Transcript Завантажити у форматі ppt.

У світі хімічних задач
Знаходження
молекулярної формули
(брутто-формули,
істинної формули)
речовини
©Кипоренко О.Я.
Розв’язати задачу, говорив
Рене Декарт, — значить
виграти бій. Але виграти
бій не означає розв’язати
задачу.
Жан Ростан
©Кипоренко О.Я.
Найпростіша формула речовини

Найпростіша
формула
речовини — це формула,
яка показує, які хімічні
елементи
входять
до
складу
сполуки
та
співвідношення
їхньої
кількості.

Найпростішу формулу
також називають
емпіричною формулою.
Кипоренко О.Я.
Молекулярна формула речовини



Молекулярна
формула
речовини — це формула
записана за допомогою
символів
хімічних
елементів
й
таких
підстрочних
індексів,
кожний з яких вказує
кількість атомів даного
елементу
у
молекулі
(формульній одиниці).
Молекулярна
формула
ілюструє
кількісний
та
якісний
склад
даної
речовини.
Молекулярну
формулу
речовини називають також
брутто-формула
чи
істинна формула.
Символи хімічних
елементів
Індекси
©Кипоренко О.Я.



Для встановлення формули
невідомої
речовини
хіміки
проводять аналіз речовини. Для
цього порцію речовини відомої
маси
піддають
певним
хімічним перетворенням, за
результатами
котрих
дізнаються,
які
елементи
входять
до
складу
цієї
речовини.
Проводячи
різні
виміри
(найчастіше — зважування),
визначають масові частки
елементів у речовині.
Ці дані аналізу дозволяють
встановити
найпростішу
формулу речовини.
©Кипоренко О.Я.
Масова частка елементу в сполуці






Масова частка елемента
(w,
дубль-ве)
—
це
відношення
сумарної
атомної
маси
елемента до відносної
молекулярної
маси
сполуки.
w(Е) — масова частка
елемента Е (у відсотках або
в частках від одиниці);
n —
кількість (число)
атомів елемента;
Ar — відносна атомна маса
елемента;
Mr
—
відносна
молекулярна (формульна)
маса сполуки.
𝒏 × 𝑨𝒓(𝑬)
𝒘(𝑬) =
𝑴𝒓
Кипоренко О.Я.
Задачі на встановлення формули речовини за
відомою масовою часткою елементу чи
елементів у сполуці, співвідношення кількості
атомів елементів у сполуці, тобто якісного та
кількісного її складу.
 Розглянемо
два випадки:
 І. відомо кількісний склад, а щодо якісного не всі
елементи, які входять до складу відомі (задачі 1, 2);
 ІІ. відомі масові частки усіх елементів, які входять до
складу формули сполуки, але невідомі кількості
відповідних атомів (задачі 3, 4).
Кипоренко О.Я.
Задача 1: Масова частка елементу Е в оксиді Е2О5 становить
43,66%. Встановіть формулу оксиду, визначивши елемент Е.
w(Е) = 43,66%
Е2О5
𝒏 × 𝑨𝒓(𝑬)
𝒘(𝑬) =
𝑴𝒓
Мr (Е2О5) = 𝟐А𝐫(𝐄) + 𝟓 × 𝟏𝟔,
43,66 =
𝟐 ×𝐀𝐫(𝐄)
×100%
𝟐А𝐫(𝐄)+𝟓×𝟏𝟔
0,4366 (2А𝐫(𝐄) + 𝟓 × 𝟏𝟔) = 2А𝐫(𝐄),
А𝐫(𝐄) = 31, таким чином Е ― це Фосфор
Р, формула оксиду Р2О5.
Відповідь: Р2О5
©Кипоренко О.Я.
Задача 2: Масова частка Оксигену у кислоті Н3ЕО3 становить
77,4%. Встановіть формулу кислоти.
w(О) = 77,4%
Н3ЕО3
𝒏 × 𝑨𝒓(𝑬)
𝒘(𝑬) =
𝑴𝒓
Мr (Н3ЕО3) = 1×3 + А𝐫 𝐄 + 𝟑 × 𝟏𝟔 = 𝟓𝟏 +
А𝐫 𝐄 ,
𝟑×𝟏𝟔
77,4 =
𝟓𝟏+А𝐫 𝐄
×100%
0,774(А𝐫(𝐄) + 𝟓𝟏) = 𝟒𝟖,
А𝐫(𝐄) = 11, таким чином В ― це Бор,
формула кислоти Н3ВО3.
Відповідь: Н3ВО3.
Кипоренко О.Я.
Нехай загальна формула сполуки АхВу, тоді
𝐰(А)
х
=
=
х ×𝐀𝐫(А)
,
Mr(АхВу)
𝐌𝐫 × 𝐰(А)
,
𝐀𝐫 А
х
у
∶у=
х
 Отже,
 𝐰(В)
𝐌𝐫 × 𝐰(А)
𝐀𝐫 А
∶у=
𝐰(А)
𝐀𝐫 А
=
=
у ×𝐀𝐫 В
,
Mr(АхВу)
𝐌𝐫 × 𝐰(В)
,
𝐀𝐫 В
:
𝐌𝐫 × 𝐰(В)
,
𝐀𝐫 В
:
𝐰(В)
,
𝐀𝐫 В
знаючи масові частки елементів А та В у
сполуці, можна знайти співвідношення х ∶ у.
 Масову частку елементу можна брати як у відсотках,
Кипоренко О.Я.
так і в частках від одиниці.
Формула
х
∶у=
𝐰(А)
𝐀𝐫 А
:
𝐰(В)
𝐀𝐫 В
справедлива і у випадку, коли молекула сполуки містить
більше, аніж два атоми. Їх кількості співвідносяться як
відношення масової частки відповідного елемента до його
відносної атомної маси.
 Наприклад,
х
сполука АхВуCz
∶у∶𝐳=
𝐰(А)
𝐀𝐫 А
:
𝐰(В)
𝐀𝐫 В
∶
𝒘(𝐂)
𝑨𝒓 𝐂
.
Кипоренко О.Я.
Задача 3.
 Визначте
молекулярну
формулу
речовини використовуючи такі дані
щодо її кількісного та якісного складу:
 Речовина містить Натрій, Сульфур та
Оксиген. Масові частки Натрію та Сульфуру в
сполуці відповідно становлять 32,4% та
22,55%. Вважайте, що найпростіша формула є
істинною.
Кипоренко О.Я.
w(Na) = 32,4%
w(S) = 22,5%
NaxSyOz
х
∶у∶𝐳=
𝐰(А)
𝐀𝐫 А
:
𝐰(В)
𝐀𝐫 В
∶
𝐰(𝐂)
𝐀𝐫 𝐂
.
W(O) = 100 − (32,4 + 22,5) = 45,1%
х
∶у∶𝐳=
𝐰(𝐍𝐚)
𝐀𝐫 𝐍𝐚
:
𝐰(𝐒)
𝐀𝐫 𝐒
∶
𝐰(𝐎)
𝐀𝐫 𝐎
=
𝟑𝟐,𝟒
𝟐𝟐,𝟓 𝟒𝟓,𝟏
=
:
∶
= 1,4* : 0,7 : 2,8 =
𝟐𝟑
𝟑𝟐
𝟏𝟔
ділимо на найменше = 2 : 1 : 4
 Відповідно формула сполуки Na2SO4 .


