Molārās attiecības kalkulators - Bezmaksas Stehiometrijas kalkulators

Kas ir molārās attiecības kalkulators?

Molārās attiecības kalkulators divu vai vairāku ķīmisko vielu masu pārvērš molos un pēc tam šīs molu vērtības reducē līdz vienkāršotai attiecībai. To izmanto stehiometrijā — ķīmijas nozarē, kas aplūko reakcijā iesaistīto vielu daudzumus.

Mols ir daļiņu skaitīšanas mērvienība, līdzīgi kā “ducis” nozīmē 12 kaut kā. Viens mols jebkuras vielas satur aptuveni 6,022 × 10²³ daļiņu; šo skaitli sauc par Avogadro konstanti. Ķīmiķi strādā ar moliem, nevis gramiem, jo ķīmiskās reakcijas notiek starp noteiktu daļiņu skaitu, nevis noteiktām masām.

Molārās attiecības formula

Kalkulators darbojas trīs posmos.

Darbība 1: pārvērtiet masu molos. Katrai vielai:

$\text{molu skaits} = \frac{\text{masa (g)}}{\text{molmasa (g/mol)}}$

Molmasa, ko sauc arī par molekulmasu, ir vienā mola vielas masa. To nosaka, saskaitot visu ķīmiskajā formulā ietverto atomu atommasas.

Darbība 2: daliet ar mazāko molu vērtību. Kad katra viela ir pārvērsta molos, kalkulators atrod šo vērtību mazāko un ar to izdala katras vielas molu skaitu:

$\text{vielas attiecība} = \frac{\text{tās molu skaits}}{\text{mazākā molu vērtība}}$

Tādējādi katra viela iegūst skaitli attiecībā pret pārējām, un mazākās vielas vērtība vienmēr ir 1.

Solis 3: Novērsiet daļskaitļus. Dalot ar mazāko vērtību, bieži rodas daļskaitlis, piemēram, 1,5 vai 1,33. Pēc tam kalkulators visas vērtības reizina ar vienu un to pašu veselu skaitli, izmēģinot 1, 2, 3 un tā tālāk līdz 12, un izvēlas pirmo reizinātāju, kas visu kopu pārvērš veselos skaitļos. Ir pieļaujamas nelielas noapaļošanas atšķirības: pēc reizināšanas katrai vērtībai jāatrodas ne vairāk kā 0,01 reizinātāja attālumā no vesela skaitļa un nekad ne vairāk kā 0,1 attālumā. Tas ir standarta veids, kā ķīmiķi pārvērš 1 : 1,5 par 2 : 3.

Tā kā tiek izmantots mazākais derīgais reizinātājs, atbilde jau ir visvienkāršākajā formā. Turpmāka reducēšana nav vajadzīga.

Ja neviens reizinātājs līdz 12 neatceļ daļskaitļus, kalkulators atstāj vērtības nemainītas. Jebkura vērtība, kas no vesela skaitļa atšķiras par ne vairāk kā 0,01, tiek noapaļota līdz tam, bet pārējās tiek rādītas ar divām zīmēm aiz komata.

Kā aprēķināt molāro attiecību: risināts piemērs

Pieņemsim, ka ķīmiķis sajauc 36 g ūdens (H₂O, molmasa 18 g/mol) ar 58,5 g vārāmā sāls (NaCl, molmasa 58,5 g/mol).

1. H₂O molu skaits = 36 ÷ 18 = 2 mol
2. NaCl molu skaits = 58,5 ÷ 58,5 = 1 mol
3. Mazākā vērtība ir 1 mol (NaCl), tāpēc H₂O attiecība ir 2 ÷ 1 = 2, bet NaCl attiecība ir 1 ÷ 1 = 1
4. Abas vērtības jau ir veseli skaitļi, tāpēc galīgā molārā attiecība ir 2 H₂O : 1 NaCl

Piemērs ar daļskaitli

Dalot ar mazāko vērtību, ne vienmēr iegūst veselus skaitļus. Ņemsim 100 g vielas A, 30 g vielas B un 20 g vielas C, kurām visām molmasa ir 10 g/mol:

1. Molu skaits: A = 100 ÷ 10 = 10, B = 30 ÷ 10 = 3, C = 20 ÷ 10 = 2
2. Mazākā vērtība ir 2 mol (C), tāpēc attiecības ir A = 10 ÷ 2 = 5, B = 3 ÷ 2 = 1,5, C = 2 ÷ 2 = 1
3. 1,5 nav vesels skaitlis, tāpēc visas vērtības reizina ar 2: A = 10, B = 3, C = 2
4. Galīgā molārā attiecība ir 10 A : 3 B : 2 C

Piemērs, kur rezultāts paliek decimāldaļā

Dažiem maisījumiem nav vienkāršas attiecības veselos skaitļos. Ja A daudzums ir 10 g un B daudzums ir 16,5 g, bet abu vielu molmasa ir 10 g/mol, molu skaits ir attiecīgi 1 un 1,65. Daļskaitlis 1,65 ir 33/20, un 20 ir lielāks par jebkuru kalkulatora izmēģināto reizinātāju, tāpēc daļskaitli nevar likvidēt. Rezultāts tiek rādīts kā 1 A : 1,65 B.

Kā izmantot kalkulatoru

1. Ievadiet katras vielas nosaukumu vai formulu, tās masu gramos un molmasu g/mol.
2. Kalkulators sāk ar divām vielu rindām, kurās ievadīts iepriekš minētais ūdens un sāls piemērs. Izmantojiet “Pievienot vielu”, lai pievienotu rindas, vai “Noņemt”, lai rindu dzēstu; jāpaliek vismaz divām rindām.
3. Rezultāts tiek parādīts automātiski, tiklīdz katrai rindai ir nosaukums, masa, kas lielāka par nulli, un molmasa, kas lielāka par nulli. Atsevišķa poga nav jānospiež.
4. Rezultātu sadaļā tiek rādīta vienkāršotā attiecība, katrai vielai aprēķinātā molu vērtība un stabiņu diagramma, kurā salīdzināts molu daudzums.
5. Izmantojiet “Kopēt”, lai starpliktuvē iekopētu attiecības tekstu, piemēram, “2 H2O : 1 NaCl”.

