Kalkulator molarnih omjera - Besplatni stehiometrijski kalkulator

Što je kalkulator molarnog omjera?

Kalkulator molarnog omjera pretvara masu dviju ili više kemijskih tvari u količinu izraženu u molovima, a zatim te vrijednosti izražene u molovima svodi na pojednostavljeni omjer. Upotrebljava se u stehiometriji, grani kemije koja se bavi količinama tvari uključenih u reakciju.

Mol je mjerna jedinica za brojanje čestica, slično kao što „tucet” znači 12 nečega. Jedan mol bilo koje tvari sadržava približno 6,022 × 10²³ čestica, što se naziva Avogadrovom konstantom. Kemičari rade s molovima umjesto s gramima jer se kemijske reakcije odvijaju između određenih brojeva čestica, a ne određenih masa.

Formula molarnog omjera

Kalkulator radi u tri koraka.

Korak 1: Pretvorite masu u količinu tvari. Za svaku tvar:

$\text{množina} = \frac{\text{masa (g)}}{\text{molarna masa (g/mol)}}$

Molarna masa, koja se naziva i molekulska masa, masa je jednog mola tvari. Dobiva se zbrajanjem atomskih masa svih atoma u kemijskoj formuli.

Korak 2: Podijelite s najmanjom vrijednošću količine tvari. Nakon što se svaka tvar pretvori u količinu tvari, kalkulator pronalazi najmanju od tih vrijednosti i njome dijeli količinu tvari svake tvari:

$\text{omjer tvari} = \frac{\text{njezina množina}}{\text{najmanja vrijednost množine}}$

Time se za svaku tvar dobiva broj u odnosu na ostale, pri čemu je najmanja tvar uvijek jednaka 1.

Korak 3: Uklonite razlomke. Dijeljenjem s najmanjom vrijednošću često se dobije razlomak, kao što su 1,5 ili 1,33. Kalkulator zatim množi svaku vrijednost istim cijelim brojem, redom ispitujući množitelje 1, 2, 3 i tako dalje do 12, te zadržava prvi množitelj koji cijeli skup pretvara u cijele brojeve. Dopuštaju se mala odstupanja zbog zaokruživanja: nakon množenja svaka vrijednost mora biti unutar 0,01 puta množitelja cijelog broja i nikada ne smije odstupati više od 0,1. To je uobičajen način na koji kemičari pretvaraju 1 : 1,5 u 2 : 3.

Budući da se upotrebljava najmanji množitelj koji daje traženi rezultat, odgovor je već u najjednostavnijem obliku. Daljnje svođenje nije potrebno.

Ako nijedan množitelj do 12 ne ukloni razlomke, kalkulator ostavlja vrijednosti kakve jesu. Svaka vrijednost koja je unutar 0,01 od cijelog broja zaokružuje se na taj broj, a ostale se prikazuju na dvije decimale.

Kako izračunati molarni omjer: riješeni primjer

Pretpostavimo da kemičar pomiješa 36 g vode (H₂O, molarne mase 18 g/mol) s 58,5 g kuhinjske soli (NaCl, molarne mase 58,5 g/mol).

1. Množina H₂O = 36 ÷ 18 = 2 mol
2. Množina NaCl = 58,5 ÷ 58,5 = 1 mol
3. Najmanja je vrijednost 1 mol (NaCl), pa je omjer H₂O 2 ÷ 1 = 2, a omjer NaCl-a 1 ÷ 1 = 1
4. Obje su vrijednosti već cijeli brojevi, pa je konačni molarni omjer 2 H₂O : 1 NaCl

Primjer s razlomkom

Dijeljenjem s najmanjom vrijednošću ne dobivaju se uvijek cijeli brojevi. Uzmimo 100 g tvari A, 30 g tvari B i 20 g tvari C, pri čemu sve imaju molarnu masu 10 g/mol:

1. Količine tvari: A = 100 ÷ 10 = 10, B = 30 ÷ 10 = 3, C = 20 ÷ 10 = 2
2. Najmanja je vrijednost 2 mol (C), pa su omjeri A = 10 ÷ 2 = 5, B = 3 ÷ 2 = 1,5, C = 2 ÷ 2 = 1
3. 1,5 nije cijeli broj, pa se svaka vrijednost množi s 2: A = 10, B = 3, C = 2
4. Konačni molarni omjer je 10 A : 3 B : 2 C

Primjer koji ostaje decimalan

Neke smjese nemaju jednostavan omjer cijelih brojeva. Za 10 g tvari A i 16,5 g tvari B, pri čemu obje imaju molarnu masu 10 g/mol, količine tvari su 1 i 1,65. Razlomak 1,65 jednak je 33/20, a 20 je veći od bilo kojeg množitelja koji kalkulator isprobava, pa ga ništa ne uklanja. Rezultat se prikazuje kao 1 A : 1,65 B.

