Өгөгдлөөс эмпирик ба молекул томьёо гаргах

Хамгийн энгийн харьцаа ба бодит найрлага

Эмпирик томьёо нь нэгдэл дэх атомуудын хамгийн бага бүхэл тоон харьцааг өгнө. Молекул томьёо нь нэг молекул дахь атом бүрийн бодит тоог өгнө, мөн энэ нь эмпирик томьёоны үргэлж бүхэл тоон үржвэр байна. Устөрөгчийн хэт ислийн молекул томьёо H₂O₂, эмпирик томьёо HO. Глюкоз C₆H₁₂O₆-ийн эмпирик томьёо CH₂O бөгөөд үүнийг формальдегид ба цууны хүчилтэй хуваалцдаг.

Масс өгөгдөл ганцаараа зөвхөн эмпирик томьёог илрүүлж чадна, учир нь H₂O₂ ба HO нь ижил хувийн найрлагатай. Үржвэрийг олохын тулд молийн массын тусдаа хэмжилт хэрэгтэй. Натрийн хлорид гэх мэт тусгаарлагдсан молекул биш өргөн торыг үүсгэдэг ион нэгдлүүдийн томьёоны нэгжийг ихэвчлэн заншлаар эмпирик томьёо гэж бичдэг. Үл хамаарах тохиолдлууд олон атомт ионыг бүрэн хадгалдаг, жишээлбэл хэт исэлийн ион O₂²⁻-ийг агуулсан натрийн хэт исэл Na₂O₂.

Мэдэгдэж буй томьёоноос хувийн найрлага

Элементийн массын хувь нь нэгдлийн нэг моль дахь тэр элементийн массыг молийн массад хуваагаад 100-аар үржүүлсэн хэмжээ юм. Энэ гарын авлага нь аравтын хоёр оронд бөөрөнхийлсөн IUPAC-ийн стандарт атомын жинг ашигладаг: H 1.01, C 12.01, N 14.01, O 16.00, S 32.06, Fe 55.85.

1-р жишээ. Аммонийн сульфат (NH₄)₂SO₄-ийг азотын бордоо болгон хэрэглэдэг. Түүний азотын массын хувь хэд вэ? Нэг томьёоны нэгж 2 N, 8 H, 1 S, 4 O агуулдаг тул молийн масс нь 2(14.01) + 8(1.01) + 32.06 + 4(16.00) = 28.02 + 8.08 + 32.06 + 64.00 = 132.16 g/mol. Азот: 28.02 ÷ 132.16 × 100 = 21.20% N. Бусад элементүүд 6.11% H, 24.26% S, 48.43% O гарах бөгөөд дөрвөн утгын нийлбэр 100.00% болдог нь ямар ч атом алдаагүйг шалгах ашигтай арга юм.

Массыг бүхэл тоон молийн харьцаа болгох

Индексүүд атомыг тоолдог, атомыг молиор тоолдог тул арга үргэлж молиор дамждаг. Өөр өөр элементүүдийн грамм нь атомууд нь өөр өөр масстай учраас шууд харьцуулагдах боломжгүй.

Аравтыг бутархай болгох алхам нь дүгнэлт шаарддаг. Туршилтын харьцаа ховор тохиолдолд яг байдаг, иймээс бүхэл тооноос ойролцоогоор 0.1-ийн дотор байгаа утгыг ихэвчлэн бөөрөнхийлж болох боловч 1.5, 1.33, 1.67, 1.25, 1.75-д ойр утга нь бутархайг илтгэнэ. Харьцаа бүрийг шаардлагатай бол 2, 3, 4-өөр үржүүл. Жишээлбэл, 1.737 g Fe ба 0.747 g O агуулсан төмрийн ислийн дээж 0.03110 mol Fe ба 0.0467 mol O өгнө. O:Fe харьцаа 1.50 тул хоёр дахин үржүүлбэл Fe₂O₃ болно.

• Массаас эхэл. Хэрэв хувь байвал хувь бүр грамм болохоор 100 g дээж гэж үз.
• Масс бүрийг тэр элементийн атомын жингээр моль руу хөрвүүл.
• Молийн утга бүрийг хамгийн багад нь хуваа.
• Хэрэв аль нэг харьцаа бүхэл тоонд ойр биш бол бүх харьцааг тэднийг бүхэл болгох хамгийн бага бүхэл тоогоор үржүүл.
• Индексүүдийг уламжлалт дарааллаар бич (органик нэгдлүүдэд эхлээд C, дараа нь H, үлдсэнийг цагаан толгойн дарааллаар).

Бодит жишээ: хувийн найрлагаас карбоксилын хүчил

2-р жишээ. Цагаан талст хүчлийн шинжилгээгээр массаар 40.68% C, 5.13% H, 54.19% O гарав. Тусдаа хэмжилт түүний молийн массыг 118 g/mol гэж тогтоов. Эмпирик болон молекул томьёог ол.

