Как найти эмпирическую формулу по процентному составу?

Примите 100 г вещества, чтобы проценты стали граммами, переведите каждое значение в моли делением на атомную массу, разделите все количества молей на наименьшее и, если какое-либо отношение не целое, умножьте все на небольшое целое число. Полученные целые числа и есть индексы.

В чём разница между эмпирической и молекулярной формулой?

Эмпирическая формула — простейшее целочисленное отношение, а молекулярная формула — фактическое число атомов в молекуле, которое является целым кратным ей. Глюкоза как молекула — C₆H₁₂O₆, а эмпирически — CH₂O; вода — H₂O в обоих случаях.

Что делать, если отношение равно 1,5 или 1,33?

Умножьте все отношения на наименьшее целое число, которое делает их все целыми: 1,5 требует 2, а 1,33 или 1,67 — 3. Отношение вроде 1,2 требует 5. В таблице выше перечислены распространённые случаи, а калькулятор применяет множитель за вас.

Как анализ сжиганием даёт эмпирическую формулу?

При сжигании углеводорода или кислородсодержащего соединения в избытке кислорода весь углерод превращается в CO₂, а весь водород — в H₂O. Массы продуктов дают граммы углерода и водорода, кислород находится по разности, а дальше применяется обычный метод мольных отношений.

Может ли эмпирическая формула совпадать с молекулярной?

Да. Когда атомы нельзя разделить на общий множитель, как в H₂O, CH₄ и CO₂, эти формулы одинаковы. Ионные соединения всегда записывают как эмпирические формулы, например NaCl и Fe₂O₃, потому что у них нет отдельных молекул.

Что делать, если мои проценты в сумме не дают 100?

Сумма, немного отличающаяся от 100, — это округление. Сумма заметно меньше 100 обычно означает, что какой-то элемент не указан; кислород часто находят по разности. Калькулятор предупреждает, когда проценты отличаются от 100 больше чем на 1.

Калькулятор эмпирической формулы

Введите процент или массу каждого элемента либо CO₂ и H₂O, полученные при сжигании, и вы получите простейшую формулу из целых чисел, с показанными молями, отношениями и множителем. Добавьте молярную массу соединения, чтобы получить молекулярную формулу. Бесплатно, без регистрации.

Начать с

Процентный состав или массыАнализ сжиганием

Значения даны как

ПроцентыМассы в граммах

Элементы

Символ элемента 1

Значение для элемента 1

Символ элемента 2

Значение для элемента 2

Символ элемента 3

Значение для элемента 3

Молярная масса соединения (г/моль, необязательно)

Добавьте её, чтобы превратить эмпирическую формулу в молекулярную.

Насколько близко к целому числу?

Результаты

C₃H₄O₃

Эмпирическая формула

88,062 g/mol

Эмпирическая масса формулы

От масс к целочисленному отношению

Элемент	Процент (%)	Атомная масса (г/моль)	Моли	÷ наименьшее	× 3	Индекс
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

Ход решения

C: 40,92 ÷ 12,011 г/моль = 3,407 моль

H: 4,58 ÷ 1,008 г/моль = 4,544 моль

O: 54,5 ÷ 15,999 г/моль = 3,406 моль

Делим на наименьшее (O): 1,000 : 1,334 : 1,000

Не все они целые, поэтому умножаем на 3: 3 : 4 : 3

Как пользоваться калькулятором эмпирической формулы

1. Выберите исходные данные. Используйте процентный состав или массы, если известна доля или масса каждого элемента. Используйте анализ сжиганием, если образец сожгли и известны граммы CO₂ и H₂O, которые он дал.
2. Введите элементы. Укажите символ каждого элемента и его процент или массу в граммах; добавляйте или удаляйте строки по необходимости. Для сжигания введите массу образца и массы двух продуктов и оставьте опцию кислорода включённой, если остальная часть образца — кислород.
3. Добавьте молярную массу, если она есть. Необязательная молярная масса в г/моль превращает эмпирическую формулу в молекулярную.
4. Прочитайте шаги. В таблице показаны моли, отношение к наименьшему количеству, любой множитель и итоговые целочисленные индексы.

Метод

Эмпирическая формула показывает простейшее целочисленное соотношение атомов в соединении. Эксперименты дают массы или проценты, а не атомы, поэтому сначала переходят к молям: количество молей пропорционально числу атомов:

Считайте проценты граммами в образце массой 100 г, затем разделите каждую массу на атомную массу элемента, чтобы получить моли.
Разделите каждое количество на наименьшее, чтобы наименьшее стало равно 1.
Если какое-либо отношение не близко к целому числу, умножьте все отношения на наименьшее целое число, которое это исправляет, и затем округлите до целых индексов.