Kako upotrebljavati kalkulator

1. Unesite naziv ili formulu svake tvari, njezinu masu u gramima i molarnu masu u g/mol.
2. Kalkulator počinje s dva retka za tvari koji sadržavaju gornji primjer s vodom i soli. Za dodavanje novih redaka upotrijebite „Add Substance”, a za brisanje retka „Remove” (moraju ostati najmanje dva retka).
3. Rezultat se automatski prikazuje kada svaki redak sadržava naziv, masu veću od nule i molarnu masu veću od nule. Nema posebnog gumba koji treba pritisnuti.
4. Odjeljak s rezultatima prikazuje pojednostavljeni omjer, izračunatu količinu tvari u molovima za svaku tvar i stupčasti grafikon koji uspoređuje količine tvari izražene u molovima.
5. Upotrijebite „Copy” za kopiranje teksta omjera, na primjer „2 H2O : 1 NaCl”, u međuspremnik.

I masa i molarna masa moraju biti pozitivni brojevi; nulta ili prazna vrijednost skriva rezultat dok se ne ispravi.

Zašto su molarni omjeri važni

Molarni omjeri proizlaze iz uravnoteženih kemijskih jednadžbi i opisuju koliko čestica svake tvari sudjeluje u reakciji. Budući da se reakcije odvijaju česticu po česticu, a ne gram po gram, omjer izražen u molovima odražava stvarnu kemiju, dok omjer izražen u gramima to ne čini.

Učenici upotrebljavaju izračune molarnog omjera za provjeru domaćih zadaća iz stehiometrije i pripremu reagensa za laboratorijske pokuse u ispravnim omjerima. Kemičari u istraživanju i proizvodnji istim izračunom planiraju koliko je svake početne tvari potrebno za sintezu, izbjegavaju rasipanje reaktanata i provjeravaju omjer sastojaka u gotovoj formulaciji, poput ljekovite soli ili mješavine gnojiva.

Pozadina

Jeremias Benjamin Richter skovao je riječ „stehiometrija” 1792, dok je proučavao stalne omjere u kojima tvari reagiraju. 1799 Joseph Proust pokazao je da određeni kemijski spoj uvijek sadržava iste elemente u istom masenom omjeru, što se danas naziva zakonom određenih omjera. John Dalton objasnio je to svojom atomskom teorijom, objavljenom od 1803, prema kojoj se elementi spajaju u malim omjerima cijelih brojeva atoma, što je ista ideja koju danas primjenjuje kalkulator molarnog omjera.

Sam mol došao je kasnije. Amedeo Avogadro predložio je 1811 da jednake zapremine plina pri istoj temperaturi i tlaku sadržavaju jednak broj čestica, čime je postavio temelje za brojanje u molovima. Riječ „mol” skovao je Wilhelm Ostwald oko 1900, a mol je postao službena osnovna jedinica SI-ja 1971.

Često postavljana pitanja

Što je molarni omjer? Molarni omjer odnos je između broja molova dviju ili više tvari u kemijskoj reakciji ili smjesi. Pokazuje koliko čestica jedne tvari odgovara određenom broju čestica druge tvari.

Kako izračunati molarni omjer iz mase? Podijelite masu svake tvari njezinom molarnom masom da biste dobili količinu tvari. Podijelite svaku vrijednost količine tvari s najmanjom vrijednošću. Ako ostane razlomak, pomnožite svaku vrijednost najmanjim cijelim brojem koji sve vrijednosti pretvara u cijele brojeve.

Koja je razlika između molarnog omjera i masenog omjera? Molarni omjer uspoređuje tvari prema broju čestica (molovima). Maseni omjer uspoređuje ih prema masi (gramima). Reakcije se odvijaju između određenih brojeva čestica, pa uravnoteženoj kemijskoj jednadžbi odgovara molarni omjer, a ne maseni omjer.

Zašto se masa pretvara u količinu tvari umjesto da se jednostavno upotrijebe grami? Kemijske reakcije povezuju određene brojeve atoma ili molekula, a ne određene mase. Pretvaranjem mase u količinu tvari vrijednost koju možete izmjeriti na vagi pretvara se u vrijednost koja odražava koliko je čestica stvarno prisutno.

Zašto kalkulator ponekad prikazuje decimalni broj umjesto cijelog broja? Kalkulator isprobava množitelje od 1 do 12 kako bi uklonio razlomak. Za omjer kao što je 1 : 1,65 potreban je množitelj 20, koji je izvan tog raspona, pa se vrijednost prikazuje kao decimalni broj umjesto da se na silu pretvori u netočan omjer cijelih brojeva. Pogreška mjerenja masa također može stvarni omjer previše udaljiti od jednostavnog razlomka da bi ga kalkulator prepoznao.

Kako se određuje molarna masa spoja? Molarna masa zbroj je atomskih masa svih atoma u formuli, preuzetih iz periodnog sustava elemenata. Za hidrat, poput CuSO₄·5H₂O, molekule vode uključene su u ukupnu masu.

Reference

1. Brown, T. L., LeMay, H. E., Bursten, B. E., Murphy, C. J., Woodward, P. M. i Stoltzfus, M. W. (2017). Chemistry: The Central Science (14. izd.). Pearson.
2. Chang, R. i Goldsby, K. A. (2015). Kemija (12. izd.). McGraw-Hill Education.
3. IUPAC. (2019). Compendium of Chemical Terminology ("Gold Book"). https://goldbook.iupac.org/
4. Međunarodni ured za utege i mjere. Međunarodni sustav jedinica (SI), definicija mola.