ഡാറ്റയിൽ നിന്നുള്ള അനുഭവസിദ്ധവും തന്മാത്രാ സൂത്രവാക്യങ്ങളും

ഏറ്റവും ലളിതമായ അനുപാതവും യഥാർഥ ഘടനയും

ഒരു സംയുക്തത്തിലെ ആറ്റങ്ങളുടെ ഏറ്റവും ചെറിയ പൂർണ്ണസംഖ്യാ അനുപാതമാണ് അനുഭവസിദ്ധ സൂത്രവാക്യം നൽകുന്നത്. ഒരു തന്മാത്രയിലെ ഓരോ തരം ആറ്റത്തിന്റെയും യഥാർഥ എണ്ണമാണ് തന്മാത്രാ സൂത്രവാക്യം നൽകുന്നത്; അത് എല്ലായ്പ്പോഴും അനുഭവസിദ്ധ സൂത്രവാക്യത്തിന്റെ പൂർണ്ണസംഖ്യാ ഗുണിതമാണ്. ഹൈഡ്രജൻ പെറോക്സൈഡിന്റെ തന്മാത്രാ സൂത്രവാക്യം H₂O₂ ഉം അനുഭവസിദ്ധ സൂത്രവാക്യം HO ഉം ആണ്. ഗ്ലൂക്കോസിന്റെ, C₆H₁₂O₆, അനുഭവസിദ്ധ സൂത്രവാക്യം CH₂O ആണ്; ഇത് ഫോർമാൽഡിഹൈഡുമായും അസറ്റിക് ആസിഡുമായും പങ്കിടുന്നു.

H₂O₂-നും HO-യ്ക്കും ഒരേ ശതമാന ഘടനയായതിനാൽ പിണ്ഡ ഡാറ്റയ്ക്ക് മാത്രം അനുഭവസിദ്ധ സൂത്രവാക്യമേ വെളിപ്പെടുത്താനാകൂ. ഗുണിതം കണ്ടെത്താൻ മോളാർ പിണ്ഡത്തിന്റെ വേറിട്ട അളവ് ആവശ്യമാണ്. വ്യതിരിക്ത തന്മാത്രകളെക്കാൾ വിപുലമായ ജാലികകൾ രൂപപ്പെടുത്തുന്ന സോഡിയം ക്ലോറൈഡ് പോലുള്ള അയോണിക സംയുക്തങ്ങളിൽ, സൂത്രവാക്യ യൂണിറ്റ് സാധാരണയായി കീഴ്‌വഴക്കമനുസരിച്ച് അനുഭവസിദ്ധ സൂത്രവാക്യമായി എഴുതുന്നു. ബഹുഘടക അയോൺ അതേപടി നിലനിർത്തുന്നവ അപവാദങ്ങളാണ്, പെറോക്സൈഡ് അയോൺ O₂²⁻ അടങ്ങിയ സോഡിയം പെറോക്സൈഡ്, Na₂O₂, പോലെ.

അറിയപ്പെടുന്ന സൂത്രവാക്യത്തിൽ നിന്ന് ശതമാന ഘടന

ഒരു മൂലകത്തിന്റെ പിണ്ഡ ശതമാനം എന്നാൽ ഒരു മോൾ സംയുക്തത്തിലെ ആ മൂലകത്തിന്റെ പിണ്ഡത്തെ മോളാർ പിണ്ഡം കൊണ്ട് ഹരിച്ച് 100 കൊണ്ട് ഗുണിച്ചതാണ്. രണ്ട് ദശാംശസ്ഥാനങ്ങളിലേക്ക് റൗണ്ട് ചെയ്ത IUPAC സാധാരണ ആറ്റോമിക ഭാരങ്ങളാണ് ഈ ഗൈഡ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്: H 1.01, C 12.01, N 14.01, O 16.00, S 32.06, Fe 55.85.

ഉദാഹരണം 1. അമോണിയം സൾഫേറ്റ്, (NH₄)₂SO₄, ഒരു നൈട്രജൻ വളമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. അതിലെ നൈട്രജന്റെ പിണ്ഡ ശതമാനം എത്രയാണ്? ഒരു സൂത്രവാക്യ യൂണിറ്റിൽ 2 N, 8 H, 1 S, 4 O അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു; അതിനാൽ മോളാർ പിണ്ഡം 2(14.01) + 8(1.01) + 32.06 + 4(16.00) = 28.02 + 8.08 + 32.06 + 64.00 = 132.16 g/mol ആണ്. നൈട്രജൻ: 28.02 ÷ 132.16 × 100 = 21.20% N. മറ്റ് മൂലകങ്ങൾ 6.11% H, 24.26% S, 48.43% O എന്നിങ്ങനെ വരുന്നു; നാല് മൂല്യങ്ങളുടെയും തുക 100.00% ആണ്, ഒരു ആറ്റവും വിട്ടുപോയിട്ടില്ലെന്ന് ഉറപ്പാക്കാനുള്ള ഉപയോഗപ്രദമായ പരിശോധന.

