Guinguette Marais Poitevin

Term

• empirische formuleEen notatie die de verhoudingen aangeeft van de verschillende elementen die in een verbinding aanwezig zijn, zonder rekening te houden met de werkelijke getallen.

Chemici gebruiken een verscheidenheid aan notaties om de atomaire bestanddelen van samenstellingen te beschrijven en samen te vatten. Deze notaties, waaronder empirische, moleculaire en structuurformules, gebruiken de chemische symbolen voor de elementen samen met numerieke waarden om de atoomsamenstelling te beschrijven.

Empirische formules zijn de eenvoudigste vorm van notatie. Zij geven de laagste verhouding in hele getallen tussen de elementen in een verbinding. In tegenstelling tot moleculaire formules geven zij geen informatie over het absolute aantal atomen in een enkel molecuul van een verbinding. De moleculaire formule voor een verbinding is gelijk aan, of een veelvoud in hele getallen van, de empirische formule.

Structurele formules v. Empirische formules

Een empirische formule (net als een moleculaire formule) mist alle structurele informatie over de positie of binding van atomen in een molecuul. Het kan daarom een aantal verschillende structuren, of isomeren, met variërende fysische eigenschappen beschrijven. Voor butaan en isobutaan is de empirische formule voor beide moleculen C2H5, en zij hebben dezelfde moleculaire formule, C4H10. Een structuurvoorstelling voor butaan is echter CH3CH2CH2CH3, terwijl isobutaan kan worden beschreven met de structuurformule (CH3)3CH.

Bepaling van empirische formules

Empirische formules kunnen worden bepaald met behulp van gegevens over de massasamenstelling. Verbrandingsanalyse kan bijvoorbeeld op de volgende manier worden gebruikt:

• Een CHN-analysator (een instrument dat de samenstelling van een molecuul kan bepalen) kan worden gebruikt om de massafracties van koolstof, waterstof, zuurstof en andere atomen te vinden voor een monster van een onbekende organische verbinding.
• Als de relatieve massabijdragen van de elementen bekend zijn, kan deze informatie worden omgezet in mol.
• De empirische formule is de laagst mogelijke gehele getalsverhouding van de elementen.

Voorbeeld 1:

Voorstel dat je een verbinding krijgt zoals methylacetaat, een oplosmiddel dat veel wordt gebruikt in verf, inkt en kleefstoffen. Toen methylacetaat chemisch werd geanalyseerd, bleek het voor 48,64% uit koolstof (C), voor 8,16% uit waterstof (H) en voor 43,20% uit zuurstof (O) te bestaan. Om de empirische formules te bepalen, gaan we ervan uit dat we 100 g van de verbinding hebben. Als dat het geval is, zijn de percentages gelijk aan de massa van elk element in grammen.

Stap 1: Verander elk percentage in een uitdrukking van de massa van elk element in grammen. Dat wil zeggen, 48,64% C wordt 48,64 g C, 8,16% H wordt 8,16 g H, en 43,20% O wordt 43,20 g O omdat we aannemen dat we 100 g van de totale verbinding hebben.

Stap 2: Reken de hoeveelheid van elk element in grammen om naar de hoeveelheid in mol.

Links(≤ 48,64 ≤ 1 mol}{ 1 mol}{ 12,01 mol}}01 \mbox{g C}}right) = 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 \mbox{mol}}095 \text{mol}

Links(\frac{43,20 \mbox{g O}}{1}rechts)\left(\frac{1 \mbox{ mol }}{16,00 \mbox{g O}}rechts) = 2.7

Stap 3: Deel elk van de molwaarden door de kleinste van de molwaarden.

Deel de molwaarden door de kleinste van de molwaarden.

.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

Stap 4: Vermenigvuldig deze getallen zo nodig met gehele getallen om gehele getallen te krijgen; als een bewerking op een van de getallen wordt uitgevoerd, moet dat op alle getallen worden gedaan.

1,5 maal 2 = 3

3 maal 2 = 6

1 maal 2 = 2

Dus de empirische formule van methylacetaat is C3H6O2.

Voorbeeld 2:

De empirische formule van decaan is C5H11. Het molecuulgewicht is 142,286 g/mol. Wat is de molecuulformule van decaan?

Stap 1: Bereken het molecuulgewicht van de empirische formule (het molecuulgewicht van C = 12,011 g/mol en 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 per C5H11

Stap 2: Deel het molecuulgewicht van de molecuulformule door het molecuulgewicht van de empirische formule om de verhouding tussen de twee te vinden.

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

Omdat het gewicht van de molecuulformule twee keer zo groot is als dat van de empirische formule, moeten er dus twee keer zo veel atomen zijn, maar in dezelfde verhouding. Als de empirische formule van decaan C5H11 is, is de moleculaire formule van decaan dus tweemaal zo veel, of C10H22.

http://en.wikipedia.org/wiki/Chemical_formula
Wikipedia
GNU FDL.