Gan masai, gan molmasai jābūt pozitīviem skaitļiem; nulle vai tukšs lauks paslēpj rezultātu, līdz tas tiek izlabots.

Kāpēc molārās attiecības ir svarīgas

Molārās attiecības izriet no līdzsvarotiem ķīmisko reakciju vienādojumiem un apraksta, cik daudz katras vielas daļiņu piedalās reakcijā. Tā kā reakcijas notiek pa daļiņām, nevis pa gramiem, molos izteikta attiecība atspoguļo reālo ķīmiju, bet gramos izteikta attiecība to neatspoguļo.

Studenti izmanto molāro attiecību aprēķinus, lai pārbaudītu stehiometrijas mājasdarbus un sagatavotu reaģentus laboratorijas eksperimentiem pareizās proporcijās. Ķīmiķi pētniecībā un ražošanā izmanto to pašu aprēķinu, lai plānotu katras izejvielas daudzumu, kas vajadzīgs sintēzei, novērstu reaģentu izšķērdēšanu un pārbaudītu sastāvdaļu attiecību gatavā maisījumā, piemēram, zāļu sālī vai mēslojuma maisījumā.

Vispārīga informācija

Jeremias Benjamin Richter 1792. gadā ieviesa vārdu “stehiometrija”, pētot noteiktās proporcijas, kādās vielas reaģē. 1799. gadā Joseph Proust parādīja, ka konkrēts ķīmiskais savienojums vienmēr satur tos pašus elementus vienādā masas proporcijā; šo likumsakarību tagad sauc par noteikto proporciju likumu. Džona Daltona atomu teorija, kas publicēta, sākot ar 1803. gadu, to izskaidroja, pieņemot, ka elementi savienojas nelielās veselu skaitļu atomu attiecībās — tā ir tā pati ideja, ko mūsdienās izmanto molārās attiecības kalkulators.

Pats mols radās vēlāk. Amedeo Avogadro 1811. gadā ierosināja, ka vienādi gāzes tilpumi vienādā temperatūrā un spiedienā satur vienādu daļiņu skaitu, tādējādi liekot pamatus skaitīšanai molos. Vārdu “mols” ap 1900. gadu ieviesa Wilhelm Ostwald, un 1971. gadā mols kļuva par oficiālu SI pamatvienību.

Biežāk uzdotie jautājumi

Kas ir molārā attiecība? Molārā attiecība ir divu vai vairāku vielu molu skaita attiecība ķīmiskā reakcijā vai maisījumā. Tā parāda, cik vienas vielas daļiņu atbilst noteiktam citas vielas daļiņu skaitam.

Kā aprēķina molāro attiecību pēc masas? Katras vielas masu izdaliet ar tās molmasu, lai iegūtu molu skaitu. Katru molu vērtību izdaliet ar mazāko vērtību. Ja rodas daļskaitlis, visas vērtības reiziniet ar mazāko veselo skaitli, kas tās visas pārvērš veselos skaitļos.

Kāda ir atšķirība starp molāro attiecību un masas attiecību? Molārā attiecība salīdzina vielas pēc daļiņu skaita (moliem). Masas attiecība tās salīdzina pēc masas (gramiem). Reakcijas notiek starp noteiktu daļiņu skaitu, tāpēc līdzsvarotam ķīmiskās reakcijas vienādojumam atbilst molārā, nevis masas attiecība.

Kāpēc masu pārvērst molos, nevis vienkārši izmantot gramus? Ķīmiskās reakcijas apvieno noteiktu atomu vai molekulu skaitu, nevis noteiktas masas. Masas pārvēršana molos ļauj ar svariem izmērāmu vērtību izteikt tā, lai tā atspoguļotu faktisko daļiņu skaitu.

Kāpēc kalkulators dažreiz rāda decimāldaļu, nevis veselu skaitli? Kalkulators mēģina izmantot reizinātājus no 1 līdz 12, lai likvidētu daļskaitli. Tādai attiecībai kā 1 : 1,65 vajadzīgs reizinātājs 20, kas ir ārpus šī diapazona, tāpēc vērtība tiek rādīta kā decimāldaļa, nevis piespiedu kārtā pārvērsta neprecīzā attiecībā veselos skaitļos. Masu mērījumu kļūdas var arī novirzīt faktisko attiecību pārāk tālu no vienkāršas daļas, lai kalkulators to atpazītu.

Kā nosaka savienojuma molmasu? Molmasa ir visu formulā ietverto atomu atommasu summa, kas ņemta no periodiskās tabulas. Hidratam, piemēram, CuSO₄·5H₂O, ūdens molekulas tiek iekļautas kopējā masā.

Atsauces

1. Brown, T. L., LeMay, H. E., Bursten, B. E., Murphy, C. J., Woodward, P. M. un Stoltzfus, M. W. (2017). Ķīmija: centrālā zinātne (14. izdevums). Pearson.
2. Chang, R., & Goldsby, K. A. (2015). Chemistry (12. izdevums). McGraw-Hill Education.
3. IUPAC. (2019). Compendium of Chemical Terminology (the "Gold Book"). https://goldbook.iupac.org/
4. Starptautiskais Svaru un mēru birojs. Starptautiskā mērvienību sistēma (SI), mola definīcija.