Ma'lumotlardan eng oddiy va molekulyar formulalar

Eng oddiy nisbat va haqiqiy tarkib

Eng oddiy formula birikmadagi atomlarning eng kichik butun sonli nisbatini beradi. Molekulyar formula bitta molekuladagi har bir turdagi atomlarning haqiqiy sonini beradi va u har doim eng oddiy formulaning butun sonli karralisidir. Vodorod peroksidning molekulyar formulasi H₂O₂, eng oddiy formulasi HO. Glyukoza C₆H₁₂O₆ ning eng oddiy formulasi CH₂O bo'lib, uni formaldegid va sirka kislota bilan baham ko'radi.

Faqat massa ma'lumotlari eng oddiy formulanigina ochib berishi mumkin, chunki H₂O₂ va HO ning foiz tarkibi bir xil. Karralini topish uchun molyar massani alohida o'lchash kerak. Natriy xlorid kabi ionli birikmalar alohida molekulalarni emas, cheksiz kristall panjaralarni hosil qiladi, shuning uchun ularning formula birligi odatda an'anaga ko'ra eng oddiy formula sifatida yoziladi. Istisnolar ko'p atomli ionni butun saqlaydi, masalan natriy peroksid Na₂O₂ peroksid ioni O₂²⁻ ni o'z ichiga oladi.

Ma'lum formuladan foiz tarkibi

Elementning massa ulushi (foizda) — birikmaning bir molidagi shu elementning massasini molyar massaga bo'lib, 100 ga ko'paytirishdir. Ushbu qo'llanmada IUPAC standart atom og'irliklari ikki o'nli xonagacha yaxlitlangan holda ishlatiladi: H 1.01, C 12.01, N 14.01, O 16.00, S 32.06 va Fe 55.85.

1-yechilgan misol. Ammoniy sulfat (NH₄)₂SO₄ azotli o'g'it sifatida ishlatiladi. Uning azotning massa ulushi qancha? Bitta formula birligi 2 N, 8 H, 1 S va 4 O ni o'z ichiga oladi, shuning uchun molyar massa 2(14.01) + 8(1.01) + 32.06 + 4(16.00) = 28.02 + 8.08 + 32.06 + 64.00 = 132.16 g/mol. Azot: 28.02 ÷ 132.16 × 100 = 21.20% N. Boshqa elementlar 6.11% H, 24.26% S va 48.43% O ni tashkil etadi va to'rtta qiymat yig'indisi 100.00% bo'ladi; bu birorta atom o'tkazib yuborilmaganini tekshirishning qulay usuli.

Massalarni butun sonli mol nisbatiga aylantirish

Indekslar atomlarni sanaydi, atomlar esa molda sanaladi, shuning uchun usul har doim moldan o'tadi. Turli elementlarning grammlarini bevosita solishtirib bo'lmaydi, chunki ularning atomlari turlicha massaga ega.

O'nli sondan kasrga o'tish qadami mulohazani talab qiladi. Tajriba nisbatlari kamdan-kam aniq bo'ladi, shuning uchun butun songa taxminan 0.1 gacha yaqin qiymatni odatda yaxlitlash mumkin, lekin 1.5, 1.33, 1.67, 1.25 yoki 1.75 ga yaqin qiymat kasrni bildiradi. Har bir nisbatni mos ravishda 2, 3 yoki 4 ga ko'paytiring. Masalan, 1.737 g Fe va 0.747 g O ni o'z ichiga olgan temir oksidi namunasi 0.03110 mol Fe va 0.0467 mol O beradi. O:Fe nisbati 1.50, shuning uchun ikkiga ko'paytirish Fe₂O₃ ni beradi.

• Massalardan boshlang. Foizlar berilgan bo'lsa, 100 g namuna deb faraz qiling, shunda har bir foiz grammga aylanadi.
• Har bir massani o'sha elementning atom og'irligidan foydalanib molga o'zgartiring.
• Har bir mol qiymatini eng kichigiga bo'ling.
• Agar biror nisbat butun songa yaqin bo'lmasa, barcha nisbatlarni ularni butun qiladigan eng kichik butun songa ko'paytiring.
• Indekslarni an'anaviy tartibda yozing (organik birikmalar uchun avval C, keyin H, so'ng qolganlarini alifbo tartibida).

