Molinių santykių skaičiuoklė - Nemokama Stechiometrijos Skaičiuoklė

Kas yra molinio santykio skaičiuoklė?

Molinių santykių skaičiuoklė dviejų ar daugiau cheminių medžiagų masę perskaičiuoja į molius, tada šias molių reikšmes sumažina iki paprastesnio santykio. Ji naudojama stechiometrijoje – chemijos srityje, nagrinėjančioje reakcijoje dalyvaujančių medžiagų kiekius.

Molis yra dalelių skaičiavimo vienetas, panašiai kaip žodis „tuzinas“ reiškia 12 ko nors. Viename bet kurios medžiagos molyje yra maždaug 6,022 × 10²³ dalelių; šis skaičius vadinamas Avogadro konstanta. Chemikai dirba su moliais, o ne gramais, nes cheminės reakcijos vyksta tarp nustatyto dalelių skaičiaus, o ne nustatyto svorio.

Molinio santykio formulė

Skaičiuoklė veikia trimis etapais.

Žingsnis 1: masę perskaičiuokite į molius. Kiekvienai medžiagai:

$\text{molių skaičius} = \frac{\text{masė (g)}}{\text{molinė masė (g/mol)}}$

Molinė masė, dar vadinama molekuline mase, yra vieno medžiagos molio masė. Ji nustatoma sudedant visų cheminėje formulėje esančių atomų atomines mases.

Žingsnis 2: padalykite iš mažiausios molių reikšmės. Kai kiekviena medžiaga perskaičiuojama į molius, skaičiuoklė randa mažiausią iš šių reikšmių ir iš jos padalija kiekvienos medžiagos molių skaičių:

$\text{medžiagos santykis} = \frac{\text{jos molių skaičius}}{\text{mažiausia molių reikšmė}}$

Taip kiekvienai medžiagai suteikiamas skaičius kitų medžiagų atžvilgiu, o mažiausias medžiagos kiekis visada lygus 1.

Žingsnis 3: pašalinkite trupmenas. Dalijant iš mažiausios reikšmės dažnai gaunama trupmena, pavyzdžiui, 1,5 arba 1,33. Tada skaičiuoklė visas reikšmes daugina iš to paties sveikojo skaičiaus, bandydama 1, 2, 3 ir taip toliau iki 12, ir pasirenka pirmą daugiklį, paverčiantį visas reikšmes sveikaisiais skaičiais. Leidžiami nedideli apvalinimo skirtumai: padauginus kiekviena reikšmė turi būti ne toliau kaip per 0,01 daugiklio dalį nuo sveikojo skaičiaus ir niekada ne daugiau kaip per 0,1. Taip chemikai įprastai paverčia 1 : 1,5 santykį į 2 : 3.

Kadangi naudojamas mažiausias tinkamas daugiklis, atsakymas jau yra paprasčiausios formos. Jo daugiau mažinti nereikia.

Jei nė vienas daugiklis iki 12 nepašalina trupmenų, skaičiuoklė palieka reikšmes tokias, kokios yra. Bet kuri reikšmė, esanti ne toliau kaip per 0,01 nuo sveikojo skaičiaus, suapvalinama iki jo, o kitos rodomos dviejų dešimtųjų tikslumu.

Kaip apskaičiuoti molinį santykį: skaičiavimo pavyzdys

Tarkime, chemikas sumaišo 36 g vandens (H₂O, molinė masė 18 g/mol) su 58,5 g valgomosios druskos (NaCl, molinė masė 58,5 g/mol).

