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Molecular and Empirical Formulas : Introduction to molecular and empirical formulas. Calculating molecular mass.
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- 現在我們對元素和元素周期表
- 已經有了一定程度的理解
- 那麽現在我們要開始跟分子打交道了
- 要討論分子的問題
- 我們先要有表示它們的方法
- 我們用各種式子來表示分子
- 主要有兩種
- 準確地說 三種主要的方式來表示一個分子
- 一種是結構式
- 另一種是實驗式
- 爲了區分 我用另一種顏色來寫
- 實驗式
- 它們的區別在於 呃
- 我們先來談談“實驗”一詞的意思
- 我記得我第一次上化學課的時候
- 老師不斷地使用“實驗”這個詞
- 那麽“實驗”到底是什麽意思呢？
- 顯然當時我的詞彙量並不大
- 我忘了那時候我幾歲
- 它的意思是通過觀察或實驗 或基於經驗
- 得到的分子組成
- 因此 如果說有人
- 得出了分子的實驗式是x y 或z
- 這表示他是通過實驗得到的
- 或是觀察得到的
- 結構式表示了
- 分子中確切的原子數目
- 我來再解 釋一下
- 實驗式反映的是觀察到的結果
- 或許在他們知道
- 有原子這種事物以前
- 他們可能已經觀察到
- 分子中不同原子的比例
- 卻不知道分子中
- 原子確切的數量
- 讓我舉例解釋一下
- 如果是……我想想 苯(C6H6)
- 苯
- 在苯的結構式中
- 有6個碳原子和6個氫原子
- 如果你是19世紀的某個化學家
- 你不知道原子的具體數目
- 但是你有一大袋的苯
- 並且你要測量袋中
- 碳和氫的比例 你會發現
- 每1單位的碳對應1單位的氫
- 因此你得到的實驗式是這兩者的比例
- 你並不知道碳氫原子各有6個
- 但你知道每1個碳原子都對應1個氫原子
- 每1個氫原子也對應1個碳原子
- 但反過來 你可以很容易地把結構式
- 轉化爲實驗式
- 你只需要找到分子中
- 原子數的最大公因數
- 在這裡6和6的最大公因數
- 顯然是6
- 你用6除這兩個數
- 就得到了實驗式
- 但其實沒那麽簡單 你很可能不能反過來
- 從實驗式得出結構式
- 你缺少了一些信息
- 我們不知道這是C6H6
- 或者說是C2H2 我們不得而知
- 我在影片的開頭提到過
- 表示分子還有第三種方法
- 那就是結構式
- 我們時不時會使用它
- 我們已經提過一點了
- 看哈
- 苯的結構式會表明
- 分子裏頭的原子實際上是如何組合的
- 苯的結構式尤其有趣
- 它看起來是這樣的 它經常被畫成這樣
- 學習有機化學的時候 會經常看到
- 它看上去像一個小六邊形
- 頂點表示碳原子
- 我用黃色來表示碳原子
- 那麽這是碳 碳
- 每隔一個碳原子形成一個雙鍵
- 雙鍵
- 它們與氫原子之間有單鍵
- 讓我換個顏色畫氫原子
- 用紫紅色吧 氫
- 顯而易見 結構式
- 爲你呈現了最多的信息
- 對吧？ 然後你就可以開始思考
- 哇 這玩意兒跟其它東西怎麽反應呢？
- 但結構式只告訴了你
- 分子裏的原子組成 而實驗式給你的信息最少
- 而實驗式給你的信息最少
- 它只告訴了你
- 分子裏不同原子的比例
- 結構式
- 讓我們來多舉幾個例子
- 我們來研究一下……
- 研究一下 水吧
- 我想你已經知道水的結構式了 H2O
- 它的實驗式會是什麽呢？
- 那麽我們要知道原子的比例
- 可以看到每1個氧原子對應2個氫原子
- 你也可以說每1個氫原子
- 對應半個氧原子
- 你不能這樣約
- 如果我把它寫成H2O1
