డేటా నుండి అనుభావిక, అణు సూత్రాలు

అత్యంత సరళ నిష్పత్తి, అసలు సంఘటనం

అనుభావిక సూత్రం ఒక సమ్మేళనంలోని పరమాణువుల అతి చిన్న పూర్ణ సంఖ్యా నిష్పత్తిని ఇస్తుంది. అణు సూత్రం ఒక అణువులో ప్రతి రకం పరమాణువుల అసలు సంఖ్యను ఇస్తుంది, అది ఎల్లప్పుడూ అనుభావిక సూత్రానికి పూర్ణ సంఖ్యా గుణిజం. హైడ్రోజన్ పెరాక్సైడ్ అణు సూత్రం H₂O₂, అనుభావిక సూత్రం HO. గ్లూకోజ్, C₆H₁₂O₆, అనుభావిక సూత్రం CH₂O, ఇది ఫార్మాల్డిహైడ్, ఎసిటిక్ ఆమ్లంతో పంచుకుంటుంది.

ద్రవ్యరాశి డేటా అనుభావిక సూత్రాన్ని మాత్రమే వెల్లడించగలదు, ఎందుకంటే H₂O₂, HO కు ఒకేరకమైన శాతం సంఘటనం ఉంటుంది. గుణిజాన్ని కనుగొనడానికి మోలార్ ద్రవ్యరాశి యొక్క వేరే కొలత అవసరం. సోడియం క్లోరైడ్ వంటి అయానిక సమ్మేళనాలు వివిక్త అణువులకు బదులుగా విస్తృత జాలకాలను ఏర్పరుస్తాయి, వాటికి సూత్ర యూనిట్‌ను సంప్రదాయంగా సాధారణంగా అనుభావిక సూత్రంగా రాస్తారు. ఇందుకు మినహాయింపులు బహుపరమాణుక అయాన్‌ను చెక్కుచెదరకుండా ఉంచుతాయి; ఉదాహరణకు సోడియం పెరాక్సైడ్, Na₂O₂, పెరాక్సైడ్ అయాన్ O₂²⁻ ను కలిగి ఉంటుంది.

తెలిసిన సూత్రం నుండి శాతం సంఘటనం

ఒక మూలకం ద్రవ్యరాశి శాతం అంటే సమ్మేళనం యొక్క ఒక మోల్‌లో ఆ మూలకం ద్రవ్యరాశిని మోలార్ ద్రవ్యరాశితో భాగించి 100 తో గుణించడం. ఈ మార్గదర్శి రెండు దశాంశ స్థానాలకు పూర్తి చేసిన IUPAC ప్రామాణిక పరమాణు భారాలను ఉపయోగిస్తుంది: H 1.01, C 12.01, N 14.01, O 16.00, S 32.06, Fe 55.85.

సాధన ఉదాహరణ 1. అమ్మోనియం సల్ఫేట్, (NH₄)₂SO₄, నైట్రోజన్ ఎరువుగా ఉపయోగించబడుతుంది. దాని నైట్రోజన్ ద్రవ్యరాశి శాతం ఎంత? ఒక సూత్ర యూనిట్‌లో 2 N, 8 H, 1 S, 4 O ఉన్నాయి, కాబట్టి మోలార్ ద్రవ్యరాశి 2(14.01) + 8(1.01) + 32.06 + 4(16.00) = 28.02 + 8.08 + 32.06 + 64.00 = 132.16 g/mol. నైట్రోజన్: 28.02 ÷ 132.16 × 100 = 21.20% N. మిగతా మూలకాలు 6.11% H, 24.26% S, 48.43% O గా వస్తాయి, నాలుగు విలువల మొత్తం 100.00%, ఏ పరమాణువూ మిస్ కాలేదని సరిచూసుకోవడానికి ఇది ఉపయోగకరం.

ద్రవ్యరాశులను పూర్ణ సంఖ్యా మోల్ నిష్పత్తిగా మార్చడం

పాదాంకాలు పరమాణువులను లెక్కిస్తాయి, పరమాణువులను మోల్‌లలో లెక్కిస్తారు, కాబట్టి పద్ధతి ఎల్లప్పుడూ మోల్‌ల గుండా వెళ్తుంది. వేర్వేరు మూలకాల గ్రాములను నేరుగా పోల్చలేము, ఎందుకంటే వాటి పరమాణువులకు వేర్వేరు ద్రవ్యరాశులు ఉంటాయి.

