Dziedzina chemii, która zajmuje się ilościowym opisem reakcji chemicznych, to stechiometria chemiczna. Dzięki niej można obliczyć liczbę cząsteczek (atomów, jonów, etc.), które biorą udział w reakcji, ilość produktu powstałego w czasie reakcji, ilość reagentów potrzebnych do przeprowadzenia reakcji i wiele innych zależności. Do tych obliczeń niezbędne są uzgodnione równania reakcji chemicznychrównanie reakcji chemicznejrównania reakcji chemicznych i liczne wzory, ale również prawa (chemiczne i fizyczne) oraz znajomość pojęć.
Ra0BLggtUgHm11
bg‑azure
Kolejność wykonywania obliczeń
Znając szereg pojęć i wzorów ściśle związanych ze stechiometrią, można wykonywać obliczenia na podstawie równań reakcji chemicznych.
Równania reakcji chemicznych są podobne do równań matematycznych – tutaj jednak znakiem równości jest strzałka prowadząca od substratów do produktów (często także znak równości). Dzięki dobrze dobranym współczynnikom stechiometrycznym (gdy liczba atomów/jonów danego pierwiastka przed strzałką równa się liczbie atomów/jonów tego samego pierwiastka za strzałką), równanie reakcji podaje stosunki ilościowe między reagentami i produktami, pozwalając na wiele praktycznych obliczeń.
Rl77DQ7V0A68w
Polecenie 1
Napisz równanie reakcji termicznego rozkładu tlenku rtęci(). Dobierz współczynniki stechiometryczne. Oblicz, ile moli rtęci powstanie z rozkładu moli tlenku rtęci().
Krok . Oznaczenie danych i szukanych wielkości w równaniu reakcji chemicznej.
Mamy .
Szukamy moli .
W reakcji z moli powstają mole .
Krok . Ułożenie proporcji.
Krok . Obliczenie szukanych wielkości.
Krok . Sformułowanie odpowiedzi.
Na skutek termicznego rozkładu moli tlenku rtęci(), powstanie moli atomów rtęci.
Polecenie 2
Oblicz, jaka objętość wydzieli się w reakcji z kwasem solnym, przy założeniu, że reakcja została przeprowadzona w warunkach normalnych. Wynik podaj z dokładnością do pierwszego miejsca po przecinku.
Krok . Oznaczenie danych i szukanych wielkości w równaniu reakcji chemicznej.
Z treści zadania wynika, że mamy oraz szukamy .
Należy posłużyć się masą molową węglanu wapnia. Masa ta wynosi:
Natomiast z równania reakcji wynika, że ze .
Z teorii wiadomo, że każdego gazu ma w warunkach normalnych objętość równą .
Krok . Ułożenie proporcji.
Krok . Obliczenie szukanych wielkości.
Krok . Sformułowanie odpowiedzi.
W trakcie reakcji wydzieli się .
Polecenie 3
Do przeprowadzenia reakcji, której celem było otrzymanie tlenku glinu, użyto mole tlenu oraz moli glinu. Oblicz, jaką masę tlenku glinu otrzymano w wyniku tej reakcji. Wynik podaj z dokładnością do pierwszego miejsca po przecinku.
R1LHA01ohmyJI
R1VgnHC82iMQy
Krok . Napisz równanie reakcji chemicznej.
Krok . Dobierz współczynniki stechiometryczne.
Krok . Oznacz dane i szukane wielkości w równaniu reakcji chemicznej.
W tym przykładzie mamy podanych wiele zmiennych. Wobec tego należy sprawdzić, który substrat w reakcji został użyty w niedomiarze, który natomiast w nadmiarze. Ilość powstałego tlenku glinu należy obliczyć względem substratu użytego w niedomiarze, ponieważ jest to czynnik limitujący reakcję. Wówczas substrat, użyty w nadmiarze, nie będzie mógł zostać całkowicie wykorzystany.
Oznacza to, że w reakcji w nadmiarze użyto tlenu, dlatego dalsze obliczenia prowadzimy w stosunku do glinu.
W wyniku reakcji z moli powstają mole .
Mamy moli . Szukamy moli .
Krok . Ułóż proporcje.
Krok . Oblicz szukane wielkości.
Krok . Sformułuj odpowiedzi.
W wyniku tej reakcji otrzymano tlenku glinu.
Słownik
równanie reakcji chemicznej
równanie reakcji chemicznej
umowny zapis reakcji chemicznej w postaci równania, którego lewą stronę stanowią wzory związków chemicznych i/lub symbole atomów substratów, a prawą chemiczne wzory i/lub symbole produktów reakcji z właściwymi współczynnikami stechiometrycznymi
masa atomowa ()
masa atomowa ()
średnia masa pojedynczego atomu wyrażona w unitach ():
masa cząsteczkowa
masa cząsteczkowa
masa pojedynczej cząsteczki wyrażona w unitach (); dla danego związku wylicza się poprzez zsumowanie mas atomowych pierwiastków, będących częścią tego związku chemicznego
liczba Avogadra ()
liczba Avogadra ()
określa liczbę drobin (cząsteczek, jonów, atomów) zawartych w :
mol
mol
jednostka liczności (ilości) materii, podstawowa w układzie SI; jeden mol zawiera dokładnie indywiduów chemicznych; z pojęciem mola związane są dwa poniższe wzory:
oraz
gdzie – liczba drobin (cząsteczek, jonów, atomów), – masa substancji wyrażona w gramach, – masa molowa wyrażona w
masa molowa ()
masa molowa ()
masa indywiduów chemicznych substancji wyrażona w gramach. Przykład: masa atomowa sodu wynosi , a jego masa molowa
objętość molowa ()
objętość molowa ()
objętość gazu odmierzonego w warunkach normalnych (dla oraz ). Dla gazów rzeczywistych, w warunkach normalnych, wynosi
gdzie – objętość gazu oraz – objętość molowa gazu.
równania Clapeyrona
równania Clapeyrona
obliczanie objętości gazów występujących w innych, niż wskazują warunki normalne, relacjach ciśnienia i temperatury; objętość tych gazów ulega zmianie
gdzie – ciśnienie gazu (w paskalach ); – objętość gazu (w ); – liczba moli gazu; – temperatura gazu (w ); – stała gazowa wynosząca .
stężenie procentowe ()
stężenie procentowe ()
masa substancji rozpuszczonej w roztworu.
gdzie – masa substancji; – masa roztworu.
stężenie molowe ()
stężenie molowe ()
liczba moli substancji rozpuszczonej w roztworu
gdzie – liczba moli; – objętość roztworu.
Bibliografia
Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 1994.
Encyklopedia PWN
Hejwowska S., Marcinkowski R., Chemia ogólna i nieorganiczna, Gdynia 2005.