Calcule chimice
Următoarele mărimi fizice sunt utilizate în calculele chimice:
Densitatea este o mărime fizică care exprimă masa unei substanțe pe un anumit volum. Marca sa este litera greacă ró (ρ) .Unitatea de bază este kilogramul pe metru cub (kg/m 3), dar unitatea utilizată este gramul pe centimetru cub (g/cm 3). Conversia între aceste unități: g/cm 3 = kg/m 3: 1000 și kg/m 3 = g/cm 3 ∙ 1000. Kilogramul pe metru cub este, de asemenea, scris ca kilogram ori metru pe minus treime (kg • m -3) și gram pe metru cub este, de asemenea, scris ca gram ori centimetru până la minus treime (g • cm -3).
Calculăm densitatea împărțind greutatea (în grame) la volum (în centimetri cubi). Acest lucru ne oferă următoarea formulă:
Dacă vreau să obțin o formulă pentru calcularea uneia dintre aceste cantități dintr-o astfel de formulă, o acoper și restul formulei triunghiului formează o formulă pentru calcularea cantității date.
Misiune: 500 de mililitri de apă cântăresc 499 de grame. Care este densitatea apei?
Înscriere:
Formula și calculul:
Răspunsul: Apa are o densitate de 0,998 g/cm 3. Dar în calculele chimice, aceasta este adesea rotunjită la 1 g/cm 3 .
Misiune: Densitatea cuprului este de 8960 kg/m 3. Ce volum va avea firul de cupru cu greutatea de 10g?
Înscriere:
- m (Cu) = 10g
- ρ (Cu) = 8960 kg/m 3 = 8,96 g/cm 3
- V =?
Formula și calculul:
V (Cu) ≈1.1161cm 3
Răspunsul: Firul de cupru are un volum de 1,1161 cm 3 .
Misiune: Densitatea criptonului este de 3,44 kg/m 3. Cât va cântări 3,5 m 3 de cripton?
Înscriere:
- V (Kr) = 3,5m 3
- ρ (Kr) = 3,44 kg/m 3
- m (Kr) =?
Formula și calculul:
- m (Kr) = ρ (Kr) • V (Kr)
- m (Kr) = 3,44 kg/m 3 • 3,5 m 3 (linii scurte)
- m (Kr) = 12,04 kg
Răspunsul: 3,5 m 3 de cripton va cântări 12,04 kg.
Fracția în greutate este o cantitate utilizată pentru a exprima compoziția soluțiilor. Brandul său este w. Nu are unitate. Exprimă ce parte din greutatea soluției solutului, întreaga soluție având o valoare de 1 și, prin urmare, fracția de greutate trebuie să fie mai mică de 1. Se exprimă ca număr zecimal sau procent.
Fracția de masă este calculată astfel încât masa solutului [marca sa este m (A)] împărțit la greutatea întregii soluții [marca sa este Domnul)]. Avem nevoie de un număr mai mic de 1 și îl putem converti într-un procent (înmulțind cu 100).
Următorul triunghi rezultă din formula fracției de masă:
Și în acest triunghi înseamnă solut (este înlocuit cu formula din calcule). R în acest triunghi înseamnă soluție.
Misiune: Am dizolvat 50 g sare de masă în apă. Întreaga soluție cântărește 627 g. Ce procent este această soluție?
Înscriere:
- m (NaCI) = 50g
- m (R) = 627g
- w (NaCI) =?
Formula și calculul:
- w (NaCl) = m (NaCl): m (R)
- w (NaCl) = 50g: 627g (linii trunchiate)
- w (NaCl) ≈0.0797 = 7.97%
Răspunsul: Soluția este de 7,97 la sută.
Misiune: Care va fi greutatea soluției de NaBr, a cărei fracțiune în greutate este 0,25 și pentru prepararea sa am folosit 15g NaBr.
Înscriere:
- m (NaBr) = 15g
- w (NaBr) = 0,25
- m (R) =?
Formula și calculul:
- m (R) = m (A): w (A)
- m (R) = 15g: 0,25
- m (R) = 60g
Răspunsul: Greutatea topiturii va fi de 60g.
Misiune: 750 g de apă de izvor Rajec conțin 0,04% săruri dizolvate. Câte grame de săruri dizolvate conține această apă?
Înscriere:
- m (R) = 750g
- w (A) = 0,04% = 0,0004
- m (A) =?
