3. Υπολογισμοί με Χημικούς Τύπους και Εξισώσεις

Transcript

1 3. Υπολογισμοί με Χημικούς Τύπους και Εξισώσεις ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ: Μοριακή μάζα και τυπική μάζα μιας ουσίας Η έννοια του mole Εκατοστιαία περιεκτικότητα από το χημικό τύπο Στοιχειακή ανάλυση: Εκατοστιαία περιεκτικότητα σε άνθρακα, υδρογόνο και οξυγόνο Γραμμομοριακή ερμηνεία μιας χημικής εξίσωσης Ποσότητες ουσιών σε μια χημική αντίδραση Περιοριστικό αντιδρών: Θεωρητικές και εκατοστιαίες αποδόσεις

2 Μοριακή μάζα και τυπική μάζα μιας ουσίας Στη Χημεία για προσδιορισμό ποσότητας ύλης χρησιμοποιούνται: Η απαρίθμηση χημικών «ειδών», Το πακέτο που αντιπροσωπεύει μια ποσότητα Η μέτρηση της μάζας της Μόριο: ομάδα ατόμων, χημικά ενωμένων μεταξύ τους, σε μια καθορισμένη και σταθερή αναλογία. Μοριακή μάζα ουσίας (ΜM) : Άθροισμα των μαζών των ατόμων που υπάρχουν σε ένα μόριο της ουσίας. Μοριακό βάρος (ΜΒ ή ΜW) : μοριακή μάζα σε μονάδες amu. Τυπική μονάδα μιας ουσίας: Ομάδα ατόμων ή ιόντων που ρητά συμβολίζονται στον τύπο της ουσίας Τυπική μάζα ουσίας (ΤM ή FM) : το άθροισμα των μαζών των ατόμων που υπάρχουν σε μια τυπική μονάδα της ουσίας. Τυπικό βάρος (FW) μιας ουσίας: τυπική μάζα της ουσίας (ανεξάρτητα αν αυτή είναι μοριακή) σε μονάδες amu.

3 Η έννοια του mole και ο αριθμός του Avogadro mole (ή γραμμομόριο, σύμβολο mol): Ποσότητα ουσίας που περιέχει τόσα μόρια ή τυπικές μονάδες όσα είναι ο αριθμός ατόμων που υπάρχουν σε ακριβώς 12 g 12 C. Ο αριθμός ατόμων σε ένα δείγμα άνθρακα-12 που ζυγίζει ακριβώς 12 g ονομάζεται αριθμός του Avogadro (N A ) και Ν Α = 6, στοιχειώδεις οντότητες (άτομα, μόρια, ιόντα, ηλεκτρόνια, φωτόνια κ.λπ.) Γραμμομοριακή μάζα : Η μάζα ενός mole μιας ουσίας Παραδείγματα: 1 mol ατόμων Η = 6, άτομα Η 1,01 g 1 mol μορίων O 2 = 6, μόρια O 2 (2 6, άτομα Ο) 32 g 1 mol μόρια Η 2 Ο = 6, μόρια Η 2 Ο 18,02 g 1 mol ιόντα ΝΟ 3 = 6, ιόντα ΝΟ 3 62,00 g

4 Πόσο μεγάλος είναι ο αριθμός του Avogadro;

5 Ποσότητα ενός mol από διάφορες ουσίες Η έννοια του mole Γραμμομοριακή μάζα χημικής ουσίας: το μοριακό βάρος της ουσίας σε γραμμάρια Η Γραμμομοριακή μάζα σε γραμμάρια ανά mole χημικής ουσίας είναι αριθμητικά ίση με την τυπική μάζα σε μονάδες ατομικής μάζας CuSO 4 5H 2 O CuSO 4

6 Άσκηση 3.3 Σε 1L διαλύματος Η 2 Ο 2 υπάρχουν mol Η 2 Ο 2. Πόση είναι η μάζα του Η 2 Ο 2 σε αυτόν τον όγκο διαλύματος;

7 ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΧΗΜΙΚΩΝ ΤΥΠΩΝ Εκατοστιαία περιεκτικότητα από το χημικό τύπο Κατά την ανάλυση μιας νέας ένωσης προσδιορίζονται οι ποσότητες των στοιχείων σε δεδομένη μάζα της ένωσης, δηλ. υπολογίζεται η εκατοστιαία σύσταση ή η εκατοστιαία περιεκτικότητα κατά μάζα του κάθε στοιχείου π.χ. Α αυτής: Μάζα % του Α = μάζα του A στο σύνολο μάζα του συνόλου Χ 100 Άσκηση 3.6 Να υπολογίσετε την εκατοστιαία σύσταση του αζωτούχου λιπάσματος νιτρικού αμμωνίου (με τρία σημαντικά ψηφία).

