تاریخچه ی:
تعیین فرمول مولکولی مواد آلی
تفاوت با نگارش: 2
| |
| |
|
| | | |
| | {picture=molecolen.gif} | | {picture=molecolen.gif} |
| | | | | |
|
| | !مقدمه | | !مقدمه |
| | قبل از تلاش برای تعیین ساختمان یک ماده آلی مجهول از طریق طیف گیری ، می‌توان مشکل را با تعیین فرمول مولکولی ماده قدری ساده‌تر کرد. در این مقاله این موضوع را بررسی می‌کنیم چگونه فرمول مولکولی یک ترکیب ، تعیین گردیده و چطور می‌توان از آن فرمول ، اطلاعاتی برای ساختمان ماده بدست آورد. | | قبل از تلاش برای تعیین ساختمان یک ماده آلی مجهول از طریق طیف گیری ، می‌توان مشکل را با تعیین فرمول مولکولی ماده قدری ساده‌تر کرد. در این مقاله این موضوع را بررسی می‌کنیم چگونه فرمول مولکولی یک ترکیب ، تعیین گردیده و چطور می‌توان از آن فرمول ، اطلاعاتی برای ساختمان ماده بدست آورد. |
| | !تجزیه عنصری و طرز محاسبات | | !تجزیه عنصری و طرز محاسبات |
| | روش قدیمی تعیین فرمول مولکولی یک ماده مستلزم سه مرحله است. اولین مرحله ، انجام آنالیز (تجزیه کیفی عنصری برای یافتن نوع اتمهای موجود در ((مولکول)) است. مرحله دوم ، انجام آنالیز کمی عنصری برای یافتن تعداد نسبی انواع مختلف ((اتم|اتمها)) در مولکول است. این عمل منجر به یافتن __فرمول تجربی__ می‌گردد. مرحله سوم ، شامل تعیین جرم مولکولی یا تعیین وزن مولکولی است که وقتی آن را با فرمول تجربی در هم آمیزیم، تعداد واقعی اتمهای موجود در مولکول را نشان خواهد داد و نتیجه حاصل ، فرمول مولکولی خواهد بود. | | روش قدیمی تعیین فرمول مولکولی یک ماده مستلزم سه مرحله است. اولین مرحله ، انجام آنالیز (تجزیه کیفی عنصری برای یافتن نوع اتمهای موجود در ((مولکول)) است. مرحله دوم ، انجام آنالیز کمی عنصری برای یافتن تعداد نسبی انواع مختلف ((اتم|اتمها)) در مولکول است. این عمل منجر به یافتن __فرمول تجربی__ می‌گردد. مرحله سوم ، شامل تعیین جرم مولکولی یا تعیین وزن مولکولی است که وقتی آن را با فرمول تجربی در هم آمیزیم، تعداد واقعی اتمهای موجود در مولکول را نشان خواهد داد و نتیجه حاصل ، فرمول مولکولی خواهد بود. |
| | !تعیین فرمول تجربی | | !تعیین فرمول تجربی |
| - | تقریبا تمام مواد آلی ، دارای ((کربن)) و ((هیدروژن)) هستند. در اکثر حالتها ، تعیین این که آیا این ((عنصر شیمیایی|عناصر)) موجودند یا خیر ، واجب و لازم نیست. ولی اگر ضرورت ایجاب کند که وجود آن دو را به اثبات رسانیم، می‌توان ماده مجهول را در حضور ((اکسیژن)) سوزاند. اگر احتراق ماده ، ((دی‌اکسید کربن|انیدریک)) ایجاد کند، پس در ماده مجهول کربن موجود بوده است و اگر ((آب)) ایجاد شد، می‌بایست اتمهای هیدروژن در ماده وجود داشته باشند.
یادآوری این نکته ضروری است که هیچ روش مستقیم مناسبی برای تعیین وجود اکسیژن در یک ماده وجود ندارد، به این دلیل است که در آنالیز کیفی از اکسیژن نامی برده نمی‌شود. ((نیتروژن)) ، ((کلر)) ، ((برمین|برم)) ، ((ید)) و ((گوگرد)) را می‌توان به آزمایشی مشابه آزمون ذوب ((سدیم)) شناسایی کرد.
