การหาสูตรเอมพิริคัลและโมเลกุลของสารประกอบ

สูตรเคมีที่ใช้บ่อยที่สุดสามประเภท ได้แก่ สูตรเชิงประจักษ์ สูตรโมเลกุล และสูตรโครงสร้าง โครงสร้างทำหน้าที่ให้รายละเอียดเกี่ยวกับวิธีการที่อะตอมของโมเลกุลของสารประกอบเคมีแต่ละชนิดจับตัวกัน แน่นอนว่าทั้งหมดนี้อยู่ในสารประกอบที่มีโมเลกุลและไม่ใช่ผลึก

ในทางกลับกัน มีสูตรเชิงประจักษ์และสูตรโมเลกุลซึ่งเราจะดำเนินการในบทความนี้

สูตรเอมพิริคัล (เรียกอีกอย่างว่าสูตรขั้นต่ำหรือสูตรย่อ) ระบุความสัมพันธ์ตามสัดส่วนระหว่างจำนวนอะตอมของแต่ละองค์ประกอบที่มีอยู่ในโมเลกุล โดยไม่มีความสัมพันธ์นี้ระบุจำนวนอะตอมอย่างแน่นอน บางครั้งอาจตรงกับสูตรโมเลกุล

สูตรโมเลกุลแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงความสัมพันธ์ระหว่างอะตอมที่ประกอบกัน เป็นโมเลกุลของธาตุหรือสารประกอบทางเคมี เป็นสูตรเอมพิริคัลหลายสูตร ดังนั้นจึงสามารถหาได้โดยทราบน้ำหนักโมเลกุลของสารประกอบและน้ำหนักสูตรโมเลกุล เราสามารถพูดถึงสูตรโมเลกุลได้ก็ต่อเมื่อองค์ประกอบหรือสารประกอบประกอบด้วยโมเลกุลเท่านั้น หากเป็นผลึกจะใช้สูตรเอมพิริคัล

ประโยชน์ของสูตรเอมพิริคัลและโมเลกุล

ด้วยความจริงที่ว่าสูตรเอมพิริคัลบอกเราถึงสัดส่วนของอะตอมที่มีอยู่ในโมเลกุล มันสามารถช่วยให้เรารู้ว่ามันเป็นโมเลกุลประเภทใด เช่น โปรตีนหรือไขมัน

สูตรโมเลกุลใช้เพื่อทราบว่าแต่ละองค์ประกอบมีเท่าใดในสูตรและมักจะมีประโยชน์สำหรับสมการ

ข้อจำกัดของสูตรประเภทนี้คือพวกเขาไม่คุ้นเคยกับวิธีการจัดเรียงอะตอมในโมเลกุลที่เป็นปัญหา ฟังก์ชันนี้ถูกเติมเต็มด้วยสูตรโครงสร้าง และมันจะช่วยเราได้ เช่น เราต้องการรู้ว่าเรากำลังเผชิญกับน้ำตาลเชิงเดี่ยวชนิดใด ถ้าเรามีโมเลกุล C ₆ H ₁₂ O ₆

ตัวอย่างและคำแนะนำในการแก้ปัญหาโดยใช้สูตรเอมพิริคัลและสูตรโมเลกุล

วิเคราะห์โมเลกุลที่มีน้ำหนักโมเลกุล 180.18 กรัม/โมล และพบว่ามีคาร์บอน 40.00% ไฮโดรเจน 6.72% และออกซิเจน 53.28%

จะหาทางออกอย่างไร

การหาสูตรเอมพิริคัลและโมเลกุลนั้นเป็นกระบวนการย้อนกลับที่ใช้ในการคำนวณเปอร์เซ็นต์มวลหรือเปอร์เซ็นต์มวล

ขั้นตอนที่ 1: ค้นหาจำนวนโมลของแต่ละองค์ประกอบในตัวอย่างโมเลกุล

โมเลกุลของเราประกอบด้วยคาร์บอน 40.00% ไฮโดรเจน 6.72% และออกซิเจน 53.28% ซึ่งหมายความว่าตัวอย่าง 100 กรัมประกอบด้วย:

คาร์บอน 40.00 กรัม (40.00% ของ 100 กรัม)

ไฮโดรเจน 6.72 กรัม (6.72% ของ 100 กรัม)

ออกซิเจน 53.28 กรัม (53.28% ของ 100 กรัม)

• หมายเหตุ: 100 กรัมใช้สำหรับขนาดตัวอย่างเพื่อให้คำนวณได้ง่ายขึ้น สามารถใช้ตัวอย่างขนาดใดก็ได้ สัดส่วนระหว่างรายการจะยังคงเท่าเดิม