Yechilgan misol: foiz tarkibidan karbon kislota

2-yechilgan misol. Oq kristall kislotaning tahlili massa bo'yicha 40.68% C, 5.13% H va 54.19% O ni beradi. Alohida o'lchov uning molyar massasini 118 g/mol deb belgilaydi. Eng oddiy va molekulyar formulalarni toping.

100 g deb faraz qiling, shunda namunada 40.68 g C, 5.13 g H va 54.19 g O bor. Molga o'zgartiring: 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. Eng kichik qiymat 3.387 ga bo'ling: C 1.000, H 1.500, O 1.000.

Vodorodning 1.500 nisbati yarim, yaxlitlash xatosi emas, shuning uchun har bir nisbatni 2 ga ko'paytiring: C₂H₃O₂. Uning formula massasi 2(12.01) + 3(1.01) + 2(16.00) = 59.05 g/mol. Karrali 118 ÷ 59.05 = 2.00, demak molekulyar formula C₄H₆O₄. Bu — qahrabo kislotaning formulasi. 1.5 ni 2 ga yaxlitlash CH₂O (30.03 g/mol) ni berardi, 118 ÷ 30.03 = 3.93 esa butun son emas, bu eng oddiy formula noto'g'ri ekanining belgisi.

Yechilgan misol: organik suyuqlikning yonish tahlili

3-yechilgan misol. Faqat C, H va O dan iborat suyuqlikning 0.3150 g namunasi ortiqcha kislorodda to'liq yondirildi. U 0.6293 g CO₂ va 0.2577 g H₂O hosil qiladi. Bug'ining molyar massasi taxminan 88 g/mol. Ikkala formulani toping.

Barcha uglerod CO₂ da, barcha vodorod H₂O da qoladi. C massasi = 0.6293 g CO₂ × (12.01 g C / 44.01 g CO₂) = 0.17173 g. H massasi = 0.2577 g H₂O × (2.02 g H / 18.02 g H₂O) = 0.028888 g. Kislorodni xuddi shunday kuzatib bo'lmaydi, chunki mahsulotlardagi kislorodning katta qismi O₂ ta'minotidan kelgan, shuning uchun uni ayirma bilan toping: 0.3150 − 0.17173 − 0.028888 = 0.11438 g O.

Mol miqdorlari: 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 ga bo'lish 2.000 : 4.001 : 1 ni beradi, demak eng oddiy formula C₂H₄O, formula massasi 44.06 g/mol. Karrali 88 ÷ 44.06 = 2.0, bu C₄H₈O₂ ni beradi. Bir nechta turli birikmalar, jumladan etilatsetat va moy kislota, shu molekulyar formulani baham ko'radi, shuning uchun moddani aniqlash spektroskopiya kabi tuzilmaviy dalillarni talab qiladi.

Eng oddiy formulani hisoblashda xatolar qayerda yuz beradi

Xatolarning ko'pi ikki nuqtada yuz beradi: nimani molga aylantirishni tanlashda va butun bo'lmagan nisbatni qanday hal qilishni belgilashda. Yakuniy formulani yozishdan oldin ikkalasini tekshiring.

So'ng javobni ma'lumotlarga solishtirib sinab ko'ring. Taklif qilgan formulangizning foiz tarkibini qayta hisoblang va o'lchangan qiymatlar bilan solishtiring; yaxshi ma'lumotlar odatda foizning bir necha o'ndan biri doirasida mos keladi. 2-yechilgan misolda C₄H₆O₄ 40.68% C, 5.13% H va 54.19% O ni beradi, bu tahlilga mos keladi.

• 1.5 yoki 1.33 nisbatini butun songa ko'paytirish o'rniga eng yaqin butun songa yaxlitlash.
• Mol qiymatlarini bir yoki ikkita muhim raqamga yaxlitlash, bu aniq 1.50 ni noaniq qiymatga aylantirishi mumkin.
• Kislorod massasini 32.00 g/mol ga bo'lish. O ning atom og'irligi 16.00 dan foydalaning, chunki indekslar atomlarni sanaydi.
• Yonish mahsulotlaridagi kislorodni namunaga bog'lash. Namunadagi kislorodni ayirma bilan toping.
• Yetishmayotgan elementni e'tiborsiz qoldirish. Ko'rsatilgan foizlar yig'indisi 100% dan ancha kam bo'lsa, boshqa element, ko'pincha kislorod, mavjud.
• Butun bo'lmagan molekulyar karralini qabul qilish. Agar molyar massa ÷ eng oddiy formula massasi butun songa yaqin bo'lmasa, eng oddiy formulani qayta tekshiring.