Tìm số nguyên tử theo từng nguyên tố
Đề dạng này cho các nguyên tố tạo nên hợp chất, phần trăm **khối lượng** của từng nguyên tố và khối lượng phân tử. Không lấy thẳng các số phần trăm làm chỉ số trong công thức.
Thực hiện lần lượt: tính khối lượng mỗi nguyên tố góp trong một phân tử bằng khối lượng phân tử × phần trăm / 100. Chia phần khối lượng đó cho khối lượng một nguyên tử của nguyên tố để tìm số nguyên tử. Viết các kí hiệu với chỉ số tìm được rồi kiểm lại.
Số nguyên tử phải là số nguyên dương. Với dữ kiện làm tròn, kết quả tính có thể rất gần số nguyên; chỉ làm tròn phù hợp độ chính xác đã cho. Nếu kết quả không hợp lí, kiểm phép tính và dữ kiện, không tự ép số để được công thức quen thuộc.
Ví dụ có hai nguyên tố C và H
Hợp chất chỉ có C và H, chứa 80% khối lượng C và 20% H; khối lượng phân tử 30 amu. Cho C = 12, H = 1 amu.
Khối lượng C và H trong một phân tử lần lượt là:
$$m_C=30\times\frac{80}{100}=24\ \mathrm{amu},$$
$$m_H=30\times\frac{20}{100}=6\ \mathrm{amu}.$$
Số nguyên tử C là 24 / 12 = 2; số nguyên tử H là 6 / 1 = 6. Công thức phân tử là **C₂H₆**. Kiểm khối lượng: 2 × 12 + 6 × 1 = 30 amu. Kiểm phần trăm: 24 / 30 × 100% = 80%; H chiếm 20% còn lại.
Không rút thành CH₃: đó chỉ là tỉ lệ đơn giản 1 : 3, có tổng khối lượng 15 amu, khác 30 amu đề cho. Khác bài lập công thức đơn giản bằng hóa trị, bài này phải giữ đúng số nguyên tử của **một phân tử** theo khối lượng đã biết.
Bài luyện
Một hợp chất có khối lượng phân tử 30 amu, chứa 80% khối lượng C. C góp bao nhiêu amu trong một phân tử?
80 là số phần trăm, không phải khối lượng tuyệt đối.
30 × 80/100 = 24 amu.
6 amu là phần 20% còn lại của ví dụ.
0,8 mới là tỉ lệ khối lượng; cần nhân khối lượng phân tử 30 amu.
Lời giải
Phần khối lượng của C bằng 80% của 30 amu: 30 × 80/100 = 24 amu. Đáp án B.
Bài luyện
Hợp chất chỉ có C và H, chứa 75% C, 25% H theo khối lượng; khối lượng phân tử 16 amu. Cho C = 12, H = 1 amu. Công thức là gì?
75 : 25 không phải tỉ lệ số nguyên tử; C₃H còn có khối lượng 37 amu.
Phần H là 16 × 25/100 = 4 amu, ứng với bốn H, không phải hai.
C góp 12 amu nên có một C; H góp 4 amu nên có bốn H.
Không đảo chỉ số của C và H; C₄H cũng không có khối lượng 16 amu.
Lời giải
C góp 16 × 75/100 = 12 amu, ứng với 12/12 = 1 nguyên tử. H góp 4 amu, ứng với 4/1 = 4 nguyên tử. Công thức CH₄; kiểm khối lượng 12 + 4 = 16 amu. Đáp án C.
Dữ kiện khối lượng phân tử phải được dùng
Phần trăm khối lượng giúp tìm tỉ lệ nguyên tử, nhưng chưa luôn xác định số nguyên tử trong một phân tử. Khối lượng phân tử cho biết chọn số nguyên tử cụ thể nào phù hợp.
Trong ví dụ 80% C và 20% H, cả tỉ lệ C : H = 1 : 3 và các bội của tỉ lệ ấy cho cùng phần trăm. Dữ kiện 30 amu giúp chọn C₂H₆. Kiểm đủ hai điều kiện — khối lượng và phần trăm — sẽ phát hiện lỗi rút gọn hoặc đảo chỉ số.
Bài luyện
Với dữ kiện 80% C, 20% H và khối lượng phân tử 30 amu, vì sao không dùng CH₃ thay C₂H₆?
Đúng: công thức phân tử phải thỏa cả thành phần và khối lượng phân tử.
Không có quy tắc mọi chỉ số đều chẵn; CH₄ có một C.
Chỉ số 1 được lược bỏ, không phải nguyên nhân sai.
C và H có thể cùng tạo hợp chất; vấn đề ở số nguyên tử chưa khớp khối lượng.
Lời giải
CH₃ có khối lượng 12 + 3 × 1 = 15 amu, chỉ bằng nửa dữ kiện. C₂H₆ có 30 amu và vẫn có 80% C, 20% H. Vì đề hỏi công thức phân tử, không rút gọn chỉ số làm mất dữ kiện khối lượng. Đáp án A.