برای تعیین دقیق کربن و هیدروژن موجود در یک ماده مجهول ، به یک آنالیز کمی نیاز است. در عملیات آزمایشگاهی تجاری مکررا این ((واکنش تجزیه|تجزیه)) را انجام می‌دهند. روش تعیین مقادیر کربن و هیدروژن در یک ماده ، مبتنی بر احتراق آن برای تولید ((دی‌اکسید کربن|انیدریک کربنیک)) و آب است. در تجزیه کمی ، انیدریک کربنیک و آب را جمع‌آوری کرده و سپس وزن می‌کنیم. روش‌هایی نیز برای تعیین مقادیر گوگرد ، نیتروژن و ((هالوژن|هالوژنهای)) موجود در ترکیب در دسترس هستند. |
+ | تقریبا تمام مواد آلی ، دارای ((کربن)) و ((هیدروژن)) هستند. در اکثر حالتها ، تعیین این که آیا این ((عنصر شیمیایی|عناصر)) موجودند یا خیر ، واجب و لازم نیست. ولی اگر ضرورت ایجاب کند که وجود آن دو را به اثبات رسانیم، می‌توان ماده مجهول را در حضور ((اکسیژن)) سوزاند. اگر احتراق ماده ، ((دی‌اکسید کربن|انیدریک)) ایجاد کند، پس در ماده مجهول کربن موجود بوده است و اگر ((آب)) ایجاد شد، می‌بایست اتمهای هیدروژن در ماده وجود داشته باشند.
یادآوری این نکته ضروری است که هیچ روش مستقیم مناسبی برای تعیین وجود اکسیژن در یک ماده وجود ندارد، به این دلیل است که در آنالیز کیفی از اکسیژن نامی برده نمی‌شود. ((نیتروژن)) ، ((کلر)) ، ((برومین|برم)) ، ((ید)) و ((گوگرد)) را می‌توان به آزمایشی مشابه آزمون ذوب ((سدیم)) شناسایی کرد.
برای تعیین دقیق کربن و هیدروژن موجود در یک ماده مجهول ، به یک آنالیز کمی نیاز است. در عملیات آزمایشگاهی تجاری مکررا این ((واکنش تجزیه|تجزیه)) را انجام می‌دهند. روش تعیین مقادیر کربن و هیدروژن در یک ماده ، مبتنی بر احتراق آن برای تولید ((دی‌اکسید کربن|انیدریک کربنیک)) و آب است. در تجزیه کمی ، انیدریک کربنیک و آب را جمع‌آوری کرده و سپس وزن می‌کنیم. روش‌هایی نیز برای تعیین مقادیر گوگرد ، نیتروژن و ((هالوژنها|هالوژنهای)) موجود در ترکیب در دسترس هستند. |
| | !تعیین جرم مولکولی | | !تعیین جرم مولکولی |
| - | یک مرحله در تعیین فرمول مولکولی یک ماده ، تعیین وزن یک مول از آن ((ماده)) است. این عمل به طرق مختلفی صورت می‌گیرد. بدون در دست داشتن ((جرم مولکولی)) یک مجهول ، کسی قادر نیست بگوید فرمول تجربی که مستقیم از ((واکنش تجزیه|تجزیه)) عنصری تعیین گشته ، آیا فرمول حقیقی ((ماده)) بوده یا این که این فرمول باید در عددی ضرب شود تا فرمول مولکولی واقعی جسم مجهول مشخص گردد. |
+ | یک مرحله در تعیین فرمول مولکولی یک ماده ، تعیین وزن یک مول از آن ((ماده)) است. این عمل به طرق مختلفی صورت می‌گیرد. بدون در دست داشتن ((جرم مولی|جرم مولکولی)) یک مجهول ، کسی قادر نیست بگوید فرمول تجربی که مستقیم از ((واکنش تجزیه|تجزیه)) عنصری تعیین گشته ، آیا فرمول حقیقی ((ماده)) بوده یا این که این فرمول باید در عددی ضرب شود تا فرمول مولکولی واقعی جسم مجهول مشخص گردد. |
| | !!استفاده از طیف سنج جرمی | | !!استفاده از طیف سنج جرمی |
