Jautājumu un diskusiju piemēri: molekulārās formulas un empīriskās formulas
Ķīmijas apguve ir nesaraujami saistīta ar tādiem fundamentāliem jēdzieniem kā molekulārās formulas un empīriskās formulas. Šie divi jēdzieni ir ļoti svarīgi, jo tie sniedz pārskatu par ķīmisko savienojumu sastāvu. Šajā rakstā tiks rūpīgi izpētīti un apspriesti piemēri par problēmām. Cerams, ka, labi izprotot šos divus jēdzienus, jums būs vieglāk risināt ķīmijas problēmas, īpaši tās, kas aplūkotas šajā nodaļā.
Empīrisko formulu izpratne
Empīriskā formula ir formula, kas parāda vienkāršāko attiecību starp atomiem, kas veido savienojumu. Šī formula nenorāda precīzu atomu skaitu molekulā, bet tikai mazāko šo atomu attiecību. Piemēram, glikozes empīriskā formula ir CH₂O, kas nozīmē, ka vienā glikozes molekulā ir attiecība viens oglekļa atoms uz katriem diviem ūdeņraža atomiem un viens skābekļa atoms.
Molekulāro formulu izpratne
Tikmēr molekulārā formula sniedz informāciju par katra elementa atomu faktisko skaitu vienā savienojuma molekulā. Piemēram, glikozes molekulārā formula ir C₆H₁₂O₆, kas nozīmē, ka katra glikozes molekula satur sešus oglekļa atomus, divpadsmit ūdeņraža atomus un sešus skābekļa atomus.
Empīrisko formulu noteikšanas soļi
1. Nosakiet katra elementa masu: Ja ir norādīts masas procents, vispirms nosakiet katra elementa masu 100 gramos savienojuma.
2. Masas pārvēršana molos: Elementa masu var pārvērst molos, dalot masu ar katra elementa molmasu.
3. Molu attiecības noteikšana: Nosakiet esošo elementu molu attiecību. Metode ir dalīt katra elementa molu skaitu ar mazāko iegūto molu skaitu.
4. Salīdzinājuma noapaļošana: Ja nepieciešams, noapaļojiet molu attiecību līdz tuvākajam veselajam skaitlim.
5. Empīrisku formulu rakstīšana: Apvienojiet šos salīdzinājumus, lai uzrakstītu empīriskas formulas.
Molekulārās formulas noteikšanas soļi
Lai noteiktu molekulāro formulu, mums ir nepieciešama savienojuma molārā masa un tā empīriskā formula. Šeit ir vispārīgie soļi:
1. Empīriskās formulas noteikšana: Vispirms veiciet darbības, lai noteiktu empīrisko formulu.
2. Empīriskās formulas molmasas aprēķināšana: Saskaitiet katra empīriskās formulas elementa molmasas, lai iegūtu empīriskās formulas molmasu.
3. Savienojuma molmasas noteikšana: Parasti tiek sniegta jautājumos vai eksperimentos.
4. N faktora noteikšana: Savienojuma molmasu daliet ar empīriskās formulas molmasu, lai iegūtu koeficientu (n).
5. Molekulārās formulas noteikšana: reizināt koeficientu (n) ar visiem empīriskās formulas apakšindeksiem, lai iegūtu molekulāro formulu.
Parauga jautājumi un diskusija
1. jautājums: Empīriskās formulas noteikšana
Savienojumam ir šāds masas sastāvs: 40% oglekļa (C), 6,7% ūdeņraža (H) un 53,3% skābekļa (O). Nosakiet šī savienojuma empīrisko formulu.
Atbilde:
1. Konvertējiet masu uz moliem:
– Ogleklis:
\[
\frac{40 \text{ g}}{12 \text{ g/mol}} = 3,33 \text{ mol}
\]
– Ūdeņradis:
\[
\frac{6,7 \text{ g}}{1 \text{ g/mol}} = 6,7 \text{ mol}
\]
– Skābeklis:
\[
\frac{53,3 \text{ g}}{16 \text{ g/mol}} = 3,33 \text{ mol}
\]
2. Molu attiecības noteikšana:
– C: 3,33 moli / 3,33 = 1
– H: 6,7 moli / 3,33 = 2
– O: 3,33 moli / 3,33 = 1
3. Empīrisku formulu rakstīšana:
– C:H:O molu attiecība ir 1:2:1, tāpēc empīriskā formula ir CH₂O.
2. jautājums: Molekulārās formulas noteikšana
Ja ir zināms, ka savienojuma ar empīrisko formulu CH₂O molārā masa ir 180 grami/mol, nosakiet tā molekulformulu.
Atbilde:
1. Empīriskās formulas CH₂O molārā masa:
– Molārā masa C = 12 g/mol
– Molārā masa H = (2 x 1) g/mol = 2 g/mol
– O molārā masa = 16 g/mol
Tātad CH₂O molārā masa = 12 + 2 + 16 = 30 g/mol
2. Nosakiet n koeficientu:
\[
\frac{masa \text{ molārā}}{masa \text{ empīriskā molārā}} = \frac{180 \text{ g/mol}}{30 \text{ g/mol}} = 6
\]
3. Molekulārās formulas noteikšana:
– Faktors n ir 6, tāpēc molekulārā formula ir 6 x (CH₂O) = C₆H₁₂O₆.
Jautājumu piemēri, kuriem nepieciešami sarežģītāki aprēķini
3. jautājums: Empīriskās formulas noteikšana no procentuālajiem datiem
Organisks savienojums sastāv no 75.0 % oglekļa, 20.0 % ūdeņraža un 5.0 % slāpekļa. Nosakiet savienojuma empīrisko formulu.
Atbilde:
1. Konvertējiet masu uz moliem:
– Ogleklis:
\[
\frac{75.0 \text{ g}}{12.0 \text{ g/mol}} = 6.25 \text{ mol}
\]
– Ūdeņradis:
\[
\frac{20.0 \text{ g}}{1.0 \text{ g/mol}} = 20.0 \text{ mol}
\]
– Slāpeklis:
\[
\frac{5.0 \text{ g}}{14.0 \text{ g/mol}} = 0.357 \text{ mol}
\]
2. Molu attiecības noteikšana:
– C: 6.25 mol / 0.357 = 17.5 ≈ 18
– H: 20.0 moli / 0.357 = 56 ≈ 56
– N: 0.357 moli / 0.357 = 1
3. Empīrisku formulu rakstīšana:
– Molu attiecība C:H:N ≈ 18:56:1, empīriskā formula ir C₁₈H₅₆N.
Secinājums
Molekulāro un empīrisko formulu jēdzienu izpratne ir ļoti svarīga ķīmijā. Izpildot norādītās darbības un praktizējot sniegtos piemērus, jūs, cerams, kļūsiet prasmīgāki savienojumu empīrisko un molekulāro formulu noteikšanā. Regulāri praktizējiet, lai vēl vairāk padziļinātu savu izpratni par šo materiālu.
