נוסחה כימית 3

‫הנוסחה הכימית‬
‫נוסחה כימית מתארת‪:‬‬
‫‪ .1‬את היסודות הקיימים בתרכובת או ביסוד‪.‬‬
‫‪ .2‬את מספר האטומים של כל יסוד בתרכובת או ביסוד‪.‬‬
‫• את היסודות המופיעים בתרכובת מסמנים על ידי הסמל המאפיין אותם‪.‬‬
‫• את כמות האטומים בנוסחה מציינים בעזרת מספרים מימין למטה של כל‬
‫סימול‪.‬‬
‫‪H2O‬‬
‫נוסחה מולקולארית‬
‫• מולקולה‪ -‬קבוצה של אטומים הקשורים כימית לתת יחידה עצמאית‪.‬‬
‫• קבוצת שמונת האטומים בנוסחה‪:‬‬
‫‪C2HClBrF3‬‬
‫נקראת מולקולה‪.‬‬
‫הנוסחה הכימית‬
‫‪1‬‬
‫מולקולה‬
‫‪4O‬‬
‫‪H2‬‬
‫‪CaCl2‬‬
‫‪3C6H12O6‬‬
‫‪I2‬‬
‫‪2H‬‬
‫‪2H2O‬‬
‫תרכובות יוניות‬
‫•יונים בעלי מטענים מנוגדים נמשכים זה לזה במשיכה אלקטרוסטאטית‬
‫ויוצרים סריג בו כל קטיון מוקף באניונים‪ ,‬וכל אניון מוקף בקטיונים‪.‬‬
‫• סריגים יוניים נקראים מלחים‪.‬‬
‫• ‪ Formula unit‬יחידת נוסחה‪ -‬הנוסחה ‪ NaCl‬אינה מתייחסת‬
‫למולקולה הבנויה מאטום נתרן ואטום כלור‪.‬‬
‫• מדובר במבנה סריגי בו כל קטיון ‪ Na+‬מוקף ביוני ‪ Cl-‬וההיפך‪.‬‬
‫• הביטוי ‪ NaCl‬מציין את יחידת המבנה הבסיסית‪ ,‬שאינה מתקיימת‬
‫כיחידה עצמאית‪.‬‬
‫כל הנוסחאות של התרכובות היוניות הינן יחידות‬
‫נוסחה ולא נוסחאות מולקולאריות‪.‬‬
‫סריג של ‪NaCl‬‬
‫‪2‬‬
‫נוסחה אמפירית‬
‫• נוסחה המציינת את היחס הפשוט ביותר והשלם בין האטומים בתרכובת‪.‬‬
‫• עבור תרכובות יוניות יחידת הנוסחה הינה גם הנוסחה האמפירית של‬
‫התרכובת‪.‬‬
‫• עבור תרכובות מולקולאריות‪ ,‬יש לחלק בגורם המשותף הגדול ביותר בכדי‬
‫למצוא את הנוסחה האמפירית‪.‬‬
‫נוסחה אמפירית‬
‫אנליזה של תרכובות נותנת בדרך כלל את הנוסחה‬
‫האמפירית של התרכובת‬
‫דוגמאות‪:‬‬
‫‪Molecular Formula‬‬
‫‪Empitriclr Formula‬‬
‫‪CH‬‬
‫‪C2H2‬‬
‫‪CH2‬‬
‫‪C3H6‬‬
‫‪C2H5‬‬
‫‪C4H10‬‬
‫‪SO2‬‬
‫‪SO2‬‬
‫מסת מולקולה‬
‫סכום המסות האטומיות של כל האטומים במולקולה‪.‬‬
‫לדוגמה‪:‬‬
‫= ‪•Molecular weight CCl4‬‬
‫‪12.01+ (4 X 35.45) = 153.8 amu.‬‬
‫‪3‬‬
‫מסה מולרית‬
‫•מסה של מול אחד של חומר ) תרכובת‪ ,‬יסוד או אטומים בודדים(‬
‫מחושבת ביחידות של גרם למול‪.‬‬
‫•המסה המולרית של ‪ CCl4‬הינה לפיכך‪ 153.8 :‬גרם למול‪.‬‬
