حاسبة الصيغة التجريبية
أدخل النسبة المئوية أو كتلة كل عنصر، أو ثاني أكسيد الكربون والماء الناتجين عن الاحتراق، لتحصل على أبسط صيغة بأعداد صحيحة مع إظهار المولات والنسب والمضاعف. وأضف الكتلة المولية للمركّب لتحويلها إلى الصيغة الجزيئية. مجاني ودون تسجيل.
العناصر
أضفها لتحويل الصيغة التجريبية إلى الصيغة الجزيئية.
النتائج
C3H4O3
الصيغة التجريبية
88.062 g/mol
كتلة الصيغة التجريبية
من الكتل إلى نسبة بأعداد صحيحة
| العنصر | النسبة المئوية (%) | الكتلة الذرية (غ/مول) | المولات | ÷ الأصغر | × 3 | المؤشر |
|---|---|---|---|---|---|---|
| C | 40.92 | 12.011 | 3.407 | 1.000 | 3.000 | 3 |
| H | 4.58 | 1.008 | 4.544 | 1.334 | 4.001 | 4 |
| O | 54.5 | 15.999 | 3.406 | 1.000 | 3.000 | 3 |
الحساب
C: 40.92 ÷ 12.011 غ/مول = 3.407 مول
H: 4.58 ÷ 1.008 غ/مول = 4.544 مول
O: 54.5 ÷ 15.999 غ/مول = 3.406 مول
اقسم على الأصغر (O): 1.000 : 1.334 : 1.000
هذه ليست كلها أعدادًا صحيحة، لذا اضرب في 3: 3 : 4 : 3
كيفية استخدام حاسبة الصيغة التجريبية
- 1. اختر بياناتك الأولى. استخدم التركيب المئوي أو الكتل حين تُعطى نسبة كل عنصر أو كتلته. واستخدم تحليل الاحتراق حين أُحرقت عينة وتعرف غرامات CO₂ وH₂O التي أنتجتها.
- 2. أدخل العناصر. اكتب رمز كل عنصر ونسبته المئوية أو كتلته بالغرامات، وأضف الصفوف أو احذفها حسب الحاجة. وفي حالة الاحتراق، أدخل كتلة العينة وكتلتي النواتج، واترك خيار الأكسجين مفعّلًا إذا كان باقي العينة أكسجينًا.
- 3. أضف الكتلة المولية إن كانت لديك. الكتلة المولية الاختيارية بالغرام لكل مول تحوّل الصيغة التجريبية إلى الصيغة الجزيئية.
- 4. اقرأ الخطوات. يعرض الجدول المولات، والنسبة إلى أصغر كمية، وأي مضاعف، والمؤشرات النهائية بأعداد صحيحة.
طريقة الحساب
الصيغة التجريبية تعطي أبسط نسبة بأعداد صحيحة بين الذرات في المركّب. والتجارب تُبلغ عن كتل أو نسب مئوية لا عن ذرات، لذا يُحوَّل الحساب إلى مولات أولًا، لأن المولات تتناسب مع عدد الذرات:
- اعتبر النسب المئوية غرامات في عينة 100 غ، ثم اقسم كل كتلة على الكتلة الذرية للعنصر لتحصل على المولات.
- اقسم كل كمية على أصغرها، فيصبح الأصغر مساويًا 1.
- إذا لم تكن أي نسبة قريبة من عدد صحيح، فاضرب الجميع في أصغر عدد صحيح يصلحها، ثم قرّب إلى مؤشرات صحيحة.
| الجزء العشري من النسبة | اضرب كل النسب في |
|---|---|
| 0.5 (1.5، 2.5 …) | 2 |
| 0.33 أو 0.67 (1.33، 2.67 …) | 3 |
| 0.25 أو 0.75 (1.25، 2.75 …) | 4 |
| 0.2 أو 0.4 أو 0.6 أو 0.8 | 5 |
البيانات الحقيقية مقرّبة، لذا لا تأتي النسب دقيقة عادةً. تقرّب الحاسبة النسبة التي تبعد أقل من 0.1 عن عدد صحيح (ويمكنك اختيار حدّ أصرم أو أوسع)؛ وحين تحتاج إلى مضاعف، يجب أن يقع التطابق ضمن نصف هذا الحدّ، حتى لا يبدو مضاعف كبير تطابقًا جيدًا لبيانات ضعيفة. وتُجرَّب المضاعفات حتى 8.
مثال تطبيقي: حمض الأسكوربيك
حمض الأسكوربيك (فيتامين C) يتكوّن من 40.92% كربونًا و4.58% هيدروجينًا و54.50% أكسجينًا بالكتلة، وهي البيانات الافتراضية للحاسبة. في عينة 100 غ:
- C: 40.92 ÷ 12.011 = 3.407 مول
- H: 4.58 ÷ 1.008 = 4.544 مول
- O: 54.50 ÷ 15.999 = 3.406 مول
- اقسم على الأصغر (3.406): C 1.000 : H 1.334 : O 1.000
- 1.334 قريب من 1⅓، فاضرب في 3: C₃H₄O₃
كتلة الصيغة التجريبية هي 3 × 12.011 + 4 × 1.008 + 3 × 15.999 = 88.062 غ/مول. فإذا كانت الكتلة المولية المقاسة 176.12 غ/مول، فإن 176.12 ÷ 88.062 = 2.000، فتتضاعف كل المؤشرات، وتكون الصيغة الجزيئية C₆H₈O₆.
