Hva er empiriske formler?
Empiriske formler beskriver forholdet mellom hver type atom i et stoff. Ordet “empirisk” refererer til opprinnelsen til empiriske formler i observerbare resultater; det vil si at formlene bestemmes av eksperiment. Forskere tester sammensetningen av ukjente forbindelser ved å observere deres dannelse eller deres interaksjon med kjente stoffer. Forholdet mellom atomer i en forbindelse gir bare en grov forestilling om dens natur, men det er et grunnlag for videre undersøkelse.
Hvis forskere kan lage en forbindelse og kjenne til sammensetningen av reagensene, eller stoffene som reagerer, kan de bestemme den empiriske formelen til produktet. De utfører reaksjonen for å produsere produktet uten å etterlate ureagerte innganger. De overvåker også proporsjonene av reagensene som går inn i reaksjonen. Det er viktig at de kjenner til andelen molekyler av reagensene snarere enn andelen masse eller volum fordi disse målingene kan variere for forskjellige molekyler. Andelen reagenser forteller dem andelen atomer i produktet siden alle molekylene de putter i blir brukt i reaksjonen.
En annen metode for å bestemme empiriske formler er å få en forbindelse til å reagere med et annet stoff og observere produktene fra reaksjonen. Forskere bruker ofte denne metoden for å analysere hydrokarboner, stoffer som bare inneholder karbon og hydrogenatomer. De brenner ukjente hydrokarboner og samler opp karbondioksid og vanndamp som reaksjonen gir.
Når et hydrokarbon brenner, reagerer det med oksygen; reaksjonen kan være representert som AC f H g + BO 2 -> D CO 2 + EH20, hvor A, B, D og E indikerer proporsjonene til molekylene i reaksjonen og f og g representerer proporsjonene av karbon og hydrogen i hydrokarbonet. Eksperimentørene måler massen av karbondioksid og vanndamp. Deretter deler de disse tallene med molekylvekten til de respektive forbindelsene. For karbondioksid er det resulterende antallet det samme som antallet karbonatomer, men de må multiplisere antall vannmolekyler med to for å få antallet hydrogenmolekyler. De finner de minste hele tallene som bevarer andelen C og H, og disse er f og g i ligningen: underskriftene til den empiriske formelen.
Empiriske formler indikerer ikke den nøyaktige strukturen til et molekyl. Acetylen og benzen er for eksempel hydrokarboner som inneholder like mange karbon- og hydrogenatomer, så den empiriske formelen til hver er CH. Acetylens molekylformel er C2H2, mens benzen er C6H6. De har enormt forskjellige egenskaper til tross for at de har den samme empiriske formelen. Acetylen er en eksplosiv gass som brukes til å skjære og sveise; seks-karbonbenzenringer er den definitive komponenten i aromatiske stoffer og er til stede i mange av molekylene som er ansvarlige for smak og lukt.