Was sind empirische Formeln?
Empirische Formeln beschreiben das Verhältnis jedes Atomtyps in einer Substanz. Das Wort "empirisch" bezieht sich auf die Ursprünge empirischer Formeln in beobachtbaren Ergebnissen; Das heißt, die Formeln werden experimentell bestimmt. Wissenschaftler testen die Zusammensetzung unbekannter Verbindungen, indem sie ihre Bildung oder ihre Wechselwirkungen mit bekannten Substanzen beobachten. Das Verhältnis der Atome in einer Verbindung gibt nur einen groben Überblick über ihre Natur, ist jedoch eine Grundlage für weitere Untersuchungen.
Wenn Wissenschaftler eine Verbindung herstellen und die Zusammensetzung der Reagenzien oder der reagierenden Substanzen kennen, können sie die empirische Formel des Produkts bestimmen. Sie führen die Reaktion durch, um das Produkt herzustellen, ohne irgendwelche nicht umgesetzten Eingaben zu hinterlassen. Sie überwachen auch die Anteile der Reagenzien, die in die Reaktion eingehen. Es ist wichtig, dass sie den Anteil der Moleküle der Reagenzien und nicht den Anteil der Masse oder des Volumens kennen, da diese Messungen für verschiedene Moleküle variieren können. Der Anteil der Reagenzien gibt Auskunft über den Anteil der Atome im Produkt, da alle von ihnen eingebrachten Moleküle für die Reaktion verwendet werden.
Eine andere Methode zur Bestimmung empirischer Formeln besteht darin, eine Verbindung mit einer anderen Substanz reagieren zu lassen und die Reaktionsprodukte zu beobachten. Wissenschaftler verwenden diese Methode üblicherweise zur Analyse von Kohlenwasserstoffen, die nur Kohlenstoff- und Wasserstoffatome enthalten. Sie verbrennen unbekannte Kohlenwasserstoffe und sammeln das Kohlendioxid und den Wasserdampf, die die Reaktion ergibt.
Wenn ein Kohlenwasserstoff verbrennt, reagiert er mit Sauerstoff. Die Reaktion kann dargestellt werden als AC f H g + BO 2 → D CO 2 + EH 2 O, wobei A, B, D und E die Anteile der Moleküle in der Reaktion angeben und f und g die Anteile von Kohlenstoff darstellen und Wasserstoff im Kohlenwasserstoff. Die Experimentatoren messen die Masse von Kohlendioxid und Wasserdampf. Dann dividieren sie diese Zahlen durch das Molekulargewicht der jeweiligen Verbindungen. Für Kohlendioxid entspricht die resultierende Anzahl der Anzahl der Kohlenstoffatome, sie müssen jedoch die Anzahl der Wassermoleküle mit zwei multiplizieren, um die Anzahl der Wasserstoffmoleküle zu erhalten. Sie finden die kleinsten ganzen Zahlen, die das Verhältnis von C und H bewahren, und dies sind f und g in der Gleichung: die Indizes der empirischen Formel.
Empirische Formeln geben nicht die genaue Struktur eines Moleküls an. Acetylen und Benzol sind beispielsweise Kohlenwasserstoffe, die die gleiche Anzahl von Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen enthalten. Die empirische Formel lautet daher jeweils CH. Die Summenformel von Acetylen ist C 2 H 2 , während die von Benzol C 6 H 6 ist . Sie haben sehr unterschiedliche Eigenschaften, obwohl sie die gleiche empirische Formel haben. Acetylen ist ein hochexplosives Gas, das zum Schneiden und Schweißen verwendet wird. Sechs-Kohlenstoff-Benzolringe sind die entscheidende Komponente von Aromastoffen und kommen in vielen Molekülen vor, die für Geschmack und Geruch verantwortlich sind.