Эмпирикалық және молекулалық формулаларды қалай анықтауға болады
Химияда қосылыстың құрамын түсіну оның қасиеттерін, реактивтілігін және тіпті қалай дайындалатынын танудың негізгі қадамы болып табылады. Химия сабақтарында жиі кездесетін екі маңызды ұғым - эмпирикалық формулалар және молекулалық формулалар. Екеуі де қосылыстың «формулалары» болғанымен, олардың әртүрлі мағыналары бар. Эмпирикалық формула құрамдас атомдар санының ең қарапайым қатынасын көрсетеді, ал молекулалық формула молекуладағы атомдардың нақты санын көрсетеді. Бұл мақалада екеуін де жүйелі түрде қалай анықтау керектігі, есептеу қадамдары мен мысалдары талқыланады.
-
1. Эмпирикалық формулаларды түсіну
Эмпирикалық формула - қосылыстағы атомдардың ең қарапайым (ең кіші бүтін сан) қатынасын білдіретін химиялық формула. Бұл формула әрқашан молекулалық формуламен бірдей бола бермейді.
Мысал:
– Глюкоза қосылысының молекулалық формуласы C₆H₁₂O₆, бірақ оның эмпирикалық формуласы CH₂O (өйткені барлық индекстер 6-ға бөлінеді).
Эмпирикалық формулалар қолжетімді деректер элементтердің массалық пайыздары немесе элементтік талдау нәтижелері болған кезде өте пайдалы, себебі массалық пайыздарды мольдік қатынастарға оңайырақ келтіруге болады.
-
2. Молекулалық формулаларды түсіну
Молекулалық формула қосылыс молекуласындағы әрбір элементтің атомдарының нақты санын көрсетеді. Молекулалық формула әдетте эмпирикалық формуланың еселігі болып табылады.
Екеуінің арасындағы байланыс:
– Молекулалық формула = (Эмпирикалық формула) × n
– мұндағы n – бүтін сан (1, 2, 3 және т.б.)
Егер n = 1 болса, онда молекулалық формула эмпирикалық формуламен бірдей.
-
3. Қажетті деректер
Эмпирикалық формуланы және молекулалық формуланы анықтау үшін әдетте қажет:
1. Элементтік құрам, мысалы:
– әрбір элементтің массалық пайызы (мысалы, C = 40%, H = 6,7%, O = 53,3%)
– немесе үлгідегі элементтердің массасы
2. Қосылыстың Mr (салыстырмалы молекулалық массасы) немесе молярлық массасы (молекулалық формуланы анықтау үшін)
Мырсыз біз тек эмпирикалық формуланы анықтай аламыз.
-
4. Эмпирикалық формуланы анықтау қадамдары
Міне, барлық дерлік сұрақтарға қолдануға болатын жалпы қадамдар:
1-қадам: Жалпы масса 100 грамм деп есептеңіз (егер деректер пайызбен берілген болса)
Егер құрам массалық пайызбен берілсе, 100 г үлгіні қарастырайық. Сонда:
– массалық пайыз = грамм массасы
Мысал: 40% C 100 г қосылыстағы 40 г C дегенді білдіреді.
2-қадам: Әрбір элементтің массасын мольге айналдырыңыз
Формуланы пайдаланыңыз:
– моль = масса (г) ÷ Ar
Ar – салыстырмалы атомдық масса (мысалы, C = 12, H = 1, O = 16, N = 14 және т.б.)
3-қадам: Ең қарапайым моль қатынасын анықтаңыз
Барлық моль мәндерін ең кіші моль мәніне бөліңіз. Мақсат - қатынасты бүтін санға жақындату.
4-қадам: Егер қатынас бүтін сан болмаса, оны белгілі бір көбейткішпен көбейтіңіз.
Кейде бөлу нәтижесінде келесі сандар шығады:
– 1 : 1,5 : 1 → 2-ті көбейткенде 2 : 3 : 2 шығады
– 1 : 1,33 : 1 → 3-ті көбейткенде 3 : 4 : 3 шығады
– 1 : 1,25 : 1 → 4-ті көбейткенде 4 : 5 : 4 шығады
Ол бүтін санға айналғаннан кейін, бұл эмпирикалық формуланың индексі болады.
