Question

Слюды — группа алюмосиликатных минералов, обладающих слоистой структурой. В состав слюды обязательно входят оксиды алюминия и кремния, могут входить оксиды Na, K, Ca, Mg, Fe и ряда других металлов. Формально, с точки зрения количественного состава, можно считать, что слюда состоит из оксидов указанных элементов в определённом мольном соотношении. Часто в её состав входят атомы водорода, которые формально в составе слюды можно представить в виде молекул воды. По результатам количественного анализа массовые доли калия, кислорода и водорода в образце слюды соответственно равны 9,816; 48,20; 0,5061 %. Установите состав формульной единицы указанного образца слюды. Приведите формулу и название ещё одного известного вам природного алюмосиликата, широко используемого в промышленном производстве.

Answer 1

Дано:
- Массовая доля калия (K) = 9.816 %
- Массовая доля кислорода (O) = 48.20 %
- Массовая доля водорода (H) = 0.5061 %

Сначала определим массовые доли других элементов, необходимых для составления формулы слюды. Если считать, что в слюде также присутствуют алюминий (Al) и кремний (Si), то можем вычислить их массовые доли через оставшуюся массу:

Массовая доля Al + Si + Na + Ca + Mg + Fe = 100 % - (массовая доля K + массовая доля O + массовая доля H)
= 100 % - (9.816 % + 48.20 % + 0.5061 %) ≈ 41.4779 %

Теперь найдем количество вещества каждого элемента в образце, принимая за 100 г образца:

n(K) = 9.816 г / 39.10 г/моль ≈ 0.251 моль
n(O) = 48.20 г / 16.00 г/моль ≈ 3.013 моль
n(H) = 0.5061 г / 1.008 г/моль ≈ 0.502 моль

Для нахождения соотношений между мольными количествами элементов нужно разделить полученные значения на наименьшее из них:

Наименьшее количество: n(H) = 0.502 моль.

Теперь делим каждое количество на 0.502:

n(K) / 0.502 ≈ 0.500
n(O) / 0.502 ≈ 6.00
n(H) / 0.502 ≈ 1.00

Результаты округляем до ближайших целых чисел:

n(K) : n(O) : n(H) ≈ 0.5 : 6 : 1

Однако, учитывая, что количество K не может быть дробным в формуле, умножим все коэффициенты на 2, чтобы получить целые числа:

n(K) : n(O) : n(H) ≈ 1 : 12 : 2

Таким образом, можно записать формулу образца слюды как K2O·12SiO2·2H2O или просто KAl2Si3O10(OH)2, если учесть присутствие алюминия и кремния.

Ответ:
Формула формульной единицы указанного образца слюды: KAl2Si3O10(OH)2.
Еще один известный природный алюмосиликат: биотит (K(Mg,Fe)3AlSi3O10(OH)2).