1. Vandens H₂O molių skaičius = 36 ÷ 18 = 2 mol
2. NaCl molių skaičius = 58,5 ÷ 58,5 = 1 mol
3. Mažiausia reikšmė yra 1 mol (NaCl), todėl H₂O santykis yra 2 ÷ 1 = 2, o NaCl santykis yra 1 ÷ 1 = 1
4. Abi reikšmės jau yra sveikieji skaičiai, todėl galutinis molinis santykis yra 2 H₂O : 1 NaCl

Pavyzdys su trupmena

Dalijant iš mažiausios reikšmės ne visada gaunami sveikieji skaičiai. Paimkime 100 g medžiagos A, 30 g medžiagos B ir 20 g medžiagos C, kurių visų molinė masė yra 10 g/mol:

1. Molių skaičius: A = 100 ÷ 10 = 10, B = 30 ÷ 10 = 3, C = 20 ÷ 10 = 2
2. Mažiausia reikšmė yra 2 mol (C), todėl santykiai yra A = 10 ÷ 2 = 5, B = 3 ÷ 2 = 1,5, C = 2 ÷ 2 = 1
3. 1,5 nėra sveikasis skaičius, todėl kiekviena reikšmė padauginama iš 2: A = 10, B = 3, C = 2
4. Galutinis molinis santykis yra 10 A : 3 B : 2 C

Pavyzdys, kai lieka dešimtainė trupmena

Kai kurių mišinių negalima išreikšti paprastu sveikųjų skaičių santykiu. Jei turime 10 g A ir 16,5 g B, kurių abiejų molinė masė yra 10 g/mol, molių skaičiai yra 1 ir 1,65. Trupmena 1,65 yra 33/20, o 20 yra didesnis už bet kurį skaičiuoklės bandomą daugiklį, todėl jos pašalinti nepavyksta. Rezultatas rodomas taip: 1 A : 1,65 B.

Kaip naudotis skaičiuokle

1. Įveskite kiekvienos medžiagos pavadinimą arba formulę, jos masę gramais ir molinę masę g/mol.
2. Skaičiuoklė pradeda nuo dviejų medžiagų eilučių, kuriose pateiktas pirmiau aprašytas vandens ir druskos pavyzdys. Daugiau eilučių pridėkite pasirinkę „Add Substance“, o eilutę pašalinkite pasirinkę „Remove“ (turi likti bent dvi eilutės).
3. Rezultatas pasirodo automatiškai, kai kiekvienoje eilutėje nurodytas pavadinimas, didesnė už nulį masė ir didesnė už nulį molinė masė. Atskiro mygtuko paspausti nereikia.
4. Rezultatų skiltyje rodomas supaprastintas santykis, kiekvienai medžiagai apskaičiuota molių reikšmė ir stulpelinė diagrama, kurioje palyginami molių kiekiai.
5. Pasirinkite „Copy“, kad nukopijuotumėte santykio tekstą, pavyzdžiui, „2 H2O : 1 NaCl“, į iškarpinę.

Masė ir molinė masė turi būti teigiami skaičiai; nulinis arba tuščias laukas slepia rezultatą, kol duomenys pataisomi.

Kodėl svarbūs moliniai santykiai

Moliniai santykiai gaunami iš subalansuotų cheminių lygčių ir apibūdina, kiek kiekvienos medžiagos dalelių dalyvauja reakcijoje. Kadangi reakcijos vyksta dalelė po dalelės, o ne gramais, moliais išreikštas santykis atspindi tikrąją chemiją, o gramais išreikštas santykis – ne.

Mokiniai naudoja molinių santykių skaičiavimus stechiometrijos namų darbams tikrinti ir reagentams laboratoriniams bandymams paruošti tinkamomis proporcijomis. Tyrimų ir gamybos chemikai tą patį skaičiavimą naudoja planuodami, kiek pradinių medžiagų reikia sintezei, kad nebūtų švaistomi reagentai, ir tikrindami sudedamųjų medžiagų santykį galutinėje kompozicijoje, pavyzdžiui, vaisto druskoje ar trąšų mišinyje.

