Как определить эмпирическую формулу

Эмпирическая формула химического соединения представляет собой простейшую запись его состава. Эмпирическую формулу вещества можно определить по массе каждого входящего в него элемента, по весовым процентам элементов или по молекулярной формуле соединения.

Метод 1

Метод 1 из 3:

С помощью весовых процентов^{[1]XИсточник информации}

Загрузить PDF

1
Посмотрите, что дано. Если дан элементный состав неизвестного соединения в процентах, а не в граммах, следует предположить, что имеется ровно 100,0 граммов этого вещества.
- Ниже приведена процедура определения эмпирической формулы в том случае, если элементный состав дан в процентах. Если состав неизвестного соединения дан в граммах, перейдите к разделу "Использование веса в граммах".
- Пример: определите эмпирическую формулу соединения, которое состоит из 29,3% Na (натрий), 41,1% S (сера) и 29,6% O (кислород).
2
Определим количество граммов каждого элемента. Если мы предположим, что имеется 100 граммов неизвестного соединения, то количество граммов каждого элемента соответствует его процентному содержанию.
- Пример: в 100 граммах неизвестного вещества содержится 29,3 г Na, 41,1 г S и 29,6 г O.
3
Переведите массу каждого элемента в моли. Массу каждого входящего в соединение элемента следует перевести в моли. Для этого массу необходимо умножить на 1 моль и разделить на атомный вес соответствующего элемента.
- Проще говоря, следует разделить массу каждого элемента на его атомный вес.
- Учтите также, что при данных расчетах необходимо брать не менее четырех значимых цифр.
- Пример: для соединения, которое состоит из 29,3 г Na, 41,1 г S и 29,6 г O, получаем:
  - 29,3 г Na * (1 моль Na / 22,99 г Na) = 1,274 моль Na
  - 41,1 г S * (1 моль S / 32,06 г S) = 1,282 моль S
  - 29,6 г O * (1 моль O / 16,00 г O) = 1,850 моль O
4
Разделите найденное число молей каждого элемента на наименьшее количество молей. Следует найти стехиометрическое соотношение между элементами — это означает, что необходимо вычислить относительные доли каждого элемента по сравнению с остальными элементами, входящими в состав соединения. Для этого разделите каждое количество молей на наименьшее число молей.
- Пример: наименьшее число молей в данном соединении составляет 1,274 моль (количество молей Na, натрия).
  - 1,274 моль Na / 1,274 моль = 1,000 Na
  - 1,282 моль S / 1,274 моль = 1,006 S
  - 1,850 моль O / 1,274 моль = 1,452 O
5
Умножьте полученные величины на коэффициент так, чтобы получились близкие к целым числа. Соотношение молей каждого элемента может не равняться целому числу. Это не проблема в случае малых отклонений от целого числа, которые не превышают одну десятую. Однако в случае более значительных отклонений следует умножить эти величины на один и тот же множитель, чтобы они стали близки к целым числам.
- Если соответствующая величина для одного элемента близка к 0,5, умножьте каждое значение на 2. Схожим образом, если для одного элемента число близко к 0,25, умножьте каждую величину на 4.
- Пример: поскольку количество кислорода (O) близко к 1,5, чтобы приблизить его к целому значению, необходимо умножить каждую величину на “2”.
  - 1,000 Na * 2 = 2,000 Na
  - 1,006 S * 2 = 2,012 S
  - 1,452 O * 2 = 2,904 O
6
Округлите полученные величины до ближайших целых чисел. Даже после последнего шага количество молей каждого элемента может слегка отличаться от целого числа. Поскольку в эмпирических формулах не используются десятичные дроби, необходимо округлить каждое значение до ближайшего к нему целого числа.
- Пример: для определенных на предыдущем шаге значений получаем:
  - 2,000 Na можно записать как 2 Na;
  - 2,012 S можно округлить до 2 S;
  - 2,904 O можно округлить до 3 O.
7
Запишите окончательный ответ. Переведите соотношение элементов в стандартную запись, которая используется для эмпирических формул. Количество каждого элемента в молекуле соединения записывается в виде подстрочного числа справа от символа соответствующего элемента (в случае единицы это число опускается).
- Пример: если соединение состоит из 2 частей Na, 2 частей S и 3 частей O, его эмпирическая формула записывается следующим образом: Na₂S₂O₃
Реклама

Метод 2

Метод 2 из 3:

