Calculator Raport Molar - Calculator Gratuit de Stoichiometrie

Ce este un calculator pentru raportul molar?

Un calculator pentru raportul molar convertește masa a două sau mai multe substanțe chimice în moli, apoi reduce valorile în moli la un raport simplificat. Este utilizat în stoichiometrie, ramura chimiei care se ocupă de cantitățile de substanțe implicate într-o reacție.

Molul este o unitate pentru numărarea particulelor, similar modului în care „duzină” înseamnă 12 dintr-un lucru. Un mol din orice substanță conține aproximativ 6,022 × 10²³ de particule, număr numit constanta lui Avogadro. Chimiștii lucrează cu moli, nu cu grame, deoarece reacțiile chimice au loc între numere fixe de particule, nu între mase fixe.

Formula raportului molar

Calculatorul funcționează în trei pași.

Pasul 1: Conversia masei în moli. Pentru fiecare substanță:

$\text{moli} = \frac{\text{masă (g)}}{\text{masă molară (g/mol)}}$

Masa molară, numită și greutate moleculară, este masa unui mol de substanță. Se obține prin însumarea maselor atomice ale tuturor atomilor din formula chimică.

Pasul 2: Împărțirea la cea mai mică valoare în moli. După ce fiecare substanță a fost convertită în moli, calculatorul găsește cea mai mică dintre aceste valori și împarte cantitatea în moli a fiecărei substanțe la aceasta:

$\text{raportul pentru o substanță} = \frac{\text{cantitatea sa în moli}}{\text{cea mai mică valoare în moli}}$

Astfel se obține pentru fiecare substanță un număr raportat la celelalte, substanța cu valoarea cea mai mică fiind întotdeauna egală cu 1.

Pasul 3: Eliminarea fracțiilor. Împărțirea la cea mai mică valoare lasă adesea o fracție, precum 1,5 sau 1,33. Calculatorul înmulțește apoi fiecare valoare cu același număr întreg, încercând 1, 2, 3 și așa mai departe până la 12, și păstrează primul multiplicator care transformă toate valorile în numere întregi. Sunt permise mici diferențe de rotunjire: după înmulțire, fiecare valoare trebuie să se afle la cel mult 0,01 ori multiplicatorul față de un număr întreg și niciodată la mai mult de 0,1 distanță. Aceasta este metoda standard prin care chimiștii transformă 1 : 1,5 în 2 : 3.

Deoarece se folosește cel mai mic multiplicator care funcționează, răspunsul este deja în forma sa simplificată. Nu este necesară nicio reducere suplimentară.

Dacă niciun multiplicator până la 12 nu elimină fracțiile, calculatorul lasă valorile neschimbate. Orice valoare aflată la cel mult 0,01 de un număr întreg este rotunjită la acel număr, iar celelalte sunt afișate cu două zecimale.

Cum se calculează un raport molar: exemplu rezolvat

Să presupunem că un chimist amestecă 36 g de apă (H₂O, cu masa molară 18 g/mol) cu 58,5 g de sare de masă (NaCl, cu masa molară 58,5 g/mol).

1. Moli de H₂O = 36 ÷ 18 = 2 mol
2. Moli de NaCl = 58,5 ÷ 58,5 = 1 mol
3. Cea mai mică valoare este 1 mol (NaCl), astfel încât raportul pentru H₂O este 2 ÷ 1 = 2, iar cel pentru NaCl este 1 ÷ 1 = 1
4. Ambele valori sunt deja numere întregi, astfel că raportul molar final este 2 H₂O : 1 NaCl

Exemplu cu o fracție

Împărțirea la cea mai mică valoare nu produce întotdeauna numere întregi. Să luăm 100 g din substanța A, 30 g din substanța B și 20 g din substanța C, toate având masa molară 10 g/mol:

1. Moli: A = 100 ÷ 10 = 10, B = 30 ÷ 10 = 3, C = 20 ÷ 10 = 2
2. Cea mai mică valoare este 2 mol (C), astfel că rapoartele sunt A = 10 ÷ 2 = 5, B = 3 ÷ 2 = 1,5, C = 2 ÷ 2 = 1
3. 1,5 nu este un număr întreg, astfel că fiecare valoare este înmulțită cu 2: A = 10, B = 3, C = 2
4. Raportul molar final este 10 A : 3 B : 2 C

Exemplu care rămâne zecimal

Unele amestecuri nu au un raport simplu exprimat prin numere întregi. Pentru 10 g de A și 16,5 g de B, ambele cu masa molară 10 g/mol, cantitățile în moli sunt 1 și 1,65. Fracția 1,65 este 33/20, iar 20 este mai mare decât orice multiplicator încercat de calculator, astfel că fracția nu poate fi eliminată. Rezultatul este afișat ca 1 A : 1,65 B.