| | در یک آزمایشگاه جدید ، جرم مولکولی با استفاده از ((طیف سنج جرمی)) تعیین می‌گردد. یک روش قدیمی جهت تعیین جرم مولکولی ماده ( بر اساس اصول شیمی عمومی ) ، روش ((چگالی)) بخار است. در این روش ، حجم مشخصی از ((گاز)) در دمای مشخص توزین می‌گردد. پس از تبدیل حجم گاز در ((دما)) و ((فشار)) استاندارد ، می‌توان تعیین نمود که آن حجم چه کسری از یک مول را نشان می‌دهد. از این طریق می‌توان جرم مولکولی ماده را بسادگی تعیین کرد. | | در یک آزمایشگاه جدید ، جرم مولکولی با استفاده از ((طیف سنج جرمی)) تعیین می‌گردد. یک روش قدیمی جهت تعیین جرم مولکولی ماده ( بر اساس اصول شیمی عمومی ) ، روش ((چگالی)) بخار است. در این روش ، حجم مشخصی از ((گاز)) در دمای مشخص توزین می‌گردد. پس از تبدیل حجم گاز در ((دما)) و ((فشار)) استاندارد ، می‌توان تعیین نمود که آن حجم چه کسری از یک مول را نشان می‌دهد. از این طریق می‌توان جرم مولکولی ماده را بسادگی تعیین کرد. |
| | !!اندازه‌گیری نزول نقطه انجماد یک حلال | | !!اندازه‌گیری نزول نقطه انجماد یک حلال |
| | روش دیگر تعیین جرم مولکولی یک ماده ، اندازه‌گیری نزول نقطه انجماد یک حلال است که به مقدار مشخصی از ماده مورد آزمایش اضافه شده باشد. این روش به نام __روش انجماد سنجی__ خوانده می‌شود. | | روش دیگر تعیین جرم مولکولی یک ماده ، اندازه‌گیری نزول نقطه انجماد یک حلال است که به مقدار مشخصی از ماده مورد آزمایش اضافه شده باشد. این روش به نام __روش انجماد سنجی__ خوانده می‌شود. |
| | !!اسمومتری فشار بخار | | !!اسمومتری فشار بخار |
| | روش دیگر که فقط گاهی اوقات مورد استفاده قرار می‌گیرد، اسمومتری ((فشار بخار)) است. در این روش ، ماده مورد آزمایش را در یک حلال ((قابلیت انحلال مواد|حل)) کرده و تغییر فشار بخار حلال را اندازه می‌گیرند. | | روش دیگر که فقط گاهی اوقات مورد استفاده قرار می‌گیرد، اسمومتری ((فشار بخار)) است. در این روش ، ماده مورد آزمایش را در یک حلال ((قابلیت انحلال مواد|حل)) کرده و تغییر فشار بخار حلال را اندازه می‌گیرند. |
| | | |
| | {picture=molformula.gif} | | {picture=molformula.gif} |
| | | | | |
|
| | !!تیتراسیون | | !!تیتراسیون |
| | اگر ماده مجهول یک ((اسید کربوکسیلیک)) باشد، می‌توان آن را با محلول استاندارد هیدروکسید ((تیتراسیون|تیتر)) کرد. با بهره گیری از این روش می‌توان اکی‌والان خنثی را تعیین نمود. اکی‌والان خنثی معادل وزن اکی‌والان آن اسید است. اگر آن اسید فقط حاوی یک گروه کربوکسیل باشد، در آن صورت اکی‌والان خنثی و جرم مولکولی معادل خواهند بود. اگر آن اسید دارای بیش از یک گروه کربوکسیل باشد، آنگاه اکی‌والان خنثی برابر جرم مولکولی اسید تقسیم بر تعداد گروههای کربوکسیل خواهد بود. بسیاری از ((فنل|فنلها)) (بویژه آنهایی که توسط گروههای الکترون کشنده استخلاف شده‌اند) آنقدر اسیدی‌اند که می‌توان آنها را با روشی مشابه اسیدهای کربوکسیلیک تیتر کرد. این روش را می‌توان برای اسیدهای سولفونیک نیز بکار برد. | | اگر ماده مجهول یک ((اسید کربوکسیلیک)) باشد، می‌توان آن را با محلول استاندارد هیدروکسید ((تیتراسیون|تیتر)) کرد. با بهره گیری از این روش می‌توان اکی‌والان خنثی را تعیین نمود. اکی‌والان خنثی معادل وزن اکی‌والان آن اسید است. اگر آن اسید فقط حاوی یک گروه کربوکسیل باشد، در آن صورت اکی‌والان خنثی و جرم مولکولی معادل خواهند بود. اگر آن اسید دارای بیش از یک گروه کربوکسیل باشد، آنگاه اکی‌والان خنثی برابر جرم مولکولی اسید تقسیم بر تعداد گروههای کربوکسیل خواهد بود. بسیاری از ((فنل|فنلها)) (بویژه آنهایی که توسط گروههای الکترون کشنده استخلاف شده‌اند) آنقدر اسیدی‌اند که می‌توان آنها را با روشی مشابه اسیدهای کربوکسیلیک تیتر کرد. این روش را می‌توان برای اسیدهای سولفونیک نیز بکار برد. |