‫•מבחינה מספרית המסה המולרית זהה למסת המולקולה‪ ,‬אך הן‬
‫שונות ביחידות שלהן‪.‬‬
‫דוגמאות‬
‫‪ .1‬חשבו את מספר המולים ב‪4.9 gr -‬‬
‫* המסה המולרית של ‪H2SO4‬‬
‫‪H2SO4‬‬
‫‪98.08 gr/ mol‬‬
‫לכן מול אחד של החומצה הינו בעל מסה של ‪.98.08 gr‬‬
‫* ניתן לחשב בעזרת ערך משולש או שימוש בנוסחה‪:‬‬
‫‪4.9 gr‬‬
‫‪98.08 gr/ mol‬‬
‫=‬
‫)‪W (gr‬‬
‫= )‪n (mol‬‬
‫)‪MW (gr/ mol‬‬
‫‪= 0.05 mol.‬‬
‫דוגמאות‬
‫‪ .2‬חשבו את מספר המולקולות בכמות זו של חומצה גופרתית‪.‬‬
‫• מול אחד של ‪ H2SO4‬מכיל ‪ 6.022 x1023‬מולקולות‬
‫לכן מספר המולקולות הוא‪:‬‬
‫‪molecules‬‬
‫=‬
‫‪mol‬‬
‫‪0.05 mol X 6.022 X 1023‬‬
‫‪3.011 X 1022 molecules.‬‬
‫‪4‬‬
‫דוגמאות‬
‫‪ .3‬חשבו את המסות של החמצן‪ ,‬המימן והגופרית בכמות זו )‪ 0.05‬מול(‬
‫• בכמות זו של תרכובת יש‪ 0.1 :‬מול של אטומי מימן‪ 0.05 ,‬מול אטומי‬
‫גופרית ו ‪ 0.2‬מול אטומי חמצן‪.‬‬
‫• נקבל‪:‬‬
‫* ‪ 3.2‬גרם חמצן‬
‫* ‪ 0.1‬גרם מימן‬
‫* ‪ 1.6‬גרם גופרית‪.‬‬
‫דוגמאות‬
‫‪ .4‬חשבו את מספר אטומי החמצן‪ ,‬המימן והגופרית בכמות זו‪.‬‬
‫מספר אטומי החמצן‪:‬‬
‫‪6.022 x 1023 x 0.2 = 1.204 x 1023 atoms‬‬
‫בדיוק באותו אופן נמצא את מספר אטומי הגופרית ואטומי המימן‪:‬‬
‫על ידי הכפלת מספר המולים במספר אבוגדרו‪.‬‬
‫‪H2O‬‬
‫• אנו יודעים כי מול אחד של מים כולל‬
‫‪ 6.022x1023‬מולקולות‪.‬‬
‫• כל מולקולה מכילה שני אטומי מימן‬
‫ואטום אחד של חמצן‪.‬‬
‫• לפיכך מול אחד של מים מכיל‪:‬‬
‫‪ 2 x 6.022x1023‬אטומי מימן ו‪-‬‬
‫• ‪ 6.022x1023‬אטומי חמצן‪.‬‬
‫‪5‬‬
‫שבר מסה‬
‫• שבר המסה הינו החלק המשקלי היחסי של כל מרכיב‬
‫בתרכובת‪.‬‬
‫• הכפלת שבר המסה פי מאה נותנת את האחוז המשקלי‪.‬‬
‫• דוגמא‪:‬‬
‫חשבו את שבר המסה של כל אחד מהיסודות בחומר ‪Na3AlF6‬‬
‫• המסה המולרית של החומר היא‪:‬‬
‫‪3 x 22.99 + 1x 26.98 + 6 x 19.00= 209.95 gr / mol‬‬
‫שבר מסה‬
‫• אם כן‪ ,‬הרי שב‪ 209.95 gr -‬של החומר ‪Na3AlF6‬‬
‫• מסת הנתרן היא‪3 x22.99 gr :‬‬
‫• מסת האלומיניום הינה ‪26.98 gr‬‬
‫• מסת הפלואור הינה ‪114.0 gr‬‬
‫* ההרכבים היחסיים )שבר המסה( מתקבלים באופן הבא‪:‬‬
