Простейшее целочисленное соотношение атомов, присутствующих в соединении
В химии эмпирическая формула химического соединения — это простейшее целочисленное соотношение атомов, присутствующих в соединении. [1] 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, окись серы и диоксид серы, соединения серы и кислорода , имеют одну и ту же эмпирическую формулу. Однако их молекулярные формулы , выражающие количество атомов в каждой молекуле химического соединения, не одинаковы.
Эмпирическая формула не упоминает расположение или количество атомов. Он является стандартным для многих ионных соединений , таких как хлорид кальция (CaCl 2 ), и для макромолекул , таких как диоксид кремния (SiO 2 ).
Молекулярная формула , с другой стороны, показывает количество атомов каждого типа в молекуле. [2] Структурная формула показывает расположение молекулы. Также возможно, что разные типы соединений имеют одинаковые эмпирические формулы.
На заре химии информация о составе соединений получалась с помощью элементного анализа , который дает информацию об относительных количествах элементов, присутствующих в соединении, которые можно записать в процентах или мольных соотношениях. Однако химики не могли определить точное количество этих элементов, а могли знать только их соотношения, отсюда и название «эмпирическая формула». Поскольку ионные соединения представляют собой протяженные сети анионов и катионов, все формулы ионных соединений являются эмпирическими. [3]
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 О. _ Это настоящая молекулярная формула формальдегида, но в уксусной кислоте число атомов вдвое больше, в рибозе — в пять раз больше атомов, а в глюкозе — в шесть раз больше атомов.
- Химическое соединение н -гексан имеет структурную формулу CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 , из которой следует, что оно 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 , что соответствует соотношению C:H 3:7.
Пример расчета
Химический анализ образца метилацетата дает следующие данные по элементам: 48,64% углерода (C), 8,16% водорода (H) и 43,20% кислорода (O). Для определения эмпирических формул предполагается, что имеется 100 грамм соединения. В этом случае проценты будут равны массе каждого элемента в граммах.
- Шаг 1: Замените каждый процент на выражение массы каждого элемента в граммах. То есть 48,64% C становится 48,64 г C, 8,16% H становится 8,16 г H, а 43,20% O становится 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{ мол }}}}{12.01{\mbox{g C}}}}\right)=4,049\ {\text{mol}}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle \left({\frac {8,16{\mbox{g H}}}{1}}\right)\left({\frac {1{\mbox{ мол }}}}{1,007{\mbox{g H}}}}\right)=8,095\ {\text{mol}}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle \left({\frac {43,20{\mbox{g O}}}{1}}\right)\left({\frac {1{\mbox{ мол }}}{16,00{\mbox{g O}}}}\right)=2,7\ {\text{mol}}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
- Шаг 3: Разделите каждое из полученных значений на наименьшее из этих значений (2,7).
![{\displaystyle {\frac {4.049{\mbox{ мол }}}{2,7{\mbox{ мол }}}}=1,5}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle {\frac {8.095{\mbox{ мол }}}{2,7{\mbox{ мол }}}}=3}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle {\frac {2,7{\mbox{моль }}}{2,7{\mbox{моль }}}}=1}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
- Шаг 4: При необходимости умножьте эти числа на целые числа, чтобы получить целые числа; если операция выполняется с одним из чисел, ее необходимо выполнить со всеми из них.
![{\displaystyle 1,5\times 2=3}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle 3\times 2=6}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle 1\times 2=2}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
Таким образом, брутто-формула метилацетата – C 3 H 6 O 2
. Эта формула также является молекулярной формулой метилацетата.
Рекомендации
- ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Интернет-исправленная версия: (2006–) «Эмпирическая формула». дои :10.1351/goldbook.E02063
- ^ MONITOR., Whole SKY, URL., OCLC 796720402 , получено 31 декабря 2022 г.
- ^ «10.12: Определение эмпирических формул». Химия LibreTexts . 27 июня 2016 г. Проверено 14 августа 2023 г.