Како одредити емпиријске и молекуларне формуле
У хемији, разумевање састава једињења је фундаментални корак у препознавању његових својстава, реактивности, па чак и начина на који се припрема. Два важна концепта која се често јављају на часовима хемије су емпиријске формуле и молекуларне формуле. Иако су обе „формуле“ за једињење, оне имају различита значења. Емпиријска формула означава најједноставнији однос броја саставних атома, док молекуларна формула означава стварни број атома у молекулу. Овај чланак разматра како систематски одредити оба, заједно са корацима израчунавања и примерима.
-
1. Разумевање емпиријских формула
Емпиријска формула је хемијска формула која изражава најједноставнији (најмањи цео број) однос атома у једињењу. Ова формула није увек иста као молекулска формула.
Контох:
– Једињење глукоза има молекулску формулу C₆H₁₂O₆, али је његова емпиријска формула CH₂O (јер су сви индекси дељиви са 6).
Емпиријске формуле су веома корисне када су доступни подаци масени проценти елемената или резултати елементарне анализе, јер се масени проценти лакше своде на молске односе.
-
2. Разумевање молекуларних формула
Молекуларна формула наводи стварни број атома сваког елемента у молекулу једињења. Молекуларна формула је обично вишекратник емпиријске формуле.
Однос између њих двоје:
– Молекуларна формула = (Емпиријска формула) × n
– где је n цео број (1, 2, 3, итд.)
Ако је n = 1, онда је молекулска формула иста као емпиријска формула.
-
3. Потребни подаци
Да би се одредила емпиријска формула и молекулска формула, обично је потребно:
1. Елементарни састав, на пример:
– масени проценат сваког елемента (нпр. C = 40%, H = 6,7%, O = 53,3%)
– или маса елемената у узорку
2. Mr (релативна молекулска маса) или моларна маса једињења (за одређивање молекулске формуле)
Без г., можемо само одредити емпиријску формулу.
-
4. Кораци за одређивање емпиријске формуле
Ево општих корака који се могу користити за скоро сва питања:
Корак 1: Претпоставимо да је укупна маса 100 грама (ако су подаци процентуални)
Ако је састав дат у масеним процентима, претпоставите узорак од 100 г. Тада:
– масени проценат = маса у грамима
Пример: 40% C значи 40 g C у 100 g једињења.
Корак 2: Претворите масу сваког елемента у молове
Користите формулу:
– мол = маса (г) ÷ Ар
Ar је релативна атомска маса (нпр. C = 12, H = 1, O = 16, N = 14, итд.)
Корак 3: Одређивање најједноставнијег молског односа
Поделите све молске вредности са најмањом молском вредношћу. Циљ је да се однос приближи целом броју.
Корак 4: Ако однос није цео број, помножите га са одређеним фактором.
Понекад резултат дељења даје бројеве попут:
– 1: 1,5: 1 → помножите 2 да бисте добили 2: 3: 2
– 1: 1,33: 1 → помножите 3 да бисте добили 3: 4: 3
– 1: 1,25: 1 → помножите 4 да бисте добили 4: 5: 4
Када постане цео број, то је индекс емпиријске формуле.
-
5. Пример одређивања емпиријских формула
Питање: Једињење је састављено од 40% C, 6,7% H и 53,3% O. Одредите његову емпиријску формулу.
Решење:
1) Размотрите 100 г једињења:
– Ц = 40 г
– H = 6,7 g
– O = 53,3 г
2) Претворите у молове:
– mol C = 40/12 = 3,33
– mol H = 6,7/1 = 6,7
– mol O = 53,3/16 = 3,33
3) Поделити са најмањим молом (3,33):
– Ц: 3,33/3,33 = 1
– В: 6,7/3,33 ≈ 2,01 ≈ 2
– О: 3,33/3,33 = 1
Однос је 1:2:1 → емпиријска формула = CH₂O.
-
6. Како одредити молекуларну формулу
Када се добије емпиријска формула, молекулска формула се може одредити ако је позната моларна маса једињења.
Корак 1: Израчунајте емпиријску формулу масе (Mr empirijski)
Емпиријски Mr = збир (Ar × индекс) за све атоме у емпиријској формули.
Корак 2: Одређивање вредности n
Употреба:
– n = (Mr стварног једињења) ÷ (Mr емпиријског)
Вредност n мора бити цео број.
Корак 3: Помножите све индексе у емпиријској формули са n
Резултат је молекуларна формула.
-
7. Пример одређивања молекулске формуле
Питање: Једињење има емпиријску формулу CH₂O и моларну масу од 180 g/mol. Одредите његову молекулску формулу.
Решење:
1) Израчунајте емпиријски Mr CH₂O:
– Ц = 12
– H₂ = 2 × 1 = 2
– О = 16
Укупно = 12 + 2 + 16 = 30 г/мол
2) Израчунај n:
– n = 180 ÷ 30 = 6
3) Молекуларна формула:
– (CH₂O) × 6 = C₆H₁₂O₆
Дакле, молекулска формула је C₆H₁₂O₆.
-
8. Савети за избегавање уобичајених грешака
1. Користите исправан и доследан Ar. Мала грешка у дељењу може променити однос.
2. Приликом одређивања односа, заокружите га логички: 1,99 ≈ 2; 3,01 ≈ 3.
3. Ако видите разломак као што је 1,5 или 1,25, немојте га одмах заокруживати; помножите све односе да бисте добили цео број.
4. Уверите се да је вредност n за молекуларну формулу цео број. Ако није цео број, поново проверите израчунавање мола или г.
5. Запамтите: емпиријска формула је најједноставнији облик, док молекулска формула може бити „већа“ као вишекратник.
-
9. Кесимпулан
Одређивање емпиријских и молекуларних формула је кључна вештина у хемији јер помаже у откривању идентитета и састава једињења. Емпиријске формуле се добијају из молског односа елемената у њиховом најједноставнијем облику, док се молекулске формуле одређују множењем емпиријске формуле фактором n, изведеним из односа молске масе једињења и масе емпиријске формуле. Уз доследну праксу и пажљиву обраду података о маси и молским вредностима, процес одређивања ове две формуле ће постати лакши и бржи.
Ако желите, могу додати 2-3 вежбачка питања са објашњењима како би се ојачало разумевање.