‫שבר מסה‬
‫‪= 0.3285‬‬
‫‪68.97 gr‬‬
‫‪XNa = 209.95 gr‬‬
‫‪= 0.1285‬‬
‫‪26.98 gr‬‬
‫‪XAl = 209.95 gr‬‬
‫‪114.00 gr = 0.5430‬‬
‫‪209.95 gr‬‬
‫= ‪XF‬‬
‫‪6‬‬
‫דוגמא‬
‫• חשבו את האחוז המשקלי של הפלואור ב‪ CaF2 -‬ומצאו את כמות‬
‫הסידן בדוגמא של ‪ 1200‬גרם סידן פלואורי‪.‬‬
‫• המסה המולרית של ‪ CaF2‬היא ‪78.08 gr/ mol‬‬
‫דוגמא‬
‫‪2 x 19.00 gr‬‬
‫‪78.08 gr = 0.4866‬‬
‫= ‪XF‬‬
‫‪%F = 0.4866 x 100 = 48.66%‬‬
‫‪= 0.5133‬‬
‫‪48.08 gr‬‬
‫‪78.08 gr‬‬
‫= ‪XCa‬‬
‫דוגמא‬
‫ב‪ CaF2 1200 gr -‬מסת הסידן תהיה‪:‬‬
‫‪0.5133 x 1200 gr = 615.98 gr Ca.‬‬
‫‪7‬‬
‫נוסחה אמפירית ונוסחה מולקולרית‬
‫נוסחה אמפירית‪ -‬של חומר מציינת את המספר היחסי של האטומים‬
‫של כל יסוד ויסוד בחומר‪ ,‬אך אינה בהכרך מתייחסת למספר האמיתי‬
‫של כל אטום ביחידה של חומר‪ .‬היחסים הם מספרים שלמים‪.‬‬
‫נוסחה מולקולרית‪ -‬נוסחה המציינת את המספרים האמיתיים של‬
‫אטומים של כל יסוד ביחידה אחת של תרכובת‪.‬‬
‫הנוסחה המולקולרית מתקבלת מתקבלת מידיעת הנוסחה‬
‫האמפירית והמסה המולקולרית של החומר‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫נוסחה אמפירית ונוסחה מולקולרית‬
‫ מאנליזה כימית של מי חמצן התברר כי החומר מורכב ממימן וחמצן‬
‫ היחס מספר אטומי המימן למספר אטומי החמצן הוא ‪1:1‬‬
‫ צפוי כי נוסחת החומר תהיה לכן‪HO :‬‬
‫ אולם יחידה בסיסית של מי‪-‬חמצן מורכבת משני אטומי חמצן ושני‬
‫אטומי מימן‪.‬‬
‫ לכן נוסחת החומר‬
‫‪. H2O2‬‬
‫נוסחה אמפירית ונוסחה מולקולרית‬
‫דוגמא‪-‬‬
‫תרכובת עשויה מ‪ 40% -‬פחמן‪ 6.6% ,‬מימן ו‪ 53.4%-‬חמצן‪ .‬המסה‬
‫המולקולרית של החומר הינה ‪ 60.052‬קבע את הנוסחה‬
‫המולקולרית של החומר‪.‬‬
‫פתרון‪-‬‬
‫ב‪ 100 -‬גרם דוגמא של חומר יש ‪ 40‬גרם פחמן‪ 6.6 ,‬גרם מימן ו‪-‬‬
‫‪ 53.4‬גרם חמצן‪.‬‬
‫‪8‬‬
‫נוסחה אמפירית ונוסחה מולקולרית‬
‫פתרון המשך‪-‬‬
‫מספר המולים של כל אחד מהיסודות בתרכובת‪:‬‬
‫)‪W (gr‬‬
‫= )‪n (mol‬‬
‫)‪MW (gr/ mol‬‬
‫)‪40.0 g × 1 mol C/12.01 g = 3.3 mol (C‬‬
‫)‪6.6 g × 1 mol H/1.008 g = 6.6 mol (H‬‬
‫)‪53.4 g × 1 mol O/ 16.0 g = 3.3 mol (O‬‬
