קביעה ניסיונית של נוסחה כימית

תרכובות כימיות מתוארות לרוב באמצעות נוסחה אמפירית או מולקולרית. נוסחאות אלה מספקות מידע על כמות האטומים השונים של היסודות המרכיבים את הבתרכובת. אך על מה הנוסחאות הללו מבוססות?

ניתוח של ניסויים כמו אנליזת יסודות״משמש להערכת המסות היחסיות של היסודות מהם בנויה התרכובת. במסות יחסיות אלה משתמשים על מנת לחשב את מספר המולים של כל יסוד, ואז לקבוע את הנוסחה של תרכובת כימית. לדוגמה, דוגמית של תרכובת נבדקת בניסוי ועולה כי היא מכילה 43.64 גרם זרחן ו-56.36 גרם חמצן.

על ידי שימוש במסות מולריות כגורמי המרה, המסות היחסיות העולות מתוצאות הניסוי מומרות ל-1.41 מולים של זרחן ול-3.52 מולים של חמצן. כאשר מציבים את ערכי המולים של היסודות, מקבלים פסאודו-נוסחה של התרכובת. חלוקת ערכי מול אלה בערך המול הקטן ביותר נותנת יחס מולי של 2.5 מול חמצן ל-1 מול זרחן בקירוב, מה שמצביע ישירות על היחס בפועל בין היסודות בתרכובת.

אם אחת המנות עדיין מכילה שבר עשרוני, אז מכפילים את כל המספרים במספר הכי נמוך שאפשר כדי כדי לקבל את המספר השלם הקטן ביותר של יחס היסודות, המניב את הנוסחה האמפירית, P2O5. ניתן לקבוע את הנוסחה המולקולרית של תרכובות על בסיס הנוסחה האמפירית שלהן בצירוף המסה המולרית או המשקל המולקולרי. לדוגמה, התרכובת הכימית בעלת הנוסחה האמפירית P2O5 נמדדה בניסוי ונמצאה כבעלת מסה מולרית של 283.89 גרם למול.

הנוסחה המולקולרית שלה הינה כפולה של מספר שלם בנוסחה האמפירית, בעוד המסה המולרית שלה היא מספר שלם כפול מסת הנוסחה האמפירית. היחס בין המסה המולרית למסת הנוסחה האמפירית נותן את מספר יחידות הנוסחה. כאשר מכפילים את הנוסחה האמפירית במספר יחידות הנוסחה, מתקבלת הנוסחה המולקולרית.

כך, על פי הנוסחה המולקולרית P4O10, התרכובת מזוהה כטטרה-פוספורוס דקה-אוקסיד, המוכרת יותר בשם הנוסחה האמפירית שלה, חומצה זרחתית פנטאקוסידית.