Vad är empiriska formler?
Empiriska formler beskriver förhållandet mellan varje atomatom i ett ämne. Ordet "empirisk" hänvisar till ursprunget till empiriska formler i observerbara resultat; det vill säga formlerna bestäms genom experiment. Forskare testar sammansättningen av okända föreningar genom att observera deras bildning eller deras interaktion med kända ämnen. Förhållandet mellan atomer i en förening ger bara en grov uppfattning om dess karaktär, men det är en grund för ytterligare undersökning.
Om forskare kan skapa en förening och vet sammansättningen av reagensen, eller de ämnen som reagerar, kan de bestämma den empiriska formeln för produkten. De utför reaktionen för att producera produkten utan att lämna några oreagerade insatsvaror. De övervakar också andelen reagens som går in i reaktionen. Det är viktigt att de vet andelen molekyler i reagensen snarare än andelen massa eller volym eftersom dessa mätningar kan variera för olika molekyler. Andelen reagens berättar andelen atomer i produkten eftersom alla molekyler som de placerar används i reaktionen.
En annan metod för att bestämma empiriska formler är att få en förening att reagera med en annan substans och observera reaktionens produkter. Forskare använder ofta denna metod för att analysera kolväten, ämnen som endast innehåller kol- och väteatomer. De bränner okända kolväten och samlar upp koldioxid och vattenånga som reaktionen ger.
När ett kolväte bränner reagerar det med syre; reaktionen kan representeras som AC fHg + BO2 -> D CO 2 + EH20, där A, B, D och E indikerar proportionerna av molekylerna i reaktionen och f och g representerar proportionerna av kol och väte i kolväten. Experimenterna mäter massan av koldioxid och vattenånga. Sedan delar de upp dessa nummer med molekylvikten för respektive förening. För koldioxid är det resulterande antalet detsamma som antalet kolatomer, men de måste multiplicera antalet vattenmolekyler med två för att få antalet vätemolekyler. De hittar de minsta hela siffrorna som bevarar andelen C och H, och dessa är f och g i ekvationen: underskriften för den empiriska formeln.
Empiriska formler indikerar inte den exakta strukturen för en molekyl. Acetylen och bensen är till exempel kolväten som innehåller lika många kol- och väteatomer, så den empiriska formeln för var och en är CH. Acetylens molekylformel är C2H2, medan bensen är C6H6. De har oerhört olika egenskaper trots att de har samma empiriska formel. Acetylen är en mycket explosiv gas som används för skärning och svetsning; sex-kolbensenringar är den definitiva komponenten i aromatiska substanser och finns i många av de molekyler som är ansvariga för smak och lukt.