Empirisk formel

En empirisk formel anger förhållandet (med minsta möjliga heltal) mellan antal atomer av de olika slagen i en kemisk förening. En molekylformel anger det verkliga antalet atomer av olika slag i en molekyl av ämnet.^[1] Ett enkelt exempel på detta koncept är att den empiriska formeln för svavelmonoxid, eller SO, helt enkelt skulle vara SO, lika som den empiriska formeln för disulfurdioxid, S₂O₂. Sålunda har svavelmonoxid och disulfurdioxid, båda föreningar av svavel och syre, samma empiriska formel. Men deras molekylformler, som uttrycker antalet atomer i varje molekyl av en kemisk förening, är inte desamma.

En empirisk formel nämner inget om arrangemanget eller antalet atomer. Det är standard för många joniska föreningar, som kalciumklorid (CaCl₂), och för makromolekyler, såsom kiseldioxid (SiO₂).

Molekylformeln, å andra sidan, visar antalet av varje typ av atom i en molekyl.^[2] Strukturformeln visar arrangemanget av molekylen. Det är således möjligt för olika typer av föreningar att ha lika empiriska formler.

I kemins tidiga dagar kom information om sammansättningen av föreningar från elementaranalys, som ger information om de relativa mängderna av grundämnen som finns i en förening, vilket kan skrivas som procent eller molförhållanden. Men kemister kunde inte bestämma de exakta mängderna av dessa grundämnen och kunde bara känna till deras förhållanden, därav namnet "empirisk formel". Eftersom joniska föreningar är utökade nätverk av anjoner och katjoner, är alla formler för joniska föreningar empiriska.^[3]

Glukos (C₆H₁₂O₆), ribos (C₅H₁₀O₅), ättiksyra (C₂H₄O₂) och formaldehyd (CH₂O) har alla olika molekylformler men samma empiriska formel: CH₂O. Detta är den faktiska molekylformeln för formaldehyd, men ättiksyra har dubbelt så många atomer, ribos har fem gånger antalet atomer och glukos har sex gånger antalet atomer.

Andra exempel är:

En kemisk analys av ett prov av metylacetat ger följande elementära data: 48,64 procent kol (C), 8,16 procent väte (H) och 43,20 procent syre (O). För att bestämma empiriska formler antas det att vi har 100 gram av föreningen. Om så är fallet kommer procenttalen att vara lika med massan av varje grundämne i gram.

Steg 1: Ändra varje procent till ett uttryck för massan av varje element i gram. Det vill säga, 48,64 procent C blir 48,64 g C, 8,16 procent H blir 8,16 g H och 43,20 procent O blir 43,20 g O.

Steg 2: Konvertera mängden av varje element i gram till dess mängd i mol

${\displaystyle \left({\frac {48,64{\mbox{ g C}}}{1}}\right)\left({\frac {1{\mbox{ mol }}}{12,01{\mbox{ g C}}}}\right)=4,049\ {\text{mol}}}$

${\displaystyle \left({\frac {8,16{\mbox{ g H}}}{1}}\right)\left({\frac {1{\mbox{ mol }}}{1,007{\mbox{ g H}}}}\right)=8,095\ {\text{mol}}}$

${\displaystyle \left({\frac {43,20{\mbox{ g O}}}{1}}\right)\left({\frac {1{\mbox{ mol }}}{16,00{\mbox{ g O}}}}\right)=2,7\ {\text{mol}}}$

Steg 3: Dividera vart och ett av de resulterande värdena med det minsta av dessa värden (2,7)

${\displaystyle {\frac {4,049{\mbox{ mol }}}{2,7{\mbox{ mol }}}}=1,5}$

${\displaystyle {\frac {8,095{\mbox{ mol }}}{2,7{\mbox{ mol }}}}=3}$

${\displaystyle {\frac {2,7{\mbox{ mol }}}{2,7{\mbox{ mol }}}}=1}$

Steg 4: Om det behövs, multiplicera dessa tal med heltal för att få heltal. om en operation görs på ett av talen måste den göras på dem alla.

${\displaystyle 1,5\times 2=3}$

${\displaystyle 3\times 2=6}$

${\displaystyle 1\times 2=2}$

Således är den empiriska formeln för metylacetat C₃H₆O₂. Denna formel råkar också vara metylacetats molekylformel.

	Strukturformler				Andra framställningar
	Elektronformel	Valensformel	Nattaprojektion	Skelettformel	Konstitutionsformel	Summaformel	Empirisk formel
Metan				existerar inte	CH4	CH4	CH4
Propan					CH3–CH2–CH3	C3H8	C3H8
Ättiksyra					CH3–COOH	C2H4O2	CH2O
Vatten				existerar inte	existerar inte	H2O	H2O

Den här artikeln är helt eller delvis baserad på material från engelskspråkiga Wikipedia, Empirical formula, 16 februari 2024.