A sztöchiometriában vagy a reakciókban lévő anyagok relatív mennyiségének tanulmányozásakor két olyan helyzettel találkozhat, amelyek az mólarány kiszámítását igénylik. Az egyikben egy rejtélyes anyagot elemez, hogy meghatározza annak empirikus képletét, a másikban pedig a reakcióban lévő reagensek és termékek relatív mennyiségét számítja ki. Az első esetben általában meg kell mérnie a vegyület egyes összetevőit, és ki kell számolnia az egyes molok számát. A második esetben általában megtalálja a mólarányt a reakció egyenletének kiegyensúlyozásával.
Az empirikus képlet meghatározása
A rejtélyvegyület empirikus képletének meghatározására szolgáló tipikus eljárás annak elemzése elemei szempontjából. Ha megkapja az egyes elemek tömegét a vegyületben, meghatározhatja az egyes vegyületek móljainak számát úgy, hogy a tényleges súlyt grammban elosztja az adott elem atomtömegével. Ehhez meg kell keresned az atomi súlyokat a periódusos rendszerben, vagy hogy könnyebbé tedd a dolgodat, használhatsz online anyajegy számológép amely automatikusan átvált a súly grammban és az anyajegyek között.
Miután megtudta a vegyület egyes komponenseinek mólszámát, elosztja őket a legkisebb számmal, és kerekítse a legközelebbi egész számra. A számok a mólarányok, és előfizetésként jelennek meg az empirikus képletben.
Példa: Elemez egy vegyületet, és megállapítja, hogy az 0,675 g hidrogént (H), 10,8 g oxigént (O) és 13,5 g kalciumot (Ca) tartalmaz. Mi az empirikus képlet?
- H - 0,675
- O - 0,675
- Ca - 0,337
A hidrogén moláris tömege 1 g (egy tizedesjegyig kerekítve), így a vegyületben jelen lévő mólok száma 0,675 / 1 = 0,675. Az oxigén moláris tömege 16 g, a kalcium moláris tömege 40,1 g. Ugyanezen művelet végrehajtása ezen elemek esetén azt tapasztalja, hogy az egyes elemek móljainak száma:
A kalcium az az elem, amelynek a legalacsonyabb az anyajegy száma, ami 0,337. Ossza ezt a számot a többire, hogy megkapja a mólarányt. Ebben az esetben H - 2, O - 2 és Ca - 1. Más szavakkal, a vegyület minden egyes kalciumatomjára két hidrogén és két oxigén van.
Az elemek mólarányaként levezetett számok az empirikus képletben előfizetésként jelennek meg. A vegyület empirikus képlete CaO2H2, amely általában Ca (OH)2.
A reakcióegyenlet kiegyensúlyozása
Ha ismeri a reaktánsokat és a reakció termékeit, akkor kiegyensúlyozatlan egyenletet írhat a reakcióra úgy, hogy az egyik oldalra a reagenseket, a másik oldalra a termékeket helyezi. A tömegmegőrzés törvénye megköveteli, hogy az egyenlet mindkét oldalán azonos számú atom legyen az egyes elemekből, és ez adja a nyomot arra, hogyan lehet megtalálni a mólarányt. Szorozza meg az egyenlet mindkét oldalát egy olyan tényezővel, amely kiegyenlíti az egyenletet. A szorzótényezők együtthatóként jelennek meg, és ezek az együtthatók megadják az egyes vegyületek mólarányait a reakcióban.
Például a hidrogén és az oxigén együtt vizet alkot. A kiegyensúlyozatlan egyenlet H2 + O2 -> H2O. Ez az egyenlet azonban nem kiegyensúlyozott, mert az egyik oldalon több oxigénatom található, mint a másik oldalon. A kiegyensúlyozott egyenlet 2H2 + O2 -> 2 H2O. Minden oxigénatomhoz két hidrogénatomra van szükség a reakció előállításához, így a hidrogén és az oxigén mólaránya 2: 1. A reakció két vízmolekulát eredményez, így az oxigén és a víz mólaránya 1: 2, de a víz és a hidrogén mólaránya 2: 2.