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
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.
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 = 6,02 10 23 στοιχειώδεις οντότητες (άτομα, μόρια, ιόντα, ηλεκτρόνια, φωτόνια κ.λπ.) Γραμμομοριακή μάζα : Η μάζα ενός mole μιας ουσίας Παραδείγματα: 1 mol ατόμων Η = 6,02 10 23 άτομα Η 1,01 g 1 mol μορίων O 2 = 6,02 10 23 μόρια O 2 (2 6,02 10 23 άτομα Ο) 32 g 1 mol μόρια Η 2 Ο = 6,02 10 23 μόρια Η 2 Ο 18,02 g 1 mol ιόντα ΝΟ 3 = 6,02 10 23 ιόντα ΝΟ 3 62,00 g
Πόσο μεγάλος είναι ο αριθμός του Avogadro;
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
Άσκηση 3.3 Σε 1L διαλύματος Η 2 Ο 2 υπάρχουν 0.909 mol Η 2 Ο 2. Πόση είναι η μάζα του Η 2 Ο 2 σε αυτόν τον όγκο διαλύματος;
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).
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
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
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%
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
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 2 + 3 μόρια Η 2 2 μόρια ΝΗ 3 (μοριακή ερμηνεία) 1 mol Ν 2 + 3 mol Η 2 2 mol ΝΗ 3 (γραμμομοριακή ερμηνεία) 28,0 g Ν 2 + 3 X 2,02 g Η 2 2 X 17,0 g ΝΗ 3 (ερμηνεία με μάζες)
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