Решен пример: Определяне на емпирична формула от данни за горене

Казано ни е, че проба от съединение, съдържащо само въглеродни и водородни атоми, е напълно изгорено и е отделило 5,65 грама въглероден диоксид и 3,47 грама вода. Каква е емпиричната формула на съединението? Спри видеото и разбери дали можеш да го решиш! Сега ще се уверим, че разбираме какво се случва. Казват, че имам някакво мистериозно съединение. То съдържа само въглерод и водород, така че ще има някакво количество въглерод, което ще обознача с x. Ще има някакъв брой водородни атоми, които ще означа с y. Ще го сложим в молекулярен кислород и то ще започне да гори, а след като изгори напълно ще останат някакво количество въглероден диоксид и вода. Това, което написах точно тук, е химичната реакция, която описвам. Не съм я изравнил. Мога да опитам, дори като има x и y, но това не е целта на видеото. Идеята на това видео е да използваме дадената информация колко грама въглероден диоксид са получени и колко грама вода. Казват ни го ето тук. Това, което се нуждаем да направим, е да си кажем, че от това можем да разберем колко мола въглероден диоксид имаме, колко мола вода се съдържат и от тук ще можем да намерим с колко мола въглерод и кислород сме започнали. Ако погледнем тези съотношения, ще можем да се сетим за емпиричната формула на съединението. За да започнем, тъй като ме интересуват моловете и моларните маси, както и масата на мол от дадена молекула или атом, нека да вземем средната атомна маса на въглерода, водорода и кислорода, за да можем да работим с тях. Ще извадя нашата удобна периодична таблица. Можем да видим, че водородът има средна атомна маса от 1,008. Нека го запиша. И така имаме водород, който е 1,008 и след това имаме въглерод, който е 12,01. Въглеродът е 12,01 и можем да мислим за тях и по отношение на моларните маси. Можем да кажем, че това е грам за мол, грамове за мол, и последно, но не по-малко важно, имаме кислород и той е 16,00 грама за мол. Това е средна атомна маса, но дали ще разглеждаме това като моларна маса, това число е моларна маса. Кислородът е 16,00 грама за мол. И сега можем да опитаме да открием колко мола въглерод имаме в съединението. Можем да видим, че целият въглерод, който имаме в продукта, се е превърнал във въглероден диоксид и така имаме 5,65 грама въглероден диоксид. Можем да помислим колко мола въглероден диоксид са това. Имаме 1 мол въглероден диоксид за колко грама въглероден диоксид? Трябва да помислим за това. Ще го сложа тук. Въглероден диоксид. Ще има един въглерод и два кислорода. Това ще бъде 12,01 плюс два пъти по 16. Два пъти 16,00 грама за мол Това ще ни даде 32 плюс 12,01, което е 44,01. Това са грамове за мол, но сега говорим за молове за грам, така че това ще бъде 1 върху 44,01. И ако сме направили точно това, грамовете на въглеродния диоксид ще се съкратят с грамовете на въглеродния диоксид и това ще ни даде молове въглероден диоксид. Но мен ме интересуват моловете въглерод в продукта. Колко мола въглерод има за всеки мол въглероден диоксид? Знаем, че имаме 1 мол въглерод за всеки мол въглероден диоксид. Всяка молекула на въглероден диоксид има един въглерод и до какво ще ни доведе това? Имаме 5,65 разделено на 44,01 и след това умножено по 1, така че не трябва да правя нищо тук. Това е равно на, ще го закръгля до третата цифра след десетичната запетая, така че 0,128. Това е 0,128. И нека видим какви са мерните единици тук. Грамовете въглероден диоксид се съкращават с грамовете въглероден диоксид. Моловете въглероден диоксид се съкращават с моловете въглероден диоксид, така че съм точно там, където искам. Това е колко мола въглерод имам. Можеш да преобразуваш в различни мерни единици, но може да действаме и по интуиция. Ако това са колко грама въглероден диоксид имаме тук и един мол въглероден диоксид има маса от 44,01 грама, тогава 5,65 върху това ще ни каже каква част от мол имаме във въглеродния диоксид и след това, каквото и да е количеството на моловете, които имаме от въглеродния диоксид, то ще бъде същото като моловете въглерод, защото имаме един атом въглерод за всяка молекула въглероден диоксид, така че във всичко това има смисъл. Сега нека направим същото за водорода. Нека да помислим за моловете водород в продукта и ще извършим същите действия. Ако чувстваш прилив на вдъхновение и не си го изчислил/а в началото, насърчавам те да опиташ да направиш тази част сам/а. Целият водород е преминал във водата и знаем, че в нашия продукт имаме 3,47 грама вода. 3,47 грама вода и сега нека помислим колко мола вода са това. Това ще бъде за всеки мол вода ще има по колко грама вода? Можем да направим това ето тук горе. Във водата имаме 2 водорода, така че това ще бъде 2 пъти по 1,008 плюс масата, средната атомна маса, на кислорода, която ще бъде плюс 16, но можем да гледаме на това и като каква би била масата в грамове, ако имахме 1 мол от съединението. Това ще бъде в грамове за мол и ще е 2 пъти по 1,008. Тази част ето тук е 2,016 и след това добавяме 16. Ще се получи 18,016. После, ако изчисля това, ще ни даде колко мола вода имам в продукта, но аз се интересувам от моловете водород. Колко мола водород има за всеки мол вода? Колко мола водород има за всеки мол вода? Ще имам 2 мола водород за всеки мол вода, защото във всяка молекула на водата има два водорода. Това ще се съкрати с това и ще ни останат молове водород. Това ще бъде равно на, ще взема 3,47 грама вода, разделено на колко грама за мол от вода, каква ще бъде неговата маса, разделено на 18,016. Това е колко мола вода имам. Сега за всяка една молекула вода имам 2 водорода, така че ще умножа по 2. Умножено по 2 е равно на нула цяло... ще закръгля до 3 цифри след десетичната запетая и се получава 0,358. 0,358 мола водород. И така сега знаем броя на водородни атоми. Знаем количеството въглеродни атоми и за да разберем емпиричната формула на съединението, можем да помислим за съотношението между двете, така че ще намеря отношението между водородите и въглеродите. Това ще бъде равно на: имам 0,385 мола водород върху 0,128 мола въглерод. 0,128 мола въглерод и на какво е равно това? Изглежда, че ще бъде приблизително 3, но нека го проверя. В главата ми това изглежда така, вече имам водорода там и ако разделя на 0,128, ще получа нещо много близо до 3. Сега това е доста близко до 3, така че ето. Това е приблизително 3 и мога с голяма увереност да твърдя, че това беше доста близо до 3. За всеки въглерод мога да кажа, че имам 3 водорода в първоначалното съединение, в това нещо тук. Така че емпиричната формула на нашето начално вещество, за всеки въглерод имаме 3 водорода. Така че записваме CH3 и сме готови!