4.8: Хімічні формули, моль та процентний склад

Last updated
Save as PDF

Page ID: 18680

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Хімічні формули представляють склад хімічних сполук. До цих пір було показано ряд хімічних формул, включаючи H ₂ O для води та NH ₃ для аміаку. Хімічна формула з'єднання містить багато значущої інформації, як показано на малюнку 4.11. У комплекті йде наступне:

Малюнок 4.11. Інформація, що міститься в хімічній формулі

• Елементи, що складають з'єднання

• Відносні числа кожного виду атома в сполуці

• Як атоми групуються, наприклад, в іоні (наприклад, SO ₄ ^2-), присутніх у з'єднанні

• Зі знанням атомних мас, молярна маса сполуки

• Зі знанням атомних мас, процентний склад сполуки

Там, де символи елементів представляють літери в алфавіті хімічної мови, формули сполук представляють слова, складені з цих букв. Як обговорювалося в розділі 5, формули зібрані в хімічних рівняннях, які діють як речення на хімічній мові, щоб описати, що роблять хімічні речовини.

Крот

При знанні атомних мас процентний склад сполуки легко обчислюється з його формули. Перш ніж робити такий розрахунок для сульфату амонію, однак, корисно ввести поняття моль. Хіміки використовують моль для вираження кількості матеріалів, що містять певну кількість заданих сутностей, які можуть бути атомами елементів, молекулами елементів, що існують у вигляді двоатомних молекул, формули одиниць іонних сполук або молекули ковалентних сполук. Моль речовини - це просто атомна маса, молекулярна маса або формула маси, за якою слідують грами. Ця величина називається молярної масою. Маси моля з декількох типових речовин наведені нижче:

Атоми неону, атомна маса 20,1:20,1 г/моль

Молекули Н ₂, атомна маса 1,0, молекулярна маса 2,0:2,0 г/моль

Молекули СН ₄, молекулярна маса 16,0:16,0 г/моль

Формула одиниць іонного СаО, маса формули 56,1:56,1 г/моль

Кількість зазначених сутностей в молі речовини завжди однакове незалежно від речовини. Це число дуже велике, 6.02×10 ²³, і називається номером Авогадро. Як приклад, моль неону містить 6,02×10 ²³ атома неону, моль елементарного водню містить 6,02×10 ²³ молекули Н ₂ (але 2×6,02×10 ²³ атомів Н), а моль СаО містить 6,02 × 1023 одиниці формули (пари Ca ² ⁺ і O ^2-іони) СаО.

Розрахунок процентного складу (NH ₄) ₂ SO ₄ наведено нижче. Зверніть увагу, що молярна маса з'єднання становить 132 г/моль, кожна моль речовини містить 2×1 = 2 моль N, 2×4 = 8моль Н, 1 моль S і 4 моль О.

\(\textrm{2 mol N} \times \textrm{14.0g N/mol N} = 28.0 \textrm{g N, % N} = \frac{28.0g}{132 g} \times 100 = 21.2 \textrm{% N}\)

\(\textrm{8 mol H} \times \textrm{1.0 g H/mol H} = 8.0 \textrm{ g H, % H} = \frac{8.0g}{132g} \times 100 = 6.1 \textrm{ % H}\)

\(\textrm{1 mol S} \times \textrm{32.0 g S/mol S} = 32.0 \textrm{ g S, % S} = \frac{32.0 g}{132g} \times 100 = 24.2 \textrm{% S}\)

\(\textrm{4 mol O} \times \textrm{16.0 g O/mol O} = 64.0 \textrm{ g O, % O} = \frac{64.0 g}{132g} \times 100 = 48.5 \textrm{% O}\)

Приклад: З огляду на атомні маси Ca 40,0, C 12,0 та O 16,0, який процентний склад оксалату кальцію, CaC ₂ O ₄?

Відповідь: 31.3% Са, 18,8% С, 50.0% О