Химия
8 класс
Вопрос
Фуллерены привлекают к себе большое внимание из-за необычных химических и физических свойств. Фуллерен $C_{60}$ не проводит электрический ток, но при его соиспарении с калием образуется продукт внедрения металла в кристаллическую решетку фуллерена. Этот продукт - интеркалят - является полупроводником при комнатной температуре и сверхпроводником при 17 К. Определите его молекулярную формулу, если известно, что он содержит 14,0% калия по массе. При соиспарении фуллерена с рубидием и цезием образуется соединение, которое имеет структуру, аналогичную структуре калиевого интеркалята, и обладает сверхпроводящими свойствами уже при 34 К. Определите его молекулярную формулу, если известно, что оно содержит 67,2% углерода по массе.
Ответ
Пусть первый интеркалят имеет формулу $C_{60}K_{x}$. Массовая доля калия в интеркаляте
$\omega = \frac{39x}{39x + 12 \cdot 60} = 0,140$,
отсюда получаем $x = 3$. Следовательно, формула интеркалята $C_{60}K_{3}$.
Пусть второй интеркалят имеет формулу $C_{60}Rb_{x}Cs_{y}$. Массовая доля углерода в интеркаляте
$\omega = \frac{12 \cdot 60}{12 \cdot 60 + 85x + 133y} = 0,672$,
при этом $x + y = 3$. Составим систему уравнений:
$\begin{cases} \frac{12 \cdot 60}{12 \cdot 60 + 85x + 133y} = 0,672; \\ x + y = 3. \end{cases}$
Решение системы даёт $x = 1, y = 2$, что соответствует формуле $C_{60}RbCs_{2}$.
Ответ: формулы интеркалятов $C_{60}K_{3}, C_{60}RbCs_{2}$.