માહિતી પરથી પ્રયોગમૂલક અને આણ્વિક સૂત્રો

સૌથી સરળ ગુણોત્તર વિરુદ્ધ વાસ્તવિક બંધારણ

પ્રયોગમૂલક સૂત્ર સંયોજનમાં પરમાણુઓનો સૌથી નાનો પૂર્ણાંક ગુણોત્તર આપે છે. આણ્વિક સૂત્ર એક અણુમાં દરેક પ્રકારના પરમાણુઓની વાસ્તવિક સંખ્યા આપે છે, અને તે હંમેશાં પ્રયોગમૂલક સૂત્રનો પૂર્ણાંક ગુણાકાર હોય છે. હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડનું આણ્વિક સૂત્ર H₂O₂ અને પ્રયોગમૂલક સૂત્ર HO છે. ગ્લુકોઝ, C₆H₁₂O₆, નું પ્રયોગમૂલક સૂત્ર CH₂O છે, જે ફૉર્માલ્ડિહાઇડ અને ઍસિટિક ઍસિડ સાથે સહિયારું છે.

એકલો દળનો ડેટા માત્ર પ્રયોગમૂલક સૂત્ર જ જણાવી શકે છે, કારણ કે H₂O₂ અને HO ના ટકાવાર બંધારણ એકસરખા છે. ગુણાકાર શોધવા માટે મોલર દળનું અલગ માપન જોઈએ. સોડિયમ ક્લોરાઇડ જેવા આયનીય સંયોજનો, જે અલગ અણુઓને બદલે વિસ્તૃત જાલક બનાવે છે, તેમના સૂત્ર એકમને સામાન્ય રીતે પરંપરા મુજબ પ્રયોગમૂલક સૂત્ર તરીકે લખવામાં આવે છે. અપવાદો બહુપરમાણ્વીય આયનને અખંડ રાખે છે, જેમ કે સોડિયમ પેરોક્સાઇડ, Na₂O₂, જેમાં પેરોક્સાઇડ આયન O₂²⁻ હોય છે.

જાણીતા સૂત્ર પરથી ટકાવાર બંધારણ

તત્ત્વની દળ ટકાવારી એટલે સંયોજનના એક મોલમાં તે તત્ત્વનું દળ ભાગ્યા મોલર દળ, ગુણ્યા 100. આ માર્ગદર્શિકા બે દશાંશ સ્થાન સુધી રાઉન્ડ કરેલા IUPAC પ્રમાણભૂત પરમાણ્વીય વજનોનો ઉપયોગ કરે છે: H 1.01, C 12.01, N 14.01, O 16.00, S 32.06 અને Fe 55.85.

ઉકેલેલું ઉદાહરણ 1. એમોનિયમ સલ્ફેટ, (NH₄)₂SO₄, નાઇટ્રોજન ખાતર તરીકે વપરાય છે. તેની નાઇટ્રોજન દળ ટકાવારી કેટલી છે? એક સૂત્ર એકમમાં 2 N, 8 H, 1 S અને 4 O હોય છે, તેથી મોલર દળ 2(14.01) + 8(1.01) + 32.06 + 4(16.00) = 28.02 + 8.08 + 32.06 + 64.00 = 132.16 g/mol છે. નાઇટ્રોજન: 28.02 ÷ 132.16 × 100 = 21.20% N. બીજા તત્ત્વો 6.11% H, 24.26% S અને 48.43% O થાય છે, અને ચારેય મૂલ્યોનો સરવાળો 100.00% થાય છે, જે કોઈ પરમાણુ ચૂકી ન ગયા હોવાની ઉપયોગી ચકાસણી છે.

દળને પૂર્ણાંક મોલ ગુણોત્તરમાં ફેરવવા

પાદાંકો પરમાણુઓ ગણે છે, અને પરમાણુઓ મોલમાં ગણાય છે, તેથી પદ્ધતિ હંમેશાં મોલમાંથી પસાર થાય છે. જુદા જુદા તત્ત્વોના ગ્રામની સીધી સરખામણી થઈ શકતી નથી કારણ કે તેમના પરમાણુઓનાં દળ જુદાં હોય છે.