Formula și calculul:
- m (A) = w (A) • m (R)
- m (A) = 0,0004 • 750g
- m (A) = 0,3 g
Răspunsul: Apa de izvor Rajec conține 0,3 g de săruri dizolvate.
Constanta și masa lui Avogadro
Când folosim calcule chimice și înregistrăm reacții chimice (ecuații chimice), uneori trebuie să știm cât de mult este o substanță. Ar putea fi considerat ca atomi sau molecule, dar este foarte puțin practic. Când mergem la magazin pentru a cumpăra maci, nu cerem nici numărul de fasole, ci exprimăm cantitatea dorită de mac folosind cantitatea fizică-greutate
În chimie avem și o cantitate care exprimă numărul de atomi din materie. Această cantitate se numește cantitate de substanță. Marca cantității de substanță este n iar unitatea lui este dig(Marca acestei unități este mol). 1 mol conține aproximativ 6.022 • 10 23 particule. Acest număr se numește constanta lui Avogadro. Exprimat în notație numerică normală, arată așa: 602 200 000 000 000 000 000 000 000 000 000. Și exprimat în notație verbală, este de șase sute două miliarde două sute de trilioane. Un alunit este de aproximativ optsprezece mililitri de apă.
Masa molară (masă atomică relativă)
Aceeași cantitate de substanțe diferite are greutăți diferite. Acest lucru se datorează faptului că atomii care au mai mulți protoni sunt, de asemenea, mai grei. Masa molară (greutatea atomică relativă) este utilizată pentru a exprima greutatea constantă a unei substanțe. Marca sa este M, iar unitatea sa este gram per mol (g/mol). Uneori, această unitate este, de asemenea, scrisă ca un gram de mol pe minus prima (g • mol -1) Masa molară a oricăruia se calculează împărțind masa substanței la cantitatea de substanță pe care o conține.
Dar rareori trebuie să calculez masa molară împărțind masa la cantitatea de materie. Masa molară este utilizată ca mărime auxiliară, deci nu încerc să o calculez, ci încerc să calculez alte cantități folosind-o.
Și unde găsesc masa molară? Pentru elemente, este listat în tabelul periodic. Îl pot calcula pentru compuși. Calculați masa molară a acidului sulfuric: 1. Formula acidului sulfuric este H2SO4. Rezultă că o moleculă conține doi atomi de hidrogen, un atom de sulf și patru atomi de oxigen. 2. Caut masa molară de hidrogen, sulf și oxigen. M (H) = 1,01 g/mol M (S) = 32,07 g/mol M (O) = 16 g/mol 3. Calculez toate masele molare. Elementele care sunt prezente în compus de mai multe ori, le număr de mai multe ori. M (H2SO4) = 2M (H) + M (S) + 4M (O) M (H2SO4) = 2 • 1,01g/mol + 32,07g/mol + 4 • 16g/mol = 98,09g/mol.
În calculele derivate din masa molară (masă, masă) putem folosi următoarea formulă triunghiulară:
Misiune: Masa molară a hidrogenului este de 1,01 g/mol, oxigenul 16 g/mol. Câți moli de apă conțin 2 kilograme de apă?
Înscriere:
- m (H2O) = 2kg = 2000g
- M (H) ± 1,01 g/mol
- M (O) = 16 g/mol
- M (H2O) =?
- n (H2O) =?
Formula și calculul:
Mai întâi calculăm masa molară a apei:
Apoi calculăm cantitatea de apă:
Răspunsul: 2 kilograme de apă conțin 110,99878 moli de apă.
Misiune: Masa molară a aurului este de 196,97 g/mol. Ce masă va avea 14,25mol de aur?
Înscriere:
- n (Au) = 14,25mol
- M (Au) = 196,97 g/mol
- m (Au) =?
Formula și calculul:
- m (Au) = M (Au) • n (Au)
- m (Au) = 196,97 g/mol • 14,25 mol
- m (Au) = 2806,8225g
Răspunsul: 14,25mol de aur cântărește 2806,8225g.
Misiune: Care este masa molară a heliului atunci când un gram conține 0,25 moli de particule?
Înscriere:
- m (He) = 1g
- n (He) = 0,25 mol
- M (He) =?
Formula și calculul:
- M (He) = m (He): n (He)
- M (He) = 1 g: 0,25 mol
- M (He) = 4 g/mol
Răspunsul: Masa molară a heliului este de 4 g/mol.