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Eine Verbindung ist eine Substanz, die aus zwei oder mehr Elementen besteht. Im Gegensatz zu einer Mischung sind Atome der Elemente in den Verbindungsmolekülen miteinander verbunden. Verbindungen können so einfach wie Tafelsalz sein, wobei ein Molekül aus einem Atom Natrium und einem Atom Chlor besteht. Organische Verbindungen - solche, die um Kohlenstoffatome herum aufgebaut sind - sind oft lange, komplexe Ketten einzelner Atome.
Elemente identifizieren
Der erste Schritt, um die Formel für eine bestimmte Verbindung zu finden, besteht darin, herauszufinden, welche Elemente sie enthält. Für den Anfang betrachtet ein Chemiker die Verbindung und identifiziert ihre Eigenschaften wie Gewicht, Festigkeit, Farbe und Geruch. Dann testet sie es, indem sie beispielsweise Proben verbrennt, schmilzt oder in verschiedenen Flüssigkeiten auflöst. Dies kann eine Weile dauern, aber schließlich sollten die Ergebnisse es ihr ermöglichen, die Grundelemente zu identifizieren.
Erfassung von Daten
Zu lernen, dass eine Verbindung beispielsweise Wasserstoff, Kohlenstoff, Sauerstoff und Eisen enthält, sagt nichts über die Formel aus. Der Versuch, die Formel Molekül für Molekül zu berechnen, ist nicht praktikabel. Nehmen Sie stattdessen eine große Probe, z. B. 100 Gramm. Wenn Sie die Verbindung auf Komponentenelemente analysieren, sollten Ihre Ergebnisse das Gewicht der verschiedenen Elemente in den 100 Gramm der Verbindung enthalten. Sie verwenden eine mathematische Formel, um die Anzahl der Gramme in Mol für jedes Element umzurechnen. Auf diese Weise können Sie Äpfel mit Äpfeln vergleichen, wenn Sie feststellen möchten, wie viele Atome jedes Elements vorhanden sind.
Zahlen knacken
Verbindungen kommen mit zwei verschiedenen Formeln. Die erste ist die empirische Formel, die Ihnen die Anzahl der verschiedenen Atome in der Verbindung zeigt. Nachdem Sie die Gramm jedes Elements in Mol umgewandelt haben, berechnen Sie das Molverhältnis, das das Verhältnis der Elemente in der Verbindung angibt. Wenn Sie mehr Zahlen eingeben, erhalten Sie die Summenformel. Wenn die empirische Formel sechs Kohlenstoffatome zu 11 Wasserstoff zu einem Sauerstoff enthält, kann die Molekülformel 12 Kohlenstoff, 22 Wasserstoff, zwei Sauerstoff oder ein anderes Vielfaches sein.
Molekulare Struktur
Selbst nachdem Sie die Formel erhalten haben, kennen Sie die Verbindung noch nicht wirklich. Dazu müssen Sie die dreidimensionale Struktur abbilden. Moleküle können sich als Tetraeder, Trigone oder gerade Linien bilden. Einige Verbindungen können aufgrund der enthaltenen Elemente nur eine mögliche Struktur aufweisen. Andere erfordern Tests, um dies herauszufinden, indem sie beispielsweise einige der Atome durch Atome eines anderen Elements ersetzen und beobachten, wie sich die Reaktionen ändern. Zwei Verbindungen mit der gleichen Formel und unterschiedlichen Strukturen können unterschiedliche Eigenschaften haben.