Kalkulator Nisbah Molar - Kalkulator Stoikiometri Percuma

Apakah kalkulator nisbah molar?

Kalkulator nisbah molar menukarkan jisim dua atau lebih bahan kimia kepada mol, kemudian memudahkan nilai mol tersebut menjadi nisbah ringkas. Kalkulator ini digunakan dalam stoikiometri, iaitu cabang kimia yang berkaitan dengan kuantiti bahan yang terlibat dalam tindak balas.

Mol ialah unit untuk mengira zarah, sama seperti “dozen” yang bermaksud 12 benda. Satu mol bagi mana-mana bahan mengandungi kira-kira 6.022 × 10²³ zarah, iaitu nombor yang dipanggil pemalar Avogadro. Ahli kimia menggunakan mol dan bukannya gram kerana tindak balas kimia berlaku antara bilangan zarah yang tetap, bukan jisim yang tetap.

Formula nisbah molar

Kalkulator ini berfungsi dalam tiga langkah.

Langkah 1: Tukarkan jisim kepada mol. Bagi setiap bahan:

$\text{mol} = \frac{\text{jisim (g)}}{\text{jisim molar (g/mol)}}$

Jisim molar, yang turut dikenali sebagai berat molekul, ialah jisim satu mol sesuatu bahan. Nilai ini diperoleh dengan menjumlahkan jisim atom setiap atom dalam formula kimia.

Langkah 2: Bahagikan dengan nilai mol terkecil. Setelah setiap bahan ditukarkan kepada mol, kalkulator mencari nilai terkecil antara semua nilai tersebut dan membahagikan mol setiap bahan dengannya:

$\text{nisbah bagi sesuatu bahan} = \frac{\text{molnya}}{\text{nilai mol terkecil}}$

Ini memberikan setiap bahan suatu nombor berbanding bahan lain, dengan bahan yang paling sedikit sentiasa bersamaan dengan 1.

Langkah 3: Hapuskan pecahan. Pembahagian dengan nilai terkecil sering menghasilkan pecahan, seperti 1.5 atau 1.33. Kalkulator kemudiannya mendarab setiap nilai dengan nombor bulat yang sama, mencuba 1, 2, 3 dan seterusnya hingga 12, lalu menggunakan pengganda pertama yang menukarkan keseluruhan set kepada nombor bulat. Perbezaan pembundaran kecil dibenarkan: selepas pendaraban, setiap nilai mestilah berada dalam lingkungan 0.01 kali ganda pengganda daripada suatu nombor bulat, dan tidak boleh menyimpang lebih daripada 0.1. Inilah kaedah piawai yang digunakan oleh ahli kimia untuk menukarkan 1 : 1.5 kepada 2 : 3.

Oleh sebab pengganda terkecil yang berjaya digunakan, jawapan itu sudah dalam bentuk paling ringkas. Tiada pengurangan selanjutnya diperlukan.

Jika tiada pengganda hingga 12 dapat menghapuskan pecahan, kalkulator membiarkan nilai tersebut seperti adanya. Mana-mana nilai yang berada dalam lingkungan 0.01 daripada nombor bulat akan dibundarkan kepada nombor itu, manakala nilai yang lain dipaparkan hingga dua tempat perpuluhan.

Cara mengira nisbah molar: contoh berlangkah

Andaikan seorang ahli kimia mencampurkan 36 g air (H₂O, jisim molar 18 g/mol) dengan 58.5 g garam makan (NaCl, jisim molar 58.5 g/mol).

1. Bilangan mol H₂O = 36 ÷ 18 = 2 mol
2. Bilangan mol NaCl = 58.5 ÷ 58.5 = 1 mol
3. Nilai terkecil ialah 1 mol (NaCl), maka nisbah H₂O ialah 2 ÷ 1 = 2, dan nisbah NaCl ialah 1 ÷ 1 = 1
4. Kedua-dua nilai sudah merupakan nombor bulat, maka nisbah molar akhir ialah 2 H₂O : 1 NaCl

Contoh dengan pecahan

Pembahagian dengan nilai terkecil tidak semestinya menghasilkan nombor bulat. Ambil 100 g bahan A, 30 g bahan B dan 20 g bahan C, yang semuanya mempunyai jisim molar 10 g/mol:

1. Bilangan mol: A = 100 ÷ 10 = 10, B = 30 ÷ 10 = 3, C = 20 ÷ 10 = 2
2. Nilai terkecil ialah 2 mol (C), maka nisbahnya ialah A = 10 ÷ 2 = 5, B = 3 ÷ 2 = 1.5, C = 2 ÷ 2 = 1
3. 1.5 bukan nombor bulat, jadi setiap nilai didarab dengan 2: A = 10, B = 3, C = 2
4. Nisbah molar akhir ialah 10 A : 3 B : 2 C

Contoh yang kekal sebagai perpuluhan

Sesetengah campuran tidak mempunyai nisbah nombor bulat yang ringkas. Dengan 10 g A dan 16.5 g B, yang kedua-duanya mempunyai jisim molar 10 g/mol, bilangan molnya ialah 1 dan 1.65. Pecahan 1.65 ialah 33/20, dan 20 lebih besar daripada mana-mana pengganda yang dicuba oleh kalkulator, maka tiada pengganda dapat menghapuskannya. Hasilnya dipaparkan sebagai 1 A : 1.65 B.

