Determinación de la fórmula empírica

Determinar la fórmula química de un compuesto es un aspecto fundamental de la profesión de un químico.

En una fórmula química, los símbolos de los elementos y los subíndices numéricos describen los tipos y el número de átomos presentes en una molécula. La fórmula empírica es un tipo simple de fórmula química, que proporciona la proporción de números enteros más pequeña entre los elementos dentro de un compuesto molecular. Debido a la ley de conservación de la masa, la fórmula empírica se encuentra a menudo utilizando la composición elemental o el porcentaje de masa.

Este video presentará la fórmula empírica y demostrará cómo se puede calcular usando un simple experimento en el laboratorio.

La fórmula empírica es el tipo más simple de fórmula química, ya que muestra el número relativo de átomos de cada elemento en un compuesto dado. Por ejemplo, en el peróxido de hidrógeno, hay una parte en masa de hidrógeno por cada 16 partes en masa de oxígeno. Por lo tanto, por cada átomo de hidrógeno, hay un átomo de oxígeno, y la fórmula empírica es H-O. Muchas moléculas diferentes pueden tener la misma fórmula empírica.

La fórmula molecular está relacionada con la fórmula empírica y representa el número real de átomos de cada tipo en un compuesto. Por ejemplo, la fórmula molecular del peróxido de hidrógeno es H2O2, ya que cada molécula tiene dos átomos de hidrógeno y dos átomos de oxígeno. Una fórmula estructural muestra el número de cada tipo de átomo y los enlaces entre ellos. Las líneas simples representan un enlace químico. Por ejemplo, para el peróxido de hidrógeno, la fórmula estructural se ve así: H-O-O-H.

Las fórmulas con un punto entre el compuesto y el agua describen los hidratos. Los hidratos son compuestos químicos que tienen moléculas de agua unidas, pero no unidas covalentemente. Los hidratos pierden fácilmente sus moléculas de agua al calentarse y se vuelven "anhidros". o ?sin agua.? Los hidratos y los compuestos anhidros tienen propiedades físicas únicas, ya que las moléculas se organizan de manera diferente.

Ahora que se han explicado los principios básicos de la fórmula empírica, confirmemos la fórmula empírica de un hidrato de cloruro de cobre en el laboratorio.

Para comenzar el procedimiento, seque el crisol por encima de 120 ? C para eliminar la humedad adsorbida y determinar con precisión su peso.

Pesa una muestra de un hidrato de cloruro de cobre y colócala en el crisol.

A continuación, caliente la muestra en el crisol utilizando una fuente de calor, como un mechero Bunsen. Coloque la tapa en el crisol para ayudar a evitar salpicaduras, pero manténgala ligeramente abierta para permitir que escape el vapor de agua.

Caliente la muestra hasta que haya cambiado de un color azul verdoso a un color marrón rojizo. Este cambio de color es indicativo de la forma anhidra del cloruro de cobre. Revuelva para asegurarse de que el agua se haya eliminado de la muestra y que el color sea consistente en todas partes.

A continuación, enfríe la muestra en un desecador, para evitar la rehidratación.

Mida con precisión la masa de la muestra anhidra. La diferencia corresponde a las aguas de hidratación que se perdían al calentarse.

Transfiera la muestra seca a un vaso de precipitados de 250 ml y disuélvala en 150 ml de agua desionizada. La solución debería volver a ponerse azul, ya que el cloruro de cobre se rehidrata.

Agregue un pequeño trozo de alambre de aluminio al vaso de precipitados. El cobre azul dos plus se reducirá a un cero de cobre rojizo en la superficie del cable, mientras que el aluminio se oxidará a aluminio incoloro tres plus. El color azul de la solución desaparecerá durante la reacción.

Después de unos 30 minutos, use aluminio adicional para asegurarse de que todo el cobre se haya reducido a un metal de cobre sólido.

A continuación, agregue aproximadamente 10 mL de ácido clorhídrico 6 M para disolver el alambre de aluminio.

Usando un embudo Büchner y papel de filtro previamente pesado, filtre al vacío la solución incolora. Enjuague la muestra con etanol absoluto o puro. Deje que la muestra se seque al aire.

Finalmente, mida la masa del sólido de cobre.

Para determinar la fórmula empírica del hidrato de cloruro de cobre, primero calcule la masa de cada componente. La masa de agua se determina restando el peso del cloruro de cobre seco del peso del hidrato de cloruro de cobre. La masa de cobre se encontró experimentalmente. Finalmente, la masa de cloruro se encuentra restando la masa de cobre y agua de la masa total de la muestra.

Para determinar la proporción de números enteros más pequeña de los componentes en el compuesto, convierta la masa de cada componente a moles usando la masa molar. A continuación, divida cada componente por el número más pequeño de moles en la muestra. (cobre en este caso). La relación de números enteros más pequeña produce la fórmula de CuCl2?2H2O.

La determinación y el conocimiento de la fórmula empírica de un compuesto es importante en muchas áreas de la química y la investigación.

La química forense es la aplicación de la química en un entorno legal. Por ejemplo, compuestos desconocidos, como drogas y venenos, se encuentran a menudo en las escenas del crimen. Los químicos forenses utilizan una amplia gama de métodos para identificar la sustancia desconocida.

A menudo, el siguiente paso para identificar una sustancia desconocida es utilizar la fórmula empírica para determinar la fórmula molecular. Un espectrómetro de masas se usa con frecuencia para ayudar en este paso, ya que el espectrómetro de masas separa los componentes por su relación masa-carga. Por lo tanto, la masa de la molécula se puede utilizar para determinar la fórmula molecular.

Acabas de ver la introducción de JoVE a la fórmula empírica. Ahora debes entender qué es la fórmula empírica de una sustancia, en qué se diferencia de la fórmula molecular y cómo determinarla en el laboratorio.

¡Gracias por mirar!