เมื่อใช้ตัวเลขเหล่านี้ เราสามารถหาจำนวนโมลของแต่ละองค์ประกอบในตัวอย่าง 100 กรัม หารจำนวนกรัมของธาตุแต่ละชนิดในตัวอย่างด้วยน้ำหนักอะตอม ของธาตุ เพื่อหาจำนวนโมล

โมล C = 40.00 gx 1 โมล C / 12.01 กรัม/โมล C = 3.33 โมล C

โมล H = 6.72 ก. x 1 โมล H / 1.01 ก./โมล H = 6.65 โมล H

โมล O = 53.28 gx 1 โมล O / 16.00 กรัม/โมล O = 3.33 โมล O

ขั้นตอนที่ 2: ค้นหาอัตราส่วนระหว่างจำนวนโมลของแต่ละองค์ประกอบ

เลือกองค์ประกอบที่มีจำนวนโมลมากที่สุดในตัวอย่าง ในกรณีนี้ ไฮโดรเจน 6.65 โมลนั้นใหญ่ที่สุด หารจำนวนโมลของแต่ละองค์ประกอบด้วยจำนวนที่มากที่สุด

อัตราส่วนโมลที่ง่ายที่สุด ระหว่าง C และ H: 3.33 mol C / 6.65 mol H = 1 mol C / 2 mol H

อัตราส่วนคือ 1 โมลของ C ต่อ 2 โมลของ H

ความสัมพันธ์ที่ง่ายที่สุดระหว่าง O และ H: 3.33 โมลของ O / 6.65 โมลของ H = 1 โมล O / 2 โมลของ H

อัตราส่วนระหว่าง O และ H คือ 1 โมล O ต่อ 2 โมลของ H

ขั้นตอนที่ 3: ค้นหาสูตรเอมพิริคัล

เรามีข้อมูลทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการเขียนสูตรเอมพิริคัล สำหรับไฮโดรเจนทุกๆ 2 โมล จะมีคาร์บอน 1 โมลและออกซิเจน 1 โมล

สูตรเอมพิริคัลคือ CH ₂ O

ขั้นตอนที่ 4: ค้นหาน้ำหนักโมเลกุลจากสูตรเอมพิริคัล

เราสามารถใช้สูตรเอมพิริคัลในการหาสูตรโมเลกุลโดยใช้น้ำหนักโมเลกุลของสารประกอบและน้ำหนักโมเลกุลของสูตรเอมพิริคัล

สูตรเอมพิริคัลคือ CH ₂ O น้ำหนักโมเลกุลคือ:

_{CH 2} O น้ำหนักโมเลกุล= (1 x 12.01 ก./โมล) + (2 x 1.01 ก./โมล) + (1 x 16.00 ก./โมล)

_{CH 2} O น้ำหนักโมเลกุล= (12.01 + 2.02 + 16.00) กรัม/โมล

CH ₂ O น้ำหนักโมเลกุล = 30.03 ก./โมล

ขั้นตอนที่ 5: ค้นหาจำนวนหน่วยสูตรเอมพิริคัลในสูตรโมเลกุล

สูตรโมเลกุลเป็นผลคูณของสูตรเอมพิริกัล เราได้รับน้ำหนักโมเลกุลของโมเลกุล 180.18 กรัม/โมล หารจำนวนนี้ด้วยน้ำหนักโมเลกุลของสูตรเอมพิริคัลเพื่อหาจำนวนหน่วยสูตรเอมพิริคัลที่ประกอบกันเป็นสารประกอบ

จำนวนหน่วยสูตรเอมพิริคัลในสารประกอบ = 180.18 ก./โมล / 30.03 ก./โมล

จำนวนหน่วยสูตรเอมพิริคัลในสารประกอบ = 6

ขั้นตอนที่ 6: ค้นหาสูตรโมเลกุล

การสร้างสารประกอบต้องใช้หน่วยสูตรเอมพิริคัลหกหน่วย ดังนั้นให้คูณแต่ละหมายเลขในสูตรเอมพิริคัลด้วย 6

สูตรโมเลกุล = 6 x CH ₂ O

สูตรโมเลกุล = C (1 x 6) H (2 x 6) O (1 x 6)

สูตร โมเลกุล = _CH2O

สารละลาย:

สูตรเอมพิริคัลของโมเลกุลคือ CH 2 O

สูตรโมเลกุลของสารประกอบคือC ₆ H ₁₂ O ₆

อ้างอิง

Khan Academy (ไม่ระบุ) สูตรเชิงประจักษ์ โมเลกุล และโครงสร้าง ดูได้ที่: https://es.khanacademy.org/science/ap-chemistry/atoms-compounds-ions-ap/compounds-and-ions-ap/v/empirical-molecular-and-structural-formulas

ทรัพยากร ICT (ไม่ระบุวันที่) สูตรเอมพิริคัลและโมเลกุล ดูได้ที่: http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/3esofisicaquimica/3quincena7/3q7_contenidos_4b.htm