4.7 Sljedeća jedinica Stehiometrija kemijskih reakcija
4.6

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

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.

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} .

Unesite odgovore na pripadajuća mjesta.

Dopunite rečenicu.

Maseni udio kisika u heroinu iznosi 21,7 %. Relativna molekulska masa heroina je 369. Koliko se atoma kisika nalazi u molekuli heroina?

Rješenje:

U molekuli heroina nalazi se
atoma kisika.
Netočno
Točno
{{correctPercent}}%

Želite li pokušati ponovo?

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.

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!

Klikom odaberite jedan točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

Empirijska formula monosaharida riboze \ce{C5H10O5} je:

Netočno
Točno

Klikom odaberite jedan točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

Organski spoj empirijske formule \ce{CH2O} ima relativnu molekulsku masu 120,10. Molekulska formula spoja je:

Netočno
Točno

Klikom odaberite jedan točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

Maseni udio sumpora najveći je u:

Netočno
Točno

Unesite odgovore na pripadajuća mjesta.

Dopunite rečenicu.

Kemijskom analizom oksida nepoznate tvari utvrđeno je da je omjer broja atoma u molekuli; N(\ce{X}) : N(\ce{Y}) = 2:3 .

Relativna molekulska masa molekule nepoznate tvari iznosi 219,88. Ukupan broj kisikovih atoma i atoma nepoznate tvari u molekuli je 10. Odredite nepoznatu tvar X.

Rješenje:

Omjer broja atoma X i Y u molekulskoj formuli nepoznate tvari je:

N(X) : N(Y) =
:
.

 

Ime nepoznate tvari X je
.
Netočno
Točno
{{correctPercent}}%

Želite li pokušati ponovo?