దశాంశం నుండి భిన్నానికి మార్చే దశకు విచక్షణ అవసరం. ప్రయోగాత్మక నిష్పత్తులు అరుదుగా ఖచ్చితంగా ఉంటాయి, కాబట్టి పూర్ణ సంఖ్యకు సుమారు 0.1 లోపల ఉన్న విలువను సాధారణంగా పూర్తి చేయవచ్చు, కానీ 1.5, 1.33, 1.67, 1.25 లేదా 1.75 దగ్గర ఉన్న విలువ భిన్నాన్ని సూచిస్తుంది. తగినట్లు ప్రతి నిష్పత్తిని 2, 3 లేదా 4 తో గుణించండి. ఉదాహరణకు, 1.737 g Fe, 0.747 g O ఉన్న ఐరన్ ఆక్సైడ్ నమూనా 0.03110 mol Fe, 0.0467 mol O ఇస్తుంది. O:Fe నిష్పత్తి 1.50, కాబట్టి రెట్టింపు చేస్తే Fe₂O₃ వస్తుంది.

• ద్రవ్యరాశులతో మొదలుపెట్టండి. మీ వద్ద శాతాలు ఉంటే, 100 g నమూనా అనుకోండి, అప్పుడు ప్రతి శాతం గ్రాములవుతుంది.
• ఆ మూలకం పరమాణు భారాన్ని ఉపయోగించి ప్రతి ద్రవ్యరాశిని మోల్‌లుగా మార్చండి.
• ప్రతి మోల్ విలువను వాటిలో అతి చిన్నదానితో భాగించండి.
• ఏదైనా నిష్పత్తి పూర్ణ సంఖ్యకు దగ్గరగా లేకపోతే, అన్ని నిష్పత్తులనూ పూర్ణం చేసే అతి చిన్న పూర్ణాంకంతో గుణించండి.
• పాదాంకాలను సంప్రదాయ క్రమంలో రాయండి (కర్బన సమ్మేళనాలకు, మొదట C, తర్వాత H, తర్వాత మిగతావి వర్ణమాల క్రమంలో).

సాధన ఉదాహరణ: శాతం సంఘటనం నుండి ఒక కార్బాక్సిలిక్ ఆమ్లం

సాధన ఉదాహరణ 2. ఒక తెల్లని స్ఫటిక ఆమ్ల విశ్లేషణ ద్రవ్యరాశి ప్రకారం 40.68% C, 5.13% H, 54.19% O ఇస్తుంది. వేరే కొలత దాని మోలార్ ద్రవ్యరాశిని 118 g/mol గా నిర్ణయిస్తుంది. అనుభావిక, అణు సూత్రాలను కనుగొనండి.

100 g అనుకోండి, అప్పుడు నమూనాలో 40.68 g C, 5.13 g H, 54.19 g O ఉన్నాయి. మోల్‌లకు మార్చండి: 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. అతి చిన్న విలువ 3.387 తో భాగించండి: C 1.000, H 1.500, O 1.000.

హైడ్రోజన్ నిష్పత్తి 1.500 అనేది అర వంతు, పూర్తి చేయడంలో దోషం కాదు, కాబట్టి ప్రతి నిష్పత్తిని 2 తో గుణించండి: C₂H₃O₂. దాని సూత్ర ద్రవ్యరాశి 2(12.01) + 3(1.01) + 2(16.00) = 59.05 g/mol. గుణిజం 118 ÷ 59.05 = 2.00, కాబట్టి అణు సూత్రం C₄H₆O₄. ఇది సక్సినిక్ ఆమ్లం సూత్రం. 1.5 ను 2 కు పైకి పూర్తి చేసి ఉంటే CH₂O (30.03 g/mol) వచ్చేది, 118 ÷ 30.03 = 3.93 పూర్ణ సంఖ్య కాదు, అనుభావిక సూత్రం తప్పని ఇది సూచన.

సాధన ఉదాహరణ: ఒక కర్బన ద్రవం దహన విశ్లేషణ

సాధన ఉదాహరణ 3. C, H, O మాత్రమే ఉన్న ద్రవం 0.3150 g నమూనాను అధిక ఆక్సిజన్‌లో పూర్తిగా దహనం చేశారు. అది 0.6293 g CO₂, 0.2577 g H₂O ఉత్పత్తి చేస్తుంది. బాష్పం మోలార్ ద్రవ్యరాశి సుమారు 88 g/mol. రెండు సూత్రాలనూ కనుగొనండి.

