Простейшая формула

В химии простейшая формула химического соединения — формула с простейшим положительным целочисленным соотношением атомов, присутствующих в соединении[1]. Простым примером этой концепции является то, что простейшая формула монооксида серы, или SO, будет просто SO, как и простейшая формула диоксида дисеры, S₂O₂. Таким образом, оксид серы и диоксид дисеры, оба являющиеся соединением серы и кислорода, имеют одну и ту же простейшую формулу. Однако их химические формулы, которые выражают количество атомов в каждой молекуле химического соединения, не совпадают.

В простейшей формуле ничего не говорится о расположении или количестве атомов. Она стандартна для многих ионных соединений, таких как хлорид кальция (CaCl₂), и для макромолекул, таких как диоксид кремния (SiO₂).

С другой стороны, химическая формула показывает количество атомов каждого вещества в молекуле. Структурная формула показывает расположение атомов в молекуле. Как показано выше, вполне возможно, что разные типы соединений имеют одинаковые простейшие формулы.

Для того, чтобы определить, сколько процентов каких элементов содержит образец, он анализируется при помощи элементного анализа.

Примеры

Глюкоза (C₆H₁₂O₆), рибоза (C₅H₁₀O₅), уксусная кислота (C₂H₄O₂) и формальдегид (CH₂O) имеют разные химические формулы, но одну и ту же простейшую формулу: CH₂O. Это реальная химическая формула формальдегида, но у уксусной кислоты количество атомов в два раза больше, у рибозы в пять раз, а у глюкозы в шесть раз больше атомов.
Химическое соединение н-гексан имеет структурную формулу CH₃CH₂CH₂CH₂CH₂CH₃, которая показывает, что он имеет 6 атомов углерода, расположенных в цепочку, и 14 атомов водорода. Химическая формула гексана — C₆H₁₄, а его простейшая формула — C₃H₇, что говорит о соотношении C:H как 3:7.

Пример расчета

Химический анализ образца метилацетата даёт следующие элементные данные: 48,64 % углерода (C), 8,16 % водорода (H) и 43,20 % кислорода (O). Для определения простейшей формулы предположим, что у нас есть 100 граммов соединения. В этом случае проценты будут соответствовать массе каждого элемента в граммах.

Шаг 1: Замените каждый процент на массу каждого элемента в граммах. То есть 48,64 % C превращается в 48,64 г C, 8,16 % H превращается в 8,16 г H, а 43,20 % O превращается в 43,20 г O.

Шаг 2. Преобразуйте количество каждого элемента в граммах в его количество в молях:

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

\left({\frac {8.16{\mbox{ g H}}}{1}}\right)\left({\frac {1{\mbox{ mol }}}{1.007{\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}}

Шаг 3. Разделите каждое из полученных значений на наименьшее из них (2.7):

{\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

Шаг 4: При необходимости умножьте эти числа на целое число, чтобы получить в результате целые числа:

1.5\times 2=3

3\times 2=6

1\times 2=2

Таким образом, простейшая формула метилацетата — C₃H₆O₂. Она также является его химической формулой.

Примечания

IUPAC Gold Book internet edition: «Empirical formula».

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.

[1] IUPAC Gold Book internet edition: «Empirical formula».