Химическая формула, или формульная единица, вещества несет немалую информацию. Она обозначает: конкретное химическое вещество, его название; одну молекулу; один моль вещества. По химической формуле также можно определить: качественный состав (из каких элементов состоит данное вещество); количественный состав (число атомов каждого элемента в молекуле или количество вещества каждого элемента в одном вещества.
Например, химическая формула Н2О показывает:
- это вещество — вода;
- 1 молекулу или 1 моль воды;
- вода — это сложное вещество, образованное двумя химическими элементами — кислородом и водородом;
- в молекуле воды содержится 1 атом кислорода и 2 атома водорода; 1 моль воды содержит 1 моль атомов кислорода и 2 моля атомов водорода;
- Мг(Н2О) = 18; М(Н2О) = 18 г/моль.
Химическая формула позволяет рассчитать массовую долю (ω) каждого элемента в сложном веществе. Для нашего примера:
ω (О) = 16 = 0,8889, или 88,89 %;
18
2
ω (Н) = — = 0,1111, или 11,11 %;
18
массовую долю водорода можно также найти как разность: ω (Н) = = 100 - 88,89 = 11,11 %.
Зная массовые доли элементов в сложном веществе, можно решить обратную задачу — вывести молекулярную формулу этого вещества. Такая задача решается по алгоритму:
1. Обозначить химическую формулу вещества с помощью индексов х, у, z,... по числу элементов в молекуле.
2. Если в условии не дана массовая доля одного из элементов, вычислить ее как разность суммарной массовой доли (100 %) и массовых долей всех остальных элементов.
3. Найти отношение индексов х: у: х:... как отношение частных от деления массовой доли элементов на их относительную атомную массу.
4. Привести частные от деления к отношению целых чисел.
5. Определить простейшую формулу вещества.
В задачах на вывод формул, например, органических веществ, часто требуется сравнить относительную молекулярную массу простейшей формулы с истинной относительной молекулярной массой, найденной по условию задачи (чаще всего по плотности по воздуху или по водороду). Отношение этих масс дает число, на которое надо умножить индексы простейшей формулы.
Аналогично массовой доле элемента можно определить и состав смеси.
Как найти массовую долю вещества:
Необходимо определить массовую долю вещества, вещество находится в виде смеси. Первоначально кладем на весы само вещество. Получили массу вещества. Зная определенную массу вещества в смеси мы с легкостью получим его массовую долю. К примеру, есть 170г. воды. В них находится 30 грамм вишневого сока. Общая масса=170+30=230 грамм. Поделим массу вишневого сока к общей массе смеси: 30/200=0.15 или 15%.
Если смесь является газообразной, то говорят об объемной доле компонента в газовой смеси.
Доля — это безразмерная величина, которая показывает отношение массы (объема) компонента смеси к общей массе (объему) смеси.
Доля всегда меньше единицы; чаще ее выражают в процентах, т.е. умножают долю на 100 %.
На практике часто приходится иметь дело с растворами веществ; в этом случае используют понятие массовая доля раствора.
Массовая доля – это отношение массы растворенного вещества к массе раствора.
ω = m1 / m, где m1 – масса растворенного вещества, а m – масса всего раствора.
Если содержание массовой доли растворенного вещества нужно узнать в процентах, умножьте полученное число на 100%:
ω = m1 / m х 100%
Решение данной проблемы может понадобиться при определении концентрации пищевых растворов (уксус) или лекарственных препаратов. Например, дана масса раствора KOH, он же гидроксид калия, массой в 400 грамм. KOH (масса самого вещества) составляет 80 грамм. Необходимо найти массовую долю желчи в полученном растворе. Формула нахождения решения: KOH (масса раствора гидроксида калия) 300 г, масса растворенного вещества (KOH) 40 г. Найдите KOH (массовую долю щелочи) в полученном растворе, t- массовая доля. m- масса, t (вещества) = 100%* m (вещества) / m (раствора (вещества). Таким образом KOH (массовая доля раствора гидроксида калия): t (KOH) = 80 г /400 г х 100% = 20 %.
Еще одним частным случаем доли компонента в смеси является доля примесей (ω п), содержащихся в образце вещества.
В этом случае для нахождения доли чистого вещества (ω ч) нужно из единицы вычесть долю примесей.
Разновидностью понятия «доля» в химии является массовая доля выхода продукта реакции.
Массовая доля выхода продукта реакции (ŋ) — это отношение массы продукта, полученного практически, к массе продукта, рассчитанной теоретически. Измеряется в процентах и долях.
В условии задачи встречается слово «выход». Теоретический выход продукта всегда выше практического. Понятия «теоретическая масса или объём, практическая масса или объём» могут быть использованы только для веществ-продуктов.