9.1 – Molforhold i kemiske ligninger

I enhver kemisk reaktion, er den samlede mængde stof i reaktanterne, lig med den samlede mængde stof i produkterne. Derfor, skal den samlede masse af alle reaktanterne, være lig med den samlede masse af alle produkterne. Dette er kendt som massebevarelsesloven, eller loven om massebevarelse, som siger, at der ikke er nogen ændring i den samlede masse af stoffer der reagerer i en afbalanceret kemisk reaktion. Derfor, hverken mistes eller opnås stof, når de oprindelige stoffer omdannes til nye stoffer.

For eksempel anløber sølv, når sølvet reagere med svovl, og danner sølvsulfid (Ag₂S):

$2{\mathrm{Ag}}_{\left(\mathrm{s}\right)}+{\mathrm{S}}_{\left(\mathrm{s}\right)}\to {\mathrm{Ag}}_2{\mathrm{S}}_{\left(\mathrm{s}\right)}$

I denne reaktion, er antallet af sølvatomer der reagere, det dobbelte af antallet af svovlatomer. Når 200 sølvatomer reagerer, kræves der 100 svovlatomer. I den virkelige reaktion, ville der imidlertid reagere mange flere atomer af både sølv og svovl. Hvis vi arbejder med molære mængder, så kan koefficienterne i reaktionsligningen tolkes som mol. Det vil sige, 2 mol sølv, reagerer med 1 mol svovl, for at danne 1 mol sølvsulfid. Fordi den molare masse for hver af stofferne kan bestemmes, kan molene af Ag, S, og Ag₂S også blive angivet i gram af hver. Derfor, reagerer 215,8 g Ag og 32,1 g S, for at danne 247,9 g Ag₂S. Den samlede masse af reaktanterne (247,9 g), er lig med massen af produktet (247,9 g). De forskellige måder som en kemisk ligning kan tolkes på, er vist i tabel 9.1.

Konceptforståelse 9.1

Bevarelse af masse Forbrænding af alkanen CH4 med oxygen, danner kuldioxid og vand. Beregn den samlede masse af reaktanterne og produkterne for følgende reaktions ligning, når 1 mol CH4 reagerer: ${\mathrm{CH}}_{4\left(\mathrm{g}\right)}+2{\mathrm{O}}_{2\left(\mathrm{g}\right)}\to {\mathrm{CO}}_{2\left(\mathrm{g}\right)}+2{\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_{\left(\mathrm{g}\right)}$ Svar Tolkning af koefficienterne i ligningen som antallet af mol af hvert stof, og derefter gange med den respektive molare masse, giver den samlede masse af reaktanterne og produkterne. Molenes størrelse er eksakt, fordi koefficienterne i den afbalancerede ligning er eksakte.

Mol-til-mol faktorer fra en afbalanceret ligning

Når jern reagerer med svovl, er produktet jern(III)sulfid

$2{\mathrm{Fe}}_{\left(\mathrm{s}\right)}+3{\mathrm{S}}_{\left(\mathrm{s}\right)}\to {\mathrm{Fe}}_2{\mathrm{S}}_{3\left(\mathrm{s}\right)}$

Fra den afbalancerede ligning, kan vi se at 2 mol jern reagerer med 3 mol svovl til dannelse af 1 mol jern(III)sulfid. Faktisk, kan enhver mængde jern eller svovl blive brugt, men forholdet mellem jern der reagerer med svovl, vil altid være det samme. Fra koefficienterne, skal vi opstille mol-til-mol faktorerne mellem reaktanterne og mellem reaktanterne og produkterne. Koefficienterne der bruges i mol-til-mol faktorerne er eksakte tal; de begrænser altså ikke antallet af signifikante cifre.

Brug af mol-til-mol faktorer i beregninger

Hver gang du forbereder en opskrift, justerer en motor til den korrekte blanding af brændstof og luft, eller forbereder medicin på et farmaceutisk laboratorie, har du brug for at vide de korrekte mængder af reaktanter du skal bruge, og hvor meget af produktet der vil blive dannet. Nu hvor vi har opstillet alle de mulige konverteringsfaktorer for den afbalancerede ligning , kan vi bruge disse mol-til-mol faktorer i en kemisk beregning i Opgaveeksempel 9.1.

Opgaveeksempel 9.1

Beregning af mol af en reaktant I den kemiske reaktion mellem jern og svovl, hvor mange mol svovl behøves, for at reagere med 1,42 mol jern? $2{\mathrm{Fe}}_{\left(\mathrm{s}\right)}+3{\mathrm{S}}_{\left(\mathrm{s}\right)}\to {\mathrm{Fe}}_2{\mathrm{S}}_{3\left(\mathrm{s}\right)}$ Løsning Trin 1: Angiv de oplyste mængder og de ønskede mængder. Trin 2: Opstil en plan for konvertering mellem de oplyste mængder og de ønskede mængder. mol Fe Mol S Trin 3: Brug koefficienter til at opstille mol-tim-mol faktorerne. Trin 4: Opstil opgaven, så de ønskede mængder findes.                      eksakt        tre SC            eksakt         tre SC

Opgaveeksempel 9.2

Beregning af mol af et produkt Propangas (C3H8), et brændstof der anvendes i for eksempel campinggasblus, loddebrændere, og særligt udstyrede biler, reagerer med oxygen og danner kuldioxid, vand og energi. Hvor mange mol CO2 dannes, når 2,25 mol C3H8 reagerer? ${\mathrm{C}}_3{\mathrm{H}}_{8\left(\mathrm{g}\right)}+5{\mathrm{O}}_{2\left(\mathrm{g}\right)}\stackrel{∆}{\to }3{\mathrm{CO}}_{2\left(\mathrm{g}\right)}+4{\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_{\left(\mathrm{g}\right)}$ Løsning Trin 1: Angiv de oplyste mængder og de ønskede mængder. Trin 2: Opstil en plan for konvertering mellem de oplyste mængder og de ønskede mængder. Mol C3H8 mol CO2 Trin 3: Brug koefficienter til at opstille mol-til-mol faktorerne. Trin 4: Opstil opgaven, så de ønskede mængder findes.                          eksakt tre SC               eksakt             tre SC

9.2 – Masseberegninger for reaktioner →