പിണ്ഡങ്ങളെ പൂർണ്ണസംഖ്യാ മോൾ അനുപാതമാക്കൽ

സബ്സ്ക്രിപ്റ്റുകൾ ആറ്റങ്ങളെ എണ്ണുന്നു, ആറ്റങ്ങളെ എണ്ണുന്നത് മോളുകളിലാണ്; അതിനാൽ ഈ രീതി എല്ലായ്പ്പോഴും മോളുകളിലൂടെ കടന്നുപോകുന്നു. വ്യത്യസ്ത മൂലകങ്ങളുടെ ആറ്റങ്ങൾക്ക് വ്യത്യസ്ത പിണ്ഡമുള്ളതിനാൽ അവയുടെ ഗ്രാം നേരിട്ട് താരതമ്യം ചെയ്യാനാവില്ല.

ദശാംശത്തിൽ നിന്ന് ഭിന്നസംഖ്യയിലേക്കുള്ള ഘട്ടത്തിന് വിവേചനം വേണം. പരീക്ഷണ അനുപാതങ്ങൾ അപൂർവമായേ കൃത്യമാകൂ; അതിനാൽ ഒരു പൂർണ്ണസംഖ്യയിൽ നിന്ന് ഏകദേശം 0.1-നുള്ളിലുള്ള മൂല്യം സാധാരണയായി റൗണ്ട് ചെയ്യാം, എന്നാൽ 1.5, 1.33, 1.67, 1.25, 1.75 എന്നിവയ്ക്ക് സമീപമുള്ള മൂല്യം ഒരു ഭിന്നസംഖ്യയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ഉചിതമെങ്കിൽ എല്ലാ അനുപാതങ്ങളെയും 2, 3, അല്ലെങ്കിൽ 4 കൊണ്ട് ഗുണിക്കുക. ഉദാഹരണത്തിന്, 1.737 g Fe യും 0.747 g O യും അടങ്ങിയ ഒരു അയൺ ഓക്സൈഡ് സാമ്പിൾ 0.03110 mol Fe യും 0.0467 mol O യും നൽകുന്നു. O:Fe അനുപാതം 1.50 ആണ്, അതിനാൽ ഇരട്ടിയാക്കുമ്പോൾ Fe₂O₃ ലഭിക്കുന്നു.

• പിണ്ഡങ്ങളിൽ നിന്ന് തുടങ്ങുക. നിങ്ങളുടെ പക്കൽ ശതമാനങ്ങളാണെങ്കിൽ 100 g സാമ്പിൾ അനുമാനിക്കുക, അപ്പോൾ ഓരോ ശതമാനവും ഗ്രാമായി മാറും.
• ഓരോ പിണ്ഡത്തെയും ആ മൂലകത്തിന്റെ ആറ്റോമിക ഭാരം ഉപയോഗിച്ച് മോളാക്കി മാറ്റുക.
• എല്ലാ മോൾ മൂല്യങ്ങളെയും അവയിൽ ഏറ്റവും ചെറിയതുകൊണ്ട് ഹരിക്കുക.
• ഏതെങ്കിലും അനുപാതം പൂർണ്ണസംഖ്യയോട് അടുത്തല്ലെങ്കിൽ, എല്ലാ അനുപാതങ്ങളെയും പൂർണ്ണസംഖ്യകളാക്കുന്ന ഏറ്റവും ചെറിയ പൂർണ്ണസംഖ്യ കൊണ്ട് ഗുണിക്കുക.
• സബ്സ്ക്രിപ്റ്റുകൾ കീഴ്‌വഴക്കമനുസരിച്ചുള്ള ക്രമത്തിൽ എഴുതുക (ജൈവ സംയുക്തങ്ങൾക്ക് ആദ്യം C, പിന്നെ H, ബാക്കിയുള്ളവ അക്ഷരമാലാക്രമത്തിൽ).

