Przeczytaj

bg‑azure

Czy wzór empiryczny zawsze odzwierciedla prawdziwy wzór sumaryczny związku?

Aby sprawdzić, czy wzór empirycznywzór empirycznywzór empiryczny odpowiada rzeczywistemu, trzeba znać masę molową związku i porównać ją z teoretyczną masą molową, ustaloną na podstawie wzoru empirycznego. Wzór rzeczywistywzór rzeczywistyWzór rzeczywisty to wzór sumaryczny związku chemicznego. Jest on albo identyczny ze wzorem empirycznym (tak jest w przypadku prawie wszystkich związków nieorganicznych), albo stanowi jego całkowitą wielokrotność. To ważne dla związków organicznych. Wśród nich bowiem istnieje wiele grup o identycznym stosunku molowym tworzących je atomów pierwiastków (na przykład ${CH}_{2} O$ , $C_{2} H_{4} O_{2}$ , $C_{3} H_{6} O_{3}$ – podane związki chemiczne zawierają atomy pierwiastków w tych samych proporcjach).

bg‑azure

Prawo stałości składu (Prawo Prousta)

Wzór sumaryczny związku chemicznego można ustalić za pomocą prawa stałości składu. Równanie łączy makroświat z opisem molekularnym. Dla związku chemicznego, o wzorze sumarycznym $A_xB_y$ , równanie ma postać:

\frac{M_{A} \cdot x}{M_{B} \cdot y} = \frac{% A}{% B}

gdzie:

$M_{A}$ i $M_{B}$ – masy molowe pierwiastków;
$x$ i $y$ – indeksy stechiometryczne;
$% A$ i $% B$ – masowe zawartości procentowe pierwiastków.

Lewa część równania określa stosunek masowy w pojedynczym indywiduum chemicznym (mikroświat). Prawa strona równania zawiera dane doświadczalne, określające stosunek masowy pierwiastków w próbce (makroświat).

Polecenie 1

Ustalenie wzoru empirycznego.

Związek zawiera wagowo $85,7 %$ węgla i $14,3 %$ wodoru. Wyznacz wzór empiryczny tego związku. Dodatkowo określ, czy wzór ten może być wzorem rzeczywistym.

R1K3vdsLsXgHP

R1MOgkWV63ska

Obliczenia wykonaj z zastosowaniem równania składu.

Należy ustalić wzór związku o wzorze $C_{x} H_{y}$ .

\frac{C}{H} \to \frac{12 x}{1 y} = \frac{85,7}{14,3}

\frac{x}{y} = \frac{85,7 \cdot 1}{12 \cdot 14,3} = \frac{85,7}{171,6} = \frac{1}{2}

Wzór empiryczny tego związku to ${CH}_{2}$ .

Nie istnieje węglowodór o wzorze ${CH}_{2}$ (ponieważ węgiel jest czterowiązalny, więc najprostszy wzór alkanu to ${CH}_{4}$ ). Nie została podana masa molowa związku, zatem nie jest możliwe ustalenie wzoru rzeczywistego.

RiXL9cxexmPVT

Na ilustracji znajduje się cząsteczka metanu. W centralnej części jest szara kula, która tworzy cztery wiązania pojedyncze z czterema kulami białymi. — Metan( ${CH}_{4}$ ) to organiczny związek chemiczny. Jest najprostszym węglowodorem nasyconym – alkanem. Kolorem szarym oznaczono atom węgla, kolorem białym oznaczono atomy wodoru.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Polecenie 2

Ustalenie wzoru rzeczywistego związku chemicznego.

O pewnym związku węgla, wodoru i bromu wiadomo, że:

zawiera $22,4 %$ masowych węgla;
zawiera $2,8 %$ masowych wodoru;
jego masa molowa jest równa $214 \frac{g}{mol}$ .

Na podstawie podanych informacji ustal wzór rzeczywisty tego związku.

Rfi72tY8BHMik

R1U7y8mMRZ848

Wykonaj obliczenia z zastosowaniem prawa stałości składu.

Krok 1. Należy wyznaczyć $%$ wagowy bromu w związku.

Krok 2. Należy ustalić wzór związku $C_{x} H_{y} {Br}_{z}$ .

