При стехиометрии или изучении относительных количеств веществ в реакциях вы столкнетесь с двумя ситуациями, требующими вычисления мольного отношения. В одном вы анализируете загадочное вещество, чтобы определить его эмпирическую формулу, а в другом вы вычисляете относительные количества реагентов и продуктов в реакции. В первом случае обычно необходимо взвесить отдельные компоненты соединения и рассчитать количество молей каждого из них. Во втором случае мольное соотношение обычно можно найти, сбалансировав уравнение реакции.
Определение эмпирической формулы
Типичная процедура определения эмпирической формулы загадочного соединения - это анализ его на составляющие элементы. Если вы получите вес каждого элемента в соединении, вы можете определить количество молей каждого соединения, разделив фактический вес в граммах на атомный вес этого элемента. Для этого вам нужно найти атомные веса в периодической таблице или, чтобы упростить себе жизнь, вы можете использовать онлайн калькулятор кротов который автоматически преобразует вес в граммах и количество молей.
Как только вы узнаете количество молей каждого компонента соединения, вы разделите его на количество с наименьшим числом и округлите до ближайшего целого числа. Цифры представляют собой мольные отношения, и они появляются в виде нижних индексов в эмпирической формуле.
Пример: вы анализируете соединение и обнаруживаете, что оно содержит 0,675 г водорода (H), 10,8 г кислорода (O) и 13,5 г кальция (Ca). Что такое эмпирическая формула?
- H - 0,675
- О - 0,675
- Са - 0,337
Молярная масса водорода составляет 1 г (округление до одного десятичного знака), поэтому количество молей, присутствующих в соединении, составляет 0,675 / 1 = 0,675. Молярная масса кислорода составляет 16 г, а молярная масса кальция - 40,1 г. Выполнив ту же операцию для этих элементов, вы обнаружите, что количество молей каждого элемента составляет:
Кальций - это элемент с наименьшим числом молей, равным 0,337. Разделите это число на остальные, чтобы получить мольное соотношение. В данном случае это H - 2, O - 2 и Ca - 1. Другими словами, на каждый атом кальция в соединении приходится два атома водорода и два атома кислорода.
Числа, полученные как мольное соотношение элементов, появляются в эмпирической формуле в виде нижних индексов. Эмпирическая формула соединения - CaO2ЧАС2, который обычно пишут Ca (OH)2.
Уравновешивание уравнения реакции
Если вы знаете реагенты и продукты реакции, вы можете написать несбалансированное уравнение реакции, поместив реагенты с одной стороны, а продукты - с другой. Закон сохранения массы требует, чтобы обе части уравнения имели одинаковое количество атомов каждого элемента, и это дает ключ к пониманию того, как найти мольное соотношение. Умножьте каждую часть уравнения на коэффициент, который уравновесит уравнение. Коэффициенты умножения представлены в виде коэффициентов, и эти коэффициенты сообщают вам молярные отношения каждого из соединений в реакции.
Например, водород и кислород вместе образуют воду. Несбалансированное уравнение H2 + O2 -> H2О. Однако это уравнение не сбалансировано, потому что на одной стороне больше атомов кислорода, чем на другой. Уравнение 2H2 + O2 -> 2 ч.2О. Для этой реакции требуется два атома водорода на каждый атом кислорода, поэтому мольное соотношение между водородом и кислородом составляет 2: 1. В результате реакции образуются две молекулы воды, поэтому мольное соотношение между кислородом и водой составляет 1: 2, а мольное соотношение между водой и водородом составляет 2: 2.