Molaire Verhoudingsrekenmachine - Gratis Stoechiometrie Calculator

Wat is een rekenmachine voor molaire verhoudingen?

Een rekenmachine voor molaire verhoudingen zet de massa van twee of meer chemische stoffen om in mol en vereenvoudigt die molwaarden vervolgens tot een verhouding. De rekenmachine wordt gebruikt in de stoichiometrie, de tak van de chemie die zich bezighoudt met de hoeveelheden stoffen die bij een reactie betrokken zijn.

Een mol is een eenheid om deeltjes te tellen, vergelijkbaar met hoe „dozijn” 12 van iets betekent. Eén mol van een willekeurige stof bevat ongeveer 6,022 × 10²³ deeltjes, een getal dat de constante van Avogadro wordt genoemd. Chemici werken met mol in plaats van gram, omdat chemische reacties plaatsvinden tussen vaste aantallen deeltjes en niet tussen vaste gewichten.

Formule voor de molaire verhouding

De calculator werkt in drie stappen.

Stap 1: Zet massa om in mol. Voor elke stof:

$\text{mol} = \frac{\text{massa (g)}}{\text{molaire massa (g/mol)}}$

Molaire massa, ook molecuulmassa genoemd, is de massa van één mol van een stof. Deze wordt gevonden door de atoommassa's van alle atomen in de chemische formule bij elkaar op te tellen.

Stap 2: Deel door de kleinste molwaarde. Zodra elke stof is omgerekend naar mol, zoekt de rekenmachine de kleinste van die waarden en deelt hij de hoeveelheid mol van elke stof daardoor:

$\text{verhouding voor een stof} = \frac{\text{de hoeveelheid mol ervan}}{\text{kleinste molwaarde}}$

Hierdoor krijgt elke stof een getal ten opzichte van de andere stoffen, waarbij de kleinste hoeveelheid altijd gelijk is aan 1.

Stap 3: Werk breuken weg. Delen door de kleinste waarde levert vaak een breuk op, zoals 1,5 of 1,33. De rekenmachine vermenigvuldigt vervolgens elke waarde met hetzelfde gehele getal. Hij probeert 1, 2, 3 enzovoort tot en met 12, en gebruikt de eerste vermenigvuldigingsfactor die de hele reeks in gehele getallen omzet. Kleine afrondingsverschillen zijn toegestaan: na het vermenigvuldigen moet elke waarde binnen 0,01 maal de vermenigvuldigingsfactor van een geheel getal liggen en nooit meer dan 0,1 daarvan afwijken. Dit is de gebruikelijke manier waarop chemici 1 : 1,5 omzetten in 2 : 3.

Omdat de kleinste werkende vermenigvuldigingsfactor wordt gebruikt, staat het antwoord al in de eenvoudigste vorm. Verdere vereenvoudiging is niet nodig.

Als geen enkele vermenigvuldigingsfactor tot en met 12 de breuken wegwerkt, laat de rekenmachine de waarden staan zoals ze zijn. Elke waarde die minder dan 0,01 van een geheel getal afwijkt, wordt naar dat gehele getal afgerond; de overige waarden worden met twee decimalen weergegeven.

Een molaire verhouding berekenen: uitgewerkt voorbeeld

Stel dat een chemicus 36 g water (H₂O, molaire massa 18 g/mol) mengt met 58,5 g keukenzout (NaCl, molaire massa 58,5 g/mol).

1. Hoeveelheid mol H₂O = 36 ÷ 18 = 2 mol
2. Hoeveelheid mol NaCl = 58,5 ÷ 58,5 = 1 mol
3. De kleinste waarde is 1 mol (NaCl), dus de verhouding van H₂O is 2 ÷ 1 = 2 en die van NaCl is 1 ÷ 1 = 1
4. Beide waarden zijn al gehele getallen, dus de uiteindelijke molaire verhouding is 2 H₂O : 1 NaCl

Voorbeeld met een breuk

Delen door de kleinste waarde levert niet altijd gehele getallen op. Neem 100 g van stof A, 30 g van stof B en 20 g van stof C, allemaal met een molaire massa van 10 g/mol:

1. Hoeveelheid mol: A = 100 ÷ 10 = 10, B = 30 ÷ 10 = 3, C = 20 ÷ 10 = 2
2. De kleinste waarde is 2 mol (C), dus de verhoudingen zijn A = 10 ÷ 2 = 5, B = 3 ÷ 2 = 1,5, C = 2 ÷ 2 = 1
3. 1,5 is geen geheel getal, dus elke waarde wordt vermenigvuldigd met 2: A = 10, B = 3, C = 2
4. De uiteindelijke molaire verhouding is 10 A : 3 B : 2 C

Voorbeeld dat een decimaal blijft

Sommige mengsels hebben geen eenvoudige verhouding in gehele getallen. Bij 10 g van A en 16,5 g van B, beide met een molaire massa van 10 g/mol, zijn de hoeveelheden mol 1 en 1,65. De breuk 1,65 is 33/20 en 20 is groter dan elke vermenigvuldigingsfactor die de rekenmachine probeert, waardoor de breuk niet kan worden weggewerkt. Het resultaat wordt weergegeven als 1 A : 1,65 B.

