(Upraveno 29.12.2018 09:23) | Nahlásit

Stechiometrické výpočty a látkové množství

--Každý z nás se v úvodu studia chemie učil v nějaké podobě zákon stálých poměrů slučovacích, který pro každý chemický pochod vyjadřuje vyčíslená chemická rovnice: 2H2 + O2 = 2H2O -> dvě molekuly vodíku reagují s jednou molekulou kyslíku za vzniku dvou molekul vody. Jako každou rovnici, můžeme i vyčíslenou chemickou rovnici rozšířit tím, že všechny členy násobíme stejným číslem, na př. 4: 8H2 + 4O2 = 8H2O. Vzhledem k tomu, že obvyklá množství látek se skládají z velkého počtu molekul, používáme nejčastěji k takovému rozšíření Avogadrovu konstantu NA = 6,022*10na23. Tak z jedné molekuly dostaneme technicky přijatelnější jednotku - 1 mol. Mol nějakých částic je 6,022*10^23 těchto částic. Mol je číslo, podobně jako 4 nebo 256 a samo o sobě nemá smysl. Pokud má vyjadřovat počet částic, musí být doplněno údajem o druhu částic: 1 mol H2, 3 moly N2, 5 molů NH3, 0,5mol O (0,5 molů atomu kyslíku).

 

--Příklad amoniaku nám poslouží k podrobnějšímu pohledu: 5 molů NH3 obsahuje tedy 5*6,022*10^23 molekul NH3. Každá z těchto molekul obsahuje 1 atom N a 3 atomy vodíku. 5 molů NH3 tedy obsahuje 5 molů atomů N a 3*5 = 15 molů atomů H. Podobně 1 mol H2 (molekulárního vodíku) obsahuje 2*1 mol H (atomů vodíku, atomárního vodíku). Veličinu, která vyjadřuje množství látky tímto způsobem, nazýváme "látkové množství" a značíme ji "n". Na příklad n(CO2) = 5mol. V našem příkladu s amoniakem bychom tedy mohli napsat: n(NH3) = n(N) = n(H)/3 => n(H) = 3*n(N) = 3*n(NH3) tedy mol amoniaku obsahuje 3 moly atomů vodíku. Nebo složitější příklad: Na2SO4: n(Na2SO4) = n(Na)/2 = n(S) = n(O)/4 => n(O) = 4*n(Na2SO4) látkové množství atomů kyslíku v síranu sodném je čtyřnásobkem látkového množství síranu sodného.

 

--Vztahy, které jsme si právě ukázali, můžeme rozšířit i na stechiometrii reakce. Tak: N2 + 3H2 = 2NH3 => n(N2)/1 = n(H2)/3 = n(NH3)/2; použití tohoto vztahu nám ukáže příklad: Kolik molů vodíku je potřeba ke vzniku 0,1 molu amoniaku? n(H2)/3 = n(NH3)/2 => n(H2)/3 = 0,1/2 => n(H2) = 0,1*3/2 = 0,15 molu H2 Tady jsme použili poměr mezi látkovým množstvím n látky, a jejím stechiometrickým koeficientem v reakci (před vzorcem této látky).


--S látkovým množstvím úzce souvisí další dvě veličiny - molární hmotnost a molární koncentrace.


--Molární hmotnost látky je hmotnost jednoho molu látky a značíme ji M. Jejím rozměrem je g/mol. Vypočítáme ji tak, že sečteme relativní atomové hmotnosti všech atomů v molekule. Tak dostaneme relativní molekulovou hmotnost Mr a tu vynásobíme součinem Avogadrovy konstanty a atomové hmotnostní jednotky: NA*mu = 6,022*10^23*1,66*10^-24 = 1g/mol. Přibližná molární hmotnost M(N2) = (14 + 14)*1g/mol = 28g/mol. S pomocí molární hmotnosti snadno přepočítáme hmotnost látky na její látkové množství: n = m/M, kde m je hmotnost látky, M je její molární hmotnost a n je látkové množství.


--Molární koncentrace je počet molů látky v 1dm3 a značíme ji c: c = n/V kde n je látkové množství v mol, V je objem v dm3 a c je molární koncentrace (molarita) mol/dm3.

 

--S tím, co jsem se tady snažil vysvětlit, by už mělo být snadné řešení celé řady úloh: Příklad: Jaká je molární koncentrace iontů Na+, jestliže jsme ve dvou litrech roztoku rozpustili 0,1molu Na3PO4? n(Na+) = 3*n(Na3PO4 = 3*0,1 = 0,3molu. c = n/V = 0,3/2 = 0,15mol/dm3. V laboratorní praxi se molární koncentrace označuje tak, že se za hodnotu napíše velké M: 0,005M H2SO4 je roztok, který v 1dm3 obsahuje 0,005 molu H2SO4; při M(H2SO4) = 98g/mol roztok obsahuje 0,005*98 = 0,49g H2SO4 v 1 dm3.


--Tento text určitě není vyčerpávající a také nejspíš obsahuje několik chyb. Předem děkuji všem, kteří na ně upozorní a v diskuzi doplním potřebné vysvětlení.

--Pokračování k této problematice najdete zde:  

https://www.ontola.com/cs/ondi/udurmy/stechiometricke-vypocty-a-latkove-mnozstvi-ii
Témata: chemie

2 reakce

| Nahlásit
Já k tomu nemám nic po věcné stránce, akorát bych možná ten text nějak líp strukturoval. A možná tomu dal obrácený název: Látkové množství a stechiometrické výpočty, protože na začátku je vlastně pěkně samostatně vysvětlený pojem látkového množství. Když jsem se na látkové množství kdysi letmo díval, moc jsem to nechápal. Až z toho tvého vysvětlení jsem to konečně pochopil (nechápal jsem, jak se pozná třeba u kyslíku, jestli se udává počet atomů O nebo molekul O2 (až od tebe sem pochopil, že musí výslovně uvést, o jaké částice jde) a co vlastně to číslo udávající látkové množství přesně znamená, dřív jsem si to nedovedl moc představit).
| Nahlásit
Super, pomohlo to!Díky
 Anonym
Odpovídat lze i bez registrace. Dodržujte pravidla Ontoly
Vložit: Obrázek