Eksperymentalne oznaczanie wzoru chemicznego

Związki chemiczne są zwykle opisywane za pomocą wzoru empirycznego lub cząsteczkowego. Wzory te dostarczają informacji o ilości różnych atomów zaangażowanych pierwiastków. Ale jak ustala się te formuły?

Analiza eksperymentalna, podobnie jak rozkład związków, służy do oszacowania względnych mas pierwiastków składowych w związku. Te względne masy są następnie wykorzystywane do obliczenia liczby moli każdego pierwiastka w celu określenia wzoru związku chemicznego.

Na przykład eksperymentalnie określa się, że próbka związku zawiera 43,64 grama fosforu i 56,36 grama tlenu. Używając mas molowych jako współczynników konwersji, masy względne z danych eksperymentalnych są przeliczane na 1,41 mola dla fosforu i 3,52 mola dla tlenu. Te wartości molowe, po przypisaniu jako tymczasowe indeksy dolne do pierwiastków, dają pseudo-formułę związku.

Podzielenie wartości molowych przez najmniejszą wartość molową daje stosunek molowy około 2,5 mola tlenu do 1 mola fosforu, co bezpośrednio odnosi się do rzeczywistej proporcji pierwiastków w związku. 

Jeśli jeden z ilorazów jest nadal ułamkiem dziesiętnym, to wszystkie liczby są mnożone przez najmniejszą liczbę zliczającą, która daje najmniejszy stosunek liczb całkowitych indeksów dolnych, generując empiryczny wzór P₂O₅. 

Wzór cząsteczkowy związków można określić na podstawie ich wzoru empirycznego i masy molowej lub masy cząsteczkowej.

Na przykład związek chemiczny o wzorze empirycznym P₂O₅ mierzy się doświadczalnie jako mający masę molową 283,89 g/mol. Jego wzór cząsteczkowy jest wielokrotnością liczby całkowitej jego wzoru empirycznego, podczas gdy jego masa molowa jest wielokrotnością liczby całkowitej jego masy wzoru empirycznego.

Stosunek masy molowej do masy wzoru empirycznego daje liczbę jednostek wzoru. Pomnożenie wzoru empirycznego przez liczbę jednostek wzoru daje wzór cząsteczkowy. Stąd ze wzoru cząsteczkowego P₄O₁₀ związek ten jest identyfikowany jako dekatlenek tetrafosforu lub bardziej znany pod nazwą wzoru empirycznego jako pięciotlenek fosforu.