Exempelfrågor och diskussion: Molekylformler och empiriska formler
Att lära sig kemi är oskiljaktigt från grundläggande begrepp som molekylformler och empiriska formler. Dessa två begrepp är avgörande eftersom de ger en översikt över sammansättningen av kemiska föreningar. Den här artikeln kommer att grundligt utforska exempelproblem och diskutera dem. Med en god förståelse av dessa två begrepp hoppas vi att du kommer att ha lättare att närma dig kemiproblem, särskilt de i det här kapitlet.
Förstå empiriska formler
En empirisk formel är en formel som visar det enklaste förhållandet mellan atomerna som en förening består av. Denna formel anger inte det exakta antalet atomer i en molekyl, utan bara det minsta förhållandet mellan dessa atomer. Till exempel är den empiriska formeln för glukos CH₂O, vilket innebär att i en glukosmolekyl finns det ett förhållande av en kolatom för varje två väteatomer och en syreatom.
Förstå molekylära formler
Samtidigt ger molekylformeln information om det faktiska antalet atomer av varje element i en enda molekyl av en förening. Till exempel är molekylformeln för glukos C₆H₁₂O₆, vilket betyder att varje glukosmolekyl innehåller sex kolatomer, tolv väteatomer och sex syreatomer.
Steg för att bestämma empiriska formler
1. Bestäm massan för varje grundämne: Om massprocenten anges, bestäm först massan för varje grundämne i 100 gram av föreningen.
2. Omvandla massa till mol: Omvandla massan av ett grundämne till mol genom att dividera massan med molmassan för varje grundämne.
3. Bestämning av molförhållandet: Bestäm molförhållandet för de närvarande elementen. Metoden är att dividera antalet mol av varje element med det minsta antal mol som erhålls.
4. Avrundning av jämförelsen: Avrunda molförhållandet till närmaste heltal om det behövs.
5. Att skriva empiriska formler: Kombinera dessa jämförelser för att skriva empiriska formler.
Steg för att bestämma molekylformeln
För att bestämma molekylformeln behöver vi föreningens molmassa och dess empiriska formel. Här är de allmänna stegen:
1. Bestäm den empiriska formeln: Utför först stegen för att bestämma den empiriska formeln.
2. Beräkning av molmassan för den empiriska formeln: Addera molmassorna för varje element i den empiriska formeln för att få molmassan för den empiriska formeln.
3. Bestämning av molmassan för en förening: Vanligtvis givet i frågor eller experiment.
4. Bestämning av N-faktorn: Dividera föreningens molmassa med den empiriska formelns molmassa för att få faktorn (n).
5. Bestämning av molekylformeln: Multiplicera faktorn (n) med alla index i den empiriska formeln för att få molekylformeln.
Exempel på Soal och Pembahasan
Fråga 1: Bestämning av den empiriska formeln
En förening har följande masskomposition: 40 % kol (C), 6,7 % väte (H) och 53,3 % syre (O). Bestäm den empiriska formeln för denna förening.
Svar:
1. Omvandla massa till mol:
– Kol:
\[
40 g/12 g/mol = 3,33 mol
\]
– Väte:
\[
6,7 g/1 g/mol = 6,7 mol
\]
– Syre:
\[
53,3 g/16 g/mol = 3,33 mol
\]
2. Bestämning av molförhållandet:
– C: 3,33 mol / 3,33 = 1
– H₂: 6,7 mol / 3,33 = 2
– O: 3,33 mol / 3,33 = 1
3. Att skriva empiriska formler:
– Molförhållandet C:H:O är 1:2:1, så den empiriska formeln är CH₂O.
Fråga 2: Bestämning av molekylformel
Om molmassan för en förening med den empiriska formeln CH₂O är känd att vara 180 gram/mol, bestäm dess molekylformel.
Svar:
1. Molmassa för den empiriska formeln CH₂O:
– Molmassa C = 12 g/mol
– Molmassa H = (2 x 1) g/mol = 2 g/mol
– Molmassa av O = 16 g/mol
Så molmassan för CH₂O = 12 + 2 + 16 = 30 g/mol
2. Bestäm n-faktorn:
\[
\frac{massa \text{ molar}}{massa \text{ empirisk molar}} = \frac{180 \text{ g/mol}}{30 \text{ g/mol}} = 6
\]
3. Bestämning av molekylformeln:
– n-faktorn är 6, så molekylformeln är 6 x (CH₂O) = C₆H₁₂O₆.
Exempel på frågor som kräver mer komplexa beräkningar
Fråga 3: Att bestämma den empiriska formeln från procentdata
En organisk förening består av 75.0 % kol, 20.0 % väte och 5.0 % kväve. Bestäm föreningens empiriska formel.
Svar:
1. Omvandla massa till mol:
– Kol:
\[
75.0 g/12.0 g/mol = 6.25 mol
\]
– Väte:
\[
20.0 g/1.0 g/mol = 20.0 mol
\]
– Kväve:
\[
5.0 g/14.0 g/mol = 0.357 mol
\]
2. Bestämning av molförhållandet:
– C: 6.25 mol / 0.357 = 17.5 ≈ 18
– H₂: 20.0 mol / 0.357 = 56 ≈ 56
– N: 0.357 mol / 0.357 = 1
3. Att skriva empiriska formler:
– Molförhållandet C:H:N ≈ 18:56:1, den empiriska formeln är C₁₈H₅₆N.
slutsats
Att förstå begreppen molekylära och empiriska formler är avgörande inom kemi. Genom att följa de beskrivna stegen och öva på de exempel som ges kommer du förhoppningsvis att bli skickligare på att bestämma de empiriska och molekylära formlerna för föreningar. Öva regelbundet för att ytterligare fördjupa din förståelse av detta material.
