ในปริมาณสัมพันธ์หรือการศึกษาปริมาณสัมพัทธ์ของสารในปฏิกิริยา คุณจะเจอสองสถานการณ์ที่เรียกร้องให้มีการคำนวณอัตราส่วนโมล ในข้อหนึ่ง คุณกำลังวิเคราะห์สารลึกลับเพื่อหาสูตรเชิงประจักษ์ และอีกวิธีหนึ่ง คุณกำลังคำนวณปริมาณสัมพัทธ์ของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ในปฏิกิริยา ในกรณีแรก คุณมักจะต้องชั่งน้ำหนักส่วนประกอบแต่ละส่วนของสารประกอบและคำนวณจำนวนโมลของส่วนประกอบแต่ละอย่าง ในกรณีที่สอง คุณสามารถหาอัตราส่วนโมลได้โดยการปรับสมดุลสมการของปฏิกิริยา
การกำหนดสูตรเชิงประจักษ์
ขั้นตอนทั่วไปในการกำหนดสูตรเชิงประจักษ์ของสารประกอบลึกลับคือการวิเคราะห์หาองค์ประกอบที่เป็นส่วนประกอบ หากคุณได้น้ำหนักของแต่ละธาตุในสารประกอบ คุณสามารถกำหนดจำนวนโมลของสารประกอบแต่ละชนิดได้โดยการหารน้ำหนักจริงเป็นกรัมด้วยน้ำหนักอะตอมของธาตุนั้น ในการทำเช่นนี้ คุณต้องค้นหาน้ำหนักอะตอมในตารางธาตุ หรือเพื่อให้สิ่งต่าง ๆ ง่ายขึ้นสำหรับตัวคุณเอง คุณสามารถใช้แบบออนไลน์ เครื่องคิดเลขไฝ ที่แปลงโดยอัตโนมัติระหว่างน้ำหนักเป็นกรัมและจำนวนโมล
เมื่อคุณทราบจำนวนโมลของส่วนประกอบแต่ละส่วนของสารประกอบแล้ว คุณจะหารด้วยจำนวนที่น้อยที่สุดและปัดเศษเป็นจำนวนเต็มที่ใกล้เคียงที่สุด ตัวเลขคืออัตราส่วนของโมล และปรากฏเป็นตัวห้อยในสูตรเชิงประจักษ์
ตัวอย่าง: คุณวิเคราะห์สารประกอบและพบว่าประกอบด้วยไฮโดรเจน 0.675 กรัม (H) ออกซิเจน 10.8 กรัม (O) และแคลเซียม 13.5 กรัม (Ca) สูตรเชิงประจักษ์คืออะไร?
- H – 0.675
- O – 0.675
- Ca – 0.337
มวลโมเลกุลของไฮโดรเจนคือ 1 กรัม (ปัดเศษเป็นทศนิยมหนึ่งตำแหน่ง) ดังนั้นจำนวนโมลที่มีอยู่ในสารประกอบคือ 0.675/1 = 0.675 มวลโมเลกุลของออกซิเจนคือ 16 ก. และมวลโมเลกุลของแคลเซียมคือ 40.1 ก. ในการดำเนินการเดียวกันกับองค์ประกอบเหล่านี้ คุณพบว่าจำนวนโมลของแต่ละองค์ประกอบคือ:
แคลเซียมเป็นธาตุที่มีจำนวนโมลต่ำสุดคือ 0.337 แบ่งตัวเลขนี้ออกเป็นส่วน ๆ เพื่อให้ได้อัตราส่วนโมล ในกรณีนี้ มันคือ H – 2, O – 2 และ Ca – 1 กล่าวอีกนัยหนึ่ง สำหรับทุกอะตอมของแคลเซียมในสารประกอบ มีไฮโดรเจน 2 ตัว และออกซิเจน 2 ตัว
ตัวเลขที่ได้จากอัตราส่วนโมลขององค์ประกอบปรากฏในสูตรเชิงประจักษ์เป็นตัวห้อย สูตรเชิงประจักษ์สำหรับสารประกอบคือ CaO2โฮ2ซึ่งมักจะเขียน Ca (OH)2.
การปรับสมดุลสมการปฏิกิริยา
หากคุณทราบสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยา คุณสามารถเขียนสมการไม่สมดุลสำหรับปฏิกิริยาโดยใส่สารตั้งต้นไว้ด้านหนึ่งและผลคูณในอีกด้านหนึ่ง กฎการอนุรักษ์มวลกำหนดว่าทั้งสองข้างของสมการจะต้องมีจำนวนอะตอมเท่ากันของธาตุแต่ละธาตุ และนี่เป็นแนวทางในการหาอัตราส่วนโมล คูณแต่ละด้านของสมการด้วยตัวประกอบที่ทำให้สมการสมดุล ปัจจัยการคูณจะปรากฏเป็นสัมประสิทธิ์ และค่าสัมประสิทธิ์เหล่านี้จะบอกคุณถึงอัตราส่วนโมลของสารประกอบแต่ละชนิดในปฏิกิริยา
ตัวอย่างเช่น ไฮโดรเจนและออกซิเจนรวมกันเป็นน้ำ สมการไม่สมดุลคือ H2 + โอ2 -> โฮ2โอ. อย่างไรก็ตาม สมการนี้ไม่สมดุลเพราะมีอะตอมออกซิเจนอยู่ด้านหนึ่งมากกว่าอีกด้านหนึ่ง สมการที่สมดุลคือ 2H2 + โอ2 -> 2 ชั่วโมง2โอ. ต้องใช้ไฮโดรเจนสองอะตอมสำหรับอะตอมของออกซิเจนทั้งหมดเพื่อสร้างปฏิกิริยานี้ ดังนั้นอัตราส่วนของโมลระหว่างไฮโดรเจนกับออกซิเจนคือ 2:1 ปฏิกิริยาทำให้เกิดโมเลกุลของน้ำ 2 โมเลกุล ดังนั้นอัตราส่วนของโมลระหว่างออกซิเจนกับน้ำคือ 1:2 แต่อัตราส่วนโมลระหว่างน้ำกับไฮโดรเจนคือ 2:2