Hvad er empiriske formler?
Empiriske formler beskriver forholdet mellem hver type atom i et stof. Ordet “empirisk” henviser til oprindelsen af empiriske formler i observerbare resultater; det vil sige, formlerne bestemmes ved eksperiment. Forskere tester sammensætningen af ukendte forbindelser ved at observere deres dannelse eller deres interaktion med kendte stoffer. Forholdet mellem atomer i en forbindelse giver kun en grov idé om dens art, men det er et grundlag for yderligere undersøgelser.
Hvis forskere kan skabe en forbindelse og kende sammensætningen af reagenserne eller de stoffer, der reagerer, kan de bestemme den empiriske formel for produktet. De udfører reaktionen for at fremstille produktet uden at efterlade ureagerede input. De overvåger også proportioner af reagenserne, der går ind i reaktionen. Det er vigtigt, at de kender andelen af molekyler af reagenserne snarere end andelen af masse eller volumen, fordi disse målinger kan variere for forskellige molekyler. Andelen af reagenser fortæller dem andelen af atomer i produktet, da alle molekyler, de lægger i, bruges i reaktionen.
En anden metode til bestemmelse af empiriske formler er at få en forbindelse til at reagere med et andet stof og observere reaktionens produkter. Forskere bruger ofte denne metode til at analysere kulbrinter, stoffer, der kun indeholder kulstof- og brintatomer. De brænder ukendte kulbrinter og opsamler kuldioxid og vanddamp, som reaktionen giver.
Når et carbonhydrid brænder, reagerer det med ilt; reaktionen kan repræsenteres som AC fHg + BO2 -> D CO 2 + EH20, hvor A, B, D og E angiver andelene af molekylerne i reaktionen og f og g repræsenterer andelen af carbon og hydrogen i carbonhydridet. Eksperimenterne måler massen af kuldioxid og vanddamp. Derefter deler de disse tal med molekylvægten af de respektive forbindelser. For kuldioxid er det resulterende antal det samme som antallet af kulstofatomer, men de skal multiplicere antallet af vandmolekyler med to for at få antallet af brintmolekyler. De finder de mindste hele tal, der bevarer andelen af C og H, og disse er f og g i ligningen: underskrifterne til den empiriske formel.
Empiriske formler angiver ikke den nøjagtige struktur af et molekyle. Acetylen og benzen er for eksempel kulbrinter, der indeholder lige store antal carbon- og brintatomer, så den empiriske formel for hver er CH. Acetylens molekylformel er C2H2, mens benzen er C6H6. De har meget forskellige egenskaber på trods af at de har den samme empiriske formel. Acetylen er en meget eksplosiv gas, der bruges til skæring og svejsning; seks-carbonbenzenringe er den definitive bestanddel af aromatiske stoffer og findes i mange af de molekyler, der er ansvarlige for smag og lugt.