Kalkulator molarnih razmerij - Brezplačni stehiometrijski kalkulator

Kaj je kalkulator molskega razmerja?

Kalkulator molskega razmerja pretvori maso dveh ali več kemijskih snovi v mole, nato pa te vrednosti molov poenostavi v razmerje. Uporablja se v stehiometriji, veji kemije, ki obravnava količine snovi, udeleženih v reakciji.

Mol je enota za štetje delcev, podobno kot »ducat« pomeni 12 nečesa. En mol katere koli snovi vsebuje približno 6,022 × 10²³ delcev, kar imenujemo Avogadrova konstanta. Kemiki uporabljajo mole namesto gramov, ker kemijske reakcije potekajo med določenim številom delcev, ne med določenimi masami.

Formula molskega razmerja

Kalkulator deluje v treh korakih.

Korak 1: Pretvorite maso v mole. Za vsako snov:

$\text{količina snovi v molih} = \frac{\text{masa (g)}}{\text{molska masa (g/mol)}}$

Molska masa, imenovana tudi molekulska masa, je masa enega mola snovi. Določimo jo tako, da seštejemo atomske mase vseh atomov v kemijski formuli.

Korak 2: Delite z najmanjšo vrednostjo molov. Ko je vsaka snov pretvorjena v mole, kalkulator poišče najmanjšo od teh vrednosti in z njo deli število molov vsake snovi:

$\text{razmerje za snov} = \frac{\text{njena količina v molih}}{\text{najmanjša vrednost molov}}$

Tako dobimo število za vsako snov glede na druge, pri čemer je najmanjša količina snovi vedno enaka 1.

Korak 3: Odpravite ulomke. Deljenje z najmanjšo vrednostjo pogosto pusti ulomek, na primer 1,5 ali 1,33. Kalkulator nato vsako vrednost pomnoži z istim celim številom; preizkusi 1, 2, 3 in tako naprej do 12 ter obdrži prvi množitelj, ki celoten niz pretvori v cela števila. Dovoljena so majhna odstopanja zaradi zaokroževanja: po množenju mora biti vsaka vrednost od celega števila oddaljena za manj kot 0,01-kratnik množitelja in nikoli za več kot 0,1. To je običajen način, kako kemiki pretvorijo 1 : 1,5 v 2 : 3.

Ker se uporabi najmanjši delujoči množitelj, je odgovor že v najpreprostejši obliki. Nadaljnje krajšanje ni potrebno.

Če noben množitelj do 12 ne odpravi ulomkov, kalkulator pusti vrednosti nespremenjene. Vsaka vrednost, ki je od celega števila oddaljena za največ 0,01, se zaokroži na to celo število, preostale pa se prikažejo na dve decimalni mesti.

Kako izračunati molsko razmerje: prikazan primer

Predpostavimo, da kemik zmeša 36 g vode (H₂O, molska masa 18 g/mol) z 58,5 g kuhinjske soli (NaCl, molska masa 58,5 g/mol).

1. Količina H₂O v molih = 36 ÷ 18 = 2 mol
2. Količina NaCl v molih = 58,5 ÷ 58,5 = 1 mol
3. Najmanjša vrednost je 1 mol (NaCl), zato je razmerje za H₂O 2 ÷ 1 = 2, za NaCl pa 1 ÷ 1 = 1
4. Obe vrednosti sta že celi števili, zato je končno molsko razmerje 2 H₂O : 1 NaCl

Primer z ulomkom

Deljenje z najmanjšo vrednostjo ne da vedno celih števil. Vzemimo 100 g snovi A, 30 g snovi B in 20 g snovi C, pri čemer imajo vse molsko maso 10 g/mol:

1. Količine v molih: A = 100 ÷ 10 = 10, B = 30 ÷ 10 = 3, C = 20 ÷ 10 = 2
2. Najmanjša vrednost je 2 mol (C), zato so razmerja A = 10 ÷ 2 = 5, B = 3 ÷ 2 = 1,5, C = 2 ÷ 2 = 1
3. 1,5 ni celo število, zato vsako vrednost pomnožimo z 2: A = 10, B = 3, C = 2
4. Končno molsko razmerje je 10 A : 3 B : 2 C

Primer, pri katerem ostane decimalno število

Nekatere zmesi nimajo preprostega razmerja v celih številih. Pri 10 g snovi A in 16,5 g snovi B, ki imata obe molsko maso 10 g/mol, sta količini v molih 1 in 1,65. Ulomek 1,65 je enak 33/20, 20 pa je večji od vsakega množitelja, ki ga preizkusi kalkulator, zato ga ni mogoče odpraviti. Rezultat je prikazan kot 1 A : 1,65 B.

