7.5 – Molekylære formler

En empirisk formel, repræsenterer det laveste heltalsforhold, mellem atomerne i en forbindelse. Empiriske formler, repræsenterer imidlertid ikke nødvendigvis det virkelige antal atomer i et molekyle. En molekylær formel, er relateret til den empiriske formel, med et lille heltal som for eksempel 1, 2, eller 3.

Molekylær formel = lille heltal x empirisk formel

For eksempel, ser vi i tabel 7.5, adskillige forbindelser, der har samme empiriske formel, CH2O. De molekylære formler er relateret til de empiriske formler, med et lille heltal. Der er det samme forhold mellem den molare masse og den empiriske formel masse. Den molære masse af hver af de forskellige forbindelser, er relateret til massen af den empiriske formel (30,03 g), ved det samme lille heltal.

Relatering af empiriske og molekyleformler

Når vi først har fastslået den empiriske formel, kan vi beregne dens masse i gram. Hvis vi får oplyst den molare masse af forbindelsen, kan vi beregne værdien af det lille heltal:

\textup{lille heltal}=\frac{\textup{forbindelsens molare masse}}{\textup{empirisk formelmasse}}

For eksempel, når den molære masse for ribose, divideres med den empiriske formelmasse, bliver heltallet 5:

\textup{lille heltal}=\frac{\textup{forbindelsens molare masse}}{\textup{empirisk formelmasse}}=\frac{150,15\; \textup{g}}{30,03\; \textup{g}}=5

Ved at gange de nedsænkede tal i den empiriske formel (CH2O) med 5, får vi den molekylære formel for ribose, C5H10O5.

5\cdot \textup{empirisk formel (CH}_{2}\textup{O)}=\textup{molekyl\ae re formel (C}_{5}\textup{H}_{10}\textup{O}_{5}\textup{)}


Beregning af en molekylær formel

Tidligere, i Opgaveeksempel 7.10, fandt vi den empiriske formel for ascorbinsyre (C vitamin) til at være C3H4O3. Hvis den molære masse for ascorbinsyre er 176,12 g, kan vi beregne den molekylære formel på denne måde:

Massen af den empiriske formel C3H4O3 beregnes på den samme måde som for molar masse:

\textup{Empirisk formel}=\textup{3 mol C}+\textup{4 mol H}+\textup{3 mol O}

\textup{Empirisk formelmasse}=(3\cdot 12,01\; \textup{g})+(4\cdot 1,008\; \textup{g})+(3\cdot 16,00\; \textup{g})=88,06\; \textup{g}

\textup{lille heltal}=\frac{\textup{forbindelsens molare masse}}{\textup{empirisk formelmasse}}=\frac{170,12\; \textup{g}}{88,06\; \textup{g}}=2

Ved at gange alle de nedsænkede tal i den empiriske formel for ascorbinsyre med 2, får vi dens molekylære formel:

\textup{C}_{(3\; \cdot \; 2)}\textup{H}_{(4\; \cdot \; 2)}\textup{O}_{(3\; \cdot \; 2)} = \textup{C}_{6}\textup{H}_{8}\textup{O}_{6}\; \; \; \; \; \; \; \; \; \; \textup{{\color{Magenta} Molekyl\ae r formel}}

Opgaveeksempel 7.11

Bestemmelse af molekyleformel

Melanin, der bruges til at lave plasticgenstande som tallerkener og legetøj, indeholder 28,57% carbon, 4,80% hydrogen, og 66,64% nitrogen. Hvis den eksperimentelle molære masse er 125 g, hvad er den molekylære formel så for melanin?

Løsning

Trin 1:
Angiv den oplyste mængde og den ønskede mængde. Bestem den empiriske formel, og beregn den empiriske formelmasse.
Skriv hver procentsats som antal gram i nøjagtigt 100. g melanin, og bestem antallet af mol af hvert grundstof.

C = 28,57 g          H = 4,80 g          N = 66,64 g

28,57\; \textup{g C}\cdot\frac{1\; \textup{mol C}}{12,01\; \textup{g C}}=2,38\; \textup{mol C}

4,80\; \textup{g H}\cdot \frac{1\; \textup{mol H}}{1,008\; \textup{g H}}=4,76\; \textup{mol H}

66,64\; \textup{g N}\cdot \frac{1\; \textup{mol N}}{14,01\; \textup{g N}}=4,76\; \textup{mol N}

Divider mol for hvert grundstof, med det laveste antal mol, 2,38, for at få de nedsænkede tal for hvert grundstof i formlen:

\frac{2,38\; \textup{mol C}}{2,38}=1,00\; \textup{mol C}

\frac{4,76\; \textup{mol H}}{2,38}=2,00\; \textup{mol H}

\frac{4,76\; \textup{mol N}}{2,38}=2,00\; \textup{mol N}

Ved at bruge disse værdiger som de nedsænkede tal i formlen, C1,00H2,00N2,00, kan vi skrive den empiriske formel som CH2N2.

Nu kan vi beregne den molare masse for denne empiriske formel på denne måde:

\textup{Empirisk formel}=\textup{1 mol C}+\textup{2 mol H}+\textup{2 mol N}

\textup{Empirisk formelmasse}=(1\cdot 12,01)+(2\cdot 1,008)+(2\cdot 14,01)=42,05\; \textup{g}

Trin 2:
Divider den molare masse med den empiriske formelmasse, for at få det lille heltal.

\textup{lille heltal}=\frac{\textup{molare masse af melanin}}{\textup{empirisk formelmasse af CH}_{2}\textup{N}_{2}}=\frac{125\; \textup{g}}{42,05\; \textup{g}}=2,97

Trin 3:
Gang den empiriske formel med det lille heltal, for at få den molekylære formel.
Fordi den eksperimentelle molare masse er tæt på 3 gange den empiriske masse, skal de nedsænkede tal i den empiriske formel, ganges med 3 for at give den molekylære formel:

\textup{C}_{(1\; \cdot \; 3)}\textup{H}_{(2\; \cdot \; 3)}\textup{N}_{(2\; \cdot \; 3)} = \textup{C}_{3}\textup{H}_{6}\textup{N}_{6}\; \; \; \; \; \; \; \; \; \; \textup{{\color{Magenta} Molekyl\ae r formel}}

← Forsiden 8. Kemiske reaktioner →