I støkiometri eller undersøgelse af relative mængder stoffer i reaktioner støder du på to situationer, der kræver beregning af molforhold. I den ene analyserer du et mystisk stof for at bestemme dets empiriske formel, og i det andet beregner du relative mængder af reaktanter og produkter i en reaktion. I det første tilfælde skal du normalt veje de enkelte komponenter i en forbindelse og beregne antallet af mol af hver. I det andet tilfælde kan du normalt finde molforholdet ved at afbalancere ligningen for reaktionen.
Bestemmelse af empirisk formel
Den typiske procedure til bestemmelse af den empiriske formel for en mysteriumforbindelse er at analysere den for dens komponentelementer. Hvis du opnår vægten af hvert element i forbindelsen, kan du bestemme antallet af mol af hver forbindelse ved at dividere den faktiske vægt i gram med atomvægten for dette element. For at gøre dette skal du slå op på atomvægtene i det periodiske system, eller for at gøre det lettere for dig selv kan du bruge en online muldvarp regnemaskine der automatisk konverterer mellem vægt i gram og antal mol.
Når du først kender antallet af mol af hver komponent af forbindelsen, dividerer du hver med den med det laveste antal og rundes til nærmeste heltal. Tallene er molforhold, og de vises som abonnementer i den empiriske formel.
Eksempel: Du analyserer en forbindelse og finder ud af, at den indeholder 0,675 g brint (H), 10,8 g ilt (O) og 13,5 g calcium (Ca). Hvad er den empiriske formel?
- H - 0,675
- O - 0,675
- Ca - 0,337
Molmassen af brint er 1 g (afrunding til en decimal), så antallet af mol til stede i forbindelsen er 0,675 / 1 = 0,675. Den molære masse af ilt er 16 g, og den molære masse af calcium er 40,1 g. Ved at udføre den samme operation for disse elementer finder du, at antallet af mol for hvert element er:
Calcium er det element, der har det laveste antal mol, hvilket er 0,337. Opdel dette tal i de andre for at opnå molforholdet. I dette tilfælde er det H - 2, O - 2 og Ca - 1. Med andre ord er der for hvert calciumatom i forbindelsen to hydrogener og to oxygener.
Tallene afledt som molforholdet mellem elementerne vises i den empiriske formel som abonnementer. Den empiriske formel for forbindelsen er CaO2H2, som normalt er skrevet Ca (OH)2.
At afbalancere en reaktionsligning
Hvis du kender reaktanterne og produkterne fra en reaktion, kan du skrive en ubalanceret ligning for reaktionen ved at placere reaktanterne på den ene side og produkterne på den anden. Loven om bevarelse af masse kræver, at begge sider af ligningen skal have det samme antal atomer for hvert element, og dette giver en anelse om, hvordan man finder molforholdet. Multiplicer hver side af ligningen med en faktor, der afbalancerer ligningen. Multiplikationsfaktorerne vises som koefficienter, og disse koefficienter fortæller dig molforholdet for hver af forbindelserne i reaktionen.
For eksempel kombineres brint og ilt til dannelse af vand. Den ubalancerede ligning er H2 + O2 -> H2O. Denne ligning er imidlertid ikke afbalanceret, fordi der er flere iltatomer på den ene side end den anden. Den afbalancerede ligning er 2H2 + O2 -> 2 H2O. Det tager to brintatomer for hvert iltatom at producere denne reaktion, så molforholdet mellem brint og ilt er 2: 1. Reaktionen producerer to vandmolekyler, så molforholdet mellem ilt og vand er 1: 2, men molforholdet mellem vand og brint er 2: 2.