In der Stöchiometrie oder der Untersuchung relativer Stoffmengen in Reaktionen werden Sie auf zwei Situationen stoßen, die die Berechnung des Molverhältnisses erfordern. In der einen analysieren Sie eine mysteriöse Substanz, um ihre empirische Formel zu bestimmen, und in der anderen berechnen Sie die relativen Mengen von Reaktanten und Produkten in einer Reaktion. Im ersten Fall müssen Sie normalerweise die einzelnen Komponenten einer Verbindung wiegen und die Anzahl der Mole von jedem berechnen. Im zweiten Fall können Sie das Molverhältnis normalerweise finden, indem Sie die Reaktionsgleichung ausbalancieren.
Bestimmung der empirischen Formel
Das typische Verfahren zur Bestimmung der empirischen Formel einer Mystery-Verbindung besteht darin, sie auf ihre Bestandteile zu analysieren. Wenn Sie das Gewicht jedes Elements in der Verbindung erhalten, können Sie die Molzahl jeder Verbindung bestimmen, indem Sie das tatsächliche Gewicht in Gramm durch das Atomgewicht dieses Elements teilen. Dazu müssen Sie die Atomgewichte im Periodensystem nachschlagen oder, um sich die Sache zu erleichtern, eine Online-
Maulwurf Rechner das automatisch zwischen Gewicht in Gramm und Molzahl umrechnet.Sobald Sie die Anzahl der Mole jeder Komponente der Verbindung kennen, dividieren Sie jede durch diejenige mit der niedrigsten Zahl und runden auf die nächste ganze Zahl. Die Zahlen sind die Molverhältnisse und erscheinen als Indizes in der empirischen Formel.
Beispiel: Sie analysieren eine Verbindung und stellen fest, dass sie 0,675 g Wasserstoff (H), 10,8 g Sauerstoff (O) und 13,5 g Calcium (Ca) enthält. Wie lautet die empirische Formel?
- H – 0,675
- O – 0,675
- Ca – 0,337
Die Molmasse von Wasserstoff beträgt 1 g (auf eine Dezimalstelle gerundet), sodass die in der Verbindung vorhandene Molzahl 0,675/1 = 0,675 beträgt. Die Molmasse von Sauerstoff beträgt 16 g und die Molmasse von Calcium beträgt 40,1 g. Wenn Sie die gleiche Operation für diese Elemente durchführen, stellen Sie fest, dass die Anzahl der Mole jedes Elements ist:
Calcium ist das Element mit der niedrigsten Molzahl, nämlich 0,337. Teilen Sie diese Zahl durch die anderen, um das Molverhältnis zu erhalten. In diesem Fall ist es H – 2, O – 2 und Ca – 1. Mit anderen Worten, für jedes Calciumatom in der Verbindung gibt es zwei Wasserstoffe und zwei Sauerstoffe.
Die als Molverhältnis der Elemente abgeleiteten Zahlen erscheinen in der empirischen Formel als Indizes. Die Summenformel für die Verbindung lautet CaO2H2, die normalerweise Ca (OH) geschrieben wird2.
Ausgleich einer Reaktionsgleichung
Wenn Sie die Reaktanten und Produkte einer Reaktion kennen, können Sie eine unausgeglichene Reaktionsgleichung aufstellen, indem Sie die Reaktanten auf eine Seite und die Produkte auf die andere Seite stellen. Das Massenerhaltungsgesetz erfordert, dass beide Seiten der Gleichung die gleiche Anzahl von Atomen jedes Elements haben müssen, und dies liefert den Hinweis, wie das Molverhältnis ermittelt wird. Multiplizieren Sie jede Seite der Gleichung mit einem Faktor, der die Gleichung ausgleicht. Die Multiplikationsfaktoren erscheinen als Koeffizienten, und diese Koeffizienten geben Ihnen die Molverhältnisse jeder der Verbindungen in der Reaktion an.
Zum Beispiel verbinden sich Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser. Die unausgeglichene Gleichung ist H2 + Aus2 –> H2Ö. Diese Gleichung ist jedoch nicht ausgeglichen, da auf einer Seite mehr Sauerstoffatome vorhanden sind als auf der anderen. Die ausgeglichene Gleichung lautet 2H2 + Aus2 –> 2 H2Ö. Für diese Reaktion braucht jedes Sauerstoffatom zwei Wasserstoffatome, daher beträgt das Molverhältnis zwischen Wasserstoff und Sauerstoff 2:1. Bei der Reaktion entstehen zwei Wassermoleküle, daher beträgt das Molverhältnis zwischen Sauerstoff und Wasser 1:2, aber das Molverhältnis zwischen Wasser und Wasserstoff beträgt 2:2.