‫נוסחה אמפירית ונוסחה מולקולרית‬
‫פתרון המשך‪-‬‬
‫לשים לב!!!! מחלקים במסה אטומית ולא במסה מולקולרית‪.‬‬
‫כל יסוד נמצא במולקולה בצורת אטומים ולא מולקולות‪.‬‬
‫הנוסחה האמפירית היא‪:‬‬
‫‪C3.3H6.6O3.3‬‬
‫מכיוון שאין חלקי אטומים יש להפוך למספרים שלמים ע"י חלוקה‬
‫במספר הקטן ביותר ‪3.3‬‬
‫נקבל‪[CH2O] n :‬‬
‫נוסחה אמפירית ונוסחה מולקולרית‬
‫פתרון המשך‪-‬‬
‫מסת הנוסחה האמפירית‪:‬‬
‫‪12.01 + 2 × (1.008) + 16.0 = 32.02 gr / mol‬‬
‫נחלק את המסה המולקולרית של החומר במסת הנוסחה‬
‫האמפירית‪:‬‬
‫‪60.052/30.02 = 2.00‬‬
‫נכפול כל אחד מהמספרים התחתיים במספר זה ונקבל את‬
‫הנוסחה המולקולרית‪:‬‬
‫‪C2H4O2‬‬
‫‪9‬‬
‫שאלות לדוגמא‬
‫* חשבו את המסה המולרית של ‪K4Fe(CN)6·3H2O‬‬
‫תשובה‪:‬‬
‫‪4x39 + 55.8 + 6(12+14) + 3x18 = 421.8 gr / mol‬‬
‫דוגמאות נבחרות לשאלות‬
‫• חשבו את המסה של ‪ 0.0045‬מול מולקולות של ‪:S8‬‬
‫• פיתרון‪:‬‬
‫‪* MW (S8)= 8 x32 = 256 gr/mol‬‬
‫‪* 0.0045 mol x 256 gr/mol= 1.152 gr‬‬
‫דוגמאות נבחרות לשאלות‬
‫• צפיפות של ברומופורם )‪ (CHBr3‬היא ‪ 2.89‬גרם\סמ"ק‪.‬‬
‫איזה נפח של ברומופורם מכיל ‪ 3.612 x 1024‬מולקולות‬
‫‪? CHBr3‬‬
‫• פיתרון‪:‬‬
‫‪* MW (CHBr3)= 12.0 + 1.0 + 3 x 79.9 = 252.7 gr/mol‬‬
‫‪* 3.612 x 1024 / 6.022 x 1023 = 6.0 mols‬‬
‫‪10‬‬
‫דוגמאות נבחרות לשאלות‬
‫‪* M= 6 mol x 252.7 gr/mol = 1516 gr‬‬
‫‪* d= 2.89 gr/ mol‬‬
‫‪* V = 1516 gr / 2.89 gr/ml = 524 ml = 0.524 L‬‬
‫דוגמאות נבחרות לשאלות‬
‫• חשבו את מספר המולים של אטומי חמצן הנמצאים ב‪-‬‬
‫‪ 0.125‬מול של ‪Na2CO3·10H2O‬‬
‫• פיתרון‪:‬‬
‫• ב‪ 1 -‬מול של ‪ Na2CO3·10H2O‬יש ‪ 13‬מול אטומי חמצן‪.‬‬
‫• ב‪ 0.125 -‬מול של ‪ Na2CO3·10H2O‬יש ‪:13‬‬
‫)‪* 0.125 x 13 = 1.625 mol (O‬‬
‫דוגמאות נבחרות לשאלות‬
‫• רשמו את הנוסחאות האמפיריות של התרכובות הבאות‪:‬‬
‫‪[CH]n‬‬
‫‪C6H6‬‬
‫‪[CH2O]n‬‬
‫‪CH3COOH‬‬
‫‪[CHO2]n‬‬
‫‪H2C2O4‬‬
‫‪11‬‬
‫דוגמאות נבחרות לשאלות‬
‫• דוגמת תרכובת מכילה ‪ 0.131 gr‬מימן‪ 2.4 gr ,‬פחמן ו‪-‬‬
‫‪ 0.931 gr‬חנקן‪ .‬מהי הנוסחה המולקולרית אם במ"ג אחד‬
‫תרכובת נמצאות ‪ 1.92 x 1018‬מולקולות?‬