100 g гэж үз, тэгвэл дээж 40.68 g C, 5.13 g H, 54.19 g O агуулна. Моль руу хөрвүүл: 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. Хамгийн бага утга 3.387-д хуваа: C 1.000, H 1.500, O 1.000.

Устөрөгчийн 1.500 харьцаа нь бөөрөнхийлөлтийн алдаа биш, хагас тул харьцаа бүрийг 2-оор үржүүл: C₂H₃O₂. Түүний томьёоны масс 2(12.01) + 3(1.01) + 2(16.00) = 59.05 g/mol. Үржвэр нь 118 ÷ 59.05 = 2.00 тул молекул томьёо C₄H₆O₄. Энэ бол хув хүчлийн томьёо. 1.5-ыг 2 хүртэл дээш бөөрөнхийлсөн бол CH₂O (30.03 g/mol) гарах байсан бөгөөд 118 ÷ 30.03 = 3.93 нь бүхэл тоо биш, энэ нь эмпирик томьёо буруу байгааг илтгэнэ.

Бодит жишээ: органик шингэний шаталтын шинжилгээ

3-р жишээ. Зөвхөн C, H, O агуулсан шингэний 0.3150 g дээжийг илүүдэл хүчилтөрөгчид бүрэн шатаав. Үүнээс 0.6293 g CO₂ ба 0.2577 g H₂O гарав. Уурын молийн масс ойролцоогоор 88 g/mol. Хоёр томьёог ол.

Бүх нүүрстөрөгч CO₂-д, бүх устөрөгч H₂O-д орно. C-ийн масс = 0.6293 g CO₂ × (12.01 g C / 44.01 g CO₂) = 0.17173 g. H-ийн масс = 0.2577 g H₂O × (2.02 g H / 18.02 g H₂O) = 0.028888 g. Хүчилтөрөгчийг ингэж мөшгих боломжгүй, учир нь бүтээгдэхүүн дэх хүчилтөрөгчийн ихэнх нь O₂-ийн нийлүүлэлтээс ирсэн, иймээс зөрүүгээр ол: 0.3150 − 0.17173 − 0.028888 = 0.11438 g O.

Моль: 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-д хуваавал 2.000 : 4.001 : 1 гарах тул эмпирик томьёо C₂H₄O, томьёоны масс 44.06 g/mol. Үржвэр 88 ÷ 44.06 = 2.0 тул C₄H₈O₂ гарна. Этилацетат ба бутан хүчил зэрэг хэд хэдэн өөр нэгдэл энэ молекул томьёог хуваалцдаг тул бодисыг тодорхойлоход спектроскопи зэрэг бүтцийн нотолгоо шаардлагатай болно.

Эмпирик томьёоны тооцоо хаана алдагддаг вэ

Ихэнх алдаа хоёр цэгт гардаг: юуг моль руу хөрвүүлэхээ сонгох, мөн бүхэл тоо биш харьцааг хэрхэн үзэхээ шийдэх. Эцсийн томьёог бичихээсээ өмнө хоёуланг нь шалга.

Дараа нь хариултыг өгөгдөлтэй тулгаж шалга. Санал болгож буй томьёоныхоо хувийн найрлагыг дахин тооцоолж, хэмжсэн утгатай харьцуул; сайн өгөгдөл ихэвчлэн хувийн хэдхэн аравны дотор давхцдаг. 2-р жишээнд C₄H₆O₄ нь 40.68% C, 5.13% H, 54.19% O өгч, шинжилгээтэй таарна.

• 1.5 эсвэл 1.33 харьцааг бүгдийг нь үржүүлэхийн оронд хамгийн ойр бүхэл тоо руу бөөрөнхийлөх.
• Молийн утгуудыг ач холбогдолтой нэг эсвэл хоёр цифр хүртэл бөөрөнхийлөх нь тодорхой 1.50-г хоёрдмол утгатай болгож болно.
• Хүчилтөрөгчийн массыг 32.00 g/mol-д хуваах. Индексүүд атомыг тоолдог тул O-ийн атомын жин 16.00-г ашигла.
• Шаталтын бүтээгдэхүүн дэх хүчилтөрөгчийг дээжинд хамааруулах. Дээжийн хүчилтөрөгчийг зөрүүгээр ол.
• Дутуу элементийг үл тоох. Заасан хувиуд нийлбэрээрээ 100%-иас хавьгүй бага бол өөр элемент, ихэвчлэн хүчилтөрөгч, байна.
• Бүхэл бус молекулын үржвэрийг зөвшөөрөх. Хэрэв молийн масс ÷ эмпирик томьёоны масс бүхэл тоонд ойр биш бол эмпирик томьёог дахин шалга.