Co jsou empirické vzorce?
Empirické vzorce popisují poměr každého typu atomu v látce. Slovo „empirický“ odkazuje na původ empirických vzorců ve pozorovatelných výsledcích; to znamená, že vzorce jsou určeny experimentem. Vědci testují složení neznámých sloučenin pozorováním jejich tvorby nebo jejich interakcí se známými látkami. Poměr atomů ve směsi dává pouze hrubou představu o její povaze, ale je základem pro další zkoumání.
Pokud vědci mohou vytvořit sloučeninu a znát složení činidel nebo látek, které reagují, mohou určit empirický vzorec produktu. Provádějí reakci, aby vytvořili produkt, aniž by zanechali nezreagované vstupy. Sledují také proporce činidel, které jdou do reakce. Je důležité, aby znali spíše poměr molekul činidel než podíl hmotnosti nebo objemu, protože tato měření se mohou u různých molekul lišit. Podíl činidel jim říká podíl atomů v produktu, protože všechny molekuly, které vloží, jsou použity v reakci.
Dalším způsobem stanovení empirických vzorců je přimět sloučeninu, aby reagovala s jinou látkou a sledovala produkty reakce. Vědci běžně používají tuto metodu k analýze uhlovodíků, látek, které obsahují pouze atomy uhlíku a vodíku. Spalují neznámé uhlovodíky a sbírají oxid uhličitý a vodní páru z výtěžků reakce.
Když hoří uhlovodík, reaguje s kyslíkem; reakce může být reprezentována jako AC fHg + BO2 -> D CO 2 + EH20, kde A, B, D a E označují podíly molekul v reakci a f a g představují podíly uhlíku a vodík v uhlovodíku. Experti měří hmotnost oxidu uhličitého a vodní páry. Potom dělí tato čísla molekulovou hmotností příslušných sloučenin. Pro oxid uhličitý je výsledné číslo stejné jako počet atomů uhlíku, ale pro získání počtu atomů vodíku musí násobit počet molekul vody dvěma. Najdou nejmenší celá čísla, která zachovávají poměr C a H, a to jsou f a g v rovnici: indexy empirického vzorce.
Empirické vzorce nenaznačují přesnou strukturu molekuly. Například acetylen a benzen jsou uhlovodíky, které obsahují stejný počet atomů uhlíku a vodíku, takže empirický vzorec každého z nich je CH. Molekulární vzorec acetylenu je C2H2, zatímco benzen je C6H6. Mají velmi odlišné vlastnosti, přestože mají stejný empirický vzorec. Acetylen je vysoce výbušný plyn používaný pro řezání a svařování; šest uhlíkových benzenových kruhů je definitivní složkou aromatických látek a je přítomno v mnoha molekulách zodpovědných za chut a vůni.