Wyznaczanie wzorów empirycznych i cząsteczkowych związku

Trzy najczęściej używane typy wzorów chemicznych to wzory empiryczne, molekularne i strukturalne. Te strukturalne służą do wyszczególnienia sposobu, w jaki atomy cząsteczek każdego związku chemicznego są trzymane razem. Oczywiście wszystko to w tych związkach, które mają cząsteczki, a nie kryształy.

Z drugiej strony istnieją wzory empiryczne i molekularne, nad którymi będziemy pracować w tym artykule.

Wzór empiryczny (zwany także wzorem minimalnym lub skondensowanym) wskazuje proporcjonalną zależność między liczbą atomów każdego pierwiastka obecnego w cząsteczce, przy czym zależność ta nie wskazuje dokładnie liczby atomów. Czasami może pasować do wzoru cząsteczkowego.

Wzór cząsteczkowy dokładnie pokazuje zależność między atomami tworzącymi cząsteczkę pierwiastka lub związku chemicznego . Jest to wielokrotność wzoru empirycznego i dlatego można ją określić znając masę cząsteczkową związku i masę wzoru cząsteczkowego. O wzorze cząsteczkowym można mówić tylko w przypadku, gdy pierwiastek lub związek składa się z cząsteczek; jeśli są to kryształy, stosuje się wzór empiryczny.

Użyteczność wzoru empirycznego i molekularnego

Dzięki temu, że wzór empiryczny mówi nam o proporcjach atomów obecnych w cząsteczce, może nam pomóc dowiedzieć się, jaki to rodzaj cząsteczki, np. białko czy lipid.

Wzór cząsteczkowy służy do określenia, ile każdego pierwiastka występuje we wzorze i często jest przydatny w równaniach.

Ograniczeniem, jakie miałyby tego typu wzory, jest to, że nie są one używane do poznania, w jaki sposób atomy są ułożone w danej cząsteczce. Tę funkcję spełnia wzór strukturalny i pomogłoby nam to, gdybyśmy na przykład musieli wiedzieć, z jakim cukrem prostym mamy do czynienia, jeśli mamy cząsteczkę C 6 _H 12 _O 6 _.

Przykład i instrukcja rozwiązania zadania z wykorzystaniem wzorów empirycznych i cząsteczkowych

Cząsteczka o masie cząsteczkowej 180,18 g/mol jest analizowana i zawiera 40,00% węgla, 6,72% wodoru i 53,28% tlenu.

Jak znaleźć rozwiązanie

Znalezienie wzoru empirycznego i cząsteczkowego jest w zasadzie odwrotnym procesem stosowanym do obliczania procentu masowego lub procentu masowego.

Krok 1: Znajdź liczbę moli każdego pierwiastka w próbce cząsteczki.

Nasza cząsteczka zawiera 40,00% węgla, 6,72% wodoru i 53,28% tlenu. Oznacza to, że 100 gramowa próbka zawiera:

40,00 gramów węgla (40,00% ze 100 gramów)

6,72 grama wodoru (6,72% ze 100 gramów)

53,28 gramów tlenu (53,28% ze 100 gramów)

• Uwaga: 100 gramów jest używane jako wielkość próbki tylko po to, aby ułatwić matematykę. Można użyć dowolnej wielkości próby, proporcje między pozycjami pozostaną takie same.

Korzystając z tych liczb, możemy znaleźć liczbę moli każdego pierwiastka w 100-gramowej próbce. Podziel liczbę gramów każdego pierwiastka w próbce przez masę atomową pierwiastka , aby znaleźć liczbę moli.

mol C = 40,00 g x 1 mol C / 12,01 g/mol C = 3,33 mol C

mole H = 6,72 g x 1 mol H / 1,01 g/mol H = 6,65 mol H

mole O = 53,28 gx 1 mol O / 16,00 g/mol O = 3,33 mole O

Krok 2: Znajdź stosunki między liczbą moli każdego pierwiastka.

Wybierz pierwiastek o największej liczbie moli w próbce. W tym przypadku 6,65 mola wodoru jest największe. Podziel liczbę moli każdego pierwiastka przez największą liczbę.

Najprostszy stosunek molowy między C i H: 3,33 mol C / 6,65 mol H = 1 mol C / 2 mol H

Stosunek wynosi 1 mol C na każde 2 mole H

Najprostszy związek między O i H: 3,33 mola O / 6,65 mola H = 1 mol O / 2 mole H

Stosunek O do H wynosi 1 mol O na każde 2 mole H

Krok 3: Znajdź wzór empiryczny.

Mamy wszystkie informacje potrzebne do napisania wzoru empirycznego. Na każde dwa mole wodoru przypada jeden mol węgla i jeden mol tlenu.

Wzór empiryczny to CH ₂ O.

Krok 4: Znajdź masę cząsteczkową ze wzoru empirycznego.

Możemy użyć wzoru empirycznego, aby znaleźć wzór cząsteczkowy przy użyciu masy cząsteczkowej związku i masy cząsteczkowej wzoru empirycznego.

Wzór empiryczny to CH ₂ O. Masa cząsteczkowa wynosi:

Masa cząsteczkowa _CH2O = (1 x 12,01 g/mol) + (2 x 1,01 g/mol) + (1 x 16,00 g/mol)

Masa cząsteczkowa _CH2O = (12,01 + 2,02 + 16,00) g/mol

Masa cząsteczkowa CH2O = 30,03 g / _mol

Krok 5: Znajdź liczbę jednostek wzoru empirycznego we wzorze cząsteczkowym.

Wzór cząsteczkowy jest wielokrotnością wzoru empirycznego. Otrzymaliśmy masę cząsteczkową cząsteczki, 180,18 g/mol. Podziel tę liczbę przez masę cząsteczkową wzoru empirycznego, aby znaleźć liczbę jednostek wzoru empirycznego, z których składa się związek.

Liczba jednostek wzoru empirycznego w związku = 180,18 g/mol / 30,03 g/mol

Liczba jednostek wzoru empirycznego w związku = 6

Krok 6: Znajdź wzór cząsteczkowy.

Aby utworzyć związek, potrzeba sześciu jednostek wzoru empirycznego, więc pomnóż każdą liczbę we wzorze empirycznym przez 6.

wzór cząsteczkowy = 6 x _CH2O

wzór cząsteczkowy = C (1 x 6) H (2 x 6) O (1 x 6)

wzór cząsteczkowy = _CH2O

Rozwiązanie:

Wzór empiryczny cząsteczki to CH 2 O.

Wzór cząsteczkowy związku to C ₆ H ₁₂ O ₆ .

Bibliografia

Akademia Khana (bez daty). Wzory empiryczne, molekularne i strukturalne. Dostępne pod adresem: https://es.khanacademy.org/science/ap-chemistry/atoms-compounds-ions-ap/compounds-and-ions-ap/v/empirical-molecular-and-structural-formulas

Zasoby ICT (bez daty). Wzory empiryczne i molekularne. Dostępne pod adresem: http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/3esofisicaquimica/3quincena7/3q7_contenidos_4b.htm