Istorinės aplinkybės

Jeremias Benjamin Richter terminą „stechiometrija“ sukūrė 1792, tyrinėdamas pastovias proporcijas, kuriomis medžiagos reaguoja. 1799 Josephas Proustas parodė, kad tam tikrame cheminio junginio kiekyje visada yra tie patys elementai ta pačia masės proporcija; ši taisyklė dabar vadinama apibrėžtų proporcijų dėsniu. Johnas Daltonas, savo atominėje teorijoje, publikuotoje nuo 1803, tai paaiškino teigdamas, kad elementai jungiasi mažais sveikaisiais atomų santykiais – ta pačia idėja, kurią šiandien taiko molinių santykių skaičiuoklė.

Pats molis atsirado vėliau. 1811 Amedeo Avogadro pasiūlė, kad vienodi dujų tūriai toje pačioje temperatūroje ir slėgyje turi vienodą dalelių skaičių; tai sudarė pagrindą skaičiuoti moliais. Terminą „molis“ apie 1900 sukūrė Wilhelmas Ostwaldas, o oficialiu SI baziniu vienetu molis tapo 1971.

Dažnai užduodami klausimai

Kas yra molinis santykis? Molinis santykis yra dviejų ar daugiau medžiagų molių skaičiaus santykis cheminėje reakcijoje arba mišinyje. Jis parodo, kiek vienos medžiagos dalelių atitinka tam tikrą kitos medžiagos dalelių skaičių.

Kaip apskaičiuoti molinį santykį pagal masę? Kiekvienos medžiagos masę padalykite iš jos molinės masės, kad gautumėte molių skaičių. Kiekvieną molių reikšmę padalykite iš mažiausios reikšmės. Jei lieka trupmena, visas reikšmes dauginkite iš mažiausio sveikojo skaičiaus, paverčiančio jas visas sveikaisiais skaičiais.

Kuo skiriasi molinis santykis nuo masės santykio? Moliniu santykiu medžiagos lyginamos pagal dalelių skaičių (molius). Masės santykiu jos lyginamos pagal svorį (gramus). Reakcijos vyksta tarp nustatyto dalelių skaičiaus, todėl subalansuotą cheminę lygtį atitinka molinis, o ne masės santykis.

Kodėl masę reikia perskaičiuoti į molius, o ne tiesiog naudoti gramus? Cheminėse reakcijose susijungia nustatytas atomų arba molekulių skaičius, o ne nustatytas svoris. Perskaičiavus masę į molius, išmatuojama masė paverčiama reikšme, atspindinčia, kiek dalelių iš tikrųjų yra.

Kodėl skaičiuoklė kartais rodo dešimtainį skaičių, o ne sveikąjį? Skaičiuoklė bando daugiklius nuo 1 iki 12, kad pašalintų trupmeną. Tokiam santykiui kaip 1 : 1,65 reikia 20 daugiklio, kuris nepatenka į šį intervalą, todėl reikšmė rodoma kaip dešimtainė, o ne dirbtinai paverčiama į netikslų sveikųjų skaičių santykį. Masės matavimo paklaida taip pat gali nutolinti tikrą santykį nuo paprastos trupmenos tiek, kad jo nepavyktų atpažinti.

Kaip nustatoma junginio molinė masė? Molinė masė yra visų formulėje esančių atomų atominių masių, paimtų iš periodinės elementų lentelės, suma. Jei tai hidratas, pavyzdžiui, CuSO₄·5H₂O, vandens molekulės įtraukiamos į bendrą masę.

Šaltiniai

1. Brown, T. L., LeMay, H. E., Bursten, B. E., Murphy, C. J., Woodward, P. M. ir Stoltzfus, M. W. (2017). Chemija: pagrindinis mokslas (14-asis leidimas). Pearson.
2. Chang, R. ir Goldsby, K. A. (2015). Chemija (12-asis leidimas). McGraw-Hill Education.
3. IUPAC. (2019). Compendium of Chemical Terminology ("Gold Book"). https://goldbook.iupac.org/
4. Tarptautinis svorių ir matų biuras. Tarptautinė vienetų sistema (SI), molio apibrėžtis.