Студент бакалавриата
  1. Общая химия  1.1. Введение в Химию  1.2. Структура атома  1.2.1. Субатомные частицы  1.2.2. Атомная модель  1.2.3. Квантовые числа  1.2.4. Электронная конфигурация  1.2.5. Периодические тенденции  1.2.6. Изотопы и их применения  1.3. Химическая связь  1.3.1. Ионная связь  1.3.2. Ковалентные связи  1.3.3. Металлическая связь  1.3.4. Гибридизация  1.3.5. Молекулярная геометрия и теория ВЕСЗР  1.3.6. Полярность связи и дипольный момент  1.4. Стехиометрия  1.4.1. Понятие моль  1.4.2. Эмпирическая и молекулярная формула  1.4.3. Ограничивающий реагент и избыток реагента  1.4.4. Процентный выход и чистота  1.4.5. Расчет разведения  1.5. Состояния вещества  1.5.1. Газовые законы  1.5.2. Материя и межмолекулярные силы  1.5.3. Твёрдые тела и кристаллические структуры  1.5.4. Диаграмма фаз  1.5.5. Плазма и сверхкритическая жидкость  1.6. Химические реакции  1.6.1. Типы химических реакций  1.6.2. Балансировка химических уравнений  1.6.3. Термохимические реакции  1.6.4. Энергетические профили реакций  1.7. Растворы и смеси  1.7.1. Единицы измерения концентрации  1.7.2. Свойства синдрома  1.7.3. Растворимость и правила растворимости  1.7.4. Закон Генри и Закон Рауля  1.7.5. Partition coefficient  1.8. Химическое равновесие  1.8.1. Закон действия масс  1.8.2. Принцип Ле Шателье  1.8.3. Реакционный коэффициент  1.8.4. Чтобы воспользоваться этим онлайн-калькулятором для расчета константы равновесия, введите константу равновесия (Eq.) и нажмите кнопку расчета. Вот как можно объяснить расчет константы равновесия с заданными входными значениями -> 0.05 = 0.05/0.  1.8.5. Кислотно-щелочной баланс  1.9. Кислоты и основания  1.9.1. Определения Аррениуса, Брёнстеда–Лоури и Льюиса  1.9.2. pH и pOH  1.9.3. Титрование кислоты и основания  1.9.4. Буферный раствор  1.9.5. Кислотно-основной индикатор  1.9.6. Полипротные кислоты и основания  1.10. Электрохимия  1.10.1. Окислительно-восстановительные реакции  1.10.2. Гальванические и Электролитические Элементы  1.10.3. Уравнение Нернста  1.10.4. Электролиз  1.10.5. Законы электролиза Фарадея  1.11. Термодинамика  1.11.1. Законы термодинамики  1.11.2. Enthalpy, entropy and Gibbs free energy  1.11.3. Спонтанность реакций  1.11.4. Термодинамические циклы (закон Гесса, цикл Карно)  1.12. Кинетика  1.12.1. Закон скорости и порядок реакции  1.12.2. Энергия активации и катализаторы  1.12.3. Collision theory  1.12.4. Механизм реакции  1.12.5. Теория переходного состояния
  2. Органическая химия  2.1. Структура и взаимосвязь  2.1.1. Гибридизация в углеродных соединениях  2.1.2. Резонанс и ароматизация  2.1.3. Molecular orbitals  2.1.4. Индуктивные и мезомерные эффекты  2.2. Углеводороды  2.2.1. Углеводороды  2.2.2. Алкены  2.2.3. Алкины  2.2.4. Ароматические соединения  2.2.5. Циклоалканы и Конформация  2.3. Функциональная группа  2.3.1. Алкоголи и фенолы  2.3.2. Эфиры и эпоксиды  2.3.3. Альдегиды и кетоны  2.3.4. Карбоновые кислоты и их производные  2.3.5. Aмин  2.3.6. Сложные эфиры и амиды  2.3.7. Тиолы и сульфиды  2.4. Стереохимия  2.4.1. Изомерия в стереохимии  2.4.2. Хиральность и оптическая активность  2.4.3. Структурный анализ  2.4.4. Диастереомеры и энантиомеры  2.5.1. Реакции замещения  2.5.2. Реакции элиминирования  2.5.3. Реакции присоединения  2.5.4. Радикальные реакции  2.5.5. Реакции перегруппировки  2.5.6. Перицветные реакции  2.6. Спектроскопия и структурный анализ  2.6.1. Инфракрасная спектроскопия  2.6.2. Ядерный магнитный резонанс  2.6.3. Масс-спектрометрия  2.6.4. УФ-видимая спектроскопия  2.6.5. Рентгеновская кристаллография  2.7. Химия полимеров  2.7.1. Полимеры добавления и конденсации  2.7.2. Механизм полимеризации  2.7.3. Биоразлагаемый полимер  2.7.4. Проводящие и умные полимеры
  3. Неорганическая химия  3.1. Координационная химия  3.1.1. Лиганды и координационные соединения  3.1.2. Теория кристаллического поля  3.1.3. Теория молекулярных орбиталей в координационных соединениях  3.1.4. Искажение Яна–Тейлора  3.2. Main Group Chemistry  3.2.1. Щелочные и щелочноземельные металлы  3.2.2. Галогены и благородные газы  3.2.3. Переходные металлы и их комплексы  3.2.4. Лантаниды и актиниды  3.3. Solid state chemistry  3.3.1. Кристаллические решетки и элементарные ячейки  3.3.2. Дефекты в твердых телах  3.3.3. Электрические и магнитные свойства  3.3.4. Сверхпроводимость  3.4. Биоорганическая химия  3.4.1. Ионы металлов в биологии  3.4.2. Энзиматические реакции с металлами  3.4.3. Отравление металлами и детоксикация  3.4.4. Металлопротеины и Металлоэнзимы
  4. Физическая химия  4.1. Квантовая химия  4.1.1. Дуализм волны и частицы  4.1.2. Уравнение Шрёдингера  4.1.3. Квантовые числа и орбитали  4.1.4. Атомная и молекулярная спектроскопия  4.2. Statistical mechanics  4.2.1. Распределение Максвелла-Больцмана  4.2.2. Функции разложения  4.2.3. Статистика Бозе–Эйнштейна и Ферми–Дирака  4.3. Химическая термодинамика  4.3.1. Энергия Гиббса  4.3.2. Фазовый переход  4.3.3. Термодинамическая эффективность  4.4. Поверхностная химия  4.4.1. Абсорбция и катализ  4.4.2. Коллоиды и эмульсии
  5. Аналитическая химия  5.1. Classical methods  5.1.1. Гравиметрический анализ  5.1.2. титриметр  5.2. Инструментальные методы  5.2.1. Хроматография  5.2.2. Спектроскопия  5.2.3. Электроанализаторные методы  5.2.4. Рентгеновская дифракция
  6. Промышленная химия  6.1. Нефтехимия  6.2. Принципы химической инженерии  6.3. Зеленая химия  6.4. Фармацевтика и синтез лекарств
  7. Биохимия  7.1. Углеводы  7.2. Белки и ферменты  7.3. Липиды и мембраны  7.4. Нуклеиновые кислоты  7.5. Метаболизм и биоэнергетика  7.6. Кинетика и механизм ферментов