‫• פיתרון‪:‬‬
‫• ראשית נמצא את הנוסחה האמפירית של המולקולה‪:‬‬
‫‪0.131 gr‬‬
‫)‪= 0.130 mol (H‬‬
‫‪1.01 gr/mol‬‬
‫דוגמאות נבחרות לשאלות‬
‫)‪= 0.20 mol (C‬‬
‫)‪= 0.0664 mol (N‬‬
‫‪2.4 gr‬‬
‫‪12.0 gr/mol‬‬
‫‪0.931 gr‬‬
‫‪14.0 gr/mol‬‬
‫‪C0.20N0.0664H0.130‬‬
‫דוגמאות נבחרות לשאלות‬
‫‪0.0664‬‬
‫‪C0.20N0.0664H0.130‬‬
‫‪[C3NH2]n‬‬
‫המסה המולרית של הנוסחה האמפירית‪52 gr/mol :‬‬
‫‪12‬‬
‫דוגמאות נבחרות לשאלות‬
‫=‪* 1.92x1018 molecules/ 6.022x1023molecules/mol‬‬
‫‪3.19x10-6 mol‬‬
‫• ‪ 3.19x10-6 mol‬שוקלים ‪ 1 mg‬כלומר ‪gr 0.00100‬‬
‫• המסה המולרית של התרכובת‪:‬‬
‫‪0.001 gr / 3.19x10-6 mol= 313.6 gr/mol‬‬
‫דוגמאות נבחרות לשאלות‬
‫• נחלק את המסה המולרית של התרכובת במה המולרית‬
‫של הנוסחה האמפירית‪:‬‬
‫‪313.6 gr/mol / 52 gr/mol= 6.0‬‬
‫• לפיכך הנוסחה המולקולרית הינה‪:‬‬
‫‪C18N6H12‬‬
‫דוגמאות נבחרות לשאלות‬
‫• האנליזה איכותית של תרכובת נמצאו ההרכבים‬
‫המשקליים הבאים‪:‬‬
‫* ‪ 31.5%‬זרחן‬
‫* ‪ 3.1%‬מימן‬
‫* ‪ 65.4%‬חמצן‬
‫* מהי הנוסחה האמפירית של התרכובת?‬
‫‪13‬‬
‫דוגמאות נבחרות לשאלות‬
‫• ב‪ 100 -‬גרם דוגמא מהחומר יש ‪ 3.1‬גרם מימן‪31.5 ,‬‬
‫גרם זרחן ו‪ 65.4 -‬גרם חמצן‪ .‬מספר המולים של כל אחד‬
‫מהיסודות‪:‬‬
‫‪3.1 gr‬‬
‫)‪= 3.1 mol (H‬‬
‫‪1.01 gr/mol‬‬
‫)‪= 1.02 mol (P‬‬
‫‪31.5 gr‬‬
‫‪31 gr/mol‬‬
‫דוגמאות נבחרות לשאלות‬
‫‪64.5 gr‬‬
‫)‪= 4.09 mol (O‬‬
‫‪16.00 gr/mol‬‬
‫‪1.02‬‬
‫‪H3.1P1.02O4.09‬‬
‫‪[H3PO4]n‬‬
‫דוגמאות נבחרות לשאלות‬
‫• דוגמא של ‪ 35.2 mg‬של ‪ ,Heme‬המרכיב הלא חלבוני‬
‫של ההמוגלובין בתאי דם אדומים‪ ,‬מכילה ‪ 3.19 mg‬ברזל‪.‬‬
‫• מהי המסה המולרית של ‪ Heme‬בהנחה שכל מולקולה‬
‫מכילה אטום ברזל אחד?‬
‫‪14‬‬
‫דוגמאות נבחרות לשאלות‬
‫פיתרון‪:‬‬
‫אם מולקולה אחת של ‪ Heme‬מכילה אטום ברזל אחד אזי‬
‫מספר המולים של ‪ Heme‬ב‪ 35.2 mg -‬חומר צריך להיות‬
‫שווה למספר המולים של ‪ 3.19 mg‬ברזל‪.‬‬
‫‪3.19 x10-3 gr‬‬
‫)‪= 5.715 x 10-5 mol (Fe‬‬
‫‪55.85 mol‬‬
‫‪35.2 x10-3 gr‬‬
‫)‪= 616 gr/mol (Heme‬‬
‫‪5.715 x 10-5 mol‬‬
‫‪15‬‬