فرمول مولکولی (Molecular formula) تعداد دقیق و نوع اتم ها در یک مولکول واحد از یک ترکیب شیمیایی را توصیف می کند.
عناصر تشکیل دهنده توسط نمادهای شیمیایی نشان داده می شود و تعداد اتم های هر عنصر موجود در هر مولکول به عنوان یک زیرنویس زیر نماد آن عنصر نشان داده می شود. Molecular formula با استفاده از یک خط واحد از نمادها و اعداد عناصر شیمیایی، اطلاعاتی را در مورد نسبت اتمهایی که یک ترکیب شیمیایی خاص را تشکیل می دهند، بیان می کند.
البته بعضی اوقات شامل نمادهای دیگری مانند پرانتز، خط تیره و علامت های مثبت (+) و منهای (-) نیز می شود.
برای ترکیبات آلی، کربن و هیدروژن اولین عناصر ذکر شده در این فرمول هستند و عناصر باقیمانده به ترتیب حروف الفبا بیان می شوند. به عنوان مثال، برای بوتان، فرمول مولکولی C4H10 است. برای ترکیبات یونی، کاتیون مقدم بر آنیون در این فرمول قید می شود مانند سدیم فلوراید NaF است.
Molecular formula نام شیمیایی نیست و حاوی هیچ کلمه ای نیست. اگرچه ممکن است حاکی از ساختارهای شیمیایی خاصی باشد، اما با فرمول ساختار شیمیایی کامل یکسان نمی باشد. در واقع فرمول های مولکولی محدودتر از نام های شیمیایی و فرمول های ساختاری هستند.
روش نوشتن فرمول مولکولی:
فرم متداول برای نوشتن Molecular formula نوشتن علامت برای هر عنصر و به دنبال آن یک زیر نویس است که تعداد واقعی آن اتم ها را در یک مولکول نشان می دهد. وقتی فقط یک اتم از یک عنصر وجود داشته باشد، زیرنویس حذف می شود. به عنوان مثال Molecular formula آب، H2O، مشخص می کند که در هر مولکول آب دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن وجود دارد.
به ساده ترین نوع فرمول های شیمیایی فرمول های تجربی گفته می شود که نسبت هر عنصر در مولکول را نشان می دهد. فرمول تجربی ساده ترین نسبت تعداد کل اتم های یک مولکول است.
به عنوان مثال:
Molecular formula گلوکز (قندی که در بسیاری از واکنش های بیولوژیکی مهم است)، C6H12O6 می باشد که مشخص می کند که در هر مولکول گلوکز 6 اتم کربن، 12 اتم هیدروژن و 6 اتم اکسیژن وجود دارد.
در مقابل، فرمول تجربی گلوکز، CH2O است که فقط مشخص می کند برای هر اتم کربن دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن وجود دارد. اگر با مولهای گلوکز سروکار داشته باشید، فرمول تجربی گلوکز CH2O فقط مشخص می کند که برای هر مول اتم کربن دو مول اتم هیدروژن و برای هر مول اتم کربن یک مول اتم اکسیژن وجود دارد.
بنابراین برای نوشتن Molecular formula اطلاعات بیشتری نسبت به ساخت فرمول تجربی یک ماده مورد نیاز است. فرمول تجربی را می توان از تجزیه و تحلیل بنیادی یک ماده به دست آورد. برای به دست آوردن فرمول مولکولی، باید کل توده مولکولی به صورت آزمایشی تعیین شود. پس این فرمول با توجه به فرمول تجربی و جرم مولکولی یک ماده تعیین می شود.
روش تعیین فرمول مولکولی:
Molecular formula یک ترکیب همیشه یک عدد صحیح (مثل 1، 2، 3، …) از فرمول تجربی آن می باشد. اگر فرمول تجربی یک ترکیب شناخته شده باشد، می توان آن را با اندازه گیری تجربی وزن مولکولی ترکیب تعیین کرد هنگامی که وزن مولکولی یک ترکیب به طور آزمایشی تعیین شد، دو مرحله برای تعیین این فرمول وجود دارد.
اولین مرحله تقسیم وزن مولکولی تعیین شده بر وزن مولکولی فرمول تجربی به منظور تعیین عدد صحیح است که نشان دهنده تعداد واحدهای فرمول تجربی در Molecular formula است. در مرحله دوم، این فرمول با ضرب زیرنویس های فرمول تجربی در ضرب انتگرال واحدهای فرمول تجربی به دست می آید.
به عنوان مثال، کربوهیدرات ها یا ساکاریدهای زیادی وجود دارند که دارای فرمول تجربی CH2O بوده و دارای یک Molecular formula هستند که یک عدد صحیح از CH2O است به طوری که می توانند به عنوان یک گروه به طور کلی با فرمول توصیف n (CH 2O) شوند که n یک عدد صحیح است که تعداد واحدهای فرمول تجربی را در فرمول مولکولی کربوهیدرات نشان می دهد.
اگر وزن مولکولی یک کربوهیدرات (قندهای ساده) با فرمول تجربی CH2O به طور تجربی با استفاده از تجزیه و تحلیل افتراقی 180 گرم در مول باشد، با تقسیم وزن مولکولی آزمایش شده، یک عدد صحیح از شش (6) به دست می آید.
180 گرم در مول بر 30 گرم در مول (وزن تئوری واحد فرمول تجربی) تقسیم شده است. این بدان معنی است که 6 فرمول تجربی در Molecular formula وجود دارد. وقتی مشتقات فرمول تجربی در عدد شش (6) ضرب می شوند فرمول مولکولی گلوکز (C6H12O6) به دست می آید.
