Жишээ асуултууд ба хэлэлцүүлэг: Молекулын томъёо ба эмпирик томъёонууд
Химийн хичээлийг сурах нь молекулын томъёо, эмпирик томъёо зэрэг үндсэн ойлголтуудаас салшгүй юм. Эдгээр хоёр ойлголт нь химийн нэгдлүүдийн найрлагын тоймыг өгдөг тул маш чухал юм. Энэ нийтлэлд жишээ бодлогуудыг сайтар судалж, хэлэлцэх болно. Эдгээр хоёр ойлголтыг сайн ойлгосноор та химийн бодлогуудад, ялангуяа энэ бүлэгт байгаа асуудлуудад хандахад илүү хялбар болно гэж найдаж байна.
Эмпирик томъёог ойлгох нь
Эмпирик томъёо гэдэг нь нэгдлийг бүрдүүлдэг атомуудын хоорондох хамгийн энгийн харьцааг харуулсан томъёо юм. Энэ томъёо нь молекул дахь атомуудын яг тоог заагаагүй, харин эдгээр атомуудын зөвхөн хамгийн бага харьцааг заана. Жишээлбэл, глюкозын эмпирик томъёо нь CH₂O бөгөөд энэ нь нэг глюкозын молекулд хоёр устөрөгчийн атом ба нэг хүчилтөрөгчийн атом тутамд нэг нүүрстөрөгчийн атомын харьцаа байдаг гэсэн үг юм.
Молекулын томъёог ойлгох нь
Үүний зэрэгцээ, молекулын томъёо нь нэгдлийн нэг молекул дахь элемент бүрийн атомын бодит тооны талаарх мэдээллийг өгдөг. Жишээлбэл, глюкозын молекулын томъёо нь C₆H₁₂O₆ бөгөөд энэ нь глюкозын молекул бүр зургаан нүүрстөрөгчийн атом, арван хоёр устөрөгчийн атом, зургаан хүчилтөрөгчийн атом агуулдаг гэсэн үг юм.
Эмпирик томъёог тодорхойлох алхамууд
1. Элемент бүрийн массыг тодорхойлох: Хэрэв массын хувийг өгсөн бол эхлээд нэгдлийн 100 грамм дахь элемент бүрийн массыг тодорхойлно уу.
2. Массыг моль болгон хувиргах: Элементийн массыг моль болгон хувиргахдаа массыг элемент бүрийн молийн массад хуваана.
3. Молийн харьцааг тодорхойлох: Байгаа элементүүдийн молийн харьцааг тодорхойлно. Энэ арга нь элемент бүрийн молийн тоог олж авсан хамгийн бага молийн тоонд хуваах явдал юм.
4. Харьцуулалтыг бөөрөнхийлөх: Шаардлагатай бол мэнгэ харьцааг хамгийн ойрын бүхэл тоо хүртэл бөөрөнхийлөнө.
5. Эмпирик томъёо бичих: Эдгээр харьцуулалтыг нэгтгэн эмпирик томъёо бичих.
Молекулын томъёог тодорхойлох алхамууд
Молекулын томъёог тодорхойлохын тулд бидэнд нэгдлийн молийн масс болон түүний эмпирик томъёо хэрэгтэй. Ерөнхий алхмууд энд байна:
1. Эмпирик томъёог тодорхойлох: Эхлээд эмпирик томъёог тодорхойлох алхмуудыг гүйцэтгэнэ үү.
2. Эмпирик томъёоны молийн массыг тооцоолох: Эмпирик томъёоны молийн массыг авахын тулд эмпирик томъёонд байгаа элемент бүрийн молийн массыг нэмнэ.
3. Нэгдлийн молийн массыг тодорхойлох: Ихэвчлэн асуулт эсвэл туршилтаар өгдөг.
4. N хүчин зүйлийг тодорхойлох: Нэгдлийн молийн массыг эмпирик томъёоны молийн масстай хувааж хүчин зүйлийг (n) гаргана.
5. Молекулын томъёог тодорхойлох: Молекулын томъёог гаргахын тулд хүчин зүйлийг (n) эмпирик томъёоны бүх индексээр үржүүлнэ.
