Odpowiedź :
Witaj :)
Alkany to związki składające się tylko i wyłącznie z dwóch pierwiastków: węgla oraz wodoru. Alkany charakteryzują się tym, że pomiędzy atomami węgla występują tylko i wyłącznie wiązania pojedyncze. Alkany mają wzór ogólny:
[tex]\Large \boxed{C_nH_{2n+2},\ gdzie:\ n\geq 1}[/tex]
Zastanówmy się, co wiemy na temat tego alkanu, i co jeszcze będziemy musieli poznać. Wiemy, że nasz węglowodór zawiera 20% wodoru. Będziemy również potrzebować zawartości procentowej węgla. Jak to obliczmy?. Nic bardziej prostszego. Wiemy, że nasz alkan zawiera tylko i wyłącznie dwa pierwiastki: węgiel oraz wodór. Aby dowiedzieć się ile procent węgla zawiera wystarczy, że od 100% odejmiemy zawartość wodoru:
[tex]\Large \boxed{\%C=100\%-\%H=100\%-20\%=80\%}[/tex]
Poznaliśmy już zawartość procentową węgla w tym alkanie.
Zajmiemy się teraz wyznaczeniem wzoru empirycznego naszego alkanu. Jak to zrobimy?. Nasze procentowe zawartości węgla oraz wodoru są procentami masowymi, więc możemy wyznaczyć z nich liczbę moli węgla i wodoru w alkanie dzieląc je przez masy molowe tych pierwiastków:
[tex]\Large \boxed{n_C:n_H=\frac{80g}{12g/mol}:\frac{20g}{1g/mol} =7mol:20mol}[/tex]
teraz musimy obliczyć najmniejszą możliwą wielokrotność liczby moli. Robimy to w taki sposób, że dzielimy obie liczby przez najmniejszą z nich:
[tex]\Large \boxed{n_C:n_H=\frac{7mol}{7mol} :\frac{20mol}{7mol} =1:3}[/tex]
Z powyższych obliczeń wzór empiryczny naszego alkanu wygląda następująco:
[tex]\Large \boxed{CH_3}[/tex]
Aby wyznaczyć wzór rzeczywisty alkanu potrzebna będzie nam masa molowa. Do jej obliczenia skorzystamy z podanej gęstości, oraz pewnego wzoru. Gęstość jest to stosunek masy molowej danego gazu do objętości molowej. Objętość molowa jest wartością stałą i wynosi 22,4dm³/mol:
[tex]\Large \boxed{\rho=\frac{M}{V_M} }[/tex]
Przekształćmy powyższy wzór i obliczmy masę molową naszego alkanu:
[tex]\large \boxed{\rho = \frac{M}{V_M}\implies M=\rho \cdot V_M=1,34g/dm^3\cdot 22,4dm^3/mol=30g/mol}[/tex]
Wzór rzeczywisty jest to nic innego, jak zwielokrotniony wzór empiryczny. Wobec tego możemy zapisać:
[tex]\Large \boxed{(CH_3)_n=M}[/tex]
Z powyższej zależności obliczamy wielokrotność "n":
[tex](CH_3)n=M\\\\(12g/mol+3\cdot 1g/mol)n=30g/mol\\\\(15g/mol)n=30g/mol\ \ /:15g/mol\\\\n=2[/tex]
Wobec czego wzór rzeczywisty naszego alkanu to:
[tex]\Large \boxed{(CH_3)_2\implies C_2H_6\ etan}[/tex]
ODP.: Wzór szukanego alkanu to C₂H₆ i jest nim etan.