కార్బన్ అంతా CO₂ లోకి, హైడ్రోజన్ అంతా H₂O లోకి చేరుతుంది. C ద్రవ్యరాశి = 0.6293 g CO₂ × (12.01 g C / 44.01 g CO₂) = 0.17173 g. H ద్రవ్యరాశి = 0.2577 g H₂O × (2.02 g H / 18.02 g H₂O) = 0.028888 g. ఉత్పన్నాలలోని ఆక్సిజన్‌లో ఎక్కువ భాగం O₂ సరఫరా నుండి వచ్చింది కాబట్టి ఆక్సిజన్‌ను అదే విధంగా వెనుకకు గుర్తించలేము; కాబట్టి తేడా ద్వారా కనుగొనండి: 0.3150 − 0.17173 − 0.028888 = 0.11438 g O.

మోల్‌లు: 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 తో భాగిస్తే 2.000 : 4.001 : 1 వస్తుంది, కాబట్టి అనుభావిక సూత్రం C₂H₄O, సూత్ర ద్రవ్యరాశి 44.06 g/mol. గుణిజం 88 ÷ 44.06 = 2.0, C₄H₈O₂ ఇస్తుంది. ఇథైల్ ఎసిటేట్, బ్యూటనోయిక్ ఆమ్లంతో సహా అనేక విభిన్న సమ్మేళనాలు ఈ అణు సూత్రాన్ని పంచుకుంటాయి, కాబట్టి పదార్థాన్ని గుర్తించడానికి స్పెక్ట్రోస్కోపీ వంటి నిర్మాణ ఆధారాలు అవసరం.

అనుభావిక సూత్ర లెక్కలు ఎక్కడ తప్పుతాయి

చాలా తప్పులు రెండు చోట్ల జరుగుతాయి: దేన్ని మోల్‌లుగా మార్చాలో ఎంచుకోవడం, పూర్ణ సంఖ్య కాని నిష్పత్తిని ఎలా పరిగణించాలో నిర్ణయించడం. తుది సూత్రాన్ని రాసే ముందు రెండింటినీ సరిచూడండి.

తర్వాత సమాధానాన్ని డేటాతో పరీక్షించండి. మీరు ప్రతిపాదించిన సూత్రం శాతం సంఘటనాన్ని మళ్లీ లెక్కించి కొలిచిన విలువలతో పోల్చండి; మంచి డేటా సాధారణంగా శాతంలో కొన్ని పదో వంతుల లోపల సరిపోతుంది. సాధన ఉదాహరణ 2 లో, C₄H₆O₄ 40.68% C, 5.13% H, 54.19% O ఇస్తుంది, విశ్లేషణతో సరిపోతుంది.

• 1.5 లేదా 1.33 నిష్పత్తిని గుణించడానికి బదులు సమీప పూర్ణాంకానికి పూర్తి చేయడం.
• మోల్ విలువలను ఒకటి లేదా రెండు సార్థక అంకెలకు పూర్తి చేయడం, ఇది స్పష్టమైన 1.50 ను అస్పష్టంగా మార్చవచ్చు.
• ఆక్సిజన్ ద్రవ్యరాశిని 32.00 g/mol తో భాగించడం. O పరమాణు భారం 16.00 ఉపయోగించండి, ఎందుకంటే పాదాంకాలు పరమాణువులను లెక్కిస్తాయి.
• దహన ఉత్పన్నాలలోని ఆక్సిజన్‌ను నమూనాకు ఆపాదించడం. నమూనాలోని ఆక్సిజన్‌ను తేడా ద్వారా కనుగొనండి.
• లోపించిన మూలకాన్ని విస్మరించడం. చెప్పిన శాతాల మొత్తం 100% కంటే చాలా తక్కువైతే, మరొక మూలకం, తరచుగా ఆక్సిజన్, ఉంది.
• పూర్ణాంకం కాని అణు గుణిజాన్ని అంగీకరించడం. మోలార్ ద్రవ్యరాశి ÷ అనుభావిక సూత్ర ద్రవ్యరాశి పూర్ణ సంఖ్యకు దగ్గరగా లేకపోతే, అనుభావిక సూత్రాన్ని మళ్లీ సరిచూడండి.