როგორ განვსაზღვროთ ემპირიული და მოლეკულური ფორმულები
ქიმიაში ნაერთის შემადგენლობის გაგება ფუნდამენტური ნაბიჯია მისი თვისებების, რეაქტიულობის და მისი მომზადების წესის ამოცნობაშიც კი. ქიმიის გაკვეთილებზე ხშირად წამოჭრილი ორი მნიშვნელოვანი კონცეფციაა ემპირიული ფორმულები და მოლეკულური ფორმულები. მიუხედავად იმისა, რომ ორივე ნაერთის „ფორმულებია“, მათ განსხვავებული მნიშვნელობა აქვთ. ემპირიული ფორმულა მიუთითებს შემადგენელი ატომების რაოდენობის უმარტივეს თანაფარდობაზე, ხოლო მოლეკულური ფორმულა მიუთითებს მოლეკულაში ატომების რეალურ რაოდენობაზე. ეს სტატია განიხილავს, თუ როგორ უნდა განისაზღვროს ორივე სისტემატურად, გამოთვლის ნაბიჯებითა და მაგალითებით.
-
1. ემპირიული ფორმულების გაგება
ემპირიული ფორმულა არის ქიმიური ფორმულა, რომელიც გამოხატავს ნაერთში ატომების უმარტივეს (უმცირესი მთელი რიცხვის) თანაფარდობას. ეს ფორმულა ყოველთვის არ ემთხვევა მოლეკულურ ფორმულას.
მაგალითი:
– ნაერთ გლუკოზას აქვს მოლეკულური ფორმულა C₆H₁₂O₆, მაგრამ მისი ემპირიული ფორმულაა CH₂O (რადგან ყველა ინდექსი იყოფა 6-ზე).
ემპირიული ფორმულები ძალიან სასარგებლოა, როდესაც ხელმისაწვდომი მონაცემები ელემენტების მასური პროცენტული მაჩვენებლებია ან ელემენტარული ანალიზის შედეგები, რადგან მასური პროცენტული მაჩვენებლები უფრო ადვილად დაიყვანება მოლურ თანაფარდობამდე.
-
2. მოლეკულური ფორმულების გაგება
მოლეკულური ფორმულა მიუთითებს ნაერთის მოლეკულაში თითოეული ელემენტის ატომების რეალურ რაოდენობას. მოლეკულური ფორმულა, როგორც წესი, ემპირიული ფორმულის ჯერადია.
ორს შორის ურთიერთობა:
– მოლეკულური ფორმულა = (ემპირიული ფორმულა) × n
– სადაც n არის მთელი რიცხვი (1, 2, 3 და ა.შ.)
თუ n = 1, მაშინ მოლეკულური ფორმულა იგივეა, რაც ემპირიული ფორმულა.
-
3. საჭირო მონაცემები
ემპირიული ფორმულისა და მოლეკულური ფორმულის დასადგენად, როგორც წესი, აუცილებელია:
1. ელემენტარული შემადგენლობა, მაგალითად:
– თითოეული ელემენტის მასური პროცენტული შემცველობა (მაგ. C = 40%, H = 6,7%, O = 53,3%)
– ან ნიმუშში არსებული ელემენტების მასა
2. ნაერთის Mr (შეფარდებითი მოლეკულური მასა) ან მოლური მასა (მოლეკულური ფორმულის დასადგენად)
ბატონის გარეშე, ჩვენ მხოლოდ ემპირიული ფორმულის დადგენა შეგვიძლია.
-
4. ემპირიული ფორმულის განსაზღვრის ნაბიჯები
აქ მოცემულია ზოგადი ნაბიჯები, რომელთა გამოყენებაც თითქმის ყველა კითხვისთვის შეგიძლიათ:
ნაბიჯი 1: ვივარაუდოთ, რომ მთლიანი მასა 100 გრამია (თუ მონაცემები პროცენტულია)
თუ შემადგენლობა მოცემულია მასური პროცენტებით, ვივარაუდოთ 100 გ ნიმუში. შემდეგ:
– მასის პროცენტი = გრამი მასა
მაგალითი: 40% C ნიშნავს 40 გ C-ს 100 გ ნაერთში.
ნაბიჯი 2: თითოეული ელემენტის მასის მოლებად გადაყვანა
გამოიყენეთ ფორმულა:
– მოლი = მასა (გ) ÷ Ar
Ar არის ფარდობითი ატომური მასა (მაგ. C = 12, H = 1, O = 16, N = 14 და ა.შ.)
ნაბიჯი 3: განსაზღვრეთ უმარტივესი მოლური თანაფარდობა
ყველა მოლის მნიშვნელობა გაყავით უმცირეს მოლურ მნიშვნელობაზე. მიზანია, მივიღოთ მთელ რიცხვთან მიახლოებული თანაფარდობა.
ნაბიჯი 4: თუ თანაფარდობა მთელი რიცხვი არ არის, გაამრავლეთ ის გარკვეულ მამრავლზე.
