Pavyzdiniai klausimai ir diskusija: molekulinės formulės ir empirinės formulės
Chemijos mokymasis yra neatsiejamas nuo pagrindinių sąvokų, tokių kaip molekulinės formulės ir empirinės formulės. Šios dvi sąvokos yra labai svarbios, nes jos suteikia cheminių junginių sudėties apžvalgą. Šiame straipsnyje bus nuodugniai išnagrinėtos pavyzdinės problemos ir jos aptartos. Tikimasi, kad gerai suprasdami šias dvi sąvokas, jums bus lengviau spręsti chemijos problemas, ypač tas, kurios aptartos šiame skyriuje.
Empirinių formulių supratimas
Empirinė formulė yra formulė, rodanti paprasčiausią junginį sudarančių atomų santykį. Ši formulė nenurodo tikslaus atomų skaičiaus molekulėje, o tik mažiausią tų atomų santykį. Pavyzdžiui, empirinė gliukozės formulė yra CH₂O, o tai reiškia, kad vienoje gliukozės molekulėje yra vienas anglies atomas dviem vandenilio atomams ir vienas deguonies atomas.
Molekulinių formulių supratimas
Tuo tarpu molekulinė formulė pateikia informaciją apie kiekvieno elemento atomų skaičių vienoje junginio molekulėje. Pavyzdžiui, gliukozės molekulinė formulė yra C₆H₁₂O₆, o tai reiškia, kad kiekvienoje gliukozės molekulėje yra šeši anglies atomai, dvylika vandenilio atomų ir šeši deguonies atomai.
Empirinių formulių nustatymo žingsniai
1. Nustatykite kiekvieno elemento masę: jei nurodyta masės procentinė dalis, pirmiausia nustatykite kiekvieno elemento masę 100 gramų junginio.
2. Masės konvertavimas į molius: Elemento masę į molius konvertuokite, padalydami masę iš kiekvieno elemento molinės masės.
3. Molinių santykių nustatymas: nustatykite esamų elementų molinius santykius. Metodas yra toks: kiekvieno elemento molių skaičius padalinamas iš mažiausio gauto molių skaičiaus.
4. Palyginimo apvalinimas: Jei reikia, molių santykį suapvalinkite iki artimiausio sveikojo skaičiaus.
5. Empirinių formulių rašymas: sujunkite šiuos palyginimus, kad parašytumėte empirines formules.
Molekulinės formulės nustatymo žingsniai
Norint nustatyti molekulinę formulę, mums reikia junginio molinės masės ir jo empirinės formulės. Štai bendrieji žingsniai:
1. Empirinės formulės nustatymas: pirmiausia atlikite veiksmus, kad nustatytumėte empirinę formulę.
2. Empirinės formulės molinės masės apskaičiavimas: Sudėkite kiekvieno empirinės formulės elemento molines mases, kad gautumėte empirinės formulės molinę masę.
3. Junginio molinės masės nustatymas: Paprastai pateikiama klausimuose arba eksperimentuose.
4. N koeficiento nustatymas: junginio molinę masę padalykite iš empirinės formulės molinės masės, kad gautumėte koeficientą (n).
5. Molekulinės formulės nustatymas: norint gauti molekulinę formulę, daugiklį (n) padauginkite iš visų empirinės formulės indeksų.
Pavyzdiniai klausimai ir diskusija
1 klausimas: Empirinės formulės nustatymas
Junginio masės sudėtis: 40 % anglies (C), 6,7 % vandenilio (H) ir 53,3 % deguonies (O). Nustatykite šio junginio empirinę formulę.
Atsakymas:
1. Masės konvertavimas į molius:
– Anglis:
\[
\frac{40 \text{ g}}{12 \text{ g/mol}} = 3,33 \text{ mol}
\]
– Vandenilis:
\[
\frac{6,7 \text{ g}}{1 \text{ g/mol}} = 6,7 \text{ mol}
\]
– Deguonis:
\[
\frac{53,3 \text{ g}}{16 \text{ g/mol}} = 3,33 \text{ mol}
\]
2. Molinio santykio nustatymas:
– C: 3,33 mol / 3,33 = 1
– H: 6,7 mol / 3,33 = 2
– O: 3,33 mol / 3,33 = 1
3. Empirinių formulių rašymas:
– C:H:O molių santykis yra 1:2:1, todėl empirinė formulė yra CH₂O.
2 klausimas: Molekulinės formulės nustatymas
Jei žinoma, kad junginio, kurio empirinė formulė CH₂O, molinė masė yra 180 gramų/mol, nustatykite jo molekulinę formulę.
Atsakymas:
1. Empirinės formulės CH₂O molinė masė:
– Molinė masė C = 12 g/mol
– Molinė masė H = (2 x 1) g/mol = 2 g/mol
– O molinė masė = 16 g/mol
Taigi CH₂O molinė masė = 12 + 2 + 16 = 30 g/mol
2. Nustatykite n koeficientą:
\[
\frac{masė \text{ molinė}}{masė \text{ empirinė molinė}} = \frac{180 \text{ g/mol}}{30 \text{ g/mol}} = 6
\]
3. Molekulinės formulės nustatymas:
– N koeficientas yra 6, todėl molekulinė formulė yra 6 x (CH₂O) = C₆H₁₂O₆.
Sudėtingesnių skaičiavimų reikalaujančių klausimų pavyzdžiai
3 klausimas: Empirinės formulės nustatymas iš procentinių duomenų
Organinį junginį sudaro 75.0 % anglies, 20.0 % vandenilio ir 5.0 % azoto. Nustatykite empirinę junginio formulę.
Atsakymas:
1. Masės konvertavimas į molius:
– Anglis:
\[
\frac{75.0 \text{ g}}{12.0 \text{ g/mol}} = 6.25 \text{ mol}
\]
– Vandenilis:
\[
\frac{20.0 \text{ g}}{1.0 \text{ g/mol}} = 20.0 \text{ mol}
\]
– Azotas:
\[
\frac{5.0 \text{ g}}{14.0 \text{ g/mol}} = 0.357 \text{ mol}
\]
2. Molinio santykio nustatymas:
– C: 6.25 mol / 0.357 = 17.5 ≈ 18
– H: 20.0 mol / 0.357 = 56 ≈ 56
– N: 0.357 mol / 0.357 = 1
3. Empirinių formulių rašymas:
– Molinis santykis C:H:N ≈ 18:56:1, empirinė formulė yra C₁₈H₅₆N.
Išvada
Chemijoje labai svarbu suprasti molekulinių ir empirinių formulių sąvokas. Laikydamiesi nurodytų žingsnių ir praktikuodamiesi pateiktus pavyzdžius, tikimės, kad įgysite geresnes žinias nustatydami empirines ir molekulines junginių formules. Reguliariai praktikuokitės, kad dar labiau pagilintumėte savo supratimą apie šią medžiagą.
