化學原理啟迪26
1. 【範例】一份白色粉末,經過分析發現,總重量的43.64%是「磷」,56.36%是「氧」。這個化合物的莫耳重量是283.88g。這個化合物的實驗式和分子式怎麼寫?
2. 【解題】這種化合物100.00g,其中有43.64g是磷,56.36g是氧。如果換算成莫耳,在100.00g化合物中,共有:
43.64g 磷 × 1mol 磷/ 30.97g 磷 = 1.409 mol 磷
56.36g 氧 × 1mol 氧/15.999g氧 = 3.523 mol氧
3. 把這二種原子中,數值最小的莫耳數當分母,去除二個原子,比較它們的數量比例:
1.409/1.409=1磷
3.523/1.409=2.5氧
4. 照以上計算結果,產生化學式PO2.5。但是因為化合物的原子必須是整數的原子,實驗式的原子數必需是整數。所以,我們把二個組成原子都「×2」,就得到實驗式是P2O5。
5. 為得到分子式,我們必須把「實驗式」與「莫耳重量」互相比較。P2O5實驗式的重量是141.94g。
莫耳重量/實驗式重量 = 283.88/141.94 = 2
這個化合物實際分子式每莫耳的重量,是實驗式重量的2倍,所以,要把實驗式「×2」,得到(P2O5)2,或P4O10。
6. 上面的例子,我們透過比較實驗式和莫耳重量,找到分子式。還有另外一種方法,可以得到分子式。
7. 「莫耳重量」和每個組成元素重量的「比例」,可以用來計算,我們想知道的化合物」,1莫耳當中,每一種組成元素的莫耳數。這些元素的莫耳數,可以直接當成化學式中,每個元素的比例數字。
8. 【範例】咖啡因,是咖啡、茶、巧克力和藥物裡面的刺激物;咖啡因分子的重量中,碳的重量是49.48%、氫的重量是5.15%、氮的重量是28.87%,和氧的重量是16.49%。咖啡因的莫耳重量是194.2。咖啡因的分子式是什麼?
9. 【解題】我們首先要判斷清楚,1莫耳咖啡因(194.2g)中,每種元素的重量
(49.48g碳/100.0g咖啡因) × (194.2g/mol)= 96.09g碳/mol咖啡因
(5.15g氫/100.0g咖啡因) × (194.2g/mol)=10.0g氫/mol咖啡因
(28.87g氮/100.0g咖啡因) ×(194.2g/mol)=56.07g氮/mol咖啡因
(16.49g氧/100.0g咖啡因) ×(194.2g/mol)=32.02g氧/mol咖啡因
10. 然後,把每莫耳咖啡因中,各元素的重量,轉換成莫耳數:
碳: (96.09g碳/mol咖啡因) × (1mol碳/12.011g碳)=8.000mol碳/mol咖啡因
氫: (10.0g氫/mol咖啡因) × (1mol氫/1.008g氫) =9.92mol氫/mol咖啡因
氮: (56.07g氮/mol咖啡因) × (1mol氮/14.01g氮) =4.002mol氮/mol咖啡因
氧: (32.02g氧/mol咖啡因) × (1mol氧/16.00g氧) = 2.001mol氧/mol咖啡因
11. 把以上數值刪減成最接近的整數,就得到咖啡因的化學式:C8H10N4O2。(摘錄Steven S. Zumdahl 的《化學原理Chemical Principles》)
徐弘毅:
1. 生活中看到的物質白色粉末、或是在咖啡和茶裡面聞到的刺激物,都是一個籠統的表現,藉由分析、歸類、計算的理性程序,我們才能看透物質的內在性質,然後利用這些知識,來改善人類生活品質,這是自然科學的任務。
2. 人文科學,用自然科學的理性程序,將生活中感覺到的各種人類現象,加以歸類、分析、計算,看透人內在的性質,然後利用這些知識,改善人類的生命品質。
3. 雨果:人的肉體,只是一個外表,它把我們的真相隱藏起來,把我們的光明和陰暗面,弄得模糊不清。相貌,不過是一種面具。唯有人的心靈,才是真實的;一般人的錯誤,就在於把外表當作是實際。
4. 世間,有一種比海洋更廣闊的景象,那就是天空;還有一種比天空更廣闊的景象,那就是內心的活動。
5. 人,向自己訴說,向自己講解,向自己叫喊;身外的寂靜,卻依然如故。有一種大聲的喧嘩……,在我們的心裡說話……,心靈的存在,並不因為看不見,而減少其真實性。
6. 人性的光輝現象,是我們內心之中,最壯麗的奇蹟。
7. 人心和岩石一樣,也會有被滴穿的孔。
8. 這是生死存亡勝敗的關鍵時刻,不能戰勝痛苦,就不能保全美德。
9. 無論我們怎樣誠摯、純潔,在我們的良心上面,總有一些小小的、不足為害的謊話,所造成的裂痕。
10. 政客的謊話,足以分裂國土。
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