Određivanje empirijske i molekulske formule spoja

Moći ću:

razlikovati empirijsku, molekulsku i strukturnu formulu spoja
odrediti formulu spoja na temelju podataka o masenim udjelima elemenata i relativne molekulske mase spoja

inkluzivni prikaz

Uvod

Ponovimo!

Empirijska formula simbolički je prikaz kemijskoga spoja.
Prikazuje najmanji mogući omjer
broja atoma ili iona elemenata u tome spoju.

Molekulska formula simbolički je prikaz kemijskoga spoja.
Prikazuje točan omjer broja atoma u molekuli.

Strukturna formula simbolički je prikaz strukture molekule kemijskoga spoja
ili iona iz kojeg je vidljiv međusobni raspored atoma u molekuli.

Uvod

Ponovimo!

Empirijska formula simbolički je prikaz kemijskoga spoja koji prikazuje najmanji mogući omjer broja atoma ili iona elemenata u tome spoju.

Molekulska formula simbolički je prikaz kemijskoga spoja koji prikazuje točan omjer broja atoma u molekuli.

Strukturna formula simbolički je prikaz strukture molekule kemijskog spoja ili iona iz kojeg je vidljiv međusobni raspored atoma u molekuli.

Empirijska i molekulska formula spoja

U tablici se nalaze modeli nekih molekula sastavljeni od kuglica i štapića. Navedenim modelima molekula pridružite odgovarajuću molekulsku i empirijsku formulu.

Empirijska i molekulska formula spoja - model 2

Empirijska i molekulska formula spoja - model 3

Empirijska i molekulska formula spoja - model 4

Empirijska i molekulska formula spoja - model 5

Empirijska i molekulska formula spoja - model 6

1/6

Maseni udio

Maseni udio elemenata X i Y u spoju XaYb može se izračunati iz omjera:

\( w(\textrm{X,}\ce{X_{a}Y_{b}}) = a\cdot\dfrac{A_{\textrm{r}}(\ce{X})}{M_{\textrm{r}}(\ce{X_{a}Y_{b}})} \)

\( w(\textrm{Y,}\ce{X_{a}Y_{b}}) = b\cdot\dfrac{A_{\textrm{r}}(\ce{Y})}{M_{\textrm{r}}(\ce{X_{a}Y_{b}})} \)

Iz navedenoga proizlazi:

\( a = N(\ce{X}) = \dfrac{w(\textrm{X,}\ce{X_{a}Y_{b}})M_{\textrm{r}}(\ce{X_{a}Y_{b}})}{A_{\textrm{r}}(\ce{X})} \)

\( b = N(\ce{Y}) = \dfrac{w(\textrm{Y,}\ce{X_{a}Y_{b}})M_{\textrm{r}}(\ce{X_{a}Y_{b}})}{A_{\textrm{r}}(\ce{Y})} \)

U kemijskome spoju \( \ce{X_{a}Y_{b}} \), \( a \) je broj atoma X, \( N(\ce{X}) \), a \( b \) je broj atoma Y, \( N(\ce{Y}) \).

Empirijskom formulom iskazuje se najmanji mogući omjer broja atoma elemenata u spoju.

\( N(\ce{X}):N(\ce{Y}) = \dfrac{w(\ce{X})}{A_{\textrm{r}}(\ce{X})} : \dfrac{w(\ce{Y})}{A_{\textrm{r}}(\ce{Y})} \)

Molekulskom formulom iskazuje se točan omjer broja atoma u molekuli.

\( N(\ce{X}):N(\ce{Y}) = \dfrac{w(\ce{X})M_{\textrm{r}}}{A_{\textrm{r}}(\ce{X})} : \dfrac{w(\ce{Y})M_{\textrm{r}}}{A_{\textrm{r}}(\ce{Y})} \)

Riješeni primjer 1.

Kalijev malat kalijeva je sol vinske kiseline. Elementarnom analizom utvrđeno je: \( w(\ce{C}) = \pu{22,8 \%} \), \( w(\ce{H}) = \pu{1,91 \%} \), \( w(\ce{O}) = \pu{50,6 \%} \) i \( w(\ce{K}) = \pu{24,7 \%} \). Izračunajte empirijsku formulu kalijeva malata.

Zadano je:

\( w(\ce{C}) = \pu{22,8 \%} \)
\( w(\ce{H}) = \pu{1,91 \%} \)
\( w(\ce{O}) = \pu{50,6 \%} \)
\( w(\ce{K}) = \pu{24,7 \%} \)

Traži se:

Empirijska formula kalijeva malata = ?