ഉദാഹരണം: ശതമാന ഘടനയിൽ നിന്ന് ഒരു കാർബോക്സിലിക് അമ്ലം

ഉദാഹരണം 2. വെളുത്ത പരൽരൂപ അമ്ലത്തിന്റെ വിശ്ലേഷണം പിണ്ഡപ്രകാരം 40.68% C, 5.13% H, 54.19% O എന്ന് നൽകുന്നു. വേറിട്ട ഒരു അളവ് അതിന്റെ മോളാർ പിണ്ഡം 118 g/mol ആണെന്ന് കാണിക്കുന്നു. അനുഭവസിദ്ധ, തന്മാത്രാ സൂത്രവാക്യങ്ങൾ കണ്ടെത്തുക.

100 g അനുമാനിക്കുക; അപ്പോൾ സാമ്പിളിൽ 40.68 g C, 5.13 g H, 54.19 g O ഉണ്ട്. മോളാക്കി മാറ്റുക: 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. ഏറ്റവും ചെറിയ മൂല്യമായ 3.387 കൊണ്ട് ഹരിക്കുക: C 1.000, H 1.500, O 1.000.

ഹൈഡ്രജൻ അനുപാതം 1.500 ഒരു പകുതിയാണ്, റൗണ്ടിങ് പിശകല്ല; അതിനാൽ എല്ലാ അനുപാതങ്ങളെയും 2 കൊണ്ട് ഗുണിക്കുക: C₂H₃O₂. ഇതിന്റെ സൂത്രവാക്യ പിണ്ഡം 2(12.01) + 3(1.01) + 2(16.00) = 59.05 g/mol ആണ്. ഗുണിതം 118 ÷ 59.05 = 2.00 ആണ്; അതിനാൽ തന്മാത്രാ സൂത്രവാക്യം C₄H₆O₄ ആണ്. ഇത് സക്സിനിക് അമ്ലത്തിന്റെ സൂത്രവാക്യമാണ്. 1.5-നെ 2 ആയി മുകളിലേക്ക് റൗണ്ട് ചെയ്തിരുന്നെങ്കിൽ CH₂O (30.03 g/mol) ലഭിക്കുമായിരുന്നു, 118 ÷ 30.03 = 3.93 പൂർണ്ണസംഖ്യയല്ല; അനുഭവസിദ്ധ സൂത്രവാക്യം തെറ്റാണെന്നതിന്റെ സൂചന.

ഉദാഹരണം: ഒരു ജൈവ ദ്രാവകത്തിന്റെ ജ്വലന വിശ്ലേഷണം

ഉദാഹരണം 3. C, H, O മാത്രം അടങ്ങിയ ഒരു ദ്രാവകത്തിന്റെ 0.3150 g സാമ്പിൾ അധിക ഓക്സിജനിൽ പൂർണമായി കത്തിക്കുന്നു. അത് 0.6293 g CO₂ ഉം 0.2577 g H₂O ഉം ഉണ്ടാക്കുന്നു. ബാഷ്പത്തിന്റെ മോളാർ പിണ്ഡം ഏകദേശം 88 g/mol ആണ്. രണ്ട് സൂത്രവാക്യങ്ങളും കണ്ടെത്തുക.

കാർബൺ മുഴുവൻ CO₂-ലും ഹൈഡ്രജൻ മുഴുവൻ H₂O-യിലും എത്തുന്നു. C-യുടെ പിണ്ഡം = 0.6293 g CO₂ × (12.01 g C / 44.01 g CO₂) = 0.17173 g. H-ന്റെ പിണ്ഡം = 0.2577 g H₂O × (2.02 g H / 18.02 g H₂O) = 0.028888 g. ഉൽപ്പന്നങ്ങളിലെ ഓക്സിജന്റെ വലിയ ഭാഗം O₂ വിതരണത്തിൽ നിന്ന് വന്നതിനാൽ ഓക്സിജനെ അതേ രീതിയിൽ പിന്തുടരാനാവില്ല; അതിനാൽ വ്യത്യാസം വഴി കണ്ടെത്തുക: 0.3150 − 0.17173 − 0.028888 = 0.11438 g O.

