Come calcolare le talpe in una reazione

Una mole è la quantità di una sostanza pari al numero di Avogadro, circa 6,022 × 10^23. È il numero di atomi contenuti in 12,0 grammi di carbonio-12. Gli scienziati usano la misurazione della mole perché fornisce un mezzo per esprimere facilmente grandi quantità. È possibile determinare il numero di moli in qualsiasi reazione chimica data la formula chimica e la massa dei reagenti.

TL; DR (troppo lungo; non letto)

Per calcolare le relazioni molari in una reazione chimica, trova le unità di massa atomica (amus) per ciascun elemento trovato nei prodotti e nei reagenti e calcola la stechiometria della reazione.

Calcola la massa in grammi di ciascun reagente. Se i reagenti non sono già in grammi, converti le unità.

Ad esempio, combinare 0,05 kg di sodio (Na) con 25.000 grammi di cloro gassoso (Cl₂) per formare NaCl o sale da cucina. Converti 0,05 kg di sodio in grammi. Usando la tua tabella di conversione, vedi che 1.000 g = 1 kg. Moltiplica 0,05 kg per 1.000 g/kg per ottenere grammi di Na.

La reazione utilizza 50,0 g di Na e 25,0 g di Cl₂.

Determinare il peso atomico di ciascun elemento utilizzando la tavola periodica. Di solito viene scritto come un numero decimale sopra o sotto il simbolo chimico e viene misurato in unità di massa atomica (amu).

Il peso atomico del Na è 22,990 amu. Cl è 35,453 amu.

Calcola il numero di grammi per mole (g/mol) per ogni reagente e prodotto. Il numero di grammi per mole per ogni singolo elemento è pari al peso atomico di quell'elemento. Somma le masse degli elementi in ciascun composto per trovare i grammi per mole di quel composto.

Ad esempio, il peso atomico di Na, 22,990 amu, è uguale al numero di grammi per mole di Na, anch'esso 22,990.

Cl₂ è invece costituito da due atomi di Cl. Ciascuno singolarmente ha una massa di 35,253 amu, quindi insieme il composto pesa 70,506 amu. Il numero di grammi per mole è lo stesso: 70,506 g/mol.

NaCl è composto sia da un atomo di Na che da un atomo di Cl. Na pesa 22,990 amu e Cl 35,253 amu, quindi NaCl pesa 58,243 amu e ha lo stesso numero di grammi per mole.

Dividi il numero di grammi di ciascun reagente per il numero di grammi per mole per quel reagente.

In questa reazione si utilizzano 50,0 g di Na e si ottengono 22,990 g/mol. 50.0 ÷ 22.990 = 2.1749. In questa reazione vengono utilizzate 2.1749 moli di Na.

Si utilizzano 25.000 g di Cl2 e si hanno 70.506 g/mol di Cl2. 25.000 ÷ 70.506 = 0.35458. La reazione utilizza 0,35458 moli di Cl2.

Esamina la tua formula chimica per la reazione, annotando i coefficienti per ciascun reagente e prodotto. Questo rapporto vale per qualsiasi quantità, sia per singoli atomi, dozzine di atomi o, cosa più importante, moli di atomi.

Ad esempio, nell'equazione 2 Na + Cl2 → 2NaCl. Il rapporto tra Na, Cl2 e NaCl è 2:1:2. Si noti che si presume che i coefficienti non elencati siano 1. Ogni due atomi di Na che reagiscono con una molecola di Cl2, produce due molecole di NaCl. Lo stesso rapporto vale per le moli di atomi e molecole. Due moli di Na che reagiscono con una mole di Cl2, producono 2 moli di NaCl.

Calcola il reagente limitante, o il reagente che si esaurirà per primo, impostando la prima delle due equazioni. In questa prima equazione, scegli uno dei reagenti e moltiplica le moli di quel reagente per il rapporto tra moli di reagente e moli di prodotto.

Ad esempio, nell'esperimento di esempio, hai usato 2.1749 moli di Na. Per ogni 2 moli di Na impiegate vengono prodotte 2 moli di NaCl. Questo è un rapporto 1:1, il che significa che usando 2,1749 moli di Na, si ottengono anche 2,1749 moli di NaCl.

Moltiplicare il numero risultante per il numero di grammi per mole di prodotto per trovare la massa di prodotto che può essere prodotta dalla data quantità di reagente.

Ci sono 2.1749 moli di NaCl e una mole equivale a 58,243 grammi. 2,1749 × 58,243 = 126,67, quindi i 50.000 g di Na utilizzati nella reazione possono creare 126,67 g di NaCl.

Inizia una seconda equazione identica alla prima, ma usando l'altro reagente.

L'altro reagente è Cl₂, di cui hai 0,35458 moli. Il rapporto di Cl₂ a NaCl è 1:2, quindi per ogni mole di Cl2 che reagisce, verranno prodotte due moli di NaCl. 0,35458 × 2 = 0,70916 moli di NaCl.

Moltiplicare il numero risultante per il numero di grammi per mole di prodotto per trovare la quantità di prodotto che può essere prodotta dal secondo reagente.

0,70916 moli di NaCl × 58,243 g/mol = 41,304 g di NaCl.

Esaminare i risultati di entrambe le equazioni. Qualunque sia l'equazione che ha portato alla massa più piccola del prodotto, contiene il reagente limitante. Poiché la reazione può procedere solo fino all'esaurimento di questo reagente, per quanti grammi di reagente siano prodotti da questa equazione è il numero di grammi che saranno prodotti dall'intera reazione.

Nell'equazione del sale, Cl₂ ha prodotto il minor numero di grammi di NaCl, quindi è il reagente limitante. Con questa reazione verranno prodotti solo 41,304 g di NaCl.

Determinare le moli di prodotto ottenuto dividendo i grammi di prodotto per i grammi per mole di prodotto. Ora hai calcolato il numero di moli di ogni composto usato in questa reazione.

41,304 g di NaCl ÷ 58,243 g/mol = 0,70917 moli di NaCl.

• Non tentare di riprodurre questo esperimento. Il sodio è un metallo altamente volatile e dovrebbe essere maneggiato solo da un professionista.