Эмпирическая формула - Empirical formula

В химии , то эмпирическая формула из химического соединения является самым простым целым числом отношением из атомов , присутствующих в соединении. Простым примером этой концепции является то, что эмпирическая формула монооксида серы или SO будет просто SO, как и эмпирическая формула диоксида серы S ₂ O ₂ . Таким образом, оксид серы и диоксид серы, как соединения серы, так и кислорода , имеют одну и ту же эмпирическую формулу. Однако их молекулярные формулы , которые выражают количество атомов в каждой молекуле химического соединения, не совпадают.

Эмпирическая формула не упоминает расположение или количество атомов. Он стандартен для многих ионных соединений , таких как хлорид кальция (CaCl ₂ ), и для макромолекул , таких как диоксид кремния (SiO ₂ ).

С другой стороны, молекулярная формула показывает количество атомов каждого типа в молекуле. Структурная формула показывает расположение молекулы. Также возможно, что разные типы соединений имеют одинаковые эмпирические формулы.

Образцы анализируются в специальных тестах элементного анализа, чтобы определить, из какого процента определенного элемента состоит образец.

Примеры

• Глюкоза (C ₆ H ₁₂ O ₆ ), рибоза (C ₅ H ₁₀ O ₅ ), уксусная кислота (C ₂ H ₄ O ₂ ) и формальдегид (CH ₂ O) имеют разные молекулярные формулы, но одну и ту же эмпирическую формулу: CH ₂ O. Это настоящая молекулярная формула формальдегида, но у уксусной кислоты количество атомов в два раза больше, у рибозы в пять раз больше атомов, а у глюкозы в шесть раз больше атомов.
• Химическое соединение н-гексан имеет структурную формулу CH ₃ CH ₂ CH ₂ CH ₂ CH ₂ CH ₃ , которая показывает, что он имеет 6 атомов углерода, расположенных в цепочку, и 14 атомов водорода . Молекулярная формула гексана - C ₆ H ₁₄ , а его эмпирическая формула - C ₃ H _7, показывающая соотношение C: H 3: 7.

Пример расчета

Химический анализ образца метилацетата дает следующие элементные данные: 48,64% углерода (C), 8,16% водорода (H) и 43,20% кислорода (O). Для определения эмпирических формул предположим, что у нас есть 100 граммов соединения. В этом случае проценты будут равны массе каждого элемента в граммах.

Шаг 1. Измените каждый процент на выражение массы каждого элемента в граммах. То есть 48,64% C превращается в 48,64 г C, 8,16% H превращается в 8,16 г H, а 43,20% O превращается в 43,20 г O.

Шаг 2. Преобразуйте количество каждого элемента в граммах в его количество в молях.

${\ displaystyle \ left ({\ frac {48.64 {\ mbox {g C}}} {1}} \ right) \ left ({\ frac {1 {\ mbox {mol}}} {12.01 {\ mbox {g C}}}} \ right) = 4.049 \ {\ text {mol}}}$

${\ displaystyle \ left ({\ frac {8.16 {\ mbox {g H}}} {1}} \ right) \ left ({\ frac {1 {\ mbox {mol}}} {1,007 {\ mbox {g H}}}} \ right) = 8.095 \ {\ text {mol}}}$

${\ displaystyle \ left ({\ frac {43.20 {\ mbox {g O}}} {1}} \ right) \ left ({\ frac {1 {\ mbox {mol}}} {16.00 {\ mbox {g O}}}} \ right) = 2,7 \ {\ text {mol}}}$

Шаг 3: Разделите каждое из полученных значений на наименьшее из этих значений (2.7)

${\ displaystyle {\ frac {4.049 {\ mbox {mol}}} {2.7 {\ mbox {mol}}}} = 1.5}$

${\ displaystyle {\ frac {8.095 {\ mbox {mol}}} {2.7 {\ mbox {mol}}}} = 3}$

${\ displaystyle {\ frac {2.7 {\ mbox {mol}}} {2.7 {\ mbox {mol}}}} = 1}$

Шаг 4: При необходимости умножьте эти числа на целые числа, чтобы получить целые числа; если операция выполняется с одним из номеров, она должна выполняться со всеми ними.

${\ Displaystyle 1,5 \ раз 2 = 3}$

${\ Displaystyle 3 \ раз 2 = 6}$

${\ Displaystyle 1 \ раз 2 = 2}$

Таким образом, эмпирическая формула метилацетата - C ₃ H ₆ O ₂ . Эта формула также является молекулярной формулой метилацетата.

использованная литература