Студент бакалавриата → Общая химия → Стехиометрия ↓


Эмпирическая и молекулярная формула


Химия позволяет нам понять структуру различных веществ, составляющих наш мир. Два ключевых понятия, которые помогают нам понять структуру химических соединений, это эмпирическая формула и молекулярная формула. В этой статье мы подробно рассмотрим эти понятия, поймем различия между ними и потренируемся определять эти формулы на примерах.

Эмпирическая формула

Эмпирическая формула соединения — это простейшее целочисленное соотношение атомов каждого элемента в соединении. Она предоставляет относительное количество атомов каждого элемента, но не указывает точное количество атомов в молекулярной сущности. Эмпирическая формула основана только на соотношениях и, таким образом, не дает информации об изомерах, структурах или фактическом количестве атомов в соединении.

Шаги по определению эмпирической формулы

Чтобы определить эмпирическую формулу соединения, выполните следующие общие шаги:

  1. Начните с массы: Найдите массу каждого элемента в граммах. Если вам даны проценты, примите их за массу 100-граммового образца.
  2. Преобразуйте массу в моли: Преобразуйте каждую массу в моли, разделив массу каждого элемента на его атомную массу (находится в периодической таблице).
  3. Найдите простейшее соотношение: Разделите количество каждого моль на наименьшее количество молей, рассчитанное ранее.
  4. Отрегулируйте до целых чисел: Если необходимо, умножьте соотношение на целое число, чтобы получить целое число для каждого элемента.

Пример: Определение эмпирической формулы

Предположим, у нас есть образец соединения, содержащий 40,0% углерода, 6,7% водорода и 53,3% кислорода по массе.

  1. Преобразуйте массовый процент в граммы: C = 40,0, г, H = 6,7, г, O = 53,3, г
  2. Преобразуйте граммы в моли: 
    Углерод: 40,0, г div 12,01, г/моль = 3,33, моль
Водород: 6,7, г div 1,008, г/моль = 6,65, моль
Кислород: 53,3, г div 16,00, г/моль = 3,33, моль
  3. Найдите простейшее соотношение, разделив наименьшее количество молей: 
    Углерод: 3,33, моль div 3,33, моль = 1
Водород: 6,65, моль div 3,33, моль = 2
Кислород: 3,33, моль div 3,33, моль = 1
  4. Составьте эмпирическую формулу: CH 2 O

Молекулярная формула

Молекулярная формула соединения показывает точное количество атомов каждого элемента в молекуле. В отличие от эмпирической формулы, молекулярная формула не всегда является простейшим соотношением. Эмпирическую формулу можно рассматривать как базовую единицу, которую можно умножить, чтобы соответствовать фактическому количеству атомов в молекуле.

