Bereken de eenvoudigste formule uit percentagesamenstelling

Dit is een uitgewerkt voorbeeld van chemieprobleem om de eenvoudigste formule uit de procentuele samenstelling te berekenen.

Eenvoudigste formule van percentage samenstelling probleem

Vitamine C bevat drie elementen: koolstof, waterstof en zuurstof. Analyse van pure vitamine C geeft aan dat de elementen aanwezig zijn in de volgende massapercentages:

• C = 40,9
• H = 4,58
• O = 54,5

Gebruik de gegevens om de eenvoudigste formule voor vitamine C te bepalen.

Oplossing

We willen het aantal mol van elk element vinden om de verhoudingen van de elementen en de formule te bepalen. Om de berekening gemakkelijk te maken (d.w.z. de percentages direct in grammen om te rekenen), laten we aannemen dat we 100 g vitamine C hebben. Als u massapercentages krijgt, altijd werk met een hypothetisch monster van 100 gram. In een monster van 100 gram zijn er 40,9 g C, 4,58 g H en 54,5 g O. Zoek nu de atoommassa's op voor de elementen uit het periodiek systeem. De atoommassa's blijken te zijn:

• H is 1,01
• C is 12,01
• O is 16.00 uur

De atoommassa's verschaffen een conversiefactor van mol per gram. Met behulp van de omrekeningsfactor kunnen we de mol van elk element berekenen:

• mol C = 40,9 g C x 1 mol C / 12,01 g C = 3,41 mol C
• mol H = 4,58 g H x 1 mol H / 1,01 g H = 4,53 mol H
• mol O = 54,5 g O x 1 mol O / 16,00 g O = 3,41 mol O

Het aantal mol van elk element is in dezelfde verhouding als het aantal atomen C, H en O in vitamine C. Om de eenvoudigste gehele getalverhouding te vinden, deel je elk getal door het kleinste aantal mol:

• C: 3,41 / 3,41 = 1,00
• H: 4,53 / 3,41 = 1,33
• O: 3,41 / 3,41 = 1,00

De verhoudingen geven aan dat voor elk koolstofatoom er één zuurstofatoom is. Ook zijn er 1,33 = 4/3 waterstofatomen. (Opmerking: het omzetten van de decimaal naar een breuk is een kwestie van oefening! Je weet dat de elementen aanwezig moeten zijn in hele getalsverhoudingen, dus zoek naar algemene breuken en raak vertrouwd met de decimale equivalenten voor breuken zodat je ze kunt herkennen.) Een andere manier om de atoomverhouding uit te drukken, is het te schrijven als 1 C: 4/3 H: 1 O. Vermenigvuldig met drie om de kleinste gehele getalverhouding te verkrijgen, namelijk 3 C: 4 H: 3 O. Dus de eenvoudigste formule van vitamine C is C₃H₄O₃.

Antwoord

C₃H₄O₃

Tweede voorbeeld

Dit is een ander uitgewerkt voorbeeld chemieprobleem om de eenvoudigste formule te berekenen uit de procentuele samenstelling.

Probleem

Het mineraal cassiteriet is een verbinding van tin en zuurstof. Chemische analyse van cassiteriet laat zien dat de massapercentages van tin en zuurstof respectievelijk 78,8 en 21,2 zijn. Bepaal de formule van deze verbinding.