Experimentele bepaling van chemische formule

Chemische verbindingen worden meestal beschreven met behulp van een empirische of moleculaire formule. Deze formules geven informatie over het aantal verschillende atomen van betrokken elementen. Maar hoe komen deze formules tot stand?

Experimentele analyse, zoals ontleding van verbindingen, wordt gebruikt om de relatieve massa van samenstellende elementen in de verbinding te schatten. Deze relatieve massa's worden vervolgens gebruikt om het aantal mol van elk element te berekenen om de formule van een chemische verbinding te bepalen. Zo wordt experimenteel bepaald dat een monster van een verbinding 43, 64 gram fosfor en 56, 36 gram zuurstof bevat.

Met behulp van molaire massa's als conversiefactoren worden de relatieve massa's uit de experimentele gegevens omgezet in 1, 41 mol voor fosfor en 3, 52 mol voor zuurstof. Deze molwaarden, wanneer ze worden toegekend als voorlopige subscripts aan de elementen, leveren een pseudo-formule van de verbinding op. Door de molwaarden te duiken met de kleinste molwaarde, worden de molverhoudingen van ongeveer 2, 5 mol zuurstof op 1 mol fosfor verkregen, die rechtstreeks verband houden met het werkelijke aandeel van de elementen in de verbinding.

Als een van de quotiënten nog steeds een decimaal getal is, worden alle getallen vermenigvuldigd met het kleinste natuurlijke getal dat de kleinste gehele getalverhouding van subscripts geeft, waardoor de empirische formule van P2O5 wordt gegenereerd. De molecuulformule van verbindingen kan worden bepaald uit hun empirische formule en de molaire massa of het molecuulgewicht. De chemische verbinding met de empirische formule van P2O5 wordt bijvoorbeeld experimenteel gemeten om een molaire massa van 283, 89 gram per mol te hebben.

Zijn molecuulformule is een veelvoud van zijn empirische formule, terwijl zijn molaire massa een veelvoud is van zijn empirische formule. De verhouding tussen molaire massa en empirische formulemassa levert het aantal formule-eenheden op. Door de empirische formule te vermenigvuldigen met het aantal formule-eenheden, wordt de molecuulformule verkregen.

Daarom wordt de verbinding volgens de molecuulformule P4O10 geïdentificeerd als tetrafosfordecaoxide, of beter bekend onder de empirische formulenaam als fosforpentoxide.