در مقابل، اگر همه زیرنویس های آن بر یک مخرج مشترک قابل تقسیم باشد، این فرمول به یک فرمول ساده یا تجربی قابل کاهش است. به عنوان مثال، نیکوتین دارای فرمول مولکولی C10H14N2 است که می توان با تقسیم آن فرمول تجربی N5H7 را به دست آورد.
سایر روش های تعیین فرمول مولکولی:
برای تعیین Molecular formula ( یعنی تعداد واقعی اتمهایی که در یک مولکول وجود دارد) می توان از برخی روشهای تجربی استفاده کرد. به عنوان مثال اشعه ایکس می تواند در تعیین واقعی تعداد اتم ها در برخی از جامدات استفاده شود.
ترکیباتی وجود دارند که فرمول تجربی و مولکولی یکسانی دارند. به عنوان مثال، متان CH 4 فرمول تجربی و مولکولی یکسانی دارد. ساده ترین نسبت تعداد کل هیدروژن به اتم کربن، چهار اتم هیدروژن به ازاء هر اتم کربن است. از آنجاییکه CH 4 فرمول مولکولی هم هست این مسئله مشخص می کند که در یک مولکول متان، چهار اتم هیدروژن به یک اتم کربن پیوند دارد.
ترکیبات نیز ممکن است دارای فرمول تجربی یکسانی باشند اما به طور چشمگیری در فرمولهای مولکولی متفاوت هستند. به عنوان مثال، استیلن و بنزن هر دو فرمول تجربی CH دارند. فرمول مولکولی استیلن C2H2 و برای بنزن C6H6 است.
برخی از مواد در واقع به عنوان مولکول های جدا شده وجود ندارند بنابراین ارائه فرمولهای مولکولی برای چنین موادی از نظر فنی غیرممکن است. به عنوان مثال، نمک خوراکی (NaCl) به عنوان یک ماده مولکولی وجود ندارد بلکه به عنوان یک شبکه بلوری پیوند یافته یونی وجود دارد.
صرف نظر از این، اصطلاحات فرمول و جرم مولکولی اغلب به طور اتفاقی (اما اکنون به اشتباه) بر روی این مواد یونی اعمال می شود.
دلیل این سردرگمی در اصطلاحات این است که اصطلاح مولکول در اصل به عنوان مجموعه ای از اتمهای پیوند یافته (توسط پیوندهای یونی یا کووالانسی) به هم پیوسته به اندازه کافی نزدیک تعریف شده است تا به عنوان یک ساختار فیزیکی پیوسته در نظر گرفته شود. در این راستا، یک مولکول به عنوان یک واحد یا کوچک ترین ذره ترکیبی در نظر گرفته شده که خصوصیات شیمیایی ماده را حفظ می کند.
با این حال، ترکیبات یونی از یون ها تشکیل شده اند و از اتم های دارای پیوند کووالانسی برخوردار نیستند. برای ترکیبات یونی باید از جرم فرمول به جای جرم مولکولی و فرمول تجربی استفاده کرد.
مواد می توانند مولکولی (با پیوندهای کووالانسی به هم متصل شوند) یا یونی (همراه با جاذبه الکتریکی یونی) باشند. مواد مولکولی با استفاده از فرمول مولکولی آنها (به عنوان مثال، H2O یاCH 4) و ترکیب یونی توسط واحد فرمول (به عنوان مثال، نمک طعام و یا MGF) نمایش داده می شوند.
تفاوت فرمول های ساختاری و مولکولی:
فرمولهای مولکولی هیچ اطلاعاتی در مورد آرایش اتم ها نشان نمی دهد. به همین دلیل Molecular formula می تواند تعدادی از ساختارهای مختلف شیمیایی را توصیف کند.
از فرمول ساختاری برای نشان دادن نه تنها تعداد اتم ها، بلکه همچنین ترتیب آنها در فضا استفاده می شود. ترکیباتی که دارای یک فرمول شیمیایی هستند اما ساختار شیمیایی متفاوتی دارند به عنوان ایزومر شناخته می شوند و می توانند خصوصیات فیزیکی کاملاً متفاوتی داشته باشند.
مانند Molecular formula فرمول ساختاری یک ماده تعداد دقیق اتم های هر عنصر در هر مولکول را نشان می دهد. علاوه با این وجود فرمول ساختاری نحوه پیوند اتم ها به یکدیگر را نیز نشان می دهد. در نتیجه، فرمول ساختاری برای تعیین شکل مولکول و خصوصیات مرتبط با آرایش های خاص هندسی مولکولی ضروری است.
همانطور که موادی با فرمول تجربی یکسان وجود دارند که در Molecular formula متفاوت هستند، موادی نیز وجود دارند که فرمول تجربی و مولکولی یکسانی دارند و فقط با استفاده از فرمول ساختاری قابل تفکیک هستند.
تعیین ترکیب درصد فرمول مولکولی:
فرمولهای تجربی را می توان از طریق درصد ترکیب تعیین کرد. برای تعیین Molecular formula آن، دانستن جرم مولی این ترکیب ضروری است. شیمی دانان از ابزاری به نام طیف سنج جرمی برای تعیین جرم مولی ترکیبات استفاده می کنند. برای رفتن از فرمول تجربی به مولکولی، این مراحل را دنبال کنید:
|
|
|
|
| نماد اعتماد الکترونیک | نشان ملی ثبت | گواهی شامد ارشاد |
© کلیه حقوق مادی و معنوی این وب سایت متعلق به داده پردازان هومان پویان می باشد.
