נוסחה מינימלית: כיצד להשיג את הנוסחה המינימלית, דוגמאות ותרגילים - כִּימִיָה - 2025

מינימום או נוסחה אמפירית היא ביטוי של פרופורציה שבה אטומים של יסודות שונים המרכיבים את תרכובת כימית נוכחים. הנוסחה המינימלית היא אפוא הייצוג הפשוט ביותר של תרכובת כימית. זו הסיבה שהיא 'מינימלית'.

הנוסחה המינימלית אינה מבטאת את מספר האטומים של היסודות השונים המרכיבים תרכובת כימית; אך הפרופורציה שבה האטומים הללו מתחברים ליצירת התרכובת הכימית.

הנוסחה המינימלית הזו פשוט מגלה כי לתרכובת מספרים שווים של אטומי פחמן וחמצן, וכפליים מכמות אטומי מימן. מקור: גבריאל בוליבר.

הנוסחה המינימלית נקראת גם הנוסחה האמפירית, מכיוון שהיא מתקבלת מניסויים; כלומר, זה קשור לחוויה. התבוננות הניסיונית אפשרה למסקנה ששני אטומי מימן משתלבים עם אטום מימן אחד ליצירת מים (H ₂ O).

במקרים רבים הנוסחה המינימלית תואמת את הנוסחה המולקולרית. במולקולרית מופיעים המספרים האמיתיים של היסודות השונים המרכיבים תרכובת כימית; כך למשל לדוגמה של חומצה גופרתית (H ₂ SO ₄ ).

אך במקרים אחרים אין צירוף מקרים של הנוסחה המינימלית והנוסחה המולקולרית; כזה הוא המקרה של בנזן: הנוסחה המינימלי הוא CH, בעוד הנוסחה המולקולרית שלה היא C ₆ H ₆ .

איך להשיג את הנוסחה המינימלית?

צעד ראשון

מצא את הגרמים של כל אלמנט שנמצא בתרכובת. מכיוון שהם בדרך כלל באים לידי ביטוי כאחוז ממסת התרכובת, יש לבצע חישוב פשוט לשינוי אחוזי המסה לפי מסת האלמנטים.

צעד שני

מתקבל המספר היחסי של האטומים של היסודות השונים המרכיבים את התרכובת הכימית. לשם כך, המסה של כל יסוד, המתבטאת בגרמים, מחולקת על ידי המסה האטומית שלו.

חלק מהמחברים מעדיפים לקרוא למספר האטומים היחסי, כמספר השומות של האטומים של היסודות המהווים חלק מהתרכובת הכימית.

צעד שלישי

השגת הפרופורציה המינימלית, הבאה לידי ביטוי במספרים שלמים, של כל אחד מהאטומים שנמצאים בתרכובת הכימית.

כדי למצוא ערכים אלה, חלקו את המספרים היחסיים של כל אטום הקיים במתחם בערך המספרי המינימלי שיש לאטום בתרכובת הכימית.

במקרה שערך הפרופורציה המינימלית של אטום אינו מספר שלם ללא עשרונים, יש להכפיל את כל הערכים של הפרופורציה המינימלית במספר; בצורה כזו שהיא מאפשרת להשיג שכל הערכים של הפרופורציה המינימלית הם מספרים שלמים.

לדוגמה, אם הערך של הפרופורציה המינימלית של אטום של התרכובת הכימית הוא 2.5, יש להכפיל את כל הערכים של הפרופורציה המינימלית של כל אחד מהאטומים הנוכחים ב -2. כך, כל הערכים של הפרופורציה המינימלית יהיו רק מספרים שלמים.

שלב רביעי

כתוב את הנוסחה המינימלית של המתחם. הערכים של יחס המינימום עבור האטומים של האלמנטים השונים יוצבו כתסריטים של הסמלים הכימיים של היסודות בכדי לכתוב את הנוסחה המינימלית.

דוגמאות הנוסחאות המינימליות

מים ופחמן דו חמצני

לרוב התרכובות הכימיות יש נוסחאות שהן נוסחאות מינימליות והן מולקולריות. לפיכך, הנוסחה למים (H ₂ O) היא פורמולה מינימלית; אבל זו גם נוסחה מולקולרית. כך גם בנוסחה לפחמן דו חמצני (CO ₂ ).

תחמוצות בסיסיות וחומצות

תחמוצות בסיסיות וחומציות הן תרכובות כימיות בעלות נוסחאות כימיות, עם כמה יוצאים מן הכלל שהם גם נוסחאות מינימליות וגם מולקולריות. אותו מצב מתרחש עם הידרוקסידים וחומצות, למעט כמה חומצות קרבוקסיליות.

חומצה אצטית

חומצות קרבוקסיליות שיש בהן מספר שווה של אטומי פחמן בהרכבם, בנפרד, יש פורמולה מינימלית ונוסחה מולקולרית. לחומצה אצטית, למשל, יש נוסחה מולקולרית (C ₂ H ₄ O ₂ ); אבל יש לו גם נוסחה מינימלית (CH ₂ O).