Жишээ асуултууд болон хэлэлцүүлэг
Асуулт 1: Эмпирик томъёог тодорхойлох
Нэгдлийн массын найрлага дараах байдалтай байна: 40% нүүрстөрөгч (C), 6,7% устөрөгч (H), 53,3% хүчилтөрөгч (O). Энэ нэгдлийн эмпирик томъёог тодорхойлно уу.
Хариулт:
1. Массыг мол болгон хөрвүүлэх:
– Нүүрстөрөгч:
\[
\frac{40 \text{ g}}{12 \text{ g/mol}} = 3,33 \text{ мол}
\]
– Устөрөгч:
\[
\frac{6,7 \text{ g}}{1 \text{ g/mol}} = 6,7 \text{ мол}
\]
– Хүчилтөрөгч:
\[
\frac{53,3 \text{ g}}{16 \text{ g/mol}} = 3,33 \text{ мол}
\]
2. Мэнгэний харьцааг тодорхойлох нь:
– C: 3,33 моль / 3,33 = 1
– H: 6,7 моль / 3,33 = 2
– O: 3,33 моль / 3,33 = 1
3. Эмпирик томъёо бичих нь:
– C:H:O-ийн молийн харьцаа 1:2:1 тул эмпирик томъёо нь CH₂O байна.
Асуулт 2: Молекулын томъёог тодорхойлох
Хэрэв CH2O эмпирик томъёотой нэгдлийн молийн масс нь 180 грамм/моль гэж мэдэгдэж байвал түүний молекулын томъёог тодорхойлно уу.
Хариулт:
1. Эмпирик томъёо болох CH2O-ийн молийн масс:
– Молийн масс C = 12 г/моль
– Молийн масс H = (2 x 1) г/моль = 2 г/моль
– O-ийн молийн масс = 16 г/моль
Тэгэхээр CH2O-ийн молийн масс = 12 + 2 + 16 = 30 г/моль
2. n хүчин зүйлийг тодорхойлно уу:
\[
\frac{mass \text{ молийн}}{mass \text{ эмпирик молийн}} = \frac{180 \text{ g/mol}}{30 \text{ g/mol}} = 6
\]
3. Молекулын томъёог тодорхойлох:
– n хүчин зүйл нь 6 тул молекулын томъёо нь 6 x (CH₂O) = C₆H₁₂O₆ байна.
Илүү төвөгтэй тооцоолол шаарддаг асуултуудын жишээ
Асуулт 3: Хувь өгөгдлөөс эмпирик томъёог тодорхойлох
Органик нэгдэл нь 75.0% нүүрстөрөгч, 20.0% устөрөгч, 5.0% азотоос бүрдэнэ. Нэгдлийн эмпирик томъёог тодорхойлно уу.
Хариулт:
1. Массыг мол болгон хөрвүүлэх:
– Нүүрстөрөгч:
\[
\frac{75.0 \text{ g}}{12.0 \text{ g/mol}} = 6.25 \text{ мол}
\]
– Устөрөгч:
\[
\frac{20.0 \text{ g}}{1.0 \text{ g/mol}} = 20.0 \text{ мол}
\]
– Азот:
\[
\frac{5.0 \text{ g}}{14.0 \text{ g/mol}} = 0.357 \text{ мол}
\]
2. Мэнгэний харьцааг тодорхойлох нь:
– C: 6.25 моль / 0.357 = 17.5 ≈ 18
– H: 20.0 моль / 0.357 = 56 ≈ 56
– Н: 0.357 моль / 0.357 = 1
3. Эмпирик томъёо бичих нь:
– Молекулын харьцаа C:H:N ≈ 18:56:1, эмпирик томъёо нь C₁₈H₅₆N байна.
Дүгнэлт
Молекул болон эмпирик томъёоны ойлголтыг ойлгох нь химийн хичээлд маш чухал юм. Дээр дурдсан алхмуудыг дагаж, өгөгдсөн жишээнүүдийг дадлагажуулснаар та нэгдлүүдийн эмпирик болон молекул томъёог тодорхойлоход илүү чадварлаг болно гэж найдаж байна. Энэ материалын талаарх ойлголтоо гүнзгийрүүлэхийн тулд тогтмол дасгал хий.
