Простейшая формула

В химии простейшая формула химического соединения — формула с простейшим положительным целочисленным соотношением атомов, присутствующих в соединении. Простым примером этой концепции является то, что простейшая формула монооксида серы, или SO, будет просто SO, как и простейшая формула диоксида дисеры, S₂O₂. Таким образом, оксид серы и диоксид дисеры, оба являющиеся соединением серы и кислорода, имеют одну и ту же простейшую формулу. Однако их химические формулы, которые выражают количество атомов в каждой молекуле химического соединения, не совпадают.

В простейшей формуле ничего не говорится о расположении или количестве атомов. Она стандартна для многих Шаблон:Iw, таких как хлорид кальция (CaCl₂), и для макромолекул, таких как диоксид кремния (SiO₂).

С другой стороны, химическая формула показывает количество атомов каждого вещества в молекуле. Структурная формула показывает расположение атомов в молекуле. Как показано выше, вполне возможно, что разные типы соединений имеют одинаковые простейшие формулы.

Для того, чтобы определить, сколько процентов каких элементов содержит образец, он анализируется при помощи элементного анализа.

Примеры

• Глюкоза (C₆H₁₂O₆), рибоза (C₅H₁₀O₅), уксусная кислота (C₂H₄O₂) и формальдегид (CH₂O) имеют разные химические формулы, но одну и ту же простейшую формулу: CH₂O. Это реальная химическая формула формальдегида, но у уксусной кислоты количество атомов в два раза больше, у рибозы в пять раз, а у глюкозы в шесть раз больше атомов.
• Химическое соединение н-гексан имеет структурную формулу CH₃CH₂CH₂CH₂CH₂CH₃, которая показывает, что он имеет 6 атомов углерода, расположенных в цепочку, и 14 атомов водорода. Химическая формула гексана — C₆H₁₄, а его простейшая формула — C₃H₇, что говорит о соотношении C:H как 3:7.

Пример расчета

Химический анализ образца метилацетата даёт следующие элементные данные: 48,64 % углерода (C), 8,16 % водорода (H) и 43,20 % кислорода (O). Для определения простейшей формулы предположим, что у нас есть 100 граммов соединения. В этом случае проценты будут соответствовать массе каждого элемента в граммах.

Шаг 1: Замените каждый процент на массу каждого элемента в граммах. То есть 48,64 % C превращается в 48,64 г C, 8,16 % H превращается в 8,16 г H, а 43,20 % O превращается в 43,20 г O.

Шаг 2. Преобразуйте количество каждого элемента в граммах в его количество в молях:

$\left(\frac{48.64\text{ g C}}{1}\right)\left(\frac{1\text{ mol }}{12.01\text{ g C}}\right)=4.049\text{mol}$

$\left(\frac{8.16\text{ g H}}{1}\right)\left(\frac{1\text{ mol }}{1.007\text{ g H}}\right)=8.095\text{mol}$

$\left(\frac{43.20\text{ g O}}{1}\right)\left(\frac{1\text{ mol }}{16.00\text{ g O}}\right)=2.7\text{mol}$

Шаг 3. Разделите каждое из полученных значений на наименьшее из них (2.7):

$\frac{4.049\text{ mol }}{2.7\text{ mol }}=1.5$

$\frac{8.095\text{ mol }}{2.7\text{ mol }}=3$

$\frac{2.7\text{ mol }}{2.7\text{ mol }}=1$

Шаг 4: При необходимости умножьте эти числа на целое число, чтобы получить в результате целые числа:

$1.5\times 2=3$

$3\times 2=6$

$1\times 2=2$

Таким образом, простейшая формула метилацетата — C₃H₆O₂. Она также является его химической формулой.