- 2和1的最大公因數是什麽呢？
- 是1 所以你只需要用1去除它們
- 所以這種情況下 實驗式和結構式
- 完全相同 都是H2O
- 那麽硫磺呢？
- 硫磺是很有趣的分子 因爲顯然
- 它只含有一種原子
- 硫磺
- 抱歉 我拼錯了
- 不對 不對 不是ph 是f
- 很顯然 我不適合弄要拼寫的影片
- 那麽我們看硫磺
- 結構式是S8
- 硫原子連成整齊的八邊形
- 看上去像皇冠
- 畫出來的話 你就明白了
- 如果你想看 可以維基百科一下
- 回到它的實驗式
- 如果你只有一包硫磺
- 你不會知道每個原子中有8個硫原子
- 你只有一大包硫磺
- 因此在實驗式中
- 分子裏只有1個原子
- 你要用8除 然後只得到單獨的S
- 所以你只知道分子裏只有硫一種元素
- 我們舉最後一個例子
- 葡萄糖
- 我換個新顏色
- 葡萄糖
- 結構式是C6H12O6
- 那麽 每個碳原子對應著？
- 每6個碳原子 有12個氫原子和1個氧原子(應爲6個)
- 因此 如果你要將結構式約分爲實驗式
- 結果是什麽？
- 呐 你可以用6除這些數字
- 然後就得到1個碳原子 2個氫原子和1個氧原子
- 所以實驗式只告訴你
- 一大包分子中元素的比例
- 結構式告訴你分子中確切的原子數量
- 解釋差不多了
- 所以我們現在知道
- 結構式和實驗式之間的一些差別了
- 還有結構式
- 現在我們來看看能不能用
- 這些式子和元素周期表的知識
- 來稍微探討一下分子的組成
- 一些分子的質量組成
- 第一個需要解決的問題是
- 如何計算出分子的質量？ 對吧？
- 我的小元素周期表在這兒
- 分子質量
- 第一個問題是 你怎麽得到――嗯……
- 分子質量是
- 分子中所有原子質量之和 對吧？
- 因此如果你想知道分子質量
- ――假設你想知道
- 一個苯分子的質量是多少？
- 我不說“重量”
- 因爲這個數值應該與所在的星球無關
- 那麽 一個苯分子質量是多少？
- 你需要做的只是
- 把不同原子的質量相加
- 苯分子有6個碳原子和6個氧原子
- 那麽我們來求苯分子的質量
- 苯分子中有6個碳原子6個氫原子
- 那麽每個原子的質量是多少
- 我們查查元素周期表
- 爲了數據準確
- 這個表是從Los Alamos國家實驗室網站上下載的
- 呐 碳的原子質量
- 我換了這個表是因爲
- 之前從維基百科下載那個元素周期表
- 只有原子序
- 但現在我們要開始討論
- 分子中不同原子的質量了
- 我們開始必須
- 關注原子質量了 對麽？
- 記住 原子質量
- 當你使用相對原子質量表示時
- 它就等於質子數加上中子數
- 碳原子中有6個質子
- 一般情況下有6個中子 那爲什麽這裡有小數？
- 因爲像我從前所說 這是
- 碳的所有同位素的相對質量的平均數
- 地球上有少量的碳14
- 非常少量
- 大多數的碳原子是碳12
- 如果按比例算質量的平均數 就得到了12.01
- 不過 假設我們只遇到碳12
- 就因爲碳12是最普遍的
- 碳的相對原子質量是12 對吧？
- 相對原子質量是質量的一種計量單位
- 我告訴你它有多麽的小
- 它是克或千克的 非常非常非常
- 非常小的一部分
- 我們或許會在下個影片中詳細解釋
- 那麽碳的相對原子質量爲12
- 那麽氫呢？
- 我們看看 我們回到元素周期表
- 氫的這個格子是深藍色的
- 我不知道你能否看清楚
- 但這很有意思
- 氫的原子序是1
- 而氫原子的質量數是1.008
- 這就告訴我們地球上絕大多數的氫原子
- 相對原子質量都是1
- 這表明它是沒有中子的
- 氫原子核是一種有趣的原子核
- 它只包含了1個質子
- 只有一個質子呆在那個核裏
- 因此如果你要遊離一個氫原子
- 如果你要把它變成陽離子
- 或說移開它的電子
- 剩下的是什麽？
- 只剩一個質子
- 孤零零的就一個質子