8 Αναγραφή χημικών εξισώσεων Χημική εξίσωση Αντιδρών Προϊόν Αριθμητικοί συντελεστές (Ισοστάθμιση χημικών εξισώσεων) Φυσική κατάσταση (φάση): [(g) gas = αέριο, ( ) liquid = υγρό, (s) = στερεό, (aq) aqueous solution = υδατικό διάλυμα] Συνθήκες (καταλύτης, θερμοκρασία, πίεση, κ.λπ.) αριθμητικός Συνθήκες συντελεστής Pt 2Η 2 Ο 2 (aq) 2Η 2 Ο( ) + O 2 (g) Φυσική κατάσταση Αντιδρώντα Προϊόντα

9 Στοιχειακή ανάλυση: Εκατοστιαία περιεκτικότητα σε άνθρακα, υδρογόνο και οξυγόνο CuO Είσοδος οξυγόνου Φούρνος H 2 O Εξοδος περίσσειας οξυγόνου Δισκίο δείγματος Ξηραντικό μέσο NaOH 2NaOH(aq) + CO 2 (g) Na 2 CO 3 (aq)+ H 2 O( ) Συσκευή καύσης για προσδιορισμό εκατοστιαίας περιεκτικότητας σε άνθρακα και υδρογόνο μιας ένωσης

10 Άσκηση 3.8 Δείγμα 3,87 mg ασκορβικού οξέος δίνει μετά την καύση 5,80 mg CO 2 και 1,58 mg Η 2 Ο. Πόση είναι η εκατοστιαία σύσταση της ένωσης αυτής; (Η βιταμίνη C περιέχει μόνο C, Η και Ο) C X H Y O Z %C = 40,9%, %H = 4,57% και %Ο = 54,5%

11 Άσκηση Δείγμα ψαμμίτη αποτελείται από διοξείδιο του πυριτίου και ασβεστίτη (ανθρακικό ασβέστιο). Όταν ο ψαμμίτης θερμαίνεται το ανθρακικό ασβέστιο διασπάται προς στερεό οξείδιο του ασβεστίου και αέριο διοξείδιο του άνθρακα. (α) Να συμπληρώσετε την αντίδραση διάσπασης του ανθρακικού ασβεστίου: (β) Να υπολογίσετε την εκατοστιαία περιεκτικότητα του ψαμμίτη σε διοξείδιο του πυριτίου αν 19,8 mg δείγματος δίνουν 4,01 mg διοξειδίου του άνθρακα

12 ΣΤΟΙΧΕΙΟΜΕΤΡΙΑ:Ποσοτικές σχέσεις σε χημικές αντιδράσεις Στοιχειομετρία: Υπολογισμός των ποσοτήτων αντιδρώντων και προϊόντων που εμπλέκονται σε χημική αντίδραση. ΒΑΣΙΖΕΤΑΙ σε: (α) χημική της εξίσωση, (β) σχέση μεταξύ μάζας και moles Γραμμομοριακή ερμηνεία μιας χημικής εξίσωσης Ν 2 (g) + 3Η 2 (g) 2ΝΗ 3 (g) 1 μόριο Ν μόρια Η 2 2 μόρια ΝΗ 3 (μοριακή ερμηνεία) 1 mol Ν mol Η 2 2 mol ΝΗ 3 (γραμμομοριακή ερμηνεία) 28,0 g Ν X 2,02 g Η 2 2 X 17,0 g ΝΗ 3 (ερμηνεία με μάζες)

13 Άσκηση 3.13 Πόσα γραμμάρια μεταλλικού νατρίου απαιτούνται να πέσουν σε νερό για να παραχθούν 7,81 g υδρογόνου; Na(s) + H 2 O ( ) NaOH(aq) + 1/2H 2 (g) ή 2Νa(s) + 2Η 2 O( ) 2ΝaOH(aq) + Η 2 (g) 2 mol Νa 1 mol Η 2 2 X 22,99 g Νa/mol 2,016 g Η 2 /mol