С помощью веса в граммах

Загрузить PDF

1
Убедитесь, что количество элементов дано в граммах. Если элементный состав неизвестного соединения дан в граммах, используйте приведенные ниже шаги.
- С другой стороны, если вместо граммов даны проценты, перейдите к разделу "Использование весовых процентов".
- Пример: определите эмпирическую формулу неизвестного соединения, которое состоит из 8,5 г Fe (железо) и 3,8 г O (кислород).
2
Переведите массу каждого элемента в моли. Чтобы определить долю каждого элемента в молекуле соединения, необходимо перевести количество каждого элемента из граммов в моли. Для этого разделите массу каждого элемента в граммах на его атомный вес.
- При более формальном подходе следует умножить массу в граммах на один моль и разделить на атомный вес.
- Учтите, что для достаточной точности атомный вес необходимо округлить до четырех значимых цифр.
- Пример: для 8,5 г Fe и 3,8 г O получаем:
  - 8,5 г Fe * (1 моль Fe / 55,85 г Fe) = 0,152 моль Fe
  - 3,8 г O * (1 моль O / 16,00 г O) = 0,238 моль O
3
Разделите количество молей каждого элемента на наименьшее значение. Определите, как каждый элемент соотносится с другими элементами, входящими в данное соединение. Для этого необходимо найти минимальное количество молей и разделить на него число молей каждого элемента.
- Пример: для нашего случая минимальное количество молей составляет 0,152 (количество Fe, железа).
  - 0,152 моль Fe / 0,152 моль = 1,000 Fe
  - 0,238 моль O / 0,152 моль = 1,566 O
4
Умножьте полученные значения, чтобы найти числа, близкие к целым. Часто количество молей не равно целому числу. Если отклонение от целого числа не превышает одной десятой, такое число можно просто округлить до целого. Однако в случае более значительного отклонения следует умножить каждое значение на такой коэффициент, чтобы получились близкие к целым числа.
- Например, если количество одного элемента превышает целое число примерно на 0,25, умножьте все значения на 4. Если же отклонение составляет около 0,5, умножьте все величины на 2.
- Пример: поскольку соотношение для кислорода составляет 1,566, необходимо умножить оба соотношения на 2.
  - 1,000 Fe * 2 = 2,000 Fe
  - 1,566 O * 2 = 3,132 O
5
Округлите ответ до ближайшего целого числа. После того как соотношения для всех элементов не будут отличаться от целых чисел более чем на одну десятую, округлите их.
- Пример: количество Fe можно записать как 2. Количество O можно округлить до 3.
6
Запишите ответ. Найденное соотношение элементов следует переписать в форме, принятой для эмпирических формул. Полученные целые числа (за исключением 1) необходимо записать в виде подстрочных символов справа от символа соответствующего элемента.
- Пример: для соединения 2 частей Fe и 3 частей O эмпирическая формула имеет следующий вид: Fe₂O₃
Реклама

Метод 3

Метод 3 из 3:

С помощью молекулярной формулы^{[2]XИсточник информации}

Загрузить PDF

1
Определите, можно ли сократить подстрочные числа. Если дана молекулярная формула неизвестного соединения и требуется определить эмпирическую формулу, проверьте, нельзя ли сократить количество атомов. Посмотрите на подстрочные числа возле каждого элемента. Если все они имеют общий делитель (отличный от 1), понадобится несколько шагов, чтобы определить эмпирическую формулу соединения.
- Пример: C₈H₁₆O₈
- С другой стороны, если подстрочные числа не имеют общего делителя, молекулярная формула является эмпирической формулой.
  - Пример: Fe₃O₂H₇
2
Найдите наибольший общий делитель подстрочных чисел. Выпишите делители для каждого подстрочного числа и определите максимальный общий делитель.
- Пример: соединение C₈H₁₆O₈ имеет подстрочные числа "4" and "8".
  - Число 8 имеет следующие делители: 1, 2, 4, 8
  - Число 16 имеет следующие делители: 1, 2, 4, 8, 16
  - Число 8 является наибольшим общим делителем.
3
Разделите каждое подстрочное число на наибольший общий делитель. Чтобы привести каждое подстрочное число к простейшей форме, необходимо разделить его на только что найденный наибольший общий делитель.
- Пример: для C₈H₁₆O₈ получаем:
  - Делим подстрочное число 8 на наибольший общий делитель 8: 8 / 8 = 1
  - Делим подстрочное число 16 на наибольший общий делитель 8: 16 / 8 = 2
4
Запишите ответ. Замените первоначальные подстрочные числа их упрощенными значениями. Таким образом вы определите эмпирическую формулу соединения по его молекулярной формуле.
- Помните, что если подстрочное число равно 1, то его обычно не записывают.
- Пример: C₈H₁₆O₈ = CH₂O
Реклама