દશાંશમાંથી અપૂર્ણાંકનું પગલું વિવેક માગે છે. પ્રાયોગિક ગુણોત્તરો ભાગ્યે જ ચોક્કસ હોય છે, તેથી પૂર્ણાંકની લગભગ 0.1 ની અંદરના મૂલ્યને સામાન્ય રીતે રાઉન્ડ કરી શકાય, પરંતુ 1.5, 1.33, 1.67, 1.25 કે 1.75 ની નજીકનું મૂલ્ય અપૂર્ણાંક સૂચવે છે. યોગ્ય પ્રમાણે દરેક ગુણોત્તરને 2, 3 કે 4 વડે ગુણો. ઉદાહરણ તરીકે, 1.737 g Fe અને 0.747 g O ધરાવતો આયર્ન ઑક્સાઇડનો નમૂનો 0.03110 mol Fe અને 0.0467 mol O આપે છે. O:Fe ગુણોત્તર 1.50 છે, તેથી બમણું કરતાં Fe₂O₃ મળે છે.

• દળથી શરૂ કરો. જો તમારી પાસે ટકાવારી હોય, તો 100 g નો નમૂનો ધારો જેથી દરેક ટકાવારી ગ્રામ બની જાય.
• તે તત્ત્વના પરમાણ્વીય વજનનો ઉપયોગ કરીને દરેક દળને મોલમાં ફેરવો.
• દરેક મોલ મૂલ્યને સૌથી નાના મૂલ્ય વડે ભાગો.
• જો કોઈ ગુણોત્તર પૂર્ણાંકની નજીક ન હોય, તો બધા ગુણોત્તરોને એવા સૌથી નાના પૂર્ણાંક વડે ગુણો જે તેમને પૂર્ણાંક બનાવે.
• પાદાંકોને પરંપરાગત ક્રમમાં લખો (કાર્બનિક સંયોજનો માટે, પહેલા C, પછી H, પછી બાકીના મૂળાક્ષર ક્રમમાં).

ઉકેલેલું ઉદાહરણ: ટકાવાર બંધારણ પરથી કાર્બોક્સિલિક ઍસિડ

ઉકેલેલું ઉદાહરણ 2. એક સફેદ સ્ફટિકમય ઍસિડના પૃથક્કરણથી દળ પ્રમાણે 40.68% C, 5.13% H અને 54.19% O મળે છે. અલગ માપન તેનું મોલર દળ 118 g/mol દર્શાવે છે. પ્રયોગમૂલક અને આણ્વિક સૂત્રો શોધો.

100 g ધારો, તેથી નમૂનામાં 40.68 g C, 5.13 g H અને 54.19 g O છે. મોલમાં ફેરવો: 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. સૌથી નાના મૂલ્ય, 3.387, વડે ભાગો: C 1.000, H 1.500, O 1.000.

હાઇડ્રોજનનો 1.500 ગુણોત્તર અર્ધો છે, રાઉન્ડિંગની ભૂલ નથી, તેથી દરેક ગુણોત્તરને 2 વડે ગુણો: C₂H₃O₂. તેનું સૂત્ર દળ 2(12.01) + 3(1.01) + 2(16.00) = 59.05 g/mol છે. ગુણક 118 ÷ 59.05 = 2.00 છે, તેથી આણ્વિક સૂત્ર C₄H₆O₄ છે. આ સક્સિનિક ઍસિડનું સૂત્ર છે. 1.5 ને ઉપર 2 સુધી રાઉન્ડ કરવાથી CH₂O (30.03 g/mol) મળત, અને 118 ÷ 30.03 = 3.93 પૂર્ણાંક નથી, જે સંકેત છે કે પ્રયોગમૂલક સૂત્ર ખોટું છે.

ઉકેલેલું ઉદાહરણ: કાર્બનિક પ્રવાહીનું દહન પૃથક્કરણ

ઉકેલેલું ઉદાહરણ 3. ફક્ત C, H અને O ધરાવતા પ્રવાહીના 0.3150 g નમૂનાને વધારાના ઑક્સિજનમાં સંપૂર્ણપણે બાળવામાં આવે છે. તેનાથી 0.6293 g CO₂ અને 0.2577 g H₂O મળે છે. બાષ્પનું મોલર દળ લગભગ 88 g/mol છે. બંને સૂત્રો શોધો.