- 就相當於一個氫離子
- 對我來說這很有趣
- 氫離子十分簡單
- 它就是一個質子
- 所以氫的相對原子質量是1
- 對吧？ 如果它包含任何中子
- 它的相對原子質量至少是2
- 但氫的相對原子質量是1
- 1個單位的相對原子質量
- 那麽 一個苯分子的質量是多少？
- 6乘以碳相對原子質量
- 6乘以12 加上6乘以氫相對原子質量
- 加6乘以1
- 那麽就是6乘以12 得72 再加上6乘以1 即加6
- 等於78
- 現在 如果有人問
- 苯中 碳的質量分數是多少？
- 那麽你可以回答
- 這一塊是碳 這裡
- 苯分子中碳占了72單位相對原子質量
- 好的 這是碳
- 那麽苯中碳的質量分數呢？
- 應該是72比上78 整個分子的質量爲78
- 因此是72比78
- 它等於什麽呢
- 讓我打開計算器
- 我該提前打開計算器的
- 好的
- 72除以78等於92.3%
- 那麽苯92.3%的質量是碳元素
- 當然 剩下的7.7%
- 都是氫元素
- 讓我們再求一下後面這些分子
- 假設我們想知道
- 水的相對分子質量是多少
- 好了 如果你想了解一下水分子
- 地球上的水就很足夠了
- 已知 氫原子的相對原子質量是
- 是1 對吧？ 氫原子是1
- 1個相對原子質量單位
- 氧是多少？
- 氧原子是16
- 注意 剛好16
- 因此 地球上大部分的
- 很多很多的 氧原子中
- 都有8個質子和正好8個中子
- 因此相對原子質量是16
- 氧原子的相對原子質量爲16
- 因此整個分子的質量……
- 2個氫原子
- 因此 2乘以氫原子質量
- 加1個氧原子質量――加16
- ――等於18個單位的相對原子質量 這就是水
- 那麽同樣地 如果你問
- 水中氧的質量分數是多少？
- 是18分之16 對吧 是氧的部分
- 我們調出計算器
- 用氧的16除以水的18
- 我們取近似 88.9%是水
- 抱歉 88.9%是氧元素
- 因此 水的質量大部分來源於氧
- 這很搞笑
- 雖然水分子中有兩個氫原子
- 每一個氧原子對應兩個氫原子
- 但氧原子的質量大多了
- 是氫原子的16倍
- ――所以水的質量主要來自於氧原子
- 呃 我想時間要用完了
- 那麽在下回的影片中我將會
- 反向探討這個問題
- 如果已知分子中各種元素的質量分數
- 你怎麽得出實驗式
- 作爲補充
- 跟我剛才說的有點兒不相關
- 昨天晚上我在做一些關於金屬的研究
- 因爲他們實際上很有趣
- 我在思考 爲什麽有的金屬導電性更好
- 之前我講過
- 啊 這裡明顯講的是過渡金屬
- 它們的價電子填充在次外層的d亞軌道上
- 當時我說 周期表裏面
- ――我想我當時在看一本小冊子
- 把這些叫作金屬
- 而這些叫過渡金屬
- 當時我覺得 這似乎有點兒不公平
- 因爲我認爲鐵 或銅 或金 或銀
- 跟其它金屬一樣很金屬
- 爲什麽它們要被稱爲過渡金屬
- 而這些就叫常規金屬
- 原來
- 這些金屬有個共同的的名字叫 貧金屬
- 貧金屬
- 很大程度上 它們比其它金屬更軟
- 它們的熔點更低
- 直覺是正確的
- 一般 當我們想到金屬
- 這些才是我所想到的金屬
- 而從化學角度考慮金屬性質的時候――
- 我們討論得很多
- 誰最願意奉獻電子
- 誰才“金屬'
- 這些家夥最願意
- 當你向右上看的時候
- 它們最不願意奉獻電子
- 它們電負度最強
- 它們最喜歡電子
- 因此事實上它們最不“金屬”
- 叫它們貧金屬是有道理的
- 事實上對於
- 是否應該把它們叫作貧金屬存在爭議
- 如果你去查不同的元素周期表
- 有些把這些叫金屬
- 有些會把它們稱爲貧金屬
- 不過我只是想提一下這個爭議
- 好讓你們知道它存在
- 對我來說
- 把這些叫作貧金屬更符合直覺
- 因爲它們的金屬性相比這邊的金屬要弱
- 特別是比起鹼金屬和鹼土金屬
- 無論如何 下回見