W tym celu należy skorzystać z prawa stałości składu:

\frac{M_{A} \cdot x}{M_{B} \cdot y} = \frac{% A}{% B}

Procent wagowy bromu w związku:

% Br = 100 % - 22,4 % C - 2,8 % H = 74,8 %

Z prawa stalości składu obliczamy $x$ , $y$ i $z$ :

\frac{C}{H} \to \frac{12 x}{1 y} = \frac{22,4}{2,8}

\frac{x}{y} = \frac{22,4 \cdot 1}{2,8 \cdot 12} = \frac{22,4}{33,6} = \frac{1}{1,5} = \frac{2}{3}

\frac{H}{Br} \to \frac{1 y}{80 z} = \frac{2,8}{74,8}

\frac{y}{z} = \frac{80 \cdot 2,8}{1 \cdot 74,8} = \frac{224}{74,8} = \frac{3}{1}

Z powyższych obliczeń wynika, że: $x = 2$ , $y = 3$ , $z = 1$ .

Wzór empiryczny ma postać: $C_{2} H_{3} {Br}_{1}$ lub ${(C_{2} H_{3} Br)}_{n}$ .

$n$ oznacza wielokrotność, ponieważ wzór rzeczywisty jest wielokrotnością tego wzoru ( $n$ może też przyjąć wartość $1$ ).

Masa molowa wzoru empirycznego wynosi:

2 \cdot 12 \frac{g}{mol} + 3 \cdot 1 \frac{g}{mol} + 80 \frac{g}{mol} = 107 \frac{g}{mol}

Masa molowa rzeczywistego związku chemicznego wynosi:

n \cdot 107 \frac{g}{mol} = 214 \frac{g}{mol}

n = 2

$n$ jest równe $2$ , więc wzór rzeczywisty ma postać $C_{4} H_{6} {Br}_{2}$ .

Wzór rzeczywisty ma postać $C_{4} H_{6} {Br}_{2}$ .

bg‑azure

Podsumowanie

Wzór rzeczywisty to wzór sumaryczny związku chemicznego. Prostszym wzorem jest wzór empiryczny, który podaje tylko stosunki między liczbami atomów poszczególnych pierwiastków. Aby ustalić wzór rzeczywisty związku chemicznego, którego znany jest wzór empiryczny, trzeba znać masę molową badanego związku. Jest ona niezbędna do określenia, jaką wielokrotnością wzoru empirycznego jest wzór rzeczywisty związku chemicznego. Stosunek masowy – stosunek mas pierwiastków w cząsteczce; analiza elementarna - metoda analityki chemicznej, badająca skład i strukturę substancji; masa molowa - masa 1 mola substancji, liczona jako stosunek masy substancji do liczby moli substancji zawartych w tej masie.

Słownik

wzór empiryczny

wzór utworzony przez zestawienie symboli atomowych pierwiastków chemicznych z odpowiednimi indeksami dolnymi tak, aby powstał możliwie najprostszy wzór określający skład związku

wzór rzeczywisty

wzór często tożsamy ze wzorem sumarycznym związku chemicznego. Jest on albo identyczny ze wzorem empirycznym (tak jest w przypadku prawie wszystkich związków nieorganicznych), albo stanowi jego całkowitą wielokrotność

skład procentowy związku chemicznego

udział procentowy masy poszczególnych pierwiastków w związku chemicznym

stosunek procentowy

stosunek procentowych zawartości masowych pierwiastków w związku chemicznym

stosunek masowy

stosunek mas pierwiastków w cząsteczce z uwzględnieniem ich ilości

analiza elementarna

metoda analityki chemicznej, która bada skład i strukturę substancji

masa molowa

masa jednego mola substancji

Bibliografia

Atkins P., Jones L., Chemical Principles: The Quest for Insight, New York 2009, wyd. 5.

Kaznowski K., Pazdro K. M., Chemia. Podręcznik do liceów i techników, Warszawa 2019.

Wprowadzenie

Film edukacyjny

Czy wzór empiryczny zawsze odzwierciedla prawdziwy wzór sumaryczny związku?

Prawo stałości składu (Prawo Prousta)

Podsumowanie

Słownik

Bibliografia