Berechnen Sie empirische und molekulare Formeln

Die empirische Formel einer chemischen Verbindung ist eine Darstellung des einfachsten Ganzzahlverhältnisses zwischen den Elementen, aus denen die Verbindung besteht. Die Molekülformel ist die Darstellung des tatsächlichen Ganzzahlverhältnisses zwischen den Elementen der Verbindung. In diesem Tutorial wird Schritt für Schritt gezeigt, wie die empirischen und molekularen Formeln für eine Verbindung berechnet werden.

Empirisches und molekulares Problem

Ein Molekül mit einem Molekulargewicht von 180,18 g / mol wird analysiert und enthält 40,00% Kohlenstoff, 6,72% Wasserstoff und 53,28% Sauerstoff.

So finden Sie die Lösung

Das Finden der empirischen und molekularen Formel ist im Grunde der umgekehrte Prozess, der zur Berechnung des Massenprozentsatzes oder Massenprozentsatzes verwendet wird.

Schritt 1: Bestimmen Sie die Anzahl der Mole jedes Elements in einer Probe des Moleküls.
Unser Molekül enthält 40,00% Kohlenstoff, 6,72% Wasserstoff und 53,28% Sauerstoff. Dies bedeutet, dass eine 100-Gramm-Probe enthält:

40,00 g Kohlenstoff (40,00% von 100 g)
6,72 g Wasserstoff (6,72% von 100 g)
53,28 Gramm Sauerstoff (53,28% von 100 Gramm)

Hinweis: 100 Gramm werden für eine Stichprobengröße verwendet, um die Berechnung zu vereinfachen. Es kann jede Stichprobengröße verwendet werden, wobei die Verhältnisse zwischen den Elementen gleich bleiben.

Anhand dieser Zahlen können wir die Anzahl der Mole jedes Elements in der 100-Gramm-Probe ermitteln. Teilen Sie die Anzahl der Gramm jedes Elements in der Probe durch das Atomgewicht des Elements, um die Anzahl der Mol zu ermitteln.

Mol C = 40,00 g × 1 Mol C / 12,01 g / Mol C = 3,33 Mol C

Mol H = 6,72 g × 1 Mol H / 1,01 g / Mol H = 6,65 Mol H

Mol O = 53,28 g × 1 Mol O / 16,00 g / Mol O = 3,33 Mol O

Schritt 2: Finden Sie die Verhältnisse zwischen der Anzahl der Mole jedes Elements.

Wählen Sie das Element mit der größten Anzahl von Mol in der Probe. In diesem Fall sind die 6,65 Mol Wasserstoff die größten. Teilen Sie die Anzahl der Mole jedes Elements durch die größte Zahl.

Einfachstes Molverhältnis zwischen C und H: 3,33 Mol C / 6,65 Mol H = 1 Mol C / 2 Mol H
Das Verhältnis beträgt 1 Mol C für jeweils 2 Mol H.

Das einfachste Verhältnis zwischen O und H: 3,33 Mol O / 6,65 Mol H = 1 Mol O / 2 Mol H
Das Verhältnis zwischen O und H beträgt 1 Mol O pro 2 Mol H

Schritt 3: Finden Sie die empirische Formel.

Wir haben alle Informationen, die wir brauchen, um die empirische Formel zu schreiben. Für jeweils 2 Mol Wasserstoff gibt es ein Mol Kohlenstoff und ein Mol Sauerstoff.

Die empirische Formel lautet CH₂Ö.

Schritt 4: Bestimmen Sie das Molekulargewicht der Summenformel.

Wir können die Summenformel verwenden, um die Summenformel unter Verwendung des Molekulargewichts der Verbindung und des Molekulargewichts der Summenformel zu finden.

Die empirische Formel lautet CH₂O. Das Molekulargewicht beträgt

Molekulargewicht von CH₂O = (1 × 12,01 g / mol) + (2 × 1,01 g / mol) + (1 × 16,00 g / mol)
Molekulargewicht von CH₂O = (12,01 + 2,02 + 16,00) g / mol
Molekulargewicht von CH₂O = 30,03 g / mol

Schritt 5: Ermitteln Sie die Anzahl der Summenformeleinheiten in der Summenformel.

Die Summenformel ist ein Vielfaches der Summenformel. Das Molekulargewicht des Moleküls wurde mit 180,18 g / mol angegeben. Teilen Sie diese Zahl durch das Molekulargewicht der Summenformel, um die Anzahl der Summenformeleinheiten zu ermitteln, aus denen die Verbindung besteht.

Anzahl der Summenformeleinheiten in Verbindung = 180,18 g / mol / 30,03 g / mol
Anzahl der Summenformeleinheiten in Verbindung = 6

Schritt 6: Finden Sie die Summenformel.

Es werden sechs Summenformeleinheiten benötigt, um die Verbindung herzustellen. Multiplizieren Sie daher jede Zahl in der Summenformel mit 6.

Summenformel = 6 x CH₂Ö
Summenformel = C_{(1 x 6)}H_{(2 x 6)}Ö_{(1 x 6)}
Summenformel = C₆H₁₂Ö₆

Lösung:

Die Summenformel des Moleküls lautet CH₂Ö.
Die Summenformel der Verbindung lautet C₆H₁₂Ö₆.

Einschränkungen der molekularen und empirischen Formeln

Beide Arten chemischer Formeln liefern nützliche Informationen. Die empirische Formel gibt das Verhältnis zwischen den Atomen der Elemente an, das die Art des Moleküls (im Beispiel ein Kohlenhydrat) angeben kann. Die Molekularformel listet die Nummern der einzelnen Elementtypen auf und kann zum Schreiben und Ausgleichen chemischer Gleichungen verwendet werden. Keine der Formeln gibt jedoch die Anordnung der Atome in einem Molekül an. Beispielsweise kann das Molekül in diesem Beispiel C₆H₁₂Ö₆, könnte Glucose, Fructose, Galactose oder ein anderer einfacher Zucker sein. Es werden mehr Informationen als die Formeln benötigt, um den Namen und die Struktur des Moleküls zu identifizieren.

Empirische und molekulare Formel Key Takeaways

• Die empirische Formel gibt das kleinste Ganzzahlverhältnis zwischen Elementen in einer Verbindung an.
• Die Summenformel gibt das tatsächliche Ganzzahlverhältnis zwischen Elementen in einer Verbindung an.
• Für einige Moleküle sind die empirischen und molekularen Formeln gleich. In der Regel ist die Summenformel ein Vielfaches der Summenformel.