Formula enpirikoak eta molekularrak datuetatik

Ratio sinpleena eta benetako osaera

Formula enpirikoak konposatu bateko atomoen zenbaki osoko ratio txikiena ematen du. Formula molekularrak molekula batean atomo mota bakoitzeko benetako kopurua ematen du, eta beti da formula enpirikoaren zenbaki osoko multiplo bat. Hidrogeno peroxidoak H₂O₂ formula molekularra eta HO formula enpirikoa ditu. Glukosak, C₆H₁₂O₆, CH₂O formula enpirikoa du, formaldehidoarekin eta azido azetikoarekin partekatzen duena.

Masa-datuek formula enpirikoa bakarrik erakutsi dezakete, H₂O₂ eta HO-k osaera-ehuneko berdinak dituztelako. Masa molarraren neurketa bereizi bat behar da multiploa aurkitzeko. Sodio kloruroa bezalako konposatu ionikoetan, molekula diskretuen ordez sare hedatuak eratzen dituztenak, formula-unitatea formula enpiriko gisa idazten da normalean konbentzioz. Salbuespenek ioi poliatomiko bat osorik mantentzen dute, sodio peroxidoan, Na₂O₂, bezala, zeinak peroxido-ioia O₂²⁻ duen.

Osaera-ehunekoa formula ezagun batetik

Elementu baten masa-ehunekoa konposatuaren mol bateko elementu horren masa zati masa molarra da, bider 100. Gida honek IUPAC-en pisu atomiko estandarrak erabiltzen ditu bi hamartarretara biribilduta: H 1.01, C 12.01, N 14.01, O 16.00, S 32.06 eta Fe 55.85.

1. adibide landua. Amonio sulfatoa, (NH₄)₂SO₄, nitrogeno-ongarri gisa erabiltzen da. Zein da bere nitrogeno-masa-ehunekoa? Formula-unitate batek 2 N, 8 H, 1 S eta 4 O ditu, beraz masa molarra 2(14.01) + 8(1.01) + 32.06 + 4(16.00) = 28.02 + 8.08 + 32.06 + 64.00 = 132.16 g/mol da. Nitrogenoa: 28.02 ÷ 132.16 × 100 = 21.20% N. Gainerako elementuek 6.11% H, 24.26% S eta 48.43% O ematen dute, eta lau balioek 100.00% batzen dute, atomorik falta ez dela egiaztatzeko egiaztapen erabilgarria.

Masak mol-ratio oso bihurtzea

Azpindizeek atomoak zenbatzen dituzte, eta atomoak moletan zenbatzen dira, beraz metodoak beti moletatik igarotzen da. Elementu desberdinen gramoak ezin dira zuzenean alderatu haien atomoek masa desberdinak dituztelako.

Hamartarretik zatikira doan urratsak irizpidea behar du. Ratio esperimentalak ia inoiz ez dira zehatzak, beraz zenbaki oso batetik 0.1 inguruko aldea duen balio bat normalean biribil daiteke, baina 1.5, 1.33, 1.67, 1.25 edo 1.75 ingurukoak zatiki bat adierazten du. Biderkatu ratio guztiak 2, 3 edo 4 egokiaren arabera. Adibidez, 1.737 g Fe eta 0.747 g O dituen burdin oxido-lagin batek 0.03110 mol Fe eta 0.0467 mol O ematen ditu. O:Fe ratioa 1.50 da, beraz bikoizteak Fe₂O₃ ematen du.

• Hasi masetatik. Ehunekoak badituzu, suposatu 100 g-ko lagin bat, ehuneko bakoitza gramo bihur dadin.
• Bihurtu masa bakoitza moletara elementu horren pisu atomikoa erabiliz.
• Zatitu mol-balio bakoitza txikienaz.
• Ratioren bat zenbaki osotik gertu ez badago, biderkatu ratio guztiak osoak bihurtzen dituen zenbaki oso txikienaz.
• Idatzi azpindizeak ohiko ordenan (konposatu organikoetan, lehenengo C, gero H, eta gainerakoak alfabetikoki).

Adibide landua: azido karboxilikoa osaera-ehunekotik

2. adibide landua. Azido kristalino zuri baten analisiak 40.68% C, 5.13% H eta 54.19% O ematen ditu masaz. Neurketa bereizi batek bere masa molarra 118 g/mol dela erakusten du. Aurkitu formula enpirikoa eta molekularra.