De calculator gebruiken

1. Voer voor elke stof een naam of formule, de massa in gram en de molaire massa in g/mol in.
2. De rekenmachine begint met twee rijen voor stoffen, met daarin het bovenstaande voorbeeld met water en zout. Gebruik „Stof toevoegen” voor meer rijen of „Verwijderen” om een rij te verwijderen (er moeten minimaal twee rijen overblijven).
3. Het resultaat verschijnt automatisch zodra elke rij een naam, een massa groter dan nul en een molaire massa groter dan nul bevat. Er is geen aparte knop om in te drukken.
4. In het resultaatgedeelte worden de vereenvoudigde verhouding, de voor elke stof berekende molwaarde en een staafdiagram met een vergelijking van de hoeveelheden mol weergegeven.
5. Gebruik „Kopiëren” om de verhoudingstekst, bijvoorbeeld „2 H2O : 1 NaCl”, naar het klembord te kopiëren.

Zowel de massa als de molaire massa moet een positief getal zijn; een nul of leeg veld houdt het resultaat verborgen totdat dit is hersteld.

Waarom molaire verhoudingen belangrijk zijn

Molaire verhoudingen zijn afkomstig uit gebalanceerde chemische vergelijkingen en beschrijven hoeveel deeltjes van elke stof aan een reactie deelnemen. Omdat reacties per deeltje plaatsvinden en niet per gram, geeft een verhouding in mol de werkelijke chemie weer, terwijl een verhouding in gram dat niet doet.

Studenten gebruiken berekeningen met molaire verhoudingen om hun stoichiometrieopgaven te controleren en reagentia voor laboratoriumexperimenten in de juiste verhoudingen voor te bereiden. Chemici in onderzoek en productie gebruiken dezelfde berekening om te plannen hoeveel van elk uitgangsmateriaal een synthese nodig heeft, verspilling van reactanten te voorkomen en de verhouding van ingrediënten in een eindproduct te bevestigen, zoals een geneesmiddelzout of een meststofmengsel.

Achtergrond

Jeremias Benjamin Richter bedacht het woord „stoichiometrie” in 1792 tijdens onderzoek naar de vaste verhoudingen waarin stoffen reageren. In 1799 toonde Joseph Proust aan dat een bepaalde chemische verbinding altijd dezelfde elementen in dezelfde massaverhouding bevat, een regel die nu de wet van de vaste verhoudingen wordt genoemd. De atoomtheorie van John Dalton, gepubliceerd vanaf 1803, verklaarde dit door te stellen dat elementen zich combineren in kleine gehele verhoudingen van atomen, hetzelfde idee dat een rekenmachine voor molaire verhoudingen tegenwoordig toepast.

De mol zelf kwam later. Amedeo Avogadro stelde in 1811 voor dat gelijke gasvolumes bij dezelfde temperatuur en druk gelijke aantallen deeltjes bevatten, waarmee de basis werd gelegd voor tellen in mol. Het woord „mol” werd rond 1900 bedacht door Wilhelm Ostwald en de mol werd in 1971 een officiële SI-basiseenheid.

Veelgestelde vragen

Wat is een molaire verhouding? Een molaire verhouding is de relatie tussen het aantal mol van twee of meer stoffen in een chemische reactie of een mengsel. Ze laat zien met hoeveel deeltjes van de ene stof een bepaald aantal deeltjes van een andere stof overeenkomt.

Hoe bereken je een molaire verhouding uit massa? Deel de massa van elke stof door de molaire massa om de hoeveelheid mol te verkrijgen. Deel elke molwaarde door de kleinste waarde. Als dat een breuk oplevert, vermenigvuldig dan elke waarde met het kleinste gehele getal dat ze allemaal in gehele getallen omzet.

Wat is het verschil tussen een molaire verhouding en een massaverhouding? Een molaire verhouding vergelijkt stoffen op basis van het aantal deeltjes (mol). Een massaverhouding vergelijkt ze op basis van gewicht (gram). Reacties vinden plaats tussen vaste aantallen deeltjes, dus de molaire verhouding, niet de massaverhouding, komt overeen met de gebalanceerde chemische vergelijking.

Waarom wordt massa omgezet in mol in plaats van gewoon gram te gebruiken? Chemische reacties combineren vaste aantallen atomen of moleculen, niet vaste gewichten. Door massa om te zetten in mol wordt een waarde die met een weegschaal kan worden gemeten omgezet in een waarde die weergeeft hoeveel deeltjes er daadwerkelijk aanwezig zijn.

Waarom geeft de rekenmachine soms een decimaal weer in plaats van een geheel getal? De rekenmachine probeert vermenigvuldigingsfactoren van 1 tot 12 om een breuk weg te werken. Voor een verhouding zoals 1 : 1,65 is een vermenigvuldigingsfactor van 20 nodig. Die valt buiten dat bereik, dus de waarde wordt als decimaal weergegeven in plaats van geforceerd te worden tot een onnauwkeurige verhouding in gehele getallen. Meetfouten in de massa's kunnen er ook voor zorgen dat een werkelijke verhouding te ver van een eenvoudige breuk afwijkt om te worden herkend.

Hoe wordt de molaire massa van een verbinding bepaald? De molaire massa is de som van de atoommassa's van alle atomen in de formule, afkomstig uit een periodiek systeem. Bij een hydraat zoals CuSO₄·5H₂O worden de watermoleculen meegerekend in het totaal.

Referenties

1. Brown, T. L., LeMay, H. E., Bursten, B. E., Murphy, C. J., Woodward, P. M., & Stoltzfus, M. W. (2017). Chemistry: The Central Science (14e ed.). Pearson.
2. Chang, R., & Goldsby, K. A. (2015). Chemistry (12e ed.). McGraw-Hill Education.
3. IUPAC. (2019). Compendium of Chemical Terminology (het "Gold Book"). https://goldbook.iupac.org/
4. Internationaal Bureau voor Maten en Gewichten. Het Internationale Stelsel van Eenheden (SI), definitie van de mol.