*Часку від ділення закруглюємо до десятих
(є випадки коли треба закруглювати до
сотих чи тисячних).
Відповідь: Na2SO4 .
Кипоренко О.Я.
Якщо найпростіша формула не є істинною?
В цьому випадку нам потрібно знати відносну
молекулярну масу сполуки.
Задача 4. Визначте молекулярну формулу
сполуки, що містить Карбон, Оксиген та Гідроген
і має відносну молекулярну масу 60 Да. Масові
частки Карбону та Оксигену в сполуці становлять
40% та 53,53%.
Кипоренко О.Я.
w(С) = 40%
w(О) = 53,33%
Mr = 60 Да
W(Н) = 100 − (40 + 53,33) = 6,67%
𝐰(Н)
𝐀𝐫 Н
𝐰(С)
𝐀𝐫 С
х∶у∶𝐳=

=
:
∶
= 6,67 : 3,33 : 3,33 = ділимо на
𝟏
𝟏𝟐
𝟏𝟔
найменше = 2 : 1 : 1
Відповідно найпростіша формула сполуки
Н2СO.
Знаходимо відносну молекулярну масу Н2СO:
Mr (Н2СO ) = 2+12+16 = 30 Да
Знаходимо наскільки відносна молекулярна
маса шуканої сполуки більша за відносну
молекулярну масу Н2СO: 60/30 = 2.
Далі, треба на 2 помножити індекси у
найпростішій формулі і отримаємо істинну
формулу Н4С2O2 ― це брутто-формула
оцтової кислоти СН3СООН.
Відповідь: Н4С2O2 .
НxСyOz






𝟔,𝟔𝟕
𝟒𝟎
:
∶
𝐰(𝐎)
𝐀𝐫 𝐎

=
𝟓𝟑,𝟑𝟑
©Кипоренко О.Я.
 Звернемо
увагу на етап у розв’язку, коли
ми:
 Знаходимо
наскільки
відносна
молекулярна маса шуканої сполуки
більша за відносну молекулярну масу так
би мовити уявної молекули сполуки, яка
виражена найпростішою формулою.
 В цьому випадку ми знаходимо деяке
число k, на яке й множимо індекси у
найпростішій формулі, щоб отримати
істинну формулу.
©Кипоренко О.Я.

Зазначені
.
алгоритми
розв’язку
справедливі й у
випадку коли мова
йде не про атоми
елементі, що
входять до складу
сполуки, а коли
складовими є,
наприклад, оксиди
— формула каоліну
Al2O3·2SiO2·2H2O.
х
∶у∶𝐳=
𝐰(SiO2)

М𝐫 SiO2
∶
𝐰(Al2O3)
М𝐫 Al2O3
𝐰(H2O)
М𝐫 H2O
:
=1:2:2
Кипоренко О.Я.
Задачі для самостійного розв’язку
 1.
Скло містить натрій оксид, кальцій оксид та
силіцій(ІV) оксид, масові частки яких становлять
відповідно 13%, 11,7% та 75,3%. Встановіть
формулу скла і запишіть її у вигляді комбінації
оксидів.
 2. Сіль містить Калій, Хром, Оксиген. Масові
частки Калію та Хрому відповідно становлять
26,53% та 35,37%. Вважайте, що найпростіша
формула є істинною.
Кипоренко О.Я.
Кипоренко О.Я.