-
5. Эмпирикалық формулаларды анықтау мысалы
Сұрақ: Қосылыс 40% С, 6,7% Н және 53,3% О-дан тұрады. Оның эмпирикалық формуласын анықтаңыз.
Шешімі:
1) 100 г қосылысты қарастырайық:
– C = 40 г
– H = 6,7 г
– O = 53,3 г
2) Мольдерге түрлендіру:
– моль С = 40/12 = 3,33
– моль H = 6,7/1 = 6,7
– моль O = 53,3/16 = 3,33
3) Ең кіші меңге (3,33) бөліңіз:
– C: 3,33/3,33 = 1
– H: 6,7/3,33 ≈ 2,01 ≈ 2
– O: 3,33/3,33 = 1
Қатынасы 1:2:1 → эмпирикалық формула = CH₂O.
-
6. Молекулалық формуланы қалай анықтауға болады
Эмпирикалық формула алынғаннан кейін, қосылыстың молярлық массасы белгілі болса, молекулалық формуланы анықтауға болады.
1-қадам: Эмпирикалық формула бойынша массаны есептеңіз (Mr эмпирикалық)
Эмпирикалық формуладағы барлық атомдар үшін эмпирикалық Mr = қосынды (Ar × индекс).
2-қадам: n мәнін анықтаңыз
Қолданылуы:
– n = (Нақты қосылыстың мырзасы) ÷ (Эмпирикалық қосылыстың мырзасы)
n мәні бүтін сан болуы керек.
3-қадам: Эмпирикалық формуладағы барлық индекстерді n-ге көбейтіңіз
Нәтижесінде молекулалық формула пайда болады.
-
7. Молекулалық формуланы анықтау мысалы
Сұрақ: Қосылыстың эмпирикалық формуласы CH2O және молярлық массасы 180 г/моль. Оның молекулалық формуласын анықтаңыз.
Шешімі:
1) Эмпирикалық мырза CH2O есептеңіз:
– C = 12
– H₂ = 2 × 1 = 2
– O = 16
Барлығы = 12 + 2 + 16 = 30 г/моль
2) n есептеңіз:
– n = 180 ÷ 30 = 6
3) Молекулалық формула:
– (CH₂O) × 6 = C₆H₁₂O₆
Сонымен, молекулалық формуласы C₆H₁₂O₆.
-
8. Жиі кездесетін қателіктерден аулақ болуға арналған кеңестер
1. Дұрыс және бірізді Ar қолданыңыз. Бөлудегі шағын қателік қатынасты өзгертуі мүмкін.
2. Қатынасты анықтаған кезде оны логикалық түрде дөңгелектеңіз: 1,99 ≈ 2; 3,01 ≈ 3.
3. Егер сіз 1,5 немесе 1,25 сияқты бөлшек көрсеңіз, оны бірден дөңгелектемеңіз; барлық қатынастарды көбейтіп, бүтін сан жасаңыз.
4. Молекулалық формула үшін n мәні бүтін сан екеніне көз жеткізіңіз. Егер ол бүтін сан болмаса, моль немесе мырза есептеуін екі рет тексеріңіз.
5. Есіңізде болсын: эмпирикалық формула ең қарапайым түрі, ал молекулалық формула еселік ретінде «үлкенірек» болуы мүмкін.
-
9. Кесімпулан
Эмпирикалық және молекулалық формулаларды анықтау химиядағы маңызды дағды болып табылады, себебі ол қосылыстардың сәйкестігі мен құрамын ашуға көмектеседі. Эмпирикалық формулалар элементтердің мольдік қатынасынан олардың ең қарапайым түрінен алынады, ал молекулалық формулалар эмпирикалық формуланы қосылыстың молярлық массасының эмпирикалық формула массасына қатынасынан алынған n коэффициентіне көбейту арқылы анықталады. Масса мен мольдік деректерді үнемі тәжірибеде қолдану және мұқият өңдеу арқылы бұл екі формуланы анықтау процесі оңайырақ және жылдамырақ болады.
Қаласаңыз, түсінуді нығайту үшін 2-3 жаттығу сұрағын түсіндірмелермен қоса аламын.