Шаги по определению молекулярной формулы

Вы можете определить молекулярную формулу следующим образом:

  1. Определите эмпирическую формулу: Сначала определите эмпирическую формулу, используя приведенные выше шаги.
  2. Найдите массу эмпирической формулы: Рассчитайте молекулярную массу эмпирической формулы.
  3. Разделите молекулярную массу: Разделите молекулярную массу соединения на массу эмпирической формулы, чтобы получить соотношение.
  4. Умножьте, чтобы получить молекулярную формулу: Умножьте всю эмпирическую формулу на это соотношение, чтобы получить молекулярную формулу.

Пример: Определение молекулярной формулы

Эмпирическая формула соединения — это CH 2 O, и его молекулярная масса составляет около 180,18 г/моль.

  1. Рассчитать массу эмпирической формулы: 
    C: 12,01, г/моль + H: (2 times 1,008, г/моль = 2,016, г/моль) + O: 16,00, г/моль = 30,03, г/моль
  2. Найти соотношение: 180,18, г/моль div 30,03, г/моль ≈ 6
  3. Умножьте эмпирическую формулу на соотношение, чтобы получить молекулярную формулу: 
                    C( 1 × 6)H( 2 × 6)O( 1 × 6) = C 6 H 12 O 6

Сравнение эмпирических и молекулярных формул

Различие между эмпирическими и молекулярными формулами заключается в их представлении состава соединения. Эмпирическая формула предоставляет простейшие соотношения, тогда как молекулярная формула показывает точное количество каждого типа атомов в соединении. Давайте взглянем на это через графическое представление.

CH 2 O C 6 H 12 O 6 ×6

Практические задачи

Чтобы лучше понять эти понятия, давайте порешаем несколько задач:

Задача 1

Эмпирическая формула вещества с молекулярной массой 60 г/моль — это CH 4 Найдите молекулярную формулу.

  1. Определите массу эмпирической формулы. 
                    C: 12,01, г/моль + H: (4 times 1,008, г/моль = 4,032, г/моль) = 16,042, г/моль
  2. Рассчитать соотношение: 60, г/моль div 16,042, г/моль ≈ 3,74 (округлите до ближайшего целого числа, то есть до 4)
  3. Определите молекулярную формулу: C 4 H 16

Задача 2

Соединение содержит 29,1% азота и 70,9% кислорода по массе, а его молекулярная масса составляет 92 г/моль. Определите эмпирическую и молекулярную формулы.

  1. Преобразуйте массовый процент в граммы: N = 29,1, г, O = 70,9, г
  2. Преобразуйте граммы в моли: 
    Азот: 29,1, г div 14,01, г/моль = 2,08, моль
Кислород: 70,9, г div 16,00, г/моль = 4,43, моль
  3. Найдите простейшее соотношение, разделив наименьшее количество молей: 
    Азот: 2,08, моль div 2,08, моль = 1
Кислород: 4,43, моль div 2,08, моль ≈ 2,13
    Так как 2,13 не является целым числом, умножьте оба на 2, чтобы получить целые числа: 
    Азот: 1 times 2 = 2
Кислород: 2,13 times 2 = 4,26 ≈ 4
  4. Эмпирическая формула: N 2 O 4
  5. Рассчитать массу эмпирической формулы: 
    N: (2 times 14,01, г/моль = 28,02, г/моль) + O: (4 times 16,00, г/моль = 64,00, г/моль) = 92,02, г/моль
  6. Определите соотношение: 92, г/моль div 92,02, г/моль = 1
  7. Молекулярная формула: N 2 O 4

Заключение

Понимание концепций эмпирических и молекулярных формул необходимо для определения структуры химических соединений. Эмпирическая формула обеспечивает упрощенное представление соединения, в то время как молекулярная формула показывает точное количество атомов. Овладение этими понятиями связано с практикой с различными соединениями, анализом их структуры и расчетом правильных формул.


Студент бакалавриата → 1.4.2


U
username
0%
завершено в Студент бакалавриата

← Предыдущий (1.4.1)
Понятие моль
Следующий (1.4.3) →
Ограничивающий реагент и избыток реагента

Комментарии 



Эмпирическая и молекулярная формула

https://www.chemistryelite.com/ug/1.4.2?ceal=ru