Дробная часть отношения	Умножить все отношения на
0,5 (1,5; 2,5 …)	2
0,33 или 0,67 (1,33; 2,67 …)	3
0,25 или 0,75 (1,25; 2,75 …)	4
0,2; 0,4; 0,6 или 0,8	5

Реальные данные округлены, поэтому отношения редко бывают точными. Калькулятор округляет отношение, которое отстоит от целого числа не более чем на 0,1 (можно выбрать более строгий или более мягкий предел). Когда нужен множитель, подгонка должна укладываться в половину этого предела, поэтому большой множитель не может выдать плохое совпадение за хорошее. Калькулятор перебирает множители до 8.

Пример: аскорбиновая кислота

Аскорбиновая кислота (витамин C) содержит по массе 40,92% углерода, 4,58% водорода и 54,50% кислорода. Это данные калькулятора по умолчанию. В образце массой 100 г:

C: 40,92 ÷ 12,011 = 3,407 моль
H: 4,58 ÷ 1,008 = 4,544 моль
O: 54,50 ÷ 15,999 = 3,406 моль
Делим на наименьшее (3,406): C 1,000 : H 1,334 : O 1,000
1,334 близко к 1⅓, поэтому умножаем на 3: C₃H₄O₃

Эмпирическая масса формулы равна 3 × 12,011 + 4 × 1,008 + 3 × 15,999 = 88,062 г/моль. Если измеренная молярная масса составляет 176,12 г/моль, то 176,12 ÷ 88,062 = 2,000, поэтому каждый индекс удваивается, и молекулярная формула — C₆H₈O₆.

Пример: анализ сжиганием

Образец массой 1,000 г, содержащий только C, H и O, при сгорании даёт 1,911 г CO₂ и 1,173 г H₂O. Весь углерод находится в CO₂, а весь водород — в воде, поэтому массы находятся по молярным массам (CO₂ 44,009 г/моль, H₂O 18,015 г/моль):

Углерод: 1,911 × 12,011 ÷ 44,009 = 0,5216 г
Водород: 1,173 × 2 × 1,008 ÷ 18,015 = 0,1313 г
Кислород, по разности: 1,000 − 0,5216 − 0,1313 = 0,3472 г
Моли 0,04342 : 0,1302 : 0,02170, что даёт отношение 2,001 : 6,001 : 1,000 — C₂H₆O

Чего эмпирическая формула не может сказать

C₂H₆O может быть этанолом или диметиловым эфиром: эмпирическая формула даёт только соотношение, но никогда не строение, а молекулярная формула требует молярной массы из отдельного измерения, например масс-спектрометрии. Чтобы проверить найденную формулу, Калькулятор процентного состава работает в обратном направлении.

Типичные ошибки

Округление 1,33 или 1,5 до целого числа. Такие отношения означают, что нужен множитель (×3 и ×2); округление даёт неверную формулу.
Преждевременное округление молей. Сохраняйте четыре или более знаков, пока не найдены отношения.
Деление на наибольшее количество. Делите на наименьшее, чтобы каждый индекс был не меньше 1.
Забытый кислород в задаче на сжигание. Его не измеряют напрямую. Вычтите массы углерода и водорода из массы образца.
Молекулярная формула, которая не является целым кратным. Если молярная масса ÷ эмпирическая масса не близка к целому числу, в данных или в молярной массе есть ошибка.

Часто задаваемые вопросы

Как найти эмпирическую формулу по процентному составу?: Примите 100 г вещества, чтобы проценты стали граммами, переведите каждое значение в моли делением на атомную массу, разделите все количества молей на наименьшее и, если какое-либо отношение не целое, умножьте все на небольшое целое число. Полученные целые числа и есть индексы.
В чём разница между эмпирической и молекулярной формулой?: Эмпирическая формула — простейшее целочисленное отношение, а молекулярная формула — фактическое число атомов в молекуле, которое является целым кратным ей. Глюкоза как молекула — C₆H₁₂O₆, а эмпирически — CH₂O; вода — H₂O в обоих случаях.
Что делать, если отношение равно 1,5 или 1,33?: Умножьте все отношения на наименьшее целое число, которое делает их все целыми: 1,5 требует 2, а 1,33 или 1,67 — 3. Отношение вроде 1,2 требует 5. В таблице выше перечислены распространённые случаи, а калькулятор применяет множитель за вас.
Как анализ сжиганием даёт эмпирическую формулу?: При сжигании углеводорода или кислородсодержащего соединения в избытке кислорода весь углерод превращается в CO₂, а весь водород — в H₂O. Массы продуктов дают граммы углерода и водорода, кислород находится по разности, а дальше применяется обычный метод мольных отношений.
Может ли эмпирическая формула совпадать с молекулярной?: Да. Когда атомы нельзя разделить на общий множитель, как в H₂O, CH₄ и CO₂, эти формулы одинаковы. Ионные соединения всегда записывают как эмпирические формулы, например NaCl и Fe₂O₃, потому что у них нет отдельных молекул.
Что делать, если мои проценты в сумме не дают 100?: Сумма, немного отличающаяся от 100, — это округление. Сумма заметно меньше 100 обычно означает, что какой-то элемент не указан; кислород часто находят по разности. Калькулятор предупреждает, когда проценты отличаются от 100 больше чем на 1.