Guinguette Marais Poitevin

Begriff

• Empirische FormelEine Notation, die die Verhältnisse der verschiedenen Elemente in einer Verbindung angibt, ohne Rücksicht auf die tatsächlichen Zahlen.

Chemiker verwenden eine Vielzahl von Notationen, um die atomaren Bestandteile von Verbindungen zu beschreiben und zusammenzufassen. Diese Notationen, die empirische, molekulare und strukturelle Formeln umfassen, verwenden die chemischen Symbole für die Elemente zusammen mit numerischen Werten, um die atomare Zusammensetzung zu beschreiben.

Empirische Formeln sind die einfachste Form der Notation. Sie geben das niedrigste ganzzahlige Verhältnis zwischen den Elementen in einer Verbindung an. Im Gegensatz zu Molekularformeln geben sie keine Auskunft über die absolute Anzahl der Atome in einem einzelnen Molekül einer Verbindung. Die molekulare Formel für eine Verbindung ist gleich oder ein ganzzahliges Vielfaches ihrer empirischen Formel.

Strukturformeln vs. empirische Formeln

Eine empirische Formel (wie eine molekulare Formel) enthält keine strukturellen Informationen über die Anordnung oder Bindung der Atome in einem Molekül. Sie kann daher eine Reihe von verschiedenen Strukturen oder Isomeren mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften beschreiben. Für Butan und Isobutan lautet die Summenformel für beide Moleküle C2H5, und sie haben die gleiche Summenformel, C4H10. Eine Strukturdarstellung für Butan ist jedoch CH3CH2CH2CH3, während Isobutan mit der Strukturformel (CH3)3CH beschrieben werden kann.

Bestimmung empirischer Formeln

Empirische Formeln können mit Hilfe von Daten zur Massenzusammensetzung bestimmt werden. Zum Beispiel kann die Verbrennungsanalyse auf folgende Weise verwendet werden:

• Ein CHN-Analysator (ein Gerät, das die Zusammensetzung eines Moleküls bestimmen kann) kann verwendet werden, um die Massenanteile von Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und anderen Atomen für eine Probe einer unbekannten organischen Verbindung zu finden.
• Sobald die relativen Massenanteile der Elemente bekannt sind, können diese Informationen in Mol umgerechnet werden.
• Die Summenformel ist das kleinstmögliche ganzzahlige Verhältnis der Elemente.

Beispiel 1:

Angenommen, Sie erhalten eine Verbindung wie Methylacetat, ein Lösungsmittel, das häufig in Farben, Tinten und Klebstoffen verwendet wird. Als Methylacetat chemisch analysiert wurde, stellte sich heraus, dass es 48,64 % Kohlenstoff (C), 8,16 % Wasserstoff (H) und 43,20 % Sauerstoff (O) enthält. Für die Bestimmung der Summenformeln gehen wir davon aus, dass wir 100 g der Verbindung haben. Wenn dies der Fall ist, entsprechen die Prozentsätze der Masse jedes Elements in Gramm.

Schritt 1: Ändern Sie jeden Prozentsatz in einen Ausdruck für die Masse jedes Elements in Gramm. Das heißt, 48,64 % C wird zu 48,64 g C, 8,16 % H wird zu 8,16 g H, und 43,20 % O wird zu 43,20 g O, weil wir davon ausgehen, dass wir 100 g der Gesamtverbindung haben.

Schritt 2: Rechnen Sie die Menge jedes Elements in Gramm in die Menge in Mol um.

Links(\frac{48.64 \mbox{ g C}}{1}\rechts)\links(\frac{1 \mbox{ mol }}{12.01 \mbox{ g C}}) = 4.049\ \text{mol}

\left(\frac{8.16 \mbox{ g H}}{1}\right)\left(\frac{1 \mbox{ mol }}{1.008 \mbox{ g H}}}right) = 8.095\ \text{mol}

\left(\frac{43.20 \mbox{ g O}}{1}\right)\left(\frac{1 \mbox{ mol }}{16.00 \mbox{ g O}}\right) = 2.7\ \text{mol}

Schritt 3: Teilen Sie jeden der Molwerte durch den kleinsten der Molwerte.

\frac{4.049 \mbox{mol }}{2.7 \mbox{mol }} = 1.5

frac{8.095 \mbox{mol }}{2.7 \mbox{mol }} = 3

frac{2.7 \mbox{mol }}{2.7 \mbox{ mol }} = 1

Schritt 4: Wenn nötig, multiplizieren Sie diese Zahlen mit ganzen Zahlen, um ganze Zahlen zu erhalten; wenn eine Operation mit einer der Zahlen durchgeführt wird, muss sie mit allen durchgeführt werden.

1,5 \mal 2 = 3

3 \mal 2 = 6

1 \mal 2 = 2

Die Summenformel von Methylacetat ist also C3H6O2.

Beispiel 2:

Die Summenformel von Decan ist C5H11. Sein Molekulargewicht beträgt 142,286 g/mol. Wie lautet die Summenformel von Decan?

Schritt 1: Berechnen Sie die Molmasse der Summenformel (die Molmasse von C = 12,011 g/mol und H = 1,008 g/mol)

5 (12,0111 g/mol) + 11 (1,008 g/mol) = C5H11

60,055 g/mol + 11,008 g/mol = 71.143 g/mol pro C5H11

Schritt 2: Teilen Sie das Molekulargewicht der Summenformel durch das Molekulargewicht der Summenformel, um das Verhältnis zwischen den beiden zu finden.

\frac{142,286 g/mol}{71,143 g/mol} = 2

Da das Gewicht der Summenformel doppelt so groß ist wie das Gewicht der Summenformel, müssen doppelt so viele Atome vorhanden sein, jedoch im gleichen Verhältnis. Wenn also die Summenformel von Decan C5H11 ist, ist die Summenformel von Decan das Doppelte, also C10H22.