ზოგჯერ გაყოფის შედეგად მიიღება შემდეგი რიცხვები:
– 1 : 1,5 : 1 → გაამრავლეთ 2, რომ მიიღოთ 2 : 3 : 2
– 1 : 1,33 : 1 → გაამრავლეთ 3, რომ მიიღოთ 3 : 4 : 3
– 1 : 1,25 : 1 → გაამრავლეთ 4, რომ მიიღოთ 4 : 5 : 4
როგორც კი ის მთელ რიცხვად იქცევა, ეს ემპირიული ფორმულის ინდექსია.
-
5. ემპირიული ფორმულების განსაზღვრის მაგალითი
კითხვა: ნაერთი შედგება 40% C-ისგან, 6,7% H-სგან და 53,3% O-სგან. განსაზღვრეთ მისი ემპირიული ფორმულა.
გამოსავალი:
1) განვიხილოთ ნაერთის 100 გ:
– C = 40 გ
– H = 6,7 გ
– O = 53,3 გ
2) მოლებად გადაყვანა:
– მოლი C = 40/12 = 3,33
– მოლ H = 6,7/1 = 6,7
– მოლი O = 53,3/16 = 3,33
3) გაყავით ყველაზე პატარა მოლზე (3,33):
– C: 3,33/3,33 = 1
– H: 6,7/3,33 ≈ 2,01 ≈ 2
– O: 3,33/3,33 = 1
თანაფარდობაა 1:2:1 → ემპირიული ფორმულა = CH₂O.
-
6. როგორ განვსაზღვროთ მოლეკულური ფორმულა
ემპირიული ფორმულის მიღების შემდეგ, მოლეკულური ფორმულის დადგენა შესაძლებელია, თუ ნაერთის მოლური მასა ცნობილია.
ნაბიჯი 1: გამოთვალეთ ემპირიული ფორმულის მასა (Mr empiretic)
ემპირიული ფორმულაში ყველა ატომის ემპირიული Mr = ჯამი (Ar × ინდექსი).
ნაბიჯი 2: განსაზღვრეთ n-ის მნიშვნელობა
გამოყენება:
– n = (ფაქტობრივი ნაერთის ბატონი) ÷ (ემპირიულის ბატონი)
n-ის მნიშვნელობა მთელი რიცხვი უნდა იყოს.
ნაბიჯი 3: ემპირიულ ფორმულაში ყველა ინდექსი გაამრავლეთ n-ზე
შედეგი არის მოლეკულური ფორმულა.
-
7. მოლეკულური ფორმულის განსაზღვრის მაგალითი
კითხვა: ნაერთს აქვს ემპირიული ფორმულა CH₂O და მოლური მასა 180 გ/მოლ. განსაზღვრეთ მისი მოლეკულური ფორმულა.
გამოსავალი:
1) გამოთვალეთ ემპირიული Mr CH₂O:
- C = 12
– H₂ = 2 × 1 = 2
- O = 16
სულ = 12 + 2 + 16 = 30 გ/მოლი
2) გამოთვალეთ n:
– n = 180 ÷ 30 = 6
3) მოლეკულური ფორმულა:
– (CH₂O) × 6 = C₆H₁₂O₆
ასე რომ, მოლეკულური ფორმულაა C₆H₁₂O₆.
-
8. რჩევები გავრცელებული შეცდომების თავიდან ასაცილებლად
1. გამოიყენეთ სწორი და თანმიმდევრული Ar. გაყოფისას მცირე შეცდომამაც კი შეიძლება შეცვალოს თანაფარდობა.
2. თანაფარდობის განსაზღვრისას, ლოგიკურად დაამრგვალეთ იგი: 1,99 ≈ 2; 3,01 ≈ 3.
3. თუ ხედავთ წილადს, როგორიცაა 1,5 ან 1,25, ნუ დაამრგვალებთ მაშინვე; გაამრავლეთ ყველა შეფარდება მთელი რიცხვის მისაღებად.
4. დარწმუნდით, რომ მოლეკულური ფორმულისთვის n-ის მნიშვნელობა მთელი რიცხვია. თუ ის მთელი რიცხვი არ არის, ორჯერ შეამოწმეთ მოლის ან ბატონი მოლების გამოთვლა.
5. გახსოვდეთ: ემპირიული ფორმულა უმარტივესი ფორმაა, ხოლო მოლეკულური ფორმულა შეიძლება იყოს „უფრო დიდი“, როგორც ჯერადი.
-
9. კესიმპულანი
ემპირიული და მოლეკულური ფორმულების განსაზღვრა ქიმიაში უმნიშვნელოვანესი უნარია, რადგან ის ხელს უწყობს ნაერთების იდენტურობისა და შემადგენლობის გამოვლენას. ემპირიული ფორმულები მიიღება ელემენტების მოლური თანაფარდობიდან მათი უმარტივესი ფორმით, ხოლო მოლეკულური ფორმულები განისაზღვრება ემპირიული ფორმულის n კოეფიციენტზე გამრავლებით, რომელიც მიიღება ნაერთის მოლური მასისა და ემპირიული ფორმულის მასის თანაფარდობიდან. თანმიმდევრული პრაქტიკითა და მასისა და მოლური მონაცემების ფრთხილად დამუშავებით, ამ ორი ფორმულის განსაზღვრის პროცესი უფრო ადვილი და სწრაფი გახდება.
თუ გსურთ, გაგების გასაძლიერებლად შემიძლია დავამატო 2-3 სავარჯიშო კითხვა განმარტებებით.