Cum se utilizează calculatorul

1. Introduceți un nume sau o formulă pentru fiecare substanță, masa acesteia în grame și masa molară în g/mol.
2. Calculatorul începe cu două rânduri pentru substanțe, care conțin exemplul cu apă și sare de mai sus. Utilizați „Adăugare substanță” pentru a adăuga rânduri sau „Eliminare” pentru a șterge un rând; trebuie să rămână cel puțin două rânduri.
3. Rezultatul apare automat după ce fiecare rând are un nume, o masă mai mare decât zero și o masă molară mai mare decât zero. Nu există un buton separat care trebuie apăsat.
4. Secțiunea cu rezultatul afișează raportul simplificat, valoarea în moli calculată pentru fiecare substanță și un grafic cu bare care compară cantitățile în moli.
5. Utilizați „Copiere” pentru a copia textul raportului, de exemplu „2 H2O : 1 NaCl”, în clipboard.

Atât masa, cât și masa molară trebuie să fie numere pozitive; un câmp cu valoarea zero sau necompletat ascunde rezultatul până la remedierea problemei.

De ce sunt importante rapoartele molare

Rapoartele molare provin din ecuații chimice echilibrate și descriu câte particule din fiecare substanță participă la o reacție. Deoarece reacțiile au loc particulă cu particulă, nu gram cu gram, un raport exprimat în moli reflectă chimia reală, în timp ce un raport exprimat în grame nu o reflectă.

Elevii folosesc calculele rapoartelor molare pentru a-și verifica temele de stoichiometrie și pentru a pregăti reactivi în proporțiile corecte pentru experimente de laborator. Chimiștii din cercetare și producție folosesc același calcul pentru a planifica de cât material de pornire are nevoie o sinteză, pentru a evita risipa reactivilor și pentru a confirma raportul ingredientelor dintr-o formulare finită, precum o sare farmaceutică sau un amestec de îngrășăminte.

Context

Jeremias Benjamin Richter a creat cuvântul „stoichiometrie” în 1792, studiind proporțiile fixe în care reacționează substanțele. În 1799, Joseph Proust a arătat că un anumit compus chimic conține întotdeauna aceleași elemente în aceeași proporție masică, regulă numită acum legea proporțiilor definite. Teoria atomică a lui John Dalton, publicată începând din 1803, a explicat acest fapt propunând că elementele se combină în rapoarte mici, exprimate prin numere întregi, ale atomilor; aceeași idee este aplicată astăzi de un calculator pentru raportul molar.

Molul a apărut mai târziu. În 1811, Amedeo Avogadro a propus că volume egale de gaz, la aceeași temperatură și presiune, conțin un număr egal de particule, punând bazele numărării în moli. Cuvântul „mol” a fost creat de Wilhelm Ostwald în jurul anului 1900, iar molul a devenit unitate de bază oficială a SI în 1971.

Întrebări frecvente

Ce este un raport molar? Un raport molar este relația dintre numărul de moli ai două sau mai multe substanțe dintr-o reacție chimică sau dintr-un amestec. Acesta arată câte particule ale unei substanțe corespund unui anumit număr de particule ale alteia.

Cum se calculează un raport molar pornind de la masă? Împărțiți masa fiecărei substanțe la masa sa molară pentru a obține molii. Împărțiți fiecare valoare în moli la cea mai mică valoare. Dacă rămâne o fracție, înmulțiți fiecare valoare cu cel mai mic număr întreg care le transformă pe toate în numere întregi.

Care este diferența dintre un raport molar și un raport masic? Un raport molar compară substanțele după numărul de particule (moli). Un raport masic le compară după masă (grame). Reacțiile au loc între numere fixe de particule, astfel că raportul molar, nu raportul masic, corespunde ecuației chimice echilibrate.

De ce se convertește masa în moli în loc să se folosească pur și simplu gramele? Reacțiile chimice combină numere fixe de atomi sau molecule, nu mase fixe. Conversia masei în moli transformă o valoare care poate fi măsurată cu un cântar într-o valoare care reflectă numărul de particule prezente efectiv.

De ce afișează uneori calculatorul un număr zecimal în locul unui număr întreg? Calculatorul încearcă multiplicatori de la 1 la 12 pentru a elimina o fracție. Un raport precum 1 : 1,65 necesită un multiplicator de 20, care se află în afara acestui interval, astfel că valoarea este afișată ca număr zecimal, nu forțată într-un raport inexact exprimat prin numere întregi. Erorile de măsurare ale maselor pot, de asemenea, îndepărta un raport real atât de mult de o fracție simplă, încât aceasta să nu fie recunoscută.

Cum se determină masa molară a unui compus? Masa molară este suma maselor atomice ale tuturor atomilor din formulă, preluate dintr-un tabel periodic. Pentru un hidrat precum CuSO₄·5H₂O, moleculele de apă sunt incluse în total.

Referințe

1. Brown, T. L., LeMay, H. E., Bursten, B. E., Murphy, C. J., Woodward, P. M. și Stoltzfus, M. W. (2017). Chimie: știința centrală (ediția a 14-a). Pearson.
2. Chang, R., & Goldsby, K. A. (2015). Chimie (ed. a 12-a). McGraw-Hill Education.
3. IUPAC. (2019). Compendium of Chemical Terminology (denumit "Gold Book"). https://goldbook.iupac.org/
4. Biroul Internațional de Măsuri și Greutăți. Sistemul internațional de unități (SI), definiția molului.