مثال تطبيقي: تحليل الاحتراق
عينة وزنها 1.000 غ تحتوي على C وH وO فقط، تحترق فتعطي 1.911 غ من CO₂ و1.173 غ من H₂O. كل الكربون موجود في CO₂ وكل الهيدروجين في الماء، لذا تُستنتج الكتل من الكتل المولية (CO₂ 44.009 غ/مول، وH₂O 18.015 غ/مول):
- الكربون: 1.911 × 12.011 ÷ 44.009 = 0.5216 غ
- الهيدروجين: 1.173 × 2 × 1.008 ÷ 18.015 = 0.1313 غ
- الأكسجين بالفرق: 1.000 − 0.5216 − 0.1313 = 0.3472 غ
- المولات 0.04342 : 0.1302 : 0.02170، أي نسبة 2.001 : 6.001 : 1.000 — C₂H₆O
ما الذي لا تخبرك به الصيغة التجريبية؟
قد تكون C₂H₆O الإيثانول أو ثنائي ميثيل الإيثر: فالصيغة التجريبية تعطي النسبة وحدها لا البنية، والصيغة الجزيئية تحتاج إلى كتلة مولية من قياس منفصل، مثل قياس الطيف الكتلي. وللتحقق من الصيغة التي وجدتها، تعمل حاسبة التركيب المئوي في الاتجاه المعاكس.
أخطاء شائعة
- تقريب 1.33 أو 1.5 إلى عدد صحيح. هذه النسب تعني أنك تحتاج إلى مضاعف (×3 و×2)، والتقريب المباشر يعطي صيغة خاطئة.
- تقريب المولات مبكرًا. احتفظ بأربع خانات عشرية على الأقل حتى تجد النسب.
- القسمة على أكبر كمية. اقسم على الأصغر، فتصبح كل المؤشرات 1 على الأقل.
- نسيان الأكسجين في مسألة احتراق. لا يُقاس الأكسجين مباشرةً. اطرح كتلتي الكربون والهيدروجين من كتلة العينة.
- الإبلاغ عن صيغة جزيئية ليست مضاعفًا صحيحًا. إذا لم يكن الناتج من الكتلة المولية ÷ كتلة الصيغة التجريبية قريبًا من عدد صحيح، فالبيانات أو الكتلة المولية بها خطأ.
الأسئلة الشائعة
- كيف تجد الصيغة التجريبية من النسبة المئوية؟
- افترض 100 غ من المركّب لتصبح كل نسبة غرامات، ثم حوّل كل كتلة إلى مولات بقسمتها على الكتلة الذرية، واقسم كل كميات المولات على الأصغر، واضرب في عدد صحيح صغير إذا كانت أي نسبة غير صحيحة. والأعداد الصحيحة الناتجة هي المؤشرات.
- ما الفرق بين الصيغة التجريبية والصيغة الجزيئية؟
- الصيغة التجريبية هي أبسط نسبة بأعداد صحيحة، أما الصيغة الجزيئية فهي العدد الفعلي للذرات في الجزيء، وهي مضاعف صحيح لها. الجلوكوز صيغته الجزيئية C₆H₁₂O₆ وصيغته التجريبية CH₂O، أما الماء فهو H₂O في الحالتين.
- ماذا أفعل إذا كانت النسبة 1.5 أو 1.33؟
- اضرب كل النسب في أصغر عدد صحيح يجعلها كلها أعدادًا صحيحة: النسبة 1.5 تحتاج إلى 2، والنسبة 1.33 أو 1.67 تحتاج إلى 3، والنسبة 1.2 تحتاج إلى 5. يعرض الجدول أعلاه الحالات الشائعة، والحاسبة تطبّق المضاعف عنك.
- كيف يعطي تحليل الاحتراق الصيغة التجريبية؟
- عند احتراق هيدروكربون أو مركّب يحتوي على أكسجين في وفرة من الأكسجين، يتحول كل كربونه إلى CO₂ وكل هيدروجينه إلى H₂O. وكتل هذه النواتج تعطي غرامات الكربون والهيدروجين، ويُستنتج الأكسجين بالفرق، ثم تُطبَّق طريقة نسب المولات المعتادة.
- هل يمكن أن تكون الصيغة التجريبية هي نفسها الصيغة الجزيئية؟
- نعم. حين لا يمكن قسمة الذرات على عامل مشترك، كما في H₂O وCH₄ وCO₂، تكون الصيغتان متطابقتين. وتُكتب المركبات الأيونية دائمًا بالصيغ التجريبية، مثل NaCl وFe₂O₃، لأنها لا تتكوّن من جزيئات منفصلة.
- ماذا لو لم يبلغ مجموع النسب 100؟
- المجموع القريب من 100 بفارق بسيط يعود إلى التقريب. أما المجموع البعيد عن 100 فيعني غالبًا أن عنصرًا لم يُذكر، ويُحسب الأكسجين بالفرق في كثير من الأحيان. وتحذّر الحاسبة حين تبعد النسب أكثر من 1 عن 100.