Как да определим емпирични и молекулни формули
В химията разбирането на състава на дадено съединение е основна стъпка в разпознаването на неговите свойства, реактивност и дори как се приготвя. Две важни понятия, които често възникват в уроците по химия, са емпиричните формули и молекулните формули. Въпреки че и двете са „формули“ за съединение, те имат различни значения. Емпиричната формула показва най-простото съотношение на броя на съставните атоми, докато молекулната формула показва действителния брой атоми в молекулата. Тази статия обсъжда как систематично да се определят и двете, като включва стъпки за изчисление и примери.
-
1. Разбиране на емпиричните формули
Емпиричната формула е химична формула, която изразява най-простото (най-малкото цяло число) съотношение на атомите в дадено съединение. Тази формула не винаги е същата като молекулната формула.
пример:
– Съединението глюкоза има молекулна формула C₆H₁₂O₆, но емпиричната му формула е CH₂O (защото всички индекси се делят на 6).
Емпиричните формули са много полезни, когато наличните данни са масови проценти на елементи или резултати от елементния анализ, защото масовите проценти се редуцират по-лесно до молни съотношения.
-
2. Разбиране на молекулните формули
Молекулната формула посочва действителния брой атоми на всеки елемент в молекулата на съединението. Молекулната формула обикновено е кратно на емпиричната формула.
Връзката между двамата:
– Молекулна формула = (Емпирична формула) × n
– където n е цяло число (1, 2, 3 и т.н.)
Ако n = 1, тогава молекулната формула е същата като емпиричната формула.
-
3. Необходими данни
За да се определи емпиричната формула и молекулната формула, обикновено е необходимо:
1. Елементарен състав, например:
– масов процент на всеки елемент (напр. C = 40%, H = 6,7%, O = 53,3%)
– или масата на елементите в пробата
2. Mr (относителна молекулна маса) или моларна маса на съединението (за определяне на молекулната формула)
Без г-н, можем да определим само емпиричната формула.
-
4. Стъпки за определяне на емпиричната формула
Ето общи стъпки, които могат да се използват за почти всички въпроси:
Стъпка 1: Да приемем, че общата маса е 100 грама (ако данните са проценти)
Ако съставът е даден в масови проценти, приемаме проба от 100 g. Тогава:
– масов процент = маса в грамове
Пример: 40% C означава 40 g C в 100 g съединение.
Стъпка 2: Преобразувайте масата на всеки елемент в молове
Използвайте формулата:
– мол = маса (g) ÷ Ar
Ar е относителната атомна маса (напр. C = 12, H = 1, O = 16, N = 14 и т.н.)
Стъпка 3: Определете най-простото молно съотношение
Разделете всички молни стойности на най-малката молна стойност. Целта е да получите съотношение, близко до цяло число.
Стъпка 4: Ако съотношението не е цяло число, умножете го с определен коефициент.
Понякога резултатът от делението дава числа като:
– 1 : 1,5 : 1 → умножете 2, за да получите 2 : 3 : 2
– 1 : 1,33 : 1 → умножете 3, за да получите 3 : 4 : 3
– 1 : 1,25 : 1 → умножете 4, за да получите 4 : 5 : 4
След като стане цяло число, това е индексът на емпиричната формула.
-
5. Пример за определяне на емпирични формули
Въпрос: Съединението е съставено от 40% C, 6,7% H и 53,3% O. Определете неговата емпирична формула.
Решение:
1) Да се вземе предвид 100 g от съединението:
– C = 40 г
– H = 6,7 г
– O = 53,3 г
2) Преобразувайте в молове:
– мол C = 40/12 = 3,33
– mol H = 6,7/1 = 6,7
– mol O = 53,3/16 = 3,33
3) Разделете на най-малкия мол (3,33):
– C: 3,33/3,33 = 1
– В: 6,7/3,33 ≈ 2,01 ≈ 2
– 0: 3,33/3,33 = 1
Съотношението е 1:2:1 → емпирична формула = CH₂O.
-
6. Как да определим молекулната формула
След като се получи емпиричната формула, молекулната формула може да се определи, ако е известна моларната маса на съединението.
Стъпка 1: Изчислете масата по емпиричната формула (Mr empiric)
Емпиричен Mr = сума (Ar × индекс) за всички атоми в емпиричната формула.
Стъпка 2: Определете стойността на n
Употреба:
– n = (Mr на действителното съединение) ÷ (Mr на емпиричното)
Стойността на n трябва да е цяло число.
Стъпка 3: Умножете всички индекси в емпиричната формула по n
Резултатът е молекулна формула.
-
7. Пример за определяне на молекулна формула
Въпрос: Съединението има емпирична формула CH₂O и моларна маса 180 g/mol. Определете неговата молекулна формула.
Решение:
1) Изчислете емпиричния Mr CH₂O:
– С = 12
– H₂ = 2 × 1 = 2
– О = 16
Общо = 12 + 2 + 16 = 30 г/мол
2) Изчислете n:
– n = 180 ÷ 30 = 6
3) Молекулна формула:
– (CH₂O) × 6 = C₆H₁₂O₆
Така че молекулната формула е C₆H₁₂O₆.
-
8. Съвети за избягване на често срещани грешки
1. Използвайте правилно и последователно Ar. Малка грешка при делението може да промени съотношението.
2. Когато определяте съотношението, го закръглете логически: 1,99 ≈ 2; 3,01 ≈ 3.
3. Ако видите дроб като 1,5 или 1,25, не я закръглявайте веднага; умножете всички съотношения, за да получите цяло число.
4. Уверете се, че стойността на n за молекулната формула е цяло число. Ако не е цяло число, проверете отново изчислението на мола или г-на.
5. Запомнете: емпиричната формула е най-простата форма, докато молекулната формула може да бъде „по-голяма“ като кратно.
-
9. Кесимпулан
Определянето на емпиричните и молекулните формули е ключово умение в химията, защото помага да се разкрие идентичността и съставът на съединенията. Емпиричните формули се получават от молното съотношение на елементите в най-простата им форма, докато молекулните формули се определят чрез умножаване на емпиричната формула с коефициент n, получен от съотношението на молната маса на съединението към масата на емпиричната формула. С постоянна практика и внимателна обработка на данните за масата и молните числа, процесът на определяне на тези две формули ще стане по-лесен и бърз.
Ако желаете, мога да добавя 2-3 практически въпроса с обяснения, за да засиля разбирането.
