Пример питања и дискусија: Молекуларне формуле и емпиријске формуле
Учење хемије је неодвојиво од фундаменталних концепата као што су молекулске формуле и емпиријске формуле. Ова два концепта су кључна јер пружају преглед састава хемијских једињења. Овај чланак ће детаљно истражити примере проблема и размотрити их. Уз добро разумевање ова два концепта, надамо се да ћете лакше приступити хемијским проблемима, посебно онима у овом поглављу.
Разумевање емпиријских формула
Емпиријска формула је формула која показује најједноставнији однос између атома који чине једињење. Ова формула не указује на тачан број атома у молекулу, већ само на најмањи однос тих атома. На пример, емпиријска формула за глукозу је CH₂O, што значи да у једном молекулу глукозе постоји однос једног атома угљеника за свака два атома водоника и један атом кисеоника.
Разумевање молекуларних формула
У међувремену, молекулска формула пружа информације о стварном броју атома сваког елемента у једном молекулу једињења. На пример, молекулска формула за глукозу је C₆H₁₂O₆, што значи да сваки молекул глукозе садржи шест атома угљеника, дванаест атома водоника и шест атома кисеоника.
Кораци за одређивање емпиријских формула
1. Одредити масу сваког елемента: Ако је дат масени проценат, прво одредити масу сваког елемента у 100 грама једињења.
2. Претварање масе у молове: Претворите масу елемента у молове дељењем масе са моларном масом сваког елемента.
3. Одређивање молског односа: Одредити молски однос присутних елемената. Метода је да се број молова сваког елемента подели са најмањим бројем добијених молова.
4. Заокруживање поређења: Ако је потребно, заокружите молски однос на најближи цео број.
5. Писање емпиријских формула: Комбинујте ова поређења да бисте написали емпиријске формуле.
Кораци за одређивање молекуларне формуле
Да бисмо одредили молекулску формулу, потребна нам је моларна маса једињења и његова емпиријска формула. Ево општих корака:
1. Одређивање емпиријске формуле: Прво извршите кораке за одређивање емпиријске формуле.
2. Израчунавање моларне масе емпиријске формуле: Саберите моларне масе сваког елемента у емпиријској формули да бисте добили моларну масу емпиријске формуле.
3. Одређивање молске масе једињења: Обично се даје у питањима или експериментима.
4. Одређивање N фактора: Молску масу једињења поделити молском масом емпиријске формуле да би се добио фактор (n).
5. Одређивање молекулске формуле: Помножите фактор (n) са свим индексима у емпиријској формули да бисте добили молекулску формулу.
Цонтох Соал и Пембахасан
Питање 1: Одређивање емпиријске формуле
Једињење има следећи масени састав: 40% угљеника (C), 6,7% водоника (H) и 53,3% кисеоника (O). Одредите емпиријску формулу овог једињења.
Džavaban:
1. Претворите масу у молове:
– Угљеник:
\[
\frac{40 \text{ g}}{12 \text{ g/mol}} = 3,33 \text{ mol}
\]
– Водоник:
\[
\frac{6,7 \text{ g}}{1 \text{ g/mol}} = 6,7 \text{ mol}
\]
– Кисеоник:
\[
\frac{53,3 \text{ g}}{16 \text{ g/mol}} = 3,33 \text{ mol}
\]
2. Одређивање молског односа:
– C: 3,33 mol / 3,33 = 1
– H: 6,7 mol / 3,33 = 2
– O: 3,33 mol / 3,33 = 1
3. Писање емпиријских формула:
– Молски однос C:H:O је 1:2:1, тако да је емпиријска формула CH₂O.
Питање 2: Одређивање молекулске формуле
Ако је познато да је моларна маса једињења са емпиријском формулом CH₂O 180 грама/мол, одредите његову молекулску формулу.
Džavaban:
1. Моларна маса емпиријске формуле CH₂O:
– Моларна маса C = 12 g/mol
– Моларна маса H = (2 x 1) g/mol = 2 g/mol
– Моларна маса O = 16 г/мол
Дакле, моларна маса CH₂O = 12 + 2 + 16 = 30 г/мол
2. Одредити n-фактор:
\[
\frac{маса \text{ моларна}}{маса \text{ емпиријска моларна}} = \frac{180 \text{ г/мол}}{30 \text{ г/мол}} = 6
\]
3. Одређивање молекулске формуле:
– Фактор n је 6, тако да је молекулска формула 6 x (CH₂O) = C₆H₁₂O₆.
Примери питања која захтевају сложеније прорачуне
Питање 3: Одређивање емпиријске формуле из процентуалних података
Органско једињење се састоји од 75.0% угљеника, 20.0% водоника и 5.0% азота. Одредите емпиријску формулу једињења.
Džavaban:
1. Претворите масу у молове:
– Угљеник:
\[
\frac{75.0 \text{ g}}{12.0 \text{ g/mol}} = 6.25 \text{ mol}
\]
– Водоник:
\[
\frac{20.0 \text{ g}}{1.0 \text{ g/mol}} = 20.0 \text{ mol}
\]
– Азот:
\[
\frac{5.0 \text{ g}}{14.0 \text{ g/mol}} = 0.357 \text{ mol}
\]
2. Одређивање молског односа:
– Ц: 6.25 мол / 0.357 = 17.5 ≈ 18
– H: 20.0 mol / 0.357 = 56 ≈ 56
– N: 0.357 mol / 0.357 = 1
3. Писање емпиријских формула:
– Молски однос C:H:N ≈ 18:56:1, емпиријска формула је C₁₈H₅₆N.
Закључак
Разумевање концепата молекуларних и емпиријских формула је кључно у хемији. Праћењем наведених корака и вежбањем датих примера, надамо се да ћете постати вештији у одређивању емпиријских и молекуларних формула једињења. Редовно вежбајте како бисте додатно продубили своје разумевање овог материјала.