മോളുകൾ: 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 കൊണ്ട് ഹരിച്ചാൽ 2.000 : 4.001 : 1 ലഭിക്കുന്നു; അതിനാൽ അനുഭവസിദ്ധ സൂത്രവാക്യം C₂H₄O ആണ്, സൂത്രവാക്യ പിണ്ഡം 44.06 g/mol. ഗുണിതം 88 ÷ 44.06 = 2.0 ആണ്, അതായത് C₄H₈O₂. എഥൈൽ അസറ്റേറ്റ്, ബ്യൂട്ടനോയിക് അമ്ലം എന്നിവ ഉൾപ്പെടെ പല വ്യത്യസ്ത സംയുക്തങ്ങൾക്ക് ഈ തന്മാത്രാ സൂത്രവാക്യമുണ്ട്; അതിനാൽ പദാർഥം തിരിച്ചറിയാൻ സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി പോലുള്ള ഘടനാപരമായ തെളിവ് വേണ്ടിവരും.

അനുഭവസിദ്ധ സൂത്രവാക്യ കണക്കുകൂട്ടലുകൾ എവിടെയാണ് തെറ്റുന്നത്

മിക്ക പിശകുകളും രണ്ട് ഘട്ടങ്ങളിലാണ് സംഭവിക്കുന്നത്: എന്തിനെ മോളാക്കി മാറ്റണം എന്ന് തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നതിലും പൂർണ്ണസംഖ്യയല്ലാത്ത അനുപാതത്തെ എങ്ങനെ കൈകാര്യം ചെയ്യണം എന്ന് തീരുമാനിക്കുന്നതിലും. അവസാന സൂത്രവാക്യം എഴുതുംമുമ്പ് രണ്ടും പരിശോധിക്കുക.

പിന്നെ ഉത്തരം ഡാറ്റയുമായി ഒത്തുനോക്കുക. നിങ്ങൾ നിർദേശിക്കുന്ന സൂത്രവാക്യത്തിന്റെ ശതമാന ഘടന വീണ്ടും കണക്കാക്കി അളന്ന മൂല്യങ്ങളുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുക; നല്ല ഡാറ്റ സാധാരണയായി ഏതാനും പത്തിലൊന്ന് ശതമാനത്തിനുള്ളിൽ യോജിക്കും. ഉദാഹരണം 2-ൽ C₄H₆O₄ 40.68% C, 5.13% H, 54.19% O നൽകുന്നു, വിശ്ലേഷണവുമായി യോജിക്കുന്നു.

• 1.5 അല്ലെങ്കിൽ 1.33 എന്ന അനുപാതം മുഴുവൻ ഗുണിക്കുന്നതിനുപകരം ഏറ്റവുമടുത്ത പൂർണ്ണസംഖ്യയിലേക്ക് റൗണ്ട് ചെയ്യൽ.
• മോൾ മൂല്യങ്ങളെ ഒന്നോ രണ്ടോ സാർഥക അക്കങ്ങളിലേക്ക് റൗണ്ട് ചെയ്യൽ; ഇത് വ്യക്തമായ 1.50-നെ അവ്യക്തമായ ഒന്നാക്കി മാറ്റാം.
• ഓക്സിജന്റെ പിണ്ഡത്തെ 32.00 g/mol കൊണ്ട് ഹരിക്കൽ. സബ്സ്ക്രിപ്റ്റുകൾ ആറ്റങ്ങളെ എണ്ണുന്നതിനാൽ O-യുടെ ആറ്റോമിക ഭാരം, 16.00, ഉപയോഗിക്കുക.
• ജ്വലന ഉൽപ്പന്നങ്ങളിലെ ഓക്സിജനെ സാമ്പിളിന്റേതായി കണക്കാക്കൽ. സാമ്പിളിലെ ഓക്സിജൻ വ്യത്യാസം വഴി കണ്ടെത്തുക.
• വിട്ടുപോയ മൂലകത്തെ അവഗണിക്കൽ. നൽകിയ ശതമാനങ്ങളുടെ തുക 100%-ൽ വളരെ താഴെയാണെങ്കിൽ, മറ്റൊരു മൂലകം, പലപ്പോഴും ഓക്സിജൻ, ഉണ്ട്.
• പൂർണ്ണസംഖ്യയല്ലാത്ത തന്മാത്രാ ഗുണിതം സ്വീകരിക്കൽ. മോളാർ പിണ്ഡം ÷ അനുഭവസിദ്ധ സൂത്രവാക്യ പിണ്ഡം ഒരു പൂർണ്ണസംഖ്യയോട് അടുത്തല്ലെങ്കിൽ അനുഭവസിദ്ധ സൂത്രവാക്യം വീണ്ടും പരിശോധിക്കുക.