Kako uporabljati kalkulator

1. Vnesite ime ali formulo vsake snovi, njeno maso v gramih in molsko maso v g/mol.
2. Kalkulator začne z dvema vrsticama za snovi, v katerih je zgornji primer vode in soli. Za dodajanje vrstic uporabite »Dodaj snov«, za brisanje vrstice pa »Odstrani« (ostati morata vsaj dve vrstici).
3. Rezultat se prikaže samodejno, ko ima vsaka vrstica ime, maso, večjo od nič, in molsko maso, večjo od nič. Pritisniti ni treba nobenega posebnega gumba.
4. V razdelku z rezultati so prikazani poenostavljeno razmerje, izračunana količina v molih za vsako snov in stolpčni graf, ki primerja količine molov.
5. Z možnostjo »Kopiraj« kopirate besedilo razmerja, na primer »2 H2O : 1 NaCl«, v odložišče.

Masa in molska masa morata biti pozitivni števili; ničelno ali prazno polje skrije rezultat, dokler napaka ni odpravljena.

Zakaj so molska razmerja pomembna

Molska razmerja izhajajo iz uravnoteženih kemijskih enačb in opisujejo, koliko delcev posamezne snovi sodeluje v reakciji. Ker reakcije potekajo delec za delcem in ne gram za gramom, molsko razmerje odraža dejansko kemijo, masno razmerje pa ne.

Dijaki uporabljajo izračune molskih razmerij za preverjanje domačih nalog iz stehiometrije in za pripravo reagentov v pravilnih razmerjih pri laboratorijskih poskusih. Kemiki v raziskavah in proizvodnji uporabljajo isti izračun za načrtovanje potrebne količine vsake izhodne snovi pri sintezi, za preprečevanje nepotrebne porabe reaktantov in za preverjanje razmerja sestavin v končnem pripravku, kot sta sol učinkovine ali gnojilna mešanica.

Ozadje

Jeremias Benjamin Richter je besedo »stehiometrija« skoval leta 1792, ko je preučeval stalna razmerja, v katerih snovi reagirajo. Leta 1799 je Joseph Proust pokazal, da je določena kemijska spojina vedno sestavljena iz istih elementov v enakem masnem razmerju; to pravilo se danes imenuje zakon stalnih masnih razmerij. John Dalton je to pojasnil s svojo atomsko teorijo, objavljeno od 1803, v kateri je predlagal, da se elementi povezujejo v majhnih celoštevilčnih razmerjih atomov; to je ista zamisel, ki jo danes uporablja kalkulator molskega razmerja.

Sam mol je nastal pozneje. Amedeo Avogadro je leta 1811 predlagal, da enaki prostornini plina pri enaki temperaturi in tlaku vsebujeta enako število delcev, s čimer je postavil temelje štetju v molih. Besedo »mol« je okoli leta 1900 skoval Wilhelm Ostwald, mol pa je leta 1971 postal uradna osnovna enota SI.

Pogosta vprašanja

Kaj je molsko razmerje? Molsko razmerje je odnos med številom molov dveh ali več snovi v kemijski reakciji ali zmesi. Prikazuje, koliko delcev ene snovi ustreza določenemu številu delcev druge snovi.

Kako izračunate molsko razmerje iz mase? Maso vsake snovi delite z njeno molsko maso, da dobite količino v molih. Vsako vrednost molov delite z najmanjšo vrednostjo. Če ostane ulomek, vsako vrednost pomnožite z najmanjšim celim številom, ki vse vrednosti pretvori v cela števila.

Kakšna je razlika med molskim in masnim razmerjem? Molsko razmerje primerja snovi po številu delcev (molih). Masno razmerje jih primerja po masi (gramih). Reakcije potekajo med določenim številom delcev, zato se z uravnoteženo kemijsko enačbo ujema molsko razmerje, ne pa masno razmerje.

Zakaj maso pretvarjamo v mole, namesto da bi uporabili samo grame? Kemijske reakcije združujejo določeno število atomov ali molekul, ne določenih mas. Pretvorba mase v mole spremeni vrednost, ki jo lahko izmerimo na tehtnici, v vrednost, ki odraža dejansko število prisotnih delcev.

Zakaj kalkulator včasih prikaže decimalno namesto celega števila? Kalkulator za odpravo ulomka preizkusi množitelje od 1 do 12. Za razmerje, kot je 1 : 1,65, je potreben množitelj 20, ki je zunaj tega razpona, zato je vrednost prikazana kot decimalno število, namesto da bi jo na silo pretvorili v netočno razmerje celih števil. Merilna napaka pri masah lahko tudi povzroči, da je pravo razmerje preveč oddaljeno od preprostega ulomka, da bi ga bilo mogoče prepoznati.

Kako določimo molsko maso spojine? Molska masa je vsota atomskih mas vseh atomov v formuli, vzetih iz periodnega sistema. Pri hidratu, kot je CuSO₄·5H₂O, so molekule vode vključene v skupno maso.

Viri

1. Brown, T. L., LeMay, H. E., Bursten, B. E., Murphy, C. J., Woodward, P. M. in Stoltzfus, M. W. (2017). Chemistry: The Central Science (14. izd.). Pearson.
2. Chang, R., in Goldsby, K. A. (2015). Chemistry (12. izd.). McGraw-Hill Education.
3. IUPAC. (2019). Compendium of Chemical Terminology ("Gold Book"). https://goldbook.iupac.org/
4. Mednarodni urad za uteži in mere. Mednarodni sistem enot (SI), opredelitev mola.