Suposatu 100 g, beraz laginak 40.68 g C, 5.13 g H eta 54.19 g O ditu. Bihurtu moletara: 40.68 g ÷ 12.01 g/mol = 3.387 mol C; 5.13 g ÷ 1.01 g/mol = 5.079 mol H; 54.19 g ÷ 16.00 g/mol = 3.387 mol O. Zatitu balio txikienaz, 3.387: C 1.000, H 1.500, O 1.000.

1.500eko hidrogeno-ratioa erdi bat da, ez biribiltze-akats bat, beraz biderkatu ratio guztiak 2z: C₂H₃O₂. Bere formula-masa 2(12.01) + 3(1.01) + 2(16.00) = 59.05 g/mol da. Multiploa 118 ÷ 59.05 = 2.00 da, beraz formula molekularra C₄H₆O₄ da. Hau azido suzzinikoaren formula da. 1.5 2ra biribiltzeak CH₂O (30.03 g/mol) emango zukeen, eta 118 ÷ 30.03 = 3.93 ez da zenbaki osoa, formula enpirikoa okerra dela adierazten duen seinalea.

Adibide landua: likido organiko baten errekuntza-analisia

3. adibide landua. C, H eta O soilik dituen likido baten 0.3150 g-ko lagin bat guztiz erretzen da oxigeno-soberakinean. 0.6293 g CO₂ eta 0.2577 g H₂O sortzen ditu. Lurrunaren masa molarra 88 g/mol ingurukoa da. Aurkitu bi formulak.

Karbono guztia CO₂-n amaitzen da eta hidrogeno guztia H₂O-n. C-ren masa = 0.6293 g CO₂ × (12.01 g C / 44.01 g CO₂) = 0.17173 g. H-ren masa = 0.2577 g H₂O × (2.02 g H / 18.02 g H₂O) = 0.028888 g. Oxigenoa ezin da modu berean arakatu, produktuetako oxigeno gehiena O₂ horniduratik etorri zelako, beraz aurkitu diferentziaz: 0.3150 − 0.17173 − 0.028888 = 0.11438 g O.

Molak: 0.17173 ÷ 12.01 = 0.014299 mol C; 0.028888 ÷ 1.01 = 0.028602 mol H; 0.11438 ÷ 16.00 = 0.0071488 mol O. 0.0071488z zatitzeak 2.000 : 4.001 : 1 ematen du, beraz formula enpirikoa C₂H₄O da, 44.06 g/mol-eko formula-masarekin. Multiploa 88 ÷ 44.06 = 2.0 da, C₄H₈O₂ emanez. Hainbat konposatu desberdinek partekatzen dute formula molekular hau, etil azetatoa eta azido butanoikoa barne, beraz substantzia identifikatzeak egiturazko ebidentzia beharko luke, espektroskopia adibidez.

Formula enpirikoen kalkuluak non okertzen diren

Akats gehienak bi unetan gertatzen dira: moletara zer bihurtu aukeratzean, eta zenbaki osoa ez den ratio bat nola tratatu erabakitzean. Egiaztatu biak azken formula idatzi aurretik.

Gero probatu erantzuna datuen aurka. Berriz kalkulatu proposatzen duzun formularen osaera-ehunekoa eta alderatu neurtutako balioekin; datu onak normalean ehuneko baten hamarren batzuen barruan bat datoz. 2. adibide landuan, C₄H₆O₄-k 40.68% C, 5.13% H eta 54.19% O ematen ditu, analisiarekin bat eginez.

• 1.5 edo 1.33ko ratio bat zenbaki oso hurbilenera biribiltzea, osoa den arte biderkatu beharrean.
• Mol-balioak zifra esanguratsu batera edo bira biribiltzea, 1.50 argi bat anbiguo bihur dezakeena.
• Oxigeno-masa 32.00 g/mol-ez zatitzea. Erabili O-ren pisu atomikoa, 16.00, azpindizeek atomoak zenbatzen dituztelako.
• Errekuntza-produktuetako oxigenoa laginari esleitzea. Aurkitu laginaren oxigenoa diferentziaz.
• Falta den elementu bat ez ikustea. Adierazitako ehunekoek 100% baino nabarmen gutxiago batzen badute, beste elementu bat, askotan oxigenoa, dago.
• Zenbaki osoa ez den multiplo molekularra onartzea. Masa molarra ÷ formula enpirikoaren masa zenbaki osotik gertu ez badago, berriz egiaztatu formula enpirikoa.