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La formule empirique d’un composé chimique est une représentation du rapport en nombre entier le plus simple entre les éléments composant le composé. La formule moléculaire est la représentation du rapport en nombre entier réel entre les éléments du composé. Ce tutoriel montre, étape par étape, comment calculer les formules empiriques et moléculaires d’un composé.
Problème empirique et moléculaire
Une molécule d’un poids moléculaire de 180,18 g/mole est analysée et contient 40,00% de carbone, 6,72% d’hydrogène et 53,28% d’oxygène.
Comment trouver la solution
Trouver la formule empirique et moléculaire est essentiellement le processus inverse utilisé pour calculer le pourcentage de masse ou le pourcentage de masse.
Étape 1 : Trouvez le nombre de moles de chaque élément dans un échantillon de la molécule.Notre molécule contient 40,00% de carbone, 6,72% d’hydrogène et 53,28% d’oxygène. Cela signifie qu’un échantillon de 100 grammes en contient :
40,00 grammes de carbone (40,00% de 100 grammes)6,72 grammes d’hydrogène (6,72% de 100 grammes)53,28 grammes d’oxygène (53,28% de 100 grammes)
Note : 100 grammes sont utilisés pour un échantillon de taille juste pour faciliter les calculs. Toute taille d’échantillon peut être utilisée, les rapports entre les éléments resteront les mêmes.
En utilisant ces chiffres, nous pouvons trouver le nombre de moles de chaque élément dans l’échantillon de 100 grammes. Divisez le nombre de grammes de chaque élément dans l’échantillon par le poids atomique de l’élément pour trouver le nombre de moles.
moles C = 40,00 g x 1 mole C/12,01 g/mol C = 3,33 moles C
moles H = 6,72 g x 1 mole H/1,01 g/mol H = 6,65 moles H
moles O = 53,28 g x 1 mole O/16,00 g/mol O = 3,33 moles O
Étape 2 : Trouvez les rapports entre le nombre de taupes de chaque élément.
Sélectionnez l’élément ayant le plus grand nombre de taupes dans l’échantillon. Dans ce cas, les 6,65 moles d’hydrogène sont les plus importantes. Divisez le nombre de moles de chaque élément par le nombre le plus élevé.
Rapport molaire le plus simple entre C et H : 3,33 mol C/6,65 mol H = 1 mol C/2 mol HLe rapport est de 1 mol C pour 2 mol H
Le rapport le plus simple entre O et H : 3,33 moles O/6,65 moles H = 1 mol O/2 mol HLe rapport entre O et H est de 1 mole O pour 2 moles de H
Étape 3 : Trouver la formule empirique.
Nous disposons de toutes les informations nécessaires pour écrire la formule empirique. Pour deux moles d’hydrogène, il y a une mole de carbone et une mole d’oxygène.
La formule empirique est CH2O.
Étape 4 : Trouvez le poids moléculaire de la formule empirique.
Nous pouvons utiliser la formule empirique pour trouver la formule moléculaire en utilisant le poids moléculaire du composé et le poids moléculaire de la formule empirique.
La formule empirique est CH2O. Le poids moléculaire est
poids moléculaire de CH2O = (1 x 12,01 g/mol) + (2 x 1,01 g/mol) + (1 x 16,00 g/mol)poids moléculaire de CH2O = (12,01 + 2,02 + 16,00) g/mol poids moléculaire de CH2O = 30,03 g/mol
Étape 5 : Trouvez le nombre d’unités de formule empirique dans la formule moléculaire.
La formule moléculaire est un multiple de la formule empirique. On nous a donné le poids moléculaire de la molécule, 180,18 g/mol. Divisez ce nombre par le poids moléculaire de la formule empirique pour trouver le nombre d’unités de formule empirique qui composent le composé.
Nombre d’unités de formule empirique dans le composé = 180,18 g/mol/30,03 g/molNombre d’unités de formule empirique dans le composé = 6
Étape 6 : Trouvez la formule moléculaire.
Il faut six unités de formule empirique pour fabriquer le composé, donc multipliez chaque nombre de la formule empirique par 6.
formule moléculaire = 6 x CH2O formule moléculaire = C(1 x 6)H(2 x 6)O(1 x 6)formule moléculaire = C6H12O6
Solution :
La formule empirique de la molécule est CH2O, la formule moléculaire du composé est C6H12O6.
Limites des formules moléculaires et empiriques
Les deux types de formules chimiques fournissent des informations utiles. La formule empirique nous indique le rapport entre les atomes des éléments, ce qui peut indiquer le type de molécule (un hydrate de carbone, dans l’exemple). La formule moléculaire énumère les nombres de chaque type d’élément et peut être utilisée pour écrire et équilibrer des équations chimiques. Toutefois, aucune des deux formules n’indique la disposition des atomes dans une molécule. Par exemple, la molécule dans cet exemple, C6H12O6, pourrait être le glucose, le fructose, le galactose ou un autre sucre simple. Il faut plus d’informations que les formules pour identifier le nom et la structure de la molécule.
Les formules empiriques et moléculaires : les points clés
- La formule empirique donne le plus petit rapport en nombre entier entre les éléments d’un composé.
- La formule moléculaire donne le rapport en nombre entier réel entre les éléments d’un composé.
- Pour certaines molécules, les formules empiriques et moléculaires sont les mêmes. Habituellement, la formule moléculaire est un multiple de la formule empirique.
