Empirische Formel - Empirical formula

In der Chemie , die empirische Formel einer chemischen Verbindung ist das einfachste ganze Zahl Verhältnis von Atomen in einer Verbindung. Ein einfaches Beispiel für dieses Konzept ist, dass die empirische Formel von Schwefelmonoxid oder SO einfach SO lauten würde, ebenso wie die empirische Formel von Dischwefeldioxid , S ₂ O ₂ . Somit haben Schwefelmonoxid und Dischwefeldioxid, beides Verbindungen von Schwefel und Sauerstoff , dieselbe Summenformel. Ihre Summenformeln, die die Anzahl der Atome in jedem Molekül einer chemischen Verbindung ausdrücken, sind nicht gleich.

Eine empirische Formel erwähnt weder die Anordnung noch die Anzahl der Atome. Es ist Standard für viele ionische Verbindungen wie Calciumchlorid (CaCl ₂ ) und für Makromoleküle wie Siliziumdioxid (SiO ₂ ).

Die Summenformel hingegen gibt die Anzahl jeder Atomart in einem Molekül an. Die Strukturformel zeigt die Anordnung des Moleküls. Es ist auch möglich, dass verschiedene Arten von Verbindungen gleiche empirische Formeln haben.

Proben werden in spezifischen Elementaranalysetests analysiert , um zu bestimmen, aus welchem ​​Prozentsatz eines bestimmten Elements die Probe besteht.

Beispiele

• Glucose (C ₆ H ₁₂ O ₆ ), Ribose (C ₅ H ₁₀ O ₅ ), Essigsäure (C ₂ H ₄ O ₂ ) und Formaldehyd (CH ₂ O) haben alle unterschiedliche Summenformeln, aber dieselbe empirische Formel: CH ₂ O. Dies ist die eigentliche Summenformel von Formaldehyd, aber Essigsäure hat die doppelte Anzahl an Atomen, Ribose hat die fünffache Anzahl an Atomen und Glucose hat die sechsfache Anzahl an Atomen.
• Die chemische Verbindung n-Hexan hat die Strukturformel CH ₃ CH ₂ CH ₂ CH ₂ CH ₂ CH ₃ , die zeigt, dass sie 6 in einer Kette angeordnete Kohlenstoffatome und 14 Wasserstoffatome aufweist. Die Molekularformel von Hexan ist C ₆ H ₁₄ und seine empirische Formel ist C ₃ H _{7 ,} was ein C:H-Verhältnis von 3:7 zeigt.

Berechnungsbeispiel

Eine chemische Analyse einer Methylacetatprobe liefert die folgenden Elementardaten: 48,64 % Kohlenstoff (C), 8,16 % Wasserstoff (H) und 43,20 % Sauerstoff (O). Um empirische Formeln zu bestimmen, gehen wir davon aus, dass wir 100 Gramm der Verbindung haben. Wenn dies der Fall ist, entsprechen die Prozentsätze der Masse jedes Elements in Gramm.

Schritt 1: Ändern Sie jeden Prozentwert in einen Ausdruck der Masse jedes Elements in Gramm. Das heißt, 48,64 % C werden 48,64 g C, 8,16 % H werden 8,16 g H und 43,20 % O werden 43,20 g O.

Schritt 2: Konvertieren Sie die Menge jedes Elements in Gramm in seine Menge in Mol

${\displaystyle \left({\frac {48.64{\mbox{ g C}}}{1}}\right)\left({\frac {1{\mbox{ mol }}}{12.01{\mbox{ g C}}}}\right)=4.049\ {\text{mol}}}$

${\displaystyle \left({\frac {8.16{\mbox{ g H}}}{1}}\right)\left({\frac {1{\mbox{ mol }}}{1.007{\mbox{ g H}}}}\right)=8.095\ {\text{mol}}}$

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

Schritt 3: Dividiere jeden der resultierenden Werte durch den kleinsten dieser Werte (2.7)

${\displaystyle {\frac {4,049{\mbox{ mol}}}{2,7{\mbox{ mol}}}}=1,5}$

${\displaystyle {\frac {8,095{\mbox{ mol}}}{2,7{\mbox{ mol}}}}=3}$

${\displaystyle {\frac {2,7{\mbox{ mol}}}{2,7{\mbox{ mol}}}}=1}$

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

${\displaystyle 1,5\times 2=3}$

${\displaystyle 3\times 2=6}$

${\displaystyle 1\times 2=2}$

Somit lautet die empirische Formel von Methylacetat C ₃ H ₆ O ₂ . Diese Formel ist zufällig auch die Summenformel von Methylacetat.

Verweise