Izradak:

\( N(\ce{C}) : N(\ce{H}) : N(\ce{O}) : N(\ce{K}) = \dfrac{w(\ce{C})}{A_{\textrm{r}}(\ce{C})} : \dfrac{w(\ce{H})}{A_{\textrm{r}}(\ce{H})} : \dfrac{w(\ce{O})}{A_{\textrm{r}}(\ce{O})} : \dfrac{w(\ce{K})}{A_{\textrm{r}}(\ce{K})} \)

\( N(\ce{C}) : N(\ce{H}) : N(\ce{O}) : N(\ce{K}) = \dfrac{\pu{0,228}}{\pu{12,01}} : \dfrac{\pu{0,0191}}{\pu{1,008}} : \dfrac{\pu{0,506}}{\pu{16,00}} : \dfrac{\pu{0,247}}{\pu{39,10}} \)

\( N(\ce{C}) : N(\ce{H}) : N(\ce{O}) : N(\ce{K}) = \pu{0,0190} : \pu{0,0189} : \pu{0,0316} : \pu{0,00632} \quad / : \pu{0,00632} \)

\( N(\ce{C}) : N(\ce{H}) : N(\ce{O}) : N(\ce{K}) = 3:3:5:1 \)

Odgovor:

Empirijska formula kalijeva malata je \( \ce{C3H3O5K} \).

Riješeni primjer 2.

Elementarnom analizom utvrđeno je da su u aspirinu maseni udjeli ugljika 60,02 %, vodika 4,48 % i kisika 35,50 %. Relativna molekulska masa aspirina iznosi 180,2. Izračunajte molekulsku formulu aspirina.

Zadano je:

\( w(\ce{C}) = \pu{60,02 \%} \)
\( w(\ce{H}) = \pu{4,48 \%} \)
\( w(\ce{O}) = \pu{35,50 \%} \)
\( M_{\textrm{r}}(\textrm{aspirin}) = \pu{180,2} \)

Traži se:

Molekulska formula aspirina = ?

Izradak:

\( N(\ce{C}) : N(\ce{H}) : N(\ce{O}) = \dfrac{w(\ce{C})\cdot M_{\textrm{r}}(\textrm{aspirin})}{A_{\textrm{r}}(\ce{C})} : \dfrac{w(\ce{H})\cdot M_{\textrm{r}}(\textrm{aspirin})}{A_{\textrm{r}}(\ce{H})} : \dfrac{w(\ce{O})\cdot M_{\textrm{r}}(\textrm{aspirin})}{A_{\textrm{r}}(\ce{O})} \\ N(\ce{C}) : N(\ce{H}) : N(\ce{O}) = \frac{\pu{0,6002}\cdot \pu{180,2}}{\pu{12,01}} : \frac{\pu{0,0448}\cdot \pu{180,2}}{\pu{1,008}} : \frac{\pu{0,355}\cdot \pu{180,2}}{\pu{16,00}} \\ N(\ce{C}) : N(\ce{H}) : N(\ce{O}) = \pu{9,03} : \pu{8,01} : \pu{3,99} \\ N(\ce{C}) : N(\ce{H}) : N(\ce{O}) = 9 : 8 : 4 \)

Empirijska formula aspirina je \( \ce{C9H8O4} \).

Odgovor:

Molekulska formula aspirina je: \( \ce{C9H8O4} \). Budući je to najmanji omjer atoma u molekuli, molekulska formula aspirina jednaka je empirijskoj formuli, \( \ce{C9H8O4} \).

Vitamin C

Mađarski fiziolog Albert Szent-Gyorgy još je davne 1937. godine dobio Nobelovu nagradu za otkriće vitamina C i njegov doprinos ljudskom zdravlju. Vitamin C poznat je i kao askorbinska kiselina strukturne formule:

Slika prikazuje model molekule vitamina C sastavljen od kuglica i štapića. Proučite model molekule vitamina C i označite atome ugljika, kisika i vodika u modelu. Odredite molekulsku formulu vitamina C te izračunajte njegovu relativnu molekulsku masu i odgovorite na pitanja.

Omjer broja atoma ugljika, vodika i kisika u molekulskoj formuli vitamina C je:

Masa jedne molekule vitamina C je:

x 10^-25 kg

Maseni udio atoma ugljika u molekuli vitamina C je:

Analizom nikotinamida, poznatog pod nazivom vitamin B, ustanovljeno je da je maseni udio ugljika u spoju 59,01 %, vodika 4,95 %, dušika 22,94 % i kisika 13,10 %. Izračunajte empirijsku formulu toga spoja.

Model molekule nikotinamida načinjen od kuglica i štapića; kuglice su sive, plave, crvene i bijele boje

Odgovor:

Najmanji omjer broja atoma u u kemijskom spoju nikotinamidu je:

\( N(\ce{C}) : N(\ce{H}) : N(\ce{N}) : N(\ce{O}) = 6:6:2:1 \)

Empirijska formula nikotinamida je \(\ce{C6H6N2O} \).

Riješeni primjer 3

Spaljivanjem 1,05 g uzorka koji sadržava ugljik, vodik i kisik nastalo je 2,43 g ugljikova(IV) oksida i 0,500 g vode. Izračunajte empirijsku formulu spoja.

