I stökiometri eller studier av relativa mängder ämnen i reaktioner kommer du att stöta på två situationer som kräver beräkning av molförhållandet. I det ena analyserar du ett mysteriesubstans för att bestämma dess empiriska formel, och i det andra beräknar du relativa mängder reaktanter och produkter i en reaktion. I det första fallet måste du vanligtvis väga de enskilda komponenterna i en förening och beräkna antalet mol för varje. I det andra fallet kan du vanligtvis hitta molförhållandet genom att balansera ekvationen för reaktionen.
Bestämning av empirisk formel
Det typiska förfarandet för att bestämma den empiriska formeln för en mysterieförening är att analysera den för dess beståndsdelar. Om du får vikten av varje element i föreningen kan du bestämma antalet mol av varje förening genom att dividera den faktiska vikten i gram med atomvikt för det elementet. För att göra detta måste du slå upp atomvikterna i det periodiska systemet eller, för att göra det lättare för dig själv, kan du använda en online mullvärdesräknare som automatiskt omvandlas mellan vikt i gram och antal mol.
När du väl vet antalet mol av varje komponent i föreningen delar du var och en av den med det lägsta antalet och avrundar till närmaste heltal. Siffrorna är molförhållandena och de visas som prenumerationer i den empiriska formeln.
Exempel: Du analyserar en förening och upptäcker att den innehåller 0,675 g väte (H), 10,8 g syre (O) och 13,5 g kalcium (Ca). Vad är den empiriska formeln?
- H - 0,675
- O - 0,675
- Ca - 0,337
Den molära massan av väte är 1 g (avrundning till en decimal), så antalet mol närvarande i föreningen är 0,675 / 1 = 0,675. Molmassa av syre är 16 g och molmassa av kalcium är 40,1 g. Genom att utföra samma operation för dessa element hittar du att antalet mol för varje element är:
Kalcium är det element som har det lägsta antalet mol, vilket är 0,337. Dela upp detta nummer i de andra för att få molförhållandet. I det här fallet är det H - 2, O - 2 och Ca - 1. Med andra ord, för varje kalciumatom i föreningen finns det två väten och två oxygener.
Siffrorna härledda som molförhållandet mellan elementen visas i den empiriska formeln som prenumerationer. Den empiriska formeln för föreningen är CaO2H2, som vanligtvis skrivs Ca (OH)2.
Balansera en reaktionsekvation
Om du känner till reaktanterna och produkterna från en reaktion kan du skriva en obalanserad ekvation för reaktionen genom att placera reaktanterna på ena sidan och produkterna på den andra. Lagen om bevarande av massa kräver att båda sidor av ekvationen måste ha samma antal atomer för varje element, och detta ger ledtråd om hur man hittar molförhållandet. Multiplicera varje sida av ekvationen med en faktor som balanserar ekvationen. Multiplikationsfaktorerna visas som koefficienter, och dessa koefficienter berättar molförhållandena för var och en av föreningarna i reaktionen.
Till exempel kombineras väte och syre för att bilda vatten. Den obalanserade ekvationen är H2 + O2 -> H2O. Denna ekvation är dock inte balanserad eftersom det finns fler syreatomer på ena sidan än den andra. Den balanserade ekvationen är 2H2 + O2 -> 2 H2O. Det tar två väteatomer för varje syreatom att producera denna reaktion, så molförhållandet mellan väte och syre är 2: 1. Reaktionen ger två vattenmolekyler, så molförhållandet mellan syre och vatten är 1: 2, men molförhållandet mellan vatten och väte är 2: 2.