Εμπειρικός τύπος

Στη χημεία, ο εμπειρικός τύπος μιας χημικής ένωσης είναι η απλούστερη αναλογία ακεραίων αριθμών των ατόμων που υπάρχει σε μια ένωση. Ένα απλό παράδειγμα αυτής της έννοιας είναι ότι ο εμπειρικός τύπος του μονοξειδίου του θείου, ή SO, θα ήταν απλώς SO, όπως είναι και ο εμπειρικός τύπος του διθείου διοξειδίου (disulfur dioxide), S₂O ₂. Έτσι, το μονοξείδιο του θείου και το διθείο διοξείδιο, και οι δύο ενώσεις του θείου και του οξυγόνου, έχουν τον ίδιο εμπειρικό τύπο. Ωστόσο, οι μοριακοί τύποι, που εκφράζουν τον αριθμό των ατόμων σε κάθε μόριο μιας χημικής ένωσης, δεν είναι ίδιοι. Ένας εμπειρικός τύπος δεν κάνει καμία αναφορά στη διάταξη ή τον αριθμό των ατόμων. Είναι πρότυπο για πολλές ιονικές ενώσεις, όπως χλωριούχο ασβέστιο (CaCl₂), και για μακρομόρια, όπως το διοξείδιο του πυριτίου ( SiO₂). Ο μοριακός τύπος, από την άλλη πλευρά, δείχνει τον αριθμό κάθε τύπου ατόμου σε ένα μόριο. Ο συντακτικός τύπος (structural formula) δείχνει τη διάταξη του μορίου. Είναι επίσης δυνατό διαφορετικοί τύποι ενώσεων να έχουν ίδιους εμπειρικούς τύπους. Στις πρώτες ημέρες της χημείας, οι πληροφορίες σχετικά με τη σύνθεση των ενώσεων προέρχονταν από στοιχειακή ανάλυση (elemental analysis), η οποία δίνει πληροφορίες σχετικά με τις σχετικές ποσότητες στοιχείων που υπάρχουν σε μια ένωση, οι οποίες μπορούν να γραφτούν ως ποσοστά ή μοριακές αναλογίες. Ωστόσο, οι χημικοί δεν ήταν σε θέση να προσδιορίσουν τις ακριβείς ποσότητες αυτών των στοιχείων και ήταν σε θέση να γνωρίζουν μόνο τις αναλογίες τους, εξ ου και η ονομασία εμπειρικός τύπος. Δεδομένου ότι οι ιοντικές ενώσεις είναι εκτεταμένα δίκτυα ανιόντων και κατιόντων, όλοι οι τύποι των ιοντικών ενώσεων είναι εμπειρικοί.

Παραδείγματα

• Γλυκόζη (C₆H₁₂O₆), ριβόζη (C₅H₁₀O₅), οξικό οξύ (C₂H₄O₂) και [[[ φορμαλδεΰδη]] (CH₂O) όλα έχουν διαφορετικούς μοριακούς τύπους αλλά τον ίδιο εμπειρικό τύπο: CH₂O. Αυτός είναι ο πραγματικός μοριακός τύπος για τη φορμαλδεΰδη, αλλά το οξικό οξύ έχει διπλάσιο αριθμό ατόμων, η ριβόζη έχει πενταπλάσιο αριθμό ατόμων και η γλυκόζη έχει εξαπλάσιο αριθμό ατόμων.

Παράδειγμα υπολογισμού

Μια χημική ανάλυση ενός δείγματος αιθανικού μεθυλεστέρα παρέχει τα ακόλουθα στοιχειακά δεδομένα: 48,64% άνθρακας (C), 8,16% υδρογόνο (Η) και 43,20% οξυγόνο ( Ο). Για τους σκοπούς του προσδιορισμού των εμπειρικών τύπων, υποτίθεται ότι έχουμε 100 γραμμάρια της ένωσης. Εάν συμβαίνει αυτό, τα ποσοστά θα είναι ίσα με τη μάζα κάθε στοιχείου σε γραμμάρια.

Βήμα 1: Αλλάξτε κάθε ποσοστό σε μια έκφραση της μάζας κάθε στοιχείου σε γραμμάρια. Δηλαδή, το 48,64% C γίνεται 48,64 g C, το 8,16% H γίνεται 8,16 g H και το 43,20% O γίνεται 43,20 g O.

Βήμα 2: Μετατρέψτε την ποσότητα κάθε στοιχείου σε γραμμάρια στην ποσότητα του σε mol

$\left({\frac {48,64{\mbox{ g C}}}{1}}\right)\left({\frac {1{\mbox{ mol }}}{12,01{\mbox{ g C}}}}\right)=4,049\ {\text{mol}}$

$\left({\frac {8,16{\mbox{ g H}}}{1}}\right)\left({\frac {1{\mbox{ mol }}}{1,007{\mbox{ g H}}}}\right)=8,095\ {\text{mol}}$

$\left({\frac {43,20{\mbox{ g O}}}{1}}\right)\left({\frac {1{\mbox{ mol }}}{16,00{\mbox{ g O}}}}\right)=2,7\ {\text{mol}}$

Βήμα 3: Διαιρέστε καθεμία από τις προκύπτουσες τιμές με τη μικρότερη από αυτές τις τιμές (2,7)

${\frac {4,049{\mbox{ mol }}}{2,7{\mbox{ mol }}}}=1,5$

${\frac {8,095{\mbox{ mol }}}{2,7{\mbox{ mol }}}}=3$

${\frac {2,7{\mbox{ mol }}}{2,7{\mbox{ mol }}}}=1$

Βήμα 4: Εάν χρειάζεται, πολλαπλασιάστε αυτούς τους αριθμούς με ακέραιους αριθμούς για να λάβετε ακέραιους αριθμούς. εάν γίνει μια πράξη σε έναν από τους αριθμούς, πρέπει να γίνει σε όλους.

$1,5\times 2=3$

$3\times 2=6$

$1\times 2=2$

Έτσι, ο εμπειρικός τύπος του αιθανικού μεθυλεστέρα είναι C₃H₆O₂ . Αυτός ο τύπος συμβαίνει επίσης να είναι ο μοριακός τύπος του αιθανικού μεθυλεστέρα.