Obliczenia chemiczne

strona 1/3
Obliczenia chemiczne
Dorota Lewandowska, Anna Warchoł, Lidia Wasyłyszyn
Treść podstawy programowej:
Wagowe stosunki stechiometryczne w związkach chemicznych i reakcjach chemicznych – masa
atomowa i cząsteczkowa, prawo stałości składu, prawo zachowania masy.
Zagadnienia do powtórki
1. Masa atomowa i cząsteczkowa.
2. Prawo stałości składu związku chemicznego.
3. Prawo zachowania masy.
Kompendium wiedzy
1. Masa atomowa i cząsteczkowa.
Atomy posiadają tak małe masy, że dla ich wyrażania stosowanie jednostek układu SI jest nieprzydatne. W układzie SI masa np. atomu wodoru wynosi około: 0,000 000 000 000 000 000 000 001 660 g.
Dla określania mas atomów wprowadzono specjalną jednostkę zwaną atomową jednostką masy i oznaczaną jako u [unit]. Pomiędzy gramem a atomową jednostką masy istnieje następująca zależność:
1 [g] = 6,02214 · 1023 [u] lub 1 [u] = 1,6605 · 10–24 [g]
Masą atomową nazywa się masę atomu wyrażoną w atomowych jednostkach masy [u].
Pierwiastek
Masa atomu [g]
Masa atomowa [u]
wodór
0,166 · 10-23
1,0079 ≅ 1
tlen
2,656 · 10-23
15,9994 ≅ 16
9,276 · 10
55,847 ≅ 56
żelazo
-23
rtęć
33,304 · 10-23
200,59 ≅ 201
polon
34,7 · 10-23
209
Masa cząsteczkowa to masa cząsteczki wyrażona w atomowych jednostkach masy [u]. Oblicza się
ją przez zsumowanie mas atomowych atomów tworzących cząsteczkę.
Data utworzenia: 2008-11-30
strona 2/3
Substancja
Wzór cząsteczki
Masa cząsteczkowa [u]
fosfor
P4
4 · 31 = 124
kwas azotowy(V)
HNO3
1 + 14 + 3 · 16 = 63
wodorotlenek wapnia
etanol
Ca(OH)2
C2H5OH
40 + 2 · 16 + 2 · 1 = 74
2 · 12 + 6 · 1 + 16 = 46
2. Prawo stałości składu związku chemicznego (prawo stosunków stałych).
Związek chemiczny to substancja złożona z dwóch lub więcej połączonych ze sobą pierwiastków
chemicznych. Skład związku chemicznego jest stały i charakterystyczny dla danego związku, co stanowi treść prawa stałości składu. Sformułowane przez J.L.Prousta w 1799 roku prawo stwierdza, że
stosunek masowy pierwiastków w związku chemicznym jest wielkością stałą dla danego związku. Korzystając z prawa stałości składu można określić skład procentowy (masowy) związku chemicznego.
Wzór związku
chemicznego
Stosunek masowy
pierwiastków
H2O
2Mat H : Mat O = 2u : 16u = 1 : 8
Ca(OH)2
C2H4
HCOOH
C6H12O6
Mat Ca : 2Mat O : 2Mat H = 40u :
: 32u : 2u = 20 : 16 : 1
2Mat C : 4Mat H = 24u : 4u = 6 : 1
2Mat H : Mat C : 2Mat O = 2u : 12u :
: 32u = 1 : 6 : 16
6MatC :12MatH : 6Mat O= 72u :
: 12u : 96u == 3 : 1 : 4
Skład procentowy związku chemicznego
16u
2u
%O =
∙ 100% ≈ 88, 89%
i 100% ≈ 11,11%
18u
18u
32u
40u
%O =
i 100% ≈ 43,24%
%Ca =
i 100% ≈ 54,05%
74u
74u
2u
%H =
i 100% ≈ 2,71%
74u
%H =
%C =
24u
i 100% ≈ 85,71%
28u
%H =
4u
i 100% ≈ 14,29%
28u
12u
2u
%C =
i 100% ≈ 26,09%
i 100% ≈ 4,35%
46u
46u
32u
%O =
i 100% ≈ 69,56%
46u
12u
96u
%H =
i 100% ≈ 6,7%
%O =
i 100% ≈ 53,3%
180u
180u
%H =
%C =
72u
 100% = 40%
180u
3. Prawo zachowania masy.
W reakcji chemicznej substancje biorące udział w reakcji (zapisywane po lewej stronie równania)
nazywa się substratami, a substancje powstające w wyniku reakcji (zapisywane po prawej stronie równania) nazywa się produktami. Łączna masa substratów reakcji chemicznej równa jest łącznej masie
produktów tej reakcji. Stwierdzenie to nosi nazwę prawa zachowania masy i zostało sformułowane
w 1760 roku przez M.Łomonosowa i A.Lavoisiera.
Data utworzenia: 2008-11-30
strona 3/3
W reakcji chemicznej stosunek ilościowy poszczególnych reagentów (substratów i produktów) jest
wielkością stałą.
Równanie reakcji:
2NaOH +
H2SO4 =
Na2SO4 +
2H2O
Łączna masa substratów:
Łączna masa produktów:
2 · 40u + 98u = 178u
142u + 2 · 18u = 178u
Stosunek masowy reagentów:
2 · 40 u
:
98 u
:
142 u
:
2 · 18 u
80
:
98
:
142
:
36
40
:
49
:
71
:
18
Prawo zachowania masy jest podstawą zależności stechiometrycznych w równaniach reakcji, które
pozwalają przewidzieć ilość wszystkich reagentów na podstawie podanej ilości jednego z nich (substratu lub produktu).
Na podstawie powyższego równania można przykładowo stwierdzić:
1) ile gramów kwasu siarkowego(VI) potrzeba do zobojętnienia 40 g zasady sodowej?
Równanie reakcji:
2NaOH
+
H2SO4
=
Na2SO4
+
2H2O
Stosunek masowy odpowiednich reagentów:
80 u
:
98 u
:
x g
Dane i szukane
40 g
x = 49 g
2) ile gramów siarczanu(VI) sodu powstanie, jeśli do reakcji zużyto 24,5 g kwasu siarkowego(VI)
i odpowiednią ilość zasady?
Równanie reakcji:
2 NaOH
+
H2SO4
=
Na2SO4 +
2H2O
Stosunek masowy odpowiednich reagentów:
98 u
:
142 u
24,5 g
:
xg
Dane i szukane
x = 35,5 g
Data utworzenia: 2008-11-30