61281 skanuj0029 (153)

ł. Podstawowe pojęcia, stednoreetrii

t£L

2.8. Obliczenia wzorów chemicznych na podstawie składu ilościowego związku

Wzór związku chemicznego możemy obliczyć (wyprowadzić), znając masy atomowe pierwiastków, z których związek się składa, oraz zawartości procentowe każdego pierwiastka.

Rozróżniamy wzory chemiczne uproszczone oraz wzory rzeczywiste. W wielu związkach nieorganicznych wzór najprostszy jest zarazem wzorem rzeczywistym. I tak NO (tlenek azotu(II» jest wzorem najprostszym i rzeczywistym, podobnie jak HNOj, NaCI, CuSO«. Natomiast najprostszy wzór P3O5 (tlenek fosforu(V)) nie pokrywa się ze wzorem rzeczywistym P4O10. Stosunek atomów P.O jest w obu 2:5, natomiast masa molowa P<Oio jest dwukrotnie większa od masy molowej P2O5. W takich przypadkach w celu ustalenia wzoru rzeczywistego konieczna jest również znajomość masy molowej związku chemicznego, którego wzór rzeczywisty mamy obliczyć.

Znajomość masy molowej jest szczególnie istotna przy obliczaniu wzoru rzeczywistego związków organicznych. Rozpatrzmy następujący przykład. Na podstawie danych otrzymanych z analizy elementarnej związku organicznego (spalanie próbki i oznaczanie procentowej zawartości węgla, wodoru i tlenu) ustaliliśmy w wyniku obliczeń, że w związku stosunekliczby atoitłów C:H;0 * 1:2:1, a więc najprostszy wzór odpowiada wzorowi CtfeO. Jeśli liczbę atomów każdego pierwiastka pomnożyć przez 2, otrzymamy wzór C2H4O2,jedli natomiast pomnożyć przez 3, wzór będzie CgHtsOj, Otrzymamy więc trzy wzory odpowiadające trzem różnym związkom, których masy molowe są n-krotnością (n ■ 1+3):

CHaQ , - formaldehyd M»30 g/mol    _ __

- kwas octowy M ■ 60 g/mol CjHtÓ| - kwas mlekowy M ■ 90 g/mol Problem ten został opisany w dalszej części w przykładzie 4.

Przykład l

Wyprowadzić najprostszy wzór związku o składzie: 32,37% Na, 22,57% S, 45,0:5? • 0. Maąy molowe: M_No - 22,99 g/mol; M_s * 32,05 g/mo:.; Mó -15 g/mol.

Rozwi ąza n i o

Aby ustalić wzór związku, należy przeliczyć stosunki wagowo, w jakich łączą się pierwiastki w tym związku na ich stosunki molowe.

Z danych powyższych wynika, że w 100 g związku, którego wzór mamy ustalić, znajduje się:

a) 3237 gNa, czyli —^237g— = i ąog mola Na ⁶ y 22,99g mol"¹

b)    22,57 g S, czyli —²^^S?*_T-. =■ 0,704 mola S

32,06g*mol

c) 45,06 g O, czyli —— =2,816 mola atomów O

ló.OOgrool"

Tak więc stosunek ilości moli pierwiastków jest następujący:

Na,:$y:0*= 1,408-0,704:2,816

Dzieląc obliczone wartości ułamkowe przez najmniejszą liczbę spośród nich, otrzymujemy:

Na^S/O*

_1,408.0,704.2,816_₂₁₁ ⁼ 0,704 0,704 0,704 ~

X“2;.y= 1; z = 4

Powyższy stosunek określa stosunek atomów pierwiastków wchodzących w skład cząsteczki związku. Tak więc najprostszy wzór chemiczny związku odpowiada wzorowi Na2SO<.    |

Przykład 2

Po spaleniu ?,1 g żelaza w tlenie otrzymano 2,9 g (lenku. Wyprowadzić wzór tlenku. Mf* ^m 55,84 g/mol, Mo = 16,00 g/mol.

Rozwiązanie    *"    *

Dla tlenku Fe*O_y należy obliczyć liczby x i y. Obliczamy je 2 ilości żelaza i tlenu. Skoro spalono 2,1 g żelaza, ilość ta będzie również zawarta w 2,9 g utworzonego tlenku. Ilość tlenu obliczamy z różnicy pomiędzy masą powstałego tlenu a masą żelaza: 2,9 - 2,1 - 0,8 g teu. Następnie obliczamy udziały molowe żelaza i tlenu:

. (Fe) -iiL-0.0376    (O) ^=0.050

BP 55.84    16