Під час стехіометрії або вивчення відносної кількості речовин у реакціях ви зіткнетеся з двома ситуаціями, які вимагають розрахунку мольного співвідношення. В одному ви аналізуєте таємничу речовину, щоб визначити її емпіричну формулу, а в іншому обчислюєте відносну кількість реагентів та продуктів у реакції. У першому випадку, як правило, доводиться зважувати окремі компоненти сполуки і розраховувати кількість молей кожного. У другому випадку зазвичай можна знайти молярне співвідношення, збалансувавши рівняння реакції.
Визначення емпіричної формули
Типовою процедурою визначення емпіричної формули таємничої сполуки є аналіз її на складові елементи. Якщо ви отримаєте вагу кожного елемента сполуки, ви можете визначити кількість молей кожної сполуки, поділивши фактичну вагу в грамах на атомну масу цього елемента. Для цього вам потрібно шукати атомні ваги в періодичній системі або, щоб полегшити собі ситуацію, ви можете скористатися Інтернетом калькулятор кротів що автоматично перетворює між вагою в грамах і кількістю родимок.
Як тільки ви дізнаєтесь кількість молей кожного компонента сполуки, ви ділите кожен на той, що має найменше число, і округляєте до найближчого цілого числа. Цифри - це мольні співвідношення, і вони відображаються як індекси в емпіричній формулі.
Приклад: Ви аналізуєте сполуку і виявляєте, що вона містить 0,675 г водню (Н), 10,8 г кисню (О) і 13,5 г кальцію (Са). Що таке емпірична формула?
- H - 0,675
- О - 0,675
- Са - 0,337
Молярна маса водню дорівнює 1 г (з округленням до одного знака після коми), отже, кількість молей, присутніх у сполуці, становить 0,675 / 1 = 0,675. Молярна маса кисню становить 16 г, а молярна маса кальцію - 40,1 г. Виконуючи одну і ту ж операцію для цих елементів, ви виявите, що кількість молей кожного елемента становить:
Кальцій - це елемент з найменшою кількістю родимок, яка становить 0,337. Поділіть це число на інші, щоб отримати молярне співвідношення. У цьому випадку це H - 2, O - 2 і Ca - 1. Іншими словами, на кожен атом кальцію в сполуці є два водню та два кисню.
Числа, отримані як молярне відношення елементів, відображаються в емпіричній формулі як індекси. Емпіричною формулою сполуки є CaO2H2, який зазвичай пишеться Ca (OH)2.
Балансування рівняння реакції
Якщо ви знаєте реагенти та продукти реакції, ви можете написати незбалансоване рівняння реакції, поклавши реагенти з одного боку, а продукти з іншого. Закон збереження маси вимагає, щоб обидві сторони рівняння мали однакову кількість атомів кожного елемента, і це дає підказку про те, як знайти молярне співвідношення. Помножте кожну сторону рівняння на коефіцієнт, що врівноважує рівняння. Коефіцієнти множення виглядають як коефіцієнти, і ці коефіцієнти говорять про мольні співвідношення кожного із сполук у реакції.
Наприклад, водень і кисень поєднуються, утворюючи воду. Незбалансоване рівняння дорівнює H2 + O2 -> H2О. Однак це рівняння не збалансовано, оскільки на одній стороні більше атомів кисню, ніж на іншій. Збалансоване рівняння - 2Н2 + O2 -> 2 год2О. Для здійснення цієї реакції потрібні два атоми водню на кожен атом кисню, тому молярне співвідношення між воднем і киснем становить 2: 1. В результаті реакції утворюються дві молекули води, тому молярне співвідношення між киснем і водою становить 1: 2, але молярне співвідношення між водою та воднем становить 2: 2.