Cara menggunakan kalkulator

1. Masukkan nama atau formula bagi setiap bahan, jisimnya dalam gram dan jisim molarnya dalam g/mol.
2. Kalkulator bermula dengan dua baris bahan yang mengandungi contoh air dan garam di atas. Gunakan "Tambah Bahan" untuk menambah baris, atau "Buang" untuk memadam baris (sekurang-kurangnya dua baris mesti dikekalkan).
3. Hasil dipaparkan secara automatik apabila setiap baris mempunyai nama, jisim yang lebih besar daripada sifar dan jisim molar yang lebih besar daripada sifar. Tiada butang berasingan untuk ditekan.
4. Bahagian hasil menunjukkan nisbah ringkas, nilai mol yang dikira bagi setiap bahan dan carta bar yang membandingkan kuantiti mol.
5. Gunakan "Salin" untuk menyalin teks nisbah, contohnya "2 H2O : 1 NaCl", ke papan keratan.

Jisim dan jisim molar mestilah kedua-duanya nombor positif; medan yang bernilai sifar atau kosong akan menyebabkan hasil disembunyikan sehingga diperbetulkan.

Mengapa nisbah molar penting

Nisbah molar berasal daripada persamaan kimia seimbang dan menerangkan bilangan zarah setiap bahan yang mengambil bahagian dalam tindak balas. Oleh sebab tindak balas berlaku zarah demi zarah, bukan gram demi gram, nisbah yang dinyatakan dalam mol menggambarkan kimia sebenar, manakala nisbah yang dinyatakan dalam gram tidak.

Pelajar menggunakan pengiraan nisbah molar untuk menyemak kerja rumah stoikiometri dan menyediakan reagen bagi eksperimen makmal dalam perkadaran yang betul. Ahli kimia dalam penyelidikan dan pembuatan menggunakan pengiraan yang sama untuk merancang jumlah setiap bahan permulaan yang diperlukan oleh sesuatu sintesis, untuk mengelakkan pembaziran bahan tindak balas dan mengesahkan nisbah ramuan dalam formulasi siap, seperti garam ubat atau campuran baja.

Latar belakang

Jeremias Benjamin Richter mencipta perkataan "stoikiometri" pada 1792 ketika mengkaji perkadaran tetap dalam tindak balas antara bahan. Pada 1799, Joseph Proust menunjukkan bahawa sesuatu sebatian kimia sentiasa mengandungi unsur yang sama dalam nisbah jisim yang sama, iaitu suatu peraturan yang kini dipanggil hukum perkadaran tetap. Teori atom John Dalton, yang diterbitkan mulai 1803, menjelaskan hal ini dengan mengemukakan bahawa unsur bergabung dalam nisbah nombor bulat kecil atom, iaitu idea yang sama diterapkan oleh kalkulator nisbah molar pada hari ini.

Mol itu sendiri muncul kemudian. Amedeo Avogadro mencadangkan pada 1811 bahawa gas yang mempunyai isi padu sama, pada suhu dan tekanan yang sama, mengandungi bilangan zarah yang sama, lalu menyediakan asas untuk pengiraan menggunakan mol. Perkataan "mol" dicipta oleh Wilhelm Ostwald sekitar 1900, dan mol menjadi unit asas SI rasmi pada 1971.

Soalan lazim

Apakah nisbah molar? Nisbah molar ialah hubungan antara bilangan mol dua atau lebih bahan dalam tindak balas atau campuran kimia. Nisbah ini menunjukkan berapa banyak zarah sesuatu bahan sepadan dengan berapa banyak zarah bahan lain.

Bagaimanakah nisbah molar dikira daripada jisim? Bahagikan jisim setiap bahan dengan jisim molarnya untuk mendapatkan mol. Bahagikan setiap nilai mol dengan nilai yang paling kecil. Jika hasilnya meninggalkan pecahan, darabkan setiap nilai dengan nombor bulat terkecil yang menukarkan kesemuanya kepada nombor bulat.

Apakah perbezaan antara nisbah molar dengan nisbah jisim? Nisbah molar membandingkan bahan berdasarkan bilangan zarah (mol). Nisbah jisim membandingkannya berdasarkan berat (gram). Tindak balas berlaku antara bilangan zarah yang tetap, maka nisbah molar, bukannya nisbah jisim, sepadan dengan persamaan kimia seimbang.

Mengapa jisim ditukarkan kepada mol dan bukannya menggunakan gram sahaja? Tindak balas kimia menggabungkan bilangan atom atau molekul yang tetap, bukan berat yang tetap. Menukarkan jisim kepada mol mengubah nilai yang boleh diukur dengan penimbang kepada nilai yang mencerminkan bilangan zarah yang sebenarnya ada.

Mengapa kalkulator kadangkala menunjukkan perpuluhan dan bukannya nombor bulat? Kalkulator mencuba pengganda daripada 1 hingga 12 untuk menghapuskan pecahan. Nisbah seperti 1 : 1.65 memerlukan pengganda 20, yang berada di luar julat tersebut, maka nilai itu dipaparkan sebagai perpuluhan dan bukannya dipaksa menjadi nisbah nombor bulat yang tidak tepat. Ralat pengukuran dalam jisim juga boleh menyebabkan nisbah sebenar terlalu jauh daripada pecahan ringkas untuk dikenal pasti.

Bagaimanakah jisim molar sesuatu sebatian ditentukan? Jisim molar ialah jumlah jisim atom setiap atom dalam formula, yang diambil daripada jadual berkala. Bagi hidrat seperti CuSO₄·5H₂O, molekul air termasuk dalam jumlah keseluruhan.

Rujukan

1. Brown, T. L., LeMay, H. E., Bursten, B. E., Murphy, C. J., Woodward, P. M., & Stoltzfus, M. W. (2017). Chemistry: The Central Science (edisi ke-14). Pearson.
2. Chang, R., & Goldsby, K. A. (2015). Chemistry (edisi ke-12). McGraw-Hill Education.
3. IUPAC. (2019). Compendium of Chemical Terminology ("Gold Book"). https://goldbook.iupac.org/
4. Biro Antarabangsa Timbang dan Sukat. The International System of Units (SI), definisi mol.