Empirische-formulecalculator

Resultaten

Zo gebruik je de empirische-formulecalculator

1. 1. Kies je startgegevens. Gebruik procentuele samenstelling of massa's als je het aandeel of de massa van elk element hebt. Gebruik verbrandingsanalyse als een monster is verbrand en je de gram CO₂ en H₂O kent die het opleverde.
2. 2. Voer de elementen in. Typ het symbool van elk element en het percentage of de massa in gram; voeg rijen toe of verwijder ze naar wens. Bij verbranding voer je de massa van het monster en de twee productmassa's in, en laat je de zuurstofoptie aan als de rest van het monster zuurstof is.
3. 3. Voeg de molaire massa toe als je die hebt. Een optionele molaire massa in g/mol zet de empirische formule om in de molecuulformule.
4. 4. Lees de stappen. De tabel toont de mol, de verhouding tot de kleinste hoeveelheid, een eventuele vermenigvuldiger en de uiteindelijke indices in gehele getallen.

De methode

Een empirische formule geeft de eenvoudigste verhouding in gehele getallen van de atomen in een verbinding. Experimenten geven massa's of percentages, geen atomen, dus de methode zet eerst om naar mol — mol is evenredig met het aantal atomen:

1. Behandel percentages als gram in een monster van 100 g, en deel elke massa door de atoommassa van het element om de mol te krijgen.
2. Deel elke hoeveelheid door de kleinste, zodat de kleinste 1 wordt.
3. Als een verhouding niet dicht bij een geheel getal ligt, vermenigvuldig alle verhoudingen met het kleinste gehele getal dat ze heel maakt, en rond daarna af naar gehele indices.

Echte gegevens zijn afgerond, dus verhoudingen zijn zelden exact. De calculator rondt een verhouding af die binnen 0,1 van een geheel getal ligt (je kunt een strengere of ruimere grens kiezen); zodra een vermenigvuldiger nodig is, moet de pasvorm binnen de helft van die grens liggen, zodat een grote vermenigvuldiger geen slechte pasvorm mooi kan laten lijken. Er worden vermenigvuldigers tot 8 geprobeerd.

Uitgewerkt voorbeeld: ascorbinezuur

Ascorbinezuur (vitamine C) bestaat voor 40,92% uit koolstof, 4,58% uit waterstof en 54,50% uit zuurstof (massa) — de standaardgegevens van de calculator. In een monster van 100 g:

• C: 40,92 ÷ 12,011 = 3,407 mol
• H: 4,58 ÷ 1,008 = 4,544 mol
• O: 54,50 ÷ 15,999 = 3,406 mol
• Deel door de kleinste (3,406): C 1,000 : H 1,334 : O 1,000
• 1,334 ligt dicht bij 1⅓, dus vermenigvuldig met 3: C₃H₄O₃

De massa van de empirische formule is 3 × 12,011 + 4 × 1,008 + 3 × 15,999 = 88,062 g/mol. Als de gemeten molaire massa 176,12 g/mol is, dan is 176,12 ÷ 88,062 = 2,000, dus verdubbelt elke index en is de molecuulformule C₆H₈O₆.

Uitgewerkt voorbeeld: verbrandingsanalyse

Een monster van 1,000 g dat alleen C, H en O bevat, verbrandt tot 1,911 g CO₂ en 1,173 g H₂O. Al het koolstof zit in het CO₂ en al de waterstof in het water, dus de massa's volgen uit de molaire massa's (CO₂ 44,009 g/mol, H₂O 18,015 g/mol):

• Koolstof: 1,911 × 12,011 ÷ 44,009 = 0,5216 g
• Waterstof: 1,173 × 2 × 1,008 ÷ 18,015 = 0,1313 g
• Zuurstof, via het verschil: 1,000 − 0,5216 − 0,1313 = 0,3472 g
• Mol 0,04342 : 0,1302 : 0,02170, wat een verhouding is van 2,001 : 6,001 : 1,000 — C₂H₆O

Veelgemaakte fouten

• 1,33 of 1,5 afronden op een geheel getal. Die verhoudingen betekenen dat een vermenigvuldiger nodig is (×3 en ×2); afronden geeft de verkeerde formule.
• De mol te vroeg afronden. Houd vier of meer cijfers aan tot de verhoudingen zijn gevonden.
• Delen door de grootste hoeveelheid. Deel door de kleinste, zodat elke index minstens 1 is.
• Zuurstof vergeten in een verbrandingsvraagstuk. Die wordt niet rechtstreeks gemeten. Trek de massa's van koolstof en waterstof af van het monster.
• Een molecuulformule opgeven die geen geheel veelvoud is. Als de molaire massa ÷ de massa van de empirische formule niet dicht bij een geheel getal ligt, zit er een fout in de gegevens of in de molaire massa.

Veelgestelde vragen

Hoe vind je de empirische formule uit procentuele samenstelling?

Ga uit van 100 g verbinding, zodat elk percentage gram wordt; reken elk om naar mol door te delen door de atoommassa, deel alle molhoeveelheden door de kleinste, en vermenigvuldig met een klein geheel getal als een verhouding niet heel is. De gehele getallen zijn de indices.

Wat is het verschil tussen een empirische en een molecuulformule?

De empirische formule is de eenvoudigste verhouding in gehele getallen, en de molecuulformule is het werkelijke aantal atomen in een molecuul — een geheel veelvoud ervan. Glucose is als molecuul C₆H₁₂O₆ en empirisch CH₂O; water is in beide gevallen H₂O.

Wat doe ik als een verhouding 1,5 of 1,33 is?

Vermenigvuldig elke verhouding met het kleinste gehele getal dat ze allemaal heel maakt: 1,5 heeft 2 nodig, en 1,33 of 1,67 heeft 3 nodig. Een verhouding als 1,2 heeft 5 nodig. De tabel hierboven geeft de veelvoorkomende gevallen, en de calculator past de vermenigvuldiger voor je toe.

Hoe levert verbrandingsanalyse een empirische formule op?

Wanneer een koolwaterstof of een zuurstofhoudende verbinding in overmaat zuurstof verbrandt, wordt al het koolstof omgezet in CO₂ en al de waterstof in H₂O. De massa's van die producten geven de gram koolstof en waterstof, zuurstof volgt uit het verschil, en de rest is de gebruikelijke molverhoudingsmethode.

Kan de empirische formule gelijk zijn aan de molecuulformule?

Ja. Wanneer de atomen niet door een gemeenschappelijke factor te delen zijn, zoals in H₂O, CH₄ en CO₂, zijn de twee identiek. Ionische verbindingen worden altijd als empirische formule geschreven, zoals NaCl en Fe₂O₃, omdat ze geen afzonderlijke moleculen hebben.

Wat als mijn percentages niet tot 100 optellen?

Een totaal dat net niet 100 is, komt door afronding. Een totaal duidelijk onder 100 betekent meestal dat een element niet is opgegeven; zuurstof wordt vaak via het verschil gevonden. De calculator waarschuwt wanneer de percentages meer dan 1 van 100 afwijken.