Stechiometria Nauka o ilościach materiałów zużywanych i otrzymywanych w reakcjach chemicznych Pojęcie mola Liczba atomów zawarta w 1 g czystego 1 C. 1 mol = 6.0 10 3 Liczba Avogadry
Masa molowa/masa atomowa masa 1 mola związku CO = 44.01 g/mol masa jednej cząsteczki CO = 44.01 a.j.m. Implikacje definicji mola Przykład 1 Przeliczenie a.j.m. gram 1 a.j.m. 1/1 masy 1 atomu 1 C masa 1 mola 1 C 1 g/mol 1 mol N=6.0 10 3 atomów 1 C m1 atom g 1 atom 1.0 3 = mol = 199. 10 g 3 atomów 6. 0 10 mol 1.99 10 1 a.j.m. = 1 3 g = 1.66 10 4 g
Wyznaczanie liczby Avogadry Prawo Avogadry: dla dowolnego gazu przy p=const i T=const V=const i N=const Wyznaczanie liczby Avogadry doświadczenie Rutheforda Ra α licznik Neutralizacja α Pomiar V He Liczba zliczeń N α =3.5 10 18 Objętość He V He = 0.100 cm 3 T=0 o C
Wyznaczanie liczby Avogadry def. mola 1.01 g C (miesz. izotopów) C + O CO O spalanie wymrażanie pomiar V CO O prawo Avogadry 0100. cm. 400 cm 3 3 3. 5 10 = N 18 Objętość CO V CO =.400 cm 3 N = 6. 0 10 3 T=0 o C Język symboli - atomy Z A X Z masa atomowa A liczba atomowa Prepared by Swanson Technologies www.swansontec.com
Język symboli - cząsteczki Liczba atomów w cząsteczce homoatomowej O, S 8 w cząsteczce heteroatomowej Ca 3 (PO 4 ) lub Ba(OH) Ładunek jonu Ca +, S - Wizualizacja cząsteczek H O freeware http://www.download.com/acd-chemsketch-freeware/3000-054_4-10591466.html
Wizualizacja cząsteczek Skład procentowy związków mass Udział procentowy masy danego pierwiastka w związku: mass of element in compound % = 100% mass of compound Dla tlenku żelaza (III) (Fe O 3 ) mass % Fe 111. 69 = 100% = 69. 94% 159. 69
Wzory empiryczne i rzeczywiste wzór rzeczywisty = (wzór empiryczny) n [n = l. naturalna] wzór rzeczywisty = C 6 H 6 = (CH) 6 wzór empiryczny = CH Określanie wzoru empirycznego związku 1. Oprzyj obliczenia na 100 g związku. Określ liczbę moli poszcz. pierwiastków w 100 g związku 3. Podziel każdą ilość moli przez najmniejszą spośród nich 4. Pomnóż otrzymane wartości przez liczbę naturalną tak by otrzymać najmniejsze całkowite wartości
Określanie wzoru empirycznego związku Przykład Oblicz wzór węglowodoru zawierającego 7.69 % H C x H y -100 g 7.69 g H oraz 9.31 g C H : C = 1.000 : 1.008 1 : 1 n n H C 7.69g = = 7.63 mol g 1.008 mol 9.31g = = 7.69 mol g 1.01 mol CH Związek może być acetylenem C H lub benzenem C 6 H 6 Równania reakcji Opisują przeminę chemiczną związaną z reorganizacją atomów w cząsteczkach
Równanie reakcji Reprezentacja reakcji chemicznej: CH 4 + H O CO + 3H substraty produkty prawo zachowania masy Równanie reakcji jak czytać? CH 4 + H O CO + 3H The equation is balanced. 1 mole of methane reacts with 1 mole of water to produce 1 mole of carbon oxide and 3 moles of hydrogen
Równanie reakcji jak czytać? C H 5 OH (g) + 3O (g) CO (g) + 3H O (g) Number of reacting atoms and molecules molecule of ethanol reacts with 3 molecules of oxygen to produce molecules of carbon dioxide and molecules of water Number of moles of atoms/molecules of reactants and products 1 mole of ethanol reacts with 3 moles of oxygen to produce moles of carbon dioxide and 3 moles of water Masses of reactants and products 46 g of ethanol reacts with 96 g (3x3 g) of oxygen to produce 88 g (x44 g) of carbon dioxide and 54 g (3x18 g) of water States of reactants and products Under given conditions gaseous ethanol reacts with gaseous oxygen to produce gaseous Volumes of gaseous reactants and products 1 volume of ethanol reacts with 3 volumes of oxygen to produce volumes of carbon dioxide and 3 volumes of water Obliczenia stechiometryczne 1. Zbilansuj równanie.. Konwertuj masy na mole. 3. Ustal stosunki molowe na podst. równania. 4. Użyj ich do obliczenia liczby reagujących moli wg danych. 5. Przelicz mole na g, jeśli potrzeba.
Obliczenia stechiometryczne Przykład Ile gramów CO otrzymamy utleniając 96.1 g propanu (C 3 H 8 ) C 3 H 8(g) + 5 O (g) 3 CO (g) + 4 H O (g) M C3H8 = 44.1 g/mol, M CO = 44.0 g/mol n C3H8 = 96.1 g/44.1 g/mol =.18 mol C 3 H 8(g) : CO (g) = 1 : 3 n CO = 3.18 = 6.54 mol m CO = 44 g/mol 6.54 mol = 88 g Substrat limitujący Substrat limitujący jest tym substratem, który w reakcji zużywa się pierwszy ograniczając ilość powstających produktów. Film1 substrat limitujacy.mov
Substrat limitujący Dla reakcji: CH 4 + H O CO + 3H substraty produkty 03_15 03_154 No problem, if they are mixed in stoichimetric ratio But, if one reactant is in excess (H O) not all molecules react 03_155
Obliczenia stechiometryczne 1. Zbilansuj równanie.. Konwertuj masy na mole. 3. Określ, który substrat jest limitujący 4. Ustal stosunki molowe na podst. równania. 5. Użyj ich do obliczenia liczby reagujących moli względem substratu limitującego. 6. Przelicz mole na g, jeśli potrzeba. Obliczenia stechiometryczne Przykład 1 CH 4 + 4 S CS + H S Methane is the main component of marsh gas. Heating methane in presence of sulfur produces carbon disulfide and hydrogen sulfide. Calculate the amount of carbon disulfide when 10 g of methane is reacted with an equal mass of sulfur?
data m [g] CH 4 10 S 10 CS? H S M [g/mol] 16.04 3.07 76.15 n = m/m [mol] stosunek substr. z danych z równania stech. rozwiązanie n [mol] m = n M [g] 10 16.04 = 7.48 1 1 10 3.07 = 3.74 0.5 4 LR 3.74 1 3.74 4 = 0.935 0.935 76.15 = 71. Obliczenia stechiometryczne Przykład What is the maximum mass of sulfur dioxide that can be produced by the reaction of 95.6 g of carbon disulfide with 110 g of oxygen? CS + 3O CO + SO 1 3 1 76. 30. 440. 641. 965. 110 -? n stech, mol M, g/mol m, g
CS + 1 76. 965. 16. 1 - - - O CO + 3 1 SO 3, mol 30. 440. 641. M, g/mol 110 -? m, g 344. - - n, mol. / 16.. 73 - - 344. - 344. =. 9 3 n, mol - -. 9 mol 641. g/mol= - - 14678. 146 g n stech