Рассчитать степень замещения и степень этерификации бутилцеллюлозы, если в продукте обнаружено 63,6% углерода.

Чтобы рассчитать степень замещения и степень этерификации бутилцеллюлозы на основе содержания углерода, нужно следовать следующим шагам:

1. Определение молекулярной формулы целлюлозы:
Целлюлоза (C6H10O5)n имеет молекулярную формулу C6H10O5. Для расчета мы будем использовать общую формулу для целлюлозы, где n — это степень полимеризации.

2. Определение содержания углерода в целлюлозе:
В одной молекуле целлюлозы C6H10O5 содержится 6 атомов углерода. Молекулярная масса целлюлозы:

• C: 12 г/моль × 6 = 72 г/моль

• H: 1 г/моль × 10 = 10 г/моль

• O: 16 г/моль × 5 = 80 г/моль

• Общая масса = 72 + 10 + 80 = 162 г/моль

Доля углерода в целлюлозе:

Доля углерода = 72 г/моль / 162 г/мол} ≈ 0.4444 или 44.44%


3. Определение содержания углерода в бутилцеллюлозе:
Если в продукте обнаружено 63,6% углерода, то это означает, что при этерификации (замещении) часть водорода замещается на бутильные группы (C4H9).

4. Расчет степени замещения:
Для определения степени замещения (Z) нужно установить, сколько атомов водорода было заменено на бутильные группы.

Поскольку каждая бутильная группа заменяет один атом водорода, можно использовать следующую формулу для расчета новой доли углерода в бутилцеллюлозе:

Обозначим Z как степень замещения (количество замененных атомов водорода):

Доля углерода в бутилцеллюлозе = 72 + 4Z / 162 + 9Z


Зная, что эта доля равна 63,6% или 0,636:

72 + 4Z / 162 + 9Z = 0.636


Умножаем обе стороны на (162 + 9Z):

72 + 4Z = 0.636(162 + 9Z)


Раскроем скобки:

72 + 4Z = 102.192 + 5.724Z


Переносим все Z на одну сторону и числа на другую:

72 - 102.192 = 5.724Z - 4Z


-30.192 = 1.724Z


Теперь решим для Z:

Z = -30.192 / 1.724 ≈ -17.52

Это значение не имеет смысла в контексте степени замещения, так как оно должно быть положительным и целым числом. Возможно, была допущена ошибка в расчетах или предположениях о составе.