 결정

C : H : O = 0.5247/0.01934 : 0.8627/0.01934 : 0.01934/0.01934

= 27.13 : 44.61 : 1

≒ 27 : 44 : 1

 

 

답: C27H44O

 

 

▶ 콜레칼시페롤, cholecalciferol의 화학식 = C27H44O

 

 

[참고] 이 문제는 예제로서 조금 매끄럽지(?) 못한 경우이다.

4지선다 또는 5지선다와 같이 객관식이라면 모를까,

27.13 : 44.61 : 1 ≒ 27 : 44 : 1

이렇게 애매하게 근사하는 경우는 거의 없기 때문이다.

( 실제 연소 분석 실험에서는 가능할 수 있지만... )

 

만약 실제 원소 분석할 때와 같이

정밀한 질량 값을 사용하면

엉뚱한 결과가 나온다, 아래와 같이.

 

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1) 각 원자의 질량 계산

C 질량 = 23.085 × (12.0107 / 44.0095) = 6.300163 g

H 질량 = 7.764 × (2.01588 / 18.01528) = 0.868779 g

O 질량 = 7.468 - (6.300163 + 0.868779) = 0.299058 g

 

 

2) 각 원자의 몰수 계산

C 몰수 = 6.300163 / 12.0107 = 0.524546 mol

H 몰수 = 0.868779 / 1.00794 = 0.861935 mol

O 몰수 = 0.299058 / 15.9994 = 0.0186918 mol

 

 

3) 각 원자의 몰수의 가장 작은 정수비 계산 → 실험식 결정

C : H : O = 0.524546/0.0186918 : 0.861935/0.0186918 : 0.0186918/0.0186918

= 28.0629 : 46.1130 : 1

≒ 28 : 46 : 1

( 실험오차를 감안하면, 이 정도 근사는 충분히 가능하다. )

 

 

답: C28H46O

( 그러나 이런 화학식을 갖는 비타민 D군은 없다. )

 

 

▶ 에르고칼시페롤, ergocalciferol의 화학식 = C28H44O

 

 

[참고] 실제 연소분석 또는 원소분석에서는

시료에 불순물이 포함되어 있을 수도 있고,

기기분석 장치가 오염되어 있을 수도 있고,

기기를 조작하는 오퍼레이터가 미숙할 수도 있고,

기타 등등의 이유에 의한 실험오차 때문에,

( 참고 https://ywpop.tistory.com/64 )

이런 경우는 충분히 발생할 수 있다.

 

이럴 경우에는 다른 기기분석 실험결과와 비교를 통해,

문제를 보완(해결)할 수 있다.

 

그러나 연습 문제에서 이런 식은 곤란하다.

왜냐하면 비교할 자료가 없기 때문이다.