બધો કાર્બન CO₂ માં અને બધો હાઇડ્રોજન H₂O માં આવે છે. C નું દળ = 0.6293 g CO₂ × (12.01 g C / 44.01 g CO₂) = 0.17173 g. H નું દળ = 0.2577 g H₂O × (2.02 g H / 18.02 g H₂O) = 0.028888 g. ઑક્સિજનને એ જ રીતે શોધી શકાતો નથી, કારણ કે નીપજોમાંનો ઘણો ઑક્સિજન O₂ ના પુરવઠામાંથી આવ્યો હતો, તેથી તેને તફાવતથી શોધો: 0.3150 − 0.17173 − 0.028888 = 0.11438 g O.

મોલ: 0.17173 ÷ 12.01 = 0.014299 mol C; 0.028888 ÷ 1.01 = 0.028602 mol H; 0.11438 ÷ 16.00 = 0.0071488 mol O. 0.0071488 વડે ભાગતાં 2.000 : 4.001 : 1 મળે છે, તેથી પ્રયોગમૂલક સૂત્ર C₂H₄O છે, જેનું સૂત્ર દળ 44.06 g/mol છે. ગુણક 88 ÷ 44.06 = 2.0 છે, જે C₄H₈O₂ આપે છે. ઇથાઇલ ઍસિટેટ અને બ્યુટેનોઇક ઍસિડ સહિત અનેક જુદાં સંયોજનો આ આણ્વિક સૂત્ર ધરાવે છે, તેથી પદાર્થ ઓળખવા માટે સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી જેવા રચનાત્મક પુરાવા જોઈએ.

પ્રયોગમૂલક-સૂત્રની ગણતરીઓ ક્યાં ખોટી પડે છે

મોટા ભાગની ભૂલો બે બિંદુએ થાય છે: મોલમાં શું ફેરવવું તે પસંદ કરવામાં, અને પૂર્ણાંક ન હોય તેવા ગુણોત્તર સાથે કેવી રીતે વર્તવું તે નક્કી કરવામાં. અંતિમ સૂત્ર લખતાં પહેલાં બંને તપાસો.

પછી જવાબને ડેટા સામે ચકાસો. તમે સૂચવેલા સૂત્રનું ટકાવાર બંધારણ ફરી ગણો અને માપેલાં મૂલ્યો સાથે સરખાવો; સારો ડેટા સામાન્ય રીતે ટકાના થોડા દશાંશ ભાગની અંદર મેળ ખાય છે. ઉકેલેલા ઉદાહરણ 2 માં, C₄H₆O₄ 40.68% C, 5.13% H અને 54.19% O આપે છે, જે પૃથક્કરણ સાથે મેળ ખાય છે.

• 1.5 કે 1.33 ના ગુણોત્તરને ગુણાકાર કરવાને બદલે નજીકના પૂર્ણાંક સુધી રાઉન્ડ કરવો.
• મોલ મૂલ્યોને એક કે બે સાર્થક અંકો સુધી રાઉન્ડ કરવા, જે સ્પષ્ટ 1.50 ને અસ્પષ્ટ બનાવી શકે છે.
• ઑક્સિજનના દળને 32.00 g/mol વડે ભાગવું. O નું પરમાણ્વીય વજન, 16.00, વાપરો, કારણ કે પાદાંકો પરમાણુઓ ગણે છે.
• દહનની નીપજોમાંના ઑક્સિજનને નમૂનાનો ગણવો. નમૂનાનો ઑક્સિજન તફાવતથી શોધો.
• ખૂટતા તત્ત્વને અવગણવું. જો આપેલી ટકાવારીઓનો સરવાળો 100% કરતાં ઘણો ઓછો હોય, તો બીજું તત્ત્વ, ઘણી વાર ઑક્સિજન, હાજર છે.
• પૂર્ણાંક ન હોય તેવા આણ્વિક ગુણકને સ્વીકારવો. જો મોલર દળ ÷ પ્રયોગમૂલક સૂત્ર દળ પૂર્ણાંકની નજીક ન હોય, તો પ્રયોગમૂલક સૂત્ર ફરી તપાસો.