| | !فرمول مولکولی | | !فرمول مولکولی |
| | هنگامی که جرم مولکولی و فرمول تجربی تعیین گردیدند، می‌توان مستقیما فرمولی مولکولی جسم را تعیین کرد. اغلب ، وزن فرمول تجربی و جرم مولکولی یکسان است. در چنین حالتی ، فرمول تجربی ، همان فرمول مولکولی است. در بسیاری از حالتها وزن فرمول تجربی کمتر از جرم مولکولی است. در چنینی حالتهایی ضروری است که تعیین گردد چند بار وزن مولکولی را باید به وزن فرمول تجربی تقسیم کرد و سپس رقم بدست آمده را در فرمو ل تجربی ضرب کرد تا فرمول مولکولی بدست آید.
مثال ساده در این مورد ، __اتان__ است. بعد از تجزیه کمی عنصری ، فرمول تجربی CH3 برای اتان تعیین گردید. محاسبات نشان داد که جرم مولکولی اتان 30 است. پس از تقسیم وزن مولکولی اتان (30) بر وزن فرمول تجربی (15) رقم 2 بدست آمد. بنابراین ، باید فرمول مولکولی اتان ، 2(CH3) یا C2H6 باشد.
برای مثال ، مجهولی که پیشتر در این فصل معرفی گشت، فرمول تجربی C7H14O2 بوده و وزن فرمولی آن 130 است. اگر فرض کنیم که جرم مولکولی این ماده 130 تعیین شده است، می‌توان نتیجه گرفت فرمول تجربی و فرمول مولکولی معادلند و ضمنا فرمول مولکولی باید C7H14O2 باشد. | | هنگامی که جرم مولکولی و فرمول تجربی تعیین گردیدند، می‌توان مستقیما فرمولی مولکولی جسم را تعیین کرد. اغلب ، وزن فرمول تجربی و جرم مولکولی یکسان است. در چنین حالتی ، فرمول تجربی ، همان فرمول مولکولی است. در بسیاری از حالتها وزن فرمول تجربی کمتر از جرم مولکولی است. در چنینی حالتهایی ضروری است که تعیین گردد چند بار وزن مولکولی را باید به وزن فرمول تجربی تقسیم کرد و سپس رقم بدست آمده را در فرمو ل تجربی ضرب کرد تا فرمول مولکولی بدست آید.
مثال ساده در این مورد ، __اتان__ است. بعد از تجزیه کمی عنصری ، فرمول تجربی CH3 برای اتان تعیین گردید. محاسبات نشان داد که جرم مولکولی اتان 30 است. پس از تقسیم وزن مولکولی اتان (30) بر وزن فرمول تجربی (15) رقم 2 بدست آمد. بنابراین ، باید فرمول مولکولی اتان ، 2(CH3) یا C2H6 باشد.
برای مثال ، مجهولی که پیشتر در این فصل معرفی گشت، فرمول تجربی C7H14O2 بوده و وزن فرمولی آن 130 است. اگر فرض کنیم که جرم مولکولی این ماده 130 تعیین شده است، می‌توان نتیجه گرفت فرمول تجربی و فرمول مولکولی معادلند و ضمنا فرمول مولکولی باید C7H14O2 باشد. |
| | !مباحث مرتبط با عنوان | | !مباحث مرتبط با عنوان |
| | *((تیتراسیون)) | | *((تیتراسیون)) |
| | *((جرم اتمی)) | | *((جرم اتمی)) |
| | *((جرم مولی)) | | *((جرم مولی)) |
| | *((فرمول مولکولی)) | | *((فرمول مولکولی)) |
| | *((فشار بخار)) | | *((فشار بخار)) |
| | *((نرمالیته)) | | *((نرمالیته)) |
