2010年1月3日 星期日

判斷化合物的化學式(二)


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 × 1mol / 30.97g 1.409 mol


56.36g × 1mol /15.999g = 3.523 mol


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


3.523/1.409=2.5


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/100.0g咖啡因) × (194.2g/mol)= 96.09g/mol咖啡因


(5.15g/100.0g咖啡因) × (194.2g/mol)=10.0g/mol咖啡因


(28.87g/100.0g咖啡因) ×(194.2g/mol)=56.07g/mol咖啡因


(16.49g/100.0g咖啡因) ×(194.2g/mol)=32.02g/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/mol咖啡因) × (1mol/12.011g)=8.000mol/mol咖啡因


氫: (10.0g/mol咖啡因) × (1mol/1.008g)  =9.92mol/mol咖啡因


氮: (56.07g/mol咖啡因) × (1mol/14.01g) =4.002mol/mol咖啡因


氧: (32.02g/mol咖啡因) × (1mol/16.00g) = 2.001mol/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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