Zadano je:

\( m(\textrm{uzorak}) = \pu{1,05 g} \)
\( m(\ce{CO2}) = \pu{2,43 g} \)
\( m(\ce{H2O}) = \pu{0,500 g} \)

Traži se:

Empirijska formula spoja = ?

Izradak:

Jednadžba kemijske reakcije:

\( \ce{C_{x}H_{y}O_{z} + O2 -> xCO2 + \frac{y}{2}H2O} \)

\( n(\ce{CO2}) = \dfrac{m(\ce{CO2})}{M(\ce{CO2})} \)

\( n(\ce{CO2}) = \frac{\pu{2,43 g}}{\pu{44,01 g mol-1}} = \pu{0,0552 mol}\)

\( n(\ce{C}) : n(\ce{CO2}) = 1:1 \)

\( n(\ce{C}) = n(\ce{CO2}) = \pu{0,0552 mol} \)

Prema tomu:

\( m(\ce{C}) = n(\ce{C})\cdot {M(\ce{C})} \)

\( m(\ce{C}) = \pu{0,0552 mol}\cdot\pu{12,01 g mol-1} = \pu{0,663 g} \)

\( n(\ce{H2O}) = \dfrac{m(\ce{H2O})}{M(\ce{H2O})} \)

\( n(\ce{H2O}) = \frac{\pu{0,50 g}}{\pu{18,02 g mol-1}} = \pu{0,028 mol} \)

\( n(\ce{H}) : n(\ce{H2O}) = 2:1 \)

\( n(\ce{H}) = 2n(\ce{H2O}) = 2\cdot\pu{0,028 mol} = \pu{0,056 mol} \)

\( m(\ce{H}) = n(\ce{H})\cdot M(\ce{H}) = \pu{0,056 mol}\cdot\pu{1,008 g mol-1} = \pu{0,0564 g} \)

Masa kisika u spoju izračuna se tako da se od mase uzorka oduzme masa ugljika i masa vodika.

\( m(\ce{O}) = m(\textrm{uzorak}) – m(\ce{C}) – m(\ce{H}) \\ m(\ce{O}) = \pu{1,05 g} – \pu{0,663 g} – \pu{0,056 g} \\ m(\ce{O}) = \pu{0,331 g} \)

\( N(\ce{C}) : N(\ce{H}) : N(\ce{O}) = \dfrac{m(\ce{C})}{M(\ce{C})} : \dfrac{m(\ce{H})}{M(\ce{H})} : \dfrac{m(\ce{O})}{M(\ce{O})} \\ N(\ce{C}) : N(\ce{H}) : N(\ce{O}) = \frac{\pu{0,663 g}}{\pu{12,01 g mol-1}} : \frac{\pu{0,0569 g}}{\pu{1,008 g mol-1}} : \frac{\pu{0,331 g}}{\pu{16,00 g mol-1}} \\ N(\ce{C}) : N(\ce{H}) : N(\ce{O}) = \pu{0,0552 mol} : \pu{0,0556 mol} : \pu{0,0207 mol} \quad / : \pu{0,0207 mol} \\ N(\ce{C}) : N(\ce{H}) : N(\ce{O}) = \pu{2,66} : \pu{2,69} : 1 \quad / \cdot 3 \\ N(\ce{C}) : N(\ce{H}) : N(\ce{O}) = \pu{7,98} : \pu{8,07} : 3 \\ N(\ce{C}) : N(\ce{H}) : N(\ce{O}) = 8 : 8 : 3 \)

Odgovor:
Empirijska formula spoja je \( \ce{C8H8O3} \).

Spaljivanjem 3,00 g uzorka koji sadržava ugljik, vodik i kisik nastalo je 6,94 g ugljikova(IV) oksida i 1,42 g vode. Izračunajte empirijsku formulu spoja.

Rješenje:

\( N(\ce{C}) : N(\ce{H}) : N(\ce{O}) = 8:8:3\)

Empirijska formula spoja je \( \ce{C8H8O3} \).

Na kraju…

Riješite interaktivni kviz!

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
1			Periodni sustav elemenata prema preporukama IUPAC-a (2013.) Gustoća tekućina i čvrstih tvari iskazana je u g/cm³ pri 25 °C; gustoća plinova u g/L pri 25 °C. Vrijednosti vrelišta i tališta određene su pri 101 325 Pa.
2
3
4
5
6
7

lantanoidi
aktinoidi

Periodni sustav elemenata prema preporukama IUPAC-a (2013.)

Određivanje empirijske i molekulske formule spoja

Uvod

Ponovimo!

Uvod

Ponovimo!

Empirijska i molekulska formula spoja

Pokrenite interakciju

Maseni udio

Riješeni primjer 1.

Riješeni primjer 2.

Dopunite rečenicu.

Vitamin C

Pokrenite interakciju

Riješeni primjer 3

Na kraju…

Odaberite točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

Dopunite rečenicu.