חומצה בוטירית

לחומצה בוטירית יש גם פורמולה מולקולרית (C ₄ H ₈ O ₂ ) ונוסחה מינימלית (C ₂ H ₄ O).

אתילן גליקול

לתרכובות אורגניות אחרות יש את שני סוגי הנוסחאות הכימיות; כזה הוא המקרה של אתילן גליקול, שיש לו פורמולה מולקולרית (C ₂ H ₆ O ₂ ) ונוסחה מינימלית (CH ₃ O).

בֶּנזִין

בנזן, תרכובת ארומטי, בעל נוסחה מולקולרית (C ₆ H ₆ ) ו נוסחה מינימאלית (CH).

גלוקוזה

גלוקוז יש נוסחה מולקולרית (C ₆ H ₁₂ O ₆ ) ו נוסחה מינימאלית (CH ₂ O).

תרגילים שנפתרו

- תרגיל 1

אתילן גליקול הוא תרכובת המשמשת נגד נוזל לרדיאטור, יש לו משקל מולקולרי של 62.1 גרם / מול וחומר אחוז על פי המסה כדלקמן:

C: 38%,

H: 9.7%

O: 51.16%.

צעד ראשון

הביעו את אחוזי המסה של היסודות המוני שלהם בגרמים. לשם כך, משקלו המולקולרי של אתילן גליקול נלקח כהפניה. אם זה 62.1 גרם לשומה, 38% ממנו מורכב מפחמן. וכן הלאה עם שאר האלמנטים:

מסת פחמן = 62.1 גרם (38/100)

= 23.6 גרם

מסת מימן = 62.1 גרם (9.7 / 100)

= 6.024 גרם

מסת חמצן = 62.1 גרם (51.16 / 100)

= 31.77 גרם

צעד שני

חשב את המספר היחסי של כל אטום הנוכחי (NRA) או את מספר השומות של כל אטום. לשם כך, המסה של כל יסוד כימי מחולקת על ידי המסה האטומית שלו.

NRA (C) = 23.6 גרם / 12 גרם

= 1.97

ניתן לעגל אותו ל -2.

NRA (H) = 6.024 גרם / 1 גרם

= 6.024

ניתן לעיגול ל -6.

NRA (O) = 31.77 גרם / 16 גרם

= 1,985

ניתן לעגל אותו ל -2.

צעד שלישי

חישוב יחס המספר השלם המינימלי של מרכיבי המתחם (PMNE). לשם כך, חלקו את כל הערכים של המספרים היחסיים האטומיים (NRA) בערך הקטן ביותר של זה. במקרה זה, 2.

PMNE (C) = 2/2

= 1

PMNE (H) = 6/2

= 3

PMNE (O) = 2/2

= 1

שלב רביעי

כתוב את הנוסחה המינימלית לאתילן גליקול:

CH ₃ O

כפי שניתן לראות, הערכים המתקבלים בשלב 3 הם התסריטים של יסודות המתחם.

- תרגיל 2

לחומצה אצטית משקל מולקולרי של 60 גרם למול והרכב האחוז המוני הבא:

C: 40%

H: 6.67%

או: 53.33%

השג את הנוסחה המינימלית של התרכובת.

צעד ראשון

הפוך את אחוזי המסה של היסודות להמונים שלהם המתבטאים בגרמים:

מסת פחמן = 60 גרם (40/100)

= 24 גרם

מסת מימן = 60 גרם (6.67 / 100)

= 4 גרם

מסת חמצן = 60 גרם (53.33 / 100)

= 32 גר '

צעד שני

חשב את המספרים היחסיים של האטומים (NRA) של המתחם. לשם כך, המוני היסודות מחולקים על ידי המוני האטום שלהם:

NRA (C) = 24 גרם / 12 גרם

= 2

NRA (H) = 4 גרם / 1 גרם

= 4

NRA (O) = 32 גרם / 16 גרם

= 2

צעד שלישי

השג את יחס המספר השלם המינימלי של אלמנטים של המתחם (PMNE). לשם כך, ערכי ה- NRA של האלמנטים מחולקים בערך ה- NRA הנמוך ביותר שיש לאלמנט:

PMNE (C) = 2/2

= 1

PMNE (H) = 4/2

= 2

PMNE (O) = 2/2

= 1

שלב רביעי

כתוב את הנוסחה המינימלית לחומצה אצטית:

CH ₂ O

התסריטים של המתחם הם הערכים המתקבלים מ- PMNE.

הפניות

1. וויטן, דייויס, פק וסטנלי. (2008). כִּימִיָה (מהדורה 8). לימוד CENGAGE.
2. הלמנסטין, אן מארי, דוקטורט. (27 באוגוסט 2019). נוסחה אמפירית: הגדרה ודוגמאות. התאושש מ: thoughtco.com
3. ויקיפדיה. (2020). נוסחה אמפירית. התאושש מ: en.wikipedia.org
4. כימיה LibreTexts. (03 ביולי 2019). חישוב נוסחאות אמפיריות לתרכובות. התאושש מ: chem.libretexts.org
5. ניקולה מקדוגל. (2020). נוסחה אמפירית: הגדרה, שלבים ודוגמאות. לימוד. התאושש מ: study.com